JPH0441909A - エンジン用バルブおよびその製造方法 - Google Patents
エンジン用バルブおよびその製造方法Info
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- JPH0441909A JPH0441909A JP14705090A JP14705090A JPH0441909A JP H0441909 A JPH0441909 A JP H0441909A JP 14705090 A JP14705090 A JP 14705090A JP 14705090 A JP14705090 A JP 14705090A JP H0441909 A JPH0441909 A JP H0441909A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は燃焼ガスの吸気あるいは排気等を行うエンジン
用バルブおよびその製造方法に関し、−層詳細には、酸
素または窒素と親和性が強く、材料的劣化を生じ易い等
の欠点を有する軽合金の外側に前記欠点を補う性質を有
する別異の合金を被覆することにより、高温での曲げ疲
労強度を向上させ且つ減耗防止を図ることができるエン
ジン用バルブおよびその製造方法に関する。
用バルブおよびその製造方法に関し、−層詳細には、酸
素または窒素と親和性が強く、材料的劣化を生じ易い等
の欠点を有する軽合金の外側に前記欠点を補う性質を有
する別異の合金を被覆することにより、高温での曲げ疲
労強度を向上させ且つ減耗防止を図ることができるエン
ジン用バルブおよびその製造方法に関する。
［従来の技術］
従来から、エンジン等の内燃機関において吸気、排気を
行うためのエンジン用バルブはその高性能化に伴い、作
動温度の上昇および高温高負荷の傾向等、使用条件は極
めて厳しくなっている。
行うためのエンジン用バルブはその高性能化に伴い、作
動温度の上昇および高温高負荷の傾向等、使用条件は極
めて厳しくなっている。
従来から、この使用条件に適合したエンジン用バルブを
得るべく種々改良が加えられてきた。
得るべく種々改良が加えられてきた。
盛金法、溶射法等による耐熱耐食合金層を接着複合させ
た被覆バルブがその例である。また、例えば、特公昭３
５−６５２８号に開示されるように、中間的バルブ形状
に鍛縮してから異種金属を溶着して鍛造成形する技術的
思想が提示されている。しかしながら、前記の盛金法、
溶射法では被覆後に機械加工を行わなければ所望の被覆
部の外形が得られず、また被覆金属の断面内に気孔ある
いは鋳巣の残存が不可避である。
た被覆バルブがその例である。また、例えば、特公昭３
５−６５２８号に開示されるように、中間的バルブ形状
に鍛縮してから異種金属を溶着して鍛造成形する技術的
思想が提示されている。しかしながら、前記の盛金法、
溶射法では被覆後に機械加工を行わなければ所望の被覆
部の外形が得られず、また被覆金属の断面内に気孔ある
いは鋳巣の残存が不可避である。
さらに、特公昭３５−６５２８号に開示された技術的思
想では、被覆がシートフェース部付近に限られ且つ仕上
げ時に被覆断面形状が整わず、さらにまた、バルブ基体
と盛り上がった溶着金属との境界部に亀裂が残る場合が
ある。また、バルブ基体の外装全体を被覆するわけでは
ないので、バルブ基体の酸素または窒素による材料劣化
を阻止することはできない。
想では、被覆がシートフェース部付近に限られ且つ仕上
げ時に被覆断面形状が整わず、さらにまた、バルブ基体
と盛り上がった溶着金属との境界部に亀裂が残る場合が
ある。また、バルブ基体の外装全体を被覆するわけでは
ないので、バルブ基体の酸素または窒素による材料劣化
を阻止することはできない。
これらの欠点を克服すべく、特公昭４７−２２４４号は
「被覆エンジンバルブの製造方法」に係る技術的思想を
開示している。すなわち、この公報によれば、熱腐食に
よる肉薄化からの破損の危険を生じ易いバルブ傘部、首
部、およびバルブヘッド頂面となる部分の棒状素材に対
して可鍛性のある被覆耐熱金属を複合接着させた後、ア
プセット鍛造、または押し出し成形により傘部および首
部を成形すると同時に所望の形状に被覆成形することが
できる。
「被覆エンジンバルブの製造方法」に係る技術的思想を
開示している。すなわち、この公報によれば、熱腐食に
よる肉薄化からの破損の危険を生じ易いバルブ傘部、首
部、およびバルブヘッド頂面となる部分の棒状素材に対
して可鍛性のある被覆耐熱金属を複合接着させた後、ア
プセット鍛造、または押し出し成形により傘部および首
部を成形すると同時に所望の形状に被覆成形することが
