JPH0763019A - 内燃機関用インテークバルブ - Google Patents
内燃機関用インテークバルブInfo
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- JPH0763019A JPH0763019A JP21312593A JP21312593A JPH0763019A JP H0763019 A JPH0763019 A JP H0763019A JP 21312593 A JP21312593 A JP 21312593A JP 21312593 A JP21312593 A JP 21312593A JP H0763019 A JPH0763019 A JP H0763019A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量でＴ６処理によってもバルブフェース部
の耐摩耗性が劣化しない内燃機関用インテークバルブ 【構成】 軸部および該軸部に連続する傘部がＡｌ系合
金をマトリックスとしセラミック粒子、ウィスカー、繊
維を添加して強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バルブフ
ェース面に耐摩耗性急冷アルミニウム粉末合金をマトリ
ックスとしたＭＭＣを被着した。インテークバルブ本体
が繊維粒子等で強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バルブ
フェース部を高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金をマト
リックスとしたＭＭＣで構成したので、軽量化の効果を
損なうことが無い。熱伝導率も鉄系材料と較べて大き
く、バルブフェース部の冷却性に優れ温度熱膨張率差に
起因する熱膨張量差によるガタツキが発生しにくい。ま
た、Ｔ６処理を行っても鉄系材料のように軟化すること
がない。
の耐摩耗性が劣化しない内燃機関用インテークバルブ 【構成】 軸部および該軸部に連続する傘部がＡｌ系合
金をマトリックスとしセラミック粒子、ウィスカー、繊
維を添加して強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バルブフ
ェース面に耐摩耗性急冷アルミニウム粉末合金をマトリ
ックスとしたＭＭＣを被着した。インテークバルブ本体
が繊維粒子等で強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バルブ
フェース部を高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金をマト
リックスとしたＭＭＣで構成したので、軽量化の効果を
損なうことが無い。熱伝導率も鉄系材料と較べて大き
く、バルブフェース部の冷却性に優れ温度熱膨張率差に
起因する熱膨張量差によるガタツキが発生しにくい。ま
た、Ｔ６処理を行っても鉄系材料のように軟化すること
がない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽量で軸部および傘部の
Ｔ６処理によってもバルブフェース面が劣化しない内燃
機関用インテークバルブに関する。
Ｔ６処理によってもバルブフェース面が劣化しない内燃
機関用インテークバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用のバルブは、耐熱性が要求さ
れることから耐熱鋼が用いられていたが、慣性質量を低
減し応答性を改善するために、Ａｌ基複合材料を用いる
ことが検討されている。例えば、耐摩耗性および高剛性
を目的としたＡｌ基複合材料として、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
系合金（２０００系）またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金
（６０００系）にＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3の粒子、ウィスカ
ー、繊維を添加し、粉末冶金法で製造したＡｌ基ＭＭＣ
