JPH06346182A - 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材Info
- Publication number
- JPH06346182A JPH06346182A JP16518193A JP16518193A JPH06346182A JP H06346182 A JPH06346182 A JP H06346182A JP 16518193 A JP16518193 A JP 16518193A JP 16518193 A JP16518193 A JP 16518193A JP H06346182 A JPH06346182 A JP H06346182A
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- Japan
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- guide member
- sintered alloy
- wear resistance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブ
ガイド部材を提供する。 【構成】 内燃機関のバルブガイド部材が、重量％で、
Ｃ：１〜４％、Ｃｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．
８％、Ｓ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅと不可避
不純物からなる組成、並びにパーライトを主体とする素
地に、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化合物、硫化物、および遊
離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金から
なり、かつ一方側端部または両側端部の理論密度比を８
７〜９７％とし、他方側部分または中央部分の理論密度
比を７９〜８５％としてなる。
ガイド部材を提供する。 【構成】 内燃機関のバルブガイド部材が、重量％で、
Ｃ：１〜４％、Ｃｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．
８％、Ｓ：０．１〜２％を含有し、残りがＦｅと不可避
不純物からなる組成、並びにパーライトを主体とする素
地に、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化合物、硫化物、および遊
離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基焼結合金から
なり、かつ一方側端部または両側端部の理論密度比を８
７〜９７％とし、他方側部分または中央部分の理論密度
比を７９〜８５％としてなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性を
発揮する内燃機関のＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材
に関するものである。
発揮する内燃機関のＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関のバルブガイド部材の製
造に、多くのＦｅ基焼結合金が適用されていることは良
く知られるところである。
造に、多くのＦｅ基焼結合金が適用されていることは良
く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の内燃機関
の高出力化および高速化はめざましく、これに伴ない、
これの構造部材の使用条件は一段と苛酷さを増し、特に
中心孔に挿通されて往復動するバルブとの間ではげしい
摺動摩耗を受けるバルブガイド部材には、より一層の耐
摩耗性の向上が要求されるが、従来の多くのＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材はこれに対応できる十分な耐摩
耗性を示すものではなく、すぐれた耐摩耗性を安定的に
発揮するバルブガイド部材の開発が望まれている。
の高出力化および高速化はめざましく、これに伴ない、
これの構造部材の使用条件は一段と苛酷さを増し、特に
中心孔に挿通されて往復動するバルブとの間ではげしい
摺動摩耗を受けるバルブガイド部材には、より一層の耐
摩耗性の向上が要求されるが、従来の多くのＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材はこれに対応できる十分な耐摩
耗性を示すものではなく、すぐれた耐摩耗性を安定的に
発揮するバルブガイド部材の開発が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材を開発すべく研究を行なった結
果、内燃機関のバルブガイド部材を、重量％で（以下、
％は重量％を示す）、Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：
１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、 Ｓ：０．１〜
２％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成、並びにパーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ
−Ｃ−Ｐ系化合物、硫化物および遊離黒鉛が分散した組
織を有するＦｅ基焼結合金で構成すると共に、これの一
方側端部または両側端部、望ましくは一方側端部の場合
（すなわちバルブシート側のみの場合）には全長の１／
５〜１／２、両側端部の場合にはそれぞれ全長の１／５
〜１／３の長さ部分の理論密度比を相対的に８７〜９７
％の高密度とし、かつ他方側部分または中央部分の理論
密度比を７９〜８５％の低密度とした構造をもつものに
すると、この結果のＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材
は、素地に分散する硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化合物、並び
に一方側端部または両側端部に形成した高密度部分によ
る硬さ向上と、同じく素地に分散する硫化物および遊離
黒鉛による自己潤滑性の向上と、さらに他方側部分また
は中央部分に形成した低密度部分による保油効果の向上
とが相まって、苛酷な条件下での実用に際してもすぐれ
た耐摩耗性を発揮するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結
合金製バルブガイド部材を開発すべく研究を行なった結
果、内燃機関のバルブガイド部材を、重量％で（以下、
％は重量％を示す）、Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：
１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、 Ｓ：０．１〜
２％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組
成、並びにパーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ
−Ｃ−Ｐ系化合物、硫化物および遊離黒鉛が分散した組
織を有するＦｅ基焼結合金で構成すると共に、これの一
方側端部または両側端部、望ましくは一方側端部の場合
（すなわちバルブシート側のみの場合）には全長の１／
５〜１／２、両側端部の場合にはそれぞれ全長の１／５
〜１／３の長さ部分の理論密度比を相対的に８７〜９７
％の高密度とし、かつ他方側部分または中央部分の理論
密度比を７９〜８５％の低密度とした構造をもつものに
すると、この結果のＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材
は、素地に分散する硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化合物、並び
に一方側端部または両側端部に形成した高密度部分によ
る硬さ向上と、同じく素地に分散する硫化物および遊離
黒鉛による自己潤滑性の向上と、さらに他方側部分また
は中央部分に形成した低密度部分による保油効果の向上
とが相まって、苛酷な条件下での実用に際してもすぐれ
た耐摩耗性を発揮するという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、Ｃ：１〜４％、 Ｃ
ｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、 Ｓ：０．
１〜２％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からな
る組成、並びにパーライトを主体とする素地に、硬質の
Ｆｅ−Ｃ−Ｐ系化合物、硫化物、および遊離黒鉛が分散
分布した組織を有するＦｅ基焼結合金からなり、かつ一
方側端部または両側端部の理論密度比を８７〜９７％と
し、他方側部分または中央部分の理論密度比を７９〜８
５％としてなる、耐摩耗性のすぐれたバルブガイド部材
に特徴を有するものである。
なされたものであって、Ｃ：１〜４％、 Ｃ
ｕ：１．５〜６％、Ｐ：０．１〜０．８％、 Ｓ：０．
１〜２％、を含有し、残りがＦｅと不可避不純物からな
る組成、並びにパーライトを主体とする素地に、硬質の
Ｆｅ−Ｃ−Ｐ系化合物、硫化物、および遊離黒鉛が分散
分布した組織を有するＦｅ基焼結合金からなり、かつ一
方側端部または両側端部の理論密度比を８７〜９７％と
し、他方側部分または中央部分の理論密度比を７９〜８
５％としてなる、耐摩耗性のすぐれたバルブガイド部材
に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明のバルブガイド部材にお
いて、これを構成するＦｅ基焼結合金の組成および理論
密度比を上記の通りに限定した理由を説明する。 Ａ． 組成 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、素地のパーライトを形成して、これを強化
するほか、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化合物を形成して硬さ
を向上させ、さらに遊離黒鉛としても素地に分布して自
己潤滑性を改善し、もって部材の耐摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その含有量が４％を越え
ると、脆化し、所望の強度を得ることができなくなるこ
とから、その含有量を１〜４％と定めた。
いて、これを構成するＦｅ基焼結合金の組成および理論
密度比を上記の通りに限定した理由を説明する。 Ａ． 組成 （ａ） Ｃ Ｃ成分には、素地のパーライトを形成して、これを強化
するほか、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化合物を形成して硬さ
を向上させ、さらに遊離黒鉛としても素地に分布して自
己潤滑性を改善し、もって部材の耐摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その含有量が４％を越え
ると、脆化し、所望の強度を得ることができなくなるこ
とから、その含有量を１〜４％と定めた。
【０００７】（ｂ） Ｃｕ Ｃｕ成分には、素地に固溶して、これを強化すると共
に、パーライト素地を安定化する作用があるが、その含
有量が１．５％未満では前記作用に所望の改善効果が得
られず、一方その含有量が６％を越えても前記作用によ
り一層の向上効果は得られず、かえって脆化するように
なることから、その含有量を１．５〜６％と定めた。
に、パーライト素地を安定化する作用があるが、その含
有量が１．５％未満では前記作用に所望の改善効果が得
られず、一方その含有量が６％を越えても前記作用によ
り一層の向上効果は得られず、かえって脆化するように
なることから、その含有量を１．５〜６％と定めた。
【０００８】（ｃ） Ｐ Ｐ成分には、焼結性を向上させ、もって強度向上に寄与
するほか、上記の通りＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物を形成して耐
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が０．８％を越えると、素地が硬化しすぎると共
に、粗大なＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物が析出するようになって
被削性が著しく悪化することから、その含有量を０．１
〜０．８％と定めた。
するほか、上記の通りＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物を形成して耐
摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が０．１
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が０．８％を越えると、素地が硬化しすぎると共
に、粗大なＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物が析出するようになって
被削性が著しく悪化することから、その含有量を０．１
〜０．８％と定めた。
【０００９】（ｄ） Ｓ これらＳ成分は、素地に微細に分散分布する硫化物を形
成して自己潤滑性を向上させるほか、被削性を改善する
作用をもつが、その含有量が０．１％未満では、前記作
用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が２％
を越えると、強度が急激に低下するようになることか
ら、その含有量を０．１〜２％と定めた。
成して自己潤滑性を向上させるほか、被削性を改善する
作用をもつが、その含有量が０．１％未満では、前記作
用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が２％
を越えると、強度が急激に低下するようになることか
ら、その含有量を０．１〜２％と定めた。
【００１０】Ｂ． 理論密度比 バルブガイド部材の一方側端部または両側端部を高密度
化することによりこの部分の硬さを一段と高め、一方低
密度部分で十分な保油効果を発揮せしめ、もって耐摩耗
性の向上に寄与せしめるが、前記高密度部分の理論密度
比が８７％未満では、十分な硬さ向上が得られず、一方
これを９７％を越えて高くするには、圧粉体の成形圧を
高くすると共に、焼結温度を高くする必要があり、これ
は成形金型の使用寿命の短命化および焼結後の寸法精度
低下の原因となるものであり、また前記低密度部分の理
論密度比が７９％未満では、バルブガイド部材の強度が
低下し、シリンダーヘッドへの圧入取付け時に割れなど
が発生し易くなり、一方その理論密度比が８５％を越え
て高くなると所望の保油効果が得られなくなり、摩耗進
行が促進するようになることから、前記高密度部分の理
論密度比を８７〜９７％、前記低密度部分のそれを７９
〜８５％と定めた。
化することによりこの部分の硬さを一段と高め、一方低
密度部分で十分な保油効果を発揮せしめ、もって耐摩耗
性の向上に寄与せしめるが、前記高密度部分の理論密度
比が８７％未満では、十分な硬さ向上が得られず、一方
これを９７％を越えて高くするには、圧粉体の成形圧を
高くすると共に、焼結温度を高くする必要があり、これ
は成形金型の使用寿命の短命化および焼結後の寸法精度
低下の原因となるものであり、また前記低密度部分の理
論密度比が７９％未満では、バルブガイド部材の強度が
低下し、シリンダーヘッドへの圧入取付け時に割れなど
が発生し易くなり、一方その理論密度比が８５％を越え
て高くなると所望の保油効果が得られなくなり、摩耗進
行が促進するようになることから、前記高密度部分の理
論密度比を８７〜９７％、前記低密度部分のそれを７９
〜８５％と定めた。
【００１１】
【実施例】つぎに、この発明のバルブガイド部材を実施
例により具体的に説明する。原料粉末として、粒度：−
８０meshのＦｅ粉末、同−１５０meshの炭素粉末、同−
１００meshのＣｕ粉末、同−１５０meshのＦｅ−２７％
Ｐ合金粉末、同−２００meshのＣｕ−８％Ｐ合金粉末、
および同−１００meshの硫化鉄粉末を用い、これら原料
粉末をそれぞれ表１，２に示される配合割合に配合し、
１％のステアリン酸亜鉛を加えてＶ型ミキサにて３０分
間混合した後、これらの混合粉末を、図１（ａ）に概略
縦断面図で示される通り、ダイ１の中心孔と、この中心
孔に下方から嵌装された下パンチ２の上面と、この下パ
ンチ２の中心孔を通ってダイ１内に挿入されたコアロッ
ド３の外周面によって形成されたキャビティ内に装入
し、ついで一方側端部に高密度部分を形成する場合に
は、同（ｂ）に示される通り圧力を５〜７ton ／cm2 の
範囲内で調整すると共に、ストロークも調節した状態
で、上パンチ４をダイ１の中心孔内に圧入し、また両側
端部に高密度部分を形成する場合には、同（ｃ）に示さ
れる通り同じく圧力およびストロークを調整しながら、
下パンチ２を固定し、上パンチ４、ダイ１、およびコア
ロッド３をそれぞれ所定のストロークで下降させて圧粉
体Ｓ，Ｓ′をそれぞれプレス成形し、これら圧粉体を、
天然ガスの分解ガス雰囲気中、温度：６５０℃に２０分
間保持して脱脂し、引続いて１０５０〜１１５０℃の範
囲内の所定温度に昇温し、この温度に６０分間保持して
焼結し、焼結後仕上加工を施すことにより実質的に配合
組成と同じ成分組成を有すると共に、いずれもパーライ
トを主体とした素地に硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物、硫化
物、および遊離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基
焼結合金で構成され、かつ、一方側端部または両側端部
を表１，２に示される理論密度比とし、さらに長さ：５
０mm×外径：１２mm×内径：６．６mmの寸法をもった本
発明Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、本発明
焼結バブルガイドという）１〜１１、並びに合金構成成
分のうちのいずれかの成分含有量、あるいは一方側端部
または両側端部の理論密度比がこの発明の範囲から外れ
た比較Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、比較
焼結バルブガイドという）１〜６をそれぞれ製造した。
例により具体的に説明する。原料粉末として、粒度：−
８０meshのＦｅ粉末、同−１５０meshの炭素粉末、同−
１００meshのＣｕ粉末、同−１５０meshのＦｅ−２７％
Ｐ合金粉末、同−２００meshのＣｕ−８％Ｐ合金粉末、
および同−１００meshの硫化鉄粉末を用い、これら原料
粉末をそれぞれ表１，２に示される配合割合に配合し、
１％のステアリン酸亜鉛を加えてＶ型ミキサにて３０分
間混合した後、これらの混合粉末を、図１（ａ）に概略
縦断面図で示される通り、ダイ１の中心孔と、この中心
孔に下方から嵌装された下パンチ２の上面と、この下パ
ンチ２の中心孔を通ってダイ１内に挿入されたコアロッ
ド３の外周面によって形成されたキャビティ内に装入
し、ついで一方側端部に高密度部分を形成する場合に
は、同（ｂ）に示される通り圧力を５〜７ton ／cm2 の
範囲内で調整すると共に、ストロークも調節した状態
で、上パンチ４をダイ１の中心孔内に圧入し、また両側
端部に高密度部分を形成する場合には、同（ｃ）に示さ
れる通り同じく圧力およびストロークを調整しながら、
下パンチ２を固定し、上パンチ４、ダイ１、およびコア
ロッド３をそれぞれ所定のストロークで下降させて圧粉
体Ｓ，Ｓ′をそれぞれプレス成形し、これら圧粉体を、
天然ガスの分解ガス雰囲気中、温度：６５０℃に２０分
間保持して脱脂し、引続いて１０５０〜１１５０℃の範
囲内の所定温度に昇温し、この温度に６０分間保持して
焼結し、焼結後仕上加工を施すことにより実質的に配合
組成と同じ成分組成を有すると共に、いずれもパーライ
トを主体とした素地に硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ化合物、硫化
物、および遊離黒鉛が分散分布した組織を有するＦｅ基
焼結合金で構成され、かつ、一方側端部または両側端部
を表１，２に示される理論密度比とし、さらに長さ：５
０mm×外径：１２mm×内径：６．６mmの寸法をもった本
発明Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、本発明
焼結バブルガイドという）１〜１１、並びに合金構成成
分のうちのいずれかの成分含有量、あるいは一方側端部
または両側端部の理論密度比がこの発明の範囲から外れ
た比較Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材（以下、比較
焼結バルブガイドという）１〜６をそれぞれ製造した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】ついで、この結果得られた各種の焼結バル
ブガイドを、排気量：２０００ccのＤＯＨＣ型エンジン
のＡｌ鋳物製シリンダヘッドの排気側に、高密度部分を
バルブシート側に位置せしめて圧入取付けし、内径の仕
上げ加工を行なった状態で、燃料として無鉛ガソリンを
用い、回転数：６２００rpm で２５０時間運転の実機試
