DE1476045A1

DE1476045A1 - Tellerventil fuer Verbrennungsmotoren und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1476045A1
Application number: DE19641476045
Authority: DE
Inventors: Danis Louis Joseph
Original assignee: Eaton Yale and Towne Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1964-01-10
Filing date: 1964-12-29
Publication date: 1969-02-13
Also published as: US3319321A; GB1030939A

Description

.^,.^„^,^ eW2 AUOtIURG-GDGOINOEN, den 16.9.68

PATENTANWXLTE , v.,Ekh«fidorfr.Strae· 10

no IMn F IIFRAU Unter Zeidien Dr.Lt)/Γ Az 6 E 5586

DR. INO. C. LICDMU (B«> Rückantwort bitte angeben) " ^J

Τ*"¹¹*" · ^ H76045

Ihre Nochrrch» vom Eaton YaIe & Towne Inc.

100 Erieview Plaza / Oleveland/Ohio/ÜSA

Tellerventil für Verbrennungsmotoren und Verfahren au deesen Herstellung

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einee Motorventile und insbesondere ein verbessertes Verfahren but Formung von Vellerventilen» wie sie bei Brennkraftmaschinen verwendet «erden» unter Verwendung eines duktilen kohlenstoff armen Stahle» welcher die Formgebung duroh Kaltschmieden und/ oder fließpressen verhaltnlemäeeig kompilierter Ventilformen erleichtert» auf da« eine Vorbearbeitung und Einsät»härtung und ansohliessend «ine Endbearbeitung folgt» woduroh ein Ventil mit ausgeseiohneten Leletungeeigensohaften erhalten wird» dessen Herstell-

"> ung wesentlich einfaoher und wirtschaftlicher ist.

-α Tellerventil« für Brennkraftmaeohlnen» inebesondore Einlaßteller- ° ventil·» wie ei« is Kraftwagenmotoren verwendet worden» wurden bis- ^ her unter Verwendung ve» legierten Stählen mit mittlerem und hohem

' BAD ORIGIMAL

H76045

Kohlenstoffgehalt entweder durch Kalt« oder Warmsohmioden hergestellt· Obwohl ein solohes Herstellungsverfahren für die meldeten Zwecke zufriedeneteilend ist» ist mit diesen Verfahren immer nooh ein Problem verbunden, das in der Schwierigkeit und in dem Mangel an Yielseitigkeit bei der Formgebung komplizierter Ventilformen duroh Kaltverformung besteht» Ausserdem erfordern die herkömmlich verwendeten legierten Stähle mit mittlerem und hohem Kohlen-

™ stoffgehalt eine kompllsiertere Werkzeugausrüstung und führen zu einer grösseren Werkzeug- oder Gesenkverschleißgesohwindigkeit, was erhöhte tterkzeugkosten und häufige Hebenzeiten zum Auswechseln der Werkzeuge zur Folge hat· Ein weiteres mit den bisher bekannten Verfahren verbundenes Problem besteht in der Beschränkung der Fertigungaziffer der Ventile durch legierte Stähle mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt infolge der Schwierigkeit bei der spanlosen und spangebenden Bearbeitung dee materials · Ausser den mit der Herstellung soloher Ventil« duroh die bisher bekannten Verfahren verbundenen Problemen läßt sich feststellen, daß die Ventile selbst eine geringere als die optimale Dauerschwingfestigkeit und Verschleißfestigkeit insbesondere hinaiohtlioh der erhöhten Solleistung moderner Brennkraftmaschinen haben·

Hauptsiel der Erfindung 1st daher die Schaffung eines verbesserten

^ Verfahrens zur Herstellung von Tellerventilen für Uotoren und eines

oo verbesserten Ventils» das naoh diesem Verfahren hergestellt werden

^a kann, duroh welches die mit den bisher bekannten Verfahren verbun- ° denen Probleme und Naohteile vermieden sind* oo

