上文正航儀器已經(jīng)和您談到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門斷裂失效原因揣測(cè)，由于篇幅有限，在此，正航儀器在此為您續(xù)寫其中的失效原因。
一、氣門溫度場(chǎng)試驗(yàn)
通過對(duì)氣門材料成分、硬度、金相組織和受力分析，初步得知是由于高溫導(dǎo)致氣門多源疲勞斷裂，為了驗(yàn)證推測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)排氣門進(jìn)行溫度場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)中排氣門材料采用5Cr8Si2，測(cè)試結(jié)果顯示氣門頸部斷裂處的溫度是765℃，高于材料承受的不大于700℃范圍，檢測(cè)結(jié)果如圖11所示。
二、改進(jìn)設(shè)計(jì)排氣門
綜上分析得知排氣門斷裂是由于排氣溫度高于氣門所能承受最高溫度導(dǎo)致在頸部發(fā)生多源疲勞斷裂。由于此發(fā)動(dòng)機(jī)為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣溫度高于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度100℃～200℃，因此對(duì)排氣門進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，預(yù)設(shè)方案如下:
1)將氣門盤部材料由21－4NWNb改為高溫鎳基合金材料，如INCONEL751材料，提高其耐高溫性。
2)將氣門桿部直徑由5.5mm增大至6mm。由于氣門承受高應(yīng)力，增大桿部直徑，可以有效降低應(yīng)力集中點(diǎn)，從而減輕氣門因高溫而發(fā)生蠕變的情況。
3)采用中空充鈉氣門。鈉在100℃以上融化并隨氣門的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，可以有效的將盤部熱量帶到桿部，從而加快熱量的傳導(dǎo)，降低氣門溫度。若采用方案1)則會(huì)增加成本，而且高于方案3);若采用方案2)會(huì)涉及到氣門導(dǎo)管、氣缸蓋等零部件的變更，周期較長(zhǎng)。因此最終選擇方案3，將實(shí)心氣門更改為中空充鈉氣門，通過鈉的流動(dòng)將氣門盤部的熱量迅速帶出，避免過熱，方案如圖12所示，然后試制樣件并進(jìn)行耐久試驗(yàn)和冷熱沖擊試驗(yàn)驗(yàn)證。
三、試驗(yàn)驗(yàn)證
經(jīng)過800h耐久試驗(yàn)和300h冷熱沖擊試驗(yàn)后，測(cè)量頸部尺寸Φ5.46mm左右，符合要求。
通過對(duì)氣門的斷口分析，得出初步斷裂原因?yàn)槠跀嗔?FONT face="Times New Roman">;繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)成分、金相組織和受力分析，推斷是由于高溫引起的斷裂;繼續(xù)進(jìn)行溫度場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了高溫導(dǎo)致的疲勞斷裂。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用中空充鈉氣門，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，氣門斷裂問題得到徹底解決。（正航儀器整理）http://www.gtiwv.com
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