JP2004148396A

JP2004148396A - 舶用エンジンバルブの製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP2004148396A
Application number: JP2002319433A
Authority: JP
Inventors: Takao Wada; 貴夫和田; Yasuhiro Funahashi; 康裕舟橋
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】舶用エンジンバルブの傘部を鍛造するときに、軸部の中心軸と傘部の平面部とが実質上直角であることが確保されたる。
【解決手段】ディスクターナー２上に配置した、筒状の中間台３、その上の鍛造型４および中間台内部の中子５からなる組を使用して傘部の鍛造を行ない、中間台と鍛造型とを、組み合わせたときに両者の軸が一致するような形状とするともに、中子の中心を貫く孔５１が中間材１の軸部を拘束して、その中心軸を鍛造型の軸に実質上合致させた状態を確保して鍛造する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舶用エンジンバルブの素材を鍛造により製造する方法と、その方法の実施に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
舶用エンジンは通常ディーゼルエンジンであって、大きなシリンダー径と長いストロークを有し、低回転速度で運転される。その排気バルブは、図１に示す形状を有する、エンジンの大きさに応じた大きなものであり、軸部の長さが７００〜２５００ｍｍ、傘部の径が２００〜６００ｍｍ程度ある。排気バルブは高い耐熱性を要求されるため、ニッケル基超合金などで製造され、その製造工程は、棒状の材料から出発して、まず軸部を鍛造、とくに四面高速鍛造機による鍛造により成形し、ついで傘部を鍛造型において形成し、最後に必要な機械加工により所定の寸法に仕上げることからなる。
【０００３】
傘部の鍛造は、ディスクターナーとよばれる回転可能な台の上に、マニプレータを操作して筒状の中間台をのせ、その上に、予熱し、潤滑剤を塗布した鍛造型をのせ、加熱炉から取り出した中間材を、軸部が鍛造型の中心の孔を通って下方に向かうように装入し、ディスクターナーを回転させながら、上方から複数回にわたって油圧プレスで押し潰すようにして、型入れ鍛造を行なうことにより実施する。
【０００４】
こうして傘部を鍛造した製品において、図１に破線で示したような、鍛造後の製品の軸部中心軸（Ｘ）と傘部の平面（Ｐ）とが直交していないものが、ときに発生することが経験された。直角からの傾きが小さく、最大で０．３度以内であれば、多くの場合、仕上げの機械加工でカバーすることが可能であるが、傾きがはなはだしいとカバーしきれず、不良品としてスクラップ化せざるを得ない。前述のように、バルブ材料は超合金などの高価なものであり、しかも中間材に至るまでに、すでにさまざまな加工や加熱を経ているものであるから、製造の途中でスクラップ化することは、生産性およびコストの面で不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、舶用エンジンバルブの製造における上記の問題を解消し、傘部の鍛造を行なったときに、軸部中心軸と傘部平面部とが実質上直角であることが確保された鍛造製品を製造することができる方法と、その方法の実施に使用する装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の舶用エンジンバルブの製造方法は、材料の一部を鍛造して軸部を形成した中間材とし、ついで傘部を鍛造してバルブ素材を得、これに必要な機械加工を施してバルブとすることからなる舶用エンジンバルブの製造過程において、傘部の鍛造を、図２に示すように、ディスクターナー（２）上に配置した、筒状の中間台（３）、その上の鍛造型（４）および中間台内部の中子（５）からなる組を使用して行ない、中間台と鍛造型とを、組み合わせたときに両者の軸が一致するような形状とするともに、中子の中心を貫く孔（５１）が中間材（１）の軸部（１１）を拘束して、その中心軸（Ｘ）を鍛造型の軸に実質上合致させた状態で鍛造することにより、軸部の中心軸と傘部（１３）の平面（Ｐ）とが実質上直交する状態で、鍛造を終了できるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施形態】
上記の方法を実施するための、本発明の舶用エンジンバルブの製造装置は、材料の一部を鍛造して軸部を形成した中間材とし、ついで傘部を鍛造してバルブ素材を得、これに必要な機械加工を施してバルブとすることからなる舶用エンジンバルブの製造に使用する傘部の鍛造装置であって、図２に示したように、ディスクターナー（２）上に、筒状の中間台（３）、その上の鍛造型（４）および中間台内部の中子（５）からなる組を配置し、油圧プレスおよびディスクターナーの回転手段（ともに図示してない）を備えてなる装置において、中間台（３）と鍛造型（４）とが、両者の軸が一致するように組み合わせることができる形状であり、しかも、中子（５）の中心を貫く孔（５１）の中心が鍛造型の軸に合致していることにより、中間材の軸部の中心軸（Ｘ）と鍛造により形成される傘部の平面（Ｐ）とが直交した状態を保って鍛造できるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
傘部の鍛造の模様は、図３に示すとおりであって、まず図３Ａに示すように、中間材（１）を鍛造型（４）に上方から装入し、油圧プレス（図示してない）にとりつけた金敷（図示してない）で、中間材（１）の傘部素材（１２）を押し、若干の圧下を行なったところでディスクターナーを一定角度回転させ、さらに圧下するという操作を繰り返して傘部（１３）を形成し、ついに図３Ｂのように、型入れ鍛造を完了する。
【０００９】
このような操作から理解されるように、鍛造型（４）の中心の孔（５１）と中子（５）の中心の孔（５１）とは、後者の径がわずかに大きい関係にあるように用意すべきである。つまり、中間材の軸部の径に対し、中子の孔が与えるクリアランス、普通「遊び」と呼ばれるものは、軸部の基部からの長さ１ｍにつき４ｍｍ以内となるようにえらぶとよい。それによって、前記した、軸部の中心軸と傘部の平面とが交差する角度の直角からの変位を、最大で０．３度に収めることが可能になるから、後工程の機械加工により、直角に交差した最終製品を得ることができる。
【００１０】
中子の上部は、孔の上部を拡大したテーパをもたせることが好ましい。それにより、中間材の鍛造型への装入が好都合に行なえる。舶用エンジバルブのサイズがさまざまであり、それらを鍛造する必要のある工場では、当然に、製造対象がもつ軸部径の範囲内で、所望の製品形状を与える鍛造型と、それに対応する孔の径をもった中子の組を用意する必要がある。ディスクターナーおよび中間台は、多くの場合、１種類で間に合う。このような場合、図４に示すように、ディスクターナーに設けてある孔の部分を、最も大きい軸部径に対応する中子として利用し、それより小さい軸部径の各場合に対応する中子を用意することで、用意すべき中子を１個減らすことができる。このような態様も、本発明に含まれる。
【００１１】
【実施例】
ニッケル基超合金「Ｎｉｍｏｎｉｃ８０Ａ」を材料として、長さ１９４０ｍｍ、軸部径１２４ｍｍ、傘部径５１２ｍｍの舶用エンジンバルブを製造した。四面高速鍛造機により軸部を成形した中間材を、図２に示した構造の鍛造型に装入し、傘部の鍛造を行なった。装置は、鍛造型の厚さが３５０ｍｍ、中間台の高さ９５０ｍｍ、内径４００ｍｍであって、中子は、高さ３５０ｍｍ、外径３９６ｍｍ、内径（中心の孔の径）１３４ｍｍであるから、中間材の軸部との間は、５ｍｍの遊びがある。この装置を用いて、全部で４００個のバルブを鍛造した。その軸部の中心軸（Ｘ）と傘部の平面（Ｐ）とのなす角が直角に対してどのくらいの傾き（θ）であるかを測定したところ、最大で０．２度であった。
【００１２】
【発明の効果】
従来の舶用エンジンバルブの製造において、軸部の中心軸と傘部の平面とが直角でない製品が生じたのは、中間材を鍛造型に入れて傘部を鍛造するときに、軸部が垂直に装入されず傾いたままであったり、金敷で傘部を押し潰すときに傾きが生じたりしたためであった。
【００１３】
本発明に従うことより、傘部の形成に当たって、軸部が正しく装入されるとともに、鍛造中に傾くことが防止されるから、軸部の中心軸と傘部の平面と実質上直交した製品を得ることが容易になる。つまり、機械加工によって傾きをカバーしてやる必要がないか、または多少の傾きがあっても、仕上げでカバーすることが容易な鍛造製品が確保できる。このようにして本発明は、超合金を材料として使用する舶用エンジンバルブの製造における不良品の発生を実際上なくし、生産性の向上およびコストの節減の両面から寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】舶用エンジンバルブ鍛造材における、良品と不良品の形状を示す側面図であって、実線は良品、破線は不良品。
【図２】本発明の舶用エンジンバルブの製造方法および装置を説明するための図であって、傘部の鍛造工程で使用する鍛造型と、関連する装置部品を示す縦断面図。
【図３】傘部の鍛造工程を示す拡大縦断面図であって、Ａは中間材を装入した段階、Ｂは鍛造を終えた段階。
【図４】本発明の製造装置の変更態様を示す、図２に対応する縦断面図。
【符号の説明】
１中間材
１１軸部１２傘部素材１３傘部
２ディスクターナー
３中間台
４鍛造型
５中子
５１中子の中心を貫く孔
Ｘ軸部の中心軸
Ｐ傘部の平面
θ 軸部の中心軸と傘部の平面とのなす角の直角からの傾き

Claims

材料の一部を鍛造して軸部を形成した中間材とし、ついで傘部を鍛造してバルブ素材を得、これに必要な機械加工を施してバルブとすることからなる舶用エンジンバルブの製造過程において、傘部の鍛造を、ディスクターナー上に配置した、筒状の中間台、その上の鍛造型および中間台内部の中子からなる組を使用して行ない、中間台と鍛造型とを、組み合わせたときに両者の軸が一致するような形状とするとともに、中子の中心を貫く孔が中間材の軸部を拘束して、その中心を鍛造型の軸に実質上合致させた状態で鍛造することにより、軸部の中心軸と傘部の平面とが実質上直交する状態で鍛造を終了できるようにしたことを特徴とする舶用エンジンバルブの製造方法。
軸部の中心軸と傘部の平面とが交差する角度の直角からの変位を、最大０．３度として実施する請求項１の製造方法。
材料の一部を鍛造して軸部を形成した中間材とし、ついで傘部を鍛造してバルブ素材を得、これに必要な機械加工を施してバルブとすることからなる舶用エンジンバルブの製造に使用する傘部の鍛造装置であって、ディスクターナー上に、筒状の中間台、その上の鍛造型および中間台内部の中子からなる組を配置し、油圧プレスおよびディスクターナーの回転手段を備えてなる装置において、中間台と鍛造型とが、両者の軸が一致するように組み合わせることができる形状であり、しかも、中子の中心を貫く孔の中心が鍛造型の軸に合致していることにより、中間材の軸部の中心軸と鍛造により形成される傘部の平面とが直交した状態を保って鍛造できるようにしたことを特徴とする舶用エンジンバルブの製造装置。
中間材の軸部と中子の孔との間の遊びが、軸部の基部からの長さ１ｍにつき４ｍｍ以内となるように製作した請求項３の製造装置。