AUTO PARTS | 汽车零部件
袁春1 王斌2
1.安徽鑫铭新材料科技有限公司 安徽省安庆市 246008
2.浙江新柴股份有限公司 浙江省绍兴市 312500
摘 要： 伴随着我们生存的环境越来越恶劣，地球温室效应的影响越来越严重，世界上各个国家和地区都在为保护环境推出各种政策，以缓解温室效应带来的恶劣影响。为打赢蓝天保卫战，我国率先推出汽车“国六”
排放，旨在减少汽车排放问题。而汽车发动机作为汽车尾气生产的源头，各个汽车生产厂家都在积极响应国家号召，生产符合国家排放标准的汽车发动机，力求做到节能减排。而气门导管作为汽车发动机中必须而又重要的一个零部件，但是长期以来，人们在研究汽车发动机的时候往往都在研究缸体，缸盖，曲轴、连杆、活塞、活塞环、气门阀体、凸轮轴等等一些在发动机中占据着重大地位的零部件，对于气门导管这个小巧但又不失重要的零部件研究的是非常的少。本文主要讲解下对于气门导管材料的研究。关键词：国六排放 发动机 气门导管 材料
在对气门导管材料进行研究之前，我们先来了解一下气门导管的作用及其工作所处的环境，以及气门导管有故障、失效后给发动机会带来什么样的影响。
1 气门导管的基本情况
1.1 气门导管在发动机里起着什么作用
气门导管的作用主要是给气门阀体做运动导向的一种装置，保障了气门在随发动机运转做往复运动时，气门与气门座圈能正确的贴合匹配，并且将气门热量向汽缸盖传送、逸散，降低气门的温度，达到降低发动机缸内温度。
1.2 气门导管的工作环境
气门导管虽然没有与燃烧室直接接触，但是气门导管在发动机运转时的工作温度并不低，工作温度可以达到300摄氏度以上。气门在气门导管中做往复运动时，仅仅依靠缸盖中随发动机运转飞溅而起的机油来进行润滑，是不足以保障气门的润滑效果的，所以需要使用具有自滑特性的材料制作成单独的零部件，如球墨铸铁或粉末冶金材料。装配时以过盈工艺压在气缸盖上的气门导管座孔，以防气门导管随发动机运转导致移位，甚至脱落。
2 气门导管的故障
气门导管作为发动机气门组的重要组成部分，如果气门导管出现故障，将会直接影响到该发动机的工作状态和使用寿命，若严重磨损导致气门与气门导管的配合间隙增大，那么气门杆在工作时会在气门导管内晃动，进而造成气门和气门座圈偏磨，气门关闭不严等故障的产生。
2.1 气门导管与气门杆间隙小
气门导管在工作中要与气门杆之前保持一定的间隙，如果气门导管与气门杆之间的间隙过小，容易引起气门卡死，导致发动机不能正常运转。
2.2 气门导管与气门杆间隙过大
如果气门杆和气门导管间隙过大，将
Research on Valve Guide Material of National Sixth Engine
Yuan Chun，Wang Bin
Abstract： A s the environment we live in is getting worse and worse, the impact of the global greenhouse effect is getting more and more serious. Countries and regions in the world are launching various policies to protect the environment to alleviate the adverse effects of the greenhou
se effect. To win the battle to defend the blue sky, China has taken the lead in launching the "National VI" emission for automobiles, aiming to reduce automobile emission problems. As automobile engines are the source of automobile exhaust gas production, various automobile manufacturers are actively responding to the national call to produce automobile engines that meet the national emission standards, and strive to achieve energy conservation and emission reduction. The valve guide is a necessary and important part of the automobile engine, but for a long time, people often study the cylinder block, cylinder head, crankshaft, connecting rod, piston, piston ring, valve body when researching automobile engine. Very little research has been done on camshafts and other parts, which occupy a significant position in the engine and are important parts of the valve guide.
This article mainly explains the research on valve guide materials.
Key words： N ational VI emission, engine, valve guide, material
会导致。
（1）气门落座不平稳，随着高频冲击，会
加速磨损气门座圈及气门，导致气门密封不严，
烧损气门，发动机的动力将会下降，燃油经济
性能变差，燃料燃烧不充分，导致尾气增多，
有损排放性能；（2）进气系统漏气，影响燃
油与空气混合的比例，使得发动机爆发力达不
