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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Sitzventile für Verbrennungsmotoren
und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Motorsitzventils
mit Sitzstirnseite.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Es
ist in der Industrie wohl bekannt, dass Motorsitzventile, insbesondere
Abgasventile für
Anwendungen mit schwerer und moderater Last, wie jene, die bei Anwendungen
in Dieselmotoren und Motoren mit verbleitem Brennstoff zu finden
sind, bei sehr hohen Temperaturen und in in gewisser Weise korrosiven
Umgebungen arbeiten. Bei der Herstellung von Motorsitzventilen ist
es eine übliche
Praxis, dass das Ventil mit einer gegen Korrosion, Abnutzung, Abrasion
und Wärme
beständigen
Legierung beschichtet wird, um die Ventilstirnseite zu schützen und
die nützliche
Lebensdauer des Ventils zu verbessern. Der Ausdruck ”Beschichtung” oder ”Sitzbeschichtung”, wie er
hier verwendet wird, soll den Ausdruck ”Hartbeschichtung” mit einschließen, der
auch in der Industrie verwendet wird. Diese Ausdrücke beziehen sich
auf das Versehen der Sitzstirnseite mit einer gegen Korrosion, Abnutzung,
Abrasion und/oder Wärme
beständigen
Legierung, um die notwendige Abnutzungs- und Korrosionsbeständigkeit
zu erreichen, die für
die gegebene Anwendung erforderlich ist. Es besteht ein fortgesetztes
Interesse an beim Sitz beschichteten Sitzventilen, sowohl bei Einlass-
als auch bei Auslassventilen für
Hochleitungsmotoren genauso wie für kleinere Motoren zur Anwendung
beispielsweise bei Motorrädern.
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Typischerweise
ist das Beschichtungsmaterial eine kobaltbasierte Legierung gewesen,
wie beispielsweise eine StelliteR-Legierung
(Stellite ist eine eingetragene Marke der Deloro Stellite Company, Inc.)
oder eine nickelbasierte Legierung wie EatoniteR (Eatonite
ist eine registrierte Marke der Eaton Corpora tion). In jüngster Zeit
ist EatoniteR 6, eine eisenbasierte Legierung,
verwendet worden, und ersetzt schnell kobaltbasierte Legierungen.
Es gibt andere Legierungen für
die Sitzbeschichtung, die Nickel-, Chrom-, oder Nickel-Chrom-Kobalt-basierte Legierungen
oder verschiedene in der Industrie bekannte Legierungen mit einschließen, jedoch
nicht darauf eingeschränkt
sind. Die Beschichtung wird gewöhnlicherweise
an der Ventilsitzfläche
durch verschiedene Hochtemperaturtechniken angebracht, wie Schweißen. Die
Sitzbeschichtung wird vorzugsweise in einer Weise aufgebracht, die
die Metallurgie und Mikrostruktur steuern kann. Typischerweise weisen
Wärmequellen
zum Schweißen
einen Sauerstoff-Acetylen-Brenner, einen Wolfram-Inert-Gas-Lichtbogen (TIG)
oder einen Plasmabogen (übertragen
oder nicht übertragen)
oder Ähnliches
auf, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt.
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Der
Plasmatransferlichtbogenprozess bietet verschiedene Vorteile gegenüber Flammschweißprozessen,
die Folgendes mit einschließen,
jedoch nicht darauf eingeschränkt
sind: eine präzise
steuerbare Wärmequelle
und einen niedrigeren Energieverbrauch, der eine feinere Mikrostruktur
und kleinere Wärmeeinflusszonen
(HAZ = heat affected zones) vorsehen kann; Einsetzbarkeit für Pulver
und unterschiedliche Rohmaterialien; höhere Volumenproduktionsfähigkeit;
und minimale Rohmaterialverschwendung. Jedoch arbeitet der gegenwärtige Plasmaübertragungsprozess
(PTA-Prozess, PTA = plasma tranferred arc) mit einer so hohen Temperatur,
dass bei manchen Ventilanwendungen der Brenner durch das Ventil
hindurch von der Sitzbeschichtungsnut zur Ventilverbrennungsstirnseite
auf dem Ventilkopf hindurch brennt. Eine offensichtliche Lösung für dieses Problem
ist, einfach zusätzliches
Rohmaterial (Halbzeug) zur Verbrennungsstirnseite hinzuzufügen, um als
eine Wärmesenke
zu wirken. Jedoch bringt diese Option zusätzliche Kosten für die Herstellung
aufgrund der zusätzlichen
(maschinellen) Bearbeitung, die erforderlich ist, um das Material
hinterher zu entfernen, genauso wie die Kosten des Materials selbst als
Abfallmaterial.
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Folglich
gibt es immer noch eine Notwendigkeit für einen verbesserten Prozess
der Sitzbeschichtung eines Motorsitzventils, der das zuvor erwähnte Problem
des ”Durchbrennens” genauso
wie andere anspricht, und insbesondere dieses Problem bei der Sitzbeschichtung
von kleinen Sitzventilen, die zur Anwendung bei Hochleistungsmotoren
vorgesehen sind, wie jene, die bei kleinen Verbrennungsmotoren eingesetzt
werden, wie beispielsweise bei Motorradmotoren. Vorzugsweise würde das
Verfahren das PTA-Durchbrennen des Ventilkopfes vermeiden und irgendwelche
unnötigen
Bearbeitungsvorgänge
zur Entfernung von übrigem
Material reduzieren oder sogar eliminieren.
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JP-62197609-A offenbart
ein Sitzventil, welches durch das Formen von Ausnehmungen in dem Stirnseitenabschnitt,
durch Flammbeschichtung einer wärmebeständigen Legierung
auf dem Stirnseitenabschnitt, nachdem dieser einer Vorbehandlung unterworfen
worden ist, wie beispielsweise (Sand)Strahlen, und danach durch
Warmschmieden des Kehlabschnittes des Ventils hergestellt wird.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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Entsprechend
wäre es
wünschenswert:
ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Motorsitzventils
vorzusehen, welches ein Durchbrennen während des Sitzbeschichtungsschrittes
verhindert;
ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Sitzventils
für einen
kleinen Motor vorzusehen;
einen verbesserten Prozess zur Herstellung
eines Motorsitzventils vorzusehen, welches die Anzahl der Bearbeitungsschritte
reduziert;
ein verbessertes Verfahren zur Sitzbeschichtung
von Motorsitzventilen unter Verwendung eines Plasmatransferlichtbogenschweißprozesses
vorzusehen; und
ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Motorsitzventilen vorzusehen, welches kosteneffektiv ist und
Abfallmaterial reduziert.
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Bei
dem Verfahren zur Herstellung eines Motorsitzventils gemäß der vorliegenden
Erfindung weist das Verfahren die Schritte auf, ein nicht endbearbeitetes
Sitzventil aus Rohmaterial bzw. einem Halbzeug zu schmieden, um
ei nen Ventilkopf mit einem anfänglichen
Kopfdurchmesser vorzusehen; eine Sitzbeschichtungsnut in dem Ventilkopf
des nicht endbearbeiteten Sitzventils zu formen; eine Anfangsdicke
einer Schnittstelle der Sitzbeschichtungsnut und einer Verbrennungsstirnseite
des nicht endbearbeiteten Sitzventils vorzusehen; Sitzbeschichtungsmaterial
in der zum Sitzbeschichtungsnut abzulagern und den Ventilkopf erneut
aufzuheizen und einen erwünschten
Kopfdurchmesser zu prägen,
während
das Sitzbeschichtungsmaterial in die Schnittstelle warm umgeformt
wird, um die Schnittstelle von der anfänglichen Dicke auf eine letztendliche
Dicke zu verringern, und den Ventilkopfdurchmesser vom anfänglichen
Durchmesser auf den erwünschten Durchmesser
zu vergrößern, um
das Motorsitzventil endzubearbeiten.
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Die
verschiedenen neuartigen Merkmale, die die Erfindung kennzeichnen,
werden speziell in den Ansprüchen
dargestellt, die dieser Offenbarung angehängt sind und einen Teil davon
bilden. Für
ein besseres Verständnis
der Erfindung, ihrer betrieblichen Vorteile und der speziellen Ziele,
die durch ihre Anwendungen erreicht werden, wird Bezug genommen
auf die beigefügten
Zeichnungen, und den Beschreibungsteil, wo ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht eines typischen Motorsitzventils;
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2 ist ein Blockdiagramm, welches die Schritte
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 ist ein Stufendiagramm eines Rohmaterials,
welches zu einem Motorsitzventil gemäß den Schritten 32 und 34 des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt bzw. umgeformt
wird;
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4–7 sind Seitenansichten eines Kopfteils
eines Motorsitzventils, welches gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung hergestellt wird; und
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8 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils
eines Ventilkopfes, die mit einer gestrichelten Linie die Veränderung
des anfänglichen Durchmessers
(d1) bis zum endgültigen Durchmesser (d2) und die Veränderung einer anfänglichen
Dicke (t1) einer Sitzstirnseite zu einer
letztendlichen Dicke (t2) veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Zuerst
mit Bezug auf 1 ist dort eine Seitenansicht
eines Motorsitzventils gezeigt, welches im Altgemeinen mit 10 bezeichnet
wird. Die Figuren sollen nicht die vorliegende Erfindung einschränken, und
gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder ähnliche
Merkmale. Das Ventil 10 weist einen Schaft 12,
eine Kehle 14 und einen Ventilkopfteil auf, der im Allgemeinen
mit 16 bezeichnet wird. Der Ventilkopfteil 16 weist
eine Verbrennungsstirnseite 18 auf, die nach innen in eine
(nicht gezeigte) Motorbrennkammer weist. Eine Ventilsitzfläche 20 ist
die Umfangsfläche,
die mit dem Motorblock oder einem (nicht gezeigten) Ventilsitzeinsatz
in Eingriff kommt. Der Ventilkopfteil 16 weist weiter einen
Ventilkopf 22 mit einem vorbestimmten Durchmesser auf, der
von der gegebenen Anwendung abhängt.
Die Kehle 14 ist eine Übergangsregion,
die sich konkav nach innen verjüngt,
die den Ventilkopf 22 mit dem Schaft 12 verbindet,
der sich zu einer Spitze 24 erstreckt. Eine Haltenut 26 ist
oft vorgesehen, um einen Halter für eine Ventilfeder aufzunehmen.
Ein Motorsitzventil 10 kann voll, hohl oder teilweise voll/hohl sein,
wie in dieser Technik bekannt ist. Die Struktur und die Funktion
der Motorsitzventile ist in der Industrie wohl bekannt.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist auf irgendein volles Motorsitzventil
oder auf eines mit einem vollen Kopfteil und einem hohlen Schaft
anwendbar. Beispielsweise kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, um einen vollen Kopfteil 16 zu schmieden,
der dann an einen hohlen Schaft 12 geschweißt wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann irgendein Metallventilmaterial
verwenden, welches für
eine spezielle Anwendung geeignet ist und schmiedbar ist. Geeignete Materialien
weisen Folgende auf, sind jedoch nicht darauf eingeschränkt, austenitische
Stähle
der Society of Automotive Engineers (S. A. E.) der Motorventilserien
(EV- Serien), wie
beispielsweise 21-2N; 21-4N; 23-8N; oder ähnliche Zusammensetzungen, die
für Sitzventile
verwendet werden. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist auch
anwendbar auf lösungswärmebehandelbare
Stähle
der S. A. E.-Hochtemperaturmotorventilserien (HEV-Serien), wie beispielsweise
geknetete Nickel-Basis-Legierungen, die unter einer Vielzahl von
Markennamen verkauft werden, wie beispielsweise Inconel, eine registrierte
Marke der Inco Allogs International Inc. oder Nimonic, eine registrierte
Marke der Henry Wiggin & Company,
Ltd.
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Mit
Bezug auf 2 ist dort ein Blockdiagramm
der Prozessschritte, die im Allgemeinen mit 30 bezeichnet
werden, gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Die Schritte im Prozess weisen einen Schritt 32 des
Abstechens/Stiftanfasens, den Schritt 34 des Stauchens/Schmiedens,
den Schritt 36 des Kopfdrehens/Aushöhlens, den Plasmatransferlichtbogenschritt
(PTA-Schritt, PTA
= plasma transferred arc) 38, den Prägeschritt 40 und den
optionalen Wärmebehandlungsschritt 42 auf.
Jeder dieser Schritte wird genauer mit Bezug auf die 3–7 beschrieben. Der optionale Wärmebehandlungsschritt 42,
kann vor oder nach irgendeinem Schritt oder nach irgendwelchen Schritten
in dem Verfahren auftreten, falls erwünscht, während er als der letzte Schritt
im Prozess 30 abgebildet ist. In ähnlicher Weise kann eine Vielzahl
von Wärmebehandlungsprozessen,
die in der Technik bekannt sind, in jeder Abfolge eingesetzt werden.
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Nun
mit Bezug auf 3 ist dort der Schritt 32 des
Abstechens/Stiftanfasens gezeigt. Im Schritt 32 wird ein
Rohmaterial bzw. Halbzeug, beispielsweise eine geknetete Stange 44 aus
einem Metallventilmaterial, wie beispielsweise 21-4N, mit einem
gegebenen Durchmesser zuerst in eine umformbare Länge geschnitten,
um eine Stange 45 zu bilden. Die Stange 45, die
eine anfängliche
ungefähre
Länge von drei
Metern hat, wird dann abgeschnitten oder geschert, um einen Stift 46 zu
bilden, der eine Länge von
ungefähr
0,25–0,4
Metern hat. Ein Ende 48 des Stiftes 46 wird dann
auf einen ungefähren
Winkel von 45° über eine
Länge von
ungefähr
1–2 mm
abgeschrägt
bzw. angefast. Es sei bemerkt, dass diese Abmessungen nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen
sind, und dass sie nicht die vorliegende Erfindung darauf einschränken sollen.
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Der
nächste
Schritt im Prozess
30 ist der Schritt
34 des Stauchens/Schmiedens.
Der Stift
46 wird gestaucht und in ein nicht endbearbeitetes
Ventil
50 geschmiedet, wie in
3 gezeigt,
und zwar in einer Schmiedeform
52. Das angefaste Ende
48 erleichtert
die Positionierung des Stiftes
46 und das Geradehalten
davon während
der Prozessschritte
34 des Stauchens und Schmiedens. Der
Schritt
34 des Stauchens/Schmiedens, wie in
2 abgebildet, bezieht sich insbesondere
auf einen Stift, der elektrisch gestaucht und geschmiedet wird.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf Modifikationen der einzelnen
in
2 abgebildeten Schritte anwendbar.
Beispielsweise Wird in dem Schritt des Stauchens/Schmiedens eines
Extrusions- und Rückpressverfahrens
(einem in der Technik bekannten Ventilherstellungsverfahren) ein
Rohteil, welches einen viel größeren Durchmesser
hat als der Ventilschaftdurchmesser im Gegensatz zu dem Stift, der
geringfügig
größer als der
letztendliche Schaftdurchmesser des Ventils ist, aufgeheizt, und
der Schaft wird extrudiert (in eine Form gepresst, die geringfügig größer ist
als der letztendliche Ventilschaftdurchmesser), so dass ungefähr die Hälfte des
Rohteils zu dem Ventilschaft umgeformt wird. Der ”Zwiebelteil” ist der
nicht extrudierte Teil des Rohteils. Der Ausdruck ”Zwiebel” ist ein
Ausdruck in der Technik, der sich auf den vergrößerten nicht endbearbeiteten
Teil des Ventilkopfes bezieht. Der Rückstoßschritt ist ähnlich dem
Schmiedeschritt in dem Stauch/Schmiedeschritt
34 bei der
Umformung des Ventils nahezu in einen endbearbeiteten Zustand. Es
sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung auf eine große Vielzahl
von Ventilherstellungsprozessen anwendbar ist, und dass die einzelnen hier
beschriebenen Schritte modifiziert werden können, ohne von den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung bezüglich
der Sitzbeschichtung eines Motorsitzventils abzuweichen. Der gestauchte
Stift
46 wird bei einer vorbestimmten Temperatur in der
Form
52 geschmiedet, die konstruiert ist, um teilweise
den Kopfteil
16 des nicht endbearbeiteten Ventils
50 zu formen.
Der Schaft
12 kann entweder in der Form
52 geformt
werden, oder kann mit einem Prozess extrudiert werden, wie jener,
der im
US-Patent 4 741 080 be schrieben
wird, welches der Anmelderin der vorliegenden Erfindung zueigen
ist, und hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sei.
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Als
nächstes
mit Bezug auf die 4–7 weist der Schritt 36 des Drehens
des Kopfes/Hohlraums das Drehen des Kopfteils 16 des nicht
endbearbeiteten Ventils 50 mit einer Drehbank oder einer Vorrichtung
auf, wie beispielsweise einem (nicht gezeigten) Frässchneidkopf,
um einen ausgewählten Anfangsdurchmesser
(d1) des Ventilkopfes von ungefähr 23,5
mm vorzusehen, um diesen im Wesentlichen in seine anfängliche
Form zu bringen. Der Drehschritt 36 entfernt auch irgendwelche
Fehler, die von dem Schritt 34 des Stauchens und Schmiedens
des Prozesses 30 der vorliegenden Erfindung herrühren. Der
Schritt 36 des Drehens des Kopfes/Hohlraums weist den Schritt
auf, einen Sitzbeschichtungshohlraum oder eine -nut 54 zu
schneiden oder ”zu
drehen”,
wie in den 4–5 zu
sehen, und zwar in dem Ventilkopfteil 16 mit einer Drehbank.
Der Sitzbeschichtungshohlraum 54 kann auch geschmiedet sein.
Wenn der Sitzbeschichtungshohlraum geschmiedet ist, dann ist es
vorzuziehen, eine Oxydschicht darin vor der PTA-Sitzbeschichtung
zu entfernen, um eine übermäßig große Porosität zu vermeiden.
Die Sitzbeschichtungsnut 54 hat einen Krümmungsradius
(r1) von ungefähr 2,5 mm. Eine ausgewählte Anfangsdicke
(t1) einer Sitzstirnseite 56 zwischen
der Sitzbeschichtungsnut 54 und der Verbrennungsstirnseite 18 des
nicht endbearbeiteten Sitzventils 50 ist vorgesehen und
ist ungefähr
1,5 mm. Ein Innendurchmesser (L1) zwischen
den unteren Kanten Sitzbeschichtungsnut 54 reicht von ungefähr 19,36
mm bis 20,36 mm. 4 zeigt das nicht
endbearbeitete Sitzventil 50 mit einem Innendurchmesser
(L1) von ungefähr 19,36 mm, und 5 ist eine ähnliche Ansicht, wo der Durchmesser
(L1) ungefähr 20,36 mm ist.
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Als
nächstes
kommt der Plasmatransferlichtbogenschritt
38, der einen
Schritt der Ablagerung oder Anordnung einer Sitzbeschichtungslegierung
58 (siehe
6) in der Sitzbeschichtungsnut
54 durch eine
Anzahl von wohl bekannten Techniken aufweist, die das Verschmelzen
von geschmolzenem Material durch Wärme in der Sitzbeschichtungsnut
54,
das Verschweißen
eines vorgeformten Rings innerhalb der Nut
54 oder auch
das Laserplattieren eines Sitz beschichtungsmaterials darin aufweisen,
jedoch nicht darauf eingeschränkt
sind. Die bevorzugte Technik, die bei der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, ist ein Plasmatransferlichtbogenschweißvorgang
(PTA-Schweißvorgang)
mit dem Material Eatonite
R 6. Ein geeigneter
Plasmatransferlichtbogenschweißprozess
wird beschrieben im
US-Patent 4
104 505 , welches der Anmelderin der vorliegenden Erfindung
zueigen ist und hier durch Bezugnahme mit aufgenommen sei. Wie zuvor
erwähnt,
kann eine große
Vielzahl von Sitzbeschichtungslegierungen oder Hartbeschichtungslegierungen
bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die jene mit einschließen, die
in den
US-Patenten 4 075 999 und
4 943 698 beschrieben werden,
die jedoch nicht auf diese eingeschränkt sind, wobei diese beiden
Patente der Anmelderin der vorliegenden Erfindung zueigen sind und
hier durch Bezugnahme mit aufgenommen seien.
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Nachdem
das Sitzbeschichtungsmaterial 58 abgelagert wurde, wird
das nicht endbearbeitete Ventil 50 wieder aufgeheizt und
in dem Prägeschritt 40 des
Verfahrens 30 geprägt,
so dass der Kopfdurchmesser (d2) um eine
ausgewählte
Größe auf einen
letztendlichen oder erwünschten
Ventilkopfdurchmesser 22 von ungefähr 25,3 mm vom ursprünglichen
Durchmesser (d1) von ungefähr 23,5 mm
zunimmt, wie in den 7 und 8 zu sehen. Der Ausdruck ”Prägeschritt”, wie er
hier eingesetzt wird, soll die Ausdrücke ”Warmumformen” oder ”Umformen” während des
Prägeschrittes
mit einschließen. Der
Prägeschritt
steigert den Anfangsdurchmesser (d1) des
Ventilkopfes 22 auf den ausgewählten Durchmesser (d2) des Ventilkopfes 22, während gleichzeitig
die ausgewählte
Dicke (t1) der Ventilsitzzwischenfläche 56 auf
eine Dicke (t2) abnimmt, wie am besten in 8 zu sehen, wo die gestrichelten Linien
die anfänglichen
Abmessungen zeigen, und wobei die durchgezogenen Linien die letztendlichen oder
erwünschten
Abmessungen zeigen. Die Dicke (t2) ist nun
ungefähr
0,5 mm + 0,2 mm, was geringer als (t1) ist,
ungefähr
ein Drittel weniger. Abhängig
von der gegebenen Anwendung für
das Ventil werden der Anfangsdurchmesser (d1)
des Ventilkopfes 22 und die Anfangsdicke (t1)
der Ventilsitzzwischenfläche 56 selektiv
basierend auf dem Ventilmaterial, dem Sitzbeschichtungsmaterial
und der Temperatur vorgesehen, um eine PTA- Sitzbeschichtung ohne Durchbrennen zu
gestatten. Dann sieht der Prägeschritt 40 den letztendlichen
oder erwünschten
Durchmesser (d2) des Ventilkopfes 22 und
die Dicke (t2) der Ventilsitzzwischenfläche 56 vor.
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7 bildet das vollendete oder endbearbeitete
Motorsitzventil mit einem geschmiedeten Napf 60 auf der
Stirnseite 18 des Ventils 10 ab. Eine konvexe
Form des Sitzbeschichtungsmaterials 58, wie in 6 zu sehen, wird während des Prägeschrittes 40 in
die Sitzzwischenfläche 56 des
Ventilkopfes 22 warm geformt. Vorteilhafterweise gestattet
das Verfahren 30 der vorliegenden Erfindung das Schmieden
eines Ansatzes während
des Prägeschrittes 40. Der
Ausdruck ”Ansatz” (snag)
bezieht sich auf eine Oberflächenschicht,
an der Zwischenfläche 56,
die durch maschinelle Bearbeitung entfernt wird. Anstatt den. Ansatz
(spanend) zu überarbeiten,
prägt das Verfahren
der vorliegenden Erfindung einfach den Ansatz während des Prägeschrittes 40.
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Der
Prägevorgang
des Prägeschrittes 40 bei der
vorliegenden Erfindung flacht das konvexe Sitzbeschichtungsmaterial 58 ab,
was die Sitzstirnseitenzwischenfläche 56 mit der Verbrennungsstirnseite 18 reduziert
und eine geschmiedete endbearbeitete Fläche auf der Verbrennungsstirnseite 18 und
der Kehle 14 des Sitzventils 10 zurücklässt. Wie
in der Technik bekannt, variieren die Prägetemperaturen abhängig von
den Arten des verwendeten Materials. Die Prägetemperatur, die hier vorteilhafterweise
eingesetzt wird, ist ungefähr
1100°C.
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In
der obigen Weise verringert das Verfahren 30 der vorliegenden
Erfindung, insbesondere beim Prägeschritt 40,
die Dicke des Ventilsitzes von (t1) auf (t2) und verringert den Durchmesser des Ventilkopfes 22 von
(d1) auf (d2). Auf
diese Weise gibt es kein zusätzliches
Rohmaterial, welches zur Verbrennungsstirnseite hinzugegeben wird,
um eine PTA-Sitzbeschichtung ohne Durchbrennen zu gestatten, und
es gibt keine Erfordernis von irgendeiner Bearbeitung bei dem Verfahren 30 der
vorliegenden Erfindung.
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Das
verbesserte Verfahren der vorliegenden Erfindung sieht die folgenden
Vorteile gegenüber herkömmlichen
Verfahren vor. Weniger Sitzbeschichtungsmaterial wird verwendet,
während
die gleiche Sitzbeschichtungsmaterialtiefe beibehalten wird. Es gibt
weniger Basismateriallösung
der Sitzbeschichtungslegierung, die benachbart zur Ventilsitzzwischenfläche auftritt,
und zwar einfach deswegen, weil nahezu keine Sitzbeschichtungslegierung
weggeschnitten wird. Weniger Sitzbeschichtungsmaterial muss von
der Sitzstirnseite weggeschnitten oder geschliffen werden. Das Prägen eliminiert
nahezu irgendeine innere Porosität,
die durch den Schweißvorgang
erzeugt wurde. Zusätzlich
eliminiert der verbesserte Prozess die Notwendigkeit der Entfernung von übrigem Material,
welches erforderlich ist, um ein dünn beschichtetes Ventil mit
PTA zu schweißen.
Für austenitische
Auslassventile, die mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden,
hat die Basismaterialmikrostruktur Kornformen, die sich von einer
uniaxialen Form zu einer langgestreckten Form entlang der Bindungslinie
verändert
haben, und zwar aufgrund des Warmschmiedevorgangs.
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Abhängig von
der gegebenen Anwendung kann das Sitzventil lösungswärmebehandelt und alterungsgehärtet werden,
und zwar in dem optionalen Wärmebehandlungsschritt 42 vor
oder nach dem Schmieden. Geeignete Wärmebehandlungsprozesse sind
in der Industrie und dem Fachmann wohl bekannt.
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Während spezielle
Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben worden sind, um
die Anwendung der Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen,
sei bemerkt, dass die Erfindung in anderer Weise ausgeführt werden
kann, ohne von diesen Prinzipien abzuweichen.