できる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記特公昭４７〜２２４４号に係る技術
的思想では、アプセット鍛造、押し出し成形等により傘
部および首部を成形し、同時に所望の形状に被覆成形し
たのちに、バルブ軸部を溶接してバルブ成形を完成して
いるため、成形工程が長く、溶接部分の材料的強度を均
一に保持することは難しい。また、バルブ軸部に用いる
ことが可能な材料も限定されるために、バルブ全体とし
ての耐摩耗性、耐疲労性等の向上は期待できない。さら
には、バルブ全体としての軽量化が図れないという不都
合も露呈している。
的思想では、アプセット鍛造、押し出し成形等により傘
部および首部を成形し、同時に所望の形状に被覆成形し
たのちに、バルブ軸部を溶接してバルブ成形を完成して
いるため、成形工程が長く、溶接部分の材料的強度を均
一に保持することは難しい。また、バルブ軸部に用いる
ことが可能な材料も限定されるために、バルブ全体とし
ての耐摩耗性、耐疲労性等の向上は期待できない。さら
には、バルブ全体としての軽量化が図れないという不都
合も露呈している。
従って、本発明の目的は、バルブ全体としての耐摩耗性
、耐疲労性等の機械的性質の向上を図ることが可能であ
るとともにバルブ全体としての軽量化を達成することが
できるエンジン用バルブおよびその製造方法を提供する
ことにある。
、耐疲労性等の機械的性質の向上を図ることが可能であ
るとともにバルブ全体としての軽量化を達成することが
できるエンジン用バルブおよびその製造方法を提供する
ことにある。
［課題を解決するための手段］
前記の課題を解決するために、本発明に係るエンジン用
バルブは、 ステム部と傘部を有するエンジン用バルブにおいて、 前記ステム部と傘部とを一体的にＴｉ系合金、Ｍｇ系合
金、Ａｌ系合金、またはＴｉ、Ｍｇ。
バルブは、 ステム部と傘部を有するエンジン用バルブにおいて、 前記ステム部と傘部とを一体的にＴｉ系合金、Ｍｇ系合
金、Ａｌ系合金、またはＴｉ、Ｍｇ。
Ａｌからなる金属のうち２種類以上の金属の組み合わせ
を主体とする合金のうちいずれかの合金を用いて形成し
、 前記ステム部と傘部とをＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ
基合金のうちいずれかの合金を用いて被覆し、且つ前記
ステム部の外側に形成される被覆部は、傘部の外側に形
成される被覆部よりも薄いことを特徴とする。
を主体とする合金のうちいずれかの合金を用いて形成し
、 前記ステム部と傘部とをＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ
基合金のうちいずれかの合金を用いて被覆し、且つ前記
ステム部の外側に形成される被覆部は、傘部の外側に形
成される被覆部よりも薄いことを特徴とする。
また、本発明に係るエンジン用バルブの製造方法は、
Ｔｉ系合金、Ｍｇ系合金、Ａｌ系合金、あるいは、Ｔｉ
５Ｍｇ、Ａｌからなる金属のうち少なくとも２種類以上
の金属の組み合わせを主体とする合金のうちいずれかの
合金を用いた基体部用材料に、Ｆｅ基合金、Ｃｏ基合金
、Ｎ１基合金のうちいずれかの合金からなる被覆材料を
密封被覆したビレット部材を形成する第１の工程と、 前記第１工程で形成したビレット部材を冷間状態あるい
は熱間状態で傘部とステム部とに成形する第２の工程と
、 からなることを特徴とする。
５Ｍｇ、Ａｌからなる金属のうち少なくとも２種類以上
の金属の組み合わせを主体とする合金のうちいずれかの
合金を用いた基体部用材料に、Ｆｅ基合金、Ｃｏ基合金
、Ｎ１基合金のうちいずれかの合金からなる被覆材料を
密封被覆したビレット部材を形成する第１の工程と、 前記第１工程で形成したビレット部材を冷間状態あるい
は熱間状態で傘部とステム部とに成形する第２の工程と
、 からなることを特徴とする。
［作用］
前記のように、本発明に係るエンジン用バルブおよびそ
の製造方法では、ステム部と傘部とをＴｉ系合金、Ｍｇ
系合金、Ａｌ系合金、あるいは、Ｔｉ、Ｍｇ５Ａｌから
なる金属のうち少なくとも２種類以上の金属の組み合わ
せを主体とする合金のうちいずれかの合金を用いること
により成形し、これによってバルブ全体としての軽量化
を図ることを可能とし、さらに、この一体化されたステ
ム部と傘部の外側にＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎ１基合
金のうち１種類の合金を用いて密封被覆することにより
、前記ステム部と傘部の材料特性上の劣性を補い、さら
には酸素または窒素によって汚染されることにより生ず
る強度の劣化を回避することができる。
の製造方法では、ステム部と傘部とをＴｉ系合金、Ｍｇ
