JPH0555235B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0555235B2
JPH0555235B2 JP59144659A JP14465984A JPH0555235B2 JP H0555235 B2 JPH0555235 B2 JP H0555235B2 JP 59144659 A JP59144659 A JP 59144659A JP 14465984 A JP14465984 A JP 14465984A JP H0555235 B2 JPH0555235 B2 JP H0555235B2
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JP
Japan
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engine valve
hardfacing
titanium
powder
based alloy
Prior art date
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Application number
JP59144659A
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Japanese (ja)
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JPS6123574A (en
Inventor
Hirokimi Takeuchi
Masa Nagata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP14465984A priority Critical patent/JPS6123574A/en
Publication of JPS6123574A publication Critical patent/JPS6123574A/en
Publication of JPH0555235B2 publication Critical patent/JPH0555235B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
    • F01L3/04Coated valve members or valve-seats
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/044Built-up welding on three-dimensional surfaces
    • B23K9/046Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134Plasma spraying

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

技術分野 本発明は、エンジンバルブおよびその製造方法
に係り、特にエンジンバルブ素材としてチタン基
合金材料を用い、そのエンジンバルブ素材に硬化
肉盛を行つて、弁フエース面を形成してなるエン
ジンバルブおよびその製造方法に関するものであ
る。 従来技術 自動車等のエンジンには、その燃焼室内に混合
ガスを供給したり或いは燃焼室から燃焼排ガスを
排出したりするために、吸気口や排気口を開閉す
るエンジンバルブが設けられている。そして、こ
のエンジンバルブは高温度の環境下で使用される
ものであるところから、耐熱性、耐摩耗性などに
優れていることが必要とされる。このため、従来
から、オーステナイト系の耐熱鋼、例えば
SUH36材料等をエンジンバルブ素材として用い、
そのエンジンバルブ素材に硬化肉盛を行つて、吸
気口若しくは排気口の弁座に着座する弁フエース
面を形成することにより、耐熱性、耐摩耗性など
を満足せしめたエンジンバルブが製造されてい
る。 一方、近年、エンジンの省エネルギー化のため
に各種構成部品の軽量化が図られているが、上記
エンジンバルブにおいても、その一つの対策とし
て、エンジンバルブ素材を軽量かつ耐熱性に優れ
たチタン基合金材料製とすることが検討されるよ
うになつてきた。すなわち、エンジンバルブ素材
としてTi−6%Al−4%V等のチタン基合金材
料を用い、そのバルブ傘部に所定の硬化肉盛材を
溶射したり或いはイオン窒化法にて表面硬化処理
を施したりして、耐摩耗性の高い弁フエース面を
形成するのである。 本発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述したように溶射によつて硬
化肉盛を行うと、その硬化肉盛部に多数のピンホ
ールが発生するとともに、硬化肉盛部は単にエン
ジンバルブ素材の表面に溶着せしめられるのみで
両者間の結合性は低く、硬化肉盛部に亀裂が生じ
たり剥離したりするという問題があつた。また、
イオン窒化法にて表面硬化処理を施せば、亀裂や
剥離の問題はないが、充分な厚さの硬化層を形成
することが困難で、エンジンバルブの耐久性や耐
摩耗性が損なわれる。したがつて、チタン基合金
材料からなる軽量なエンジンバルブとして、実用
上充分に満足し得るものは未だ提供されていない
のであり、その原因として、特に、バルブ傘部に
高硬度で耐摩耗性に優れた弁フエース面を形成す
る方法が充分に確立されていない点が挙げられる
のである。 問題点を解決するための手段 上記の如き問題を解決するために、本発明に係
るエンジンバルブの製造方法は、チタン基合金材
料からなるエンジンバルブ素材に所定の硬化肉盛
を行つて、弁フエース面を形成し、目的とするエ
ンジンバルブを製造するに際して、プラズマアー
クトーチとエンジンバルブ素材との間にプラズマ
アークを形成する一方、パウダ搬送ガスによつて
所定の粉末材料を前記プラズマアーク内に導い
て、かかる粉末材料を溶融せしめ、前記エンジン
バルブ素材に所定の硬化肉盛を行うと共に、前記
プラズマアークトーチのノズル径:D1が、該硬
化肉盛部の開先幅:D2に対して、下式: 0.6D2≦D1≦1.2D2 を満足するようにしたことを特徴とするものであ
る。 なお、かかる本発明において、エンジンバルブ
素材を構成するチタン基合金材料としては、通常
のチタンを主成分として含む材料が適宜に選択さ
れて用いられ得るものであり、一般にTi−6%
Al−4%V等がエンジンバルブ素材として好適
に使用され得るものである。 また、チタン基合金材料中に含まれているチタ
ンは異種金属との間で新たな化合物を形成して結
合性が損なわれ易いため、硬化肉盛する粉末材料
(肉盛材)としては、チタンと高硬度の金属炭化
物との混合粉末を用いることが望ましい。すなわ
ち、このような混合粉末を使用すれば、混合粉末
のうちチタンのみが溶融してチタン基合金材料か
らなるエンジンバルブ素材に良好に溶接せしめら
れ、かつその溶接せしめられたチタン層中には高
硬度の金属炭化物の粒子が分布、存在しているた
め、実用上充分な結合性を有する高硬度の硬化肉
盛部が得られるのである。なお、このような混合
粉末としては、例えば、粒径が10〜30μmのTiC
を10〜50%程度含むTi−TiCの混合粉末、粒径が
30〜70μmのWCを5〜30程度含むTi−WCの混
合粉末、或いは上記粒径のTiCおよびWCをそれ
ぞれ5〜30%および5〜20%程度含むTi−TiC−
WCの混合粉末等が好適に使用され得る。 そして、かかる本発明において、プラズマアー
クトーチにて硬化肉盛を行う際には、プラズマア
ークによつて溶融状態にある粉末材料や硬化肉盛
部が大気中の酸素、窒素等の影響を受けないよう
に、単に溶接部分のみならず、未だ溶融状態にあ
る硬化肉盛部も、アルゴン、ヘリウム、若しくは
アルゴンとヘリウムとの混合気体等の不活性ガス
にて大気からシールド(アフターシールド)する
ことが望ましい。この場合に、溶融状態にある硬
化肉盛部のみを部分的にシールドすれば、硬化肉
盛部を簡便な装置にて効果的に保護し得るが、特
に、エンジンバルブ素材を冷却用のバツキングに
取り付けて硬化肉盛を行えば、硬化肉盛部が良好
に冷却されてアフターシールドすべき部分が少な
くなる利点がある。なお、空気を不活性ガスで置
換した密閉容器内にプラズマアークトーチおよび
エンジンバルブ素材を収容することにより、硬化
肉盛部を含む装置全体を大気からシールドするこ
とも勿論可能である。 また、エンジンバルブの弁フエース面は、一般
に、バルブ傘部の外周面にテーパ状に形成される
のであるが、エンジンバルブ素材を、その軸線が
鉛直方向に対して10°〜60°傾斜した状態で軸線ま
わりに回転させる一方、その傾斜したエンジンバ
ルブ素材の上方にプラズマアークトーチを配置し
て硬化肉盛を行うようにすれば、溶融金属に作用
する重力に起因してビード形状が損なわれること
はない。 さらに、硬化肉盛を行う際に、必要に応じてプ
ラズマアークトーチとエンジンバルブ素材とを溶
接方向と直角な方向へ相対移動(オシレート)さ
せても良いことは勿論である。 また、このようなプラズマアークを用いて硬化
肉盛することにより好適に得られるチタン基合金
材料からなるエンジンバルブは全く新規なもので
あり、前述した従来の問題を有しない有用なエン
ジンバルブであつて、それは、バルブ傘部の弁フ
エース面が、チタンと金属炭化物とから構成され
る、該チタン基合金材料と一体化された硬化肉盛
部にて構成されると共に、その硬化肉盛部中にお
いて前記金属炭化物が微細な粒子状にてチタン層
中に分散せしめられている特徴を有している。 発明の効果 このように、本発明に従つて、チタン基合金材
料からなるエンジンバルブ素材にプラズマアーク
を用いて硬化肉盛を行うと、硬化肉盛部にピンホ
ールが発生することがなく、また、溶接界面が実
質的に独立して認められず、硬化肉盛部は母材か
ら連続的に変化する連属相としてエンジンバルブ
素材に一体的に融接せしめられる。特に、硬化肉
盛すべき粉末材料を適当に選択すれば、硬化肉盛
部とエンジンバルブ素材との間の結合性が損なわ
れる虞れもない。また、イオン窒化法等の表面硬
化処理を施す場合に比較して、充分な厚さの硬化
肉盛部が容易に得られる。したがつて、実用上充
分に満足し得る、チタン基合金材料からなる軽量
なエンジンバルブが製造され得ることとなるので
ある。 また、肉盛材として粉末材料を用いるため、棒
材を用いる場合に比較して硬化肉盛に要する時間
が短縮され得るとともに、硬化肉盛の自動化が容
易となる。さらに、プラズマアークを用いて硬化
肉盛を行うため、その硬化肉盛を施すべき開先部
の深さが浅くても良好なビード形状の硬化肉盛が
得られ、肉盛材の使用量が大幅に節減され得ると
いう利点もある。 さらに、上記のように構成されたエンジンバル
ブによれば、チタン基合金材料製であるため、そ
の重量が大幅に軽量化され得る。また、弁フエー
ス面が形成されているバルブ傘部の硬化肉盛部
は、チタンと金属炭化物とから構成されてチタン
基合金材料と一体化されているとともに、その一
体化された硬化肉盛部中において、金属炭化物が
微細な粒子状にてチタン層中に分散せしめられて
いるため、硬化肉盛部が単にチタン基合金材料の
表面に溶着されている場合に比較して、硬化肉盛
部とチタン基合金材料との結合性が高められ、か
つ充分な硬度が得られる。したがつて、実用上充
分に満足し得る、チタン基合金材料からなる軽量
なエンジンバルブが提供されることとなるのであ
る。 実施例 次に、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、本発明の実施例を説明するが、理解を容易に
するために、先ず、本発明において好適に用いら
れるプラズマ肉盛溶接装置を第1図に基づいて説
明することとする。 図において、10は、鉛直方向に配置されたプ
ラズマアークトーチ(以下、トーチと称する)の
先端部である。かかるトーチ10は、中心部にタ
ングステン電極12を備えており、この電極12
の外側には、トーチ内筒14およびトーチ外筒1
6がそれぞれ所定の距離を隔てて同軸的に配設さ
れている。そして、それら電極12とトーチ内筒
14との間、およびトーチ内筒14とトーチ外筒
16との間には、それぞれ環状の通路18および
20が形成されている。 通路18は、配管22を介してプラズマガス供
給装置24に接続されており、アルゴンガス等の
プラズマガスが供給されるようになつている。そ
して、この通路18内に供給されたプラズマガス
は、トーチ内筒14の先端に設けられたノズル3
0から下方に噴出させられる。 また、通路20は、配管32を介して搬送ガス
供給装置34に接続されており、更にその配管3
2の中間部には、パウダ供給装置36が接続され
て、そのパウダ供給装置36から肉盛材として所
定の粉末材料が供給されるようになつている。す
なわち、通路20には、所定量の粉末材料を含ん
だ搬送ガスが供給され、トーチ外筒16の先端に
設けられたノズル38から下方に噴出せしめられ
るのである。なお、粉末材料としてはチタンと金
属炭化物との混合粉末、例えばTi−TiC、Ti−
WC、Ti−TiC−WC等の混合粉末が好適に使用
され得るが、Ti−TiNの混合粉末等その他の硬
化肉盛用粉末材料を用いることも可能であり、ま
た、搬送ガスとしてはアルゴンガス、ヘリウムガ
ス等の不活性ガスが用いられる。 一方、トーチ内筒14およびトーチ外筒16の
ノズル30および38には、それぞれ冷却水通路
40および42が配設されて、それ等両ノズル3
0および38を冷却するようになつている。ま
た、トーチ外筒16の先端部には、シールドガス
供給装置44から配管46を介してアルゴンガ
ス、ヘリウムガス等の不活性ガスからなるシール
ドガスが供給されるようになつており、そのシー
ルドガスをトーチ10の軸心方向へ略円筒状に吹
き出すことにより、溶接部が大気からシールドさ
れるようになつている。 以上のように構成されたトーチ10の下方に
は、硬化肉盛溶接を施すべきエンジンバルブ素材
48が取り付けられるようになつている。このエ
ンジンバルブ素材48は、自動車等のエンジンの
燃焼室内に混合ガス京を供給したり或いは燃焼室
から燃焼排ガスを排出したりするために、吸気口
や排気口を開閉するエンジンバルブの素材を成す
もので、軽量かつ耐熱性に優れたチタン基合金材
料製である。エンジンバルブ素材48は軸部50
と傘部52とを備えており、その傘部52の軸部
50側に位置する肩部の外側部には、硬化肉盛が
施される円環状の凹部54(開先部)が形成され
ている。なお、第1図において凹部54に示す破
線は、硬化肉盛が施されて硬化肉盛部55が形成
された状態を示したものである。 かかるエンジンバルブ素材48は、鉛直方向に
対して角度θだけ傾斜して設けられた取付軸56
に、冷却用のバツキング58を介してその軸線A
が取付軸56の軸線と一致する状態で取り付けら
れており、取付軸56とともに軸線Aまわりに所
定の速度で回転せしめられるようになつている。
この軸線Aの鉛直方向に対する角度θは、エンジ
ンバルブ素材48の形状等を考慮して、10°〜60°
の範囲内に設定することが望ましい。そして、こ
のように取付軸56に取り付けられた状態におい
て、エンジンバルブ素材48の前記傘部52に形
成さた凹部54のうち、最も上方に位置する部分
は、前記トーチ10のノズル38の鉛直下方に保
持されていて、エンジンバルブ素材48が軸線A
まわりに回転させられることにより、円環状の凹
部54に順次硬化肉盛が施されるのである。ここ
で、ノズル38のノズル径:D1は、凹部54の
開先幅:D2に対して、下式: 0.6D2≦D1≦1.2D2 を満足するように設定されている。 また、トーチ10の先端部近傍には、第2図に
示すように、下端面60に多数の噴出孔62が形
成されたアフターシールド装置64が設けられて
いる。アフターシールド装置64は、図示しない
シールドガス供給装置からアルゴン、ヘリウム、
もしくはアルゴンとヘリウムとの混合気体等の不
活性ガスからなるシールドガスが供給されるよう
になつており、その供給されたシールドガスを多
数の噴出孔62から下方に噴出するもので、トー
チ10の溶接方向下流側に配設されている。上記
多数の噴出孔62は、溶接方向とほぼ平行に前記
エンジンバルブ素材48の開先幅D1よりも僅か
に広い間隔dを隔てて二列設けられており、その
溶接方向の距離1はエンジンバルブ素材48に形
成された硬化肉盛部55のうち、トーチ10によ
つて肉盛溶接され、未だ溶融状態にある部分の長
さ寸法以上となるように、溶接速度等を考慮して
設定されている。 なお、トーチ10の電極12とトーチ内筒14
との間には、パイロツト電源66から所定のパイ
ロツト電流が供給されるようになつているととも
に、電極12とエンジンバルブ素材48が取り付
けられるバツキング58との間には、メイン電源
68から所定の溶接電流が供給されるようになつ
ている。また、電極12とトーチ内筒14との間
には、パイロツト電源66と並列に点火用の高周
波発振器70が介挿されている。 次に、上述したプラズマ肉盛溶接装置を用いて
エンジンバルブ素材48に硬化肉盛を施す手順に
ついて説明するが、これはそのまま本方法発明の
一実施例を成すものである。 先ず、パイロツト電源66からパイロツト電流
を供給し、電極12の先端とトーチ内筒14のノ
ズル30との間にパイロツトアークを発生させる
と同時に、プラズマガス供給装置24から環状通
路18内にプラズマガスを供給する。これによ
り、電極12の先端にプラズマアークが形成され
る。 その後、電極12とバツキング58との間にメ
イン電源68から溶接電流を供給し、電極12の
先端に形成されているプラズマアークをエンジン
バルブ素材48へ移行させるとともに、搬送ガス
供給装置34およびパウダ供給装置36から所定
の粉末材料を含む搬送ガスを通路20内に供給す
る。この通路20内に供給された粉末材料はノズ
ル38から噴出せしめられてプラズマアークによ
つて溶融され、エンジンバルブ素材48の凹部5
4に肉盛溶接される。なお、この時、トーチ10
の先端部からはシールドガスが吹き出されてお
り、溶融された粉末材料や凹部54が空気中の酸
素等の影響を受けないようにされている。 そして、この状態において、エンジンバルブ素
材48をその軸線Aまわりに回転させることによ
り、凹部54の肉盛溶接される部位が移動して、
傘部52の外周部に形成された円環状の凹部54
の全周に順次硬化肉盛が施されることとなる。こ
の時、アフターシールド装置64からはシールド
ガスが噴出せしめられており、エンジンバルブ素
材48に形成された硬化肉盛部55のうち、未だ
溶融状態にある部分が大気からシールドされて、
大気中の酸素、窒素、水素等の影響を受けないよ
うにされている。なお、必要に応じてトーチ10
を溶接方向と直角方向、すなわち第1図において
左右方向へ往復移動(オシレート)することも可
能である。 ここで、例えば粉末材料としてチタンと高硬度
の金属炭化物との混合粉末を用いて上記硬化肉盛
溶接を行うと、硬化肉盛部55は、第3図に示す
ように、チタンのみが溶融してチタン基合金材料
からなるエンジンバルブ素材48の傘部52に融
接せしめられ、そのチタン層T中に高硬度の金属
炭化物72の粉末が微粒子状に分散せしめられた
構造となる。また、硬化肉盛部55は、それが溶
融状態にある間不活性ガスにて大気からシールド
されているため、大気中の酸素等に起因して内部
に酸化物等が形成されたりピンホールが発生した
りすることがない。 したがつて、このようにしてチタン基合金材料
からなるエンジンバルブ素材48に硬化肉盛を行
うと、硬化肉盛部55にピンホールを生じたり、
或いは硬化肉盛部55とエンジンバルブ素材48
との間の結合性が損なわれたりすることがなく、
軽量でかつ実用上充分に満足し得るエンジンバル
ブが製造され得るのである。また、肉盛材として
粉末材料を用いているため、棒材を用いる場合に
比較して溶接時間を短縮化し得るとともに、硬化
肉盛の自動化が容易となる。 なお、上例では、エンジンバルブ素材48の硬
化肉盛溶接を施すべき部分に凹部54が形成され
ているが、このようにプラズマアークを用いて硬
化肉盛を行う場合にはそのような凹部は必ずしも
必要ではなく、例えば平坦面であつても良好なビ
ート形状の硬化肉盛が得られる。したがつて、所
定の凹部を形成して硬化肉盛を行う必要があるガ
ス法やTIG法に比較して、肉盛材の使用量が大幅
に節減され得る。 そして、このようにして硬化肉盛されたエンジ
ンバルブ素材48には、その後、その硬化肉盛部
55に研削加工等の所定の加工が施されて、燃焼
室の吸気口若しくは排気口に設けられた弁座に着
座する弁フエース面が形成され、耐熱性、耐摩耗
性に優れたエンジンバルブが製造されるのであ
る。 なお、上記説明においては、エンジンバルブ素
材48が冷却用のバツキング58を介して取付軸
56に取り付けられるようになつているため、硬
化肉盛部55が良好に冷却されて、アフターシー
ルド装置64の溶接方向の距離1が比較的短くて
済むが、このバツキング58は、エンジンバルブ
素材48の大きさや、溶接電流等の溶接条件を考
慮して、必要に応じて設ければ良いものである。 また、上述したプラズマ肉盛溶接装置は飽くま
でも本方法発明を好適に実施し得る装置の一例で
あり、また、その装置を用いてエンジンバルブを
製造することは本方法発明の一つの実施例を意味
するもので、本発明はこれらの記載によつて何等
制約を受けるものではなく、当業者の知識に基づ
いて種々の変更、改良を施した態様で実施しても
良いことは勿論である。 因に、チタン基合金材料としてTi−6%Al−
4%V材料を用いたエンジンバルブ素材48の傘
部52に硬化肉盛を行う際に、溶接電流を40〜
50A、溶接速度を8mm/sec、プラズマガスの供
給量を0.7/min、パウダ搬送ガスの供給量を
3.0/min、シールドガス供給装置44から供
給されるシールドガスの供給量を20.0/min、
硬化肉盛部55の開先幅:D2を2.0mmとし、オシ
レートを行わないという条件で、肉盛材として供
給する粉末材料およびノズル径:D1を適宜変更
するとともに、アフターシールド装置64から
20.0/minの供給量でシールドガスを噴出して
アフターシールドを行つた場合と行わなかつた場
合について、硬化肉盛部55とエンジンバルブ素
材48との間の結合性、硬化肉盛部55における
ピンホールの発生状況およびビード形状を調べた
結果を第1表に示す。 なお、粉末材料Ti−TiCにおけるTiCの粒径は
約20μmでその混合率は約30%、Ti−TiNにおけ
るTiNの粒径は約20μmでその混合率は約30%、
Ti−TiC−WCにおけるTiC、WCの粒径はそれ
ぞれ約20μm、50μmでそれらの混合率はそれぞ
れ約20%、10%、Ti−WCにおけるWCの粒径は
約50μmでその混合率は約10%である。また、No.
1〜11は前記第1図に示すトーチ10を用いて硬
化肉盛を行つたものであるが、No.12は比較のため
に溶射で硬化肉盛を行つたものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an engine valve and a method for manufacturing the same, and in particular to an engine valve and a valve face surface formed by using a titanium-based alloy material as an engine valve material and hardfacing the engine valve material. The present invention relates to a manufacturing method thereof. BACKGROUND OF THE INVENTION Engines such as automobiles are provided with engine valves that open and close intake ports and exhaust ports in order to supply mixed gas into the combustion chamber or discharge combustion exhaust gas from the combustion chamber. Since this engine valve is used in a high temperature environment, it is required to have excellent heat resistance, wear resistance, etc. For this reason, austenitic heat-resistant steels, such as
Using SUH36 material etc. as engine valve material,
Engine valves that satisfy heat resistance, wear resistance, etc. are manufactured by hardfacing the engine valve material to form a valve face that seats on the valve seat of the intake or exhaust port. . On the other hand, in recent years, efforts have been made to reduce the weight of various component parts in order to save energy in engines, and as one countermeasure for the above-mentioned engine valves, the engine valve material has been changed to a titanium-based alloy that is lightweight and has excellent heat resistance. Consideration has begun to be given to using materials. That is, a titanium-based alloy material such as Ti-6%Al-4%V is used as the engine valve material, and a specified hardening material is thermally sprayed on the valve cap, or the surface is hardened by ion nitriding. This creates a highly wear-resistant valve face. Problems to be Solved by the Invention However, as described above, when hardfacing is performed by thermal spraying, many pinholes occur in the hardfacing, and the hardfacing is simply a material for engine valves. The bond between the two is low, and there are problems in that the hardfacing part cracks or peels off. Also,
If the surface hardening treatment is performed using the ion nitriding method, there will be no problem of cracking or peeling, but it is difficult to form a hardened layer of sufficient thickness, which impairs the durability and wear resistance of the engine valve. Therefore, a lightweight engine valve made of a titanium-based alloy material that satisfies practical needs has not yet been provided, and one of the reasons for this is that the valve cap is particularly hard and wear-resistant. The reason for this is that the method for forming an excellent valve face has not been fully established. Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing an engine valve according to the present invention involves performing a predetermined hardfacing on an engine valve material made of a titanium-based alloy material to form a valve face. In order to form a surface and manufacture the desired engine valve, a plasma arc is formed between the plasma arc torch and the engine valve material, and a predetermined powder material is guided into the plasma arc by a powder carrier gas. Then, the powder material is melted and a predetermined hardfacing is applied to the engine valve material, and the nozzle diameter: D 1 of the plasma arc torch is set to a groove width: D 2 of the hardfacing part. , the following formula: 0.6D 2 ≦D 1 ≦1.2D 2 is satisfied. In the present invention, as the titanium-based alloy material constituting the engine valve material, a material containing ordinary titanium as a main component can be appropriately selected and used, and generally Ti-6%
Al-4%V etc. can be suitably used as the engine valve material. In addition, titanium contained in titanium-based alloy materials forms new compounds with dissimilar metals and tends to lose bonding properties. It is desirable to use a mixed powder of hard metal carbide and high hardness metal carbide. In other words, if such a mixed powder is used, only the titanium in the mixed powder will be melted and welded well to the engine valve material made of titanium-based alloy material, and the welded titanium layer will have a high Because the hard metal carbide particles are distributed and present, a hardened build-up part with high hardness and a practically sufficient bonding property can be obtained. In addition, as such a mixed powder, for example, TiC with a particle size of 10 to 30 μm
Ti-TiC mixed powder containing about 10 to 50% of
Ti-WC mixed powder containing about 5-30 WC of 30-70 μm, or Ti-TiC- containing about 5-30% and 5-20% of TiC and WC of the above particle size, respectively.
A mixed powder of WC or the like may be suitably used. In the present invention, when performing hardfacing with a plasma arc torch, the powder material and the hardfacing part that are in a molten state by the plasma arc are not affected by oxygen, nitrogen, etc. in the atmosphere. Therefore, not only the welded part but also the hardened build-up part which is still in a molten state can be shielded (after-shielded) from the atmosphere with an inert gas such as argon, helium, or a mixture of argon and helium. desirable. In this case, if only the hardened build-up part in a molten state is partially shielded, the hardened build-up part can be effectively protected with a simple device. When attached and hardfacing is performed, there is an advantage that the hardfacing part is cooled well and the area to be after-shielded is reduced. Note that it is of course possible to shield the entire apparatus including the hardfacing portion from the atmosphere by housing the plasma arc torch and the engine valve material in a closed container in which air is replaced with an inert gas. In addition, the valve face surface of an engine valve is generally formed in a tapered shape on the outer circumferential surface of the valve head, but the engine valve material is made with its axis inclined at 10° to 60° with respect to the vertical direction. If hardfacing is performed by placing a plasma arc torch above the inclined engine valve material while rotating it around the axis, the bead shape will be damaged due to the gravity acting on the molten metal. There isn't. Furthermore, when performing hardfacing, it is of course possible to relatively move (oscillate) the plasma arc torch and the engine valve material in a direction perpendicular to the welding direction, if necessary. In addition, the engine valve made of titanium-based alloy material that can be suitably obtained by hardfacing using plasma arc is completely new, and is a useful engine valve that does not have the above-mentioned conventional problems. That is, the valve face surface of the valve head portion is composed of a hard overlay part that is made of titanium and metal carbide and is integrated with the titanium-based alloy material, and the hard overlay part is made of titanium and metal carbide. The metal carbide is characterized in that it is dispersed in the titanium layer in the form of fine particles. Effects of the Invention As described above, when hardfacing is performed on an engine valve material made of titanium-based alloy material using plasma arc according to the present invention, pinholes do not occur in the hardfacing part. , the weld interface is not substantially independently recognized, and the hardfacing is integrally fused to the engine valve material as a continuous phase that changes from the base metal. In particular, if the powder material to be hardfacing is appropriately selected, there is no risk that the bond between the hardfacing part and the engine valve material will be impaired. Further, compared to the case where a surface hardening treatment such as ion nitriding is performed, a hardened build-up portion with a sufficient thickness can be easily obtained. Therefore, it is possible to manufacture a lightweight engine valve made of a titanium-based alloy material that is fully satisfactory in practical terms. Further, since a powder material is used as the overlay material, the time required for hard overlay can be shortened compared to the case where a bar material is used, and the hard overlay can be easily automated. Furthermore, since hardfacing is performed using a plasma arc, hardfacing with a good bead shape can be obtained even if the depth of the groove to be hardfacing is shallow, and the amount of hardfacing material used can be reduced. Another advantage is that significant savings can be made. Further, since the engine valve configured as described above is made of a titanium-based alloy material, its weight can be significantly reduced. In addition, the hard build-up part of the valve head part where the valve face surface is formed is made of titanium and metal carbide and is integrated with the titanium-based alloy material, and the integrated hard build-up part is made of titanium and metal carbide. Inside, the metal carbide is dispersed in the titanium layer in the form of fine particles, so the hard build-up area is much smaller than when the hard build-up area is simply welded to the surface of the titanium-based alloy material. The bondability between the material and the titanium-based alloy material is improved, and sufficient hardness is obtained. Therefore, it is possible to provide a lightweight engine valve made of a titanium-based alloy material that is fully satisfactory in practical terms. EXAMPLES Next, in order to clarify the present invention more specifically, examples of the present invention will be described.In order to facilitate understanding, first, a plasma overlay welding apparatus suitably used in the present invention will be explained. will be explained based on FIG. In the figure, 10 is the tip of a plasma arc torch (hereinafter referred to as a torch) arranged in the vertical direction. Such a torch 10 is equipped with a tungsten electrode 12 in the center, and this electrode 12
On the outside, there is a torch inner cylinder 14 and a torch outer cylinder 1.
6 are coaxially arranged at a predetermined distance from each other. Annular passages 18 and 20 are formed between the electrode 12 and the torch inner cylinder 14 and between the torch inner cylinder 14 and the torch outer cylinder 16, respectively. The passage 18 is connected to a plasma gas supply device 24 via a pipe 22, and is supplied with plasma gas such as argon gas. The plasma gas supplied into this passage 18 is then passed through a nozzle 3 provided at the tip of the torch inner cylinder 14.
It is ejected downward from 0. Further, the passage 20 is connected to a carrier gas supply device 34 via a pipe 32, and the pipe 32 is further connected to a carrier gas supply device 34.
A powder supply device 36 is connected to the intermediate portion of the two, and a predetermined powder material is supplied as a build-up material from the powder supply device 36. That is, a carrier gas containing a predetermined amount of powder material is supplied to the passage 20 and is ejected downward from a nozzle 38 provided at the tip of the torch outer cylinder 16. The powder material may be a mixed powder of titanium and metal carbide, such as Ti-TiC, Ti-
Mixed powders such as WC and Ti-TiC-WC can be suitably used, but it is also possible to use other powder materials for hardfacing, such as mixed powders of Ti-TiN, and argon gas can be used as the carrier gas. , an inert gas such as helium gas is used. On the other hand, cooling water passages 40 and 42 are provided in the nozzles 30 and 38 of the torch inner cylinder 14 and the torch outer cylinder 16, respectively.
