第一章 气门设计及其热处理工艺
气门图纸讲解
结构及工作原理
当气门接近关闭状态 时，油箱与高压仓内 油压之间的压差迫使 弹簧趋向于使柱塞套 下行运动(伸长)以闭 合气门组间隙，这时， 高压仓内的压力减小 而使单向球阀打开， 从而油从油箱流入高 压仓，直至单向球阀 弹簧的关闭载荷终止。 当排气门受到高温气 体的影响而快速伸长 时，柱塞套不再做下 行的补偿而是一次又 一次通过柱塞套和柱 塞之间的泄漏来缩短
气门弹簧的关键尺寸： 内径 刚度 负荷（或是L1，L2） 压并高度 簧丝直径 自由长度
气门油封
结构： 气门油封由三部分组成：
骨架，橡胶本体，弹簧。
骨架是冲压件，橡胶材 料用氟橡胶，虽然价格 比较高，但是一种很好 的耐高温材料。
影响气门油封密封性的因素
1、橡胶材料的选择： 一般选用耐高温的氟橡 胶、硅橡胶等。
3、缺料：装配时有影响（装配力不够，抱紧力不行， 运转时脱落）。
4、漏胶
缸的积碳。 周边配件的质量(或匹配)不好：造成气门的二次断裂。 发动机超速超载：造成气门超高温使用和疲劳。 气缸内有异物：造成发动机的识热点火等等。
液压挺柱
工作原理
液压提升杆、液压滚子、液 压挺杆都是同一装置的不同 名称，称为 “间隙补偿器”， 是一种可以解决复杂问题的 简单装置。发动机工作中凸 轮的跳动、气门在导管中的 运动、气门组中零件的热膨 胀、以及在维修周期内预期 的磨损造成的气门组件需预 留间隙。设计中这些间隙被 称为气门间隙，一般为0.254 - 0.762mm。间隙补偿器利用
安装之前发动机油路、油孔清洗干净 安装之前把周边配件进行彻底清洗 安装完液压挺杆，需进行发动机的热磨合
试验，低速运转5分钟。等响声正常后，才 可提高转速。如果一开始就拉高速，液压 挺杆会因油路尚未通畅导致的瞬时干磨发 热而使柱塞间隙变大而损坏挺杆。
气门图纸讲解
气门失效
引起气门失效的因素很多，除了制造原因外，还有： 磨合不良、表面粗糙、微凸体相互接触，发生磨损； 生产装配中的不免混入污物颗粒。孔洞和油道死角可 能残存未清洗掉的金属切削，走合期可清除这些杂质 的大部分，可减小磨损。
润滑不好：油路不畅或不足，造成杆端或锥面的干磨。 燃油和润滑油牌号不对：造成气门及周边配件乃至汽
2.气门的关键、重要特性
气门的关键特性有： 气门长度——影响装配，和液压挺住直接接触，如果 不合适可能和活塞碰撞。 杆部直径和圆度——杆部和导管配合，而且气门高速 运动时磨损很大。 气门锥面的圆度、跳动和角度——影响气门的密封性。
气门的重要特性有： 气门杆端部的硬度——在气门开闭过程中要受到高频 撞击，而且磨损，要求有较高的硬度。 锁槽内径——影响装配，和气门锁块配合。 杆部的粗糙度、以及气门的材料和热处理、硬度要求。
2、设计α，β角度的选 择：
3、弹簧预紧力的选择： 预紧力太大，油封唇口 和气门杆接触太紧，加 大磨损；预紧力太小， 油封唇口和气门杆接触 太松，漏油太多。
气门油封的失效
1、飞边影响：去飞边时角度不正确，现在预留一点 飞边。
2、漏油： A、油封唇口磨损 B、油封唇口部位积碳 C、唇口纵向拉伤（清洁度影响） D、温度过高，机油炭化，油焊 （见图），为了提高密 封锥面的内磨性和硬度。 也可以在锥面上喷涂一 层由铬、钴、镍、钨等 元素组成的特种耐热、 耐磨合金。这种合金具 有高的硬度和耐蚀性。
结构
1.3/1.6/1.9/2.0/V6的进排气门都采用凹底，优点有：
1、壁厚均匀，利于散热；
2、减轻质量。
气门头部的背面呈圆锥形，然后用过度半径与杆部相 接，进气门的过度半径比排气门的大，以减小进气阻 力（见图）。
汽车发动机的气门技术与设计
汽车发动机的气门技术与设计汽车发动机作为汽车的心脏，其性能直接影响着汽车的驾驶性能和燃油经济性。
气门技术作为发动机的关键技术之一，对发动机的性能有着重要影响。
本文将详细介绍汽车发动机的气门技术与设计。
气门的基本原理与作用气门是发动机中的重要组成部分，主要作用是控制进出气缸的空气和燃料的量，以及排放废气。
气门的开合由凸轮轴通过凸轮和摇臂机构驱动，其运动规律和开启持续角对发动机的性能有着重要影响。
气门的设计要点气门的设计需要考虑多个因素，包括气门的直径、形状、材料和热处理等。
