JP3143111B2 - 内燃機関の弁の製造方法 - Google Patents
内燃機関の弁の製造方法Info
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- JP3143111B2 JP3143111B2 JP02146999A JP14699990A JP3143111B2 JP 3143111 B2 JP3143111 B2 JP 3143111B2 JP 02146999 A JP02146999 A JP 02146999A JP 14699990 A JP14699990 A JP 14699990A JP 3143111 B2 JP3143111 B2 JP 3143111B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の吸気又は排気用の弁の製造方法に
関する。
関する。
（従来の技術） 内燃機関には、燃焼室に開口した吸、排気孔を開閉す
るための弁を備えている。この弁は、第５図に示すよう
に、傘部１と軸部２とが同心状に連成されている。傘部
１の周縁部上面は吸、排気孔の開口部に当接するシート
面３を形成しており、一方下面は燃焼時の高温に曝され
る触火面４を形成している。
るための弁を備えている。この弁は、第５図に示すよう
に、傘部１と軸部２とが同心状に連成されている。傘部
１の周縁部上面は吸、排気孔の開口部に当接するシート
面３を形成しており、一方下面は燃焼時の高温に曝され
る触火面４を形成している。
前記シート面３には、特に良好な耐熱性（高温におけ
る耐軟化性）や耐食性が要求される。このため耐熱性お
よび耐食性に優れたコルモノイNo.6で代表されるNi基合
金やステライトNo.6で代表されるCo基合金をこの部分に
溶接肉盛することによりライニング層を形成することが
行われている。また、特開平１−119654号公報に開示さ
れているように、この部分にセラミック材料を溶射し、
ライニング層を形成することも行われている。
る耐軟化性）や耐食性が要求される。このため耐熱性お
よび耐食性に優れたコルモノイNo.6で代表されるNi基合
金やステライトNo.6で代表されるCo基合金をこの部分に
溶接肉盛することによりライニング層を形成することが
行われている。また、特開平１−119654号公報に開示さ
れているように、この部分にセラミック材料を溶射し、
ライニング層を形成することも行われている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、溶接肉盛りの場合、溶着金属直下母材
部に熱影響変質層を生じるという問題があり、母材がマ
ルテンサイト系耐熱鋼では溶着金属直下が焼入れのまま
のマルテンサイト組織になり、冷却後に割れる恐れがあ
る。
部に熱影響変質層を生じるという問題があり、母材がマ
ルテンサイト系耐熱鋼では溶着金属直下が焼入れのまま
のマルテンサイト組織になり、冷却後に割れる恐れがあ
る。
また、母材がオーステナイト系耐熱鋼では溶接熱によ
るCr炭化物の粒界析出が起こり、結晶粒の異常成長を伴
った脆化層を現出する恐れがある。
るCr炭化物の粒界析出が起こり、結晶粒の異常成長を伴
った脆化層を現出する恐れがある。
このような母材に現出した熱影響変質層、特に溶着金
属極近傍は弁の開閉毎に高温と低温に曝される運転状態
のもとで、溶着金属との熱膨張係数差あるいは母材自身
の内外温度差により発生する熱応力や溶接時に発生した
残留応力によりクラックを生じやすく、また、生じたク
ラックが溶着金属にまで進展し、溶着金属の剥離に至る
恐れがある。
属極近傍は弁の開閉毎に高温と低温に曝される運転状態
のもとで、溶着金属との熱膨張係数差あるいは母材自身
の内外温度差により発生する熱応力や溶接時に発生した
残留応力によりクラックを生じやすく、また、生じたク
ラックが溶着金属にまで進展し、溶着金属の剥離に至る
恐れがある。
一方、溶射によって得られるライニング層はミクロ的
にはポーラスであり、腐食性燃焼ガスの侵入を阻止でき
ず、このため母材が腐食されるおそれがある。
にはポーラスであり、腐食性燃焼ガスの侵入を阻止でき
ず、このため母材が腐食されるおそれがある。
また、セラミックと母材金属とは極端な熱膨張係数差
がある。このため、前記公報の技術では、母材より離れ
るに従がい、徐々にセラミックの量を増加するようにし
ている。このような工夫により、母材とセラミックとの
間の溶射後の残留応力分布の勾配は緩くなる。しかし、
発生残留応力を完全に無くすことは困難であり、弁の開
閉毎に高温と低温に曝される運転状態の下では熱応力が
繰り返し作用するため、ライニング層内のミクロポワが
クラック発生の起点となり、ライニング層にクラックが
生じるおそれがある。
がある。このため、前記公報の技術では、母材より離れ
るに従がい、徐々にセラミックの量を増加するようにし
ている。このような工夫により、母材とセラミックとの
間の溶射後の残留応力分布の勾配は緩くなる。しかし、
発生残留応力を完全に無くすことは困難であり、弁の開
閉毎に高温と低温に曝される運転状態の下では熱応力が
繰り返し作用するため、ライニング層内のミクロポワが
クラック発生の起点となり、ライニング層にクラックが
生じるおそれがある。
また、溶射によって形成したライニング層は、母材と
の接合界面において冶金学的接合を有していないため、
前記熱応力の下では剥離が生じ易いという問題がある。
の接合界面において冶金学的接合を有していないため、
前記熱応力の下では剥離が生じ易いという問題がある。