0 and 38. Furthermore, a shielding gas made of an inert gas such as argon gas or helium gas is supplied to the tip of the torch outer cylinder 16 from a shielding gas supply device 44 via a pipe 46. By blowing out in a substantially cylindrical shape in the axial direction of the torch 10, the welding part is shielded from the atmosphere. An engine valve material 48 to be subjected to hardfacing welding is attached below the torch 10 configured as described above. This engine valve material 48 is a material for an engine valve that opens and closes an intake port and an exhaust port in order to supply mixed gas into the combustion chamber of an engine such as an automobile or to discharge combustion exhaust gas from the combustion chamber. It is made of titanium-based alloy material, which is lightweight and has excellent heat resistance. The engine valve material 48 is the shaft portion 50
and an umbrella portion 52, and an annular recess 54 (groove portion) to which hardfacing is applied is formed on the outer side of the shoulder portion of the umbrella portion 52 located on the shaft portion 50 side. ing. In addition, the broken line shown in the recessed part 54 in FIG. 1 shows the state in which the hardfacing part 55 is formed by hardfacing. The engine valve material 48 has a mounting shaft 56 inclined at an angle θ with respect to the vertical direction.
, its axis A via the cooling backing 58.
is attached so as to coincide with the axis of the mounting shaft 56, and is configured to rotate together with the mounting shaft 56 around the axis A at a predetermined speed.
The angle θ of this axis A with respect to the vertical direction is 10° to 60°, taking into consideration the shape of the engine valve material 48, etc.
It is desirable to set it within the range of . In the state of being attached to the mounting shaft 56 in this manner, the uppermost portion of the recess 54 formed in the umbrella portion 52 of the engine valve material 48 is located vertically below the nozzle 38 of the torch 10. , and the engine valve material 48 is aligned with the axis A.
By rotating it around, the annular recess 54 is sequentially hardened. Here, the nozzle diameter: D 1 of the nozzle 38 is set to satisfy the following formula: 0.6D 2 ≦D 1 1.2D 2 with respect to the groove width: D 2 of the recess 54 . Further, near the tip of the torch 10, as shown in FIG. 2, an after-shield device 64 is provided in which a number of ejection holes 62 are formed in the lower end surface 60. The after-shield device 64 supplies argon, helium,
Alternatively, a shielding gas made of an inert gas such as a mixture of argon and helium is supplied, and the supplied shielding gas is ejected downward from a large number of ejection holes 62. It is arranged on the downstream side in the welding direction. The large number of jet holes 62 are arranged in two rows approximately parallel to the welding direction with an interval d slightly wider than the groove width D 1 of the engine valve material 48, and the distance 1 in the welding direction is approximately parallel to the welding direction. The hardfacing part 55 formed on the valve material 48 is set in consideration of the welding speed, etc., so that the length is equal to or longer than the part that is still in a molten state and has been overlay welded by the torch 10. ing. Note that the electrode 12 of the torch 10 and the torch inner cylinder 14
A predetermined pilot current is supplied from a pilot power source 66 between the electrode 12 and the backing 58 to which the engine valve material 48 is attached, and a predetermined welding current is supplied from the main power source 68 to the Current is being supplied. Further, a high frequency oscillator 70 for ignition is inserted between the electrode 12 and the torch inner cylinder 14 in parallel with the pilot power source 66. Next, a procedure for applying hard overlay to the engine valve material 48 using the above-mentioned plasma overlay welding apparatus will be described, which constitutes one embodiment of the present method invention as it is. First, a pilot current is supplied from the pilot power supply 66 to generate a pilot arc between the tip of the electrode 12 and the nozzle 30 of the torch inner cylinder 14, and at the same time, plasma gas is supplied from the plasma gas supply device 24 into the annular passage 18. supply As a result, a plasma arc is formed at the tip of the electrode 12. Thereafter, a welding current is supplied from the main power supply 68 between the electrode 12 and the bucking 58 to transfer the plasma arc formed at the tip of the electrode 12 to the engine valve material 48, and at the same time, the carrier gas supply device 34 and the powder supply A device 36 supplies a carrier gas containing a predetermined powder material into the passageway 20 . The powder material supplied into the passage 20 is ejected from the nozzle 38 and melted by a plasma arc, and is melted into the recess 5 of the engine valve material 48.
4 is overlay welded. In addition, at this time, torch 10
A shielding gas is blown out from the tip of the recess 54 to prevent the molten powder material and the recess 54 from being affected by oxygen in the air. In this state, by rotating the engine valve material 48 around its axis A, the portion of the recess 54 to be overlaid welded moves.
An annular recess 54 formed on the outer periphery of the umbrella portion 52
Hardfacing will be sequentially applied to the entire circumference. At this time, shielding gas is ejected from the aftershield device 64, and the portion of the hardened build-up portion 55 formed on the engine valve material 48 that is still in a molten state is shielded from the atmosphere.
It is designed to be unaffected by atmospheric oxygen, nitrogen, hydrogen, etc. In addition, if necessary, torch 10
It is also possible to reciprocate (oscillate) in the direction perpendicular to the welding direction, that is, in the left-right direction in FIG. For example, if the hardfacing welding is performed using a mixed powder of titanium and a high-hardness metal carbide as the powder material, only the titanium will melt in the hardfacing part 55, as shown in FIG. It is fused to the umbrella portion 52 of the engine valve material 48 made of a titanium-based alloy material, and has a structure in which powder of highly hard metal carbide 72 is dispersed in the form of fine particles in the titanium layer T. In addition, since the hardfacing part 55 is shielded from the atmosphere with an inert gas while it is in a molten state, oxides or the like may be formed inside or pinholes may occur due to oxygen in the atmosphere. It never occurs. Therefore, when hardfacing is performed on the engine valve material 48 made of a titanium-based alloy material in this way, pinholes may be formed in the hardfacing portion 55.
Or the hardened overlay part 55 and the engine valve material 48
without damaging the connectivity between
It is possible to manufacture an engine valve that is lightweight and satisfactorily practical. Further, since a powder material is used as the overlay material, the welding time can be shortened compared to the case where a bar material is used, and the automation of hard overlay can be facilitated. In the above example, the recess 54 is formed in the part of the engine valve material 48 where hardfacing welding is to be performed, but when performing hardfacing welding using plasma arc in this way, such a recess is This is not necessarily necessary; for example, even on a flat surface, a good bead-shaped hardfacing can be obtained. Therefore, compared to the gas method or the TIG method, which requires hardfacing by forming a predetermined recess, the amount of hardfacing material used can be significantly reduced. Then, the engine valve material 48 hard-faced in this way is then subjected to a predetermined process such as grinding on the hard-faced part 55, and then installed at the intake or exhaust port of the combustion chamber. The valve face surface that sits on the valve seat is formed, and an engine valve with excellent heat resistance and wear resistance is manufactured. In the above description, since the engine valve material 48 is attached to the mounting shaft 56 via the cooling backing 58, the hardfacing portion 55 is cooled well and the after-shield device 64 is cooled. Although the distance 1 in the welding direction is relatively short, this backing 58 may be provided as necessary, taking into consideration the size of the engine valve material 48 and welding conditions such as welding current. Furthermore, the above-mentioned plasma overlay welding device is only an example of a device that can suitably carry out the method invention of the present invention, and manufacturing an engine valve using the device means one embodiment of the method invention of the present invention. Therefore, the present invention is not limited in any way by these descriptions, and it goes without saying that the present invention may be implemented with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. Incidentally, as a titanium-based alloy material, Ti-6%Al-
When hardfacing the cap portion 52 of the engine valve material 48 using 4% V material, the welding current is set at 40~
50A, welding speed 8mm/sec, plasma gas supply rate 0.7/min, powder carrier gas supply rate
3.0/min, and the supply rate of shield gas supplied from the shield gas supply device 44 is 20.0/min.
Under the conditions that the groove width D 2 of the hardfacing part 55 is 2.0 mm and oscillation is not performed, the powder material to be supplied as the overlay material and the nozzle diameter D 1 are changed as appropriate, and the after-shielding device 64 is
The bonding property between the hard overlay part 55 and the engine valve material 48, the pin in the hard overlay part 55, and the case where after shielding is performed by ejecting shielding gas at a supply rate of 20.0/min and when after shielding is not performed. Table 1 shows the results of examining the occurrence of holes and bead shape. In addition, the particle size of TiC in the powder material Ti-TiC is about 20 μm and the mixing ratio is about 30%, and the particle size of TiN in Ti-TiN is about 20 μm and the mixing ratio is about 30%.
The particle sizes of TiC and WC in Ti-TiC-WC are approximately 20 μm and 50 μm, respectively, and their mixing ratios are approximately 20% and 10%, respectively. The particle size of WC in Ti-WC is approximately 50 μm, and their mixing ratio is approximately 10%. %. Also, No.
No. 1 to No. 11 are those in which hardfacing was performed using the torch 10 shown in FIG. 1, while No. 12 was hardfacing by thermal spraying for comparison.

【表】 *、**、***:○・・・良好 △・・
・使用可 ×・・不良
かかる第1表から明らかなように、ノズル径:
D1が本発明の範囲内で且つアフターシールドを
行つたNo.1〜5の硬化肉盛においては、硬化肉盛
部55とエンジンバルブ素材48との間の結合性
も高く、硬化肉盛部55にピンホールを生じたり
ビード形状が損なわれたりすることもない。 これに対して、ノズル径:D1が本発明の範囲
から逸脱しているNo.6およびNo.7の場合には、い
ずれもビード形状が損なわれて満足し得る硬化肉
盛部55が得られない。また、アフターシールド
を行わなかつたNo.8の場合には、硬化肉盛部55
が大気中の酸素等の影響を受けて、ピンホールが
発生したりビード形状が損なわれたりするが、こ
れらは実用上差し支えない程度でエンジンバルブ
としての使用は可能である。 また、肉盛材としてステライト#12、
Nimonic80A、Mo−MoCの粉末材料を用いたNo.
9、10、11の場合には、チタン基合金材料中のチ
タンが肉盛材と化合して新たな化合物を形成し、
硬化肉盛部55とエンジンバルブ素材48との間
の結合性が低下する。さらに、溶射によつて肉盛
したNo.12の場合には、肉盛材は単にエンジンバル
ブ素材48の表面に溶着するのみでは溶込み量が
少なく、結合性が著しく低下するとともに、硬化
肉盛部55に多数のピンホールが発生する。 加えて、上記の実施例と同様にして、Ti−6
%Al−4%V材料からなる自動車用エンジンバ
ルブ素材の傘部に、Ti−TiC粉末材料を硬化肉盛
する際に、プラズマガス供給量を0.7/分で一
定とし、またパウダ搬送ガス量:3/分、シー
ルドガス供給量:20/分として、溶接電流を
50A及び100Aの2種類に設定し、その異なる溶
接電流の下におけるノズル径D1と開先幅D2との
関係について、硬化肉盛部のビード形状にて評価
し、その結果を第4図に示した。 また、溶接電流を100Aで一定とする一方、プ
ラズマガスの供給量を0.9/分及び1.5/分の
2種類に設定すること以外は、上記と同様にし
て、硬化肉盛を行ない、その異なるプラズマガス
供給量の下におけるノズル径D1と開先幅D2との
関係について、硬化肉盛部のビード形状にて評価
し、その結果を第5図に示した。 なお、それら第4図及び第5図における記号に
関して、○印は硬化肉盛部のビード形状が良好で
あつたことを示し、また△印はビード形状がやや
損なわれるものの、実用上使用可能であつたこと
を示し、更に×印は硬化肉盛部のビード形状が不
良であつたことを示している。 そして、かかる第4図及び第5図の結果より明
らかなように、ノズル径D1と開先幅D2の関係に
ついて、溶接条件の電流とプラズマガス供給量か
らみても、それらの溶接条件の変化にも拘わら
ず、本発明に従う0.6D2≦D1≦1.2D2の条件下にお
いては、優れた特性を有する良好な硬化肉盛部を
得ることが出来たのである。
[Table] *, **, ***: ○...Good △...
- Usable ×... Defective As is clear from Table 1, the nozzle diameter:
In No. 1 to 5 hardfacing in which D 1 is within the scope of the present invention and after shielding is performed, the bonding between the hardfacing part 55 and the engine valve material 48 is high, and the hardfacing part There is no possibility that pinholes will be formed in 55 or that the bead shape will be damaged. On the other hand, in the case of No. 6 and No. 7, in which the nozzle diameter: D 1 deviates from the range of the present invention, the bead shape is impaired and a satisfactory hardfacing portion 55 is not obtained. I can't. In addition, in the case of No. 8 where after-shielding was not performed, the hardened build-up part 55
Under the influence of oxygen in the atmosphere, pinholes may occur or the bead shape may be damaged, but these do not pose a practical problem and can be used as engine valves. Also, Stellite #12 is used as overlay material.
Nimonic80A, No. using Mo-MoC powder material.
In the cases of 9, 10, and 11, titanium in the titanium-based alloy material combines with the overlay material to form a new compound,
The bondability between the hardfacing portion 55 and the engine valve material 48 is reduced. Furthermore, in the case of No. 12, which was built up by thermal spraying, if the overlay material was simply welded to the surface of the engine valve material 48, the amount of penetration would be small, and the bonding property would be significantly reduced. A large number of pinholes are generated in the portion 55. In addition, in the same manner as in the above example, Ti-6
When hardfacing Ti-TiC powder material onto the cap of an automobile engine valve material made of %Al-4%V material, the plasma gas supply rate was kept constant at 0.7/min, and the powder carrier gas amount: 3/min, shielding gas supply rate: 20/min, welding current
The relationship between nozzle diameter D 1 and groove width D 2 under different welding currents was evaluated using the bead shape of the hardfacing part, and the results are shown in Figure 4. It was shown to. In addition, hardfacing was performed in the same manner as above except that the welding current was kept constant at 100A and the plasma gas supply rate was set to two types, 0.9/min and 1.5/min. The relationship between the nozzle diameter D 1 and the groove width D 2 under the gas supply amount was evaluated using the bead shape of the hardfacing part, and the results are shown in FIG. Regarding the symbols in Figures 4 and 5, ○ indicates that the bead shape of the hardened build-up part was good, and △ indicates that the bead shape is slightly impaired but can be used practically. In addition, the x mark indicates that the bead shape of the hardfacing portion was poor. As is clear from the results shown in FIGS. 4 and 5, the relationship between the nozzle diameter D 1 and the groove width D 2 can be seen from the welding conditions' current and plasma gas supply amount. Despite the changes, under the conditions of 0.6D 2 ≦D 1 ≦1.2D 2 according to the present invention, it was possible to obtain a good hardfacing part with excellent properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明において好適に用いられるプラ
ズマ肉盛溶接装置の一例を説明する図である。第
2図は第1図の装置に設けられているアフターシ
ールド装置の噴出孔を示す底面図である。第3図
は第1図の装置によつて肉盛された硬化肉盛部の
断面図である。第4図は、実施例において得られ
た、異なる溶接電流に対するノズル径D1と開先
幅D2との関係を調べた結果を示すグラフである。
第5図は、実施例において得られた、異なるプラ
ズマガス供給量に対するノズル径D1と開先幅D2
との関係を調べた結果を示すグラフである。 10:プラズマアークトーチ、38:ノズル、
48:エンジンバルブ素材、52:傘部(バルブ
傘部、55:硬化肉盛部、72:金属炭化物、
D1:ノズル径、D2:開先幅、T:チタン層。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plasma overlay welding apparatus suitably used in the present invention. FIG. 2 is a bottom view showing the ejection hole of the after-shield device provided in the device of FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the hardened build-up part built up by the apparatus shown in FIG. 1. FIG. 4 is a graph showing the results of investigating the relationship between nozzle diameter D 1 and groove width D 2 for different welding currents obtained in Examples.
FIG. 5 shows the nozzle diameter D 1 and groove width D 2 for different plasma gas supply amounts obtained in the example.
This is a graph showing the results of examining the relationship between 10: Plasma arc torch, 38: Nozzle,
48: Engine valve material, 52: Cap part (valve cap part, 55: Hardened overlay part, 72: Metal carbide,
D1 : nozzle diameter, D2 : groove width, T: titanium layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 チタン基合金材料からなるエンジンバルブ素
材に所定の硬化肉盛を行つて、弁フエース面を形
成し、目的とするエンジンバルブを製造するに際
して、 プラズマアークトーチと前記エンジンバルブ素
材との間にプラズマアークを形成する一方、パウ
ダ搬送ガスによつて所定の粉末材料を前記プラズ
マアーク内に導いて、かかる粉末材料を溶融せし
め、前記エンジンバルブ素材に所定の硬化肉盛を
行うと共に、前記プラズマアークトーチのノズル
径:D1が、該硬化肉盛部の開先幅:D2に対して、
下式: 0.6D2≦D1≦1.2D2 を満足するようにしたことを特徴とするエンジン
バルブの製造方法。 2 前記エンジンバルブ素材に形成される、未だ
溶融状態にある前記硬化肉盛部を、不活性ガスに
て大気からシールドするようにした特許請求の範
囲第1項記載の製造方法。 3 前記粉末材料が、チタンと金属炭化物との混
合粉末である特許請求の範囲第1項又は第2項記
載の製造方法。 4 チタン基合金材料からなるエンジンバルブに
して、そのバルブ傘部の弁フエース面が、チタン
と金属炭化物とから構成される、該チタン基合金
材料と一体化された硬化肉盛部にて構成されると
共に、該硬化肉盛部中において前記金属炭化物が
微細な粒子状にてチタン層中に分散せしめられて
いることを特徴とするエンジンバルブ。
[Scope of Claims] 1. When producing a desired engine valve by performing a predetermined hardfacing on an engine valve material made of a titanium-based alloy material to form a valve face surface, a plasma arc torch and the engine valve are used. While forming a plasma arc between the engine valve material and the material, a predetermined powder material is guided into the plasma arc by a powder carrier gas to melt the powder material and perform a predetermined hardfacing on the engine valve material. In addition, the nozzle diameter of the plasma arc torch: D 1 is relative to the groove width of the hardfacing part: D 2 ,
A method for manufacturing an engine valve characterized by satisfying the following formula: 0.6D 2 ≦D 1 ≦1.2D 2 . 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the hardened build-up part, which is formed on the engine valve material and is still in a molten state, is shielded from the atmosphere with an inert gas. 3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the powder material is a mixed powder of titanium and metal carbide. 4. An engine valve made of a titanium-based alloy material, in which the valve face surface of the valve head portion is composed of a hardened build-up part made of titanium and metal carbide and integrated with the titanium-based alloy material. An engine valve characterized in that the metal carbide is dispersed in the titanium layer in the form of fine particles in the hardfacing portion.
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