JP3393227B2 - Valve seat - Google Patents
Valve seatInfo
- Publication number
- JP3393227B2 JP3393227B2 JP21160292A JP21160292A JP3393227B2 JP 3393227 B2 JP3393227 B2 JP 3393227B2 JP 21160292 A JP21160292 A JP 21160292A JP 21160292 A JP21160292 A JP 21160292A JP 3393227 B2 JP3393227 B2 JP 3393227B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve seat
- cylinder head
- joining
- joint
- surface treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接合前処理が施された
焼結材から成るバルブシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】所謂粉末治金法によって得られる焼結材
は、高い材料歩留、高精度等が期待されることから自動
車部品等に多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、斯かる焼結
材は、圧粉体を焼結して得られるものである故に他部材
への接合が非常に難しい材料である。例えば、抵抗溶接
による場合には、焼結材自体の電気抵抗が大きいため、
該焼結材は内部で発熱が起きて加圧力を受けると塑性変
形が生じるだけであって、所望する接合界面での発熱、
溶融、接合は起こらない。
【０００４】他方、内燃エンジンの分野においては、近
年、多バルブ化が進み、シリンダヘッドの各気筒には複
数の吸・排気ポートが近接して配置されるため、各ポー
ト間の距離が短くなりつつあり、斯かる状況の下で焼結
材から成るバルブシートを吸・排気ポートの周縁に従来
通り圧入すると、シリンダヘッドのポート間に強度不足
のための割れが発生する等の問題が発生する。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、特に多バルブエンジン用シリ
ンダヘッドの吸・排気ポート部周縁に、シリンダヘッド
の割れ等を起こすことなく接合され得るバルブシートを
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明方法は、溶浸処理によって空孔に金属を充填された
後、表面処理によってその表面に表面処理層が形成され
た焼結材でバルブシートを構成し、該バルブシートのシ
リンダヘッドとの接合部に突起部を形成したことをその
特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明に係るバルブシートを構成する焼結材の
空孔に、溶浸処理によってＣｕ，Ａｌ等の電気伝導率が
高くて焼結材に含浸し易い金属を充填すると、焼結材全
体の電気伝導率が高められるため、抵抗溶接によってバ
ルブシートをシリンダヘッドに接合する場合、該バルブ
シートの内部発熱量が減少し、その代わりに接合界面で
の発熱量が増え、この結果、当該バルブシートが接合可
能となる。
【０００８】上記の場合、バルブシートのシリンダヘッ
ドとの接合部には突起部が形成されているため、該バル
ブシートとシリンダヘッドとの接触面積が小さく抑えら
れ、接合部での電流密度を局部的に高くすることがで
き、その結果、接合部での温度上昇が図れ、バルブシー
トの内部発熱を伴わないで短時間での接合が可能とな
る。
【０００９】又、バルブシートとシリンダヘッドとの接
触面積が小さく抑えられると、バルブシート接合部の単
位面積当りの加圧力を大きくすることができ、その結
果、シリンダヘッドの局部的な塑性変形が起き、表面酸
化層の除去及び接合材原子の相互拡散が促進されてバル
ブシートに高い接合強度が付与される。
【００１０】従って、本発明に係るバルブシートは、従
来の圧入方式によらなくても、シリンダヘッドの吸・排
気ポート部周縁に溶接によって接合され、この結果、特
にポート間距離の短い多バルブエンジン用シリンダヘッ
ドに割れ等の問題が発生することはない。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【００１２】図１、図２はそれぞれバルブシート接合
前、後の状態を示すシリンダヘッドの吸気ポート部の破
断斜視図断面図である。
【００１３】図１及び図２において、２０は軽量なＡｌ
合金鋳物で構成されるシリンダヘッドであって、これの
吸気ポート２１周縁にはリング状のテーパ面２１ａが機
械加工によって形成されている。
【００１４】一方、２２は本発明に係るバルブシートで
あって、該バルブシート２２は耐衝撃性、耐摩耗性及び
高温強度に優れた焼結材で構成され、その表面には表面
処理層９が形成されている。そして、このバルブシート
２２のシリンダヘッド２０との接合部には突起部２２ａ
が形成されている。
【００１５】ここで、バルブシート２２を構成する前記
焼結材１に対して施される接合前処理を図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）に従って説明する。尚、図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）は接合前処理方法をその工程順に示す説
明図である。
【００１６】図３（ａ）に示す焼結材１は所謂粉末治金
法によって得られるものであって、これはＦｅを主体と
する多数の粉体粒子２の結合体であり、粉体粒子２の間
には多数の空孔３が形成されている。
【００１７】而して、接合前処理に際しては、先ず焼結
材１に溶浸処理を施し、図３（ｂ）に示すように、電気
伝導率が高くて焼結材１に含浸し易いＣｕ等の金属４を
焼結材１の空孔３に充填する。尚、焼結材１がＣｕを主
体とする粉体粒子の結合体である場合には、これの空孔
３に充填する金属４としてはＡｌが選ばれる。
【００１８】次に、上記溶浸処理が施された図３（ｂ）
に示す焼結材１に表面処理（メッキ処理）を施して図３
（ｃ）に示すように焼結材１の表面に表面処理層（メッ
キ層）９を形成する。尚、前記金属４としては、表面処
理層９との馴染みの良いものが選定される。
