DE2951317C2 - Verfahren zur Herstellung von Teller-Ventilen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Teller-Ventilen

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Wolfgang Dipl.-Ing. 2350 Neumünster Wegner
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Teller-Ventile« für Brennkraftmaschinen mit einer auf das Grundmaterial des Ventils aufgebrachten Panzerung im außenliegenden Ventilsitzbereich, bei welchem das Grundmateria! des Ventils einer Wärmebehandlung zur Verhinderung von tangentialen Zugspannungen in der Panzerung ausgesetzt wird.
Ventile dieser Art mit einer Aufpanzerung sind bekannt Hierbei sind die Ventile für hohe mechanische Beanspruchungen und Temperaturwechselbeanspruchungen im Ventilsitzbereich mit Werkstoffen beschichtet deren Warmfestigkeit und Härte höher liegt als die Werte des Grundwerkstoffes. Diese Materialien sind in ihrer Zusammensetzung wesentlich anders aufgebaut als die Grundwerkstoffe und besitzen oft ein unterschiedliches Verhalten in bezug auf Ausdehnung und Schrumpfung bei Temperaturwechsel. Dieses unterschiedliche Temperaturverhalten kann zu Rißbildungen führen.
Es ist zwar zur Vermeidung einer Rißbildung bei diesen Ventilen bekannt, durch geeignete Vorwärmung 5-ί die Auswirkung der unterschiedlichen Wärmedehnung in den Panzerungsschichten und in dem Grundmaterial während eines Schweißvorgangs zu beeinflussen. Jedoch wird sich nach einem solchen Vorgang bei der Abkühlung durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten eine zu Rißbildung führende Zugspannung in der Panzerung einstellen.
In der DE-AS 12 40 333 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Ventils mit einer Panzerung beschrieben, bei welchem ein Ventiltellerrohling in erwärmtem Zustand in einen Panzerring eingeschweißt wird, um tangentiale Zugspannungen zu vermeiden. Der Ventiltellerrohling und der Panzerring werden in einer Halterungzusammengesetzt, worauf der Ventiltellerrohling erwärmt und anschließend in erwärmtem Zustand mit dem Panzerring verschweißt wird. Bei der Abkühlung schrumpft der Ventiltellerrohling und versucht den Panzerring auf einen kleineren Durchmesser nachzuziehen, wodurch der Panzerring zwar in Umfangsrichtung frei von den zu Rißbildungen führenden Zugspannungen ist, jedoch in Axjairichtung des Ventilschaftes unter Zugspannungen steht, die dadurch hervorgerufen werden, daß das Material des Panzerringes einerseits fest mit dem Ventiltellerrohling verbunden ist und andererseits auf Grund seiner vom Ventiltellerrohling abweichenden Volumenverminderung eine Verkürzung erfährt
Es ist daher die dem Anmeldegegenstand zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Panzerung versehenen Ventils zu schaffen, bei welchem neben der Beseitigung der Zugspannungen in tangentialer Richtung auch die zu Rißbildungen führenden Zugspannungen in axialer Richtung vermieden werden.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht daß das Grundmaterial des Tellerbodens nach dem Aufbringen der Panzerung auf den Ventilteller blockartig in einem Teilbereich mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs über seine Warmfließgrenze erwärmt und anschließend einer raschen Abkühlung unterworfen wird, und daß der von der Wärmebehandlung ausgenommene Randbereich eine radiale Abmessung hat die eine Verformung des Randbereichs unter dem Einfluß der beim Schrumpfvorgang der wärmebehandelten Teilbereiche auftretenden Kräfte gestattet
Die blockartige Erwärmung des Tellerbodens über dessen Warmfließgrenze führt zu einer Volumenvergrößerung der erwärmten Teilbereiche, die eine seitliche Aufwölbung des Tellerbodens zur Folge haben. Durch die Aufwölbung des Tellerbodens wird die Panzerung zwischen ihrem dem Tellerrand zugekehrten Ende und ihrem dem Ventilschaft zugekehrten Ende eingespannt und dadurch auf Druck beansprucht Die seitliche Aufwölbung des Tellerbodens und die dadurch entstehende Druckspannung ist so groß, daß auch bei einer während des Betriebes auftretenden Wärmedehnung der übrigen Teile des Ventils die Aufwölbung und damit die Druckspannung in der Panzerung erhalten bleibt.
Ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestelltes Ventil ist daher nach allen Richtungen frei von Zugspannungen.
Eine besonders einfache und gut regelbare Erwärmung des Tellerbodens kann dadurch erreicht werden, daß der der Erwärmung und Abkühlung unterworfene Teilbereich ringförmig ausgebildet ist
Ein einfaches Verfahren zur partiellen Erwärmung wird dadurch ermöglicht, daß die Erwärmung der Teilbereiche des Tellerbodens induktiv erfolgt.
In der Zeichnung ist ein Teilabschnitt eines Ventils mit einer Panzerung schematisch dargestellt, wobei die Ausbildung des Ventils nach Anwendung des Verfahrens gestrichelt angedeutet ist.
Das dargestellte Ventil besteht aus einer Ventilspindel 1 und einem Ventilteller 2. Der Ventilteller 2 ist im Ventilsitzbereich mit einer Panzerung 3 versehen, die in einer entsprechenden Mulde 4 aufgenommen wird.
Bei der Anwendung des Verfahrens wird das Grundmaterial des Ventils ausgehend vom Tellerboden 5 in einem Teilbereich 6 blockartig erwärmt. Blockartig soll hierbei aussagen, daß die Erwärmung bis in eine
gewisse Tiefe erfolgen soll und ein räumlicher Bereich erwärmt wird. Die Erwärmung erfolgt über eine nicht näher dargestellte Induktionsspule. Die Anordnung des Teilbereichs 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Ring ausgeführt. Es muß aber immer ein umlaufender Randbereich 7 erhalten bleiben, der so bemessen ist, daß bei einer Erwärmung des Teilbereichs 6 über die Warmfließgrenze des Grundmaterials und anschließender rascher Abkühlung eine Schrumpfung möglich ist Dieser Schrumpfvorgang hat zur Folge, daß der
Ventilaußendurchmesser 8 sich verringert Bei diesem Verfahren ist wichtig, daß ausschließlich der Teilbereich 6 hochgradig erwärmt wird, damit der nichtwärmebeeinflußte Bandbereich 7 nach der Abkühlung zusammengezogen wird.
Bei der raschen Abkühlung des erwärmten Teilbereichs 6 erfolgt durch den Schrumpfvorgang mit der Verringerung des Ventilaußendurchmessers 8 eine Umwandlung der Zugspannungen der Panzerung 3 in Druckspannungen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Henttellung von Teller-Ventilen für Brennkraftmaschinen mit einor auf das Grundmaterial des Ventils aufgebrachten Panzerung im außen liegenden Ventilsitzbereich, bei welchem das Grundmaterial des Ventils einer Wärmebehandlung zur Verhinderung von tjingentialen Zugspannungen in der Panzerung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial des Tellerbodens (5) nach dem Aufbringen der Panzerung auf den Ventilteller blockartig in einem Teilbereich (6) mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs (7) über seine Warmfließgrenze erwärmt und anschließend einer raschen Abkühlung unterworfen wird, und daß der von der Wärmebehandlung ausgenommiene Randbereich (7) eine radiale Abmessung hat, die eine Verformung1 des Randberefcbs unter dem Einfluß der beim Schrumpf-Vorgang der wärmebehandelten Teilbereiche (6) auftretenden Kräfte gestattet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Erwärmung und Abkühlung unterworfene Teilbereich (6) ringförmig ausgebildet ist
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Teilbereiche (6) des Tellerbodens (5) induktiv erfolgt
30
DE2951317A 1979-12-20 1979-12-20 Verfahren zur Herstellung von Teller-Ventilen Expired DE2951317C2 (de)

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