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基于新高溫磨損試驗(yàn)臺(tái)減少汽車氣門和氣門座的生命開發(fā)周期

汽車行業(yè)的趨勢(shì)是減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。一個(gè)較好的設(shè)計(jì)不僅考慮制造效率，而且考慮在產(chǎn)品生命周期過程中能量或其它天然資源的消耗。在這個(gè)過程中，實(shí)現(xiàn)更高效率發(fā)動(dòng)機(jī)的瓶頸是排氣門。氣門和氣門座協(xié)調(diào)工作以實(shí)現(xiàn)空氣和可燃材料的進(jìn)入，同時(shí)使廢氣排出。該氣門是發(fā)動(dòng)機(jī)高效率最重要的部件，為了確保操作的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)提供清潔燃燒和較低排放，特殊材料的應(yīng)用是必要的。氣門的使用材料必需保證其具有良好的可加工性、低磨損，以及良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性。

CCM/ITA和SENAI CIMATEC聯(lián)合開發(fā)一種工作臺(tái)，以模擬氣門和氣門座的耐用性，分析它們的耐磨損性，評(píng)價(jià)其不同參數(shù)對(duì)性能的影響。介紹了工作臺(tái)的發(fā)展進(jìn)程，并給出了一種考慮發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度高而集中減小新材料開發(fā)周期的測(cè)試方法。

采用QFD（質(zhì)量功能配置方法）對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的需求進(jìn)行調(diào)查并確定工作臺(tái)的規(guī)格。工作臺(tái)結(jié)構(gòu)是建立在技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，主要功能是測(cè)試汽車氣門和氣門座。系統(tǒng)的邊界條件定義的是材料、能力、信號(hào)的輸入輸出。輸入材料是液化汽油、壓縮空氣和新的氣門和氣門座，輸出材料是廢氣、測(cè)試氣門和氣門座。輸入能量是電能，電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能和熱能?？刂菩盘?hào)是動(dòng)態(tài)負(fù)荷、加熱、制冷，并且建立測(cè)試參數(shù)如溫度、負(fù)荷、頻率和位移。

發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展是滿足更高的壓力和溫度條件，但目前所用材料可能不支持這樣的條件。能仿真氣門座摩擦特性的工作臺(tái)足以測(cè)試在熱條件和機(jī)械應(yīng)力下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并對(duì)氣門和氣門座的材料性能進(jìn)行評(píng)估。因此，該工作臺(tái)可以用來減少在高溫下工作的氣門和氣門座新材料開發(fā)時(shí)間。

刊名：Procedia CIRP（英）

刊期：2015年第29期

作者：Luis Alberto Breda Mascarenhas et al

編譯：王瑩