气门的直径气门的直径对发动机的性能有着重要影响。
气门直径过小会导致进气量不足，影响发动机的功率输出；气门直径过大，会导致气门的重量和惯性增加，影响发动机的响应速度。
气门的形状气门的形状对气流的流动有着重要影响。
一般来说，气门的形状分为圆形和方形两种。
圆形气门可以提供更好的气流流动，但制造难度较大；方形气门制造容易，但气流流动效果较差。
气门的材料和热处理气门的材料和热处理对气门的耐磨性和耐高温性能有着重要影响。
一般来说，气门采用耐磨性好的材料，并进行适当的热处理，以提高其耐磨性和耐高温性能。
气门的制造与检测气门的制造需要精确的工艺和设备。
一般来说，气门的制造包括铸造、加工、热处理等多个步骤。
气门的检测需要专业的检测设备，包括尺寸测量、硬度测试、金相分析等。
汽车发动机的气门技术与设计对发动机的性能有着重要影响。
合理设计气门的直径、形状、材料和热处理，以及精确的制造和检测，对提高发动机的性能具有重要意义。
这是的内容。
后续内容将详细介绍气门的应用、性能测试和故障处理等内容。
气门的应用在汽车发动机中，气门主要用于控制进出气缸的空气和燃料的量，以及排放废气。
根据不同的发动机类型和设计，气门的应用也有所不同。
往复式发动机往复式发动机的气门通常布置在气缸盖上，分为进气门和排气门。
进气门负责引入空气和燃料混合物，排气门负责排放废气。
气门的开合由凸轮轴通过凸轮和摇臂机构驱动。
气门标准产品工艺流程
气门标准产品工艺流程示范零件号Part Number CA498EX材料1 （头部）Mat'l 1 （Head）21-4N材料2 （杆部）Mat'l 2 （Stem）40Cr杆径Stem Diameter 8 mm头径Head Diameter 38.8 mm总长Total Length 117 mm工序号/Flow No. Flow Process Name- Current 工序名称1 Crop pin-stem 冲切棒料2 pin harden 棒料淬火3 pin chamfer-both ends 两端倒角4 pin grind-both ends 磨两端面5 rough pin grind 粗通磨6 finish pin grind 精通磨7 crack inspection-magnetic 棒料磁力探伤8 cutoff pin-head 切割棒料9 head pin chamfer-both ends 两端倒角10 pin-pin friction weld 杆对杆焊接11 turn flash 车飞边12 temper 棒料回火13 rough pin-pin grind 焊后粗通磨14 finish pin-pin grind 焊后精通磨15 upset and forge 电镦16 blank temper 毛坯回火17 shot blast 毛坯抛丸18 1st manual straighten head face 调盘端面19 rough rough rough stem 荒磨杆部20 2nd manual straighten head face 调盘端面21 cutoff to length 切断22 rough grind face 粗磨端面23 ultrasonic inspection 超探24 tipend harden 杆端淬火25 low temperature temper 低温回火26 shot blast 半成品抛丸27 rough rough stem grind 修磨杆部28 semi tipend grind 半精端面29 finish turn HOD 精车外圆30 finish turn seat 精车锥面31 finihs turn face 精车盘端32 turn head chamfer 盘端倒角33 rough stem grind 粗磨杆部34 grind keeper groove 磨锁夹槽35 tipend chamfer 杆端倒角36 semi seat girnd 半精锥面37 semi-stem grind 细磨杆部38 crack inspection-magnetic 磁力探伤39 finish seat grind 精磨锥面40 finish tipend grind 精磨端面41 finish stem grind 精磨杆部42 stem chrome plate 杆部镀铬43 etch marking 打字44 wash and pack 清洗包装气门生产工艺及设备一. 