CN103990944A - 盘端密闭中空充钠气门的制作方法 - Google Patents

盘端密闭中空充钠气门的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盘端密闭中空充钠气门的制作方法属于内燃发动机气门的生产方法，特别是使用钠为冷却剂的中空充钠气门的制作方法。本发明采用将一根细长的棒料通过电镦形成一个棒料一端为“蒜头”形状的预毛坯，然后通过锻造工序将气门一次锻压出气门毛坯形状，气门毛坯形成过程为高温状态，工艺路线简单，制造成本低，效率高。本发明采用深孔枪钻对气门内孔进行加工，可保证内孔的直径、内孔的深度、内孔的粗糙度、内孔的同轴度、壁厚的均匀度，加工节拍快，效率高，成本低。本发明在盘端面密闭盖和气门焊接处采用台阶方法，减少了焊接缺陷，焊接强度高。

Description

盘端密闭中空充钠气门的制作方法
技术领域
本发明属于内燃发动机气门的生产方法，特别是使用钠为冷却剂的中空充钠气门的制作方法。
背景技术
通常随着各国家对汽车排放要求的越来越高,各汽车公司对发动机的要求也相应提高,在气门产品表现出来的是，气门的轻量化和气门工作温度的增高，因此，要求气门要降低重量并且降低气门自身工作温度。一种新型的中空充钠气门近年来开始推广应用，各国科技人员对于中空充钠气门提出了很多技术方案，GB595015公开了一种中空充钠气门的制造方法，该方法采用将一个圆柱形的坯料加热，通过带有芯轴的模具对坯料多次挤压以得到气门的初次毛坯和内孔，然后更换不同的上下模具，并对已形成的初次毛坯加热并锻打以得到气门的毛坯，然后对气门内孔进行清洗和烘干，充入金属钠，最后采用帽盖将内孔封闭。CN 103403305A公开了中空发动机气门的制造方法在具有从轴部到阀头部的扩径部形成的中空部的中空发动机气门的制造方法中，包括：对中空发动机气门的阀主体半完成品(10)进行旋转塑性加工，从而使轴部缩径的旋转塑性加工工序，其中，该中空发动机气门的阀主体半完成品(10)由轴部(11)和与轴部连接的阀头部形成部分(12)构成，且从轴部到阀头部形成部分的扩径部形成有圆柱体形状的孔部(13)；紧接着该旋转塑性加工工序，通过对所述中空发动机气门的阀主体半完成品进行缩颈加工来使轴部的外径及内径缩径的缩颈加工工序；以及紧接着该缩颈加工工序，通过对轴部的前端进行密封来得到中空发动机气门的密封工序。这些方法加工工序繁杂，底窝空间小，中国专利申请201120224645.5公开了一种新型中空充钠气门的钻孔方式为从气门杆端面开始钻孔，钻孔后充入金属钠并采用堵头将内孔从气门杆端面封闭；但是该中空充钠气门盘端无底窝，气门重量重充钠量小。
发明内容
本发明的目的是提供一种便于加工充钠量大的，冷却效果好的新的中空充钠气门的制作方法。
本发明的技术方案为，一种盘端密闭中空充钠气门的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：A.电墩，将根据气门成品的杆部直径和总重量截取细长的棒料，使用电墩机将棒料一端一边加热到1100±50℃左右，一边在气缸推动下，形成一端为球形即蒜头形状的预毛坯，
B.使用模锻设备将预毛坯一次锻压成气门毛坯形状，所述的模锻设备的上模具的底平面中心带有模具球头，下模具的内腔与气门外轮廓一致，由于使用的上模具设有模具球头可在气门毛坯的盘端内锻压出底窝，
C.使用车削设备在气门毛坯盘端底窝内加工出三个台阶，自下而上分别为钻孔平台台阶其直径为气门中心孔直径的1.5—1.7倍，安装密闭盖台阶其直径与气门盘端面密闭盖直径相同，堆焊台阶其直径大于气门盘端面密闭盖直径1-2mm，安装密闭盖台阶与堆焊台阶的高度和与盘端面密闭盖高度相同，
D.钻中心孔，使用枪钻，从盘端面钻孔平台台阶开始向气门杆部钻孔，
E.清洗内孔、充钠，使用清洗设备清洗气门内孔烘干后充入金属钠，
F.堆焊，将盘端面密闭盖压入底窝台阶，然后在气门盘端面和盘端面密闭盖形成的凹槽中堆焊高温合金，以将气门盘端面和盘端面密闭盖溶合在一起并将内孔密闭，防止金属钠在气门工作过程中泄漏，所述的盘端面密闭盖为圆柱形顶面边缘有宽度1-2mm，高度1-2mm的环形缺口，
G.表面处理，采用镀铬、氮化和堆焊高温合金处理以提高气门杆部表面和盘锥面的硬度。
所述的使用模锻设备将预毛坯一次锻压成气门毛坯形状，其具体方法是在高温状态下，预毛坯被迅速被放入气门下模具中，气门上模具对预毛坯进行锻造，通过锻造工序使气门头部外形与气门下模具内腔一致，气门底窝形状与气门上模具球头一致。
所述的采用镀铬、氮化和堆焊高温合金处理，包括对气门表面镀铬，对气门杆部和气门盘部，气门杆部采用镀铬或氮化，以得到镀铬层或氮化层，对于盘锥面在中间工序堆焊高温合金或在精加工后氮化处理，以形成高温合金层或氮化层，氮化层或镀铬层厚度为0.01mm，堆焊层厚度为0.5mm。
一种使用盘端密闭中空充钠气门的制作方法制得的盘端密闭中空充钠气门。包括气门杆部和气门盘部，气门杆部的中心孔和气门盘部底窝内充有金属钠，气门盘部底窝内设有三个台阶，自下而上分别为钻孔平台台阶、安装密闭盖台阶、气门盘端面和盘端面密闭盖形成的凹槽中堆焊有高温合金，气门杆部和气门盘部表面设有镀铬层或氮化层，对于盘锥面带有高温合金层或氮化层，氮化层或镀铬层厚度为0.01mm，堆焊层厚度为0.5mm。
所述的钻孔平台台阶的直径为气门中心孔直径的1.5—1.7倍，安装密闭盖台阶其直径与气门盘端面密闭盖直径相同，堆焊台阶其直径大于气门盘端面密闭盖直径1-2mm，安装密闭盖台阶与堆焊台阶的高度和与盘端面密闭盖高度相同，安装密闭盖台阶内安装着盘端面密闭盖，盘端面密闭盖为圆柱形顶面边缘有宽度1-2mm，高度1-2mm的环形缺口。
本发明采用将一根细长的棒料通过电镦形成一个棒料一端为“蒜头”形状的预毛坯，然后通过锻造工序将气门一次锻压出气门毛坯形状，气门毛坯形成过程为高温状态，工艺路线简单，制造成本低，效率高。本发明采用深孔枪钻对气门内孔进行加工，可保证内孔的直径、内孔的深度、内孔的粗糙度、内孔的同轴度、壁厚的均匀度，加工节拍快，效率高，成本低。本发明在盘端面密闭盖和气门焊接处采用台阶方法，减少了焊接缺陷，焊接强度高。
本发明的有益效果是工艺路线简单，制造成本低，充钠量多，降低了气门工作温度，增加了底窝体积，其气门重量降低，气门使用可靠性提高。
附图说明
图1为盘端密闭中空充钠气门各部分示意图，
图2为棒料电镦示意图，
图3、图4为气门锻造成形示意图，
图5气门盘部底窝加工台阶示意图，
图6为盘端面密闭盖示意图，
图7枪钻加工内孔示意图
图中，1.空心气门，2.盘端面密闭盖，3.高温合金，4.金属钠，5.表面镀铬层或氮化层，6.细长棒料，7.枪钻，11.砧块，12.加热铜块，13.上模具，14.上模具球头，15.下模具内腔，16.气门下模具，17.堆焊台阶，18.安装密封盖台阶，19.气门底窝，20.钻孔平台台阶，
具体实施方式
本发明的具体实施方式是，如图所示：
实施例1，一种盘端密闭中空充钠气门的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：A.电墩，将根据气门成品的杆部直径和总重量截取细长棒料6，使用电墩机将棒料一端一边加热到1100±50℃左右，一边在气缸推动下，形成一端为球形即蒜头形状的预毛坯，
B.使用模锻设备将预毛坯一次锻压成气门毛坯形状，所述的模锻设备的上模具13的底平面中心带有上模具球头14，下模具内腔15与气门外轮廓一致，由于使用的上模具设有模具球头可在气门毛坯的盘端内锻压出气门底窝19，
C.使用车削设备在气门毛坯盘端底窝内加工出三个台阶，自下而上分别为钻孔平台台阶20其直径为气门中心孔直径的1.5—1.7倍，安装密闭盖台阶18其直径与气门盘端面密闭盖直径相同，堆焊台阶其直径大于气门盘端面密闭盖直径1-2mm，安装密闭盖台阶与堆焊台阶17的高度和与盘端面密闭盖2高度相同，
D.钻中心孔，使用枪钻7，从盘端面钻孔平台台阶开始向气门杆部钻孔，
E.清洗内孔、充钠，使用清洗设备清洗气门内孔烘干后充入金属钠4，
F.堆焊，将盘端面密闭盖压入底窝台阶，然后在气门盘端面和盘端面密闭盖形成的凹槽中堆焊高温合金3，以将气门盘端面和盘端面密闭盖溶合在一起并将内孔密闭，防止金属钠在气门工作过程中泄漏，所述的盘端面密闭盖为圆柱形顶面边缘有宽度1-2mm，高度1-2mm的环形缺口，
G.表面处理，采用镀铬、氮化和堆焊高温合金处理以提高气门杆部表面和盘锥面的硬度。
所述的使用模锻设备将预毛坯一次锻压成气门毛坯形状，其具体方法是在高温状态下，预毛坯被迅速被放入气门下模具中，气门上模具对预毛坯进行锻造，通过锻造工序使气门头部外形与气门下模具内腔一致，气门底窝形状与气门上模具球头一致。
所述的采用镀铬、氮化和堆焊高温合金处理，包括对气门表面镀铬，对气门杆部和气门盘部，气门杆部采用镀铬或氮化，以得到镀铬层或氮化层，对于盘锥面在中间工序堆焊高温合金或在精加工后氮化处理，以形成高温合金层或氮化层，氮化层或镀铬层厚度为0.01mm，堆焊层厚度为0.5mm。
实施例2，一种使用盘端密闭中空充钠气门的制作方法制得的盘端密闭中空充钠气门。包括气门杆部和气门盘部，气门杆部的中心孔和气门盘部底窝内充有金属钠，气门盘部底窝内设有三个台阶，自下而上分别为钻孔平台台阶、安装密闭盖台阶、气门盘端面和盘端面密闭盖形成的凹槽中堆焊有高温合金，气门杆部和气门盘部表面设有镀铬层或氮化层，对于盘锥面带有高温合金层或氮化层，氮化层或镀铬层厚度为0.01mm，堆焊层厚度为0.5mm。
所述的钻孔平台台阶的直径为气门中心孔直径的1.5—1.7倍，安装密闭盖台阶其直径与气门盘端面密闭盖直径相同，堆焊台阶其直径大于气门盘端面密闭盖直径1-2mm，安装密闭盖台阶与堆焊台阶的高度和与盘端面密闭盖高度相同，安装密闭盖台阶内安装着盘端面密闭盖，盘端面密闭盖为圆柱形顶面边缘有宽度1-2mm，高度1-2mm的环形缺口。

Claims (6)

1.一种盘端密闭中空充钠气门的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：A.电墩，将根据气门成品的杆部直径和总重量截取细长的棒料，使用电墩机将棒料一端一边加热到1100±50℃左右，一边在气缸推动下，形成一端为球形即蒜头形状的预毛坯，
B.使用模锻设备将预毛坯一次锻压成气门毛坯形状，所述的模锻设备的上模具的底平面中心带有模具球头，下模具的内腔与气门外轮廓一致，由于使用的上模具设有模具球头可在气门毛坯的盘端内锻压出底窝，
C.使用车削设备在气门毛坯盘端底窝内加工出三个台阶，自下而上分别为钻孔平台台阶其直径为气门中心孔直径的1.5—1.7倍，安装密闭盖台阶其直径与气门盘端面密闭盖直径相同，堆焊台阶其直径大于气门盘端面密闭盖直径1-2mm，安装密闭盖台阶与堆焊台阶的高度和与盘端面密闭盖高度相同，
D.钻中心孔，使用枪钻，从盘端面钻孔平台台阶开始向气门杆部钻孔，
E.清洗内孔、充钠，使用清洗设备清洗气门内孔烘干后充入金属钠，
F.堆焊，将盘端面密闭盖压入底窝台阶，然后在气门盘端面和盘端面密闭盖形成的凹槽中堆焊高温合金，以将气门盘端面和盘端面密闭盖溶合在一起并将内孔密闭，防止金属钠在气门工作过程中泄漏，所述的盘端面密闭盖为圆柱形顶面边缘有宽度1-2mm，高度1-2mm的环形缺口，
G.表面处理，采用镀铬、氮化和堆焊高温合金处理以提高气门杆部表面和盘锥面的硬度。
2.根据权利要求1所述的盘端密闭中空充钠气门的制作方法，其特征在于：所述的使用模锻设备将预毛坯一次锻压成气门毛坯形状，其具体方法是在高温状态下，预毛坯被迅速被放入气门下模具中，气门上模具对预毛坯进行锻造，通过锻造工序使气门头部外形与气门下模具内腔一致，气门底窝形状与气门上模具球头一致。
3.根据权利要求1所述的盘端密闭中空充钠气门的制作方法，其特征在于：所述的采用镀铬、氮化和堆焊高温合金处理，包括对气门表面镀铬，对气门杆部和气门盘部，气门杆部采用镀铬或氮化，以得到镀铬层或氮化层，对于盘锥面在中间工序堆焊高温合金或在精加工后氮化处理，以形成高温合金层或氮化层，氮化层或镀铬层厚度为0.01mm，堆焊层厚度为0.5mm。
4.一种使用权利要求1-3之一所述的盘端密闭中空充钠气门的制作方法制得的盘端密闭中空充钠气门。
5.根据根据权利要求4所述的盘端密闭中空充钠气门，其特征在于：包括气门杆部和气门盘部，气门杆部的中心孔和气门盘部底窝内充有金属钠，气门盘部底窝内设有三个台阶，自下而上分别为钻孔平台台阶、安装密闭盖台阶、气门盘端面和盘端面密闭盖形成的凹槽中堆焊有高温合金，气门杆部和气门盘部表面设有镀铬层或氮化层，对于盘锥面带有高温合金层或氮化层，氮化层或镀铬层厚度为0.01mm，堆焊层厚度为0.5mm。
6.根据根据权利要求4所述的盘端密闭中空充钠气门，其特征在于：所述的钻孔平台台阶的直径为气门中心孔直径的1.5—1.7倍，安装密闭盖台阶其直径与气门盘端面密闭盖直径相同，堆焊台阶其直径大于气门盘端面密闭盖直径1-2mm，安装密闭盖台阶与堆焊台阶的高度和与盘端面密闭盖高度相同，安装密闭盖台阶内安装着盘端面密闭盖，盘端面密闭盖为圆柱形顶面边缘有宽度1-2mm，高度1-2mm的环形缺口。
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