CN103797220B - 内燃机用阀的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种内燃机用阀的制造方法，使用具备冲模（42）和推压冲头（48）的模具（40）实施从伞部面（16）的内周侧朝向外周侧产生滑动变形的锻造，冲模（42）设置了成形伞部面（16）的推压凸部（43），在冲模（42）上，在周方向交替地连续了设置推压凸部（43）和凹槽（46），与冲头（48）的推压动作相联地，一面使阀半成品（W3）相对于模具（40）旋转规定角度，一面锻造伞部面（16）。由推压凸部（43）产生的坯料的深度方向的塑性变形量比以往的模具（冲模）大，能够与其相应地高硬度化到伞部面（16）的深层部。塑性变形的部位在周方向离开，但推压凸部（43）的推压位置在冲头（48）的每次推压动作时都在周方向错开，进行了塑性变形的伞部面（16）的成形面（锻造面）平滑化。

Description

内燃机用阀的制造方法

技术领域

本发明涉及内燃机用阀的制造方法，特别是涉及通过对伞部面实施在坯料上产生滑动变形的锻造使伞部面的硬度提高的内燃机用阀的制造方法。

背景技术

内燃机用的吸、排气阀的伞部面，因为是与阀座接触地开闭燃烧室这样的重要的部位，所以要求耐磨损性、高温耐腐蚀性。而且，至此为止提出了很多欲通过特定锻造的温度条件、加工率来改善耐磨损性、高温耐腐蚀性的尝试。但是，在以往的提出的方案中，伞部面的硬度不足，燃烧残渣咬入伞部面，产生压痕，耐窜气性恶化，特别是在使用低质燃料的柴油发动机中显著。

为了应对这样的问题，提出了下述专利文献1。

在这里，公开了一种这样的阀的制造方法：将析出硬化型Ni基合金作为坯料使用，对此坯料在20～500℃的温度范围内实施从伞部面的内周侧朝向外周侧产生滑动变形的锻造。

伞部面的硬度大幅提高，非常难以带有因燃烧残渣而产生的压痕，耐窜气性提高，同时，耐磨损性也提高得多。另外，是能够使硬度的提高范围在外周侧深，且在内周侧浅，阀寿命大幅延长这样的方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-61028号（0007、0012、0014～0018、0029段、图1、5）

发明内容

发明所要解决的课题

但是，为了对应于近年的排气限制，燃烧压提高等发动机技术变化，与此相伴，阀（伞部面）的使用环境也变得严格。即，对内燃机用的吸、排气阀的伞部面要求进一步的耐磨损性、高温耐腐蚀性，但是，由专利文献1的方法能够实现的耐磨损性、高温耐腐蚀性存在界限。

发明者详细研究发现，阀的锻造，特别是与内燃机的阀座接触的伞部面的成形，如图14所示，使用具备冲模1和冲头4的模具进行，冲模1环绕设置了向半径方向内侧鼓出的推压凸部2，冲头4推压被插入冲模1的阀半成品W的伞部前面侧，但因为由环绕设置的推压凸部2的圆锥状推压面2a整体使坯料进行塑性变形，所以用于使坯料进行塑性变形的面压（每单位面积的推压力）自然存在界限（在模具中可产生的压力的界限），塑性变形没有波及到深层部，只能改善表层部的硬度（不能改善到深层部为止的硬度）。

因此，发明者考虑，若在环绕设置在冲模上的推压凸部2的周方向多个部位形成横穿推压凸部2的凹槽，则推压凸部2的推压面积与此相应地减少，用于使坯料进行塑性变形的面压（每单位面积的推压力）上升，塑性变形波及深层部，能够改善到深层部为止的硬度。

另外，考虑了因为在冲模上成为推压凸部和凹槽在周方向交替地连续的形态，所以坯料的塑性变形的部位和不进行塑性变形的部位在周方向交替地连续（坯料的进行了塑性变形的部位在周方向变得不平坦），但若与冲头的推压动作相联地，一面使阀半成品或模具相对旋转规定角度，一面进行锻造，则塑性变形的部位被平滑化（进行了塑性变形的成形面平滑化）。

而且，试制具备推压凸部和凹槽在周方向交替地连续的冲模的模具，进行使用了此模具的锻造，对其效果进行了验证，结果，如图10、11、12、13所示，由于确认了对伞部面的从表层部到深层部的高硬度化有效，所以达到了本次的申请。

