JP2011094605A - 内燃エンジンのための排気弁スピンドル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 排気弁スピンドルにおいて、外側面の高強度を得ること、及び、特に基礎部分への遷移区域の近傍で、強靭な構造を持つ外側面内のマイクロ構造を得ること。
【解決手段】 内燃エンジン特に2ストローククロスヘッドエンジンのための排気弁スピンドル1は、合金鋼の基礎部分4を有する弁ヘッド3と、燃焼室に向かう弁スピンドルの表面を形成する外側面5とを有する。外側面5は、ニッケルベース、クロムベース又はコバルトベースである高温腐食抵抗合金の微粒子種材料から形成され、微粒子種材料は、粘着性の層に結合される。少なくとも基礎部分4への遷移区域において、外側面5の微粒子材料内の粒子は、外側面及び基礎部分を鍛造することにより生じるせん断歪によって卵形状又は細長い形状へと変形され、鍛造された外側面5は少なくとも98.0%の密度を有する。
【選択図】 図2
Description
鋳型)内に配置され、HIP(Hot Isostatic Pressur;高温等静圧)プロセスにより基礎部分と一体化される。モールドは、空気又はガスをできる限り除去するために真空化される。HIPプロセスは、圧力下で加熱及び設定できる室内で遂行される。有効な方法で室を利用するために、室は基礎部分又は他の部品でできる限り満たされ、これらの物体は、室内で同じHIP処理を受ける。処理が開始されたとき、室はHIP状態に加熱及び加圧され、次いで、このような状態は、必要な期間、典型的には少なくとも8時間乃至12時間、維持される。
随意のバッファ層のための適当な材料は、次の表2に例示したようなスチールである。W.−No.は合金のためのドイツの規格番号である。示される百分率は重量%である。
バッファ層のための別の適当な材料は、0.5−1.0%のマンガン、16.5−18%のクロム、11.5−14%のニッケル、2.5−3.0%のモリブデン、0−0.1%の窒素、0−0.025%の酸素、0−0.03%の炭素及びバランス鉄を含む合金UNS S31603である。バッファ層が板材料のものである場合、通常、窒素及び酸素の含有量に対するいかなる要求も存在しない。しかし、バッファ層が微粒子材料である場合は、窒素の含有量は最大0.1%であることが好ましく、酸素の含有量は最大0.03%であることが好ましい。
Claims (15)
- 内燃エンジン、特に2ストローククロスヘッドエンジンの排気弁スピンドルであって、
合金鋼の基礎部分を有する弁ヘッドと、燃焼室に向かう排気弁スピンドルの表面を形成し、ニッケルベース、クロムベース又はコバルトベースである高温腐食抵抗合金の微粒子種材料から形成された外側面と、を有し、
前記微粒子種材料が粘着性の層に結合されており、
少なくとも基礎部分への遷移区域において、外側面の微粒子材料内の粒子が外側面及び基礎部分を鍛造することにより生じるせん断歪によって卵形状又は細長い形状へと変形され、鍛造された外側面が少なくとも98.0%の密度を有することを特徴とする排気弁スピンドル。 - 前記弁ヘッドのリム領域の内部から弁ヘッドの中央領域へ延びる領域において、外側面と基礎部分との間の遷移区域が少なくとも1つの直線的な平面に沿って延びることを特徴とする請求項1の排気弁スピンドル。
- 前記基礎部分と外側面との間に合金の少なくとも1つのバッファ層が位置され、該バッファ層の合金が基礎部分の合金鋼とは異なり、且つ外側面の高温腐食抵抗合金とは異なる組成を有する第3の合金であることを特徴とする請求項1又は2の排気弁スピンドル。
- 前記バッファ層がスチール、オーステナイトスチール、ニッケルベースの合金、及び、不可避な不純物は別として、鉄又はニッケルのものである合金からなるグループから選択されることを特徴とする請求項3の排気弁スピンドル。
- 前記基礎部分の合金鋼がオーステナイトステンレススチールであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの排気弁スピンドル。
- 前記バッファ層が少なくとも2mmの厚さを有することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかの排気弁スピンドル。
- 合金鋼の基礎部分を有する弁ヘッドと、燃焼室に向かう排気弁スピンドルの表面を形成し、ニッケルベース、クロムベース又はコバルトベースである高温腐食抵抗合金の微粒子種材料から形成された外側面とを有する、内燃エンジンのための排気弁スピンドルの製造方法であって、
高温腐食抵抗合金の微粒子材料が基礎部分において囲い内に保持されている間、微粒子材料が鍛造温度に加熱されて鍛造され、それによって、微粒子材料が粒子を細長い形状又は卵形状へと変形させるせん断歪を受け、鍛造が少なくとも98.0%の密度へと微粒子材料を圧縮し、外側面を基礎部分に又はバッファ層及び基礎部分に結合することを特徴とする排気弁スピンドルの製造方法。 - 前記弁ヘッドのリム領域の内部から弁ヘッドの中央領域へ延びる領域において、囲い内の部粒子材料が実質上均一な厚さの層として提供されることを特徴とする請求項7の排気弁スピンドルの製造方法。
- 前記弁ヘッドのリム領域の内部から弁ヘッドの中央領域へ延びる領域において、囲い内の部粒子材料が弁の中心に向かって増大する厚さの層として提供されることを特徴とする請求項7の排気弁スピンドルの製造方法。
- 合金鋼の基礎部分を有する弁ヘッドと、燃焼室に向かう排気弁スピンドルの表面を形成し、ニッケルベース、クロムベース又はコバルトベースである高温腐食抵抗合金の微粒子種材料から形成された外側面とを有する、内燃エンジンのための排気弁スピンドルの製造方法であって、
高温腐食抵抗合金の微粒子材料が予め形成された部品を造るように高温噴霧され、予め形成された部品及び基礎部分が鍛造温度に加熱されて鍛造され、それによって、微粒子材料が粒子を細長い形状又は卵形状へと変形させるせん断歪を受け、鍛造が少なくとも98.0%の密度へと微粒子材料を圧縮し、外側面を基礎部分に又はバッファ層及び基礎部分に結合することを特徴とする排気弁スピンドルの製造方法。 - 前記鍛造の前に、外側面の材料が、1×10−4バール以下、好ましくは1×10−7バール以下の圧力に減圧されることを特徴とする請求項10の排気弁スピンドルの製造方法。
- 前記外側面の材料が基礎部分の表面に位置する前に、基礎部分の合金鋼とは異なり、且つ外側面の高温腐食抵抗合金とは異なる組成を有する第3の合金が基礎部分の上記表面に適用されることを特徴とする請求項7乃至11のいずれかの排気弁スピンドルの製造方法。
- 前記基礎部分及び外側面を結合する鍛造工程に続き、結合された基礎部分及び外側面が最終形状を得るために少なくとも1つの引き続きの工程において鍛造されることを特徴とする請求項7乃至12のいずれかの排気弁スピンドルの製造方法。
- 前記鍛造が10分以内、好ましくは2分以内で実行され、外側面を伴った基礎部分が鍛造後に直ちに冷却されることを特徴とする請求項7乃至13のいずれかの排気弁スピンドルの製造方法。
- 前記鍛造の完了後に、弁シャフト部分が基礎部分に摩擦溶接されることを特徴とする請求項7乃至14のいずれかの排気弁スピンドルの製造方法。
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