【００１９】ところで、上記表面処理層９は図４又は図
５に示す構成を有している。即ち、図４に示す表面処理
層９はバルブシート２２の表面に溶融法、電解法、溶射
法等によって数１０μｍ〜数ｍｍの厚さに形成されたＡ
ｌメッキ層９ａと、該Ａｌメッキ層９ａの形成によって
生成されたＦｅ−Ａｌ合金層９ｂで構成されている。
尚、表面処理装置９としてＡｌメッキ層９ａを形成する
理由は、溶接の際、該Ａｌメッキ層９ａが同材質である
Ａｌ合金製のシリンダヘッド２０に対して馴染み易いた
めである。
【００２０】又、図５に示す表面処理層９は、バルブシ
ート２２に数μｍ〜数１０μｍの厚さに形成されたＮｉ
メッキ層９ｃと、その表面に溶融Ａｌメッキ処理を施す
ことによって形成されたＡｌメッキ層９ａ及びＮｉ−Ａ
ｌ合金層９ｄで構成されている。尚、Ｎｉメッキ層９ｃ
を形成する理由は、該Ｎｉメッキ層９ｃの電気伝導率が
低くて発熱し易いため、及び該Ｎｉメッキ層９ｃが緩衝
機能を有することによる。
【００２１】ここで、バルブシート２２の抵抗溶接の基
本原理を図６に示すが、良好な接合が得られる条件とし
ては、バルブシート２２の突起部２２ａとシリンダヘッ
ド２０との接触面において大きな接触抵抗による十分な
発熱があり、この発熱によってシリンダヘッド２０の局
部的な塑性変形と接合界面での金属原子の相互拡散が生
じることが挙げられる。
【００２２】一方、電極６、バルブシート２２及びシリ
ンダヘッド２０は各々固有の電気抵抗値を有しており、
通電時に内部で発熱するが、これらが所定温度以上に加
熱されることは好ましくない。特に、バルブシート２２
においては、材質によっては高温になると接合後の冷却
速度が大きくなって硬度が著しく上昇し、接合加工後の
バルブフェース形状への切削加工における被削性を低下
させるだけでなく、エンジン作動中に相手のバルブフェ
ースを摩耗させる原因となる虞れがある。
【００２３】ところで、抵抗溶接時にバルブシート２２
の温度上昇をもたらす要因としては、当該バルブシート
２２の固有電気抵抗による内部発熱の他、バルブシート
２２の突起部２２ａの接触抵抗による発熱量のうちバル
ブシート２２側への伝熱拡散分による加熱が考えられ
る。
【００２４】然るに、接合後のバルブシート２２の断面
を観察すると、該バルブシート２２の電極６、シリンダ
ヘッド２０と接触している部分の硬度は接合前の値と同
等であるのに対し、内部の硬度が上昇しており、このこ
とから推察すると、バルブシート２２の内部発熱が硬度
上昇に大きく寄与しているものと考えられる。
【００２５】而して、一般に通電による発熱量Ｑは次式
で表わされる。
【００２６】
【数１】Ｑ＝Ｉ2 ・Ｒ・ｔ … （１）
ここに、Ｉ：電流密度
Ｒ：抵抗
ｔ：時間
上記（１）式より明らかなように、発熱量Ｑを低減する
には、電流密度Ｉを低下させることが最も効果的であ
る。
【００２７】しかし、各パラメータＩ，Ｒ，ｔは接合界
面の強度を確保するための最適値が決まっているため、
それらの値の変更は難しく、バルブシート２２内部の発
熱量を低減するには、電流が流れる方向に直交する平面
上のバルブシート２２の断面積を出来るだけ大きくとる
ことが必要となる。
【００２８】又、バルブシート２２内に発生した熱を速
やかに外部へ逃がすためには、バルブシート２２の中心
から電極６の接触面までの距離が小さい程、バルブシー
ト２２の電極６との接触面積が大きい程良い。
【００２９】更に、バルブシート２２とシリンダヘッド
２０との接触抵抗を十分高くするためには、バルブシー
ト２２の突起部２２ａの曲率が大きい程良いが、前記要
求とのバランスが必要である。
【００３０】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に改良された
バルブシート２２の断面形状を示す。尚、図中、２１は
吸気ポートである。
【００３１】ここで、図１（図７（ａ））に示す断面形
状を有するバルブシート２２のシリンダヘッド２０への
抵抗溶接による接合プロセスを図８（ａ）〜（ｄ）に従
って説明する。
【００３２】バルブシート２２の表面には前述のように
表面処理層９が形成されており、図８（ａ）に示すよう
に、バルブシート２２はその突起部２２ａがシリンダヘ
ッド２０の吸気ポート２１周縁のテーパ面２１ａに当接
する状態でセットされ、電極６によってテーパ面２１ａ
との間で加圧され、続いて通電される。
【００３３】そして、バルブシート２２とシリンダヘッ
ド２０との接合面及びその付近（溶接部）が溶融温度又
はこれに近い温度まで加熱されると、通電を遮断する。
すると、Ｆｅ系材料から成るバルブシート２２よりも硬
度の低いＡｌ合金から成るシリンダヘッド２０が図８
（ｂ）に示すように塑性変形し、バルブシート２２がシ
リンダヘッド２０に埋め込まれた状態で接合される。
【００３４】その後、接合部を冷却し、図８（ｃ）に鎖
線にて示すカット面Ｃに沿って接合部を機械加工によっ
て切除すれば、図８（ｄ）に示すようにバルブシート２
２が最終形状に仕上げられてシリンダヘッド２０の吸気
ポート２１周縁に接合一体化される（図２参照）。
【００３５】而して、上記抵抗溶接においては、バルブ
シート２２を構成する焼結材１の空孔３には前述の接合
前処理によって熱伝導率の高い金属４が充填されている
ため、バルブシート２２（焼結材１）全体の電気伝導率
が高められ、該バルブシート２２の内部発熱量が減少
し、その代りにバルブシート２２とシリンダヘッド２０
の接合界面での局部的な発熱量が増え、この結果、バル
ブシート２０の抵抗溶接によるシリンダヘッド２０への
接合が可能となる。
【００３６】而して、上記の場合、バルブシート２２の
シリンダヘッド２０との接合部には突起部２２ａが形成
されているため、該バルブシート２２とシリンダヘッド
２０との接触面積が小さく抑えられ、接合部での電流密
度を局部的に高くすることができ、その結果、接合部で
の温度上昇が図れ、バルブシート２２の内部発熱を伴わ
ないで短時間での接合が可能となる。
【００３７】又、バルブシート２２とシリンダヘッド２
０との接触面積が小さく抑えられると、バルブシート２
２の接合部の単位面積当りの加圧力を大きくすることが
でき、その結果、シリンダヘッド２０の局部的な塑性変
形が起き、表面酸化層の除去及び接合材原子の相互拡散
が促進されてバルブシート２２に高い接合強度が付与さ
れる。
【００３８】従って、シリンダヘッド２０が特に多バル
ブエンジン（例えば、５バルブエンジン）用であって、
