Page 60 - 理化检验-物理分册2018第四期

DOI : １０．１１９７３ / lh jy Ｇwl２０１８０４００８

粉末冶金排气门座圈失效分析

李 丹 ,董玉军 ,何建勋 ２
１
１
( １． 上汽大众汽车有限公司,上海 ２０１８０５ ; ２． 大众( 中国) 北京中心实验室,北京 １０００１５ )
摘 要: 粉末冶金排气门座圈在出厂检验时发现其密封面存在缺肉现象.通过化学成分分析、
硬度检测、 密度检测及金相分析发现, 失效座圈的化学成分、 硬度、 密度及显微组织均与正常座圈的
非常接近, 且均在控制要求范围内.利用 NanoCT 成像扫描系统和扫描电子显微镜( SEM ) 观察发
现, 零件内部无明显缺陷和气孔, 但缺陷处有磕碰痕迹, 同时该部位未形成有效的烧结联结.通过
对生产工序的检查发现, 传送导轨上的海绵缓冲垫破损, 使座圈生坯在压制工序后的出料过程中与
传送导轨发生磕碰, 产生损伤, 烧结后座圈密封面出现缺肉现象.
关键词: 粉末冶金;排气门座圈;缺肉;磕碰;失效分析
中图分类号: TF１２４ 文献标志码: B 文章编号: １００１Ｇ４０１２ ( ２０１８ ) ０４Ｇ０２７２Ｇ０４

FailureAnal y sisonExhaustValveSeatInsertsMadeb yPowderMetallur gy

１
１
LIDan , DONGYu j un , HEJianxun ２
( １．SAICVOLKSWAGEN , Shan g hai２０１８０５ , China ; ２．VOLKSWAGENChinaBei j in gCentralLab , Bei j in g１０００１５ , China )
Abstract : Incom p letep henomenonwasfoundonthesealin gsurfaceofthep owdermetallur gyexhaustvalve
seatinsertsinthefactor yins p ectionbeforedeliver y ．Throu g hchemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstestin g ,
densit y testin gand metallo g ra p hicanal y sis , itwasfoundthatthechemicalcom p ositions , hardness , densit yand
microstructureofthefailureseatinsertswereallver y closetothoseofthenormalseatinsertsandthe ywereallin
theran g eofcontrolre q uirements．B yobservation with NanoCTima g in gscannin gs y stem andscannin gelectron
microsco py ( SEM ), noobviousinternaldefectsandp oreswerefound , butbum pmarkswerefoundnearthesurface
defect p osition , andeffectivesintered j unctiondidnotformatthis p osition．Throu g htheins p ectionofthe p roduction
p rocess , itwasfoundthatthes p on g ecushiononthetransmissionraildama g ed , sotheg reencom p actoftheseat
insertsbum p edwiththetransmissionrailinthedischar g ep rocessafter p ressin g , whichresultedinthedama g e．So
incom p letep henomenona pp earedonthesealin gsurfaceoftheseatinsertsaftersinterin g ．
Ke y words : owdermetallur gy ; exhaustvalveseatinsert ; incom p letion ; bum p in g ; failureanal y sis
p
近年来随着汽车工业的迅猛发展, 对发动机效 要求非常高.通常, 气门座圈是采用粉末冶金工艺
率提出了越来越高的要求.越来越多的厂家通过涡 生产的, 如果制造工艺或生产过程控制不当, 往往会
轮增压等方式提升燃油效率, 随之会带来气缸温度 造成粉末冶金座圈产品存在不可弥补的缺陷, 进而
的大幅提升, 部分高端发动机气缸内的瞬间温度甚 导致产品在后续的使用过程中出现问题 [ ７ ] .笔者通
至可以达到 １３００ ℃ 以上, 排气门座圈附近温度最 过生产过程中发现的一起粉末冶金排气门座圈失效
[ １Ｇ３ ] .气门座圈是发动机缸盖气门结 案例( 零件出厂检验时发现部分零件的密封面存在
高可达 ９００ ℃
构中用于承载气门、 密封的关键部件, 不仅受到高温 缺肉现象, 如图 １ 所示), 来分析缺陷的成因, 并进一
燃气 的 冲 刷, 同 时 也 会 受 到 来 自 气 门 撞 击 的 磨 步强调了粉末冶金工艺过程控制的重要性.
损 [ ４Ｇ６ ] .因此, 对气门座圈材料的耐高温和耐磨性能 １ 理化检验

将座圈去油后, 利用化学法分析其化学成分, 采
收稿日期: ２０１７Ｇ０５Ｇ０５
作者简介: 李 丹( １９９０－ ), 男, 工程师, 硕士, 主要从事汽车金属 用经标准块校正的 Welson 万能硬度计测试座圈硬
度, 使用排水法测试座圈的密度, 采用 NanoCT 成像
材料、 粉末冶金等方面的检测和研究工作, lidan＠csvw．com
２ ７ ２