（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）
がある。
れることから耐熱鋼が用いられていたが、慣性質量を低
減し応答性を改善するために、Ａｌ基複合材料を用いる
ことが検討されている。例えば、耐摩耗性および高剛性
を目的としたＡｌ基複合材料として、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
系合金（２０００系）またはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金
（６０００系）にＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3の粒子、ウィスカ
ー、繊維を添加し、粉末冶金法で製造したＡｌ基ＭＭＣ
（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）
がある。
【０００３】また、Ａｌ基複合材料を用いた内燃機関用
バルブとしては、例えば、特開昭６１−１４３５３５号
に開示されたものがあり、粉末状の針状結晶の炭化珪素
を体積比で１５〜３５％の割合でバルブ形状に乾燥固化
し、体積比で８５〜６５％のアルミニウム合金を針状結
晶間に充填することにより、慣性質量が小さく耐熱性に
優れたバルブを得ている。
バルブとしては、例えば、特開昭６１−１４３５３５号
に開示されたものがあり、粉末状の針状結晶の炭化珪素
を体積比で１５〜３５％の割合でバルブ形状に乾燥固化
し、体積比で８５〜６５％のアルミニウム合金を針状結
晶間に充填することにより、慣性質量が小さく耐熱性に
優れたバルブを得ている。
【０００４】ところが、エンジンの高出力化が進むにつ
れて、バルブフェース面に極めて高い耐摩耗性が要求さ
れるようになってきた。これに対して前記のＡｌ基複合
材料を用いたバルブでは十分に対応できないという問題
があった。そのため、バルブフェース面部位だけを鉄系
材料で置換することが行われてきた。
れて、バルブフェース面に極めて高い耐摩耗性が要求さ
れるようになってきた。これに対して前記のＡｌ基複合
材料を用いたバルブでは十分に対応できないという問題
があった。そのため、バルブフェース面部位だけを鉄系
材料で置換することが行われてきた。
【０００５】例えば、特開昭６４−６９７０５号公報の
内燃機関用バルブの発明では、少なくともバルブフェー
ス面部位を除く本体部分が強化材としてセラミック繊
維、ウィスカもしくは粒子を用いた複合強化金属からな
り、バルブフェース面部位が強化材として軟窒化処理を
施した鋼粉末を用いた複合強化金属からなる内燃機関バ
ルブである。
内燃機関用バルブの発明では、少なくともバルブフェー
ス面部位を除く本体部分が強化材としてセラミック繊
維、ウィスカもしくは粒子を用いた複合強化金属からな
り、バルブフェース面部位が強化材として軟窒化処理を
施した鋼粉末を用いた複合強化金属からなる内燃機関バ
ルブである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようにＡｌ基ＭＭ
Ｃバルブは耐摩耗性の向上のためバルブフェース部を鉄
系材料に置換しているが、素材の密度差から重量増とな
りＭＭＣ化による軽量化効果が低減されてしまう。
Ｃバルブは耐摩耗性の向上のためバルブフェース部を鉄
系材料に置換しているが、素材の密度差から重量増とな
りＭＭＣ化による軽量化効果が低減されてしまう。
【０００７】また、バルブフェース部はバルブの中で最
も高温（耐熱鋼製で約３９０℃）になるが、鉄系材料は
図１に示すようにＡｌ基ＭＭＣと較べて熱伝導率が低い
ためバルブフェース部の冷却特性が低下し，摩耗や焼き
付きの誘因となる。同時に、熱膨張率の違いからバルブ
フェース部とバルブ本体との境界にがたつきが発生し、
バルブの破損、エンジン騒音や性能低下の原因となる。
も高温（耐熱鋼製で約３９０℃）になるが、鉄系材料は
図１に示すようにＡｌ基ＭＭＣと較べて熱伝導率が低い
ためバルブフェース部の冷却特性が低下し，摩耗や焼き
付きの誘因となる。同時に、熱膨張率の違いからバルブ
フェース部とバルブ本体との境界にがたつきが発生し、
バルブの破損、エンジン騒音や性能低下の原因となる。
【０００８】さらに、Ａｌ基ＭＭＣでバルブを形成する
場合、鍛造によって最終製品に近い形状まで成形した
後、Ｔ６処理（４９５℃×２Ｈｒ、１９５℃×１２Ｈ
ｒ）してから機械加工によって仕上げる。しかし、バル
ブフェース部の耐摩耗性を向上させるためバルブフェー
ス部に鉄系材料を結合した場合、Ｔ６処理はバルブフェ
ース部と軸部を結合した後に行われるので、鋼は軟化し
て耐摩耗性が低下すると考えられる。
場合、鍛造によって最終製品に近い形状まで成形した
後、Ｔ６処理（４９５℃×２Ｈｒ、１９５℃×１２Ｈ
ｒ）してから機械加工によって仕上げる。しかし、バル
ブフェース部の耐摩耗性を向上させるためバルブフェー
ス部に鉄系材料を結合した場合、Ｔ６処理はバルブフェ
ース部と軸部を結合した後に行われるので、鋼は軟化し
て耐摩耗性が低下すると考えられる。
【０００９】本発明はＡｌ基ＭＭＣで内燃機関用インテ
ークバルブを製造する場合の前記のごとき問題点を解決
すべくなされたものであって、鉄系材料を使用せずに軽
量で、優れた耐摩耗性と熱伝導率を有する内燃機関用イ
ンテークバルブを提供することを目的とする。
ークバルブを製造する場合の前記のごとき問題点を解決
すべくなされたものであって、鉄系材料を使用せずに軽
量で、優れた耐摩耗性と熱伝導率を有する内燃機関用イ
ンテークバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者等はバルブフェー
スに鉄系材料を使用せずにＡｌ系材料を使用することを
着想した。そこで、種々のＡｌ系材料について検討を重
ねた結果、Ａｌ基ＭＭＣ材料でも耐摩耗性急冷アルミニ
ウム粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣが優れた耐摩
耗性を有することを見出して本発明を完成するに到っ
た。
スに鉄系材料を使用せずにＡｌ系材料を使用することを
着想した。そこで、種々のＡｌ系材料について検討を重
ねた結果、Ａｌ基ＭＭＣ材料でも耐摩耗性急冷アルミニ
ウム粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣが優れた耐摩
耗性を有することを見出して本発明を完成するに到っ
た。
【００１１】本発明の内燃機関用インテークバルブは、
軸部および該軸部に連続する傘部がＡｌ系合金またはＭ
ｇ系合金をマトリックスとしセラミック粒子、ウィスカ
ー、繊維を添加して強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バ
ルブフェース面に耐摩耗性急冷アルミニウム粉末合金を
マトリックスとしたＭＭＣを被着したことを要旨とす
る。
軸部および該軸部に連続する傘部がＡｌ系合金またはＭ
ｇ系合金をマトリックスとしセラミック粒子、ウィスカ
ー、繊維を添加して強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バ
ルブフェース面に耐摩耗性急冷アルミニウム粉末合金を
マトリックスとしたＭＭＣを被着したことを要旨とす
る。
【００１２】バルブフェース部以外の軸部および該軸部
に連続する傘部とからなるバルブ本体の材料としては、
軽量かつ５７３Ｋ（３００℃）で２５０ＭＰａ以上の引
張強度を持つことが必要である。この要求を満たす材料
としては、例えばＳｉＣｗ（ｗはウィスカーを表す）繊
維強化Ａｌ基ＭＭＣがある。図２にＳｉＣｗ強化アルミ
ニウム基ＭＭＣの３００℃での引張試験結果を示すが、
マトリックスがＡ２０２４の場合ＳｉＣｗ含有率１０％
〜４０％で要求強度を満たしており、バルブ材料として
適用できる。
に連続する傘部とからなるバルブ本体の材料としては、
軽量かつ５７３Ｋ（３００℃）で２５０ＭＰａ以上の引
張強度を持つことが必要である。この要求を満たす材料
としては、例えばＳｉＣｗ（ｗはウィスカーを表す）繊
維強化Ａｌ基ＭＭＣがある。図２にＳｉＣｗ強化アルミ
ニウム基ＭＭＣの３００℃での引張試験結果を示すが、
マトリックスがＡ２０２４の場合ＳｉＣｗ含有率１０％
〜４０％で要求強度を満たしており、バルブ材料として
適用できる。
【００１３】上記以外のマトリックスと強化繊維の組み
合わせでも繊維含有量を変えれば要求強度を満たすこと
がてき、当該バルブ材料として用いることができる。強
化繊維は炭化珪素繊維、窒化珪素繊維、アルミナ繊維、
アルミナ−シリカ繊維などのように強度向上効果に優れ
た任意の強化繊維でよく、マトリックス金属にはアルミ
ニウム合金、マグネシウム合金のように軽合金であるこ
とが望ましい。また、強化材として繊維のみでなく、Ｓ
ｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ 2などの
粒子を用いることができる。
合わせでも繊維含有量を変えれば要求強度を満たすこと
がてき、当該バルブ材料として用いることができる。強
化繊維は炭化珪素繊維、窒化珪素繊維、アルミナ繊維、
アルミナ−シリカ繊維などのように強度向上効果に優れ
た任意の強化繊維でよく、マトリックス金属にはアルミ
ニウム合金、マグネシウム合金のように軽合金であるこ
とが望ましい。また、強化材として繊維のみでなく、Ｓ
ｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ 2などの
粒子を用いることができる。
【００１４】バルブフェース部には優れた耐摩耗性と熱
伝導率が要求される。このため急冷凝固法で製造された
高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金をマトリックスとし
たＭＭＣで構成する。バルブフェース材の一例として、
１０〜２５ｗｔ％Ｓｉ、５〜２０ｗｔ％Ｎｉ、１〜５ｗ
ｔ％Ｃｕを含有したＡｌ急冷凝固粉に窒化物またはホウ
化物を０．５〜１０ｗｔ％分散させたものがある（特願
平４−２８０５４３）。
伝導率が要求される。このため急冷凝固法で製造された
高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金をマトリックスとし
たＭＭＣで構成する。バルブフェース材の一例として、
１０〜２５ｗｔ％Ｓｉ、５〜２０ｗｔ％Ｎｉ、１〜５ｗ
ｔ％Ｃｕを含有したＡｌ急冷凝固粉に窒化物またはホウ
化物を０．５〜１０ｗｔ％分散させたものがある（特願
平４−２８０５４３）。
【００１５】続いて、バルブの製造方法について述べる
と、図６に示すように円筒形状に機械加工もしくは成形
したＭＭＣを高温で前方押出して軸部を形成した後、据
え込み法によって傘部を形成する。傘部を据え込みする
際には、図７に示すように、高力耐摩耗性アルミニウム
粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣ丸棒を予め機械加
工もしくは成形した環状部品を鍛造型内のフェイス部に
相当する部位に挿入し、据え込み加工により傘部の成形
を行うと同時に環状部品とバルブ傘部の塑性加工と嵌合
を行う。なお、バルブフェース部に適用するＭＭＣは窒
化物またはホウ化物を分散させた急冷凝固アルミニウム
を缶に封入、抜気後高温で押し出し成形するＰＭ（粉末
冶金法）で製造する。
と、図６に示すように円筒形状に機械加工もしくは成形
したＭＭＣを高温で前方押出して軸部を形成した後、据
え込み法によって傘部を形成する。傘部を据え込みする
際には、図７に示すように、高力耐摩耗性アルミニウム
粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣ丸棒を予め機械加
工もしくは成形した環状部品を鍛造型内のフェイス部に
相当する部位に挿入し、据え込み加工により傘部の成形
を行うと同時に環状部品とバルブ傘部の塑性加工と嵌合
を行う。なお、バルブフェース部に適用するＭＭＣは窒
化物またはホウ化物を分散させた急冷凝固アルミニウム
を缶に封入、抜気後高温で押し出し成形するＰＭ（粉末
冶金法）で製造する。
【００１６】傘部形成後はＴ６処理を行って軸部の強度
を向上させた後、全体を機械加工仕上げてけバルブ形状
に仕上げる。Ｔ６処理は、本発明の場合、４９５℃で２
時間溶体化処理を行った後水冷し、１９５℃で１２時間
時効処理を行った後大気中で徐冷する。
を向上させた後、全体を機械加工仕上げてけバルブ形状
に仕上げる。Ｔ６処理は、本発明の場合、４９５℃で２
時間溶体化処理を行った後水冷し、１９５℃で１２時間
時効処理を行った後大気中で徐冷する。
【００１７】高力耐摩耗アルミニウム粉末合金をマトリ
ックスとしたＭＭＣ製の環状部品は、図８のインテーク
バルブの断面の金属組織を表す写真のように、内側に凸
形状のものや、図９に示すように内側に凹形状な断面形
状に円周方向の一部または全周をし、がたつきを防止す
る。全周を同一断面形状にする場合には、例えば図１０
に示すような環状部品の回転を防止するための突起を付
けても良い。
ックスとしたＭＭＣ製の環状部品は、図８のインテーク
バルブの断面の金属組織を表す写真のように、内側に凸
形状のものや、図９に示すように内側に凹形状な断面形
状に円周方向の一部または全周をし、がたつきを防止す
る。全周を同一断面形状にする場合には、例えば図１０
に示すような環状部品の回転を防止するための突起を付
けても良い。
【００１８】バルブフェース部の耐摩耗性向上の方法と
して鉄系材料の肉盛や溶射が考えられるがＡｌ基ＭＭＣ
のマトリックスは鉄よりも融点が低く、肉盛、溶射時の
熱で加工面が溶けて気孔などの欠陥が生じ適用できな
い。また、高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金の肉盛や
溶射については、この合金は急冷凝固粉末に前述の添加
物を分散させることにより特性を出しているものであ
り、肉盛や溶射では期待した特性を得ることは不可能で
ある。
して鉄系材料の肉盛や溶射が考えられるがＡｌ基ＭＭＣ
のマトリックスは鉄よりも融点が低く、肉盛、溶射時の
熱で加工面が溶けて気孔などの欠陥が生じ適用できな
い。また、高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金の肉盛や
溶射については、この合金は急冷凝固粉末に前述の添加
物を分散させることにより特性を出しているものであ
り、肉盛や溶射では期待した特性を得ることは不可能で
ある。
【００１９】環状部品の結合については、嵌合ではなく
傘部成形後ろう付けすることが考えられるが、銀ろうの
融点が約８００℃と高く、Ａｌ基ＭＭＣが溶けてしまう
ため実施は不可能である。Ｔ６処理後に据え込みを行う
ことについては、Ｔ６後は限界据え込み率が低下するた
め割れ無しで加工することは困難であるし、据え込み加
工時の加熱によって強度低下が予想され実施は困難であ
る。
傘部成形後ろう付けすることが考えられるが、銀ろうの
融点が約８００℃と高く、Ａｌ基ＭＭＣが溶けてしまう
ため実施は不可能である。Ｔ６処理後に据え込みを行う
ことについては、Ｔ６後は限界据え込み率が低下するた
め割れ無しで加工することは困難であるし、据え込み加
工時の加熱によって強度低下が予想され実施は困難であ
る。
【００２０】
【作用】軸部およびそれに連続する傘部からなるインテ
ークバルブ本体が繊維、粒子等で強化したＡｌ基ＭＭＣ
からなり、バルブフェース部を高力耐摩耗性アルミニウ
ム粉末合金をマトリッツクスとしたＭＭＣで構成したの
で、軽量化の効果を損なうことが無い上に、熱伝導率も
鉄系材料と較べて大きく、バルブフェース部の冷却性に
優れ温度差に起因する熱膨張差によるガタツキが発生し
にくい。また、アルミニウム粉末合金をマトリックスと
したＭＭＣはＴ６処理を行っても鉄系材料のように軟化
することがなく、また軸部とバルブフェース部のがたつ
きもない状態で耐摩耗性も確保できる。
ークバルブ本体が繊維、粒子等で強化したＡｌ基ＭＭＣ
からなり、バルブフェース部を高力耐摩耗性アルミニウ
ム粉末合金をマトリッツクスとしたＭＭＣで構成したの
で、軽量化の効果を損なうことが無い上に、熱伝導率も
鉄系材料と較べて大きく、バルブフェース部の冷却性に
優れ温度差に起因する熱膨張差によるガタツキが発生し
にくい。また、アルミニウム粉末合金をマトリックスと
したＭＭＣはＴ６処理を行っても鉄系材料のように軟化
することがなく、また軸部とバルブフェース部のがたつ
きもない状態で耐摩耗性も確保できる。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を従来例および比較例と対比
して説明し、本発明の効果を明らかにする。 （実施例１）耐熱鋼、ＳｉＣｗ強化（Ａ２０２４マトリ
ックス）Ａｌ基ＭＭＣおよび高力耐摩耗性アルミニウム
合金マトリックスとしたＭＭＣ（Ｎｉ；１５ｗｔ％、Ｓ
ｉ；１５ｗｔ％、Ｃｕ；３ｗｔ％、残部Ａｌからなる高
力耐摩耗アルミニウム合金にＡｌＮを５ｗｔ％添加した
もの）について、熱伝導率を測定し、図１に示す結果を
得た。
して説明し、本発明の効果を明らかにする。 （実施例１）耐熱鋼、ＳｉＣｗ強化（Ａ２０２４マトリ
ックス）Ａｌ基ＭＭＣおよび高力耐摩耗性アルミニウム
合金マトリックスとしたＭＭＣ（Ｎｉ；１５ｗｔ％、Ｓ
ｉ；１５ｗｔ％、Ｃｕ；３ｗｔ％、残部Ａｌからなる高
力耐摩耗アルミニウム合金にＡｌＮを５ｗｔ％添加した
もの）について、熱伝導率を測定し、図１に示す結果を
得た。
【００２２】図１に示したように、耐熱鋼の熱伝動率は
２５Ｗ／ｍＫであったのに対して、高力耐摩耗アルミニ
ウム合金をマトリックスとしたＭＭＣをの熱伝導率は１
００Ｗ／ｍＫであって、Ａｌ基ＭＭＣの熱伝導率１２０
〜１５０Ｗ／ｍＫにほぼ匹敵することが判明し、バルブ
本体とバルブフェースとの間に熱膨張の差が生じないこ
とが確認された。
２５Ｗ／ｍＫであったのに対して、高力耐摩耗アルミニ
ウム合金をマトリックスとしたＭＭＣをの熱伝導率は１
００Ｗ／ｍＫであって、Ａｌ基ＭＭＣの熱伝導率１２０
〜１５０Ｗ／ｍＫにほぼ匹敵することが判明し、バルブ
本体とバルブフェースとの間に熱膨張の差が生じないこ
とが確認された。
【００２３】（実施例２）比較例であるＡｌ基ＭＭＣ、
耐熱鋼および本発明例であるＡｌ基ＭＭＣについて、Ｌ
ＦＷ試験機を使用して摩耗量を測定した。得られた結果
は図３に示した。
耐熱鋼および本発明例であるＡｌ基ＭＭＣについて、Ｌ
ＦＷ試験機を使用して摩耗量を測定した。得られた結果
は図３に示した。
【００２４】図３に示したように、比較例のＡｌ基ＭＭ
Ｃの摩耗深さは４５μｍであり、耐熱鋼の摩耗深さは２
０μｍであった。これに対して本発明例はＮｏ．６の摩
耗深さが２５μｍとやや劣ったものの、他のＮｏ．３〜
５は摩耗深さが２〜６μｍと極めて優れた耐摩耗性を示
した。
Ｃの摩耗深さは４５μｍであり、耐熱鋼の摩耗深さは２
０μｍであった。これに対して本発明例はＮｏ．６の摩
耗深さが２５μｍとやや劣ったものの、他のＮｏ．３〜
５は摩耗深さが２〜６μｍと極めて優れた耐摩耗性を示
した。
【００２５】（実施例３）一方はバルブフェース部に鉄
系材料を被着し、他方はバルブフェース部に高力耐摩耗
性アルミニウム合金をマトリックスとしたＭＭＣを被着
して、図６および図７の工程に従って製作したＡｌ基Ｍ
ＭＣインテークバルブについて、バルブフェース部の温
度分布を測定し結果を図４に示した。
系材料を被着し、他方はバルブフェース部に高力耐摩耗
性アルミニウム合金をマトリックスとしたＭＭＣを被着
して、図６および図７の工程に従って製作したＡｌ基Ｍ
ＭＣインテークバルブについて、バルブフェース部の温
度分布を測定し結果を図４に示した。
【００２６】図４に示したように、バルブフェース部に
鉄系材料を被着した従来例は、バルブェース温度が３０
０℃以上となり、傘部での温度低下も緩やかであった。
此れに対して、本発明例であるバルブフェース部に高力
耐摩耗性アルミニウム合金をマトリクスとしたＭＭＣを
被着したものは、バルブフェースの温度は３００℃以下
であり、バルブフェース部から傘部にかけての温度低下
が極めて急激であった。
鉄系材料を被着した従来例は、バルブェース温度が３０
０℃以上となり、傘部での温度低下も緩やかであった。
此れに対して、本発明例であるバルブフェース部に高力
耐摩耗性アルミニウム合金をマトリクスとしたＭＭＣを
被着したものは、バルブフェースの温度は３００℃以下
であり、バルブフェース部から傘部にかけての温度低下
が極めて急激であった。
【００２７】（実施例４）次に、軸部、傘部およびバル
ブフェース部共に耐熱鋼からなるインテークバルブ、軸
部および傘部がＡｌ基ＭＭＣであってバルブフェース部
が鉄系材料であるインテークバルブ、軸部および傘部が
Ａｌ基ＭＭＣであってバルブフェース部が高力耐摩耗性
アルミニウム合金をマトリックスとしたＭＭＣであるイ
ンテークバルブについて、重量およびバルブフェース部
の最高温度を比較し、得られた結果を図５に示した。な
お、重量は耐熱鋼からなるインテークバルブを１００と
した比率で示した。
ブフェース部共に耐熱鋼からなるインテークバルブ、軸
部および傘部がＡｌ基ＭＭＣであってバルブフェース部
が鉄系材料であるインテークバルブ、軸部および傘部が
Ａｌ基ＭＭＣであってバルブフェース部が高力耐摩耗性
アルミニウム合金をマトリックスとしたＭＭＣであるイ
ンテークバルブについて、重量およびバルブフェース部
の最高温度を比較し、得られた結果を図５に示した。な
お、重量は耐熱鋼からなるインテークバルブを１００と
した比率で示した。
【００２８】図５に示したように、重量については本発
明の軸部および傘部がＡｌ基ＭＭＣであってバルブフェ
ース部が高力耐摩耗性アルミニウム合金をマトリックス
としたＭＭＣであるインテークバルブは、耐熱鋼製イン
テークバルブに比べて６０％軽量化され、軸部および傘
部がＡｌ基ＭＭＣであってバルブフェース部が鉄系材料
であるインテークバルブと比べても１１％の軽量化が達
成された。
明の軸部および傘部がＡｌ基ＭＭＣであってバルブフェ
ース部が高力耐摩耗性アルミニウム合金をマトリックス
としたＭＭＣであるインテークバルブは、耐熱鋼製イン
テークバルブに比べて６０％軽量化され、軸部および傘
部がＡｌ基ＭＭＣであってバルブフェース部が鉄系材料
であるインテークバルブと比べても１１％の軽量化が達
成された。
【００２９】また、バルブフェース部の最高温度につい
ては、耐熱鋼からなるインテークバルブは４００℃であ
り、Ａｌ基ＭＭＣに鉄系材料を被着したもので３２０℃
であるのに対して、本発明のＡｌ基ＭＭＣに高力アルミ
ニウム合金を被着したものは２８０℃であって、本発明
の効果が確認された。
ては、耐熱鋼からなるインテークバルブは４００℃であ
り、Ａｌ基ＭＭＣに鉄系材料を被着したもので３２０℃
であるのに対して、本発明のＡｌ基ＭＭＣに高力アルミ
ニウム合金を被着したものは２８０℃であって、本発明
の効果が確認された。
【００３０】
【発明の効果】本発明の内燃機関用インテークバルブは
以上説明したように、軸部および該軸部に連続する傘部
がＡｌ系合金をマトリックスとしセラミック粒子、ウィ
スカー、繊維または粒子を添加して強化したＡｌ基ＭＭ
Ｃからなり、バルブフェース面に耐摩耗性急冷アルミニ
ウム粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣを被着したこ
とを特徴とするものであって、軸部およびそれに連続す
る傘部からなるインテークバルブ本体が繊維または粒子
等で強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バルブフェース部
を高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金をマトリックスと
したＭＭＣで構成したので、軽量化の効果を損なうこと
が無い上に、熱伝導率も鉄系材料と較べて大きく、バル
ブフェース部の冷却性に優れ温度差熱膨張率差に起因す
る熱膨張量差によるガタツキが発生しにくい。また、鉄
系材料のようにＴ６処理を行っても軟化することがな
く、また軸部とバルブフェース部のがたつきもない状態
で耐摩耗性も確保できる。
以上説明したように、軸部および該軸部に連続する傘部
がＡｌ系合金をマトリックスとしセラミック粒子、ウィ
スカー、繊維または粒子を添加して強化したＡｌ基ＭＭ
Ｃからなり、バルブフェース面に耐摩耗性急冷アルミニ
ウム粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣを被着したこ
とを特徴とするものであって、軸部およびそれに連続す
る傘部からなるインテークバルブ本体が繊維または粒子
等で強化したＡｌ基ＭＭＣからなり、バルブフェース部
を高力耐摩耗性アルミニウム粉末合金をマトリックスと
したＭＭＣで構成したので、軽量化の効果を損なうこと
が無い上に、熱伝導率も鉄系材料と較べて大きく、バル
ブフェース部の冷却性に優れ温度差熱膨張率差に起因す
る熱膨張量差によるガタツキが発生しにくい。また、鉄
系材料のようにＴ６処理を行っても軟化することがな
く、また軸部とバルブフェース部のがたつきもない状態
で耐摩耗性も確保できる。
【図１】耐熱鋼、Ａｌ基ＭＭＣおよび高力耐摩耗アルミ
ニウム合金をマトリックスとしたＭＭＣの熱伝動率を示
す図である。
ニウム合金をマトリックスとしたＭＭＣの熱伝動率を示
す図である。
【図２】３００℃におけるＡｌ基ＭＭＣのＳｉＣｗ含有
率と引張強さの関係を示す線図である。
率と引張強さの関係を示す線図である。
【図３】従来材と本発明材とのＬＦＷ耐摩耗試験におけ
る摩耗深さを示す図である。
る摩耗深さを示す図である。
【図４】バルブフェースに鉄系材料を被着したインテー
クバルブと本発明例のインテークバルブの傘部の温度分
布を示す線図である。
クバルブと本発明例のインテークバルブの傘部の温度分
布を示す線図である。
【図５】軸部、傘部およびバルブフェース部共に耐熱鋼
からなるインテークバルブ、軸部および傘部がＡｌ基Ｍ
ＭＣであってバルブフェース部が鉄系材料であるインテ
ークバルブ、軸部および傘部がＡｌ基ＭＭＣであってバ
ルブフェース部が高力耐摩耗性アルミニウム合金をマト
リックスとしたＭＭＣであるインテークバルブについ
て、重量およびバルブフェース部の最高温度を比較した
図である。
からなるインテークバルブ、軸部および傘部がＡｌ基Ｍ
ＭＣであってバルブフェース部が鉄系材料であるインテ
ークバルブ、軸部および傘部がＡｌ基ＭＭＣであってバ
ルブフェース部が高力耐摩耗性アルミニウム合金をマト
リックスとしたＭＭＣであるインテークバルブについ
て、重量およびバルブフェース部の最高温度を比較した
図である。
【図６】インテークバルブの加工工程図である。
【図７】インテークバルブの傘部の据込み工程図であ
る。
る。
【図８】インテークバルブの傘部の金属組織を表す写真
である。
である。
【図９】傘部のバルブフェース部の一部を切欠したイン
テークバルブの側面図である。
テークバルブの側面図である。
【図１０】図９のバルブフェース部のＡ−Ａ線における
断面図である。
断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 軸部および該軸部に連続する傘部がＡｌ
系合金またはＭｇ系合金をマトリックスとしセラミック
粒子、ウィスカー、繊維を添加して強化したＡｌ基ＭＭ
Ｃからなり、バルブフェース面に耐摩耗性急冷アルミニ
ウム粉末合金をマトリックスとしたＭＭＣを被着したこ
とを特徴とする内燃機関用インテークバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21312593A JPH0763019A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 内燃機関用インテークバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21312593A JPH0763019A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 内燃機関用インテークバルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763019A true JPH0763019A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16633994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21312593A Pending JPH0763019A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 内燃機関用インテークバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763019A (ja) |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP21312593A patent/JPH0763019A/ja active Pending
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