系合金、Ａｌ系合金、あるいは、Ｔｉ、Ｍｇ５Ａｌから
なる金属のうち少なくとも２種類以上の金属の組み合わ
せを主体とする合金のうちいずれかの合金を用いること
により成形し、これによってバルブ全体としての軽量化
を図ることを可能とし、さらに、この一体化されたステ
ム部と傘部の外側にＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎ１基合
金のうち１種類の合金を用いて密封被覆することにより
、前記ステム部と傘部の材料特性上の劣性を補い、さら
には酸素または窒素によって汚染されることにより生ず
る強度の劣化を回避することができる。
従って、耐摩耗性、耐疲労性等の向上を図ることが可能
である。
である。
［実施例］
次に、本発明に係るエンジン用バルブについてその製造
方法との関連で好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照
しながら以下詳細に説明する。
方法との関連で好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照
しながら以下詳細に説明する。
第１図において、参照符号１０は本発明に係るエンジン
用バルブを示し、当該エンジン用バルブ１０は、基本的
には、傘部１２と、ステム部１４と、前記傘部１２およ
びステム部１４の外側を密封被覆する被覆部１６とによ
って構成されている。
用バルブを示し、当該エンジン用バルブ１０は、基本的
には、傘部１２と、ステム部１４と、前記傘部１２およ
びステム部１４の外側を密封被覆する被覆部１６とによ
って構成されている。
また、前記被覆部１６によって密封被覆され、傘部１２
およびステム部１４を成形するだめの材料となる、所謂
、基体部１８はＡ１：６重量％、Ｖ：４重量％、および
残部がＴｉからなるチタン系軽合金が用いられ、被覆部
１６はＦｅ基合金、すなわち、ステンレス鋼が用いられ
ている。
およびステム部１４を成形するだめの材料となる、所謂
、基体部１８はＡ１：６重量％、Ｖ：４重量％、および
残部がＴｉからなるチタン系軽合金が用いられ、被覆部
１６はＦｅ基合金、すなわち、ステンレス鋼が用いられ
ている。
以上のような構成におけるエンジン用バルブの製造方法
は以下の通りである。
は以下の通りである。
先ず、焼結温度１２６０℃、雰囲気圧力１０−４〜１Ｏ
−５）−ルの焼結条件で４時間真空焼結して、Ａ１：６
重量％、Ｖ；４重量％、および残部がＴｉからなる直径
１９＋ｎｍ、長さ２４ｍｍの形状の素粉末冶金法を用い
て焼結合金を得、基体部１８としたく第２図ａ参照）。
−５）−ルの焼結条件で４時間真空焼結して、Ａ１：６
重量％、Ｖ；４重量％、および残部がＴｉからなる直径
１９＋ｎｍ、長さ２４ｍｍの形状の素粉末冶金法を用い
て焼結合金を得、基体部１８としたく第２図ａ参照）。
次に、前記基体部１８を外径２２ｍｍ、肉厚１．５１１
＋＋＋＋のステンレス製鋼管１７ａに挿入しく第２図す
参照）、両端の開口部分を、第２図Ｃに示すように、肉
厚１．５ｍｍのステンレス製円盤１７ｃ、１７ｄを用い
て電子ビーム溶接で封印し、ビレット部２０を得た。な
お、必要に応じて前記封印前に焼結合金の脱気をするこ
とも可能である。
＋＋＋＋のステンレス製鋼管１７ａに挿入しく第２図す
参照）、両端の開口部分を、第２図Ｃに示すように、肉
厚１．５ｍｍのステンレス製円盤１７ｃ、１７ｄを用い
て電子ビーム溶接で封印し、ビレット部２０を得た。な
お、必要に応じて前記封印前に焼結合金の脱気をするこ
とも可能である。
次いで、前記ビレット部２０を９５０℃に加熱し、ロー
タリスェージ等を用いて、所謂、据込加工法により、第
２図ｄに示すように、バルブヘッド部３２の直径１が２
２ｍｍ、軸部の直径ｍが７ｍｍの細軸ビレット３０を成
形した。なお、軸部の加工に際しては、直径２２ｍｍの
ビレット部材を、先ず、直径１４＋＋＋ｎ＋（加工比２
．５）にし、次に直径９ｍｍ（加圧比２．５）、次いで
直径７ｍｍ（加工比１．７）を順次加圧した。また、こ
の工程において後述する傘部１２の前記ステンレス製鋼
管１７ａを材料とした被覆部１６ｂがステム部１４の前
記ステンレス製鋼管１７ａを材料とした被覆部１６ａよ
りも薄くなるように成形した。
タリスェージ等を用いて、所謂、据込加工法により、第
２図ｄに示すように、バルブヘッド部３２の直径１が２
２ｍｍ、軸部の直径ｍが７ｍｍの細軸ビレット３０を成
形した。なお、軸部の加工に際しては、直径２２ｍｍの
ビレット部材を、先ず、直径１４＋＋＋ｎ＋（加工比２
．５）にし、次に直径９ｍｍ（加圧比２．５）、次いで
直径７ｍｍ（加工比１．７）を順次加圧した。また、こ
の工程において後述する傘部１２の前記ステンレス製鋼
管１７ａを材料とした被覆部１６ｂがステム部１４の前
記ステンレス製鋼管１７ａを材料とした被覆部１６ａよ
りも薄くなるように成形した。
そして、バルブヘッド部３２のみを再び９５０℃に加熱
し、傘打鍛造により第２図ｅに示す直径ｎが３０岨の傘
部を有し長さ０が１３０＋ｎｍの形状のエンジン用バル
ブ１０を得た。
し、傘打鍛造により第２図ｅに示す直径ｎが３０岨の傘
部を有し長さ０が１３０＋ｎｍの形状のエンジン用バル
ブ１０を得た。
なお、第３図は据込加工後の被覆部、すなわち、ステン
レス鋼部４０と基体部、すなわち、焼結Ｔｉ−６Ａｌ−
４Ｖ合金部５０との界面６０を示す電子顕微鏡写真であ
る。この写真より理解されるように、焼結Ｔｉ−６Ａｌ
−４Ｖ合金部５０には焼結特有の空隙が認められず、ま
た、界面６０にはＴｉの金属間化合物が形成されていな
い。従って、基体部材として、焼結Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
合金部５０は適切な組織調整がなされ、また、界面６０
においては必要且つ十分な界面強化がなされたと判定で
きる。
レス鋼部４０と基体部、すなわち、焼結Ｔｉ−６Ａｌ−
４Ｖ合金部５０との界面６０を示す電子顕微鏡写真であ
る。この写真より理解されるように、焼結Ｔｉ−６Ａｌ
−４Ｖ合金部５０には焼結特有の空隙が認められず、ま
た、界面６０にはＴｉの金属間化合物が形成されていな
い。従って、基体部材として、焼結Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
合金部５０は適切な組織調整がなされ、また、界面６０
においては必要且つ十分な界面強化がなされたと判定で
きる。
以上のような製造方法によって得られるエンジン用バル
ブは焼結Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金を基体部材として用い
ることにより従来の方法で得られる同じ形状のエンジン
用バルブに比べて約３０％の軽量化が図れた。
ブは焼結Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金を基体部材として用い
ることにより従来の方法で得られる同じ形状のエンジン
用バルブに比べて約３０％の軽量化が図れた。
また、ステンレス鋼で酸素等の親和性の大きい基体部材
を密封被覆することにより、酸素等の汚染によりＴ１等
の基体部材が劣化することを回避するとともに、耐摩耗
性に劣るというＴｉの材料的劣性を補うことができる。
を密封被覆することにより、酸素等の汚染によりＴ１等
の基体部材が劣化することを回避するとともに、耐摩耗
性に劣るというＴｉの材料的劣性を補うことができる。
［発明の効果］
以上のように、本発明に係るエンジン用バルブおよびそ
の製造方法によれば、Ｔｌ系合金、Ｍｇ系合金、Ａｌ系
合金、あるいは、Ｔ＋、 Ｍｇ、Ａｌからなる金属であ
って、２種類以上の金属の組み合わせを主体とする合金
のうち、いずれかの合金を基体部に用い、前記基体部を
Ｆｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金のうちいずれかの
合金を用いて被覆密封することによりバルブを成形して
いる。従って、バルブ全体としての耐摩耗性、耐疲労性
において優れ、しかも、−層軽量化を達成できるという
効果が得られる。
の製造方法によれば、Ｔｌ系合金、Ｍｇ系合金、Ａｌ系
合金、あるいは、Ｔ＋、 Ｍｇ、Ａｌからなる金属であ
って、２種類以上の金属の組み合わせを主体とする合金
のうち、いずれかの合金を基体部に用い、前記基体部を
Ｆｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ基合金のうちいずれかの
合金を用いて被覆密封することによりバルブを成形して
いる。従って、バルブ全体としての耐摩耗性、耐疲労性
において優れ、しかも、−層軽量化を達成できるという
効果が得られる。
第１図は、本発明に係るエンジン用バルブの縦断面図、
第２図は、本発明に係るエンジン用バルブの製造工程を
示す概略図、 第３図は、本発明に係るエンジン用バルブの金属組織を
示す顕微鏡写真である。 １０・・・エンジン用バルブ １２・・・傘部 １４・・・ステム部 １６ａ、１６ ｂ −・・被覆部 １７ａ・・・ステンレス製鋼管 １８・・・基体部 ２０・・・ビレット部 ３０・・・細軸ビレット ４０・・・ステンレス鋼部 ５０・・・焼結Ｔｉ−６ＡＪ−４Ｖ合金部６０・・・界
面
示す概略図、 第３図は、本発明に係るエンジン用バルブの金属組織を
示す顕微鏡写真である。 １０・・・エンジン用バルブ １２・・・傘部 １４・・・ステム部 １６ａ、１６ ｂ −・・被覆部 １７ａ・・・ステンレス製鋼管 １８・・・基体部 ２０・・・ビレット部 ３０・・・細軸ビレット ４０・・・ステンレス鋼部 ５０・・・焼結Ｔｉ−６ＡＪ−４Ｖ合金部６０・・・界
面
Claims (2)
- （１）ステム部と傘部を有するエンジン用バルブにおい
て、 前記ステム部と傘部とを一体的にＴｉ系合金、Ｍｇ系合
金、Ａｌ系合金、またはＴｉ、Ｍｇ、Ａｌからなる金属
のうち２種類以上の金属の組み合わせを主体とする合金
のうちいずれかの合金を用いて形成し、 前記ステム部と傘部とをＦｅ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ
基合金のうちいずれかの合金を用いて被覆し、且つ前記
ステム部の外側に形成される被覆部は、傘部の外側に形
成される被覆部よりも薄いことを特徴とするエンジン用
バルブ。 - （２）Ｔｉ系合金、Ｍｇ系合金、Ａｌ系合金、あるいは
、Ｔｉ、Ｍｇ、Ａｌからなる金属のうち少なくとも２種
類以上の金属の組み合わせを主体とする合金のうちいず
れかの合金を用いた基体部用材料に、Ｆｅ基合金、Ｃｏ
基合金、Ｎｉ基合金のうちいずれかの合金からなる被覆
材料を密封被覆したビレット部材を形成する第１の工程
と、 前記第１工程で形成したビレット部材を冷間状態あるい
は熱間状態で傘部とステム部とに成形する第２の工程と
、 からなることを特徴とするエンジン用バルブの製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14705090A JPH0441909A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | エンジン用バルブおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14705090A JPH0441909A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | エンジン用バルブおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441909A true JPH0441909A (ja) | 1992-02-12 |
Family
ID=15421368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14705090A Pending JPH0441909A (ja) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | エンジン用バルブおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0441909A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864730A1 (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-16 | Fuji Oozx Inc. | Inlet valve in an internal combustion engine and a method of manufacturing the same |
| JP2007040123A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Aisan Ind Co Ltd | エンジンバルブ及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP14705090A patent/JPH0441909A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864730A1 (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-16 | Fuji Oozx Inc. | Inlet valve in an internal combustion engine and a method of manufacturing the same |
| JP2007040123A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Aisan Ind Co Ltd | エンジンバルブ及びその製造方法 |
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