隣接する吸気ポート２１間の距離が極めて短いような場
合であっても、吸気ポート２１間の狭い部分に圧入によ
る過大な力が加わることがなく、該部分に割れが発生す
る等の不具合が生じない。
【００３９】又、バルブシート２２を構成する焼結材に
は電気伝導率の高い金属が含浸されるため、バルブシー
ト２２の電気伝導率が高くなって放熱し易くなり、エン
ジンの燃焼室内の温度上昇が抑えられてノッキングの発
生が防がれるという効果も得られる。
【００４０】更に、表面処理層９をその表面に形成して
成るバルブシート２２を前述のように抵抗溶接によって
シリンダヘッド２０に接合すると、Ａｌメッキ層９ａと
シリンダヘッド２０の界面で発熱し、Ａｌメッキ層９ａ
とシリンダヘッド２０の表面が互いに溶融・拡散し合
い、バルブシート２２とシリンダヘッド２０の材料間で
冶金的に連続性のある接合部分が形成される。この結
果、エンジン作動中の排気熱のシリンダヘッド２０への
伝達効率が高められる。
【００４１】又、図５に示す表面処理層９におけるＮｉ
−Ａｌ合金層９ｄの硬度（ＨｍＶ：４００〜６００）は
図４に示すＦｅ−Ａｌ合金層９ｂの硬度（ＨｍＶ：７０
０〜１０００）よりも低く、耐衝撃性に優れているた
め、図５に示す表面処理層９を形成して成るバルブシー
ト２２の耐衝撃性が高められる。
【００４２】尚、図９（ａ）〜（ｄ）に示すようにバル
ブシート２２の接合部円周に切り欠き溝又は段付き部２
２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを形成すれば、接合中に
シリンダヘッド２０のＡｌ材がその切り欠き溝又は段付
き部２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに入り込み、これ
によってバルブシート２２は冶金的結合のみならず機械
的結合によってもその接合強度が高められる。
【００４３】ところで、バルブシートのシリンダヘッド
への接合方法としては、バルブシートを直接シリンダヘ
ッドに溶融肉盛する方法が考えられている。
【００４４】しかしながら、焼結合金製のバルブシート
をＡｌ合金製のシリンダヘッドに直接肉盛することは、
ＦｅとＡｌの融点や熱膨張率の差、硬くて脆い金属間化
合物の生成等の問題のために困難である。
【００４５】従って、ここでは、溶融肉盛によってバル
ブシートを容易、且つ確実にシリンダヘッドに形成する
手法を図１０（ａ）〜（ｅ）に従って説明する。
【００４６】先ず、図１０（ａ）に示すように、溶融Ａ
ｌメッキ等の表面処理によって表面に表面処理層２７が
形成されたリング状のＦｅ系材料２８を抵抗溶接法等に
よりシリンダヘッド２０に接合し、図１０（ｂ），
（ｃ）に示すように、機械加工によってＦｅ系材料２８
をシリンダヘッド２０に埋め込んで被肉盛部とする。そ
して、図１０（ｄ）に示すように被肉盛部であるＦｅ系
材料２８上に、Ｆｅ系材料２２’を溶融肉盛りし、肉盛
りされたＦｅ系材料２２’を機械加工すれば、図１０
（ｅ）に示すように所望のバルブシート２２が形成され
る。
【００４７】尚、以上はバルブシートの吸気ポート側へ
の接合のみについて述べたが、排気ポート側への接合も
同様に行なうことができる。
【００４８】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、溶浸処理によって空孔に金属を充填された後、表
面処理によってその表面に表面処理層が形成された焼結
材でバルブシートを構成し、該バルブシートのシリンダ
ヘッドとの接合部に突起部を形成したため、特に多バル
ブエンジン用シリンダヘッドの吸・排気ポート部周縁
に、バルブシートを、シリンダヘッドの割れ等を起こす
ことなく、接合することができるという効果が得られ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve seat made of a sintered material which has been subjected to a pre-joining treatment. 2. Description of the Related Art Sintered materials obtained by the so-called powder metallurgy method are widely used for automobile parts and the like because high material yield and high precision are expected. [0003] Incidentally, such a sintered material is a material which is very difficult to be joined to another member because it is obtained by sintering a green compact. For example, in the case of resistance welding, since the electrical resistance of the sintered material itself is large,
The sintered material generates only heat and generates plastic deformation when subjected to a pressing force, and generates heat at a desired bonding interface.
No melting or joining occurs. On the other hand, in the field of internal combustion engines, in recent years, the number of valves has been increased, and a plurality of intake / exhaust ports are arranged close to each cylinder of a cylinder head. Under such circumstances, when a valve seat made of a sintered material is press-fitted into the peripheral edge of the intake / exhaust port in the conventional manner, there occurs a problem that cracks occur due to insufficient strength between the ports of the cylinder head. . SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to be particularly joined to the periphery of an intake / exhaust port portion of a cylinder head for a multi-valve engine without cracking or the like of the cylinder head. It is to provide a valve seat that can be obtained. In order to achieve the above object, according to the method of the present invention, after a hole is filled with metal by infiltration treatment, a surface treatment layer is formed on the surface by surface treatment. The valve seat is made of a sintered material, and a protrusion is formed at a joint of the valve seat and the cylinder head. When the pores of the sintered material constituting the valve seat according to the present invention are filled with a metal having a high electric conductivity, such as Cu and Al, which is easily impregnated into the sintered material by infiltration, Since the electrical conductivity of the entire sintered material is increased, when the valve seat is joined to the cylinder head by resistance welding, the internal calorific value of the valve seat decreases, and instead, the calorific value at the joint interface increases. As a result, the valve seat can be joined. In the above case, since the projection is formed at the joint between the valve seat and the cylinder head, the contact area between the valve seat and the cylinder head can be kept small, and the current density at the joint can be locally reduced. As a result, the temperature at the joint can be increased, and the joint can be performed in a short time without generating heat inside the valve seat. Further, when the contact area between the valve seat and the cylinder head is reduced, the pressing force per unit area of the joint portion of the valve seat can be increased, and as a result, local plastic deformation of the cylinder head is reduced. As a result, removal of the surface oxide layer and mutual diffusion of bonding material atoms are promoted, and high bonding strength is provided to the valve seat. Therefore, the valve seat according to the present invention is joined to the periphery of the intake / exhaust port portion of the cylinder head by welding without using the conventional press-fitting method, and as a result, in particular, a multi-valve engine having a short distance between ports. There is no problem such as cracks in the cylinder head. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 and 2 are cutaway perspective sectional views of an intake port portion of a cylinder head showing a state before and after a valve seat is joined, respectively. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 20 denotes a lightweight Al.