到峰值；（3）间隙过大，气门杆随工作运转，
可能损坏气门密封圈，气门密封圈损坏将会导
致机油顺着气门杆向下渗透流入燃烧室，造成
机油损耗，加速气门底部与燃烧室积碳形成。
2.3 气门导管的异常磨损
气门导管的异常磨损，将会导致如气门
与气门座圈偏磨，密封不严，漏气、烧机油，
影响发动机功率，损坏气门油封、导致耗机油，
如若气门异常磨损严重，还有可能造成气门
与活塞的干涉、碰撞，损坏发动机，导致机
械停摆。
综上所述：气门导管是否损坏，将直接
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影响发动机的使用情况，发动机是否可靠就要看气门导管是否能正常使用。
3 气门导管的选材
气门系统是由气门、气门座圈、气门导管、气门弹簧、气门油封、气门锁块等部件组成。在发动机的配气系统中，气门组应按照发动机工作要求，定时开、关进排气门，使新鲜空气进入燃烧室，把燃烧后的高温气体从气缸排除，保障发动机对空气的需求，从而使发动机正常工作。气门导管在发动机工
作时承受着气门杆的侧向压力，而气门导管的上半部分在汽缸盖中与发动机机油相接触，下半部分在进排气到内，与高温高压气体接触，在工作中为气门杆做导向。
综合气门导管的故障与气门导管的工作环境，在选择气门导管的材料时，材料需具备耐高温、具有自滑特性、以及耐磨损的特点。而现如今制造气门导管的材料有合金铸铁、高强度黄铜及粉末冶金等材料。随着科技发展，汽车发动机的不断改进，普通的铸铁合金和其他常用材料已经满足不了现在的发动机对气门导管的要求，故此，粉末冶金材料制作的气门导管逐渐走向主流市场。粉末冶金材料因其具备着一定的密度，有一定的空隙，经过特殊的浸油操作后，其自身便能发挥出良好的自润滑减磨的特性。所以粉末冶金材料制作的气门导管与合金铸铁、高强度黄铜等普通的常用材料制作的气门导管相比时，在耐高温、导热性、自滑性、耐磨性等综合条件下，更具优势。鉴于此，我们对粉末冶金气门导管的制造技术和生产工艺以及粉末冶金成分进行相对应研究。
3.1 粉末冶金技术
粉末冶金是以金属为原材料，经过成型、烧结以及后续特殊处理制造金属材料制品的相关工艺过程。基本工序为粉末选取，粉末成型，粉末压制烧结。
3.1.1 成型的基本过程
在选取粉末后，对金属粉末进行加工，让其成为想要的形状，并让起有着一定密度和强度的胚状工艺。在粉末冶金过程中，压制胚的好坏，影响其成品后的使用性能，虽然粉末成型不是粉末冶金的最终步骤，但却是粉末冶金工艺中至关重要的一道工序。在粉末冶金成型的工序内，需要注意两点：（1）粉末颗粒的移动。在成型之前，金属粉末相互之间具有很大的空隙，要想粉末成
型，就必须先使金属粉末之间的空隙减小至一
定程度。但是在外部压力作用下，粉末颗粒会
发生大量的移动。在挤压要粉末颗粒的后，粉
末颗粒之间相互紧密接触，磨具与颗粒之间以
及颗粒之间彼此都会产生摩擦力，这样会使粉
末颗粒移动变形。（2）粉末颗粒表面间的脆
性断裂。粉末颗粒表面间的脆性断裂是指粉末
颗粒表面在常温、低温下形成的粘着，进一步
提高压胚的密度。塑形后，磨具的压制压力超
过粉末的弹性极限，或将发生一定程度的断裂。
3.1.2 常用成型技术
常用成型技术普遍分为三种，分别是：
（1）普通模压成型。将按比例混合的金
属粉末放置在模具中，然后再对模具进行加压，
加压到一定程度后，持续一段时间，释放压力，
以此成型的压坯便是模压成型。（2）温压成型。
可以说是模压成型的另一种方式，是将金属粉
末与特殊润滑剂混合并加热到一定温度后再加
热至130～150摄氏度的模具内按普通模压成
型的压制过程，是高密度高性能粉末冶金材料
的一种新型成型技术。其提高压坯致密度的机
理主要是130～150摄氏度的较高温度改善了
润滑剂的性能，促进颗粒的重排。温压成型适
用于铁基、铜基、钨基、铝基等粉末冶金材料，
有着巨大的发展空间。（3）模壁润滑技术。
模壁润滑技术是目前为止最为高效的一种成型
技术，主要借助模冲复位时同芯杆与磨具之间
的配合进而达到成型的要求。相对于模压成型
与温压成型，它对环境的污染最低，产品性能
也是保存最为完好的。
3.1.3 烧结
烧结是将压坯在一定环境下，加热至低于
材料溶解的温度一定时间后，冷却的过程，压
坯在经过颗粒间粘结、孔度减小、密度增加等
阶段，提升粉末冶金材料的机械性能。烧结同
时也是粉术冶金零件制造的最基本、最关键一
道工序，对成品的性能起着至关重要的作用。
3.2 粉末冶金气门导管
自粉末冶金气门导管在日本现世以来，
便在发动机上得到广泛的应用。但在生产制
造的过程中也遇到了许多的问题，例如：如
何减小气门导管的密度差的问题，如何提高
生坯强度和高耐磨耗、超快削气门导管材料
开发等问题。但是在粉末冶金气门导管问世
后的这些问题都被一一克制。
因气门导管的性能要求较高，所以在选
择材料上就要多方面考虑。以还原铁粉为主
要原材料，以石墨粉、电解铜粉、压制润滑
剂（硬脂酸锌）、易切削剂（硫化锰）、自
润滑减摩剂（二硫化钼）为辅料，进行混合、
压制、烧结，以达到对气门导管相对应的要求。
铁基粉末冶金气门导管的使用寿命取决
于气门导管的性能，气门导管的性能主要取
决于气门导管的加工工艺，气门导管的加工
工艺主要取决于力学性能，而烧结致密的程
度又决定了气门导管的力学性能，所以烧结
是粉末冶金气门导管的重中之重的工序。在
烧结过程结束后，后续的热处理技术也是必
不可少的，它能很大程度提升铁基粉末冶金
气门导管的性能。铁基粉末冶金气门导管的
孔隙度在一般都在15%左右，在淬火加热后
具备一定的隔热作用，能相对的减少热量的
流失，但是气门导管淬火时是不能用水来直
接进行冷却，以免导致气门导管开裂。
4 结语
在经过各种试验和实践，以及各种装车
实验中，粉末冶金气门导管是使用寿命最长，
发动机性能最为保障的一种材料。在“国六”
排放的推行下，发动机性能稳定，才能更好
的节能减排，面对“国六”排放，为我们赖
以生存的生态环境做出贡献。
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