工序：切割总长设备名称: 全自动CBN气门总长切割机设备特点: 采用线速度达到100m/min的CBN立方氮化硼高速切割砂轮进行气门总长切割, 采用特别设计的高速动力头作为砂轮架, 横向滑台采用液压油缸驱动或伺服电机驱动,纵向滑台手动调整,用于调整切割长度，工件定位方式为杆外圆及盘端面，OMRON PLC控制系统, 全自动上下料循环工作.全封闭防护结构。
内燃机气门感应热处理技术与质量控制
内燃机气门感应热处理技术与质量控制内燃机气门是汽车发动机内提供动力的重要部件，尤其是排气门在高温、腐蚀性介质、长期重复的冲击，以及废气的冲刷作用下工作，因此既要具有良好的组织与强度，又要具有高的耐热性和热稳定性，良好的耐蚀性、抗咬合性、耐磨性和导热性等，其工作条件十分苛刻。
由于气门的盘锥面与气门座圈反复接触，要求其有良好的耐磨性，而气门杆端面与凸轮接触，要求表面有高的硬度。
因此，为满足其锥面与杆端的耐磨性，需要对气门进行锥面与杆端的淬回火处理，以获得要求的高硬度。
通常是在马氏体耐热钢调质处理后再进行感应热处理。
本文仅对气门盘部锥面与杆部的感应淬火技术进行分析，并指出生产过程中出现的质量问题，且提出改进措施，目的是提高气门的感应淬火质量。
一、感应热处理在气门上的应用1.感应热处理的特点感应热处理是生产率高、不污染环境、易于自动化和节省能源的一种先进热处理技术。
这一技术自问世以来一直在迅速发展，感应热处理技术的最大用户是汽车零部件领域。
感应热处理技术由于具有优质、高效、节能、环保等诸多优点，符合现代汽车生产需要，技术水平迅速提升[4]。
高频感应加热设备在汽车零部件领域的应用十分广泛，如气门、挺杆、连杆、曲轴、凸轮轴、齿轮、万向节钟形壳及半轴等，其中气门杆端进行连续淬火或冲击淬火，锥面进行自动连续作业成为国内外气门感应热处理最成功的技术，获得了气门制造厂商的青睐，国内100余家气门制造厂商均拥有5台以上的高频设备。
其中我公司有30余台感应淬火设备（或连续生产线），年产感应淬火气门2000万支以上，成为中国气门制造厂商中产量最大与出口数量最多的制造厂商之一。
2.内燃机气门感应淬火的基本要求气门热处理（调质处理）后进行感应淬火，目的是满足其杆端面（或锥面）耐磨的要求，《内燃机进、排气门技术条件》（GB/T23337—2009）与《汽车发动机气门技术条件》（QC/T469—2002）中，均指出杆端面经过表面淬火后硬度应≥48HRC，当杆端部长度＞4mm时，硬化层深度应≥2mm）或淬硬层深度应≥0.6mm。
气门导管生产工艺流程
气门导管生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!气门导管生产工艺流程：①材料选择：依据发动机类型及工作条件，选用耐热、耐磨的合金钢或铁基合金材料。
②棒料加工：将材料加工成所需直径和长度的棒料，进行初步热处理以提高机械性能。
③外圆加工：使用车床对外表面进行精密加工，确保外圆尺寸和表面光洁度。
④内孔加工：钻孔并铰削内径，保证气门杆滑动的精确配合，预留适当间隙。
⑤锥面加工：对于需要安装油封的气门导管，加工顶部锥面以适配油封。
⑥热处理：进行最终热处理，如渗碳、淬火和回火，增强导管的硬度和耐磨性。
⑦精磨处理：对外表面和内孔进行精磨，进一步提高尺寸精度和表面质量。
⑧检测：运用量具和检测仪器，如三坐标测量仪，对导管尺寸、形位公差进行全面检测。
⑨压装准备：在导管外壁涂抹润滑油，为压装入气缸盖做准备。
⑩压装成型：采用专用压装设备，将导管精准压入气缸盖的导管孔中，确保位置准确且牢固。
⑪最终检验：检查压装后的导管位置、间隙，确保符合装配标准，防止漏油或气门运动受阻。
⑫成品包装：合格品进行防锈处理后，分类包装，准备出厂交付。
整个流程需严格控制质量，确保气门导管能有效引导气门运动，散热并延长使用寿命。
气门座的加工工艺流程
气门座的加工工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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选择合适的刀具和夹具，根据气门座的尺寸和形状进行调整。
发动机气门导管加工工艺及夹具设计
发动机气门导管加工工艺及夹具设计
简介
本文档旨在介绍发动机气门导管的加工工艺及夹具设计。
发动
机气门导管是发动机中的重要部件，其加工工艺和夹具设计对于保
证导管质量和生产效率具有重要意义。
加工工艺
发动机气门导管加工工艺主要包括以下几个步骤：
1. 材料准备：选择合适的材料，如不锈钢、碳素钢等，并进行
裁剪和清洗。
2. 加工前准备：对材料进行预处理，如表面处理和热处理，以
提高硬度和耐腐蚀性。
3. 加工工艺选择：根据导管的几何形状和要求，选择合适的加
工方法，如数控车削、数控铣削等。
4. 加工操作：按照加工工艺选择的方法进行导管的加工操作，
包括车削、镗孔、磨削等。
5. 表面处理：对加工后的导管进行表面处理，如研磨、抛光等，以提高表面光滑度和精度。
6. 检验和质量控制：对加工后的导管进行严格的检验和质量控制，确保其尺寸精度和质量要求。
夹具设计
夹具设计是保证加工质量和提高生产效率的重要环节。
夹具设
计应考虑以下几个方面：
1. 夹紧力和稳定性：夹具应具备足够的夹紧力，以确保加工过
程中导管的位置稳定，防止移动和晃动。
2. 加工定位：夹具应提供准确的加工定位功能，以确保导管在
加工过程中的几何形状和尺寸精度。
3. 操作便捷性：夹具设计应考虑到操作人员的使用便捷性和工
作效率，方便夹具的安装和拆卸。
4. 导管保护：夹具应能够有效保护导管的表面免受划伤和损坏。
结论
根据发动机气门导管的加工工艺及夹具设计要求，我们可以制
定出合适的加工流程和夹具设计方案，以保证导管的质量和生产效率。
气门简介介绍
铝合金气门
铝合金气门重量轻、导热性好、冲击吸收性较强，可以适 应高转速发动机的工作需要。
陶瓷气门
陶瓷气门具有优异的耐腐蚀性和高温性能，但制造工艺复 杂、成本高，主要用于高性能跑车或赛车。
04
气门常见故障及维修方法
气门常见故障及维修方法
• 气门是汽车发动机的重要部件之一，它控制着空气的进入和燃 料的燃烧。气门的工作状态直接影响着发动机的性能和燃油经 济性。
这种气门结构中，凸轮轴位于汽缸体 下端，优点是气门驱动机构简单，但 不适合高速发动机。
按照材质分类
钢制气门
钢制气门是目前使用最广泛的气门材料，具有高强度、良 好的冲击韧性和较低的脆性转变温度，能够满足大部分发 动机的需求。
镍合金气门
镍合金气门耐腐蚀性较强，可以在高温环境下保持良好的 性能，适用于高性能发动机。
气门的组成
01
02
03
气门头部
气门头部是气门的顶部部 分，通常呈圆锥形，用于 与汽缸盖上的气门座配合 。
气门杆
气门杆是气门的主体部分 ，用于连接气门头部和气 门弹簧。
气门弹簧
气门弹簧用于将气门紧密 地压在汽缸盖上，以确保 气密性。
气门的作用
控制进气
在吸气冲程中，气门打开 ，允许新鲜空气进入汽缸 。
控制排气
在压缩冲程和做功冲程中 ，气门关闭，防止废气排 出。
密封性
气门与汽缸盖和汽缸体之 间的密封性对于发动机的 性能至关重要。
02
气门的工作原理
气门的开启和关闭
气门的开启
在吸气冲程开始时，进气门打开，排气门关闭，空气从进气 口进入气缸。
气门的关闭
在压缩冲程结束时，进气门和排气门同时关闭，阻止空气进 入和排出气缸。
气门知识和工艺介绍及过程控制培训
气门知识和工艺介绍及过程控制培训1. 气门结构及各部位名称：2.气门的工作温度–气门控制着发动机燃烧室的进气与排气，汽油机的燃料与空气借助于化油器或喷射装置在缸外混合，压缩终了通过外源(火花塞)点火后进行燃烧。
进气门接触的是进气道中的较低温的混合气体，进气门承受的温度最高的部位是燃烧面的中心部位，约320-450C，而排气门接触的是汽缸中燃烧过的高温气体，因而劲部和燃烧面的中心部位所承受的温度可达650-850C，锥面所承受的温度可达550-750C。
气门的工作温度决定了气门的选材。
3气门材料–马氏体耐热钢：有磁性，可通过淬火硬化。
如EMS1 ，EMS284，EMS297在600-700C下材料性能稳定，适用于燃烧温度在700C以下的发动机的进气门和排气门的杆部材料。
–奥氏体耐热不锈钢：无磁性，不可淬火硬化，只能通过固溶+时效处理来提高材料的性能，如EMS222，EMS10 ，EMS247等在850C以下材料性能稳定，适用于燃烧温度850C以下的发动机的头部材料。
–硬质合金：耐高温，耐腐蚀，耐磨。
常用EMS253(EATONITE6)，EMS242(STELLITE 6)等。
4气门的特殊制造工艺-热处理：淬火+回火；固溶+时效-整体式(进气门)：一种材料制成，如用EMS1 ，EMS901 ，EMS297 ，EMS284等。
-摩擦焊接(排气门)：把头部的奥氏体材料和杆部的马氏材料焊接起来，提高气门头部的耐高温性，杆端可以用淬火来硬化。
-杆端贴片：对用整体奥氏体材料的气门，采用杆端贴焊马氏体材料，通过淬火，使杆端面达到设计需要的硬度要求。
采用贴片设计，材料成本比杆端堆焊低，加工工艺比杆端堆焊简单5气门的特殊制造工艺气门杆部的加工（无心磨床磨削分析)概述:杆部是气门的重要部位。
在内燃机中它与气门导管形成一对摩擦付。
在得不到良好的润滑条件下，承受着每分钟数千次的反复摩擦，其工作状况极其恶劣。
根据气门杆部的工作特点，设计时对其精度、表面质量都提出了较高要求。
气门座的加工工艺流程
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制造毛坯，可采用铸造、锻造或粉末冶金等方法。
发动机气门加工工艺
进气门开启，排气门关闭，在真空吸力 下吸入新鲜油气混合气体，活塞下移
2、压缩行程 进排气门均关闭，活塞上移 3、作功行程
活塞
进排气门均关闭，压缩行程末，火花塞 点火点燃混合气，推动活塞下运动作功
4、排气行程
作功结束后，活塞上移，排气门开启， 排出燃烧后的废气
二、气门工作环境
• 气门作为发动机配气机构的执行元件，是发动机动力性能、 经济性、可靠性的重要零件，工作时长期处于高温、有害 气体腐蚀及反复的冲击载荷作用 • 工作温度：进气门一般约300℃，排气门达到500℃以上 • 燃烧废气腐蚀、酸化 • 每分钟开启、关闭3000次以上 因此：气门需要 1、耐高温 2、耐磨耗 3、耐腐蚀 4、耐疲劳
或断裂 3、摇臂与气门接触位置不正确，杆端面受到侧向推力导致 气门锁夹槽部断裂
4、气门导管与气门座口的同轴度差，使气门颈部和盘部受 单边落座，产生交变弯曲应力，造成气门颈部断裂或盘 部块 5、气门导管超过使用极限，造成气门在运动过程中摆动， 杆部异常磨损、气门温度升高及落座不正或受力不均等
导致气门失效
三、VTC气门使用材料
1、日本进口料
材料牌 号 化学成份 ％ C 0.40 ～ 0.50 0.35 ～ 0.45 0.45 ～ 0.55 0.48 ～ 0.58 0.25 ～ 0.35 Si 3.00 ～ 3.50 1.80 ～ 2.50 1.00 ～ 2.00 Mn ≤ 0.60 ≤ 0.60 ≤ 0.60 8.00 ～ 10.00 ≤ 1.20 P ≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.030 S ≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.030 Ni ≤ 0.60 ≤ 0.60 ≥ 0.60 3.25 ～ 4.50 10.00 ～ 12.00 Cr 7.50 ～ 9.50 10.00 ～ 12.00 7.50 ～ 9.50 20.00 ～ 22.00 19.00 ～ 21.00 Mo — 0.70 ～ 1.30 — N — Cu ≤ 0.30 ≤ 0.30 ≤ 0.30 — 其它
摩托车气门材料及热处理
摩托车气门材料及热处理
王冰;赵强;王萍
【期刊名称】《摩托车技术》
【年(卷),期】2003(000)005
【摘要】@@ 1气门的工作条件rn气门是发动机的重要零件之一,工作时承受较高的机械负荷和热负荷.排气门受到高温排气的冲刷,因此热负荷更高.
【总页数】3页(P19-21)
【作者】王冰;赵强;王萍
【作者单位】济南轻骑发动机有限公司;济南轻骑发动机有限公司;济南轻骑发动机有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U483
【相关文献】
1.摩托车气门材料和热处理的发展 [J], 张先鸣
2.摩托车零部件材料及热处理工艺的发展 [J], 张先鸣
3.粉末冶金气门阀座材料及热处理工艺 [J], 肖紫圣;罗成;陈丛胜;华建杰
4.发动机气门材料及热处理工艺 [J], 张先鸣
5.粉末冶金气门阀座材料及热处理工艺 [J], 罗源
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2 气门设计的基本要求: 原则上有下列考虑: A: 为了保证有足够的进气量,在缸头布置允 许的条件下,头部直径应尽可能大些,并尽可 能减少气体流动阻力. B: 结构简单,在保证足够强度和刚度的条件 下,尽量减轻重量. C: 尽可能降低热负荷,主要是与汽缸头的设 计配合,改善散热条件. D: 应选择强度高.耐热、耐腐蚀的材料.对排 气门的材料要求耐高温.
a
b
图 3- -气 门 密 封 锥 面 与 气 门 座 的 配 合
c
d
气门的 气体 通路 截面
10
见图3(b)(c),否则按图3(a)设计,就不能保证长期 密封.故此这种结构使气门密封锥面在磨损后出 现台阶,但是相反,如果工作中气门座磨损大于 气门,就应该设计成d>d1 如图3(a).注意!为了考 虑锥仰角,设计应该考虑到换件方便.必须考虑 避免缸头座圈磨损,设计气门锥面硬度略低于缸 头座圈硬度,保证排气门锥面上堆焊能承受高温 磨损、耐腐蚀、耐热疲劳、耐气流冲刷侵蚀的 钴基合金，也保证气门使用寿命,到一定情况下, 气门被磨损后,缸头座圈不会磨损,只换气门不 换汽缸头.
9
注意:在不确定气门头部直径D时,还应该考虑到,为了保证密封 锥面磨损后仍能可靠的密封, 由于气门锥面硬度低于气门座硬 度,气门磨损较快的情况下气门直径D等于或小于气门座密封 面的最大直径D。且坐圈宽度1.5~2mm，见图3示:
e γ δ hm h d d1 H
'
磨损 后
d
d1 = d - 2 e
11
3 气门头部密封锥面斜角:
当气门的升程H不太大时气门头部密封锥角γ对气 体的流动有影响.此时作为气体通路截面是一个侧 表面,如图3（d）所示.它的小底直径是d,大底直径 是d1=d+δe,而母线长。h’=hmcosγ，通路截面积 fm=πh’(d1+d)/2.因为e=h’sinγ。所以， fm=(dcosγ+hmsinγcom2γ)≈πhmcosγ。（1）。 当γ=0时，fm=πhmd,只有这时通路截面一个圆柱 形的侧表面，如果气门升程hm的数值一定，从上 式（1）可知，随着γ角的加大，通路截面积减小， 摩托车的气门头部密封锥后角一般都是45°或者 30°。
17
4 气门的座合及宽度 当气门的硬度与气门座的硬度接近匹配时，故两者配合情 况如图5所示：
气 门 座
b' b
0 . 5° - - 1°
气 门
图5--气门密封锥面的实际接触情况
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即使是气门密封锥面并不是以全宽与气门座配合 的，实际接触宽度b′要比b小得多，而b′越宽，越 利于散热。但b′过大时，工作面比压下降，沉积 于气门与气门座密封锥面的杂物和硬颗粒就不能 很好辗碎，妨碍密封性。因此，密封带宽度取适 中值，一般当d=20—32mm，b′=0.7—0.9mm； 当d=33—35mm时，b′ =1.6—2.4mm；当 d=35mm时，b′=2.4—2.8mm。为了保证密封可 靠，只允许锥面斜角大0.5—1.0°，即使是负角， 通过公司调整角度公差45°+12′/+4′按磨凡尔线减 角允差，保证不存在研磨气门缸头座圈措施来实 现密封性。同时保证圆度达到3μm之内，而不允 许有相反的关系。如图5所示，为了密封性，气门 头部密封锥面对杆部圆柱面的跳动为0.03— 0.04mm气门密封锥面一般取为b=(0.05---0.12)d 为适合。
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第一章 气门设计及其热处理工艺
一 气门的工作条件及设计要求. 1 气门在发动机配气系统中是一个关键部 件,是用来打开或关闭进排气道,是保证发动 机可靠性和耐久性的主要部件.气门工作条 件极其严酷，承受全体压力的冲击,气门头 部直接与高温高压气门体接触，不仅受热， 而且受腐蚀，散热条件很差，如图1所示：
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（2）P是由于装配气门上的 B 回位弹簧，气门弹 簧还增大气门对气门座的压力,提高对气门的密封 作用。一般气门驱动机构各构件间，一般是能传递 压力，不能传递拉力，所以气门机构必须用回位弹 簧维持机构各零件的正常接触。 配气机构传动件的往复运动使气门弹簧受交变负荷 力，它们在负加速度段，工作期的惯性力会使机构 脱开，凸轮运动的谐振动又会激起气门弹簧颤振， 会使气门弹簧应力幅度增加，而有效弹力减小，致 使气门反跳。因此要求弹簧力始终大于机构惯性力 （是加速度及附加谐振产生）要求弹簧颤振减小， 保证机构正常运行。
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为了保证密封性，同时考虑弹簧对气门运动作用 压力，保证气门即时封闭。因此气门失效与弹簧 力失效也有关，这一点是编者提出考虑的问题。 因此当P值一定时，则气门头部密封锥面斜角γ越 大，座合表面间的座合力就越大，采用大γ也有利 于清除沉积在封密面上的积炭和杂质，这是由于 气门回落时的轴向位移hm可以看作是两个分位移 之和，两表面间相互接近的位移hd=hmcosγ和两 表面间的相对平移ht=hmsinγ，见图4（b）.随γ角 的增大而增大，它起着抹去上述积炭和杂质的作 用。 但对于缸内气压较高的增压式发动机来说，气门 所受到的轴向载荷也是很大时，选用较小的γ比较 合适，以便减少座合锥面的磨损及由此所产生的 气门下陷，增压式发动机一般=30°或更小的密封 锥面斜角γ。
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2 头部直径 气门头直径一般是希望尽可能取得大些,以 便保证良好的进、排气效果.在确定气门头 部直径时,考虑到汽缸和燃烧时系统布置和 形状尺寸限制.此处当气门头部过大,则会靠 近汽缸头燃烧处的鼻梁(燃烧室内温度最高 而热强力最大的区域)，一般发动机头部直 径D=(0.32~0.15)D其中D为汽缸直径设计中 考虑佳值. 一般排气门头部直径比进气门直径要小 10%-20%，排气门头部直径略小还能改善 其受热状况.
