JPH0656090B2 - Hollow engine valve manufacturing method - Google Patents
Hollow engine valve manufacturing methodInfo
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- JPH0656090B2 JPH0656090B2 JP25620586A JP25620586A JPH0656090B2 JP H0656090 B2 JPH0656090 B2 JP H0656090B2 JP 25620586 A JP25620586 A JP 25620586A JP 25620586 A JP25620586 A JP 25620586A JP H0656090 B2 JPH0656090 B2 JP H0656090B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関に使用する中空エンジンバルブの製
造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a hollow engine valve used in an internal combustion engine.
従来の技術 内燃エンジンのエンジンバルブは、エンジンの高速高出
力化の要求に伴って、高熱雰囲気に耐えることは勿論、
弁の慣性から生じる弊害を回避するためになるべく軽量
であることが望まれている。2. Description of the Related Art The engine valve of an internal combustion engine, of course, withstands a high heat atmosphere in response to the demand for high speed and high output of the engine,
It is desired to be as light as possible in order to avoid the adverse effect caused by the inertia of the valve.
軽量化の対策の1つとして傘部に対してバルブステム部
分を細くする試みがなされ、かつ、実用化されている
が、軸径の強度上の限界のため軽量化には限度がある。
又バルブの軽量化の他の試みとしては、バルブ自体を中
空にすることが行なわれている。例えば実公昭60−3
4725号明細書は、鋼素材或いは弁頭及び弁軸を形成
した予備成形品に孔あけ加工を施して中空にし、できた
孔にアルミニウム合金或いはマグネシウム合金の芯を装
填固定したエンジンバルブを開示している。又特公昭5
1−29106号明細書或いは特公昭51−29506
号明細書には、パイプ素材を用い、パイプの内側に捨中
子となるインサートを挿入したするか或いは、芯となる
インサートを挿入接着した後アプセット鍛造及び熱間プ
レス加工を行って製造されるエンジンバルブが開示され
ている。さらに中空バルブの傘部、ステム部分及び軸端
部分に別々に用意した後これらを溶接することも行なわ
れている。軽量化のさらに別の試みとしてはバルブ自体
を軽金属で作ることも行なわれている。As one of measures to reduce the weight, an attempt has been made to make the valve stem portion thinner than the umbrella portion, and it has been put into practical use, but there is a limit to the weight reduction due to the limit in strength of the shaft diameter.
As another attempt to reduce the weight of the valve, the valve itself is made hollow. For example, Jitsuko Sho 60-3
Japanese Patent No. 4725 discloses an engine valve in which a steel material or a preform having a valve head and a valve shaft is perforated to be hollow, and an aluminum alloy or magnesium alloy core is loaded and fixed in the formed hole. ing. See also
No. 1-29106 or Japanese Patent Publication No. 51-29506
In the specification, it is manufactured by using a pipe material and inserting an insert which becomes a core inside the pipe or inserting and bonding an insert which becomes a core and then performing upset forging and hot pressing. An engine valve is disclosed. Further, the umbrella portion, the stem portion and the shaft end portion of the hollow valve are separately prepared and then welded. As another attempt to reduce the weight, the valve itself is made of a light metal.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような試みでエンジンバルブを弁軽
量化するものにあっては、中空化するために正確、精密
な孔あけ加工を必要としたり、捨中子となるインサート
を削出し或いは腐食酸による溶出によって除去する加工
を必要としたり、或いは芯となるインサートやバルブの
各部分を溶接しなくてはならないため、加工が複雑かつ
困難で製造コストが高くなりやすいという問題点があっ
た。又軽合金エンジン弁を製造することは、材料が高価
であり、加工が困難な上に窒化処理等により表面を硬化
させる必要があるため、特殊エンジンを除いては一般的
でないという問題点があった。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in such an attempt to reduce the weight of the engine valve, accurate and precise drilling is required to make the valve hollow, and it becomes a waste core. Processing is complicated and difficult and the manufacturing cost tends to be high because the insert must be machined or removed by elution with corrosive acid, or the core insert and each part of the valve must be welded There was a problem. In addition, manufacturing a light alloy engine valve has a problem that it is not common except for a special engine because the material is expensive, the processing is difficult, and the surface needs to be hardened by nitriding or the like. It was
本発明の目的は上述した問題点を除去し、エンジンバル
ブを削孔することなく、かつ又パイプ材を用いることな
く簡単かつ低コストに中空エンジンバルブを製造するこ
とのできる中空エンジンバルブの製造方法を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems, and to manufacture a hollow engine valve which can be manufactured easily and at low cost without drilling the engine valve and without using a pipe material. To provide.
問題点を解決するための手段 本発明は、中空エンジンバルブを製造するにあたり、後
方押出し加工により耐熱鋼素材の中心部に孔を形成し、
高張力合金から成る芯棒を、その軸線が素材の軸線上に
位置するように前記孔に装填するとともに、熱間成形時
に溶融せず且つ強く凝固しない黒鉛、炭素、セラミック
粉末等から成る芯材を、芯棒が装填された孔に充填し、
しかる後素材を加熱し、前記素材の前記孔の開口と反対
側に熱間前方押出し成形によって芯材及び芯棒の入った
バルブステム部分を形成し、次いで素材の残部に熱間プ
レス据込成形によって傘部を成形し、傘端部から前記芯
棒を引抜くことによって素材から芯材を除去して中空部
を形成し、前記傘部の開口を密栓封鎖することを特徴と
する。Means for Solving the Problems The present invention, in manufacturing a hollow engine valve, forms a hole in the center of a heat-resistant steel material by backward extrusion,
A core rod made of high-strength alloy is loaded in the hole so that its axis is located on the axis of the material, and the core material is made of graphite, carbon, ceramic powder or the like that does not melt and solidifies strongly during hot forming. To the hole loaded with the core rod,
After that, the material is heated, and the valve stem portion containing the core material and the core rod is formed by hot front extrusion molding on the side opposite to the opening of the hole of the material, and then hot press upset molding is performed on the rest of the material. The umbrella is formed by, and the core rod is removed from the material by pulling out the core rod from the umbrella end to form a hollow portion, and the opening of the umbrella is hermetically sealed.
以下図面により本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
実施例 第1図は、本発明による軽量エンジンバルブの製造過程
を示す一例の概略断面図である。耐熱鋼の棒材を用意
し、これを所定の寸法に切断して素材4を得る。第2図
に示すように、この素材4をダイ1の凹所6に挿入し、
ストックピン5を図に示す通常位置に設定して、ポンチ
2で温間で後方押出し加工を施し、これによって素材4
に一端が閉じた孔3を形成する。孔3を中心部に成形し
た素材4はストックピンの左方向への移動によってダイ
1から抜出すことができる。EXAMPLE FIG. 1 is a schematic sectional view of an example showing a manufacturing process of a lightweight engine valve according to the present invention. A bar material of heat-resistant steel is prepared and cut into a predetermined size to obtain a material 4. As shown in FIG. 2, insert this material 4 into the recess 6 of the die 1,
The stock pin 5 is set to the normal position shown in the figure, and the punch 2 is warmly extruded backward, whereby the material 4
A hole 3 having one end closed is formed in the. The material 4 having the hole 3 formed at the center can be removed from the die 1 by moving the stock pin to the left.
次いで第1図(a)に示すように、素材4の孔3に芯棒7
をその軸線が素材の軸線上に位置するように装填すると
ともに、芯棒7が装填された孔3の内部に、芯材8を充
填する。芯棒7は高張力を有するステンレス合金又はチ
タン合金製のものであり、後の工程で芯材8を除去しや
すいように、先端が拡大している。第3図に示すように
円筒形の芯棒7′であってもよい。芯棒は芯材を取り出
すためのものであり、従って素材4中に装填した後でも
その後端が孔3より突出している。Next, as shown in FIG. 1 (a), the core rod 7 is inserted into the hole 3 of the material 4.
Is loaded so that its axis is located on the axis of the material, and the core material 8 is filled inside the hole 3 in which the core rod 7 is loaded. The core rod 7 is made of stainless steel or titanium alloy having a high tensile strength, and its tip is enlarged so that the core material 8 can be easily removed in a later step. It may be a cylindrical core rod 7'as shown in FIG. The core rod is for taking out the core material, and therefore, even after the core material is loaded into the raw material 4, the rear end thereof protrudes from the hole 3.
芯材8は、後の熱間成形時に溶解したり強く凝固したり
することがなく、変形流動しやすく破砕しやすい物質で
ある必要がある。このため芯材としては黒鉛、炭素、セ
ラミック粉末等が望ましく、本例では黒鉛が用いられ
る。The core material 8 needs to be a material that does not melt or strongly solidify during the subsequent hot forming, is easily deformed and fluidized, and is easily crushed. Therefore, graphite, carbon, ceramic powder or the like is desirable as the core material, and graphite is used in this example.
次にこの芯棒を装填した芯材を充填した素材4を熱間押
出し成形に適した温度まで加熱し、しかる後、第4図の
押出し成形用のダイ9にこの加熱素材を挿入し、先端に
芯棒7の突出部分を収容する凹部10′を備えたポンチ
10で素材にその孔の開口側から圧縮を加えて、反対側
の端からバルブステム11として熱間前方押出し成形を
行う。バルブステムが所定長さ押出し成形されたとき、
ダイ内には弁頭部となるべき素材部分12が残部として
残る。この押出し成形中、第1図(b)に示すように芯棒
7はその径を小さくしながら、又芯棒の先端拡大部は、
ステム部分内の孔の最も先端に位置して孔の内径とほぼ
等しい径に変形しながらバルブステム内で伸張し、黒鉛
とともにバルブステム部分11の中心部に入り込む。Next, the core material filled with this core rod is heated to a temperature suitable for hot extrusion molding, and then this heating material is inserted into the extrusion molding die 9 shown in FIG. A punch 10 having a recess 10 'for accommodating the protruding portion of the core rod 7 compresses the material from the opening side of the hole, and hot front extrusion molding is performed as a valve stem 11 from the opposite end. When the valve stem is extruded for a specified length,
In the die, the material portion 12 to be the valve head remains as the rest. During this extrusion molding, the diameter of the core rod 7 is reduced as shown in FIG. 1 (b), and the enlarged tip portion of the core rod is
It is located at the most tip of the hole in the stem portion, expands in the valve stem while deforming to a diameter almost equal to the inner diameter of the hole, and enters the central portion of the valve stem portion 11 together with graphite.
この熱間押出し成形に引続きこれをエンジンバルブとす
るために第5図に示すようにダイ13に挿入し、先端に
芯棒7の突出部分を収容する凹部14′を備えたポンチ
14で部分12に熱間プレス据込成形を施して、所定形
状を有する傘部15を形成する。第1図(c)に傘部15
の据込成形後ダイ13より取出されたエンジンバルブを
示す。次に第1図(d)に示すように傘部15から突出し
た芯棒7の後端を素材4の孔3の開口部より引き出す。
このため黒鉛中に配置されていた芯棒が、その先端拡大
部でステム部分の孔3の内部を掻くように直線状に引き
出される過程で芯棒の周囲の黒鉛は破砕され孔3より容
易に取り出されエンジンバルブ内に中空16を形成す
る。Subsequent to this hot extrusion molding, this is inserted into a die 13 as shown in FIG. 5 to form an engine valve, and a punch 14 having a concave portion 14 'for accommodating the protruding portion of the core rod 7 is provided at a tip portion 12 thereof. Then, hot press upsetting is performed to form the umbrella portion 15 having a predetermined shape. The umbrella portion 15 is shown in FIG. 1 (c).
The engine valve taken out from the die 13 after the upsetting of FIG. Next, as shown in FIG. 1 (d), the rear end of the core rod 7 protruding from the umbrella portion 15 is pulled out from the opening of the hole 3 of the material 4.
Therefore, in the process in which the core rod arranged in the graphite is linearly pulled out so as to scratch the inside of the hole 3 of the stem portion at the enlarged end portion, the graphite around the core rod is crushed and is easily broken from the hole 3. It is taken out to form a hollow 16 in the engine valve.
最後に第1図(e)に示すエンジン弁の中空部16を栓1
7によって溶接密栓し、又バルブステム部分に軸端部1
8を設ける。軸端部18は第1図(e)のように直接ステ
ム部に成形されなくても良く、第6図に示すようにステ
ム部とは別の軸端部品18′を溶接しても良い。中空部
16には必要に応じてバルブの冷却効果を高める金属ナ
トリウムを封入することができる。Finally, plug the hollow portion 16 of the engine valve shown in FIG.
7. Weld tightly with 7 and the shaft end 1 on the valve stem.
8 is provided. The shaft end portion 18 does not have to be directly formed on the stem portion as shown in FIG. 1 (e), and as shown in FIG. 6, a shaft end component 18 'different from the stem portion may be welded. Metallic sodium that enhances the cooling effect of the valve can be enclosed in the hollow portion 16 if necessary.
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による中空エン
ジンバルブの製造方法によれば、中心に芯棒を配した芯
材を素材の孔に充填し、これらを加熱し、しかる後熱間
前方押出し成形によりバルブステム部を形成するため、
バルブステム部には内部に芯材と芯棒とがそのまま入り
込み、熱間プレス据込成形により傘部を成形した後、コ
イルを引抜くだけの作業によって耐熱鋼素材のエンジン
バルブよりステム部全体に亘ってさらに傘部分から芯材
を除去することができ、従って複雑な加工を行うことな
く簡単かつ低コストに中空バルブを製造することができ
る。又、芯棒は比較的に太く高張力材料によるものであ
るから、芯材除去工程において、芯棒が切断するのそれ
がないという利点もある。EFFECTS OF THE INVENTION As is apparent from the above description, according to the method for manufacturing a hollow engine valve of the present invention, the core material having the core rod arranged at the center is filled in the holes of the raw material, these are heated, and the post heat treatment is performed. In order to form the valve stem by front extrusion molding,
The core material and core rod enter the valve stem part as they are, and after forming the umbrella part by hot press upsetting, the entire stem part from the engine valve made of heat-resistant steel can be covered by simply pulling out the coil. Further, the core material can be removed from the umbrella portion, so that the hollow valve can be manufactured easily and at low cost without performing complicated processing. Further, since the core rod is relatively thick and made of a high tensile strength material, there is an advantage that the core rod is not cut in the core material removing step.
第1図(a)〜(e)は、本発明による中空エンジンバルブの
製造過程を示す一例の概略断面図、 第2図は、本発明による中空エンジンバルブの製造に使
用する素材を後方押出し加工によって形成するダイとポ
ンチを示す概略図、 第3図は、本発明による中空エンジンバルブの製造に使
用する芯棒の他の例を示す図、 第4図は、本発明による中空エンジンバルブのステム部
分を熱間前方押出し成形によって形成するダイ及びポン
チを示す概略図、 第5図は、本発明による中空エンジンバルブの傘部を熱
間プレス据込成形によって形成するダイ及びポンチを示
す概略図、 第6図は、第1図(e)の中空エンジンバルブの軸端部の
他の例を示す一部切欠き部分断面図である。 3……孔、4……素材、 7……芯棒、8……芯材、 11…バルブステム部、 15…傘部、17…栓。1 (a) to 1 (e) are schematic cross-sectional views showing an example of a manufacturing process of a hollow engine valve according to the present invention, and FIG. 2 is a rear extrusion process of a material used for manufacturing the hollow engine valve according to the present invention. FIG. 3 is a schematic view showing a die and a punch formed by the method, FIG. 3 is a view showing another example of a core rod used for manufacturing the hollow engine valve according to the present invention, and FIG. 4 is a stem of the hollow engine valve according to the present invention. FIG. 5 is a schematic view showing a die and a punch for forming a portion by hot front extrusion molding, and FIG. 5 is a schematic view showing a die and a punch for forming an umbrella portion of a hollow engine valve according to the present invention by hot press upsetting. FIG. 6 is a partially cutaway partial sectional view showing another example of the shaft end portion of the hollow engine valve of FIG. 1 (e). 3 ... hole, 4 ... material, 7 ... core rod, 8 ... core material, 11 ... valve stem part, 15 ... umbrella part, 17 ... plug.
Claims (1)
後方押出し加工により耐熱鋼素材の中心部に孔を形成
し、高張力合金から成る芯棒を、その軸線が素材の軸線
上に位置するように前記孔に装填するとともに、熱間成
形時に溶融せず且つ強く凝固しない黒鉛、炭素、セラミ
ック粉末等から成る芯材を、芯棒が装填された孔に充填
し、しかる後素材を加熱し、前記素材の前記孔の開口と
反対側に熱間前方押出し成形によって芯材及び芯棒の入
ったバルブステム部分を形成し、次いで素材の残部に熱
間プレス据込成形によって傘部を成形し、傘端部から前
記芯棒を引抜くことによって素材から芯材を除去して中
空部を形成し、前記傘部の開口を密栓封鎖することを特
徴とする中空エンジンバルブの製造方法。1. When manufacturing a hollow engine valve,
A hole is formed in the center of the heat-resistant steel material by backward extrusion, and a core rod made of a high-tensile alloy is loaded into the hole so that its axis is located on the axis of the material and melted during hot forming. Core material made of graphite, carbon, ceramic powder, etc., which does not solidify strongly, is filled in the hole in which the core rod is loaded, and then the material is heated, and the material is heated forward on the side opposite to the opening of the hole. Form the valve stem part containing the core material and core rod by extrusion molding, then mold the umbrella part by hot press upset molding on the rest of the material, and pull out the core rod from the umbrella end part from the material A method of manufacturing a hollow engine valve, characterized in that a core is removed to form a hollow portion, and an opening of the umbrella portion is sealed and sealed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25620586A JPH0656090B2 (en) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | Hollow engine valve manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP25620586A JPH0656090B2 (en) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | Hollow engine valve manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63109206A JPS63109206A (en) | 1988-05-13 |
JPH0656090B2 true JPH0656090B2 (en) | 1994-07-27 |
Family
ID=17289378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP25620586A Expired - Lifetime JPH0656090B2 (en) | 1986-10-28 | 1986-10-28 | Hollow engine valve manufacturing method |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0656090B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3929534A1 (en) * | 1989-09-06 | 1991-03-28 | Daimler Benz Ag | METHOD FOR PRODUCING A VALVE |
US5413073A (en) * | 1993-04-01 | 1995-05-09 | Eaton Corporation | Ultra light engine valve |
CN109664079A (en) * | 2019-02-20 | 2019-04-23 | 华南理工大学 | A kind of nominal valve and its manufacturing method containing internal stiffeners |
-
1986
- 1986-10-28 JP JP25620586A patent/JPH0656090B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS63109206A (en) | 1988-05-13 |
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