JP2016194296A - 内燃エンジンのインジェクタのためのノズルを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来技術による方法より、より簡易でより安価であり、コーティングの厚さのより高い均一性を有する、腐食耐性のある材料による、コーティングが設けられた、インジェクタのノズルを製造する方法を提供する。【解決手段】複数のノズルブランク１４を機械加工により形成する段階と、複数のノズルブランクを封じ込めチューブ２６へと挿入する段階と、ノズルのチップ２０及び封じ込めチューブの内壁との間の空間を、金属粉末３２で充填する段階と、金属粉末３２を圧縮し、封じ込めチューブの第２の端部から、空気を抜き取る段階と、封じ込めチューブに熱間等方圧加圧処理を行う段階と、分離した複数の区分を形成すべく、複数の切断面４４に沿って横方向に、上記封じ込めチューブを連続的に切断する段階と、上記ノズルチップ上に金属のコーティングを形成すべく、上記複数の区分を機械加工する段階と、を備える方法。【選択図】図１４
Description
本発明は、複数の内燃エンジンの複数のインジェクタのためのノズルを製造する方法に関する。
より正確には、本発明は、非常に腐食耐性のある材料の層でコーティングされた外部表面を有する、ノズルチップを有する、複数の内燃エンジンの複数のインジェクタのためのノズルを製造する方法に関する。
ＥＰ−Ａ−２６７９３２３は、
ノズルチップ、及び、ノズルチップを取り囲み、中空の空間を形成する側壁を含む、中空の金属体を提供する段階と、
粉末の金属コーティング材料で中空の空間を充填する段階と、
チューブへと一列の複数の金属体を挿入する段階と、
チューブを閉じて、チューブの内部から空気を排出する段階と、
粉末のコーティング材料が、ノズルチップに固着される固体のコーティングを形成するよう、チューブに熱間等方圧（ＨＩＰ）加圧を行う段階と、を備える、金属コーティングが設けられたノズルを製造する方法を説明する。
ノズルチップ、及び、ノズルチップを取り囲み、中空の空間を形成する側壁を含む、中空の金属体を提供する段階と、
粉末の金属コーティング材料で中空の空間を充填する段階と、
チューブへと一列の複数の金属体を挿入する段階と、
チューブを閉じて、チューブの内部から空気を排出する段階と、
粉末のコーティング材料が、ノズルチップに固着される固体のコーティングを形成するよう、チューブに熱間等方圧（ＨＩＰ）加圧を行う段階と、を備える、金属コーティングが設けられたノズルを製造する方法を説明する。
その後、コーティング材料により覆われたノズルチップを有する筐体が、機械加工を受け、その間に、ノズルチップの周囲にコーティングの層を残すよう、側壁及びコーティング材料の一部が除去される。
この方法は、中央コアと、粉末のコーティング材料で充填される内部空間を形成すべく、中央コアを取り囲む外壁と、を有する中空筐体の製造を必要とする。このタイプの中空筐体の製造は複雑で高コストである。また、ＥＰ−Ａ−２６７９３２３に説明される方法は、コーティングされた筐体がその中心軸周りに確実に対称となるように、チューブと中空筐体との間の正確な連結を必要とする。
本発明は、従来技術による方法より簡易でより低コストであり、コーティングの厚さのより高い均一性を提供する、腐食耐性のある材料のコーティングが設けられた内燃エンジンのノズルを製造する方法を提供する目的を有する。
本発明によると、この目的は請求項１の主題を形成する特性を有する方法により実現される。
請求項は、本発明に関連して提供される開示の不可欠な部分を形成する。
これより本発明は、単に非限定的な例として与えられる、添付の複数の図面を参照して、詳細に説明されるであろう。
図１から図１８は、腐食耐性のある材料のコーティングを設けられた複数の内燃エンジンの複数のインジェクタのためのノズルを製造する本発明による方法の複数の段階を概略的に図示する。