Gin weiteres Ziel der Erfindung let die Sohaffung eines Veri'ahrena zur Herstellung vonrTellerventilen fur Motoren unter Verwendung eines kohlenstoffarmen Stahls mit einer wesentlich erhöhten Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit für das Ersielen komplizierter Formen bei Raumtemperatur bei gleichzeitig wesentlich erhöhten Fertijungsziffern«

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Formen von Tellerventilen für Motoren unter Verwendung eines kohlenstoffarmen Stahls» das dl· Benutzung einer einfacheren Werksougausrüstung ermöglicht und den Verschleiß an den Werkzeugen herabsetzt» so daß eine höhere Cesenklebensdauer mit einer entsprechenden Verringerung in den Fertigungsnebenzeiten und ein verbesserter Wirkungsgrad bei der Herstellung erhalten wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und eines nach diesem Verfahren hergestellten verbesserten Motor-Tellerventile» das wirtschaftlicher und einfacher in der Herstellung ist und eine wesentlich höhere Dauerschwingfestigkeit und Verschleißfestigkeit gegenüber ähnlichen Ventilen besitzt» die aus legierten Stählen mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt hergestellt worden sind.

Si« vorstehenden und weitere Ziel« und Vorteil· der Erfindung werden duroh ein Verfahren er sielt, bei welche« ein kohlenotof farner Stahl .verwendet wird» der rasoh in irgendeine einer Vielfalt von geeigneten Formen kaltgesohmiedet werden kann» worauf ein« Vorbearbeitung

909807/0488 . _w original

und Einsatehärtung folgt und dann das einsatzgehärtete vorbearbeitete Ventil einer absohlieosenden Endbearbeitung unterzogen wird,

ί Il

«reiche die erforderliohe Maßgenauigkeit dee Ventile ergibt. Erfindungsgemäß kann das zum Kaltechtnieden verwendete Ausgangsetanjennaterial geglüht werdenι um seine Duktilität «u erhöhen» und kann gegebenenfalls auoh nach dem Kaitechmieden geglüt werden» um irgendwelche unerwünschte Restspannungen aufzuheben. Ferner kann der eineatzgehärtete Ventilrohling nach dem Einsatzhärten angelassen werden und ferner einem Flammenhärt- oder Brennhärtvorgang der Ventllsohaftspltze unterzogen werden» um eine gehärtete Oberfläche an der Spitze zu erhalten» welche gegen die Abnutzung durch die Stoßstange, den Ventilstößel oder den Kipphebel» die sich mit ihr in Kontakt befinden» verschleißfest ist.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteilt der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeiohnungen und zwar zeigent

Tig« 1 ein sohematisohes Arbeitssohaubild, welohes die erforderlichen Arbeitsstufen sowie wahlweise Arbtitsstufen zeigt« dl· zur Durchführung des erfindungegemassen Verfahren« Anwendung finden}

Vig· 2 «in« fieltenansioht tints Stangen**tsrlalrohlings» der für die nachfolgenden laltverforeungsvorgängt tür Bildung eines fertigin Ventile verwendet wird|

BADORIGJNAU . ^!

909807/04-8-8

1476043'

-5-

3 eine Seitenansicht des Rohlings nach einen anfänglichen Kalt« flieäpreftvorgang und

Fig· 4 ·1β· Seltenansioht des erhaltenen kaltgeeohaiedoten Ventilrohllngs τον der Bearbeitung und Einaatahärtune-

Sas si» Voraen dee Ventllkurpers vonrendete Stahlrohoaterial kann aus Irgendein·? kaltverfonnbarea Sorte eines kohlenetoffunaon oder nlodrleleeierten Stahls bestehen» der in Einsatz gehärtet werden kann_f beispielsweise duroh Carbonitrieren oder Aufkohlen» ein«· sohließlioh eines Stahls mit elnosi Kohlenetoffgehalt in Bereich von etwa o»o3 jC bis etwa o»6 i»· Kohlenstoffgohalte ii:: Bereich von etwa ο,οβ i> nie etwa o_t25 i» «erden für eine maximale Bearbeitbarkeit des Material· verwendet, wie sie bei den meisten komplizierten fbrmgebiuigevore&agen erforderlieh sein können· Ausser den Kohlenstoff fbestandtellen in Otahl kann dieser ferner susätzlioh su den übliohen TSruarelniguneeaencen bis su etwa 5 i» beabslohtigte Lsgierttsfisttleseait· enthalten» wie sie la Standard-SAE-Stahloorten verwendet werden« elnsohlieOlich LeßierunßQelementen, wie iflokel, Ohrosiy Molybdän» Bor» Sllioiua» Vanadium u»s«w··

besonder· tesa—Wftsung des Stahls oder nledriglegierton Stahle kaaa iamevhalb der vorerwähnten Definition verändert werden» im einen Stahl μ erhalten» dessen Duktilitätscrad ausreicht» ua eine Kaltvertoraeat 4·* Stahlrohllag· In ein Ventil von der ge- «üneehten fersi an «rattgllohen« Daher wird» wenn verhältnlsaassif

BAD ORIGINAL

H76045

kompliaierte Formen des Ventils erforderlich sind, die einen entsprechend höheren Verformungsgrad der Rohlinge notwendig machen» die Zusammensetzung des Stahls so geregelt» daß die notwendige Duktil i tat erhalten wird· In ähnlicher Weise können» wenn eine Ventilgestalt eine weniger drastische Reduzierung des Rohlings erfordert» Kombinationen der vorerwähnten Bestandteile verwendet werden» die einen etwas geringeren Duktilitätsgrad ergeben» jedoch trotzdem eine zufriedenstellende Verformung des Rohlings auf die Endform ermöglichen·

Ein Stahl» der sich für das erfindungsgemässe Verfahren als sehr zufriedenstellend erwiesen hat, ist ein ausgeglühter SAE-loie-Stahl» der einen ausreichenden Duktilitätsgrad hat» um eine Kaltverformung dea Rohlings au Seilerventilformen der kompliziertesten» gegenwärtig in Kraftfahrzeugen verwendeten Gestalten zu ermöglichen· Die Zusammensetzung eines SAE-lol8-Stahls ist normalerweise ο»15 - o,2o ?6 Kohlenstoff» ο»60 bis o»9o j£ Siangan, maximal o»4 j6 Phosphor» maxiaal 0,5 i» Schwefel» Rest Eisen« Ein ausgeglühter SAE-lol8«Stahl kann folgende Eigenschaften haben1

FestiKkeitseipcensohaften

Streckfestiffkeit	21	kg/m»²	(3a	000 pai)
Zugfestigkeit	38,7	kg/ma²	(55	000 psi)
Dehnung (# auf ^M)	45
Queraohnittsverring-
erung jk	70
Brintll-Härt·	loo
			BAD	ORIGINAL

909807/0488

Bei der Verwendung eines Stahlrohlinge alt dem erfordorlichen Duktilitätagrad ist es häufig wünsohenewert« das Stansenrohiaaterial, aus den abgelängte Bohlinge geeohnitten werden« einem vollständigen oder teilweise V.eiohglühen oder einen einfaohen Rekristallioationeglühen vor der Kaltverformung zu unterziehen« die mit der zusammensetzung des Stahle« dem Grad der Kaltverfestigung« den er im V.alswerlc erfahren hat« und dem Grad der Verformung» dem er entsprechend der Gestalt dee hersuetellenden Ventile ausgesetzt werden soll. Eine maximale Duktilität eines Stahlrohlinge erfordert ein vollständiges Weichglühen· Zn dem Arbeitesohaublld der Fig· 1 sind die verschiedenen Arbeitsstufen sohematisoh angegeben« gemäß welohen das Stangenmaterial« sowie ee angeliefert wird« auf die geeignete Länge abgeschert werden kann« damit Rohlinge erhalten werden« welche unmittelbar kaltgesohmiedet werden können« oder ee kann das Stangenmaterial entweder vor oder nach dem Abeoheren einer Zwisehenglühbehandlung unterzogen werden« wie duroh geetriohelte Linien angegeben· In jedem Falle werden die Stahlrohlinge« die den erforderlichen Duktilitätegrad haben« einem KaitverformungeVorgang unterzogen« der dn einfaoher oder mehrfacher Hießpreß- und/oder KaitechmiedeVorgang sein kann« um einen Ventilrohling won einer Gestalt bu erhalten« die eng derjenigen dee fertigbearbeiteten Ventils entspricht. Sin solcher abgescherter «ylindrieoher Rohling« wie bei Io in Fig. 2 ge» seigt« kann beiepieleweise einem Kaitfließpreßvorgang untersogen werden« bei welchem der schaftteil des Ventils geformt wird« so daß ein Fließpreßrohling von der bei 12 in Hg· 3 dargestellten Art . erhalten, wirft« 9er rließpreerohling Xt kann dann einem tweittn

909807/0488

U76045

Kaltverformungsvorgang unterzogen werden» beispielsweise einer Präge- und Stauchbehandlung, wodurch ein Ventilrohling, wie bei 14 in Fig. 4 dargestellt, von einer Form erhalten wird, üie im wesentlichen derjenigen des fertigbearbeiteten Ventils entspricht* Dae Fließpressen und Kaltschmieden des Stahlrohlinge Io kann dadurch erleichtert werden» daß der Stahlrohling einer vorläufigen Phosphatierungsbehandlung unterzogen wird» durch die eine poröse Γhosphatschicht auf seinen Oberflächen gebildet wird» die dann mit einem geeigneten Ziehfett beschichtet oder imprägniert \7ird, damit der Rohling leichter durch Fließpressen und Kaltschiaieden auf die Endform gebracht worden kann· Die Vorwendung einer solchen phosphatbeechichteten Oberfläche iot für das orflndungsgernässe Verfahren nicht kritisch, sondern stellt ein bevorzugtes Merkmal desselben dar» besondere» wenn der Rohling einer verhältnismässig drei lachen Verformung unterzogen werden soll·

Die Kaltverformung des Rohlings entweder durch einen einzigen oder mehrere Formgebungsvorgänge kann durch eine beliebige einer Vielfalt von an sich bekannten Flieflpreß- und/oder Kaltstauchbohandlungen gesohehen· Infolge des verhältnismäesig hohen Duktilitätsgrades dee Rohlings» kann der Formgebungsvorgang alt Geschwindigkeiten durchgeführt werden» die wesentlich höher als diejenigen sind» welche bisher bei Verwendung von legierten stählen mit mittlerem und hohlem Kohlenetoffgehalt möglich waren, die aueätzlich in vielen Füllen «ine Erwärmung des Rohling· auf sine erhöhte Temperatur erfordern» um seine körperliche Verformung su erleichtern.

909807/OA88

U760A5

Erfindungsgemäß erfolgt die Verformung dee Stahlrohlincs Im kalten Zustand oder bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur in einer Preßeinrichtung von der gleichen Art, wie sie herkömmlich zua Ikarmschmieden verwendet wird.

Der erhaltene Ventilrohling I4 von der in Fig. 4 dargestellten Art, kann dann unmittelbar einem Eicht- und BearbeitungVorgang unterzogen werden» um ein Ventil zu erhalten, das gegenüber seinen fertigabmessungen eine gering« öbergrooso hat» oder es kann der Kohlins 14 einer wahlweisen Zwisohenglühbehandlung unterzogen werden» wie durch die gestrichelten Linien in Fig· 1 angegeben· Die Glühbehandlung ist ztuu Entsponnen von etwaigen Restspannungen im Ventilrohling als Folge der ^Itverformung wünschenswert· Obwohl sehr hohe Vierte der Reatspannungen in einem geschmiedeten Ventilrohling zulässig sind» ist es wichtig» daß dies· Spannungen symmetrisch verteilt sind» um ein Versiehen und ein· liaSverzerrung oder -Veränderung des Ventilrohlings während den nachfolgenden Einsatshärtungen au vermeiden· In den Fällen» in welchen der Ventilrohling im wesentlichen syametrisohe Restspannungen hat» ist eine Zwisohenglühbehandlung «wischen de» Kaltsohmleden und dem spangebenden Bearbeiten nicht erforderlloh· Sa ein Verziehen des Ventilrohlings während der Sinsatshärtung «inen erhöhten Grad der Endbearbeitung des einoatzgehärteten Ventils notwendig macht, ist es in vielen Fällen wünschenswert» den kaltgeeohiiiedeton Ventilrohling einer Glühbehandlung zu untersiehen« Bio ßltthbehandlung erfolgt für den Zweok, die Maßhaltig-

909807/0488

•lo-

keit und Verzugsfreiheit des bearbeiteten Ventils sicherzustellen» wenn es beim Einsatzhärten, beispielsweise beim Aufkohlen oder Carbonitrieren) der Wärme ausgesetzt wird.

Der Yentilrohling wird dann unabhängig davon» ob er einer Zvriochenglühbehandlung unterzogen worden ist oder nicht, einem Richtvorgang unterzogen, um den Ventilkopf im wesentlichen senkrecht zur Schaftachse anzuordnen» worauf eine opangebende Bearbeitung erfolgt» bei welcher der Schaft» die Spitze» der Kopf und die Fläche des Ventils auf einige Zehrtel Millimeter der Fertigendabmessung des Ventil* bearbeitet werden« Nach Beendigung des Rieht- und des spangebenden Bearbeitungevorganga wird das Ventil einoatzgehärtet» um eine harte Oberflächenschicht auf seinen Oberflächen zu erhalten und damit seine Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Die Tiefe der Einaatzhärtung kann entsprechend dem beabsichtigten Verwendungszweck des Ventils und der Menge des Metalls» das. während der Endbearbeitung weggenommen werden muß, um ein Ventil von den gewünschten Endabmessungen zu erhalten» weggenommen werden· Gewöhnlich ergibt bei Einlaßventilen für Kraftwagonmotoren eine Einsatzhärtetiefe des fertigen Ventile von etwa o,25 mm (o»olo ⁿ) eine zufriedenstellende Arbeitsweise» während eine mittlere Tiefe der Einsatahärtung von etwa ο ».75 bub (o,3o ") bevorzugt wird. Die Einsatzhärtung de ο Ventil α auf eine grosser© Tiefe als etwa ο»75 mm (etwa ο»030 ") beeinflußt die Leistung und Lebensdauer des Ventile nicht nachteilig und int im allgemeinen wegen der zusätzlichen Kosten» die eint jrüaaore

909807/0488

Tiefe verursachtι nicht erforderlich« Das Vorhandonocin einer geregelten oinsatzgehärteten Oberfläche von einer Tiefe von mindestens o,25 mm (ο,οΐο ") um den duktilen Kern herum, der aus einen kohlenstoff armen oder niedrigledierten Stahl von der vorangehend beschriebenen Art besteht» ergibt Ventilleistungseigenschaften, die denjenigen überlegen sind, welche bisher mit Ventilen aus legierten Stählen mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt ersielt wurden·

Die Art der Einsatzhärtung und der Crad derselben verändert sieh ebenfalls entsprechend dem beabsichtigten Verwendungszweck der Ventile» In vielen Fällen braucht nur die in Fig. 4 mit 16 bezeichnete Ventilspitze voll auf ein martensitisohes Gqfüge gehärtet zu werden» während ungehärtete perlitisohe Gefüge für eine geeignete Schaft- und äitzabricbfestigkeit zur herkömmlichen Verwendung in Kraftwagenootoren geeignet sein können. Für die meisten Verwendungsfälle bei Motoren ergibt ein naoh dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Ventil mit einer Rockwell-Härte nach der C-Skala (RC) an der Vontilspitze von etwa 5<> oder mehr und an den anderen Flächen den Ventile von etwa 2o RC oder mehr einen zufriedenstellenden Betrieb und eine hohe Verschleißfestigkeit. Da ein voll martensitischeβ OeiUge eine Härte im Bereich von etwa 5o - etwa 60 RC-Einheiten hat» kann eine Härte in der Ventllspitee von mindestens etwa 50 RC entweder während der primären Einsatzhärtung oder während einer sokundären lokalisierten Einsätzhärtung der Spitze selbst, z.B. in der T/eise» daß diese einer Flammenhärtung unterzogen wird» wie schematisoh in Fig· 1 dargestellt. Einlaßvontile, die naoh dem erfindunga-

909807/0488

U76045

Verfuhren aus einem lolO-Stahl mit einer Einsatzhärtetiefe io Bereich von ettia o,38 - o,5<> mm (o,ol5 bis o,o2o ") "bei einer Härte von etwa HC Jo an der Sitzfläche una am Schaft und einer Härte ▼on etwa BC έο an der Ventilspitze durch eine nachfolgende Flammenhärtung hergestellt «erden» haben ausgezeichnete Betriebeeigenschaften ergeben·

Sie Einsatzhärtung der Ventilfläohen kann unter Anwendung eines der herkömmlichen Einsatzhärteverfahren erfolgenι vie Carbonitrieren» Aufkohlen» Gyaribadhärten, Nitrieren» Induktionshärten» Flanmenhärten u. dgl·· In jedem falle ist das erhaltene Ventil unter Bedingungen einsatzgehärtet, die ausreichen» eine Einsatzhärtetiefe von mindestens etwa o,25 mm (ο,οΐο ") bei einer Härte von mindestens etwa EC 2o an den fiauptflächen des Ventile und bei einer Härte von mindestens etwa EC 5o an der Ventilspitze zu erhalten·

Beim Aufkohlen wird der Kohlenstoff den Flächenteil des spanabhebend bearbeiteten Ventilrohlings daduroh einverleibt! daß das Tentil oberhalb der Temperatur gehalten wird« bei der «loh Austenlt zu bilden beginnt» während es eich in Kontakt alt eines geeigneten Kohlungsaittel befindet» das entweder feat» flüssig oder gasförmig sein kann· Gegebenenfalls kann der spanabhebend bearbeitete Ventilrohling einer Oyanbadhärtung untersogen werden» duroh welohe Kohlenstoff und Stick* stoff den Uafangateilen des Ventils einverleibt «erden» indem es oberhalb der Temperatur, bei welcher sieh Auttenit «u bilden beginnt, in Kontakt alt oinea gesohaolsenen Qjranid von geeigneter Zusanmensetnuig

BAD ORIGINAL i

909807/0Ü88

U76045

-13-

gehalten wird. Bein Carbonitrieren werden sowohl Kohlenstoff als auch Stickstoff den Vmfangsteilen des spanabhebend bearbeiteten Vontilrohlinsa daduroh einverleibt, daß dieser über die Temperatur, bei weloher sich Austenit bildet, in einer Atmosphäre erwärmt wird, welche geeignete Gase, wie Kohlenwasserstoff fase, Kohlenmonoxid und Ammoniak enthält· Sowohl bein Tlaounenhärten als auch bein Induktionshärten wird das Material daduroh gehärtet, daß es über eine gewählte Temperatur erwärmt und dann abgeschreckt wird, woduroh sich ein molekulares Oefüge von wesentlich erhöhter Härte: bildet· Zn jedem Fall· werden die besonderen Bedingungen und die Dauer es Elnsatshärtevorgangs so geregelt, daß eine gehärtete Von· tiloberflache von einer Härte und einer Tiefe der vorangehend beschriebenen Art erhalten wird·

Der aus dem Sinaata herausgenommene erwärmte Yentilrohling wird dann so abgekühlt, dafl der Yersug des einsät»gehärteten Rohlings auf einem Xlndestmafl gehalten wird· Das besondere angewendete Kühlverfahren« beispielsweise Luftkühlung oder Absohreoken in einer Flüssigkeit, wie Ul₉ auf da· beispielsweise ein Luftkühlen folgt, sohwankt je " nach der Intensität und der VngltlohmSeslgksit der Spannungen im Vtntllkörper, 41· Min· VtIgung au» Tor mg beim Abkühlen bedingen.

lach Beendigung dt* Slnaat«härtung kann de* tinsax«gehärtete Ventiltuhling gegebtntnftll· tin·* Anlaflbtbandlung unteraogen werden, um 41· Httrtttigensohafttn 4·· Elnsatae* innerhalb 4t* vorstehend angtf ebtnon öttnata mt *·**Α*·»η· De* Äintatsgehärtete Tentilrohling

BADORIQINAL

kann unabhängig davon» o"b or einer zwischenliegenden Anlaßbehandlung ausgesetzt worden iot oder nicht, ferner einer lokalisierten Härtebehandlung, "beispielsweise einer Flammenhärtung der Spitze, unterzogen werden, wenn die Art und die Lage der fiaupteinoatzbehandlung eine Spitzenhärte ergibt, die unter etwa RC 5° liegt. Unter solchen, Bedingungen kann eine lokalisierte Wärmebehandlung der Ventilspitz· und gegebenenfalls auch der Sitzfläche des Ventils, die in Fig. 4 mit 18 bezeichnet ist, so durchgeführt werden, daß die orfordorlichen Härteeigenschaften erzielt werden, die mit dem beabsichtigten Verwendungszweck vereinbar sind· Das erhaltene Ventil wird sodann einer Endbearbeitung unterzogen, bei welcher der Schaft, die Spitze, der Kopf und die Sitzfläche des Ventils geschliffen oder in anderer Weise spanabhebend auf die Endmaße und den gewünschten Grad der Ober* fläohenbeschaffenheit bearbeitet werden.

Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens wird das nachfolgende Beispiel gegeben« Hierbei ist zu erwähnen, daß die in dem Beispiel angegebenen besonderen Maßnahmen und Bedingungen nur beispielsweise und nicht beschränkend auszulegen sind· .

Beispiel I

SIn »ylindrlsches Stangenrohnaterial mit einem Henndurohmesser von 22 mn (7/8 ") aus S»Ä.E* lolfl merchant 0,UaIi¹Iy «te·! wurde zu Rohlinge» von der in ?ig« 2 dargestellten Art abgelängt. Diese Bohlinge

909807/0488

H76045· -15-

wurden sodann einer tteiohgluhbehandlung bei 760⁰C (l/_roo°r) während eines Zeitraums von oincr Stunde und bei 677° C (125o°r) während eines Zeitraums von l6 Stunden unterzögen, worauf die Rohlinge im Ofen auf 538°C (1οοο°Ρ) abgekühlt und dann luftgekühlt. Die geglühton Rohlinge wurden sodann entcundort und an ihren Oberflächen alt einer Fhosphatschicht versehen» die mit einem Ziehfett imprägniert wurde» und einem zweistufigen Kai tsohmi ede vor gang unterzogen· Es wurde ein Ventilrohling im wesentlichen von der in Fig. 4 gezeigten Form erhalten, der dann in der Eiohtmasohine gerichtet wurde, ua den Kopf im wesentlichen senkrecht zum Schaft auszurichten· Sie Ventilrohlinge wurden sodann einer vorläufigen spanabhebenden Bearbeitung unterzogen, bei welcher die Schäfte auf etwa 0,15 - etwa ο»18 mm (etwa 0,006 bis etwa 0,007 ") oberhalb des Enddurchmessers geschliffen wurden» während die Köpfe und Sitze auf etwa o,2o bis etwa 0»23 mm (etwa 0,008 - etwa o»oo9 ") ober/alb der Endabmessungen abgedreht wurden. Sie Länge der Ventilrohlinse wurde auf o_fo5o mm (o»oo2 ¹¹J über der Endabmessung abgeschliffen. Die spanabhebend bearbeiteten Ventilrohlinge wurden dann ^Hraoked" und bei einer Tem-' peratur von ö6o°C (I58o°i⁽) während einer Stunde und 45 Minuten mit einer Amnoniakatiaosphäre von 5 - 6 $4 und einem Taupunkt von - I₉I⁰O (3o°F) oarbonitriert. Die ooxbonitrierten Ventilrohlinge wurden dann weiter auf 427⁰C (βοο°ϊ) abgekühlt und in öl auf Raumtemperatur abgesohreokt, Die erhaltenen oarbonitrierten Ventilroh· lingo hatten eine Sinsatshärte von etwa 25 HO und wurden dann einer »weiten spanabhebenden Bearbeitung «!geführt» durch welohe dwr Schaft mit einen Helfetertigeohliff versehen wurde und die Spjfcee wurde . ■

i . ■ ■ ■ . ■ ' . -i

909807/0A88 ' BAD ORIGINAL

147604B

mit Acetylen auf eine Härte im Beroioh von etwa 55 bis 60 RC flammengehUrtet« ITaoh Beendigung der Flammenhärtung wurden dae Schaftende, die Sitzfläche und der Schaft des Ventils auf die End« abmessungen fertiggeeehliffen.

Ventile, die nach dem vorangehend beschriebenen Verfahren und dem gegebenen Beispiel hergestellt wurden, ergeben sehr zufriedene teilende Betriebsbedingungen bei Kraftnagennotoren herkömn-Iieher Bauart und ergeben ferner eine wesentliche Verbesaorung in der Einfachheit und in der Wirtschaftlichkeit bei der Herοteilung des Ventils gegenüber den bisher angewendeten Verfahren·

Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen bevoreugten Auaführungafornen beschränkt» sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren·

Pattntanifrrüoht1

Θ09807/0Α88

Claims

Patentansprüche

1. Tellerventil für Verbrennungsmotoren, insbesondere Einlaßventil, bestehend aus umlegierten oder niedrig legierten bis zu 5# Legierungselementen enthaltenden« kohlenstoffarmen Stahl» wobei Ventilteller und -schaft aus einem Stück hergestellt sind» dadurch gekennzeichnet« daß der Kohlenstoffgehalt des Ventilkernes 0,08 - 0,25# beträgt und die Oberfläche des Ventils bis zu einer Tiefe von etwa 0,25mm einsatzgehärtet ist, wobei das Ventil am Schaft (14) und an der Sitzfläche (18) des Ventilteller eine Härte von mindestens 20 RC und am freine Ende (16) des Schaftes (14) eine Härte von mindestens 50 RC aufweist.

2« Verfahren zur Herstellung eines Tellerventils nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß aus einem Rohling, bestehend aus einem umlegierten oder niedrig legierten Stahl mit 0,08 bis 0,25$ Kohlenstoff und bis zu $£ Legierungselementen durch Kaltverformung ein Ventilrohling, der einen Tellerteil und einen Schaftteil aufweist, hergestellt wird, dann dieser Ventilrohling spanabhebend auf eine Oestalt und Grüße bearbeitet wird, die geringfügig grosser ist als das endgültige Ventil« daraufhin der Ventilrohling einsatzgehärtet ,

909807/0488

Unterlagen (Art 7 i 1 Ai^ 2 Nr. I Satz 3 dM Andeni(«ag»e· ν. 4.9.19t.

1476043

und schließlich einer spanabhebenden Endbearbeitung unterzogen wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlrohling vor der Kaltverformung geglüht wird, um einen Duktilitätsgrad zu erzielen, der seine Kaltverformung ermöglicht.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichne t, daß der Ventilrohling nach der Kaltverformung geglüht wird um Restspannungen in diesem zu beseitigen.

5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzhärtung in zwei Stufen durchgeführt wird, von denen die eine eine Oberflächenhärte des fertigbearbeiteten Ventils von mindestens vtwa 20 EC an den Oberflächen des fertigbearbeiten Ventils ergibt und die andere Stufe eine Härte von mindestens etwa 50 HC an dem freien Ende des Schaftes.

6. Verfahren räch Anspruch 5, dadurch gekennze ichnet, daß das freie Ende des Ventilschafts flammengehärtet wird.

909807/0A88.