近年、低質重油の使用や低燃費の実現のため、燃焼温
度の向上が望まれており、これに伴って傘部下面（触火
面）にも耐蝕性・耐熱性に優れたライニング層を形成す
ることが望まれているが、溶接肉盛りあるいは溶射によ
るライニング層を傘部の触火面よりシート面にかけて形
成すると、叙上の問題点がより一層助長され、ライニン
グ層の形成が困難である。
度の向上が望まれており、これに伴って傘部下面（触火
面）にも耐蝕性・耐熱性に優れたライニング層を形成す
ることが望まれているが、溶接肉盛りあるいは溶射によ
るライニング層を傘部の触火面よりシート面にかけて形
成すると、叙上の問題点がより一層助長され、ライニン
グ層の形成が困難である。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、耐熱性お
よび耐食性を有し、ガス遮断性、耐クラック性および耐
剥離性の優れたライニング層が傘部の下面から周縁部お
よびシート面にかけて全面的に形成することができる内
燃機関の弁の製造方法を提供することを目的とする。
よび耐食性を有し、ガス遮断性、耐クラック性および耐
剥離性の優れたライニング層が傘部の下面から周縁部お
よびシート面にかけて全面的に形成することができる内
燃機関の弁の製造方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、内燃機関の燃焼室に開口する吸気孔又は排
気孔を開閉するための傘部と、該傘部に同心状に連成さ
れた軸部とからなる弁の製造方法において、前記目的を
達成するために、傘部本体の下面から周縁部及びシート
面にかけてライニング層を形成するための隙間を隔てて
カバーを被せ、該隙間に耐熱性および耐食性を有する金
属粉末を充填し、熱間等方圧加圧処理により傘部本体の
下部外周面にライニング層を形成し、該ライニング層が
形成された傘部に軸部を固着する手段を講じるものであ
る。
気孔を開閉するための傘部と、該傘部に同心状に連成さ
れた軸部とからなる弁の製造方法において、前記目的を
達成するために、傘部本体の下面から周縁部及びシート
面にかけてライニング層を形成するための隙間を隔てて
カバーを被せ、該隙間に耐熱性および耐食性を有する金
属粉末を充填し、熱間等方圧加圧処理により傘部本体の
下部外周面にライニング層を形成し、該ライニング層が
形成された傘部に軸部を固着する手段を講じるものであ
る。
（作 用） 傘部本体とカバーとの間の隙間に充填された耐熱性お
よび耐食性を有する金属粉末は、熱間等方圧加圧（HI
P）処理により、焼結一体化されほぼ真密度の緻密なラ
イニング層に形成されると共に、該ライニング層は傘部
本体の下部外周面に固相拡散接合する。この接合面は冶
金学的に一体化しており、極めて強固に接合している。
よび耐食性を有する金属粉末は、熱間等方圧加圧（HI
P）処理により、焼結一体化されほぼ真密度の緻密なラ
イニング層に形成されると共に、該ライニング層は傘部
本体の下部外周面に固相拡散接合する。この接合面は冶
金学的に一体化しており、極めて強固に接合している。
（実施例） 本発明の内燃機関の弁の製造方法は、傘部１と軸部２
とを別々に製作し、最終的に両者を同心状に固着して製
作される。
とを別々に製作し、最終的に両者を同心状に固着して製
作される。
前記傘部１は、第１図に示すように、傘部本体11の下
面から周縁部及びシート面にかけてライニング層を形成
するための隙間を隔ててカバー12を被せ、該隙間にライ
ニング用粉末13を充填し、HIP処理を施して、傘部本体1
1の下部外周面にライニング層を形成したものである。
第１図中、14は粉末充填用および脱気用の短管であり、
Ａ部はカバーの分割接合面である。
面から周縁部及びシート面にかけてライニング層を形成
するための隙間を隔ててカバー12を被せ、該隙間にライ
ニング用粉末13を充填し、HIP処理を施して、傘部本体1
1の下部外周面にライニング層を形成したものである。
第１図中、14は粉末充填用および脱気用の短管であり、
Ａ部はカバーの分割接合面である。
前記傘部本体11は、SUH31やSUH3等のオーステナイト
系やマルテンサイト系の耐熱ステンレス鋼、ニッケル系
耐熱合金等を用いて鍛造により形成されている。
系やマルテンサイト系の耐熱ステンレス鋼、ニッケル系
耐熱合金等を用いて鍛造により形成されている。
該本体11の下部外周面に被着されるカバー12は、HIP
処理時の圧媒ガスを通さず、粉末の緻密化に伴う変形に
追従でき、ライニング用粉末13や傘部本体11と反応しな
いものであればよく、通常、軟鋼板、ステンレス鋼板等
の軟質金属板で形成される。該カバー12は電子ビーム溶
接、TIG溶接等によって、組み立てられ、また傘部本体1
1の周縁上部に溶接されている。
処理時の圧媒ガスを通さず、粉末の緻密化に伴う変形に
追従でき、ライニング用粉末13や傘部本体11と反応しな
いものであればよく、通常、軟鋼板、ステンレス鋼板等
の軟質金属板で形成される。該カバー12は電子ビーム溶
接、TIG溶接等によって、組み立てられ、また傘部本体1
1の周縁上部に溶接されている。
傘部本体11とカバー12との隙間に充填されるライニン
グ用粉末としては、傘部本体11よりも耐熱性（高温にお
ける軟化抵抗が大きいことを含む。）および耐食性に優
れる高合金粉末が使用される。かかる合金としてはナイ
モニック80A、コルモノイNo.6、インコネル合金等のNi
基合金、ステライトNo.6に代表されるようなCo基合金を
例示することができる。尚、粉末の粒形は特に限定され
ないが、球形ないし略球形のものがよい。充填性に優れ
るからである。
グ用粉末としては、傘部本体11よりも耐熱性（高温にお
ける軟化抵抗が大きいことを含む。）および耐食性に優
れる高合金粉末が使用される。かかる合金としてはナイ
モニック80A、コルモノイNo.6、インコネル合金等のNi
基合金、ステライトNo.6に代表されるようなCo基合金を
例示することができる。尚、粉末の粒形は特に限定され
ないが、球形ないし略球形のものがよい。充填性に優れ
るからである。
ライニング用粉末を充填する隙間は、所期のライニン
グ層の厚さ（設計ライニング厚さ）を予め実験により求
めたライニング用粉末の充填率で除し、この値に加工代
を考慮して決定すればよい。
グ層の厚さ（設計ライニング厚さ）を予め実験により求
めたライニング用粉末の充填率で除し、この値に加工代
を考慮して決定すればよい。
カバー12内にライニング用粉末13を充填した傘部本体
11は、脱気密封後、１個ごとでもよいが、複数個まとめ
てHIP処理を施すとよい。生産性に優れるからである。H
IP処理条件は、各部の材質形状によって異なるが、通常
800℃以上、500kgf/cm2以上の条件が選定される。HIP処
理により、ライニング用粉末は焼結一体化してライニン
グ層となると共に傘部本体11の下面ないし周縁部及びシ
ート面に固相拡散接合される。カバー12は、HIP処理後
除去される。
11は、脱気密封後、１個ごとでもよいが、複数個まとめ
てHIP処理を施すとよい。生産性に優れるからである。H
IP処理条件は、各部の材質形状によって異なるが、通常
800℃以上、500kgf/cm2以上の条件が選定される。HIP処
理により、ライニング用粉末は焼結一体化してライニン
グ層となると共に傘部本体11の下面ないし周縁部及びシ
ート面に固相拡散接合される。カバー12は、HIP処理後
除去される。
傘部本体11の下部外周面にライニング層が形成された
傘部１は、その上端に軸部素材が固着され、粗仕上げが
施される。第２図は粗仕上げ後の弁の要部断面を示し、
16はライニング層である。軸部２は傘部本体11と同様の
材質の鍛造材や圧延材を用いて形成すればよい。固着手
段としては、溶接、圧接等適宜の手段を適用することが
できる。粗仕上げ後、溶体化熱処理や時効処理などの必
要な熱処理を施し、精整加工を施して、製品を得る。精
整加工により、ライニング層16表面にシート面３、触火
面４が形成される。
傘部１は、その上端に軸部素材が固着され、粗仕上げが
施される。第２図は粗仕上げ後の弁の要部断面を示し、
16はライニング層である。軸部２は傘部本体11と同様の
材質の鍛造材や圧延材を用いて形成すればよい。固着手
段としては、溶接、圧接等適宜の手段を適用することが
できる。粗仕上げ後、溶体化熱処理や時効処理などの必
要な熱処理を施し、精整加工を施して、製品を得る。精
整加工により、ライニング層16表面にシート面３、触火
面４が形成される。
第３図は、傘部１の他の製造例を示しており、この実
施例では傘部本体11はシート面の直下までフランジ状周
縁17が延設されており、該周縁17を覆うようにカバー12
が形成されている。かかる構成にすると、ライニング用
粉末13の使用量を減らすことができ、またHIP処理前の
粉末充填厚さが略均一にすることができ、ひいてはライ
ニング層の厚さを一定にすることができ、HIP処理時間
の短縮、材料コストの低減を図ることができる。第４図
は、軸部固着後の粗仕上げ形状を示している。
施例では傘部本体11はシート面の直下までフランジ状周
縁17が延設されており、該周縁17を覆うようにカバー12
が形成されている。かかる構成にすると、ライニング用
粉末13の使用量を減らすことができ、またHIP処理前の
粉末充填厚さが略均一にすることができ、ひいてはライ
ニング層の厚さを一定にすることができ、HIP処理時間
の短縮、材料コストの低減を図ることができる。第４図
は、軸部固着後の粗仕上げ形状を示している。
（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の製造方法によれば、傘部
本体の下面から周縁部及びシート面にわたる広汎な領域
に、HIP処理によって形成された、耐熱性および耐食性
を有する金属粉末の緻密な焼結体からなるライニング層
を冶金学的に強固に接合することができる。このため、
ライニング層の剥離、割損を確実に防止することがで
き、しかもライニング層を構成する焼結体はほぼ真密度
となるため、燃焼ガスを透過させるおそれがない。
本体の下面から周縁部及びシート面にわたる広汎な領域
に、HIP処理によって形成された、耐熱性および耐食性
を有する金属粉末の緻密な焼結体からなるライニング層
を冶金学的に強固に接合することができる。このため、
ライニング層の剥離、割損を確実に防止することがで
き、しかもライニング層を構成する焼結体はほぼ真密度
となるため、燃焼ガスを透過させるおそれがない。
第１図および第３図はライニング用金属粉末の充填状態
を示す傘部本体の断面図、第２図および第４図は実施例
に係る弁の要部断面図、第５図は本発明製造対象の弁の
外形図である。 １……傘部、２……軸部、３……シート面、４……触火
面、11……傘部本体、12……カバー、13……ライニング
用金属粉末。
を示す傘部本体の断面図、第２図および第４図は実施例
に係る弁の要部断面図、第５図は本発明製造対象の弁の
外形図である。 １……傘部、２……軸部、３……シート面、４……触火
面、11……傘部本体、12……カバー、13……ライニング
用金属粉末。