本发明是鉴于前述的以往的问题点做出的发明，其目的是提供一种通过将伞部面的从表层部到深层部高硬度化，能够充分地提高耐窜气性和耐磨损性的内燃机用阀的制造方法。

为了解决课题的手段

为了实现前述目的，在第一发明中，是一种内燃机用阀的制造方法，由模具对耐热合金制的阀半成品的伞部面侧实施从其内周侧朝向外周侧产生滑动变形的锻造，该模具具备冲模和冲头，该冲模在其内侧环绕设置了推压凸部，该推压凸部成形与内燃机的阀座接触的阀的伞部面，该冲头推压被插入前述冲模的阀半成品的伞部前面侧，所述内燃机用阀的制造方法的特征在于，

在前述冲模上，在周方向延伸的前述推压凸部的周方向等分的多个部位设置横穿该推压凸部的凹槽，并且与前述冲头的推压动作相联地，一面使前述阀半成品和前述模具相对旋转规定角度，一面实施锻造。

（作用）通过在环绕设置在冲模上的推压凸部的周方向等分的多个部位设置横穿该推压凸部的凹槽，成为如下的构造：成形与内燃机的阀座接触的阀的伞部面的推压凸部，设置在冲模内侧的周方向等分的多个部位，即，在冲模上，在周方向交替地配置了阀的伞部面成形用的从上向下看为圆弧状（扇状）的推压凸部（推压面）和从上向下看为圆弧状（扇状）的凹槽。

因此，因为使耐热合金制阀半成品的伞部面侧以从其内周侧朝向外周侧产生滑动变形的方式进行塑性变形的面成形用的推压凸部（推压面）的总面积，与环绕设置在用于以往的二次锻造的模具的冲模（参见图14）上的推压凸部（规定宽度的圆环状的推压面）的总面积相比，小与凹槽的面积相当的量，所以经推压凸部（推压面）作用于坯料上的每单位面积的推压力与其相应地大。因此，冲头的每1次推压动作的坯料的深度方向的塑性变形量，比使用以往的模具（冲模）的情况大，能够将硬度提高到伞部面的深层部。

另外，由于与冲头的推压动作相联地，一面使阀半成品和模具相对旋转规定角度（例如，60度），一面进行锻造，即，由于阀半成品的伞部中的被推压位置（坯料的塑性变形的区域）在每次进行冲头的推压动作时都在周方向错开规定角度（例如，60度），所以通过相对于冲头的一连串的推压动作，例如，相对于模具使阀半成品旋转3/4～1圈（旋转270度～360度），由推压凸部的推压进行了塑性变形的伞部面的成形面（锻造面）平滑化。

另外，在每次进行冲头的推压动作时，都使阀半成品和模具仅相对旋转规定角度，但此旋转角度也因各个推压凸部的周方向的长度（相对于冲模中心的角度）而不同，但希望是至少推压凸部的推压位置成为与上次的推压位置在周方向局部重叠的规定的角度。

在第二发明中，是在第一发明记载的内燃机用阀的制造方法中，在前述冲头进行推压动作后上升到前述冲模的上方规定位置时，前述阀半成品被保持为其轴端部由顶出销撞推而其伞部从前述冲模的推压凸部离开的形态。

（作用）作为使阀半成品和模具相对旋转的方法，有使模具（冲模）相对于阀半成品旋转的方法和使阀半成品相对于模具（冲模）旋转的方法。在前者的方法中，为了使大且具有重量的模具（冲模）旋转，需要大型的装置，与此相对，在后者的方法中，为了使紧凑且轻量的阀半成品旋转，只要微小的力即可，例如，由顶出销撞推阀半成品，将阀半成品保持在伞部从模具（冲模）的推压凸部离开的状态，作业者拿着伞部将阀半成品仅转动规定角度。

在第三发明中，是在第一或二记载的内燃机用阀的制造方法中，前述阀半成品，通过一次锻造在轴端部成形圆盘形状的伞部，在通过切削调整了前述圆盘形状的伞部的毛边部后，向对前述圆盘形状的伞部实施二次锻造的前述模具供给，但在前述一次锻造工序中，在成形前述圆盘形状的伞部的同时，在该圆盘形状伞部的周缘成形与阀的伞部面对应的规定的圆锥部。

（作用）因为通过一次锻造工序，阀半成品的圆盘形状的伞部中的锻流线变得致密，所以与伞部面对应的圆盘形状的伞部周缘部的圆锥面的硬度某种程度地提高，此后，通过对伞部面侧实施二次锻造，伞部面中的锻流线进一步变得致密，伞部面的硬度进一步提高。

详细地说，阀的制造方法（制造阀的工序），具备在轴端部成形圆盘形状的伞部的一次锻造工序；通过切削来调整被进行了一次锻造的阀半成品的伞部中的毛边部的厚度的毛边调整工序；和对毛边部被调整了的阀半成品的伞部面侧进行锻造的二次锻造工序。

而且，在一次锻造工序中，为了能够顺畅地执行伴随着坯料的滑动变形后的二次锻造，在圆盘形状的伞部周缘部也成形与阀的伞部面对应的圆锥面。即，由于将以往在毛边调整工序中进行的圆锥面的形成在一次锻造工序中进行，所以在毛边调整工序中，不用切削阀半成品的伞部面侧，只要仅切削伞部前面侧，调整伞部的毛边部即可。

另外，因为在向二次锻造用的模具供给的阀半成品的伞部面表面上，在一次锻造中被实施的形成了硬度高的致密的锻流线的表层部保持不变地露出，所以通过对阀半成品的伞部面侧实施二次锻造，阀的伞部面的表层部中的锻流线进一步变得致密，阀的伞部面中的硬度进一步变高。

发明的效果

如从以上的说明明确的那样，根据有关本发明的内燃机用阀的制造方法，由于通过冲头的推压动作而产生的坯料的深度方向的塑性变形量大，所以与其相应地被高硬度化到伞部面的深层部，能够提供一种伞部面的硬度大幅提高，难以带有因燃烧残渣而产生的压痕，耐窜气性提高得大，同时耐磨损性也提高得大的内燃机用阀。

另外，由于在以往的阀的制造设备中，仅通过更换二次锻造用的模具（冲模），就可以进行到阀的伞部面的深层部的高硬度化，所以能够以低成本批量生产耐窜气性及耐磨损性优异的内燃机用阀。

根据第二发明，由于作业者通过手动进行阀半成品的相对于模具的规定角度的旋转，所以没有必要另行设置使阀半成品和模具相对旋转的装置，也不存在阀锻造用的模具构造变得复杂的情况。

根据第三发明，能够提供一种阀的伞部面的硬度进一步提高，耐窜气性进一步提高，同时耐磨损性也进一步提高的内燃机用阀。

附图说明

图1是由有关本发明的制造方法制造的内燃机用提升阀的侧视图。

图2是表示由本发明的实施例方法1制造提升阀的全部工序的图，（a）是表示阀的镦锻工序的图，（b）是表示热锻（一次锻造）伞部的工序的图，（c）是表示调整伞部的毛边部的厚度的毛边调整工序的图，（d）是表示再次锻造（二次锻造）伞部的工序的图，（e）是表示切削伞部表面的精加工工序的图，（f）是表示磨削伞部表面的精加工工序的图。

图3是由实施例方法1制造的阀的伞部的放大侧视图，（a）是表示一次锻造工序后的伞部的外形的图，（b）是表示毛边调整工序后的伞部的外形的图，（c）是表示二次锻造后的伞部的外形的图。

图4（a）是表示设置在一次锻造用的模具上的伞部成形面的冲模的放大纵剖视图，（b）是表示通过一次锻造成形的伞部中的锻流线的图，（c）是表示通过二次锻造成形的伞部中的锻流线的图。

图5是构成二次锻造用的模具的冲模的立体图。

图6是设置在该冲模上的推压凸部（推压成形面）的俯视图。

图7是该冲模的纵剖视图（沿图6所示的线VII-VII的剖视图），（a）是表示二次锻造伞部前的状态的图，（b）是表示二次锻造伞部后的状态的图，（c）是表示使阀半成品的伞部从推压部离开的状态的图。

图8是该冲模的纵剖视图（沿图6所示的线VIII-VIII的剖视图）。

图9是说明通过硬度测定试验测定的阀的伞部面中的测定位置的说明图。

图10是表示分别由实施例方法1和比较例方法1制造的阀（伞径70mm）的伞部面中的硬度试验的测定结果的说明图，（a）是由实施例方法1制造的阀的测定结果表，（b）是由比较例方法1制造的阀的测定结果表，（c）是表示（a）、（b）的测定结果的坐标图。

图11是表示分别由实施例方法2和比较例方法2制造的阀（伞径160mm）的伞部面中的硬度试验的测定结果的说明图，（a）是由实施例方法1制造的阀的测定结果表，（b）是由比较例方法2制造的阀的测定结果表，（c）是表示（a）、（b）的测定结果的坐标图。

图12是表示由实施例方法3制造的阀（伞径70mm）的伞部面中的硬度试验的测定结果的说明图，（a）是测定结果表，（b）是表示（a）的测定结果的坐标图。

图13是表示由实施例方法4制造的阀（伞径160mm）的伞部面中的硬度试验的测定结果的说明图，（a）是测定结果表，（b）是表示（a）的测定结果的坐标图。

图14是以往的二次锻造用的模具（冲模）的纵剖视图。

图15是以往的一次锻造用的模具（冲模）的纵剖视图。

图16是表示以往的伞部的毛边调整工序的图。

具体实施方式

为了实施发明的方式

下面，参见附图，详细说明本发明的实施例方法。

图1中的符号10是由有关本发明的制造方法制造的内燃机用提升阀，由析出硬化型Ni基合金（例如，NCF80A、NCF751）等耐热合金构成，伞部12经颈部14及R部15一体地形成在阀杆11的前端侧。在伞部12的背面侧形成了与R部14相连并与设置在向燃烧室S开口的排气端口（或吸气端口）18的周缘部的阀座19接触的面部16。

图2是表示制造图1所示的提升阀10的第一实施例方法（以下称为实施例方法1）的全部工序的图，通过相对于作为析出硬化型Ni基合金的NCF80A制的棒状坯料依次实施此图2（a）～（f）所示的各自的加工，能够制造提升阀10。

详细地说，首先，在图2（a）所示的镦锻工序中，将在一对电极24a、24b间赋予电压而加热（例如约1100℃）的NCF80A制的棒状的坯料在轴方向加压，将伞部加工成规定的球状，并且为了下次热锻，对伞部赋予余热。此镦锻工序结束后的阀半成品由符号W1表示。

接着，在图2（b）所示的热锻工序（一次锻造工序）中，使用由设置了规定的成形面22a的冲模22和推压被插入冲模22的阀半成品W1的球状的伞部前面的冲头28构成的模具20，通过热锻，将在镦锻工序中镦锻的坯料W1的球状伞部成形为规定的形状（圆盘形状）。将此热锻工序结束后的阀半成品由符号W2表示。在阀半成品W2的圆盘形状伞部的周缘部，成形与阀10的伞部面16对应的圆锥面16a（参见图3（a））。

接着，在图2（c）所示的毛边调整工序中，一面使阀半成品W2旋转，一面使用切削工具30，切削圆盘形状伞部的外周面及前面，调整伞部的毛边部的厚度（参见图3（b））。将此切削工序结束后的阀半成品由符号W3表示。另外，图3（b）的假想线表示被切削了的伞部前面侧的毛边部。

接着，在图2（d）所示的再次锻造工序（二次锻造工序）中，使用由设置了规定的推压成形面44的冲模42和推压被插入冲模42的阀半成品W3的圆盘形状伞部前面的冲头48构成的模具40，在20～500℃的温度范围内锻造阀半成品W3的包括圆锥面16a在内的圆盘形状伞部周缘部，成形阀半成品W4的伞部面16（参见图3（c））。

接着，在图2（e）所示的切削工序中，一面使阀半成品W4旋转，一面使用切削工具34、35、36，进行伞部面、头下R部、轴部及开尾销槽11a的由车床进行的粗加工，最后，如图2（f）所示，通过一面使阀半成品W4旋转，一面使用磨削工具37、38，将伞部面16及轴部11精加工成设计值那样的粗糙度（实施由磨床进行的精加工的加工），图1所示的阀10完成。

下面，参见图4（a）、（b）、（c），对用于图2（b）所示的一次锻造工序的模具20（冲模22）详细地进行说明。

如图2（b）及图4（a）所示，在冲模22的中央设置了能够穿插阀半成品W2的轴部的上下延伸的孔22a，在冲模22的内侧形成了从孔22a连续地在冲模前端面22b开口的将阀半成品W2的圆盘形状伞部的外形成形的成形面22c，在成形面22c上环绕设置了在圆盘形状伞部周缘部成形与阀10的伞部面16对应的圆锥面16a的圆锥状成形面22c1。

圆锥面16a是为了在进行以后的二次锻造（参见图2（d））时，使得在阀半成品W3的圆盘形状伞部面侧效率良好且顺畅地产生从其内周侧朝向外周侧的滑动变形的圆锥面，希望圆锥面16a（冲模22的圆锥状成形面22c1）的倾斜角θ1是比形成在二次锻造用的模具40（冲模42）上的推压凸部43的推压成形面44（阀10的伞部面16）的倾斜角θ2（例如30度）小一些的角度（例如10度）。

而且，在实施例方法1中，由于在二次锻造以前进行的一次锻造工序中，阀半成品W2的伞部周缘部被成形为最适合于二次锻造的圆锥形状，所以在图2（c）所示的在一次锻造工序后进行的调整伞部的毛边部的厚度的毛边调整工序中，只要仅切削阀半成品W2的伞部的前面侧即可（参见图3（b）假想线）。

即，在以往的阀的制造方法中，在一次锻造后的调整伞部的毛边部的厚度的毛边调整工序中，在阀半成品的圆盘形状伞部周缘部通过切削形成了规定的圆锥面16a，以便在以后的二次锻造中效率良好且顺畅地产生从阀半成品的圆盘形状伞部周缘的内周侧朝向外周侧的滑动变形，但在本实施例方法中，由于在一次锻造工序中，在阀半成品的圆盘形状伞部的周缘成形规定的圆锥面16a，所以在图2（c）所示的毛边调整工序中，既能够节约进行坯料切削的部位及切削量少的量，毛边调整工序所需要的时间也变短。

另外，在由使用了模具20的一次锻造成形的阀半成品W3的圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a上，如图4（b）所示，硬度高的致密的锻流线层叠的表层部保持不变地露出，锥面16a中的硬度得到提高。而且，此后，通过对圆盘形状伞部的包括周缘圆锥面16a在内的区域实施图2（d）所示的二次锻造，如图4（c）所示，作为成形面的阀的伞部面16的表层部中的锻流线变得更加致密，阀10的伞部面16中的硬度被进一步提高。

接着，参见图5～图8，对用于图2（d）所示的再次锻造（二次锻造）工序的模具40（冲模42）详细地进行说明。

在冲模42的中央，设置了能够穿插阀半成品W3的轴部的上下延伸的孔42a，并且在从孔42a连续地在冲模前端面42b开口的裙状区域42c的内侧，在周方向等分的3个部位设置了伞部成形用的推压凸部43。详细地说，是在环绕设置在以往的二次锻造用模具的冲模1（参见图15）内侧的伞部成形用的推压凸部2的周方向等分的3个部位，设置了在半径方向横穿在周方向延伸的推压凸部2（推压面2a）的凹槽46的构造。即，在冲模42的内侧，成为在周方向交替地设置了伞部面16成形用的从上向下看为圆弧状（扇状）的推压凸部43（推压成形面44）和从上向下看为圆弧状（扇状）的凹槽46的构造。

凹槽46，如图5、7所示，其底面46a由与裙状区域42c连续的面构成，推压凸部43从裙状区域42c及凹槽底面46a突出，但推压凸部43的高度（高低差），在对阀半成品W3的圆盘形状伞部实施锻造时，被形成为裙状区域42c（凹槽底面46a）和阀半成品W3的伞部确实地不缓冲的规定的高度。

推压凸部43，如图7（a）所示，具备相对于冲模42的前端面42b以45度朝向冲模中心O的向斜下方倾斜的半径方向外侧的第一圆锥面43a，和相对于第一圆锥面43a以15度向上并朝向冲模中心O地向斜下方倾斜的半径方向内侧的第二圆锥面43b，相对于冲模42的前端面42b倾斜30度的第二圆锥面43b构成了成形伞部面16的推压成形面44。

另外，推压成形面44，如图6所示，被形成为相对于冲模中心O从上向下看为45度的扇型，凹槽46被形成为相对于冲模中心O从上向下看为75°的扇型，推压凸部43的圆锥状推压成形面44（43b）和凹槽46的底面46a之间的高低差面45，如图8所示，由相对于水平面为30度的倾斜面（相对于铅直面，左右60度的倾斜面）构成。

特别是，高低差面45的相对于水平面（铅直面）的倾斜，如图8所示，被设定为30度（60度），以便效率良好地使坯料进行塑性变形，并且能够长期使用模具40（冲模42）。即，高低差面45的相对于水平面（铅直面）的倾斜，若不足25度（超过65度），则二次锻造时的作用于坯料上的每单位面积的由推压凸部43产生的推压力（推压应力）低下，塑性变形没有波及到坯料的深层部。另一方面，若超过45度（不足45度），则推压凸部43的推压成形面44（43b）和高低差面45的分支部中的磨损严重，不适合于长期的使用。

因此，高低差面45的相对于水平面（铅直面）的倾斜，希望是25度（65度）～45度（45度）的范围，被设定为最适合的角度30度（60度）。

另外，在冲模42中央的孔42a中，如图7（b）所示，设置了顶出销50，该顶出销50撞推二次锻造后的阀半成品W4的轴端部，将阀半成品W4向冲模42的上方推出。

此顶出销50，当然在取出二次锻造结束后的阀半成品W4时使用，但如图7（c）所示，也具有与冲头48的推压动作后的上升动作相联地，撞推阀半成品W4的轴端部使之仅上升规定距离，将阀半成品W4的伞部保持在从推压凸部43仅离开规定距离H的位置这样的作用。而且，若在作业者用手使被保持在冲模42的上方规定位置的阀半成品W4的伞部相对于模具40（冲模42）仅旋转规定角度后，使顶出销50下降到伞部与推压凸部43抵接的原来的位置，则成为阀半成品W4的伞部中的由推压凸部43进行的推压位置在周方向仅错开规定角度的形态。

即，因为在冲模42上，在周方向交替地连续地设置了推压凸部43和凹槽46，所以通过冲头48的推压动作，在阀半成品W3的伞部侧，在周方向交替地形成坯料进行塑性变形的部位和不进行塑性变形的部位，但例如，若与冲头48的推压动作相联地使阀半成品W3相对于模具40（的冲模42）旋转规定角度（例如，60度），将阀半成品W3的伞部中的推压凸部43的推压位置在周方向错开规定角度，锻造阀半成品W3的伞部面侧，则通过5～6次左右的冲头48的升降动作（推压动作），能够大致均匀地成形阀半成品W3的伞部面全周。

另外，在使用了模具40的二次锻造中，若经冲头48将阀半成品W3的伞部面侧向冲模42的推压凸部43推压，则圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a伴随着从其内周侧朝向外周侧的滑动变形而进行塑性变形。

特别是，因为圆盘形状伞部的包括周缘圆锥面16a在内的区域塑性变形的面成形用的推压凸部43（推压成形面44）的总面积，与图15所示的那样的环绕设置在用于以往的二次锻造的模具（冲模1）的推压凸部2（与伞部面对应的规定宽度的圆环状的推压面2a）的总面积相比，小与凹槽的面积相当的量，所以经推压凸部43（推压成形面44）作用于坯料上的每单位面积的推压力（推压应力）与其相应地大。因此，冲头48的每1次推压动作的坯料的深度方向的塑性变形量比以往的模具（冲模1）大，能够与其相应地将硬度提高到伞部面16的深层部。

接着，将由实施例方法1（2）和比较例方法1（2）分别制造的伞径70mm（伞径160mm）的阀的伞部面中的硬度试验的测定结果表示在图10（11）中。另外，比较例方法1（2），仅用于图2（d）所示的二次锻造的模具40（冲模42）与图2所示的实施例方法1（2）不同，至于其它的工序是与前述的实施例方法1（2）没有任何变化的工序。但是，比较例方法1（2）使用图4所示的模具20（设置了圆锥状成形面22c1的冲模22）进行图2（b）所示的一次锻造，这点与以往方法不同。

即，在比较例方法1（2）中，替代图2（d）所示的二次锻造用的模具40（冲模42），使用图14所示的以往公知的模具（与专利文献1的用于二次锻造的模具相同构造的冲模1），换言之，使用环绕设置了（在周方向延伸的）推压凸部43（推压成形面44）的构造的冲模1，对阀半成品W3的圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a实施从内周侧向外周侧伴随着坯料的滑动变形的锻造。

另外，在此硬度试验中，如图9所示，在阀完成品的与伞部面16相当的部分的宽度方向的中心、宽度方向外周侧的1mm宽度内的点、宽度方向内周侧的1mm宽度内的点分别设定测定点，对这些各测定点中的深度为0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0mm的点，用维式硬度计测定了硬度。

而且，若看图10所示的硬度试验的结果，则在实施例方法1中，在表层部不用说，在从表面到4～5mm的深层部，也可确认维式硬度在500以上的测定点非常多，可确认在要求高硬度的面外周侧，550HV以上的测定点也不少。另一方面，在比较例方法1中，在从表面到4～5mm的深层部不用说，在表层部，最高值也未达到500HV。

另外，与面的外周侧相当的部分比与内周侧及中央部相当的部分高这样的硬度图案的倾向，实施例方法1及比较例方法1均是共同的，但至于面的外周侧、内周侧、中央部的任意的硬度图案，也是实施例方法1比比较例方法1高约50～63HV左右（比较例方法1比实施例方法1低约50～63HV左右）。

这样，在比较由实施例方法1和比较例方法1分别制造的阀的伞部面中的硬度的情况下，比较例方法1比实施例方法1低约55～65HV左右的理由，如已经说明的那样，是在二次锻造时，由作用于圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a上的每单位面积的推压力（推压应力）的差产生的。即，在实施例方法1中，因为在二次锻造时，经推压凸部43（推压成形面44）作用于坯料上的每单位面积的推压力（推压应力）比比较例方法1中的二次锻造时的经推压成形面作用于坯料上的每单位面积的推压力（推压应力）大，所以可以考虑在阀的伞部面16的从表层部到深层部的整个区域中是约50～63HV左右的差。

另外，图11是将本发明方法适用于伞径160mm的阀的制造的图，表示由实施例方法2和其比较例方法2分别制造的阀（伞径160mm）的伞部面中的硬度试验的测定结果。

在此实施例方法2及比较例方法2中，不是与实施例方法1的各工序、比较例方法1的各工序实质上改变的方法，但在图2（a）所示的镦锻工序中成形的球状鼓出部，与阀的伞径大的量相应地形成得大，图2（b）所示的一次锻造用的模具20（冲模22及冲头28）及图2（d）所示的二次锻造用的模具40（冲模42及冲头48）也与阀的伞径相应地形成得大。

进而，增大锻造用模具40的压力，以由二次锻造时的作用于坯料上的每单位面积的由推压凸部43产生的推压力（推压应力）成为与实施例方法1的情况相同的值的方式进行设计（与实施例方法1同样地设定模具40的压力/推压成形面44的总面积）。但是，伞径160mm的伞部，因为与伞径70mm的伞部相比其厚度增加，所以与其相应地，坯料相对于推压力的变形阻力大，难以进行塑性变形。因此，在实施例方法2中，在二次锻造时，实际作用于坯料上的每单位面积的由推压凸部43产生的推压力（推压应力）比实施例方法1的情况小（伞部面16a中的塑性变形量比实施例方法1的情况少）。因此，在实施例方法2中，塑性变形不波及到与实施例方法1的情况相同程度的深层部，与实施例方法1（约550～500HV）相比，成为低约50～100HV左右的约500～400HV的硬度。但是，在要求高硬度的面外周侧，与实施例方法1（约550～500HV）相比，是低约50HV左右的约500～450HV，这作为阀的伞部面是足够的硬度。

另外，若看图11所示的硬度试验的结果，则可知在实施例方法2及比较例方法2中，关于面外周侧、中央部及内周侧的全部的硬度图案，显示出变得越深，硬度越低下这样的相同的倾向，关于全部的硬度图案，实施例方法2的一方，硬度平均高出约54～75HV。另外，在实施例方法2中，面内周侧的深层部（深度4.0～5.0mm）中的硬度不足400HV，但除此之外，处于500～400HV的范围内。另外，在比较例方法2中，面内周侧的深层部（深度4.0～5.0mm）中的硬度不足350HV，但除此之外，处于450～350HV的范围内。

而且，在比较由实施例方法2和比较例方法2分别制造的阀的伞部面中的硬度的情况下，关于面的外周侧、内周侧、中央部的任意硬度图案，也是实施例方法1的一方比比较例方法1高约54～75HV左右（比较例方法1的一方比实施例方法1低约54～75HV左右），但如已说明的那样，可以考虑是在二次锻造时，由作用于圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a上的每单位面积的推压力（推压应力）的差产生的。

图12、图13是分别表示由实施例方法3、4制造的伞径70mm、160mm的阀的伞部面中的硬度试验的测定结果的说明图，（a）是测定结果表，（b）是表示（a）的测定结果的坐标图。

此实施例方法3（4），图2（b）所示的一次锻造工序和图2（c）所示的毛边调整工序，与实施例方法1（2）不同，至于其它的工序，是与前述的实施例方法1（2）没有任何变化的方法，但使用图5～8所示的模具40（冲模42）进行图2（d）所示的二次锻造，这点与以往方法不同。

在实施例方法3（4）中，替代图2（b）所示的一次锻造用的模具20（冲模22），使用图15所示的设置了成形圆盘形状伞部的外形的成形面22c’的模具20’（冲模22’）进行一次锻造。换言之，如图4（a）所示，在实施例方法1（2）中使用的模具20（冲模22）上，形成了成形圆盘形状伞部的外形的成形面22c，在成形面22c上设置了在圆盘形状伞部周缘部成形圆锥面16a的圆锥状成形面22c1，但在实施例方法3（4）中使用的模具20’（冲模22’）的成形面22c’上，没有设置圆锥状成形面22c1。

因此，在实施例方法3（4）中的毛边调整工序中，如图17所示，需要一面使阀半成品W2旋转，一面使用切削工具30、32，在圆盘形状伞部的周缘形成圆锥面16a。

由此实施例方法3（4）制造的阀的伞部面的硬度分布在525～455HV（488～360HV）的范围内，与分布在554～483HV（504～380HV）的范围内的由实施例方法1（2）制造的阀的伞部面的硬度相比，是低约30HV（20HV）左右的值，但可以考虑，这是因为如下的原因而产生的：被运入二次锻造工序的阀半成品W3的圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a，相对于在实施例方法3（4）中是由切削面构成，在实施例方法1（2）中是由通过锻造产生的成形面构成。

即，在实施例方法3（4）中，通过一次锻造，阀半成品W2的圆盘形状伞部的周缘部中的锻流线变得致密，圆盘形状伞部周缘部中的硬度某种程度地提高。但是，在此后的毛边调整工序（参见图16）中，通过将截面矩形状的周缘角部切削成圆锥形状，沿表面形成为层状的外侧的锻流线断开，成为内侧的锻流线（硬度低的内层部）露出到圆锥面上的形态。因此，可以考虑在二次锻造工序中，即使使用模具40，对圆盘形状伞部的包括圆锥面在内的周缘部实施从内周侧朝向外周侧产生滑动变形的锻造，锻流线断开的内层部露出在成形面上这样的形态也不改变，作为成形面的阀的伞部面的硬度，与将进行了一次锻造的成形面保持不变地进行二次锻造的实施例方法1（2）相比，低约30HV（20HV）左右。

另一方面，相对于此实施例方法3（4）的比较例方法3、4，是以往公知的方法，是作为用于图2（d）的二次锻造用模具，使用图14所示的以往公知的模具（推压凸部（推压成形面）环绕设置在冲模的内侧的构造），对在毛边调整工序中通过切削形成的圆盘形状伞部的周缘圆锥面16a实施从内周侧到外周侧伴随着坯料的滑动变形的锻造的方法，在这点上，与实施例方法3、4不同。

而且，至于由作为以往方法的比较例方法3（4）制造的伞径70mm（160mm）的阀的伞部面中的硬度试验的测定结果，没有直接提示。但是，如图10（11）所示，在由推压凸部43（推压成形面44）在周方向延伸的以往公知的模具（冲模）实施二次锻造的比较例方法1（2）中，因为与由推压凸部43（推压成形面44）在周方向等间隔地被配置的模具40（冲模42）实施二次锻造的实施例方法1（2）相比，伞部面的硬度低约50～63（54～75）HV左右，所以可以推定，由作为以往方法的比较例方法3（4）制造的阀的伞部面的硬度是比由实施例方法3（4）制造的阀的伞部面的硬度低约50～63（54～75）HV左右的分布在由图12、13的假想线所示的范围A（B）内的硬度。

即，根据实施例方法3（4），与由作为以往方法的比较例方法3（4）制造阀的情况相比，能够使阀的伞部面的硬度高约50～63（54～75）HV左右。

另外，在前述的实施例方法1～4中，对使耐热合金制的提升阀10的坯料为NCF80A制的情况进行了说明，但阀10的坯料也可以是NCF751和此外的析出硬化型Ni基合金，进而，作为析出硬化型Ni基合金以外的内燃机用阀的坯料，也可以是公知的其它的耐热合金。

符号的说明

10：提升阀；11：轴部；12：伞部；16：伞部面；16a：圆锥面；W1～W5：阀半成品；20：一次锻造用的模具；22：冲模；22c：圆盘状伞部成形面；22c1：圆锥部成形面；28：冲头；40：二次锻造用的模具；42：冲模；43：推压凸部；44：推压成形面；46：凹槽；48：冲头；50：顶出销

Claims (3)

1.一种内燃机用阀的制造方法，由模具对耐热合金制的阀半成品的伞部面侧实施从其内周侧朝向外周侧产生滑动变形的锻造，该模具具备冲模和冲头，该冲模在其内侧环绕设置了推压凸部，该推压凸部成形与内燃机的阀座接触的阀的伞部面，该冲头推压被插入前述冲模的阀半成品的伞部前面侧，所述内燃机用阀的制造方法的特征在于，

在前述冲模上，在周方向延伸的前述推压凸部的周方向等分的多个部位设置横穿该推压凸部的凹槽，并且与前述冲头的推压动作相联地，一面使前述阀半成品和前述模具相对旋转规定角度，一面实施锻造。

2.如权利要求1所述的内燃机用阀的制造方法，其特征在于，在前述冲头进行推压动作后上升到前述冲模的上方规定位置时，前述阀半成品被保持为其轴端部由顶出销撞推而其伞部从前述冲模的推压凸部离开的形态。

3.如权利要求1或2所述的内燃机用阀的制造方法，其特征在于，

前述阀半成品，通过一次锻造在轴端部成形圆盘形状的伞部，在通过切削调整了前述圆盘形状的伞部的毛边部后，向对前述圆盘形状的伞部实施二次锻造的前述模具供给，

但在前述一次锻造工序中，在成形前述圆盘形状的伞部的同时，在该圆盘形状伞部的周缘成形与阀的伞部面对应的规定的圆锥部。