Là các bộ phận điều khiển cốt lõi của hệ thống nạp và xả của động cơ, chất lượng tạo hình của van động cơ quyết định trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của động cơ. Ép nhiệt điện là công nghệ chủ đạo để tạo hình phôi van, và khuôn dập - công cụ chính của nó - phải chịu được các điều kiện vận hành khắc nghiệt. Hợp kim gốc coban nổi bật là vật liệu lý tưởng cho loại khuôn này. Bài viết này phân tích một cách hệ thống giá trị ứng dụng của hợp kim gốc coban từ ba khía cạnh: bản thân van, quy trình sản xuất và ưu điểm của khuôn dập nóng.
Van động cơ: Yếu tố then chốt mang lại hiệu suất cốt lõi
Van động cơ kiểm soát việc khí vào và ra khỏi buồng đốt, và hiệu suất của chúng liên quan trực tiếp đến công suất động cơ, hiệu suất nhiên liệu và mức khí thải. Về mặt cấu trúc, một van chủ yếu bao gồm một đầu van và một trục van: đầu van làm kín buồng đốt, trong khi trục van phối hợp với bộ truyền động van để đạt được chuyển động tịnh tiến.
Vận hành trong môi trường khắc nghiệt bên trong động cơ, van phải chịu đựng nhiều điều kiện khắc nghiệt: phía nạp phải chịu tác động và biến động nhiệt độ của hỗn hợp không khí-nhiên liệu trước khi đốt cháy, phía xả phải chịu sự cọ xát liên tục từ khí thải nhiệt độ cao, đồng thời phải chịu được mài mòn cơ học và ứng suất mỏi do chuyển động qua lại tần số cao. Những yêu cầu này đặt ra các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về chất lượng vật liệu, độ chính xác tạo hình và độ ổn định cấu trúc của van, tạo ra những thách thức cho việc lựa chọn quy trình sản xuất van và vật liệu khuôn lõi.
Quy trình đảo ngược nhiệt điện: Công nghệ tạo lõi cho van
Quy trình sản xuất van động cơ bao gồm chuẩn bị nguyên liệu thô, tạo hình, gia công thô, xử lý bề mặt, xử lý nhiệt, gia công chính xác và kiểm tra chất lượng—trong đó tạo hình là bước cốt lõi quyết định chất lượng phôi van.
Trong số các công nghệ tạo hình khác nhau, phương pháp tạo hình bằng nhiệt điện đã trở thành phương pháp chủ đạo trong sản xuất phôi van nhờ khả năng thích ứng mạnh mẽ và kết quả tạo hình ổn định. Nguyên lý cốt lõi của phương pháp này là gia nhiệt nhanh một đầu của thân van đến nhiệt độ thích hợp để biến dạng dẻo thông qua gia nhiệt cảm ứng, sau đó tạo áp lực dọc trục thông qua cơ cấu thủy lực để ép kim loại nóng chảy dẻo dưới tác động của khuôn, cuối cùng tạo thành hình dạng ban đầu của đầu van.
Là dụng cụ chủ chốt tiếp xúc trực tiếp với kim loại chịu nhiệt độ cao, khuôn rèn nóng quyết định trực tiếp độ chính xác tạo hình, chất lượng bề mặt và tính nhất quán về kích thước của đầu van. Trong quá trình tạo hình, khuôn phải duy trì tiếp xúc liên tục với phôi kim loại chịu nhiệt độ cao, đồng thời chịu được áp suất và ma sát sinh ra do biến dạng dẻo. Do đó, vật liệu khuôn phải có khả năng thích ứng nhiệt độ cao, khả năng chống mài mòn và độ ổn định cấu trúc tuyệt vời.
Ưu điểm cốt lõi của khuôn rèn nóng hợp kim gốc Coban
Vật liệu khuôn truyền thống dễ bị mài mòn, biến dạng nhanh và tuổi thọ ngắn trong điều kiện vận hành khắc nghiệt của quá trình biến dạng nhiệt điện. Ngược lại, hợp kim gốc coban nổi lên là lựa chọn lý tưởng nhờ những ưu điểm về hiệu suất độc đáo.
Độ ổn định nhiệt độ cao vượt trội là một trong những thế mạnh cốt lõi của hợp kim gốc coban. Cấu trúc kim loại độc đáo của chúng cho phép chúng duy trì độ cứng ổn định trong môi trường nhiệt độ cao liên tục, chống lại sự mềm hóa và biến dạng. Điều này cho phép khoang khuôn duy trì kích thước chính xác trong thời gian dài, mang lại sự đảm bảo đáng tin cậy cho độ chính xác tạo hình của phôi van.
Hợp kim gốc coban cũng thể hiện khả năng chống mài mòn và chống kẹt vượt trội. Trong quá trình xử lý nhiệt điện, phôi kim loại ở nhiệt độ cao tạo ra ma sát và va đập mạnh lên bề mặt khoang khuôn, trong khi hợp kim gốc coban có thể chịu được hiệu quả. Đồng thời, lớp màng oxit dày đặc hình thành trên bề mặt phôi làm giảm ái lực kim loại-kim loại, giảm thiểu độ bám dính giữa phôi và khuôn. Điều này không chỉ kéo dài tuổi thọ khuôn mà còn đảm bảo chất lượng bề mặt của phôi van.
Phần kết luận
Là thành phần cốt lõi, van động cơ đặt ra những yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng tạo hình và hiệu suất gia công dụng cụ. Trong quá trình tạo hình bằng nhiệt điện, khuôn phải chịu được nhiệt độ, áp suất và ma sát cao - những thách thức mà vật liệu truyền thống khó có thể giải quyết triệt để. Với độ ổn định nhiệt độ cao vượt trội, khả năng chống mài mòn và chống kẹt vượt trội, hợp kim gốc coban giải quyết chính xác những điểm yếu của khuôn truyền thống như hao mòn nhanh, biến dạng và tuổi thọ ngắn, đảm bảo hiệu quả độ chính xác tạo hình và chất lượng bề mặt của phôi van.
Ứng dụng của chúng trong công cụ chính không chỉ tăng cường tính ổn định của quá trình sản xuất van mà còn đặt nền tảng vững chắc cho công suất động cơ, hiệu suất nhiên liệu và độ tin cậy từ nguồn, khiến chúng trở thành lựa chọn vật liệu không thể thiếu trong quá trình sản xuất van động cơ hiệu suất cao.