The cylinder head is made of an alloy casting, and a ring-shaped tapered surface 21 a is formed by machining on the periphery of the intake port 21. On the other hand, reference numeral 22 denotes a valve seat according to the present invention. The valve seat 22 is made of a sintered material having excellent impact resistance, abrasion resistance and high-temperature strength. Are formed. A projection 22a is provided at the joint of the valve seat 22 with the cylinder head 20.
Are formed. Here, the pre-joining treatment performed on the sintered material 1 constituting the valve seat 22 is shown in FIG.
A description will be given according to (b) and (c). In addition, FIG.
(B), (c) is explanatory drawing which shows the pre-joining processing method in the order of the process. The sintered material 1 shown in FIG. 3A is obtained by a so-called powder metallurgy method, and is a combined body of a large number of powder particles 2 mainly composed of Fe. Numerous holes 3 are formed between the two. At the time of the pre-joining treatment, the sintered material 1 is first subjected to infiltration treatment, and as shown in FIG. 3 (b), the electric conductivity is high and the sintered material 1 is easily impregnated. Fill the voids 3 of the sintered material 1 with a metal 4 such as When the sintered material 1 is a combination of powder particles mainly composed of Cu, Al is selected as the metal 4 to be filled in the holes 3. Next, FIG. 3B after the infiltration treatment is performed.
3 was subjected to a surface treatment (plating treatment) to
As shown in (c), a surface treatment layer (plating layer) 9 is formed on the surface of the sintered material 1. The metal 4 is selected to be familiar with the surface treatment layer 9. Incidentally, the surface treatment layer 9 has the structure shown in FIG. 4 or FIG. That is, the surface treatment layer 9 shown in FIG. 4 is formed on the surface of the valve seat 22 to a thickness of several tens μm to several mm by a melting method, an electrolytic method, a thermal spraying method or the like.
It is composed of a 1-plated layer 9a and an Fe-Al alloy layer 9b generated by forming the Al-plated layer 9a.
The reason why the Al plating layer 9a is formed as the surface treatment device 9 is that the Al plating layer 9a is easily compatible with the cylinder head 20 made of Al alloy of the same material during welding. The surface treatment layer 9 shown in FIG. 5 has a thickness of several μm to several tens μm formed on the valve seat 22.
A plating layer 9c, an Al plating layer 9a formed by subjecting the surface thereof to a hot-dip Al plating process, and Ni-A
1d alloy layer 9d. The Ni plating layer 9c
Is formed because the electric conductivity of the Ni plating layer 9c is low and heat is easily generated, and the Ni plating layer 9c has a buffer function. Here, the basic principle of resistance welding of the valve seat 22 is shown in FIG. 6. The condition for obtaining good joining is that a large contact area is formed between the projection 22a of the valve seat 22 and the cylinder head 20. There is sufficient heat generation due to resistance, and this heat generation causes local plastic deformation of the cylinder head 20 and mutual diffusion of metal atoms at the joint interface. On the other hand, each of the electrode 6, the valve seat 22 and the cylinder head 20 has a specific electric resistance.
Although heat is generated internally during energization, it is not preferable that these are heated to a predetermined temperature or higher. In particular, the valve seat 22
In some materials, when the temperature becomes high depending on the material, the cooling rate after joining increases, the hardness increases significantly, and not only reduces the machinability in cutting to the valve face shape after joining, but also during engine operation There is a possibility that the mating valve face may be worn. By the way, at the time of resistance welding, the valve seat 22 is
The temperature rise of the valve seat 22 is caused not only by internal heat generated by the specific electric resistance of the valve seat 22 but also by the heat transfer diffusion to the valve seat 22 side of the heat generated by the contact resistance of the projection 22 a of the valve seat 22. Can be considered. However, when the cross section of the valve seat 22 after the joining is observed, the hardness of the portion of the valve seat 22 in contact with the electrode 6 and the cylinder head 20 is equal to the value before the joining, while It can be inferred from this that the internal heat generation of the valve seat 22 greatly contributes to the increase in hardness. In general, the heat generation amount Q due to energization is expressed by the following equation. [Mathematical formula-see original document] Q = I 2 · R · t (1) where I: current density R: resistance t: time As is apparent from the above equation (1), the heat generation amount Q is reduced. Is most effective to lower the current density I. However, since the optimum values for securing the strength of the bonding interface are determined for each of the parameters I, R, and t,
It is difficult to change these values, and in order to reduce the amount of heat generated inside the valve seat 22, it is necessary to increase the cross-sectional area of the valve seat 22 on a plane perpendicular to the direction in which the current flows as much as possible. In order to quickly release the heat generated in the valve seat 22 to the outside, the shorter the distance from the center of the valve seat 22 to the contact surface of the electrode 6, the more the valve seat 22 contacts the electrode 6. The larger the area, the better. Further, in order to sufficiently increase the contact resistance between the valve seat 22 and the cylinder head 20, the larger the curvature of the projection 22a of the valve seat 22, the better, but it is necessary to balance the above requirements. FIGS. 7A, 7B and 7C show the cross-sectional shapes of the improved valve seat 22. FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes an intake port. Here, the joining process of the valve seat 22 having the sectional shape shown in FIG. 1 (FIG. 7A) to the cylinder head 20 by resistance welding will be described with reference to FIGS. 8A to 8D. The surface treatment layer 9 is formed on the surface of the valve seat 22 as described above. As shown in FIG. 8A, the projection 22a of the valve seat 22 is The electrode 6 is set in a state in which the tapered surface 21a is in contact with the peripheral tapered surface 21a.
And then energized. When the joint surface between the valve seat 22 and the cylinder head 20 and the vicinity thereof (welded portion) are heated to a melting temperature or a temperature close to the melting temperature, the energization is cut off.
Then, the cylinder head 20 made of an Al alloy having a lower hardness than the valve seat 22 made of an Fe-based material is obtained as shown in FIG.
As shown in FIG. 2B, the joint is deformed plastically and the valve seat 22 is embedded in the cylinder head 20. After that, the joint is cooled, and the joint is cut off by machining along a cut surface C shown by a dashed line in FIG. 8 (c), whereby the valve seat 2 is cut as shown in FIG. 8 (d).
2 is finished to the final shape and is joined and integrated with the peripheral edge of the intake port 21 of the cylinder head 20 (see FIG. 2). In the resistance welding, the metal 3 having a high thermal conductivity is filled in the holes 3 of the sintered material 1 forming the valve seat 22 by the above-described pre-joining treatment. The electric conductivity of the entire seat 22 (sintered material 1) is increased, the amount of heat generated inside the valve seat 22 is reduced, and instead, the valve seat 22 and the cylinder head 20 are replaced.
Locally increases the amount of heat generated at the joint interface of the valve seat 20. As a result, the valve seat 20 can be joined to the cylinder head 20 by resistance welding. In the above case, since the projection 22a is formed at the joint of the valve seat 22 and the cylinder head 20, the contact area between the valve seat 22 and the cylinder head 20 can be reduced. In addition, the current density at the joint can be locally increased, and as a result, the temperature at the joint can be increased, and the joining can be performed in a short time without generating heat inside the valve seat 22. The valve seat 22 and the cylinder head 2
When the contact area with 0 is kept small, the valve seat 2
The pressing force per unit area of the joint portion 2 can be increased, as a result, local plastic deformation of the cylinder head 20 occurs, removal of the surface oxide layer and mutual diffusion of the joining material atoms are promoted, and the valve The sheet 22 is provided with high bonding strength. Therefore, when the cylinder head 20 is particularly for a multi-valve engine (for example, a five-valve engine),
Even when the distance between the adjacent intake ports 21 is extremely short, excessive force due to press-fitting is not applied to a narrow portion between the intake ports 21, and a problem such as cracking occurs in the portion. Absent. Further, since the sintered material constituting the valve seat 22 is impregnated with a metal having a high electric conductivity, the electric conductivity of the valve seat 22 is increased and heat is easily radiated, and the temperature in the combustion chamber of the engine is increased. The effect of suppressing the rise and preventing the occurrence of knocking can also be obtained. Further, when the valve seat 22 having the surface treatment layer 9 formed on its surface is joined to the cylinder head 20 by resistance welding as described above, heat is generated at the interface between the Al plating layer 9a and the cylinder head 20, and Plating layer 9a
And the surfaces of the cylinder head 20 melt and diffuse with each other, and a metallurgically continuous joint between the material of the valve seat 22 and the material of the cylinder head 20 is formed. As a result, the efficiency of transmission of exhaust heat to the cylinder head 20 during operation of the engine is increased. The Ni in the surface treatment layer 9 shown in FIG.
-The hardness (HmV: 400 to 600) of the Al alloy layer 9d is the hardness (HmV: 70) of the Fe-Al alloy layer 9b shown in FIG.
0 to 1000) and excellent impact resistance, the impact resistance of the valve seat 22 formed with the surface treatment layer 9 shown in FIG. 5 is enhanced. As shown in FIGS. 9A to 9D, a notch groove or a stepped portion 2 is formed on the circumference of the joint portion of the valve seat 22.
If the 2b, 22c, 22d and 22e are formed, the Al material of the cylinder head 20 enters into the cutout grooves or stepped portions 22b, 22c, 22d and 22e during joining, so that the valve seat 22 is only metallurgically joined. Instead, the joining strength is also increased by mechanical joining. As a method of joining the valve seat to the cylinder head, a method has been considered in which the valve seat is directly welded to the cylinder head. However, directly overlaying a valve seat made of a sintered alloy on a cylinder head made of an Al alloy requires:
It is difficult because of problems such as differences in melting points and thermal expansion coefficients of Fe and Al, and formation of hard and brittle intermetallic compounds. Therefore, here, a method for easily and surely forming the valve seat on the cylinder head by the molten overlay will be described with reference to FIGS. 10 (a) to 10 (e). First, as shown in FIG.
A ring-shaped Fe-based material 28 having a surface treatment layer 27 formed on the surface by surface treatment such as plating is joined to the cylinder head 20 by a resistance welding method or the like.
(C) As shown in FIG.
Is embedded in the cylinder head 20 to form a cladding portion. Then, as shown in FIG. 10 (d), the Fe-based material 22 'is molten and overlaid on the Fe-based material 28, which is the overlaid portion, and the overlaid Fe-based material 22' is machined. FIG.
As shown in (e), a desired valve seat 22 is formed. Although only the joining of the valve seat to the intake port has been described above, the joining of the valve seat to the exhaust port can be similarly performed. As is apparent from the above description, according to the present invention, after the metal is filled in the pores by the infiltration treatment, the surface treatment layer is formed by the surface treatment. Since the valve seat is made of the binder and the projection is formed at the joint of the valve seat and the cylinder head, the valve seat is broken particularly around the intake / exhaust port of the cylinder head for a multi-valve engine. The effect is obtained that joining can be performed without causing the like.
【図面の簡単な説明】
【図１】バルブシート接合前の状態を示すシリンダヘッ
ドの吸気ポート部の断面図である。
【図２】バルブシート接合前の状態を示すシリンダヘッ
ドの吸気ポート部の断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は焼結材に対する接合
前処理をその工程順に示す説明図である。
【図４】表面処理層の構成図である。
【図５】表面処理層の構成図である。
【図６】抵抗溶接の基本原理を説明するための図であ
る。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は改良されたバルブシ
ートの断面形状を示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）はバルブシートのシリンダヘッ
ドへの抵抗溶接による接合プロセスを示す説明図であ
る。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はバルブシートの断面形状を示
す部分斜視図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は溶融肉盛によってバルブシ
ートを形成する手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 焼結材
３ 空孔
４ 金属
９ 表面処理層
２０ シリンダヘッド
２１ 吸気ポート
２２ バルブシート
２２ａ 突起部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of an intake port portion of a cylinder head showing a state before a valve seat is joined. FIG. 2 is a cross-sectional view of an intake port portion of a cylinder head showing a state before a valve seat is joined. FIGS. 3 (a), (b) and (c) are explanatory views showing a pre-joining process for a sintered material in the order of the steps. FIG. 4 is a configuration diagram of a surface treatment layer. FIG. 5 is a configuration diagram of a surface treatment layer. FIG. 6 is a diagram for explaining the basic principle of resistance welding. FIGS. 7A, 7B and 7C are views showing a cross-sectional shape of an improved valve seat. FIGS. 8A to 8D are explanatory views showing a joining process by resistance welding of a valve seat to a cylinder head. FIGS. 9A to 9D are partial perspective views showing a cross-sectional shape of a valve seat. FIGS. 10A to 10E are explanatory views showing a procedure for forming a valve seat by melt overlaying. [Description of Signs] 1 Sintered material 3 Void 4 Metal 9 Surface treatment layer 20 Cylinder head 21 Intake port 22 Valve seat 22a Projection
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲波 純一 静岡県磐田市新貝2500番地ヤマハ発動機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−170644（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−164803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−70551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−505（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01L 3/00 - 3/24 F02F 1/24 B22F 3/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Junichi Inami Yamaha Motor Co., Ltd. 2500 Shinkai, Iwata-shi, Shizuoka Prefecture (56) References JP-A-3-170644 (JP, A) JP-A-1-100207 ( JP, A) JP-A-62-164803 (JP, A) JP-A-62-70551 (JP, A) JP-A-61-505 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , (DB name) F01L 3/00-3/24 F02F 1/24 B22F 3/26
Claims (1)
た後、表面処理によってその表面に表面処理層が形成さ
れた焼結材で構成され、シリンダヘッドとの接合部に突
起部を形成したことを特徴とするバルブシート。(1) A cylinder head which is formed of a sintered material in which holes are filled with metal by infiltration and a surface treatment layer is formed on the surface thereof by surface treatment. A valve seat characterized in that a projection is formed at a joint portion with the valve seat.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21160292A JP3393227B2 (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Valve seat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21160292A JP3393227B2 (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Valve seat |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0658116A JPH0658116A (en) | 1994-03-01 |
| JP3393227B2 true JP3393227B2 (en) | 2003-04-07 |
Family
ID=16608487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21160292A Expired - Fee Related JP3393227B2 (en) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Valve seat |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3393227B2 (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3335036B2 (en) * | 1995-03-31 | 2002-10-15 | ヤマハ発動機株式会社 | Joint type valve seat |
| JPH08303296A (en) * | 1995-05-08 | 1996-11-19 | Yamaha Motor Co Ltd | Manufacture of cylinder head |
| JPH08296418A (en) * | 1995-04-26 | 1996-11-12 | Yamaha Motor Co Ltd | Valve seat and peeling test method for valve seat |
| US5653377A (en) * | 1995-10-06 | 1997-08-05 | Ford Motor Company | Friction welded valve seats |
| JP3011076B2 (en) * | 1995-10-31 | 2000-02-21 | トヨタ自動車株式会社 | Cylinder head of internal combustion engine |
| JP3740858B2 (en) | 1997-09-16 | 2006-02-01 | マツダ株式会社 | Joined metal member and method of joining the member |
| JP3752830B2 (en) | 1998-03-31 | 2006-03-08 | マツダ株式会社 | Joined metal member and method of joining the member |
| US20070101964A1 (en) * | 2003-09-30 | 2007-05-10 | Mitsubishi Materials Pmg Corporation | Valve seat for engine method of manufacturing the valve seat, and cylinder head for engine |
-
1992
- 1992-08-07 JP JP21160292A patent/JP3393227B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0658116A (en) | 1994-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3740858B2 (en) | Joined metal member and method of joining the member | |
| JP3752830B2 (en) | Joined metal member and method of joining the member | |
| JP3287916B2 (en) | Joint structure of valve seat | |
| JP3380081B2 (en) | Valve seat | |
| JPH0979014A (en) | Manufacture of cylinder head for engine | |
| JP3393227B2 (en) | Valve seat | |
| JPH0913919A (en) | Cylinder head for engine | |
| JPH08312800A (en) | Joint type valve seat | |
| JPH09239566A (en) | Method for joining different metallic materials | |
| JP3270937B2 (en) | Engine cylinder head structure | |
| JP3752866B2 (en) | Joining metal member joining method | |
| EP0819836B1 (en) | a cylinder head and a method for producing a valve seat | |
| JPH10121921A (en) | Valve seat for internal combustion engine | |
| JP4013297B2 (en) | Method for joining metal members | |
| JP4178568B2 (en) | Method of joining metal members | |
| JP3752834B2 (en) | Method for joining metal members | |
| JP3416829B2 (en) | Cylinder head and method of manufacturing the same | |
| JP3143111B2 (en) | Method for manufacturing valve of internal combustion engine | |
| JP2001355416A (en) | Bonding method of valve seat for internal combustion engine | |
| JPH1190620A (en) | Method and device for connecting metal member | |
| JP3752833B2 (en) | Method for joining metal members | |
| JPH0979012A (en) | Manufacture of cylinder head for engine | |
| JP3752831B2 (en) | Method for joining metal members | |
| JPH1190621A (en) | Method and device for connecting metal member | |
| JPH1190619A (en) | Method and device for joining metallic member |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090131 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100131 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |