Zawory azotowane

 Czym charakteryzują się prawidłowo wykonane zawory silnikowe i jak je sprawdzać?



 

Awarie zaworów są najczęstszym powodem napraw głowicy. Przyczyny ich mogą być różne i nie będziemy ich omawiać.

W tej sytuacji warto się zastanowić czym powinny się charakteryzować zawory które użyć przy naprawie głowicy

Na naszym rynku możemy kupić zawory nie zawsze wykonane z odpowiedniej stali. . Również powierzchniowa obróbka chemiczna jest różnej jakości, lub nie ma jej w ogóle .

Spróbujemy w kilku słowach scharakteryzować własności materiałów używanych do produkcji zaworów i ich pokryć. Podamy tez proste sposoby odróżnienia zaworów dobrej jakości. Zagadnieniem błędów wymiarowych wykonania zaworów nie będziemy się zajmować.

Podnoszące się z roku na rok wskaźniki mocy jednostkowej uzyskiwanej z 1 litra pojemności skokowej, powodują większe obciążenia mechaniczne i cieplne wszystkich elementów silnika. Konstruktorzy zmuszeni sa do stosowania zarówno materiałów o wyższych parametrach jaki i zabiegów technologicznych podnoszących własności najbardziej obciążonych części silnika. Niewątpliwie jednymi z najbardziej obciążonych elementów są zawory silnika.

W tym miejscu należy zaznaczyć że warunki pracy zaworów wydechowych i ssących są bardzo różne. Zawór ssący znajdujący się przewodzie dolotowym jest chłodzony świeżo napływającym ładunkiem do cylindra. W silnikach benzynowych jest to mieszanka paliwowo-powietrzna a w silnika Diesla powietrze. Zawór wydechowy jest omywany gazami wylotowymi o temperaturze 1200. W efekcie zawór ssący ma temperaturę pracy 250-400C a zawór wydechowy pracuje w temperaturze 750-850 C Stąd wymagania stawiane materiałom na zawory ssące i wydechowe różnią się znacznie. W praktyce zawory ssące wytwarza się ze stosunkowo niedrogich stali niskostopowych. Na zawory wydechowe stosuje się o wiele droższe stopowe stale austenityczne.

Szczególnie użycie zaworów wydechowych ze stali niskiej jakości jest bardzo niebezpieczne i skutkuje ich pękaniem. Jak odróżnić zawory wydechowe wykonane z właściwej stali bez specjalistycznych badań laboratoryjnych? Okazuje się że jest to bardzo proste. Wystarczy nam mały magnes. Stale przeznaczone na zawory wydechowe posiadają dużą zawartość składników stopowych podwyższających żarowytrzymałość i podnoszących wytrzymałość takich jak chrom wolfram, nikiel, molibden, a małą zawartość żelaza. Magnes nie powinien przyciągać zaworu wydechowego. Co do zaworu ssącego nie ma konieczności stosowania w/w składników i w efekcie magnes może przyciągać zawór ssący. Producenci zaworów czasem stosują ten sam, o niższych parametrach materiał na zawory ssące i wydechowe. Dobrze przed montażem sprawdzić materiał magnesem

 

 

Zabiegiem technologicznym podnoszącym własności zaworów jest ulepszanie ich powierzchni. Najstarszą metodą jest nakładanie warstwy chromu. W ostatnich latach japońscy producenci rozpowszechnili obróbkę powierzchni zaworu poprzez azotowanie. Okazuje się że azotowanie jest o wiele skuteczniejsze do chromowania.

Czym jest proces azotowania ?

Proces ten polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego zazwyczaj wcześniej ulepszonego cieplnie – azotu, który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy wierzchniej, i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych.

Przeważnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach które wykazują dużą skłonność do tworzenia twardych azotków, jak glin, chrom, tytan, i wanad.

Ponieważ azotki tych pierwiastków są bardzo twarde więc twardość warstewki naazotowanej dochodzi na powierzchni nawet do ok. 1200 HV.

Proces ten przeprowadza się w temperaturze 500-850°C, Azotowanie ma następujące zalety:

Warstwa związków jest twarda, przy zachowaniu ciągliwego rdzenia, odporna na ścieranie, zatarcie, korozję i zmęczenie powierzchniowe. Co bardzo ważne , trwałość trzonka w obrębie zamka oraz grzybka również zostaje zwiększona.

Wadą tej technologii jest stosunkowo wysoki koszt.

Rozróżnimy 3 rodzaje azotowania:

  • kąpielowe, w kąpielach roztopionych soli

  • gazowe, w atmosferze zdysocjowanego amoniaku,

  • jarzeniowe, w atmosferze zawierającej azot ulegający jonizacji podczas wyładowania jarzeniowego,

W przypadku azotowania zaworów znakomita większość producentów zaworów stosuje technologię kąpieli azotujących.

Kąpiel azotująca, wykorzystująca przyjazne dla środowiska sole, stosowana do obróbki materiałów zawierających żelazo, efektywnie rozwiązuje wszystkie problemy z odpornością na ścieranie, zmęczeniem i zacieraniem dzięki specjalnym właściwościom azotującym soli

Producenci uważają że jest ona optymalna dla tych tak bardzo obciążonych elementów silnika jakimi są zawory.

.Jak odróżnić zawory o ulepszonej powierzchni? Wzrokowo. Zawory bez obróbki powierzchniowej będą miały kolor stali, zawory chromowane będą miały charakterystyczną białą barwę chromu technicznego, zawory azotowane w kąpieli solnej – kolor ciemny do czarnego. Jak odróżnić system azotowania ? Ano bardzo prosto

Po kolorze. Zawory azotowane w kąpielowo posiadają ciemna barwę. Od koloru ciemno-stalowego po głęboką czerń. Odcień czerni zależy od składu soli azotujących i temperatury procesu.

Można na naszym rynku spotkać zawory firmy AMP azotowane metodą jarzeniową , o barwie jasnej.

Niemniej zarówno przodujący producenci zaworów jak i producenci zaworów wyczynowych azotują wyłącznie w kąpielach – na czarna.

Przykładem mogą być takie firmy jak OSVAT, FRECIA, CER MOTOR i amerykański producent zaworów do m.in. serii NASCAR gdzie moce sięgają 800 KM firma SUPERTECH.

Podsumowując: Przy zakupie zaworów, warto zaopatrzeć się w mały magnes i uważnie obejrzeć zawór. Może to uchronić nas przed nieprzyjemnymi niespodziankami.