JPH0210203B2 - - Google Patents
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- JPH0210203B2 JPH0210203B2 JP13725283A JP13725283A JPH0210203B2 JP H0210203 B2 JPH0210203 B2 JP H0210203B2 JP 13725283 A JP13725283 A JP 13725283A JP 13725283 A JP13725283 A JP 13725283A JP H0210203 B2 JPH0210203 B2 JP H0210203B2
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- valve seat
- sintered
- contact surface
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は２種類の焼結体を組合せ一体として
優れた特性を発揮するバルブシートを製造する方
法に係る。シリンダヘツドに圧入され、バルブフ
エースによつて繰り返し打撃されるバルブシート
としては耐摩耗性のほか耐熱性と脱落防止のため
高い圧環強度を持つことが必要である。 ところで焼結金属は優れた耐摩耗性を持つ機械
部品を容易に製造できるので一般に普及している
が、およそ５〜20％の気孔を有しているので強度
が小さい。従つて焼結金属でバルブシートを製造
するためには当り面部用と基部用との原料粉を金
型に充填、成形、焼結して一体の焼結体バルブシ
ートとし、耐摩耗性の向上に寄与する高い気孔率
を当り面部において保持したまま、基部側におい
ては低気孔率として圧入強度を高めたバルブシー
トを出願人は既に提案している（特願昭55−7788
号（特公昭61−10644号）および特願昭55−25722
号（特開昭56−121810号））。 これによつて当り面には耐摩耗性、耐熱性を持
たせ、基部には強度を持たせた焼結金属製のバル
ブシートを提供することができるようになつた
が、耐摩耗性が必要なのは狭い当り面だけである
のに成形上、当り面の原料粉をバルブシート全体
の1/2〜1/3の量も必要とし、これを少なくしてコ
ストを下げようとする複雑なプレス機構となり、
かえつてコスト高となる。 また当り面部の原料粉と基部の原料粉を金型中
に２層に充填して成形し単一圧粉体とするため、
特性の異なる２種の原料粉よりなる２層、例えば
合金成分が異なる２層が共存する圧粉体を焼結す
るのにいずれか一方の層の適正焼結条件とすれば
他方の層に対しては過不足が生じ、変形や寸法変
化が相違し、或いは適正な特性を発揮することが
できなくなる等の問題点を有している。 本発明は上記のような問題点を解決する複合バ
ルブシートの製造方法を提供することを目的と
し、 内燃機関のバルブシートの当り面が耐熱、耐摩
耗性焼結金属からなる鉄系焼結金属製複合バルブ
シートの製造方法において、 所要形状のバルブシートをバルブ当り面を構成
する第一部材とバルブシート基部を構成する第二
部材とに分割して別個に成形焼結したのち、両部
材を金型中に重ねて挿入し、鍛圧して各部材の密
度を真密度の90〜98％にすると共に圧接し、次い
で再焼結してマイクロクラツクを消失させると共
に両部材を一体に接着することを特徴とする鉄系
焼結金属製複合バルブシートの製造方法に係り、
バルブシートを当り面部と基部とに二分割して第
一部材と第二部材とし、各別個に所要の性質を発
揮する原料粉を配合、成形して焼結したのち各焼
結体を重ねて鍛造ダイ中で再圧縮して強度を高め
たのち、再焼結して一体に接着させて複合バルブ
シートを製造する方法に係る。 次に添付図面を参照しながら本発明について説
明する。第１図に示すようにシリンダのバルブヘ
ツド１にバルブシート２が嵌装され、バルブ３が
上下動してバルブシート２の当り面４に当接した
り離れたりしてガスを遮断したり通入したりす
る。この際バルブ当り面４はバルブ３によつて激
しく打撃される上に、高温の燃焼ガスによつて加
熱されるので、高い耐摩耗性と耐熱性とが要求さ
れるが、このような性質が要求されるのは当り面
４の部分だけであり、バルブシートの他の部分即
ち基部５はシリンダヘツド１に圧入され圧縮力を
受けているバルブシート２が加熱、冷却の繰返し
による熱膨脹係数の差に基づく永久変形およびバ
ルブ３の打撃による変形によつてシリンダヘツド
１から抜け落ちることの無いように強度特に圧環
強度が大きければよい。 本発明においては例えば第２図に示すように当
り面を含む第一部材６と基部を構成してシリンダ
ヘツドに嵌装されたとき保持部分となる第二部材
７との二つに分割し、別々に焼結体とする。第一
部材、第二部材を第２図のように２段に分割する
代わりに第３図に示すように第二部材に第一部材
を嵌装するように分割することもできるし、その
