CN107283131A - 头部空心气门的制造方法 - Google Patents

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CN107283131A CN201710719618.7A CN201710719618A CN107283131A CN 107283131 A CN107283131 A CN 107283131A CN 201710719618 A CN201710719618 A CN 201710719618A CN 107283131 A CN107283131 A CN 107283131A
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董兵
吕翠峰
李松岩
王新峰
陈雪萍
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

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Abstract

本发明公开了头部空心气门的制造方法，属于发动机的气门，包括以下步骤：(1)电墩压成型：用自动化电镦机、摩擦压力机将棒料锻压成带大底窝的毛坯；(2)切断：用自动切割机定毛坯总长；(3)磨杆部外圆；(4)钻孔：从毛坯的大端面头部或小端面杆部中心钻通孔；(5)车头部大型腔：用数控车床车削加工出漏斗形的头部大型腔；(6)清洗烘干：清洗钻孔和车削形成的空腔并烘干；(7)充钠：采用充钠机将钠条自动充入空腔内；(8)薄片填充焊接。本发明解决了头部空心气门内腔有氧化层的难题，提高了腔内清洁度，避免了钠在热传导过程中由于不畅而引起的气门失效风险；同时也解决了在头部填充薄片焊接时氧化层对焊接的影响的问题。

Description

头部空心气门的制造方法
技术领域
本发明涉及一种发动机的气门，尤其是一种头部空心气门的制造方法。
背景技术
气门的作用是控制进、排气管的开闭，以实现向气缸供给可燃混合气(汽油机)或新鲜空气(柴油机)并及时排出废气。为了减小气门头部的热负荷和减小气门的重量，一个广泛采用的办法是采用充金属钠的空心气门。金属钠(Na)的熔点为97.8C，在空心气门空腔中填入部分金属钠，因此发动机工作温度下金属钠呈现液态，在气门工作时，金属钠在气门内上下运动，不断地从气门头部吸收热量并传给气门杆使头部得以冷却。当排气门在工作时，温度很快升高，气门内的金属钠由固态变成液态，杆端面上受频率很高力的打击，排气门剧烈上下运动，液态的金属钠冲刷着气门内腔，把盘部、颈部热量迅速通过杆和外面导管传递出去，另外，由于内部空腔减小了气门重量，不仅有利于整机重量的减轻，更重要的意义在于减轻气门整体的重量，改善其工况，从而提高了气门使用寿命，起到优化发动机性能、降低油耗的作用。目前空心气门的类型分为：杆部空心气门与头部空心气门两种。头部空心气门比杆部空心气门孔腔体积更大，充钠量更多，钠的运动更能从头部把热量传出去，起到更降温，同时头部大型腔也起到更减重的作用。
传统的头部空心气门的制造方法一般是：用柱形材料经过4-5次加热、挤压形成大型腔结构。或一次成型或后经薄片填充。这种制造方法带来的问题是：由于大型腔内部是毛坯面，有很厚的氧化层，此氧化层严重影响了空腔的清洁度，钠易与内腔的杂质反应，产生非常高的气体压力，导致危险的静预紧力，使气门失效。若头部大型腔内有氧化层(毛坯面)，会产生明显的热传递阻力，同时也影气门响热传导性。同时在薄片焊接时也会影响焊接强度。在发动机中易引起气门失效，存在着极大质量隐患，极易引起顾客的抱怨。同时此热挤压的加工模式制造成本很高。因此有必要开发新的头部空心气门的制造模式来解决以上问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种头部空心气门的制造方法，该头部空心气门的制造方法解决了头部空心气门内腔有氧化层(毛坯面)的难题，提高了腔内清洁度，避免了钠在热传导过程中由于不畅而引起的气门失效风险；同时也解决了在头部填充薄片焊接时氧化层对焊接的影响的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括以下步骤：
(1)电墩压成型：用自动化电镦机、摩擦压力机将棒料锻压成带大底窝的毛坯；
(2)切断：用自动切割机定毛坯总长；
(3)磨杆部外圆：用无心磨床加工毛坯的杆部外圆，使杆部达到设计要求；
(4)钻孔：从毛坯的大端面头部或小端面杆部中心钻通孔，采用以枪钻作为刃具，六工位钻孔设备加工；
(5)车头部大型腔：用数控车床车削加工出漏斗形的头部大型腔；
(6)清洗烘干：采用全自动的滚筒式清洗烘干设备清洗钻孔和车削形成的空腔并烘干；
(7)充钠：采用充钠机将钠条自动充入空腔内，充纳量50-60％，后充入氮气作为钠的保护气体；
(8)薄片填充焊接：用薄片把头部大端面通过电束焊填充堵塞。
在进行步骤(1)电墩压成型之前，先将棒料两端部进行倒角和清洗。
步骤(4)中钻孔时采用油冷，枪钻采用整体硬质合金材料。
步骤(8)中对接缝间隙最大不得超过0.25mm。
步骤(8)中电束焊形成的焊瘤的填充深度为0.1-1.7mm。
本发明的头部空心气门的制造方法和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：由于大型腔为加工面，粗糙度为Ra2.0,内腔壁无氧化层(毛坯面)，保证了内腔的清洁度，这样钠填充后，孔内无杂质与钠反应，不会影响钠的传热功能。同时由于内腔壁无氧化层(毛坯面)，提高了空心气门的散热功能。
由于大型腔为加工面，在薄片填充焊接时，由于内腔壁无氧化层，焊后在焊接处不会形成夹渣、气孔等现象，提高了薄片焊接的强度。
附图说明
附图1是头部空心气门的制造方法的流程图；
附图2是头部空心气门的制造过程图；
具体实施方式
参照说明书附图1和附图2对本发明的头部空心气门的制造方法作以下详细地说明。
本发明的头部空心气门的制造方法，包括以下步骤：
(1)电墩压成型：用自动化电镦机、摩擦压力机将棒料锻压成带大底窝的毛坯，此设备自带温控防错装置，系统废品识别率高，毛坯质量得到有效保证；
(2)切断：用自动切割机定毛坯总长，给后序加工提高良好的基准；
(3)磨杆部外圆：用无心磨床加工毛坯的杆部外圆，使杆部达到设计要求，给后序加工提高良好的基准；
(4)钻孔：从毛坯的大端面头部或小端面杆部中心钻通孔，采用以枪钻作为刃具，六工位钻孔设备加工；
(5)车头部大型腔：用数控车床，采用成型R刀通过走程序，车削加工出漏斗形的头部大型腔；
(6)清洗烘干：采用全自动的滚筒式清洗烘干设备清洗钻孔和车削形成的空腔并烘干，来保证空腔内无任何杂质；
(7)充钠：采用充钠机将钠条自动充入空腔内，充纳量50-60％，后充入氮气作为钠的保护气体，防止钠氧化(由于空腔内无杂质，无需加入金属锆)；
(8)薄片填充焊接：用薄片把头部大端面通过电束焊填充堵塞。电束焊具有能量密度高、加热速度快、焊接热影响区及变形小、参数稳定再现性好、易于控制及适于焊接难熔及异种金属等一系列的优点，采用电束焊设备进行焊接，优势是退火后无颜色变化，无氢脆，无表面溶解。
在进行步骤(1)电墩压成型之前，先将棒料两端部进行倒角和清洗。
步骤(4)中钻孔时采用油冷，此冷却油要保持清洁度，定期更换，以保证孔内的清洁度。枪钻采用整体硬质合金材料，每工作60件刃磨一次。用专用的磨刀设备刃磨钻头。
步骤(8)中对接缝间隙最大不得超过0.25mm。
步骤(8)中电束焊形成的焊瘤的填充深度为0.1-1.7mm。
气门头部大型腔的加工方式为锻造、钻孔、车削、电束焊。
此加工方法由于大型腔为加工面，粗糙度为Ra2.0,内腔壁无氧化层(毛坯面)，保证了内腔的清洁度，这样钠填充后，孔内无杂质与钠反应，不会影响钠的传热功能。同时由于内腔壁无氧化层(毛坯面)，提高了空心气门的散热功能。
此加工方法由于大型腔为加工面，在薄片填充焊接时，由于内腔壁无氧化层，焊后在焊接处不会形成夹渣、气孔等现象，提高了薄片焊接的强度。
以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.头部空心气门的制造方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)电墩压成型：用自动化电镦机、摩擦压力机将棒料锻压成带大底窝的毛坯；
(2)切断：用自动切割机定毛坯总长；
(3)磨杆部外圆：用无心磨床加工毛坯的杆部外圆，使杆部达到设计要求；
(4)钻孔：从毛坯的大端面头部或小端面杆部中心钻通孔，采用以枪钻作为刃具，六工位钻孔设备加工；
(5)车头部大型腔：用数控车床车削加工出漏斗形的头部大型腔；
(6)清洗烘干：采用全自动的滚筒式清洗烘干设备清洗钻孔和车削形成的空腔并烘干；
(7)充钠：采用充钠机将钠条自动充入空腔内，充纳量50-60％，后充入氮气作为钠的保护气体；
(8)薄片填充焊接：用薄片把头部大端面通过电束焊填充堵塞。
2.根据权利要求1所述的头部空心气门的制造方法，其特征是：在进行步骤(1)电墩压成型之前，先将棒料两端部进行倒角和清洗。
3.根据权利要求1所述的头部空心气门的制造方法，其特征是：步骤(4)中钻孔时采用油冷，枪钻采用整体硬质合金材料。
4.根据权利要求1所述的头部空心气门的制造方法，其特征是：步骤(8)中对接缝间隙最大不得超过0.25mm。
5.根据权利要求1所述的头部空心气门的制造方法，其特征是：步骤(8)中电束焊形成的焊瘤的填充深度为0.1-1.7mm。
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