JPH05222475A - ジーゼル機関の排気弁とその製造方法 - Google Patents

ジーゼル機関の排気弁とその製造方法

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JPH05222475A
JPH05222475A JP4177085A JP17708592A JPH05222475A JP H05222475 A JPH05222475 A JP H05222475A JP 4177085 A JP4177085 A JP 4177085A JP 17708592 A JP17708592 A JP 17708592A JP H05222475 A JPH05222475 A JP H05222475A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ジーゼル機関の排気弁の接合面に高耐食性の
ニッケル基合金を着合することで弁の耐食性を高める。 【構成】 排気弁（１）の主体部（２）がニモニック型
の耐高温ニッケル基合金で作られ、そしてその主体部と
結合する着座部に、インコネル型又はＮｉＣｒＡｌＹ型
のニッケル基合金の層（３）が着合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジーゼル方式で作動す
るピストン内燃機関の排気弁とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】全体を耐高温ニッケル基合金ニモニック
（Ｎｉｍｏｎｉｃ）８０Ａで作られた上記型式の排気弁
は周知である。そのような合金は約２０％という高いク
ロム含有率のために高温に対しては優れた耐抗性を示す
が、その合金で作られた排気弁では高出力でその弁の接
合面に腐食損傷が生じていた。この腐食は進行すると接
合面に深いピットを作り、この結果燃焼ガスのいわゆる
局部的吹抜けが起る。これは更に局部的な温度上昇をも
たらすことによって腐食を増進させる。この腐食の主要
な原因はジーゼル燃料に含まれているバナジウムとナト
リウムである。その腐食の詳細はよく知られている。ジ
ーゼル燃料が又硫黄を含んでいれば、バナジウムとナト
リウムによって惹起される腐食は硫化によって更に大き
くなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、弁の
主体部と着座部との両方の強度を同時に適切なものとし
ながら、ニモニック80A より大きい耐食性を備えるよう
に上記型式の排気弁を改良することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
本発明によれば、弁の主体部がニモニック型の耐高温ニ
ッケル基合金で作られ、そしてその主体部に結合される
着座部がインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）型又はＮｉＣｒ
ＡｌＹ型のいずれかのニッケル基合金で作られる。
【０００５】上記のような複合構造は弁の着座部に必要
な条件に最もよく合致することが実証された。それらの
必要条件とは優れたクリープ強度、高い硬度、そしてバ
ナジウムとナトリウム、場合によっては更に硫黄に対す
る良好な耐食性である。実験で示されたところによる
と、本発明による複合構造をもった弁では、その腐食率
が、全体をニモニック８０Ａで作られた従来の排気弁よ
り実質的に低い。従って本発明による排気弁を備えた内
燃機関の出力も大きくなる。
【０００６】主体部のニッケル基合金は、ニモニック８
０Ａ合金に相当する特許請求の範囲の請求項３に記載の
組成、あるいは又ニモニック８１合金に相当する請求項
４に記載の組成にすることができる。そして着座部のニ
ッケル基合金は請求項５又は６に記載の組成にすること
ができる。請求項５のニッケル基合金はＩＮ６２５とし
て、又請求項６のそれはＩＮ６７１として知られている
ものである。耐食性に関して、着座部のそれら２つの合
金はいずれもニモニック８０Ａ合金より優れた値をもっ
ている。着座部のそれら２つの合金を比較した場合、Ｉ
Ｎ６２５合金の方がＩＮ６７１合金より優れている。
【０００７】着座部の合金を主体部へ着合する方法は、
例えばプラズマスプレー、肉盛り溶接、あるいは更に粉
末治金法のような様々な方法を使用できる。
【０００８】本発明による排気弁を製造するための特に
好適な方法では、インコネル６２５型のニッケル基合金
で作られる層が肉盛り溶接によって、ニモニック型のニ
ッケル基合金で作られた主体部の着座部の区域に着合さ
れ、その着合された層の厚さが続いて変形により減少さ
れ、これによってその層が加工硬化され、そしてそのよ
うにして形成された弁体部がそれから焼鈍処理される。
【０００９】
【実施例】次に添付図面と関連して本発明の実施例を述
べる。図１の右半分は弁製造の中間状態そして左半分は
完成状態の排気弁を示す。
【００１０】図１に示されるように、４行程ジーゼル内
燃機関のマッシュルーム弁の形の排気弁１は主体部２と
これに結合される層３で構成され、この層はマッシュル
ーム弁１の接合面を形成する。主体部２は、弁製造中に
生じる不純物を除外して、重量パーセントで、０．０４
−０．１０Ｃ、≦１．０Ｓｉ、≦０．２Ｃｕ、≦１．０
Ｆｅ、≦１．０Ｍｎ、１８．０−２１．０Ｃｒ、１．８
−２．７Ｔｉ、１．０−１．８Ａｌ、≦２．０Ｃｏ、≦
０．３Ｍｏ、０．００１５−０．００５Ｂ、０．０４−
０．１Ｚｒ、及び残部Ｎｉの組成を有するニッケル基合
金ニモニック８０Ａで作られる。層３は、弁製造中に生
じる不純物を除外して、重量パーセントで、≦０．１０
Ｃ、≦０．５Ｓｉ、≦５Ｆｅ、≦０．５Ｍｎ、２１Ｃ
ｒ、≦０．４Ｔｉ、≦０．４Ａｌ、≦１．０Ｃｏ、９Ｍ
ｏ、３．６Ｎｂ＋Ｔａ、及び残部Ｎｉの組成を有するニ
ッケル基合金ＩＮ６２５で作られる。層３は周知の肉盛
り溶接によって１０乃至１２mmの厚さ（図１の弁の右半
分における３′で示される）に主体部２に着合される。
それから層３は圧延による熱間成形で加工硬化され、こ
れによって層の硬度が高くされる。この場合の変形率
は、最初に着合された層３′の体積の約６０％である。
肉盛り溶接は、炭化物が樹枝状に配置した鋳造組織を作
る。熱間成形によって、腐食を促進する炭化物の分布が
均等化され、これによって腐食作用が小さくされ、即ち
耐食性が高められる。熱間成形の後、弁は５５０乃至６
５０℃の温度で焼鈍処理される。焼鈍の後、接合面３は
研削仕上げされる（図１の弁の左半分の層３）。
【００１１】変化形実施例として、主体部２への層３の
着合はプラズマ浴射によっても行える。層の変形は、圧
延による熱間成形でなく、鍛造で行うこともできる。着
合された層の冷間成形も可能である。
【００１２】着座部にインコネル６７１合金とＮｉＣｒ
ＡｌＹ合金を使用した場合、変形と焼鈍の処理段階は不
要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気弁の一部を断面で示した立面図
で、その右半分は弁製造の中間状態そして左半分は完成
状態を示す。
【符号の説明】
１ 排気弁 ２ 主体部 ３ 耐食層

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ジーゼル方式で作動するピストン内燃機
    関の排気弁において、ニモニック（Ｎｉｍｏｎｉｃ）型
    の耐高温ニッケル基合金で作られる主体部、及び、この
    主体部に結合されるインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）型の
    ニッケル基合金で作られる着座部を有する排気弁。
  2. 【請求項２】 ジーゼル方式で作動するピストン内燃機
    関の排気弁において、ニモニック型の耐高温ニッケル基
    合金で作られる主体部、及び、この主体部に結合される
    ＮｉＣｒＡｌＹ型のニッケル基合金で作られる着座部を
    有する排気弁。
  3. 【請求項３】 該主体部のニッケル基合金が、弁製造中
    に生じる不純物を除外して、重量パーセントで、０．０
    ４−０．１０Ｃ、≦１．０Ｓｉ、≦０．２Ｃｕ、≦１．
    ０Ｆｅ、≦１．０Ｍｎ、１８．０−２１．０Ｃｒ、１．
    ８−２．７Ｔｉ、１．０−１．８Ａｌ、≦２．０Ｃｏ、
    ≦０．３Ｍｏ、０．００１５−０．００５Ｂ、０．０４
    −０．１Ｚｒ、及び残部Ｎｉの組成を有することを特徴
    とする請求項１の排気弁。
  4. 【請求項４】 該主体部のニッケル基合金が、弁製造中
    に生じる不純物を除外して、重量パーセントで、０．０
    ５Ｃ、≦０．５Ｓｉ、≦０．２Ｃｕ、≦１．０Ｆｅ、≦
    ０．５Ｍｎ、２９−３１Ｃｒ、１．５−２Ｔｉ、０．７
    −１．０Ａｌ、≦２．０Ｃｏ、≦０．３Ｍｏ、０．００
    １５−０．００２２Ｂ、０．００５−０．０７Ｚｒ、及
    び残部Ｎｉの組成を有することを特徴とする請求項１の
    排気弁。
  5. 【請求項５】 該着座部のニッケル基合金が、弁製造中
    に生じる不純物を除外して、重量パーセントで、≦０．
    １０Ｃ、≦０．５Ｓｉ、≦５Ｆｅ、≦０．５Ｍｎ、２０
    −２２Ｃｒ、≦０．４Ｔｉ、≦０．４Ａｌ、≦１．０Ｃ
    ｏ、８．０−９．５Ｍｏ、３．１５−４．１５Ｎｂ＋Ｔ
    ａ、及び残部Ｎｉの組成を有することを特徴とする請求
    項１の排気弁。
  6. 【請求項６】 該着座部のニッケル基合金が、弁製造中
    に生じる不純物を除外して、重量パーセントで、０．０
    ４−０．０５Ｃ、４７−４９Ｃｒ、０．３−０．４０Ｔ
    ｉ、及び残部Ｎｉの組成を有することを特徴とする請求
    項１の排気弁。
  7. 【請求項７】 該着座部のニッケル基合金が、弁製造中
    に生じる不純物を除外して、重量パーセントで、２４−
    ２５Ｃｒ、１０−１１Ａｌ、０．９−１．１Ｙ、及び残
    部Ｎｉの組成を有することを特徴とする請求項２及び３
    の排気弁。
  8. 【請求項８】 該着座部を形成する合金がプラズマ浴射
    によって該主体部に着合されることを特徴とする請求項
    ５の排気弁。
  9. 【請求項９】 該着座部を形成する合金が肉盛り溶接に
    よって該主体部に着合されることを特徴とする請求項５
    の排気弁。
  10. 【請求項１０】 該着座部を形成する合金がその着合後
    冷間成形されることを特徴とする請求項８又は９の排気
    弁。
  11. 【請求項１１】 該着座部を形成する合金がその着合後
    熱間成形されることを特徴とする請求項８又は９の排気
    弁。
  12. 【請求項１２】 請求項１の排気弁を製造する方法にお
    いて、 インコネル６２５型のニッケル基合金の層が肉盛り溶接
    によって、ニモニック型のニッケル基合金で作られた該
    主体部の該着座部の区域に着合され、 該着合された層の厚さが続いて変形により減小され、こ
    れによって該層が加工硬化され、 そしてそのようにして形成された弁体部がそれから焼鈍
    処理されることを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 該変形が熱間で行われることを特徴と
    する請求項１２の方法。
  14. 【請求項１４】 該層の変形が圧延によって行われるこ
    とを特徴とする請求項１２又は１３の方法。
  15. 【請求項１５】 該変形の程度が着合された体積の３０
    乃至６０％であることを特徴とする請求項１２の方法。
  16. 【請求項１６】 該焼鈍処理が５００乃至７００℃の温
    度で行われることを特徴とする請求項１２の方法。
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