ほか目的に応じて種々の形状に分割することがで
きる。 第一部材の原料粉は必要に応じて高い耐摩耗性
と耐熱性とが得られる配合とする。両部材共まず
通例の焼結金属製造方法と同様に混合、成形した
のち焼結する。これを金型内に重ねて挿入し、冷
間鍛圧する。バルブシート全体、特に基部には充
分に鍛圧効果をきかせて気孔率を小さくし、密度
を高めるようにすることが必要である。鍛圧後の
密度は真密度の90％以上とすることが必要であ
り、これ以下ではバルブシートとして機械的強度
が不足する。 焼結体を再圧縮するのに通例の鍛造、鍛圧の如
き一軸方向の圧縮でもよいが、直円錐の円錐面を
焼結体上面に圧接させて転がして焼結体を局部的
に順次加圧して鍛圧する方法（以下転がり加圧と
いう）によれば焼結体内部に塑性変形が起こりや
すく、再圧縮効果が大きい。この転がり加圧によ
る鍛圧は所謂回転鍛造として知られている。バル
ブシートの如き環状体の転がり加圧に好適な回転
鍛造機の一例を第４図に示す。図においてダイ１
１、コア１２および下ポンチ１３とによつて形成
された金型の空所１４に第一部材焼結体１５と第
二部材焼結体１６とが挿入され、両焼結体は流体
圧シリンダによつて押し上げられる下ポンチ１３
と中心軸OAの周りに角度αで首振り回転する円
錐体１７の円錐面１８との間で第二部材の底面か
ら転がり加圧される。 このようにして鍛圧された第一部材と第二部材
とは仮に鍛接されていると共に塑性変形して硬化
しており、さらに残存する気孔を起点としてこま
かなをクラツクを生じているので、これを改善し
かつ両部材を拡散接合させるため無酸化雰囲気中
で焼結温度に加熱して再焼結させることが必要で
ある。この温度は1050℃以上あれば充分であり、
例えば第一部材を耐摩耗性に寄与する硬質相対的
を分散させた組織とした場合にはこれが基地中に
拡散して消失するような高温とすることは不適当
である。再焼結中に酸化物が形成されるとクラツ
クの消失や拡散を阻害するので還元性または不活
性ガス雰囲気或いは真空中で加熱するようにす
る。 以上の処理を行つたのち通例の通り機械仕上げ
を施して所定寸法の製品とする。更に用途によつ
ては熱処理を施し金属材料の特性を充分に発揮さ
せることもある。 次に実施例について説明する。 第２図に示す形状の第一部材と第二部材とを第
１表に示すように製作した。
優れた特性を発揮するバルブシートを製造する方
法に係る。シリンダヘツドに圧入され、バルブフ
エースによつて繰り返し打撃されるバルブシート
としては耐摩耗性のほか耐熱性と脱落防止のため
高い圧環強度を持つことが必要である。 ところで焼結金属は優れた耐摩耗性を持つ機械
部品を容易に製造できるので一般に普及している
が、およそ５〜20％の気孔を有しているので強度
が小さい。従つて焼結金属でバルブシートを製造
するためには当り面部用と基部用との原料粉を金
型に充填、成形、焼結して一体の焼結体バルブシ
ートとし、耐摩耗性の向上に寄与する高い気孔率
を当り面部において保持したまま、基部側におい
ては低気孔率として圧入強度を高めたバルブシー
トを出願人は既に提案している（特願昭55−7788
号（特公昭61−10644号）および特願昭55−25722
号（特開昭56−121810号））。 これによつて当り面には耐摩耗性、耐熱性を持
たせ、基部には強度を持たせた焼結金属製のバル
ブシートを提供することができるようになつた
が、耐摩耗性が必要なのは狭い当り面だけである
のに成形上、当り面の原料粉をバルブシート全体
の1/2〜1/3の量も必要とし、これを少なくしてコ
ストを下げようとする複雑なプレス機構となり、
かえつてコスト高となる。 また当り面部の原料粉と基部の原料粉を金型中
に２層に充填して成形し単一圧粉体とするため、
特性の異なる２種の原料粉よりなる２層、例えば
合金成分が異なる２層が共存する圧粉体を焼結す
るのにいずれか一方の層の適正焼結条件とすれば
他方の層に対しては過不足が生じ、変形や寸法変
化が相違し、或いは適正な特性を発揮することが
できなくなる等の問題点を有している。 本発明は上記のような問題点を解決する複合バ
ルブシートの製造方法を提供することを目的と
し、 内燃機関のバルブシートの当り面が耐熱、耐摩
耗性焼結金属からなる鉄系焼結金属製複合バルブ
シートの製造方法において、 所要形状のバルブシートをバルブ当り面を構成
する第一部材とバルブシート基部を構成する第二
部材とに分割して別個に成形焼結したのち、両部
材を金型中に重ねて挿入し、鍛圧して各部材の密
度を真密度の90〜98％にすると共に圧接し、次い
で再焼結してマイクロクラツクを消失させると共
に両部材を一体に接着することを特徴とする鉄系
焼結金属製複合バルブシートの製造方法に係り、
バルブシートを当り面部と基部とに二分割して第
一部材と第二部材とし、各別個に所要の性質を発
揮する原料粉を配合、成形して焼結したのち各焼
結体を重ねて鍛造ダイ中で再圧縮して強度を高め
たのち、再焼結して一体に接着させて複合バルブ