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t
β
d 图 6- - -气 门 头 部 厚 度t 及 背 锥 角 β 示意 图
三 关于司太立合金（钴基合金）的种类介绍
司太立合金在本世纪初1900年为美国人 ElwoodHaynes所发明，这种以钴铬钨为主要元 素的合金冷却后是银白色，熠熠发光恰是星星。 在拉丁语中星星为Stella,故命名为Stella,以后 Haynes把Stellite作为商标。我国则把它译为司太 立，定义为钴铬钨合金。 1922年司太立合金用于硬面涂层，以解决内燃机， 随后是喷气发动机对材料的特殊需要。司太立合 金的开发对航空，汽车，高温化工业的发展做出 了重要的贡献。目前全世界每年耗用司太立合金 大约1500吨，而其中1/3是用于内燃机汽阀和其它 阀门的堆焊上。
D C 焊接 部份
B
A
顶 部
602 638 排气 冲击 图 --- 1 典型汽 车 排气 阀危 险区 及 温度 分度 状 态
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1） 阀的最高温度在阀的头部和颈部（A ，C区）， 汽油发动机气阀最高温柴油机气阀最高温度在A区。这 些部位要求高的热强度和良好的耐腐蚀性。 2） 与阀座接触的阀面（B）区是阀的又一个危险区， 该区要求抗热腐蚀，热疲劳，热磨损等综合性能。 阀杆与阀端（D，E）均属热磨损区，该区要求优越的 减摩和耐磨性能。 排气阀的损坏形式主要是阀面烧损，阀盘的疲劳碎裂 和阀杆断裂。 不仅受热,而且受腐蚀.散热条件很差.如图:(1) 因此这一运动排气尤其为严格.其局部最高温度可达 800~900℃,气门落座时产生且承 很大的冲击载荷,对 气门来说还要承受废气的高速冲刷,在这样严酷工作条 件下,气门经常出现变形、腐蚀、烧伤.气门座的磨损、 气门断裂等故障.
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1）支撑性能 司太立合金在高温和常温下有很好的抗磨 擦和抗咬合能力。它们能保持；较高的光 亮度，磨擦系数较低，在0.11---0.15之间， 这要取决于司太立合金和与之相对应的相 对磨擦面的表面粗糙度，在与软的黑色金 属材料磨擦时，司太立合金可能会产生伤 痕，但与某些有色金属能很好的配合。 司太立合金很好的抗磨擦性和抗咬合性在 用作阀门和气门的密封面时异常优越。
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图1
E 尾部 硬化 部分
660 681 727 V-8货车 771 4000r/ 782 796 min 810 840 796 780 771 763 743 738 757 704 704 738 743757 761771 782 796 810 613 638 710 732 V--8轿 721 车 710 3500r 712 /min 710 682 638 613 593 593 583 613 613
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当气门开大，开程hm达到某一值时气门侧面的 通路截面就等于喉口的截面积，再增大开程对气 流的流通将不再有显著影响。这个升程值hm分 别为γ=45°时，hm=0.31d；γ=30°时， hm=0.26d。因此本公司CG125为例:外圆 d1=29.d=26.2.所以,hm=0.31×26.2=8.122.摩托 车上气门最大的升程为1/4左右,且进排气门的升 程取同样的数,故hm=1/4×26.22=6.55.（经验公 式）。 所以本人认为CG125进排气门 hm=6.55--17.00之间取。同时活塞上有一个半圆 弧斜凹面，高接近。如果hm计算近似值不是最 佳值，就有可能产生顶缸，气门与设计活塞接触， 加上缸盖上纸垫厚度都要严格控制，如果纸垫薄 厚都要考虑气门最大升程，纸垫薄超差，更易产 生顶缸概率。这个问题，原嘉陵厂发动机设计专 家某某某曾经论证过顶缸概率，这是发动机设计 理论讨论的问题。
重庆大东隆腾汽车摩托车 气门制有限公司
气门设计、 门线加工工艺、 气门门线失效问题分析探讨
编著：蔡时贤 校对：刘小燕 制作：赵普徐 2007-5-25
参考文献： 1：《Failnre of Materrials in Mechanical Design AnalYsis Predicfion Prevention》 （机器设计中材料失效、分析、防止、预测） 2：《耐磨材料手册》 3：《摩托车发动机检修问答》 4：高等学校交流讲义：《金属机械性能》 5：《金属热处理手册》 6：热处理手册《第二册》 7：《破断故障金相分析》 8：兵器工业部西南兵工局干部教育培训教 材：《摩托车与技术》