CN102597438B - 空心发动机气门的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易制造实现了高强度化及轻量化的提高的空心发动机气门的空心发动机气门的制造方法。因此，以使半成品(10a)中的空心轴部的外径尺寸及内径尺寸阶段性地缩径且使该空心轴部的长度阶段性地延伸的方式，将该空心轴部依次插入孔形状不同的多个成形孔(M1、M2’、M(m-1)、Mm、M(n-1)、Mn)中而依次进行其拉深加工，由此将空心轴部成形为规定形状，其中，对半成品(10a)以使其成为规定硬度以下的方式实施热处理，通过调整为长度(L2’)及最大内径(D2’)的锻模(Di2’)的成形孔(M2’)，使空心轴部与和该空心轴部的下端连接的阀头部之间的最大壁厚(t2’)比空心轴部的壁厚(t2)厚。

Description

空心发动机气门的制造方法

技术领域

本发明涉及一种实现了高强度化及轻量化的提高的空心发动机气门的制造方法。

背景技术

近年以来，在发动机气门之中，伴随发动机的高输出化及高性能化，提出了各种使其内部形成空心且在该空心部内封入冷却剂用的金属钠的方案。由此，与实心的发动机气门相比，不仅实现了轻量化，而且在被封入的金属钠的作用下，实现了热传导性的提高。这样的现有的空心发动机气门的制造方法例如在专利文献1中被公开。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4390291号公报

在此，在发动机气门的闭阀时，其阀头部与阀座有力地接触，且尤其是在排气阀用的发动机气门中，由于被高温的排气气体连续地加热，因此对作为阀头部与空心轴部的连接部分的颈部施加了很大的负载。由此，在将发动机气门制造成空心状的情况下，上述问题变得显著，且有可能引起发动机故障。但是，上述的现有技术的制造方法并不是以采取对上述问题的对策的空心发动机气门作为对象的。

发明内容

因而，本发明就用于解决上述课题，其目的在于提供一种能够容易制造实现了高强度化及轻量化的提高的空心发动机气门的空心发动机气门的制造方法。

用于解决上述问题的第一技术方案所涉及的空心发动机气门的制造方中，以使半成品中的空心轴部的外径尺寸及内径尺寸阶段性地缩径且使所述空心轴部的长度阶段性地延伸的方式，将所述空心轴部依次插入孔形状不同的多个成形孔中而依次进行其拉深加工，由此将所述空心轴部成形为规定形状，

所述空心发动机气门的制造方法的特征在于，

对半成品以使其成为规定硬度以下的方式实施热处理，

通过调整了孔长及孔径的至少任一个的所述成形孔，使所述空心轴部与和该空心轴部的下端连接的阀头部之间的壁厚比所述空心轴部的壁厚厚。

用于解决上述问题的第二技术方案所涉及的空心发动机气门的制造方法的特征在于，

对所述成形孔中的成形所述阀头部的阀头成形部的孔径进行调整。

用于解决上述问题的第三技术方案所涉及的空心发动机气门的制造方法的特征在于，

在由至少任一个的所述成形孔进行的拉深加工后，向所述空心轴部内注入冷却剂，

在由最后的所述成形孔进行的拉深加工后，对所述空心轴部的开口部进行密封。

用于解决上述问题的第四技术方案所涉及的空心发动机气门的制造方法的特征在于，

在由任一个所述成形孔进行的拉深加工后，对所述空心轴部的开口部进行密封。

发明效果

因而，根据本发明所涉及的空心发动机气门的制造方法，通过调整了孔长及孔径的成形孔，将以成为规定硬度以下的方式实施了热处理的半成品成形为空心轴部与阀头部之间的壁厚比空心轴部的壁厚厚，从而能够容易制造实现了高强度化及轻量化的提高的空心发动机气门。

附图说明

图1是适用了本发明所涉及的空心发动机气门的制造方法的冷锻装置的简要结构图。

图2(a)是在冷锻装置的第二拉深工序中设置的锻模(dice)的纵向剖视图和通过该锻模而成形的半成品的纵向剖视图，图2(b)是以往在冷锻装置的第二拉深工序中设置的锻模的纵向剖视图和通过该锻模而成形的半成品的纵向剖视图。

图3是通过本发明所涉及的制造方法制造的空心发动机气门的纵向剖视图。

具体实施方式

以下，利用附图，对于本发明所涉及的空心发动机气门的制造方法进行详细地说明。

实施例

首先，如图3所示，通过本发明所涉及的制造方法制造的空心发动机气门1是作为在车辆等中的发动机的进气门或排气门而使用的构件，其包括注入有冷却剂用的金属钠N的阀主体10和与该阀主体10的轴端接合的轴端密封构件15。

阀主体10是将阀头部11与空心轴部12一体成形而成的构件，在其内部跨阀头部11与空心轴部12形成有空心孔13。另外，作为阀头部11与空心轴部12之间的连接部分的颈部14的最大壁厚形成为比空心轴部12的壁厚厚。并且，在注入了金属钠N的状态下，在阀主体10的基端(上端)接合轴端密封构件15。

即，利用后述的冷锻装置20等来制造阀主体10，在其冷锻中或冷锻后向空心孔13内注入金属钠N之后，以闭塞该空心孔13的开口部的方式将轴端密封构件15接合于阀主体10的基端。由此，能够获得作为成品的空心发动机气门1。需要说明的是，根据使用条件的不同，也存在不注入金属钠N的情况。

接着，利用图1及图2(a)、(b)，对冷锻装置20的结构进行说明。

图1所示的冷锻装置20是通过对半成品10a依次进行拉深(冷锻)加工而成形阀主体10的装置。在该冷锻装置20的下部设有冲压座(pressbed)21，而在其上部设有与冲压座21对置的冲头22，且该冲头22被支承为能够沿上下方向移动。

在冲头22的下表面沿着半成品的输送方向而串行地设有筒状的锻模Di1、Di2’、Di(m-1)、Dim、Di(n-1)、Din。其中，下标m表示第m号，下标n表示第n号(最后)，m＜n且m和n均是3以上的正整数。

在锻模Di1、Di2’、Di(m-1)、Dim、Di(n-1)、Din的中央部开设有呈圆形横截面的成形孔M1、M2’、M(m-1)、Mm、M(n-1)、Mn，这些成形孔的内径形成为随着朝向输送方向下游侧而逐渐成为小径。另外，成形孔M1、M2’、M(m-1)、Mm、M(n-1)、Mn的长度(深度)为L1、L2’、L(m-1)、Lm、L(n-1)、Ln，这些成形孔的长度L1、L(m-1)、Lm、L(n-1)、Ln形成为随着朝向输送方向下游侧而逐渐变长。即，这些成形孔的长度被设定为L1＜L(m-1)＜Lm＜L(n-1)＜Ln。

另一方面，在冲压座21的上表面通过未图示的输送机构而能够将半成品10a、10b、10c(参考图2(a))、10m、10n及阀主体10输送及定位。

在此，利用图2(a)、(b)，对锻模Di2’进行说明。

锻模Di2’是通过对锻模Di1所成形的半成品10b进行拉深加工而获得半成品10c的构件。并且，在该半成品10c中，其颈部的壁厚成形为比空心轴部的壁厚厚。即，在冷锻装置20中，代替现有使用的、用于成形出从颈部至空心轴部的壁厚为恒定那样的半成品10x的锻模Di2，而设有锻模Di2’。

如图2(a)所示，锻模Di2’的成形孔M2’的长度形成为L2’，该成形孔M2’具有用于最终成形半成品10c的阀头部的上部的成形部(阀头成形部)Ma2’、与该成形部Ma2’的上部连续形成且用于成形半成品10c的空心轴部的成形部(轴成形部)Mb2’。并且，成形部Ma2’的最大内径形成为D2’，成形部Mb2’的内径形成为d2。

通过采用这样的锻模Di2’来进行拉深加工，从而将半成品10c的长度(高度)成形为I2’，并且，将其空心轴部的壁厚成形为t2且将其颈部的最大壁厚成形为比壁厚t2厚的t2’。需要说明的是，在由锻模Di2’进行的拉深加工中，最大壁厚t2’能够成形至壁厚t2的大致3倍(t2’≈3t2)。

另一方面，如图2(b)所示，锻模Di2的成形孔M2的长度形成为比长度L2’长的L2(L2＞L2’)，其具有用于最终成形半成品10x的阀头部的上部的成形部Ma2、与该成形部Ma2的上部连续形成且用于成形半成品10x的空心轴部的成形部Mb2。并且，成形部Ma2的最大内径形成为比最大内径D2’大的D2(D2＞D2’)，成形部Mb2的内径形成为d2。

通过采用这样的锻模Di2来进行拉深加工，从而将半成品10x的长度(高度)成形为比长度I2’长的I2(I2＞I2’)，并且，将其空心轴部的壁厚及颈部的最大壁厚成形为t2。

即，通过相对于锻模Di2，将锻模Di2’设定为长度L2’比长度L2短且最大内径D2’比最大内径D2小，从而能够通过该锻模Di2’成形出颈部的最大壁厚t2’比空心轴部的壁厚t2厚那样的半成品10c。

因而，在制造阀主体10的情况下，首先，对未图示的实心圆棒原材料进行热锻，成形出半成品10a，之后对该半成品10a以成为规定硬度以下的方式实施热处理。接着，将该规定硬度以下的半成品10a定位在与冷锻装置20的冲压座21上的锻模Di1对应的位置上。

然后，依次进行冲头22的升降动作和输送机构的输送动作及定位动作，并依次进行由锻模Di1、Di2’、Di(m-1)、Dim、Di(n-1)、Din进行的n次的拉深加工。由此，半成品10a依次成形为半成品10b、10c、10m、10n，与此相伴，将各自的空心轴部的外径尺寸及内径尺寸阶段性地缩径且将各自的空心轴部的长度阶段性地延伸，从而最终成形出阀主体10。

在此，通过对半成品10a以成为规定硬度以下的方式实施热处理，由此在该半成品10a及其以后的半成品10b、10c、10m、10n中，随着其硬度变低，其空心轴部的壁厚容易变厚且其空心轴部的长度难以延长。

这样，通过调整为长度L2’及最大内径D2’的锻模Di2’的成形孔M2’对被调质后的半成品10b进行挤压，从而能够将半成品10c成形为颈部的最大壁厚t2’比空心轴部的壁厚t2厚。并且，在锻模Di(m-1)、Dim、Di(n-1)、Din的拉深加工中，这些成形孔M(m-1)、Mm、M(n-1)、Mn的孔形状与现有的结构相比没有调整，因此，在各自的颈部以保持原壁厚的状态成形，最终在阀主体10中，颈部14的最大壁厚也成形为比空心轴部12的壁厚厚。

需要说明的是，在锻模Di2’的拉深加工时，在一次的拉深加工中，颈部的最大壁厚t2’未成为规定的壁厚时，对于空心轴部的壁厚t2进行多次的拉深加工，直至其最大壁厚t2’变为规定的壁厚。另外，成形孔M1、M2’、M(m-1)、Mm、M(n-1)、Mn由于未对半成品10a、10b、10c，10m，10n中的阀头部的下部进行按压，故这些阀头部的最大外径保持为Do。

接着，在向成形的阀主体10的空心孔13内注入金属钠N之后，通过以闭塞该空心孔13的开口部的方式在阀主体10的基端接合轴端密封构件15，从而制造出作为成品的空心发动机气门1。

需要说明的是，在冷锻装置20中，也可以在锻模Di1、Di2’、Di(m-1)、Dim、Di(n-1)的任一者的拉深加工后，注入金属钠N。另外，在不注入金属钠N的情况下，也可以在锻模Di1、Di2’、Di(m-1)、Dim、Di(n-1)、Din的任一者的拉深加工后，接合轴端密封构件15。

由此，在设置于发动机的空心发动机气门1中，因阀头部11与阀座有力地接触且被加热成高温，从而尤其是对颈部14施加了大的负载，但由于使该颈部14的最大壁厚变厚来提高该颈部14的强度，因此，能够防止空心发动机气门1的破损。另外，在负载难以施加的空心轴部12中，使其壁厚尽可能地变薄，因此，能够实现空心发动机气门1的轻量化。

因而，根据本实施方式，能够容易制造实现了高强度化及轻量化的提高的空心发动机气门1。

工业实用性

本发明可适用于以通过能够更换锻模而将形状不同的空心发动机气门在一个制造装置中制造为目的的空心发动机气门制造装置中。

Claims (4)

1.一种空心发动机气门的制造方法，以使半成品中的空心轴部的外径尺寸及内径尺寸阶段性地缩径且使所述空心轴部的长度阶段性地延伸的方式，将所述空心轴部依次插入孔形状不同的多个成形孔中而依次进行其拉深加工，由此将所述空心轴部成形为规定形状，

所述空心发动机气门的制造方法的特征在于，

对半成品以使其成为规定硬度以下的方式实施热处理，由此在通过所述成形孔来成形所述空心轴部时，随着半成品硬度变低，使所述空心轴部的壁厚容易变厚，且使所述空心轴部的长度难以延长，

对于多个所述成形孔中的至少任一个所述成形孔，使这一个所述成形孔的孔长缩短，使孔径不变，且使最大内径减小，由此，通过这一个所述成形孔，使所述空心轴部与和该空心轴部的下端连接的阀头部之间的壁厚比所述空心轴部的壁厚厚。

2.根据权利要求1所述的空心发动机气门的制造方法，其特征在于，

对所述成形孔中的成形所述阀头部的阀头成形部的孔径进行调整。

3.根据权利要求1所述的空心发动机气门的制造方法，其特征在于，

在由至少任一个的所述成形孔进行的拉深加工后，向所述空心轴部内注入冷却剂，

在由最后的所述成形孔进行的拉深加工后，对所述空心轴部的开口部进行密封。

4.根据权利要求1所述的空心发动机气门的制造方法，其特征在于，

在由任一个所述成形孔进行的拉深加工后，对所述空心轴部的开口部进行密封。