図１を参照すると、方法の第１の段階は、典型的には鋼である円筒金属バー１０を複数の円筒区分１２へと切断する段階を含む。
図２で示されるように、円筒表面１６、円筒表面１６の第１の端部の平坦な基準面１８、及び、平坦な基準面１８の反対側の円筒表面１６の第２の端部から突出するノズルチップ２０を各々が有する、複数のノズルブランク１４を形成すべく、円筒区分１２は、典型的には旋削加工によって機械加工される。ノズルチップ２０は平坦な基準面１８に完全に直交する縦方向の対称軸Ａを有するように、表面１８は複数の旋削加工処理について基準面として使用される。
また、旋盤でバーを旋削加工し、切断を実行することにより、円筒バー１０から直接に複数のノズルブランク１４を得ることも可能である。平坦な基準面１８は横断カットで形成され、ノズルチップ２０の縦方向の対称軸Ａに完全に直交する。
図３を参照すると、各ノズルブランク１４の平坦な基準面１８上に、高い融点を有する、非金属材料の保護ディスク２２が適用される。保護ディスク２２は、例えば、ホウ素又は同様の複数の非金属材料で作成され得る。保護ディスク２２は、平坦な基準面１８と同一の直径を有する。保護ディスク２２は、好ましくは接着剤層２４により、平坦な基準面１８に固定される。
図４を参照すると、本発明による方法は、縦軸の方向に引き伸ばされた、金属の封じ込め（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ）チューブ２６の提供を含む。封じ込めチューブ２６の第１の端部は、溶接により封じ込めチューブ２６に固定される金属キャップ２８により閉じられる。封じ込めチューブ２６の反対側の端部は開いたままとなる。
図５を参照すると、封じ込めチューブ２６は、閉じられた端部が下方を向いた状態で鉛直方向に向けられる。封じ込めチューブ２６の底部に、金属粉末の層３０が堆積させられる。粉末の層３０は、３１で概略的に示される制御された注入装置によって、封じ込めチューブ２６の開口端を通じて注がれる。
次に、図６に示されるように、第１のノズルブランク１４が封じ込めチューブ２６の内部に挿入される。ノズルブランク１４の円筒表面１６は、封じ込めチューブ２６の内側円筒表面と接するが、これらの複数の表面間の正確な連結は不要である。第１のノズルブランク１４の保護ディスク２２は、封じ込めチューブ２６の底部に加えられた粉末の層３０の上に乗る。
第１のノズルブランク１４を封じ込めチューブ２６の底部に乗るように挿入した後で、制御された量の金属粉末３２が、封じ込めチューブ２６の内部に注がれる。金属粉末は、例えば、ニッケル系合金による、腐食に対し高い耐性を有する焼結性の材料で形成される。封じ込めチューブ２６の内壁と、ノズルチップ２０の外側表面との間の空いている空間を充填し、また、ノズルチップ２０より上に粉末の層を形成するよう、粉末３２の量は、測定される。
次に、図７に示されるように、後続の複数のノズルブランク１４が、封じ込めチューブ２６へと挿入され、各ノズルブランク１４が挿入された後、制御された量の粉末３２が、挿入されたばかりのノズルブランク１４の上に注がれる。
このように、金属粉末３２の複数の層により離間される個別のノズルブランク１４により、一列のノズルブランク１４が形成され、封じ込めチューブ２６内で位置合わせされる。各ノズルブランク１４は、平坦な基準面１８及び金属粉末３２との間の接触を防止する、それぞれの保護ディスク２２と共に、下部の粉末３２の層上に置かれる。
封じ込めチューブ２６へと４つから５つの一式のノズルブランク１４を挿入した後、粉末３２の圧縮が、好ましくは封じ込めチューブ２６の同時の振動とともに、プレス機３４により実行される。
図８を参照すると、封じ込めチューブ２６内に所定の数のノズルブランク１４を配置した後に、穴を開けられた閉ディスク３６が粉末３２の最後の層の上方に配置される。
図９を参照すると、穴を開けられたディスク３６を粉末３２の最も高い層の上方に配置した後、追加の測定された量の粉末が、穴を開けられたディスク３６上に注がれ、更なる圧縮する段階が、プレス機３４により実行される。プレス機３４によって、圧縮と同時に、封じ込めチューブ２６へ複数の振動を加えることにより、粉末３２のより良い圧縮が得られる。圧縮する段階の間に、封じ込めチューブ２６を振動させる簡易で有効な方法は、封じ込めチューブ２６の外側表面をハンマーで打つ段階からなる。
図１０を参照すると、圧縮する段階の後に、コットンフィルタ３８が封じ込めチューブ２６の上端内に配置され、穴を開けられたディスク３６及びコットンフィルタ３８を機械的に閉じ込めるべく、封じ込めチューブ２６の上端が圧縮される。チューブの端部の変形は、封じ込めチューブ２６の上端を完全に閉じないが、チャネル４０を封じ込めチューブ２６の元の直径より小さい直径とする。
その後、封じ込めチューブ２６のチャネル４０は、図１１に示されるように、吸引源に接続される。コットンフィルタ３８は、粉末３２が吸引されることを避ける。この段階において、封じ込めチューブ２６の内部の空気が抜かれる。
次に、図１２に示されるように、チャネル４０を閉じるべく、横方向の加圧が実行され、次に、図１３に示されるように、溶接部４２が形成され、これは封じ込めチューブ２６の上端を密閉する。
上に説明されるように、調製された封じ込めチューブ２６は、熱間等方圧（ＨＩＰ）の加圧を受け、その間、封じ込めチューブ２６は、約１１００から約１２００℃の温度、及び、約１００ＭＰａの等方圧を、３から４時間にわたって受ける。
熱間等方圧加圧の方法に続いて、図１４に示されるように、封じ込めチューブ２６が変形させられる。粉末３２の塊は、焼結により固体になり、それぞれの複数のノズルチップ２０の外側表面に結合させられる。保護ディスク２２は、焼結された粉末が、ノズルブランク１４の平坦な基準面１８に結合した状態にされるのを防止する。封じ込めチューブ２６の壁は、粉末の緻密化に起因して、ノズルチップ２０に対応する領域で変形される。熱間等方圧加圧の方法の後に、アニーリングの段階が続き得る。
その後、図１５に示されるように、穴を開けられたディスク３６、フィルタ３８及び固体化された粉末の一部を含む封じ込めチューブ２６の上部４２は、切断され、廃棄される。図１６に示されるように、封じ込めチューブ２６の残りの部分は、複数の切断面４４に沿って横方向に切断される。複数の切断面４４は、それぞれの保護ディスク２２に位置合わせされる。切断面４４に沿った切断の間、保護ディスク２２はそれぞれの平坦な基準面１８から取り外される。
切断面４４に沿った横断カットに続いて、各々が図１７に図示される構造を有する、複数の区分４６が得られる。それぞれの区分４６は、封じ込めチューブ２６のそれぞれの部分で形成される外壁４８を有する。外壁４８内に、熱間等方圧加圧処理の間に焼結された粉末３２により形成される筐体５０でコーティングされた、ノズルチップ２０を有するノズルブランク１４が含まれる。筐体５０はノズルチップ２０、及び、外壁４８の内側表面に結合される。熱間等方圧加圧処理の間に平坦な基準面１８が保護ディスク２２により覆われ、これが平坦な基準面１８が粉末３２に接触するのを防いでいたため、ノズルブランク１４は、焼結されたコーティング材料のない平坦な基準面１８を有する。このように、それぞれの区分４６の平坦な基準面１８は、それぞれのノズルチップ２０の縦軸Ａに完全に直交する。
図１８を参照すると、それぞれの区分４６は、典型的には旋削加工処理である機械加工を受け、その過程の間に、外壁４８、ノズルブランク１４の円筒表面１６の一部、コーティング筐体５０の一部が除去される。図１８は、機械加工の終了時のノズルブランク１４を概略的に示す。ノズルブランク１４は、ノズルチップ２０の端部に、ノズルチップ２０の外面に結合した、腐食に対し非常に耐性のある材料のコーティング５２を有する。コーティング５２は、機械加工後に残る、筐体部分５０により形成される。ノズルブランク１４の機械加工は、機械加工の基準面として、熱間等方圧加圧処理の前に実行される、ノズルブランク１４の予備的な機械加工について基準面として使用されたものと同一の平坦な基準面１８を用いて、実行される。これは、ノズルブランク１４の縦軸Ａに対する、平坦な基準面１８の完全な直交性を確実にする。このおかげで、機械加工の間、ノズルチップ２０の周囲のコーティング５２の厚さの完全な均一性が得られる。
中空部を有さないより単純な形状のノズルブランクを使用し、より簡易かつより迅速な複数の機械加工処理により生成されるため、本発明による方法は従来技術による複数の解決手段に対し有利である。本発明による方法は複数のノズルブランクと、封じ込めチューブの内側表面との間の正確な連結を必要としない。更に、全体の処理の間、複数のノズルブランクは、予備的な旋削加工、及び最終的な旋削加工の両方に使用される同一の基準面を維持するという事実のおかげで、より高い機械加工の精度が得られ、コーティングの厚さのより良い均一性が得られる。
勿論、本発明の原理を損なうことなく、構造の複数の詳細及び複数の実施形態は、説明され、図示されるものに関し、以下の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲をこれにより逸脱することなく、広く変化させられ得る。
Claims (9)
- 複数の内燃エンジンの複数のインジェクタのためのノズルを製造する方法であって、
各々が円筒表面、前記円筒表面の第１の端部に平坦な基準面、及び、前記円筒表面の第２の端部から突出するノズルチップを有し、前記平坦な基準面に直交する縦軸を有する、複数のノズルブランクを機械加工により形成する段階と、
保護ディスクを前記平坦な基準面の上に乗るように適用する段階と、
第１の端部が閉じられた封じ込めチューブを提供する段階と、
順々に、前記複数のノズルブランクを前記封じ込めチューブへと挿入する段階と、
前記封じ込めチューブへ各ノズルブランクを挿入する前期段階の後に、前記ノズルチップと前記封じ込めチューブの内壁との間の空間を金属粉末で充填する段階と、
前記金属粉末を圧縮し、前記封じ込めチューブの第２の端部から空気を抜き取る段階と、
前記封じ込めチューブに熱間等方圧（ＨＩＰ）加圧処理を行う段階と、
分離した複数の区分を形成すべく、複数の前記保護ディスクに位置合わせされた複数の切断面に沿って横方向に前記封じ込めチューブを連続的に切断する段階と、
前記ノズルチップ上に金属のコーティングを形成すべく、前記複数の区分を機械加工する段階と、を備える方法。 - 前記保護ディスクは非金属材料による、請求項１に記載の方法。
- 前記保護ディスクは、接着剤層により前記平坦な基準面に固定される、請求項２に記載の方法。
- 前記保護ディスクはホウ素で作成される請求項２又は請求項３に記載の方法。
- 前記ノズルブランクの前記円筒表面は、前記封じ込めチューブの内側円筒表面と接する、請求項１に記載の方法。
- 前記金属粉末は、隣接する複数のノズルブランクの間に複数の分離層を形成する、請求項１に記載の方法。
- 前記圧縮する段階は、プレス機及び前記封じ込めチューブへの複数の振動を加えることにより前記粉末を圧縮する段階を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記封じ込めチューブの前記第２の端部に、前記粉末のフィルタを提供する段階を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記空気を抜き取る段階の後に、前記封じ込めチューブの前記第２の端部を密閉する段階を有する、請求項１に記載の方法。
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