车用燃气喷嘴高频动芯工艺改善策略分析

1、车用燃气喷嘴高频动芯工艺改善策略分析摘 要：动芯是燃气喷嘴重要的核心零部件，在实际工作屮处于高频 运动，如何提高动芯的耐磨、耐温性能是提高燃气喷嘴使用寿命的关键技 术难点。本文主要针对几种动芯工艺改善策略进行分析，提出动芯工艺合 理经济的改善思路。关键词：特氟龙；类金刚石；动芯中图分类号：tk406文献标识码：a车用燃气喷嘴通过pwm信号控制的阀门的开关（如图1所示），山动 芯上下高频运动来控制阀的开闭。当信号处于高电平时，电流使燃气喷嘴 内的线圈产生磁场来把动芯吸起，让阀门开启，好使燃气能自喷嘴出气接 头喷出。当电信号消失时（低电平），电磁力也随之消失。此时，复位弹 簧推动动芯，关闭喷嘴。动

2、芯就是在这样一种状态下，往复高频运动。由 于动芯在运动的过程中会和喷嘴外壳体产生干摩擦，如果动芯表面不作耐 磨处理或结构调整，那么喷嘴的整个使用周期就会大打折扣。1. 喷嘴动芯常用表面处理工艺目前国内外喷嘴动心表面处理一般采用特氟龙表面处理。1. 1特氟龙的性能优点特氟龙涂层常用在金属材质上，也可以应用在非金属材质上。特氟龙 涂层具有以下性能：（1）不黏性：涂层表面张力低，具有非常强的不黏性。（2）摩擦系数低：其摩擦系数大概在0050.2。（3）不湿性：涂层有非常强的疏水疏油性，容易清洗。（4）高表面电阻：经过特殊工业处理后，可具冇一定的导电性，也 可作为抗静电涂料。（5）具有良好的耐火及耐高

3、温性能，特氟龙具有极高的自燃点、熔 点，以及极低的导热性，工作温度高达到290°co（6）耐化学性：特氟龙不受化学环境的影响。（7）具冇较好的低温稳定性。（8）具有非常好的滑动性能。它跟大多数材质接触时都有很低的摩 擦系数。经过特氟龙处理过的表面能达到干润滑的效果。因而常用在对摩 擦系数要求高的零件上，降低摩擦系数，增加耐磨性，也可起到自润滑作 用。1.2特氟龙表面处理的存在的问题特氟龙涂层虽然有不少优点，但通过产品使用和测试后反应出以下缺 占八、在使用压缩天然气介质时，使用特氟龙涂层处理的动芯能使用20万 km以上不出故障，但在使用lng介质时，基本上在使用2万km就出故障, 故障

4、件拆解后发现涂层已经磨损。通过分析发现，特氟龙涂层虽然冇极低 的摩擦系数，但涂层硕度低，涂层易磨损掉，磨到一定的程度涂层就会消 失。此外，特氟龙涂层在有防腐和耐磨要求时，要求越高，其涂层就要越厚，其涂层厚度越厚，涂层厚度公差就越人，表面处理厚零件的尺寸公差 就大。因此特氟龙表面处理只有靠增加涂层的厚度來增加耐磨寿命，无法 从根木上解决问题。2. 工艺改善措施分析为从根木上解决动芯表面耐磨问题，我们采用了一种既具有特氟龙的 优点又具有耐磨性好、涂层厚度控制好的新工艺一一类金刚石表面处理。2. 1类金刚石涂层类金刚石（dlc）涂层的主要成份是碳，是一种具有硬度高与摩擦系 数低的非晶体硬质薄膜，由石

5、墨（sp2）与金刚石（sp3）组成。因摩擦性 能优，得到广泛的工业应用。尤其在无润滑剂的情况下，其摩擦系数也极 低。类金刚石涂层不但摩擦系数小，而且不黏性好，表面硬度高、耐磨性 好。目前类金刚石涂成的方法很多，不同的方法达到基体表面的离子能量 不同，膜的结构、摩擦性能也不同。2.2动芯类金刚石表面处理的优点类金刚石涂层具有摩擦系数极低、硕度高、耐磨性好、尺寸控制精度 高等优点。能够从根本上解决特氟龙涂层寿命短的问题。3. 特氟龙涂层和类金刚石涂层测试对比为验证特氟龙涂层和类金刚石涂层的优缺点，我们制作了两种样件各 10件进行了涂层厚度、耐磨性测试对比。3.1涂层厚度对比测试按图2外圆尺寸要求加

6、工20件样件，并按120号进行编号进行尺 寸记录，编号后将110号做特氟龙表面处理、11-20号做类金刚石表面 处理，尺寸完后再按编号记录外径尺寸计算出每件的涂层厚度。特氟龙涂层厚度要求40 p m50 u m,类金刚石厚度要求2 u m3 u mo实测计算后特氟龙涂层的厚度最大的有60卩m,超差的10个有3个； 类金刚石涂层的厚度最大3 um,最小2 p m其涂层厚度较均匀。特氟龙涂层除涂层厚度不好控制外，外观颜色等也不均匀，没有类金 刚石表面光亮均匀。3.2涂层耐磨测试对比我们将做好涂层的两种动芯各选取了 4件满足尺寸要求的装配成两组 喷嘴总成进行喷嘴可靠性测试，测试前记录了喷嘴的开启时间和脉宽流 量，并通过开启时间和脉宽流量来判断动芯是否出问题。测试方法：将喷嘴通入0.4mpa的压缩空气，用信号发生器让喷嘴按 5011z的频率做往复运动。测试结果：特氟龙涂层完成10天5000万次往复运动后涂层就已经可 以看到明显的磨损，能够看到金属表面。类金刚石涂层完成40天2亿次往复运动后，涂层表面无明显磨痕。结论通过对通过对两种表面处理的理论分析和样件制作测试验证，类金刚 石表面处理优于特氟龙表