CN1191950A

CN1191950A - 提升阀及其制造方法

Info

Publication number: CN1191950A
Application number: CN97101987A
Authority: CN
Inventors: 毛利彰良; 海野信一
Original assignee: Fuji Oozx Inc
Current assignee: Fuji Oozx Inc
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-09-02

Abstract

一提升阀包括一阀杆和一阀头,阀头用铝合金之类的轻金属制成。在阀头的阀面上,成型有一包含耐磨材料和阀头的轻金属的硬合金层,以增加耐磨性。因此,提高了提升阀的耐久性和可靠性。

Description

提升阀及其制造方法

本发明涉及一种提升阀及其制造方法，更具体地，涉及这样一种提升阀，其中的阀面被硬化，以提高其耐磨性。

提高发动机容许转速的一个障碍是由于阀的工作系统的重量使惯性质量增加。特别地，如果提升阀较重，当转速变得较高时，跟随一凸轮的阀件运动则会失败，使输出减少。因此，为了减轻阀件的重量，整个阀件或阀头用诸如铝和钛之类的轻金属制成，而不是用通常的耐热钢制成。

但是，上述轻金属的硬度小于耐热钢，而且高温特性差。因此，在一装在阀座上并反复地受到大的冲击载荷的阀面中，存在着耐磨性的问题，从而减小了耐久性和可靠性。为了克服这个问题，建议对阀面进行调整或进行热处理而使之硬化，或者通过诸如喷涂和电镀之类的表面处理在阀面上形成一硬的涂层，以提高耐磨性。

但是，用铝之类的轻金属制成的阀件没有通过调节而获得硬化，因而没有获得阀面所需的耐磨性。在上述热处理中，硬的涂层较薄，并且将在较短时间内消失。因此，它是不实用的。

针对上述缺点，本发明的目的是提供一种提升阀及其制造方法，其阀面的较厚的表面层被硬化，从而在这部分大在地提高了耐磨性。

根据本发明的一个方面，提供了一种提升阀，它包括一阀杆和一阀头，至少该阀头由轻金属制成，一含有耐磨材料和阀头的轻合金的硬合金层成形于阀头的阀面上。

硬合金层成形于阀面上，从而提高耐磨性和可靠性。合金层只成形于阀面上，不会影响提升阀重量的减轻。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造提升阀的方法，该阀包括一阀杆和一阀头，该方法包括下列步骤：

将耐磨材料接合到用轻金属制成的阀头的阀面上；以及

加热阀面，以将部分阀面和耐磨材料焊接以形成一合金层，该合金层包含阀头的轻金属和耐磨材料。

它有利于使铝之类的轻金属硬化，并使制造提升阀很容易，其中只有阀面被硬化。

从下面结合附图对实施例进行的描述中，可以更清楚地了解本发明的特征和优点，图中：

图1是本发明提升阀的部分剖示的前视图；

图2显示制造提升阀的步骤；

图3是主要部分的垂向剖示的前视图，以显示如何在一环被嵌置在阀面内时通过锻造来模制阀件；

图4是部分剖示的前视图，其中，粉末被保持在阀面的一环槽内；以及

图5是部分剖示的前视图，其中，粉末被保持在阀面的多个槽内。

图1显示了本发明提升阀的一个实施例，其中，一阀件3包括一阀杆1和在阀杆1下端的一阀头2，阀件3用轻金属铝或钛的合金制成，比如用铝硅合金或钛铝钒合金制成。

在阀头2上的渐缩的阀面2包括较厚的硬合金层4，其材料与阀件3不同，它通过将制造阀件3所用的铝或钛合金与一种耐磨材料相结合而制成，该耐磨材料包含有镍、铜、钛、钽和钼(如果阀件用钛合金制成，则可排除钛)中的任何一种或包括有两种或多种上述金属的一种合金。硬合金层4成形于由于与阀座(未示)配合而反复地受到大的载荷的阀面2a上，使这个部分上的耐磨性大大提高，从而提高了耐久性和可靠性。而且，由于合金层4只成形于阀面2a上，阀件3的重量增加很小。这不会影响阀的重量的减轻。

下面将描述制造提升阀的方法。图2(A)至2(D)显示了如何制造该阀。

如图2(A)所示，在用轻金属制成的阀件3的阀头2的阀面2a上，成形有一环槽5。环槽5通过锻造而成或在锻造后通过机械加工而成。然后，如图2(B)所示，一用上述耐磨材料制成的环6被放到或连接到环槽5上。然后，转换至如图2(C)所示的加热步骤。在该步骤中，加热装置最好是一已知的等离子弧型的粉末涂覆装置P，它包括一转动的主动支承装置7，支承装置7成35度倾斜并沿一个方向缓慢地转动；还包括一喷管8，喷管8具有一在支承装置7上方的垂向轴线。喷管8在其下端中央有一用来产生等离子弧9的喷嘴，还有绕着喷嘴的多个孔10(未示)用来产生诸如氩气之类的惰性保护气体。

在上述步骤中保持着环的阀件3的阀头2被放入在涂覆装置P的转动的主动支承装置7上的夹持环7a内。然后，通过可转动的工件夹具(未示)压迫阀杆1的上端，从而通过使旋转的主动支承装置7运动而使阀件3沿一定方向旋转。同时，等离子弧9由环6上方的喷管8产生，惰性保护气体10被喷出以加热和焊接环6以及夹持着环6的环形槽5。同时，喷管8最好可在一定范围内沿水平方向作往复运动。阀件3转动一次，如图2(D)所示，通过将阀件3和环6相结合而使一在材料上与阀件3不同的较厚硬合金层4′成形于阀面2a上。合金层4′含有金属间化合物，当材料是铝合金时，含有铝镍、铝铜、铝钛、铝钽和铝钼之类的金属间化合物，或者当材料是钛合金时，含有钛镍、钛铜、钛钽和钛钼之类的金属间化合物。在步骤(C)后，通过对阀面2a的机械加工，在图2(D)中将阀件3精修至一预定构形。

图3显示了另一个实施例，其中，环6被固定住。在这个实施例中，在环6被插入并放入冲模11内以便利用锻造来模制阀件时，材料(未示)由冲头12强力压下，环6通过使材料塑性变形而嵌置在阀面2a内，以模制阀头2。因此，可以省略如图2(A)和2(B)所示的成形环槽5的步骤以及夹持住环6的步骤，从而减少了步骤的数目。

在图4中，阀件3的环槽5内填入包括上述耐磨材料的粉末13而不是上述的环6。粉末13可以是普通的，但考虑到在传送工件期间的下落问题，粉末最好是压缩的粉末。当它用压缩粉末制成时，粉末13的焊接更快，加热时间更短。因此，特别地有利于用低熔点的铝合金制成的阀件3。

图5显示了在阀面2a上成形有多个槽14，粉末被嵌置在槽14内。在此例中，材料被部分地暴露。因此，可以有效地加热和焊接，以方便地制造合金。

本发明不局限于上述实施例，还可应用于阀杆焊接型的提升阀，在这种提升阀中，从阀杆1适当部分、比如从中部开始的上部部分用普通耐热钢制成，而包括阀头2的阀杆1的下部部分如上所述用铝合金或钛合金制成，而不是如上所述全部阀件3用铝合金或钛合金制成。

阀面2a有一渐缩的表面，因此可以和环6一起加热和焊接，而此环6仅仅放在该表面上而不必成形环槽5。环6的下表面可以是平的，以与阀面2a接合。

粉末13可以利用适当的粘结剂而依靠粘合来固定在阀面2a上，而不需要环槽5或槽14。

为了加热阀面2a，可以利用诸如激光和电子束之类的高密度能量，以取代上述的等离子弧。

上述内容仅是本发明的实施例。在不偏离权利要求书范围的情形下本领域熟练人员可以进行其它的修改和变化。

Claims

1.一种提升阀，包括一阀杆和一阀头，至少阀头用轻金属制成，一含有耐磨材料和阀头的轻合金的硬合金层成形于阀头的阀面上。

2.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，轻金属是铝合金或钛合金。

3.如权利要求1所述的提升阀，其特征在于，耐磨材料是镍、铜、钛、钽、钼或包含有其中的两种或两种以上上述金属的合金。

4.一种制造提升阀的方法，提升阀包括一阀杆和一阀头，该方法包括下列步骤：

将耐磨材料接合到用轻金属制成的阀头的阀面上；以及

加热阀面，以将部分阀面和耐磨材料焊接在一起以形成一合金层，该合金层含有阀头的轻金属和耐磨材料。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，轻金属为铝合金或钛合金。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料为镍、铜、钛、钽、钼或由两种或多种上述金属组成的合金。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料被成形为接合于阀面上的环状物。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料被成形为接合在阀面上的粉末或压缩粉末。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料被嵌置在或固定在阀面上。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，一槽成形于阀面上，耐磨材料被保持在该槽内。

11.如权利要求4所述的方法，其特征在于，有多个其内嵌置有耐磨材料的槽。

12.如权利要求4所述的方法，其特征在于，用诸如激光、等离子弧和电子束之类的高密度能量来加热阀面。

13.如权利要求4所述的方法，其特征在于，阀面在惰性保护气体的气氛下被加热和焊接。