フロントページの続き (72)発明者 岡 良一 岡山県玉野市和田６―10―３―502 (56)参考文献 特開 昭63−309706（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−219507（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60801（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−54708（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−191312（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22F 7/08 F01L 3/02
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の燃焼室に開口する吸気孔又は排
気孔を開閉するための傘部と、該傘部に同心状に連成さ
れた軸部とからなる弁の製造方法であって、 傘部本体の下面から周縁部及びシート面にかけてライニ
ング層を形成するための隙間を隔ててカバーを被せ、該
隙間に耐熱性および耐食性を有する金属粉末を充填し、
熱間等方圧加圧処理により傘部本体の下部外周面にライ
ニング層を形成し、該ライニング層が形成された傘部に
軸部を固着することを特徴とする内燃機関の弁の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02146999A JP3143111B2 (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 内燃機関の弁の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02146999A JP3143111B2 (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 内燃機関の弁の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441606A JPH0441606A (ja) | 1992-02-12 |
| JP3143111B2 true JP3143111B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=15420299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02146999A Expired - Fee Related JP3143111B2 (ja) | 1990-06-04 | 1990-06-04 | 内燃機関の弁の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3143111B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2494158A4 (en) * | 2009-10-30 | 2017-05-03 | Man Diesel & Turbo, Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland | An exhaust valve spindle for an internal combustion engine, and a method of manufacturing |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2247833B1 (en) * | 2009-01-23 | 2014-07-16 | Man Diesel & Turbo, Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland | A movable wall member in form of an exhaust valve spindle or a piston for an internal combustion engine, and a method of manufacturing such a member |
| EP2781284A1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-09-24 | Sandvik Intellectual Property AB | A method for manufacturing a valve spindle |
-
1990
- 1990-06-04 JP JP02146999A patent/JP3143111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2494158A4 (en) * | 2009-10-30 | 2017-05-03 | Man Diesel & Turbo, Filial Af Man Diesel & Turbo Se, Tyskland | An exhaust valve spindle for an internal combustion engine, and a method of manufacturing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0441606A (ja) | 1992-02-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |