JPS619973A - Production of engine valve - Google Patents
Production of engine valveInfo
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- JPS619973A JPS619973A JP12967284A JP12967284A JPS619973A JP S619973 A JPS619973 A JP S619973A JP 12967284 A JP12967284 A JP 12967284A JP 12967284 A JP12967284 A JP 12967284A JP S619973 A JPS619973 A JP S619973A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/02—Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
- F01L3/04—Coated valve members or valve-seats
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
- B23K9/044—Built-up welding on three-dimensional surfaces
- B23K9/046—Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はエンジンバルブの製造方法に係り、特に、エン
ジンバルブ素材としてFe、Crを主成分とするマルテ
ンサイト系材料を用い、そのエンジンバルブ素材に硬化
肉盛を行って弁フェース面を形成し、目的とするエンジ
ンバルブを製造する方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a method of manufacturing an engine valve, and in particular, to a method of manufacturing an engine valve, using a martensitic material containing Fe and Cr as main components as an engine valve material, and applying hard overlay to the engine valve material. The present invention relates to a method for manufacturing a target engine valve by forming a valve face surface.
従来技術
自動車等のエンジンには、その燃焼室内に混合ガスを供
給したり或いは燃焼室から燃焼排ガスを排出したりする
ために、吸気口や排気口を開閉するエンジンバルブが設
けられている。そして、このエンジンバルブは高温度の
環境下で使用されるものであるところから、耐熱性、耐
摩耗性に優れていることが必要とされるのである。この
ため、従来から、オーステナイト系の耐熱鋼、例えば5
UH36材料等をエンジンバルブ素材として用い、その
エンジンバルブ素材に硬化肉盛を行って、吸気口若しく
は排気口の弁座に着座する弁フェース面を形成すること
により、耐熱性、耐摩耗性に優れたエンジンバルブが製
造されている。BACKGROUND OF THE INVENTION Engines for automobiles and the like are provided with engine valves that open and close intake ports and exhaust ports in order to supply mixed gas into the combustion chamber or discharge combustion exhaust gas from the combustion chamber. Since this engine valve is used in a high temperature environment, it is required to have excellent heat resistance and wear resistance. For this reason, austenitic heat-resistant steels such as 5
By using UH36 material as the engine valve material and hardfacing the engine valve material to form the valve face surface that seats on the valve seat of the intake or exhaust port, it has excellent heat resistance and wear resistance. engine valves are manufactured.
一方、上記S U H36材料等のオーステナイト系耐
熱鋼は一般に高価なため、近年、比較的安価な5UHI
I材料、5UH3材料等のFe、Crを主成分とするマ
ルテンサイト系耐熱鋼が、上記エンジンバルブ素材とし
て使用されるようになってきた。On the other hand, since austenitic heat-resistant steels such as the S U H36 material mentioned above are generally expensive, in recent years relatively inexpensive 5UHI
Martensitic heat-resistant steels containing Fe and Cr as main components, such as I material and 5UH3 material, have come to be used as the engine valve material.
本発明が解決しようとする問題点
しかしながら、Fe、Crを主成分とするマルテンサイ
ト系耐熱鋼は焼入れ硬化性が高く、従来のガス法やTi
C法による硬化肉盛では、充分に予備加熱をしておかな
いと溶接割れを生しる場合があった。また、主成分のF
eやCrは酸化し易く、溶接時にそれらの酸化物が熔融
金属内に混入してピンホールを生じたり、肉盛材とエン
ジンバルブ素材との間の結合強度が損なわれて、融合不
良を起こしたりする問題があった。Problems to be Solved by the Invention However, martensitic heat-resistant steel containing Fe and Cr as main components has high quench hardenability, and conventional gas method and Ti
In case of hardfacing using the C method, weld cracks may occur if sufficient preheating is not performed. In addition, the main component F
E and Cr are easily oxidized, and during welding, these oxides may get mixed into the molten metal and cause pinholes, or the bond strength between the overlay material and the engine valve material may be impaired, resulting in poor fusion. There were some problems.
問題点を解決するための手段
上記の如き問題を解決するために、本発明に係るエンジ
ンバルブの製造方法は、Fe、、Cry主成分とするマ
ルテンサイト系材料からなるエンジンバルブ素材に硬化
肉盛を行って弁フェース面を形成し、目的とするエンジ
ンバルブを製造するに際して、プラズマアークト−チと
エンジンバルブ素材との間にプラズマアークを形成する
一方、パウダ搬送ガスによって所定の粉末材料を前記プ
ラズマアーク内に導いて、かかる粉末材料を溶融せしめ
、前記エンジンバルブ素材に所定の硬化肉盛を行うと共
に、前記プラズマアークトーチのノズル径=DIが、該
硬化肉盛部の開先幅;D2に対して、下式:
%式%]
を満足することを特徴とするものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing an engine valve according to the present invention involves hardfacing an engine valve material made of a martensitic material containing Fe, Cry as main components. To form the valve face surface and manufacture the desired engine valve, a plasma arc is formed between the plasma arc torch and the engine valve material, while a predetermined powder material is The powder material is guided into a plasma arc, melted, and a predetermined hardfacing is performed on the engine valve material, and the nozzle diameter = DI of the plasma arc torch is the groove width of the hardfacing portion; D2 It is characterized by satisfying the following formula: % formula %].
また、かかる本発明において、硬化肉盛を行う溶接速度
、すなわちプラズマアークトーチとエンジンバルブ素材
との間の溶接方向における相対的な移動速度としては、
溶接電流の大きさなどによっても異なるが、良好なビー
ド形状を有する硬化肉盛を行う上で、4 龍/ sec
以上に設定することが望ましい。なお、この溶接速度は
、一般に20w/sec程度を上限とされるが、溶接電
流等の条件を適宜に設定すれば、それ以上の速度であっ
ても採用可能である。また、この時、必要に応じてプラ
ズマアークトーチとエンジンバルブ素材とを溶接方向と
直角な方向へ相対移動(オシレート)させることもでき
る。Further, in the present invention, the welding speed for hardfacing, that is, the relative movement speed in the welding direction between the plasma arc torch and the engine valve material, is as follows:
Although it varies depending on the magnitude of the welding current, etc., it is necessary to perform hardfacing with a good bead shape.
It is desirable to set the value above. The upper limit of this welding speed is generally about 20 W/sec, but if conditions such as welding current are appropriately set, a higher speed can be used. Moreover, at this time, the plasma arc torch and the engine valve material can be relatively moved (oscillated) in a direction perpendicular to the welding direction, if necessary.
さらに、エンジンバルブの弁フェース面は、一般にバル
ブかさ部の外周部にテーバ状に形成されるのであるが、
エンジンバルブ素材を、その軸線が鉛直方向に対して1
0°〜60°傾斜した状態で軸線回りに回転させる一方
、その傾斜したエンジンバルブ素材の上方にプラズマア
ークトーチを配置し°ζ硬化肉盛を行うようにすれば、
溶融金属に作用する重力に起因してビード形状が損なわ
れることはない。Furthermore, the valve face of an engine valve is generally formed in a tapered shape around the outer periphery of the valve bulk.
The axis of the engine valve material is 1 1 with respect to the vertical direction.
If the engine valve material is rotated around the axis at an angle of 0° to 60°, and a plasma arc torch is placed above the inclined engine valve material to perform °ζ hardfacing,
The bead shape is not compromised due to gravity acting on the molten metal.
なお、硬化肉盛される粉末材料としては、ステライト系
(COヘース)、コルモノイ系(Niヘース)、Fe−
Cr系(Feヘース)等の各種肉盛祠粉末を用いること
が可能であり、その大きさも溶融の難易等を考慮して適
宜設定されるものであるが、一般には−】00〜+35
0メツシュ程度の球形のものが好適に用いられる。In addition, the powder materials to be hardfacing include stellite type (CO haze), colmonoid type (Ni haze), Fe-
It is possible to use various overlay powders such as Cr-based (Fe heath), and the size is set appropriately considering the difficulty of melting, etc., but in general -]00 to +35
A spherical material with a mesh size of about 0 is preferably used.
発明の効果
このようにしてマルテンサイト系材料からなるエンジン
バルブ素材に硬化肉盛を行えば、後述の実施例から明ら
かなように、硬化肉盛部に溶接割れやピンホールが発生
したり、肉盛材とエンノンバルブ素材との間に融合不良
を生したりする問題が解消する。また、肉盛44として
粉末材料を用いるため、棒材を用いる場合に比較して硬
化肉盛に要する時間が短縮され得るとともに、硬化肉盛
の自動化が容易となる。さらに、プラズマアークを用い
て硬化肉盛を行うため、その硬化肉盛を施すべき開先部
の深さが浅くても良好なビード形状の硬化肉盛が得られ
、肉盛材の使用量が大幅に節減され得る。Effects of the Invention When hard overlay is applied to an engine valve material made of martensitic material in this manner, weld cracks and pinholes may occur in the hard overlay, as will be clear from the examples described later. This solves the problem of poor fusion between the fill material and the ennon valve material. Moreover, since a powder material is used as the overlay 44, the time required for hard overlay can be shortened compared to the case where a bar material is used, and the hard overlay can be easily automated. Furthermore, since hardfacing is performed using a plasma arc, hardfacing with a good bead shape can be obtained even if the depth of the groove to be hardfacing is shallow, and the amount of hardfacing material used can be reduced. Significant savings can be made.
実施例
次に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の詳細な説明するが、理解を容易にするために、先ず
、本発明を好適に実施し得るプラズマ肉盛溶接装置を第
1図に基づいて説明することとする。EXAMPLESNext, in order to clarify the present invention more specifically, the present invention will be explained in detail.In order to facilitate understanding, first, a plasma deposition welding apparatus that can suitably carry out the present invention will be explained. will be explained based on FIG.
図において、10は、鉛直方向に配置されたプラズマア
ークトーチ(以下、トーチと称する)の先端部である。In the figure, 10 is the tip of a plasma arc torch (hereinafter referred to as a torch) arranged in the vertical direction.
かかるトーチ10は、中心部にタングステン電極12を
備えており、この電極12の外側には、トーチ内筒14
およびトーチ外筒16がそれぞれ所定の距離を隔てて同
軸的に配設されている。そして、それら電極12とトー
チ内筒14との間、およびトーチ内筒14とトーチ外筒
I6との間には、それぞれ環状の通路18および20が
形成されている。Such a torch 10 is equipped with a tungsten electrode 12 in the center, and a torch inner cylinder 14 is provided on the outside of this electrode 12.
and a torch outer cylinder 16 are arranged coaxially at a predetermined distance from each other. Annular passages 18 and 20 are formed between the electrodes 12 and the torch inner cylinder 14, and between the torch inner cylinder 14 and the torch outer cylinder I6, respectively.
通路18は、配管22を介してプラズマガス供給装置2
4に接続されており、アルゴンガス等のプラズマガスが
供給されるようになっている。そして、この通路18内
に供給されたプラズマガスは、トーチ内筒14の先端に
設けられたノズル30から下方に噴出させられる。The passage 18 is connected to the plasma gas supply device 2 via piping 22.
4, and plasma gas such as argon gas is supplied thereto. The plasma gas supplied into this passage 18 is ejected downward from a nozzle 30 provided at the tip of the torch inner cylinder 14.
また、通路20は、配管32を介して搬送ガス供給装置
34に接続されており、更にその配管32の中間部には
、パウダ供給装置36が接続されて、そのパウダ供給装
置36から所定の粉末材料が供給されるようになってい
る。すなわち、通路20には、所定量の粉末材料を含ん
だ搬送ガスが供給され、トーチ外筒16の先端に設けら
れたノズル38から下方に噴出せしめられるのである。Further, the passage 20 is connected to a carrier gas supply device 34 via a pipe 32, and further, a powder supply device 36 is connected to an intermediate portion of the pipe 32, and a predetermined powder is supplied from the powder supply device 36. Materials are now available. That is, a carrier gas containing a predetermined amount of powder material is supplied to the passage 20 and is ejected downward from a nozzle 38 provided at the tip of the torch outer cylinder 16.
なお、粉末材料としては、ステライト系、コルモノイ系
、Fe−Cr系等の硬化肉盛用の各種肉盛材粉末を用い
ることが可能であり、また搬送ガスとしてはアルゴンガ
ス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。As the powder material, it is possible to use various types of hardfacing material powders such as stellite type, colmonoy type, and Fe-Cr type, and as the carrier gas, non-containing materials such as argon gas and helium gas can be used. An active gas is used.
一方、トーチ内筒14およびトーチ外筒16のノズル3
0および38には、それぞれ冷却水通路40および42
が配設されて、それ等両ノズル30および38を冷却す
るようになっている。また、トーチ外筒16の先端部に
は、シールドガス供給装置44から配管46を介してア
ルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスからなるシー
ルドガスが供給されるようになっており、そのシールド
ガスをトーチ10の軸心方向へ略円筒状に吹き出すこと
により、溶接部が大気からシールドされるようになって
いる。On the other hand, the nozzles 3 of the torch inner cylinder 14 and the torch outer cylinder 16
0 and 38 have cooling water passages 40 and 42, respectively.
are arranged to cool both nozzles 30 and 38. Furthermore, a shielding gas made of an inert gas such as argon gas or helium gas is supplied to the tip of the torch outer cylinder 16 from a shielding gas supply device 44 through a pipe 46. By blowing out in a substantially cylindrical shape toward the axis of the torch 10, the welding area is shielded from the atmosphere.
以上のように構成されたトーチ10の下方には、硬化肉
盛溶接を施すべきエンジンバルブ素材48が取り付けら
れるようになっている。このエンジンバルブ素材48は
、自動車等のエンジンの燃焼室内に混合ガスを供給した
り或いは燃焼室から燃焼排ガスを排出したりするために
、吸気口や排気口を開閉するエンジンバルブの素材を成
すもので、Fe、Crを主成分とする5UHII材料、
5UN3材料等のマルテンサイト系の耐熱鋼材料製であ
る。エンジンバルブ素材48は軸部50とかさ部52と
を備えており、そのかさ部52の軸部50側に位置する
肩部の外周部には、硬化肉盛が施される円環状の凹部5
4(開先部)が形成されている。なお、第1図において
凹部54に示す破線は、硬化肉盛が施された状態を示し
たものである。An engine valve material 48 to be subjected to hardfacing welding is attached below the torch 10 configured as described above. This engine valve material 48 is a material for an engine valve that opens and closes an intake port and an exhaust port in order to supply mixed gas into the combustion chamber of an engine such as an automobile or to discharge combustion exhaust gas from the combustion chamber. So, 5UHII material whose main components are Fe and Cr,
It is made of martensitic heat-resistant steel material such as 5UN3 material. The engine valve material 48 includes a shaft portion 50 and an umbrella portion 52, and an annular recess 5 to which hardfacing is applied is formed on the outer periphery of the shoulder portion of the bulk portion 52 located on the shaft portion 50 side.
4 (groove portion) is formed. In addition, the broken line shown in the recessed part 54 in FIG. 1 shows the state where the hardfacing was applied.
かかるエンジンバルブ素材48は、鉛直方向に対して角
度θだけ傾斜して設けられた取付軸56に、冷却用のバ
ンキング58を介してその軸線へが取付軸56の軸線と
一致する状態で取り付けられており、取付軸56ととも
に軸線Aまわりに所定の速度で回転せしめられるように
なっている。The engine valve material 48 is attached to a mounting shaft 56 that is inclined at an angle θ with respect to the vertical direction, with its axis aligned with the axis of the mounting shaft 56 via a cooling banking 58. It is designed to be rotated together with the mounting shaft 56 around the axis A at a predetermined speed.
そして、このように取付軸56に取り付けられた状態に
おいて、エンジンバルブ素材48の前記かさ部52に形
成された凹部54の内、最も上方に位置する部分は、前
記トーチ10のノズル38の鉛直下方に保持されていて
、エンジンバルブ素材48が軸線Aまわりに回転させら
れることにより、円環状の凹部54に順次硬化肉盛が施
されるのである。ここで、ノズル38のノズル径D□は
、凹部54の開先幅D2に対して、下式:
0.6D2 ≦Dよ ≦1.2D2
を満足するように設定されている。In the state of being attached to the mounting shaft 56 in this manner, the uppermost portion of the recess 54 formed in the bulk portion 52 of the engine valve material 48 is located vertically below the nozzle 38 of the torch 10. When the engine valve material 48 is rotated around the axis A, hardfacing is sequentially applied to the annular recess 54. Here, the nozzle diameter D□ of the nozzle 38 is set to satisfy the following formula: 0.6D2≦D≦1.2D2 with respect to the groove width D2 of the recess 54.
なお、トーチ10の電極12とトーチ内筒14との間に
は、パイロット電源60から所定のパイロット電流が供
給されるようになっているとともに、電極12とエンジ
ンバルブ素材48が取り付けられるバッキング58との
間には、メイン電源62から所定の溶接電流が供給され
るようになっている。また、電極12とトーチ内筒14
との間には、パイロット電源60と並列に点火用の高周
波発振器64が介挿されている。A predetermined pilot current is supplied between the electrode 12 of the torch 10 and the torch inner cylinder 14 from a pilot power source 60, and a backing 58 to which the electrode 12 and the engine valve material 48 are attached is connected. During this period, a predetermined welding current is supplied from the main power source 62. In addition, the electrode 12 and the torch inner cylinder 14
A high frequency oscillator 64 for ignition is inserted between the pilot power source 60 and the pilot power source 60 in parallel.
次に、上述したプラズマ肉盛溶接装置を用いてエンジン
バルブ素材48に硬化肉盛を施す手順について説明する
が、これはそのまま本発明の一実施例を成すものである
。Next, a procedure for applying hard overlay to the engine valve material 48 using the above-mentioned plasma overlay welding apparatus will be described, which constitutes one embodiment of the present invention as it is.
先ず、パイロット電源60からパイロット電流を供給し
、電極12の先端とトーチ内筒14のノズル30との間
にパイロットアークを発生させると同時に、プラズマガ
ス供給装置24から環状通路18内にプラズマガスを供
給する。これにより、電極12の先端にプラズマアーク
が形成される。First, a pilot current is supplied from the pilot power supply 60 to generate a pilot arc between the tip of the electrode 12 and the nozzle 30 of the torch inner cylinder 14, and at the same time, plasma gas is supplied from the plasma gas supply device 24 into the annular passage 18. supply As a result, a plasma arc is formed at the tip of the electrode 12.
その後、電極12とバッキング58との間にメイン電源
62から溶接電流を供給し、電極12の先端に形成され
ているプラズマアークをエンジンバルブ素材48へ移行
させるとともに、搬送ガス供給装置34およびパウダ供
給装置36から所定の粉末材料を含む搬送ガスを通路2
0内に供給する。この通路20内に供給された粉末材料
はノズル38から噴出せしめられてプラズマアークによ
って溶融され、エンジンバルブ素材48の凹部54に肉
盛溶接される。なお、この時、トーチ10の先端部から
はシールドガスが吹き出されており、溶融された粉末材
料や凹部54が空気中の酸素等の影響を受けないように
されている。Thereafter, a welding current is supplied from the main power supply 62 between the electrode 12 and the backing 58 to transfer the plasma arc formed at the tip of the electrode 12 to the engine valve material 48, and at the same time, the carrier gas supply device 34 and the powder supply A carrier gas containing a predetermined powder material is passed from the device 36 to the passage 2.
Supply within 0. The powder material supplied into the passage 20 is ejected from the nozzle 38, melted by a plasma arc, and overlay welded to the recess 54 of the engine valve material 48. At this time, shielding gas is blown out from the tip of the torch 10, so that the molten powder material and the recess 54 are not affected by oxygen in the air.
そして、この状態において、エンジンバルブ素材48を
その軸線Aまわりに回転させることにより、凹部54の
肉盛溶接される部位が移動して、かさ部52の外周部に
形成された円環状の凹部54の全周に順次硬化肉盛が施
されることとなる。In this state, by rotating the engine valve material 48 around its axis A, the part of the recess 54 to be overlaid welded moves, and the annular recess 54 formed on the outer periphery of the umbrella part 52 moves. Hardfacing will be sequentially applied to the entire circumference.
この時、必要に応じてトーチ10を溶接方向と直角方向
、すなわち第1図において左右方向へ往復移動(オシレ
ート)することも可能である。At this time, it is also possible to reciprocate (oscillate) the torch 10 in a direction perpendicular to the welding direction, that is, in the left-right direction in FIG. 1, if necessary.
ここで、このようにしてマルテンサイト系の耐熱鋼材料
からなるエンジンバルブ素材48に硬化肉盛を行うと、
硬化肉盛部に溶接割れやピンホールを生じたり、或いは
肉盛材とエンジンバルブ素材48との間に融合不良を発
生したりすることが殆どない。また、肉盛材として粉末
材料を用いているため、棒材を用いる場合に比較して溶
接時間を短縮化し得るとともに、硬化肉盛の自動化が容
易となる。Here, when hardfacing is performed on the engine valve material 48 made of martensitic heat-resistant steel material in this way,
There is almost no occurrence of weld cracks or pinholes in the hardened build-up portion, or poor fusion between the build-up material and the engine valve material 48. Further, since a powder material is used as the overlay material, the welding time can be shortened compared to the case where a bar material is used, and the automation of hard overlay can be facilitated.
なお、上側では、エンジンバルブ素材48の硬化肉盛溶
接を施ずべき部分に凹部54が形成されているが、プラ
ズマアークを用いて硬化肉盛を行う場合にはそのような
凹部は必ずしも必要ではなく、例えば平坦面であっても
良好なビート形状の硬化肉盛が得られる。したがって、
所定の凹部を形成して硬化肉盛を行う必要があった従来
のガス法やTIG法に比較して、肉盛材の使用量が大幅
に節減され得る。Incidentally, on the upper side, a recess 54 is formed in a portion of the engine valve material 48 where hard overlay welding is not to be performed, but such a recess is not necessarily necessary when hard overlay welding is performed using a plasma arc. For example, even on a flat surface, a good bead-shaped hardfacing can be obtained. therefore,
Compared to the conventional gas method or TIG method, which requires forming predetermined recesses and performing hardfacing, the amount of hardfacing material used can be significantly reduced.
そして、このようにして硬化肉盛されたエンジンバルブ
素材48には、その後、その硬化肉盛部に研削加工等の
所定の加工が施されて、燃焼室の吸気口若しくは排気口
に設けられた弁座に着座する弁フェース面が形成され、
耐熱性、耐摩耗性に優れたエンジンバルブが製造される
のである。Then, the engine valve material 48 that has been hard faced in this way is then subjected to a predetermined process such as grinding on the hard faced part, and is then installed at the intake or exhaust port of the combustion chamber. A valve face surface that sits on the valve seat is formed,
Engine valves with excellent heat resistance and wear resistance are manufactured.
なお、以上の説明においては、エンジンバルブ累月48
が5UHII材料、5UH3拐料等のマンテンサイド系
の耐熱鋼材料製の場合について説明したが、5LIH3
6材料等のオーステナイト系の耐熱鋼材料製であっても
同様に実施できることは勿論である。In addition, in the above explanation, engine valve cumulative month 48
Although we have explained the case where the material is made of mantenside heat-resistant steel material such as 5UHII material and 5UH3 gold, 5LIH3
Of course, it is possible to implement the same method even if the material is made of austenitic heat-resistant steel material such as No. 6 material.
また、エンジンバルブ素材48は冷却用のバッキング5
8を介して取付軸56に取り付けられるようになってい
るが、このバンキング58は、エンジンバルブ素材48
の大きさや、溶接電流等の溶接条件を考慮して、必要に
応じて設ければ良いものである。In addition, the engine valve material 48 is a backing 5 for cooling.
The banking 58 is attached to the mounting shaft 56 via the engine valve material 48.
It may be provided as necessary, taking into account the size of the welding area and welding conditions such as welding current.
さらに、」1述したプラズマ肉盛溶接装置は飽くまでも
本発明を好適に実施し得る装置の一例であリ、また、そ
の装置を用いてエンジンバルブを製造することは本発明
の一つの実施例を意味するもので、本発明はこれらの記
載によって何等制約を受けるものではなく、当業者の知
識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施して
も良いことは勿論である。Furthermore, the plasma overlay welding apparatus described in 1 is merely an example of an apparatus that can suitably carry out the present invention, and manufacturing an engine valve using the apparatus is an embodiment of the present invention. The present invention is not limited in any way by these descriptions, and it goes without saying that the present invention may be implemented with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
以上、本発明に係るエンジンバルブの製造方法について
詳細に説明したが、次に、本発明の効果を具体的に明ら
かにするために、上記実施例に従って形成された硬化肉
盛部のビート形状、硬さくH# C) 、溶接割れ、ピ
ンホールおよび融合不良について調べた結果を、比較例
と対比して具体的に説明する。The method for manufacturing an engine valve according to the present invention has been described above in detail.Next, in order to specifically clarify the effects of the present invention, the bead shape of the hardfacing portion formed according to the above example, The results of the investigation regarding hardness (H#C), weld cracks, pinholes, and poor fusion will be specifically explained in comparison with comparative examples.
実施例 l
5UH3材料(0,4%C−11%Cr−1%Mo−残
Fe)からなるバルブ径(かさ部52の外径)40龍の
自動車用エンジンバルブ素材48に、ステライト16の
球状粉末材料(−100〜+350メソシユ)を硬化肉
盛する際に、溶接電流を80〜100A、プラズマガス
の供給量を1゜5〜1.81 /min 、パウダ搬送
ガスの供給量を5゜Q e /+ll1n 、シールド
ガスの供給量を25.012 /1111n %エンジ
ンバルブ素材48の軸線への傾斜角度θを45°、硬化
肉盛部の開先幅D2を5.3龍とし、ノズル径り、およ
び溶接速度を適宜変更するとともに、さらにオシレート
を行った場合と行わなかった場合について、硬化肉盛部
のビード形状等を調べた結果を第1表に示す。なお、比
較例の隘10は、ステライト16の棒材を用いてガス法
によって硬化肉盛を行った場合である。Example l A spherical shape of Stellite 16 was applied to an automobile engine valve material 48 with a valve diameter (outer diameter of the bulk part 52) of 40 dragons made of 5UH3 material (0.4% C-11% Cr-1% Mo-remaining Fe). When hardfacing powder material (-100 to +350 mS), the welding current is 80 to 100 A, the plasma gas supply rate is 1°5 to 1.81/min, and the powder carrier gas supply rate is 5°Q. e /+ll1n, the shielding gas supply amount is 25.012 /1111n%, the inclination angle θ to the axis of the engine valve material 48 is 45°, the groove width D2 of the hardfacing part is 5.3mm, and the nozzle diameter is Table 1 shows the results of examining the bead shape, etc. of the hardfacing portion when the welding speed was changed as appropriate, and when oscillation was further performed and when oscillation was not performed. In addition, the hole 10 of the comparative example is a case where hardfacing was performed using a rod material of Stellite 16 by a gas method.
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第1表から明らかなように、本発明に従う階1〜7の硬
化肉盛においては、硬化肉盛部に溶接割れやピンホール
を生じたり、融合不良を発生したりすることがない。ま
た、溶接速度が3 wb / s6Cと比較的遅い阻4
の場合には、母材(エンジンバルブ素材48)の溶込量
が大きくなって肉盛材が希釈され、ビード形状がやや損
なわれるとともに肉盛部の硬さが低下するが実用上差支
えなく、溶接速度が4mm/sec以上のその他の場合
には、良好なビード形状でかつ充分な硬さの硬化肉盛が
得られることが判る。なお、本実施例では溶接速度を1
2 sn/secとした場合までしか実施されていない
が、溶接電流等の溶接条件によっては20n/see以
上であっても充分に満足し得る硬化肉盛が得られる。As is clear from Table 1, in the hardfacing of floors 1 to 7 according to the present invention, weld cracks, pinholes, and poor fusion occur in the hardfacing parts. There is nothing to do. In addition, the welding speed is relatively slow at 3wb/s6C.
In this case, the welding amount of the base material (engine valve material 48) increases and the overlay material is diluted, the bead shape is slightly impaired and the hardness of the overlay part decreases, but there is no practical problem. It can be seen that in other cases where the welding speed is 4 mm/sec or higher, a hardfacing with a good bead shape and sufficient hardness can be obtained. In this example, the welding speed was set to 1.
This has only been carried out up to 2 sn/sec, but depending on welding conditions such as welding current, a sufficiently satisfactory hardfacing can be obtained even at 20 n/see or higher.
これに対して、比較例の隘8の場合には、ノズル径り、
が本発明の範囲より小さくて、ビード形状が損なわれる
とともに融合不良が発生する。また、ノズル径D1が本
発明の範囲より大きい障9の場合には、母材(エンジン
バルブ素材48)の溶込量が大きくなって肉盛材が希釈
され、形成される硬化肉盛部の硬さが低下するとともに
、融合不良が発生する。さらに、ガス法で硬化肉盛を行
った隘10の場合には、硬化肉盛部に溶接割れやピンホ
ール、更には融合不良を発生して、満足し得る硬化肉盛
が得られなかった。On the other hand, in the case of Comparative Example No. 8, the nozzle diameter,
is smaller than the range of the present invention, the bead shape is impaired and fusion failure occurs. In addition, in the case of failure 9 in which the nozzle diameter D1 is larger than the range of the present invention, the penetration amount of the base material (engine valve material 48) increases and the overlay material is diluted, resulting in a hard overlay portion being formed. As hardness decreases, fusion failure occurs. Furthermore, in the case of No. 10 in which hardfacing was performed using the gas method, weld cracks, pinholes, and even poor fusion occurred in the hardfacing, making it impossible to obtain a satisfactory hardfacing.
実施例 2
SUHII材料(0,5%C−8,5%Cr−残Fe)
からなるバルブ径(かさ部52の外径)55mmの自動
車用エンジンバルブ素材48に各種肉盛材の粉末材料を
硬化肉盛する際に、溶接電流を80〜100A、プラズ
マガスの供給量を1.5〜1、81 /min 、パウ
ダ搬送ガスの供給量を5.0β/min、シールドガス
の供給量を25.012 /min 。Example 2 SUHII material (0,5% C-8,5% Cr-remaining Fe)
When hardfacing powder materials of various overlay materials onto an automobile engine valve material 48 having a valve diameter (outer diameter of the bulk part 52) of 55 mm, the welding current is 80 to 100 A, and the plasma gas supply amount is 1. .5 to 1,81/min, the powder carrier gas supply rate was 5.0β/min, and the shielding gas supply rate was 25.012/min.
溶接速度を10 mm/sec 、オシレートを行わな
いという条件で、ノズル径D1、開先幅D2およびエン
ジンバルブ素材48の軸線Aの傾斜角度θを適宜変更し
た場合について、硬化肉盛部のビート形状等を調べた結
果を第2表に示す。なお、比較例の階19〜21は、棒
材を用いてガス法によって硬化肉盛を行った場合である
。When the nozzle diameter D1, the groove width D2, and the inclination angle θ of the axis A of the engine valve material 48 are changed as appropriate under the conditions that the welding speed is 10 mm/sec and oscillation is not performed, the bead shape of the hardfacing part Table 2 shows the results of the investigation. In addition, floors 19 to 21 of the comparative example are cases where hardfacing was performed using a bar material by a gas method.
第2表から明らかなように、本発明に従うm11〜I8
の硬化肉盛においては、硬化肉盛部に溶接割れやピンホ
ール、或いは融合不良を発生することはない。また、軸
線Aの傾斜角度θが65゛と大きい陽13の場合、5°
と小さい阻14の場合には、熔融金属に作用する重力に
起因してビード形状が損なわれるが実用上差支えなく、
10゛〜60°の範囲内にあるその他の場合には、良好
なビード形状でしかも充分な硬さの硬化肉盛が得られる
ことが判る。なお、Feベースの肉盛材としてはVMS
585−Bが、Niヘースの肉盛材としてはNimon
ic 80 Aがそれぞれ用いられているが、その他の
肉盛材を採用し得ることは勿論であり、Coヘースの肉
盛材についてもステライト132、′12のみならず、
前記実施例1の16などその他のものを用いることがで
きる。As is clear from Table 2, m11-I8 according to the present invention
In hardfacing, weld cracks, pinholes, or poor fusion do not occur in the hardfacing. In addition, in the case of positive 13 where the inclination angle θ of axis A is as large as 65°, 5°
In the case of a small diameter 14, the bead shape is damaged due to the gravity acting on the molten metal, but there is no problem in practical use.
It can be seen that in other cases within the range of 10° to 60°, hardfacing with a good bead shape and sufficient hardness can be obtained. In addition, VMS is an Fe-based overlay material.
585-B is Nimon as a build-up material for Ni heath.
IC 80 A is used in each case, but it goes without saying that other overlay materials can be used, and the overlay materials for Co heath include not only Stellite 132 and '12, but also
Other materials such as 16 in Example 1 can be used.
これに対して、比較例のtI&l19〜21の場合には
、何れも硬化肉盛部に溶接割れやピンホールが生じたり
、融合不良が発生したりして、満足し得る硬化肉盛は得
られなかったのである。On the other hand, in the case of Comparative Examples tI&l19 to 21, weld cracks and pinholes occurred in the hardfacing part, and poor fusion occurred, and satisfactory hardfacing could not be obtained. There wasn't.
第1図は本発明を好適に実施し得る装置の一例を説明す
る図である。
10:プラズマアークトーチ
ーイ
38:ノズル
48:エンジンバルブ素材
Dl :ノズル径 D2 :開先幅
θ:傾斜角度FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an apparatus that can suitably implement the present invention. 10: Plasma arc torch I 38: Nozzle 48: Engine valve material Dl: Nozzle diameter D2: Groove width θ: Inclination angle
Claims (3)
からなるエンジンバルブ素材に硬化肉盛を行って弁フェ
ース面を形成し、目的とするエンジンバルブを製造する
に際して、 プラズマアークトーチと前記エンジンバルブ素材との間
にプラズマアークを形成する一方、パウダ搬送ガスによ
って所定の粉末材料を前記プラズマアーク内に導いて、
かかる粉末材料を熔融せしめ、前記エンジンバルブ素材
に所定の硬化肉盛を行うと共に、前記プラズマアークト
ーチのノズル径:D_1が、該硬化肉盛部の開先幅:D
_2に対して、下式: 0.6D_2≦D_1≦1.2D_2 を満足するようにしたことを特徴とするエンジンバルブ
の製造方法。(1) When manufacturing the desired engine valve by hardfacing an engine valve material made of martensitic material containing Fe and Cr as main components to form a valve face, a plasma arc torch and the engine are used. While forming a plasma arc between the valve material and a powder carrier gas, guiding a predetermined powder material into the plasma arc,
The powder material is melted and a predetermined hardfacing is applied to the engine valve material, and the nozzle diameter: D_1 of the plasma arc torch is set to the groove width of the hardfacing: D
A method for manufacturing an engine valve, characterized in that the following formula is satisfied for _2: 0.6D_2≦D_1≦1.2D_2.
する特許請求の範囲第1項記載の製造方法。(2) The manufacturing method according to claim 1, wherein the welding speed of the hardfacing is 4 mm/sec or more.
に対して10°〜60°傾斜した状態で軸線回りに回転
させる一方、その傾斜したエンジンバルブ素材の上方に
プラズマアークトーチを配置して硬化肉盛を行う特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の製造方法。(3) While rotating the engine valve material around its axis with its axis inclined at 10° to 60° with respect to the vertical direction, a plasma arc torch is placed above the inclined engine valve material and cured. The manufacturing method according to claim 1 or 2, which performs overlaying.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12967284A JPS619973A (en) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | Production of engine valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12967284A JPS619973A (en) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | Production of engine valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS619973A true JPS619973A (en) | 1986-01-17 |
| JPH0555233B2 JPH0555233B2 (en) | 1993-08-16 |
Family
ID=15015299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12967284A Granted JPS619973A (en) | 1984-06-23 | 1984-06-23 | Production of engine valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS619973A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0801214A1 (en) * | 1996-03-14 | 1997-10-15 | Fuji Oozx Inc. | Poppet valve and method of manufacturing it |
-
1984
- 1984-06-23 JP JP12967284A patent/JPS619973A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0801214A1 (en) * | 1996-03-14 | 1997-10-15 | Fuji Oozx Inc. | Poppet valve and method of manufacturing it |
| US5799683A (en) * | 1996-03-14 | 1998-09-01 | Fuji Oozx Inc. | Poppet valve and method of manufacturing it |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0555233B2 (en) | 1993-08-16 |
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