験を行ない、バルブシート側の端縁から長さ方向５mmの
内面位置での内径を測定し、試験前の内径に対する試験
後の内径変化量を摩耗量として測定した。これらの測定
結果を表１，２に示した。
ブガイドを、排気量：２０００ccのＤＯＨＣ型エンジン
のＡｌ鋳物製シリンダヘッドの排気側に、高密度部分を
バルブシート側に位置せしめて圧入取付けし、内径の仕
上げ加工を行なった状態で、燃料として無鉛ガソリンを
用い、回転数：６２００rpm で２５０時間運転の実機試
験を行ない、バルブシート側の端縁から長さ方向５mmの
内面位置での内径を測定し、試験前の内径に対する試験
後の内径変化量を摩耗量として測定した。これらの測定
結果を表１，２に示した。
【００１５】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明焼
結バルブガイド１〜１１は、いずれもきわめて高速の長
時間連続運転にもかかわらず、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、比較焼結バルブガイド１〜６に見られるよ
うに、これを構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および
理論密度比のうちのいずれかでもこの発明の範囲から外
れると所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができな
いことが明らかである。上述のように、この発明のＦｅ
基焼結合金製バルブガイド部材は、苛酷な条件下での使
用に際してもすぐれた耐摩耗性を発揮し、内燃機関の高
性能化および高速化に十分対応できる特性をもつもので
ある。
結バルブガイド１〜１１は、いずれもきわめて高速の長
時間連続運転にもかかわらず、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、比較焼結バルブガイド１〜６に見られるよ
うに、これを構成するＦｅ基焼結合金の成分組成および
理論密度比のうちのいずれかでもこの発明の範囲から外
れると所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができな
いことが明らかである。上述のように、この発明のＦｅ
基焼結合金製バルブガイド部材は、苛酷な条件下での使
用に際してもすぐれた耐摩耗性を発揮し、内燃機関の高
性能化および高速化に十分対応できる特性をもつもので
ある。
【図１】圧粉体のプレス成形工程を示す概略縦断面図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｌ 3/08 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：１．５〜６％、 Ｐ：０．１〜０．８％、 Ｓ：０．１〜２％、を含有
し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びにパ
ーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化
合物、硫化物、および遊離黒鉛が分散分布した組織を有
するＦｅ基焼結合金からなり、かつ一方側端部の理論密
度比を８７〜９７％とし、他方側部分の理論密度比を７
９〜８５％としたことを特徴とする耐摩耗性のすぐれた
Ｆｅ基焼結合金製バルブガイド部材。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ：１〜４％、 Ｃｕ：１．５〜６％、 Ｐ：０．１〜０．８％、 Ｓ：０．１〜２％、を含有
し、残りがＦｅと不可避不純物からなる組成、並びにパ
ーライトを主体とする素地に、硬質のＦｅ−Ｃ−Ｐ系化
合物、硫化物、および遊離黒鉛が分散分布した組織を有
するＦｅ基焼結合金からなり、かつ両側端部の理論密度
比を８７〜９７％とし、中央部分の理論密度比を７９〜
８５％としたことを特徴とする耐摩耗性のすぐれたＦｅ
基焼結合金製バルブガイド部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16518193A JPH06346182A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16518193A JPH06346182A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346182A true JPH06346182A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15807391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16518193A Pending JPH06346182A (ja) | 1993-06-10 | 1993-06-10 | 耐摩耗性のすぐれたＦｅ基焼結合金製バルブガイド部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06346182A (ja) |
-
1993
- 1993-06-10 JP JP16518193A patent/JPH06346182A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020813 |