シートを製造する方法に係る。 次に添付図面を参照しながら本発明について説
明する。第１図に示すようにシリンダのバルブヘ
ツド１にバルブシート２が嵌装され、バルブ３が
上下動してバルブシート２の当り面４に当接した
り離れたりしてガスを遮断したり通入したりす
る。この際バルブ当り面４はバルブ３によつて激
しく打撃される上に、高温の燃焼ガスによつて加
熱されるので、高い耐摩耗性と耐熱性とが要求さ
れるが、このような性質が要求されるのは当り面
４の部分だけであり、バルブシートの他の部分即
ち基部５はシリンダヘツド１に圧入され圧縮力を
受けているバルブシート２が加熱、冷却の繰返し
による熱膨脹係数の差に基づく永久変形およびバ
ルブ３の打撃による変形によつてシリンダヘツド
１から抜け落ちることの無いように強度特に圧環
強度が大きければよい。 本発明においては例えば第２図に示すように当
り面を含む第一部材６と基部を構成してシリンダ
ヘツドに嵌装されたとき保持部分となる第二部材
７との二つに分割し、別々に焼結体とする。第一
部材、第二部材を第２図のように２段に分割する
代わりに第３図に示すように第二部材に第一部材
を嵌装するように分割することもできるし、その
ほか目的に応じて種々の形状に分割することがで
きる。 第一部材の原料粉は必要に応じて高い耐摩耗性
と耐熱性とが得られる配合とする。両部材共まず
通例の焼結金属製造方法と同様に混合、成形した
のち焼結する。これを金型内に重ねて挿入し、冷
間鍛圧する。バルブシート全体、特に基部には充
分に鍛圧効果をきかせて気孔率を小さくし、密度
を高めるようにすることが必要である。鍛圧後の
密度は真密度の90％以上とすることが必要であ
り、これ以下ではバルブシートとして機械的強度
が不足する。 焼結体を再圧縮するのに通例の鍛造、鍛圧の如
き一軸方向の圧縮でもよいが、直円錐の円錐面を
焼結体上面に圧接させて転がして焼結体を局部的
に順次加圧して鍛圧する方法（以下転がり加圧と
いう）によれば焼結体内部に塑性変形が起こりや
すく、再圧縮効果が大きい。この転がり加圧によ
る鍛圧は所謂回転鍛造として知られている。バル
ブシートの如き環状体の転がり加圧に好適な回転
鍛造機の一例を第４図に示す。図においてダイ１
１、コア１２および下ポンチ１３とによつて形成
された金型の空所１４に第一部材焼結体１５と第
二部材焼結体１６とが挿入され、両焼結体は流体
圧シリンダによつて押し上げられる下ポンチ１３
と中心軸OAの周りに角度αで首振り回転する円
錐体１７の円錐面１８との間で第二部材の底面か
ら転がり加圧される。 このようにして鍛圧された第一部材と第二部材
とは仮に鍛接されていると共に塑性変形して硬化
しており、さらに残存する気孔を起点としてこま
かなをクラツクを生じているので、これを改善し
かつ両部材を拡散接合させるため無酸化雰囲気中
で焼結温度に加熱して再焼結させることが必要で
ある。この温度は1050℃以上あれば充分であり、
例えば第一部材を耐摩耗性に寄与する硬質相対的
を分散させた組織とした場合にはこれが基地中に
拡散して消失するような高温とすることは不適当
である。再焼結中に酸化物が形成されるとクラツ
クの消失や拡散を阻害するので還元性または不活
性ガス雰囲気或いは真空中で加熱するようにす
る。 以上の処理を行つたのち通例の通り機械仕上げ
を施して所定寸法の製品とする。更に用途によつ
ては熱処理を施し金属材料の特性を充分に発揮さ
せることもある。 次に実施例について説明する。 第２図に示す形状の第一部材と第二部材とを第
１表に示すように製作した。
【表】
なお比較のため当り面部（第一部材）、基部
（第二部材）に上記の場合と同一配合原料粉を用
いて従来のごとくに金型中に二層になるように充
填して8Ton／cm2の圧力でプレス成形し、真空
（１／100Torr）中で1250℃×90分焼結して密度
7.0ｇ／cm3（90％）とした焼結体を回転鍛造
（23Ton）して密度7.4ｇ／cm3（95％）としたの
ち、AXガス中で1120℃×90分再焼結して密度7.4
ｇ×cm3（95％）とした。両者の硬度と圧環強度と
を第２表に示す。
（第二部材）に上記の場合と同一配合原料粉を用
いて従来のごとくに金型中に二層になるように充
填して8Ton／cm2の圧力でプレス成形し、真空
（１／100Torr）中で1250℃×90分焼結して密度
7.0ｇ／cm3（90％）とした焼結体を回転鍛造
（23Ton）して密度7.4ｇ／cm3（95％）としたの
ち、AXガス中で1120℃×90分再焼結して密度7.4
ｇ×cm3（95％）とした。両者の硬度と圧環強度と
を第２表に示す。
【表】
第２表から本発明の方法による複合バルブシー
トは明らかに硬度、圧環強度が従来法によるもの
に比して優れ、耐摩耗性および使用中の変形に対
する強さが大きいことが判る。 以上説明したように本発明の方法によれば成形
や焼結条件の異なる二つの部材をそれぞれ最適条
件で製造し、これを組合せて複合バルブシートと
