JPH05285676A - 内燃エンジン排気バルブの製造方法 - Google Patents
内燃エンジン排気バルブの製造方法Info
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- JPH05285676A JPH05285676A JP9550992A JP9550992A JPH05285676A JP H05285676 A JPH05285676 A JP H05285676A JP 9550992 A JP9550992 A JP 9550992A JP 9550992 A JP9550992 A JP 9550992A JP H05285676 A JPH05285676 A JP H05285676A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シート面形成用に用いた材料の特性劣化を招
くことなく内燃エンジンの排気バルブを製造する方法を
提供する。 【構成】 バルブ本体１のシート面の全周にアンダーカ
ット加工を施し、前記アンダーカット加工部１ａに、前
記バルブ本体１の構成材料よりも耐熱性と耐食性が優れ
ている材料から成るリング４を嵌合し、ついで、前記リ
ング上から熱間鍛造と同時に成形処理を施すことによ
り、前記リング４と前記アンダーカット加工部１ａを溶
着または拡散接合させる。
くことなく内燃エンジンの排気バルブを製造する方法を
提供する。 【構成】 バルブ本体１のシート面の全周にアンダーカ
ット加工を施し、前記アンダーカット加工部１ａに、前
記バルブ本体１の構成材料よりも耐熱性と耐食性が優れ
ている材料から成るリング４を嵌合し、ついで、前記リ
ング上から熱間鍛造と同時に成形処理を施すことによ
り、前記リング４と前記アンダーカット加工部１ａを溶
着または拡散接合させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用エンジン等の内
燃エンジン排気バルブの製造方法に関し、更に詳しく
は、耐食性や耐摩耗性の点で設計目標値を下まわること
なく排気バルブを製造する方法に関する。
燃エンジン排気バルブの製造方法に関し、更に詳しく
は、耐食性や耐摩耗性の点で設計目標値を下まわること
なく排気バルブを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の内燃エンジンに組付けられる
排気バルブは、耐熱性と耐食性に優れていることが必要
とされるが、更には、排気バルブのシート面はバルブシ
ートと激しく反復接触することからして、そのシート面
では、上記耐熱性や耐食性とともに耐摩耗性に優れてい
るという性質が必要とされる。
排気バルブは、耐熱性と耐食性に優れていることが必要
とされるが、更には、排気バルブのシート面はバルブシ
ートと激しく反復接触することからして、そのシート面
では、上記耐熱性や耐食性とともに耐摩耗性に優れてい
るという性質が必要とされる。
【０００３】このようなことから、従来は、次のように
してシート面を形成して排気バルブが製造されている。
すなわち、まず、図５で示したように、耐熱鋼で製造し
たバルブ本体１のシート面に相当する表面の全周を所望
量切削してアンダーカット加工部１ａを形成する。この
場合、バルブ本体１の耐熱鋼としては、例えば、Ｆｅが
６０〜７０重量％、Ｃ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｓ
ｉ，Ｐ，Ｓなどが全体で２０〜３０重量％含まれている
鋼種が広く用いられている。
してシート面を形成して排気バルブが製造されている。
すなわち、まず、図５で示したように、耐熱鋼で製造し
たバルブ本体１のシート面に相当する表面の全周を所望
量切削してアンダーカット加工部１ａを形成する。この
場合、バルブ本体１の耐熱鋼としては、例えば、Ｆｅが
６０〜７０重量％、Ｃ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｓ
ｉ，Ｐ，Ｓなどが全体で２０〜３０重量％含まれている
鋼種が広く用いられている。
【０００４】ついで、図６で示したように、このアンダ
ーカット加工部１ａに対し、ＴＩＧ溶接法によって、例
えば、Ｃｒ：２０〜３０重量％，Ｆｅ：３〜５重量％，
Ｗ：４〜５重量％，残部Ｃｏから成り、耐食性，耐熱
性，耐摩耗性が優れているＣｏ基合金（ステライト系合
金）の溶加棒を用いて肉盛溶接を行ない、ここにステラ
イトの肉盛部２を形成する。
ーカット加工部１ａに対し、ＴＩＧ溶接法によって、例
えば、Ｃｒ：２０〜３０重量％，Ｆｅ：３〜５重量％，
Ｗ：４〜５重量％，残部Ｃｏから成り、耐食性，耐熱
性，耐摩耗性が優れているＣｏ基合金（ステライト系合
金）の溶加棒を用いて肉盛溶接を行ない、ここにステラ
イトの肉盛部２を形成する。
【０００５】その後、図７で示したように、肉盛部２の
上から型３によって熱間鍛造を行ない、肉盛部２の盛上
がり部を除去すると同時に肉盛部２内に発生している巣
などを圧壊して緻密化する。最後に、上記熱間鍛造時に
はみ出た肉盛部などを研削して仕上げ加工を行ない、所
定形状のシート面にする（図８）。
上から型３によって熱間鍛造を行ない、肉盛部２の盛上
がり部を除去すると同時に肉盛部２内に発生している巣
などを圧壊して緻密化する。最後に、上記熱間鍛造時に
はみ出た肉盛部などを研削して仕上げ加工を行ない、所
定形状のシート面にする（図８）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法には次のような問題がある。まず、アンダーカット
加工部へのステライト系合金のＴＩＧ溶接の過程で、ス
テライト系合金中のＣｏ成分のバルブ本体への固溶が激
しく進むので、形成された肉盛部におけるＣｏ成分が希
釈される。また同時に、バルブ本体のＦｅ成分が肉盛部
に固溶して肉盛部におけるＦｅ濃度が高くなり、設計目
標の組成が得られなくなる。
方法には次のような問題がある。まず、アンダーカット
加工部へのステライト系合金のＴＩＧ溶接の過程で、ス
テライト系合金中のＣｏ成分のバルブ本体への固溶が激
しく進むので、形成された肉盛部におけるＣｏ成分が希
釈される。また同時に、バルブ本体のＦｅ成分が肉盛部
に固溶して肉盛部におけるＦｅ濃度が高くなり、設計目
標の組成が得られなくなる。
【０００７】例えば、バルブ本体として、Ｆｅ：約８０
重量％、他の成分の総量：約２０重量％の耐熱鋼に対
し、ＴＩＧ溶接で、Ｃｏ：約６０重量％、Ｆｅ：約３重
量％、他の成分の総量：約３７重量％のステライト棒を
用いて肉盛り溶接を行うと、形成された肉盛部では、Ｃ
ｏ成分は約４０重量％にまで希釈され、逆にＦｅ成分は
約３０重量％にまで濃縮される。
重量％、他の成分の総量：約２０重量％の耐熱鋼に対
し、ＴＩＧ溶接で、Ｃｏ：約６０重量％、Ｆｅ：約３重
量％、他の成分の総量：約３７重量％のステライト棒を
用いて肉盛り溶接を行うと、形成された肉盛部では、Ｃ
ｏ成分は約４０重量％にまで希釈され、逆にＦｅ成分は
約３０重量％にまで濃縮される。
【０００８】そのため、形成された肉盛部の耐食性は劣
化し、また耐熱性や耐摩耗性も低下して、高価なステラ
イト系合金を用いたにもかかわらず、その合金の設計目
標の特性が充分に発揮されないことになる。また、熱間
鍛造後の仕上げ加工では、肉盛部のうち余分な部分はキ
リ粉として発生する。このキリ粉は回収され、新たなス
テライト棒の素材として利用されることもあるが、いず
れにしても、高価なステライト系合金の有効利用率が低
いという点で全体のコストアップを招くことは否めな
い。
化し、また耐熱性や耐摩耗性も低下して、高価なステラ
イト系合金を用いたにもかかわらず、その合金の設計目
標の特性が充分に発揮されないことになる。また、熱間
鍛造後の仕上げ加工では、肉盛部のうち余分な部分はキ
リ粉として発生する。このキリ粉は回収され、新たなス
テライト棒の素材として利用されることもあるが、いず
れにしても、高価なステライト系合金の有効利用率が低
いという点で全体のコストアップを招くことは否めな
い。
【０００９】本発明は上記した問題を解決し、シート面
における耐食性，耐熱性，耐摩耗性などの特性が設計目
標より低下することのない内燃エンジン排気バルブの製
造方法の提供を目的とする。
における耐食性，耐熱性，耐摩耗性などの特性が設計目
標より低下することのない内燃エンジン排気バルブの製
造方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、バルブ本体のシート面の全
周にアンダーカット加工を施し、前記アンダーカット加
工部に、前記バルブ本体の構成材料よりも耐熱性と耐食
性が優れている材料から成るリングを嵌合し、ついで、
前記リング上から熱間鍛造と同時に成形処理を施すこと
により、前記リングと前記アンダーカット加工部を溶着
または拡散接合させることを特徴とする内燃エンジン排
気バルブの製造方法が提供される。
ために、本発明においては、バルブ本体のシート面の全
周にアンダーカット加工を施し、前記アンダーカット加
工部に、前記バルブ本体の構成材料よりも耐熱性と耐食
性が優れている材料から成るリングを嵌合し、ついで、
前記リング上から熱間鍛造と同時に成形処理を施すこと
により、前記リングと前記アンダーカット加工部を溶着
または拡散接合させることを特徴とする内燃エンジン排
気バルブの製造方法が提供される。
【００１１】
【作用】本発明方法は、図１で示したように、従来と同
じようにバルブ本体１のシート面になるべき個所にアン
ダーカット加工部１ａを形成する。ついで、図２で示し
たように、形成すべきシート面の目標特性を有する材料
から成るリング４を嵌め込んだのち、型３’により熱間
鍛造すると同時にリング４を成形する（図３）。そして
最後に、成形面を研削して仕上げ加工を行ない、所定の
シート面にする（図４）。
じようにバルブ本体１のシート面になるべき個所にアン
ダーカット加工部１ａを形成する。ついで、図２で示し
たように、形成すべきシート面の目標特性を有する材料
から成るリング４を嵌め込んだのち、型３’により熱間
鍛造すると同時にリング４を成形する（図３）。そして
最後に、成形面を研削して仕上げ加工を行ない、所定の
シート面にする（図４）。
【００１２】この熱間鍛造によりリング４が塑性変形し
てアンダーカット加工部１ａに充填されると同時に、熱
間鍛造時の熱によって、リング４とアンダーカット加工
部１ａの熱圧界面では、溶着または拡散接合が進行する
ので、塑性変形したリングはアンダーカット加工部と一
体化する。この場合、リング４の体積をアンダーカット
加工部１ａの容量と略同等になるような断面形状にリン
グ４を加工しておけば、熱間鍛造時に塑性変形したとき
に、前記アンダーカット加工部１ａからはみだし量を少
なくし、ニアネット形状に成形することができ、無駄な
く使用材料の有効利用が可能になる。
てアンダーカット加工部１ａに充填されると同時に、熱
間鍛造時の熱によって、リング４とアンダーカット加工
部１ａの熱圧界面では、溶着または拡散接合が進行する
ので、塑性変形したリングはアンダーカット加工部と一
体化する。この場合、リング４の体積をアンダーカット
加工部１ａの容量と略同等になるような断面形状にリン
グ４を加工しておけば、熱間鍛造時に塑性変形したとき
に、前記アンダーカット加工部１ａからはみだし量を少
なくし、ニアネット形状に成形することができ、無駄な
く使用材料の有効利用が可能になる。
【００１３】リング４の材質として、これが排気バルブ
のシート面を構成することになるので、バルブ本体の材
質よりも耐熱性，耐食性，耐摩耗性に優れている材料、
例えば従来と同様にステライト系合金を用いることがで
きる。ステライト系合金をリング材として用いた場合、
熱間鍛造では、ＴＩＧ溶接のときと異なり、ステライト
系合金中のＣｏ成分がバルブ本体に固溶して希釈化した
り、またバルブ本体中のＦｅ成分がステライト系合金リ
ングに固溶してそのＦｅ濃度が濃縮したりすることは起
こらず、塑性変形したリングとバルブ本体のアンダーカ
ット加工部との界面では相互の溶着または拡散接合が実
現するにとどまる。
のシート面を構成することになるので、バルブ本体の材
質よりも耐熱性，耐食性，耐摩耗性に優れている材料、
例えば従来と同様にステライト系合金を用いることがで
きる。ステライト系合金をリング材として用いた場合、
熱間鍛造では、ＴＩＧ溶接のときと異なり、ステライト
系合金中のＣｏ成分がバルブ本体に固溶して希釈化した
り、またバルブ本体中のＦｅ成分がステライト系合金リ
ングに固溶してそのＦｅ濃度が濃縮したりすることは起
こらず、塑性変形したリングとバルブ本体のアンダーカ
ット加工部との界面では相互の溶着または拡散接合が実
現するにとどまる。
【００１４】したがって、形成されたシート面の組成
は、用いたリングのステライト組成とほとんど変わるこ
とがなく、目標とする特性が充分に確保されることにな
る。この熱間鍛造において、鍛造圧，鍛造時の温度，圧
力印加時間などは、溶着かまたは拡散接合かによって相
違し、また、バルブ本体やリングの組成、形状などによ
って異なるので、これらの因子は適宜に選定されるが、
鍛造圧としては通常１〜２ton/cm2 ，温度としては、Ｆ
ｅが溶融しない温度、通常１３００℃，鍛造時間は通常
２〜４秒程度であれば充分である。
は、用いたリングのステライト組成とほとんど変わるこ
とがなく、目標とする特性が充分に確保されることにな
る。この熱間鍛造において、鍛造圧，鍛造時の温度，圧
力印加時間などは、溶着かまたは拡散接合かによって相
違し、また、バルブ本体やリングの組成、形状などによ
って異なるので、これらの因子は適宜に選定されるが、
鍛造圧としては通常１〜２ton/cm2 ，温度としては、Ｆ
ｅが溶融しない温度、通常１３００℃，鍛造時間は通常
２〜４秒程度であれば充分である。
【００１５】
【実施例】Ｃ：0.５５重量％，Ｍｎ：７重量％，Ｎｉ：
1.６重量％，Ｃｒ：２１重量％，Ｃｕ：0.７重量％，Ｓ
ｉ：0.１５重量％以下，Ｐ：0.０３重量％以下，Ｓ：0.
０３重量％以下、残部がＦｅから成る耐熱鋼でバルブ本
体を製造し、そのシート面になる個所にアンダーカット
加工部を切削加工した。
1.６重量％，Ｃｒ：２１重量％，Ｃｕ：0.７重量％，Ｓ
ｉ：0.１５重量％以下，Ｐ：0.０３重量％以下，Ｓ：0.
０３重量％以下、残部がＦｅから成る耐熱鋼でバルブ本
体を製造し、そのシート面になる個所にアンダーカット
加工部を切削加工した。
【００１６】ついで、Ｃｒ：１５重量％，Ｆｅ：３重量
％，Ｗ：１０重量％，残部がＣｏから成るステライト系
合金でリングを製造し、このリングを前記アンダーカッ
ト加工部に嵌め込んだ。その後、アンダーカット加工部
を１２００℃に加熱し、圧力１ton/cm2 で熱間鍛造し
た。圧力の印加は２秒とした。鍛造個所に所定の仕上げ
加工を施して排気バルブとした。無駄になったリングの
材料は、２０％であった。
％，Ｗ：１０重量％，残部がＣｏから成るステライト系
合金でリングを製造し、このリングを前記アンダーカッ
ト加工部に嵌め込んだ。その後、アンダーカット加工部
を１２００℃に加熱し、圧力１ton/cm2 で熱間鍛造し
た。圧力の印加は２秒とした。鍛造個所に所定の仕上げ
加工を施して排気バルブとした。無駄になったリングの
材料は、２０％であった。
【００１７】この排気バルブのシート面におけるＣｏ成
分とＦｅ成分を分析したところ、それぞれ、６０重量
％，４重量％であり、リングの組成とほとんど変わって
いなかった。比較のために、同じステライト系合金を用
いたＴＩＧ溶接でシート面を形成した。そのシート面に
おけるＣｏ成分とＦｅ成分は、それぞれ、４０重量％，
２０重量％であり、Ｃｏ希釈化，Ｆｅの濃縮が認められ
た。また、無駄になったステライトのキリ粉は５０％で
あった。
分とＦｅ成分を分析したところ、それぞれ、６０重量
％，４重量％であり、リングの組成とほとんど変わって
いなかった。比較のために、同じステライト系合金を用
いたＴＩＧ溶接でシート面を形成した。そのシート面に
おけるＣｏ成分とＦｅ成分は、それぞれ、４０重量％，
２０重量％であり、Ｃｏ希釈化，Ｆｅの濃縮が認められ
た。また、無駄になったステライトのキリ粉は５０％で
あった。
【００１８】実施例バルブと比較例バルブをそれぞれ９
０℃の１００％ＰｂＯの腐食灰の中に１時間浸漬したの
ち取出し、それぞれの腐食減量を測定してシート面の耐
食性を調べたところ、実施例バルブの場合は２００g/cm
2/hr，比較例バルブの場合は３００g/cm2/hrであった。
０℃の１００％ＰｂＯの腐食灰の中に１時間浸漬したの
ち取出し、それぞれの腐食減量を測定してシート面の耐
食性を調べたところ、実施例バルブの場合は２００g/cm
2/hr，比較例バルブの場合は３００g/cm2/hrであった。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、バルブ本体に形成されたシート面は、シー
ト面形成のために用いた材料の特性を損なうことなくそ
のまま発揮されているので、バルブに要求されている耐
食性，耐熱性，耐摩耗性などの諸特性を設計目標から低
下させることなく有効に発揮させることができる。この
ことは、バルブ本体のシート面相当個所に所定特性の材
質から成るリングを配置し、これを熱間鍛造して溶着ま
たは拡散接合させたことがもたらす効果である。
法によれば、バルブ本体に形成されたシート面は、シー
ト面形成のために用いた材料の特性を損なうことなくそ
のまま発揮されているので、バルブに要求されている耐
食性，耐熱性，耐摩耗性などの諸特性を設計目標から低
下させることなく有効に発揮させることができる。この
ことは、バルブ本体のシート面相当個所に所定特性の材
質から成るリングを配置し、これを熱間鍛造して溶着ま
たは拡散接合させたことがもたらす効果である。
【００２０】また、本発明方法によれば、従来の肉盛り
溶接と異なり、材料の使用量を節約することができるの
で、経済的にも大きな効果が得られる。
溶接と異なり、材料の使用量を節約することができるの
で、経済的にも大きな効果が得られる。
【図１】本発明方法において、バルブ本体のシート面形
成個所にアンダーカット加工部を形成した状態を示す部
分側面図である。
成個所にアンダーカット加工部を形成した状態を示す部
分側面図である。
【図２】本発明方法において、バルブ本体のアンダーカ
ット加工部にリングを嵌め込んだ状態示す部分側面図で
ある。
ット加工部にリングを嵌め込んだ状態示す部分側面図で
ある。
【図３】本発明方法において、リングの熱間鍛造と成形
処理を行なった状態を示す部分側面図である。
処理を行なった状態を示す部分側面図である。
【図４】仕上げ加工された排気バルブを示す部分側面図
である。
である。
【図５】従来方法において、シート面形成個所にアンダ
ーカット加工部を形成した状態を示す部分側面図であ
る。
ーカット加工部を形成した状態を示す部分側面図であ
る。
【図６】従来方法において、アンダーカット加工部にＴ
ＩＧ溶接で肉盛部を形成した状態を示す部分側面図であ
る。
ＩＧ溶接で肉盛部を形成した状態を示す部分側面図であ
る。
【図７】肉盛部に熱間鍛造を行なった状態を示す部分側
面図である。
面図である。
【図８】仕上げ加工された排気バルブを示す部分側面図
である。
である。
１ 排気バルブ本体 １ａ アンダーカット加工部 ２ 肉盛部 ３，３’ 型 ４ リング
Claims (2)
- 【請求項１】 バルブ本体のシート面の全周にアンダー
カット加工を施し、前記アンダーカット加工部に、前記
バルブ本体の構成材料よりも耐熱性と耐食性が優れてい
る材料から成るリングを嵌合し、ついで、前記リング上
から熱間鍛造と同時に成形処理を施すことにより、前記
リングと前記アンダーカット加工部を溶着または拡散接
合させることを特徴とする内燃エンジン排気バルブの製
造方法。 - 【請求項２】 前記リングがステライト合金から成る請
求項１の内燃エンジン排気バルブの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9550992A JPH05285676A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 内燃エンジン排気バルブの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9550992A JPH05285676A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 内燃エンジン排気バルブの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05285676A true JPH05285676A (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=14139563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9550992A Withdrawn JPH05285676A (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 内燃エンジン排気バルブの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05285676A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010221246A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | 鍛造品の製造方法 |
| DE102016122514B4 (de) | 2016-11-22 | 2019-06-27 | Federal-Mogul Valvetrain Gmbh | Feuerverschweißtes innengekühltes Ventil sowie dadurch hergestelltes Ventil |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP9550992A patent/JPH05285676A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010221246A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | 鍛造品の製造方法 |
| DE102016122514B4 (de) | 2016-11-22 | 2019-06-27 | Federal-Mogul Valvetrain Gmbh | Feuerverschweißtes innengekühltes Ventil sowie dadurch hergestelltes Ventil |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |