DE3206979C2

DE3206979C2 - Verfahren zum Herstellen eines aus zwei Sinterlegierungen bestehenden Ventilsitzes

Info

Publication number: DE3206979C2
Application number: DE3206979A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hatogaya Ebihara
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1986-04-17
Also published as: JPS57140802A; DE3206979A1; US4509722A; JPS6337161B2

Abstract

Ein Verbund-Ventilsitz hat einen dem Ventil zugewandten Stirnflächenbereich, der aus einer zweiten, besonderen Sinterlegierung gebildet ist, während der übrige Teil des Ventilsitzes aus einer ersten, niedriglegierten Sinterlegierung besteht. Eine Grenze zwischen der ersten und zweiten Sinterlegierung beschreibt eine Kurve, die bei nach oben gewandter Stirnfläche ihren höchsten Punkt an der Außenumfangsfläche des Ventilsitzes hat. Die gekrümmte Grenze fällt allmählich zur Innenumfangsfläche des Ventilsitzes hin ab, und die Gestalt der gekrümmten Grenze ist der Ruhe- oder Schüttkurve der ersten Sinterlegierung ähnlich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aus einer ersten und einer zweiten Sinterlegierung bestehenden Verbund-Ventilsitzes, bei welchem Pulver der ersten und zweiten Sinterlegierung einander überdekkend in einer Preßform mit Matrize und Unterstempel zu einem Rohling verpreßt werden, der anschließend gesintert wird. Ein Verfahren dieser Gattung ist aus der US-PS 27 53 858 bekannt.

Bei diesem bekannten Verfahren svird zunächst das Pulver der ersten Sinterlegierung In i'nen Formhohlraum eingebracht und sodann mit H'lfe eines Abstreifwerkzeuges In jeweiligen Formungswünsc'-^n entsprechend geformt. In die mit Hilfe des Abstreifwerkzeuges herbeigeführte Vertiefung in der Oberfläche der ersten Sinterlegierung wird sodann die zweite Sinterlegierung gefüllt, worauf das Verpressen und Sintern erfolgt.

Dieses bekannte Verfahren Ist Insofern nachteilig, als eine Vielzahl von unterschiedlich geformten Abstreifwerkzeugen bereitgehalten werden muß, um die fallweise unterschiedlichen angestrebten Oberflächenkonfigurationen herbeizuführen.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu schaffen, welches das Herstellen von aus zwei Sinterlegierungen bestehenden Verbund-Ventilsitzen erleichtert.

Diese Aufgabe wird nach dem Wortlaut des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches dadurch gelöst, daß die freie Oberfläche des auf die Matrize und den Unterstempel aufgegebenen Pulvers der ersten Sinterlegierung durch eine Relativbewegung von Matrize und Unterstempel derart geformt wird, daß sie einen dem Verlauf der Innenumfangsfläche des Ventilsitzes ähnlichen Verlauf hat, und daß Im Anschluß daran das Pulver der zweiten Sinterlegierung auf das erste Slnterleglerungs-Pulver aufgegeben wird.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt, nämlich eine leichtere Anpaßbarkelt an beispielsweise unterschiedliche,, gewünschte Abmesser für die ^herzusteilendenjY/erbund-Ventllsltze, ergibt sich'daraus, -daß der Oberfläche des zunächst aufgegebenen Pulvers der ersten (kostengünstigen) Sinterlegierung eine der Schüttkurve des ersten Legierungspulvers entsprechende Gestalt erteilt wird, wobei diese Oberfläche später die Grenzfläche zwischen der ersten Sinterlegierung und der zweiten (wertvolleren) Sinterlegierung bildet. Da die Grenze zwischen den beiden Sinterlegierungen nahezu parallel zur Innenumfangsfläche des Ventilsitzes verläuft, wird lediglich eine geringe Menge der zweiten (wertvolleren) Sinterlegierung benötigt. Ferner sei bemerkt, daß die natürliche Schüttkurve, d. h. der natür-S liehe Böschungswinkel der ersten Sinterlegierung einen Verlauf aufweist, der dem Verlauf der Innenumfangsfläche des herzustellenden Ventilsitzes ähnlich Ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und unter Bezug auf die i.eichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten Ventilsitz,

Fig. 2 eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens und rig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen weiteren erfindungsgemäß hergestellten Ventilsitz sowie durch einen speziell ausgestalteten Oberstempel der zur Ventilsitzherstellung benutzten Preßvorrichtung. Vorausgeschickt sei, daß bei einem Ventilsitz die Stirnfläche vom Ventil beaufschlagt wird, was zu Versch-eißerschcinungcn an der Stirnfläche führt, !st der Ventilsitz zudem auf der Auslaßseite eines Verbrennungsraumes angeordnet, so wird die Innenumfangsfläche des Ventilsitzes außerdem ständig den heißen Abgasen ausgesetzt, was zu einem korrosiven Verschleiß der Innenumfangsfläche führt.

Die genannten Anforderungen werden in der Praxis durch Verwendung von Sonderwerkstoffen mit hoher Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Korroslonsbeständigkeit erfüllt.

Sinterlegierungen mit guter Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind jedoch kostspielig, da sie große Mengen an teuren Elementen, z. B. Kobalt, Nickel und Chrom enthalten. Die eingangs genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab, den Verbrauch teurer Sinterlegierungen möglichst gering zu halten.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, beschreibt die Grenzlinie C zwischen einer ersten (preisgünstigeren) Slnterleglerung 1 und einer zweiten (wertvollen) Sinterlegierung 2 eine Kurve, deren höchste Stelle bei nach oben gerichteter Ventilstirnfläche 31 an der mit dem Bezugszeichen 33 bezeichneten Außenumfangsfläche des mit dem Bezugszeichen 3 bezeichneten Ventilsitzes liegt, wobei die Grenzlinie allmählich zur Innenumfangsfläche 32 des Ventilsitzes abfällt. Die Form der Grenzlinie C Ist der natürlichen Schüttkurve des Materials der ersten Sinterlegierung ähnlich.
Bei dem Verbund-Ventilsitz gemäß Flg. 1 sind dessen dem Ventil zugewandte Stirnfläche 31 sowie dessen Innenumfangsfläche 32 von der zweiten Sinterlegierung 2 bedeckt. Die Grenzlinie zwischen erster und zweiter Sinterlegierung ist zur Innenumfangsfläche 32 nahezu parallel. Durch diese Gestaltung wird die erforderliche Menge an zweiter Sinterlegierung 2 merklich vermindert. Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert.
Dieses Verfahren umfaßt die folgenden sieben Schritte:

1. Schritt:

Eine Matrize 5 mit einen Absatz 50 und ein Dorn 6 -r werden angehoben, ;um einen ersten Raum 51 zu bilden -(FIg 2a). ' ' "- "Τ

2. Schritt:

Έΐη erstes Pulver A wird mit Hilfe einer ersten Beschlkkungsvorrlchtung 91 In den ersten Raum 51 eingegeben (FIg 2b).

3. Schritt:

Die Matrize 5 und der Dorn 6 werden angehoben, so daß

die freie Oberfläche des ersten Pulvers A eine dessen Schattkurven nahezu gleichartige Gestalt in einem zweiten Raum 52 zwischen aufgefahrenem Dorn und aufgefahrener Matrize, der unten von einem Unterstempel 7 begrenzt ist, annimmt. s

4. Schritt:

Ein zweites Pulver B wird in den zweiten Raum 52 mit Hilfe einer zweiten Beschickungsvorrichtung 92 eingegeben (F ig. 2d).

5. Schritt: Ein Oberstempel § mit einer der Gestalt der Ventilsitz-Stimfläche angepaßten Ausbildung wird abgesenkt, um den Pulver-Formpreßvorgang auszuführen. Alternativ kann der Oberstempel 8 abgesenkt werden, bis er die obere Fläche des Pulvers B erreicht, dann wird die Matrize abgesenkt, und wenn die Höhe des Absatzes 50 der Matrize gleich der Höhe des Unterstempels 7 ist, wird die Matrize 5 angehalten, worauf der Oberstempel 8 abgesenkt wird, um den Pulver-Formpreßvorgang auszuführen (F Ig. 2e).

6. Schritt:

Die Matrize 5 und der Dorn 6 werden aügesenkt, während gleichzeitig der Oberstempel 8 aufgefahren wird, um den aus Pulver durckverformten Gegenstand Freizugeben (Fig. 2f).

7. Schritt:

Der auf diese Weise hergestellte Gegenstand wird gesintert, seine Oberfläche wird auf Maß bearbeitet.

Obwohl bei dem erläuterten Ausführungsbelspiel der Unterstempel 7 fest Ist, so ist klar, daß das Ziel der Erfindung bzw. der demgemäß hergestellte Gegenstand auch mit einem Verfahren erreicht werden können, wobei die Matrire 5 fest Ist. solange die Relativbewegungen der Matrize, des Unterstempels und des Oberstempels denjenigen des In Fig. 2 gezeigten Herstellungsverfahrens entsprechen. Darüber hinaus können der !., 2., 3. und 4. Schritt auch zur gleichen Zelt durchgeführt werden (d. h. nach Art einer Saugbeschickung).

Durch Steurung von Geschwindigkeit und Betrag des Anhebens der Matrize 5 kann die Gestalt der auf der oberen Fläche des Pulvers A gebildeten Kurve, die der Schüttkurve ähnlich ist, genau eingeregelt werden.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, einen Vcrbund-Ventllsltz auf einfache Welse herzustellen. Wenn ferner ein Vo^rsprung 83 am Oberstempel 8 ausgebildet wird, so kann leicht eine Stirnfläche des Ventilsitzes, wie In Flg. 3 gezeigt Ist, ausgebildet werden, das dazu führt, daß das zweite Pulver B einen sehr großen Teil der Innenoberfläc.he des Ventilsitzes bedeckt. Dadurch wird diese Innenoberfiäche durch die zweite, besondere Sinterlegierung noch stärker abgedeckt.

Der erfindungsgemäß hergestellte Verbund-Ventilsitz kann, wenn es notwendig Ist, weiteren Behandlungen, wie Tränkung, Imprägnierung und Schwefelung, unterworfen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines aus einer ersten und einer zweiten Sinterlegierung bestehenden Verbund-Ventilsitzes, bei welchem Pulver der ersten und zweiten Sinterlegierung einander überdeckend In einer Preßform mit Matrize und Unterstempel zu einem Rohling verpreßt werden, der anschließend gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Oberfläche des auf die Matrize und den Unterstempel aufgegebenen Pulvers der ersten Sinterlegierung durch eine Relativbewegung von Matrize und Unterstempel derart geformt wird, daß sie einen dem Verlauf der Innenumfangsfläche des Ventilsitzes ähnlichen Verlauf hat, und daß Im Anschluß daran das Pulver der zweiten Sinterlegierung auf das erste Sinterlegierungspulver aufgegeben wird.