することができる。また互いに拡散させたくない
元素を含む材料の部材を組合せて複合バルブシー
トとすることができる。 その結果一般に低コストで成形焼結可能な第二
部材を単独に成形焼結し、第一部材のみ特殊条件
で成形焼結することができるので製造コストが安
くなる上、第一部材原料粉として耐摩耗性、耐熱
性を有する原料粉を用いれば耐摩耗性、耐熱性に
優れたバルブシートを安価に製造することも容易
である等実用上の効果がきわめて大きい。
トは明らかに硬度、圧環強度が従来法によるもの
に比して優れ、耐摩耗性および使用中の変形に対
する強さが大きいことが判る。 以上説明したように本発明の方法によれば成形
や焼結条件の異なる二つの部材をそれぞれ最適条
件で製造し、これを組合せて複合バルブシートと
することができる。また互いに拡散させたくない
元素を含む材料の部材を組合せて複合バルブシー
トとすることができる。 その結果一般に低コストで成形焼結可能な第二
部材を単独に成形焼結し、第一部材のみ特殊条件
で成形焼結することができるので製造コストが安
くなる上、第一部材原料粉として耐摩耗性、耐熱
性を有する原料粉を用いれば耐摩耗性、耐熱性に
優れたバルブシートを安価に製造することも容易
である等実用上の効果がきわめて大きい。
第１図はバルブシートとバルブとの関連を示す
縦断面図、第２図は本発明に係る第一部材、第二
部材よりなるバルブシートの例を示す断面図、第
３図は同じく他の例を示す断面図、第４図は本発
明の実施に好適な回転鍛造機の例を示す断面図で
ある。 １…シリンダヘツド、２…バルブシート、３…
バルブ、４…当り面、５…バルブシート基部、６
…第一部材、７…第二部材。
縦断面図、第２図は本発明に係る第一部材、第二
部材よりなるバルブシートの例を示す断面図、第
３図は同じく他の例を示す断面図、第４図は本発
明の実施に好適な回転鍛造機の例を示す断面図で
ある。 １…シリンダヘツド、２…バルブシート、３…
バルブ、４…当り面、５…バルブシート基部、６
…第一部材、７…第二部材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のバルブシートの当り面が耐熱、耐
摩耗性焼結金属からなる鉄系焼結金属製複合バル
ブシートの製造方法において、 所要形状のバルブシートをバルブ当り面を構成
する第一部材とバルブシート基部を構成する第二
部材とに分割して別個に成形焼結したのち、両部
材を金型中に重ねて挿入し、鍛圧して各部材の密
度を真密度の90〜98％にすると共に圧接し、次い
で再焼結してマイクロクラツクを消失させると共
に両部材を一体に接着することを特徴とする鉄系
焼結金属製複合バルブシートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13725283A JPS6030592A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 複合バルブシ−トの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13725283A JPS6030592A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 複合バルブシ−トの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030592A JPS6030592A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0210203B2 true JPH0210203B2 (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=15194313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13725283A Granted JPS6030592A (ja) | 1983-07-27 | 1983-07-27 | 複合バルブシ−トの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030592A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62182887U (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-20 |
-
1983
- 1983-07-27 JP JP13725283A patent/JPS6030592A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6030592A (ja) | 1985-02-16 |
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