JPH07208127A - Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法 - Google Patents
Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法Info
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- JPH07208127A JPH07208127A JP6022205A JP2220594A JPH07208127A JP H07208127 A JPH07208127 A JP H07208127A JP 6022205 A JP6022205 A JP 6022205A JP 2220594 A JP2220594 A JP 2220594A JP H07208127 A JPH07208127 A JP H07208127A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/20—Making machine elements valve parts
- B21K1/22—Making machine elements valve parts poppet valves, e.g. for internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-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
- F01L3/12—Cooling of valves
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-
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- F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
- F01L2820/01—Absolute values
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明のＮａ封入中空エンジンバルブ製造方
法の目的は短時間に内外面がなめらかで安価な複合材の
Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法を提供すること
にある。 【構成】 第１発明はＮａ封入中空エンジンバルブの製
造において、弁傘部となる部分は、弁軸部となる材料と
同径の中実細径丸棒００１の一端に浅穴００５を成形
し、弁軸部となる部材００６には管を用い前記浅穴部に
前記管を圧接により軸溶接し、続いて前記弁傘部となる
材料をアップセット鍛縮機で団塊部００８とし、之を傘
鍛造し、次に前記管内にＮａを入れ、軸端シール材０１
２を圧接することを特徴とする。第２発明はＮａ封入中
空エンジンバルブの製造において弁傘部となる部材の弁
軸径より太い中実丸棒を用い、００２の一端に浅穴００
５を有する微小突起００４を成形した後前記微小突起に
弁軸部材として管を圧接する。以後の工法は前記第１発
明と同じである。
法の目的は短時間に内外面がなめらかで安価な複合材の
Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法を提供すること
にある。 【構成】 第１発明はＮａ封入中空エンジンバルブの製
造において、弁傘部となる部分は、弁軸部となる材料と
同径の中実細径丸棒００１の一端に浅穴００５を成形
し、弁軸部となる部材００６には管を用い前記浅穴部に
前記管を圧接により軸溶接し、続いて前記弁傘部となる
材料をアップセット鍛縮機で団塊部００８とし、之を傘
鍛造し、次に前記管内にＮａを入れ、軸端シール材０１
２を圧接することを特徴とする。第２発明はＮａ封入中
空エンジンバルブの製造において弁傘部となる部材の弁
軸径より太い中実丸棒を用い、００２の一端に浅穴００
５を有する微小突起００４を成形した後前記微小突起に
弁軸部材として管を圧接する。以後の工法は前記第１発
明と同じである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に適用される中
空エンジンバルブの製造方法に関する。
空エンジンバルブの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関特に自動車用エンジンの高性能
化、低燃費化、希薄燃焼化などのニーズに対して高速で
往復動するエンジンバルブの軽量化、高熱伝達率化など
が重要な意味を持つ。そのための有力な一手段としてバ
ルブを中空にし軽量化するとともに、中空部内に金属Ｎ
ａを封入して伝熱特性を向上させたＮａ封入中空エンジ
ンバルブが特にドイツ車を中心に、また日本では、一部
高級車、高性能車を中心に増加している。前記中空エン
ジンバルブの製造方法としては、各種の方法が知られて
いるが、実用化されているのは軸端穴明加工法のみであ
る。
化、低燃費化、希薄燃焼化などのニーズに対して高速で
往復動するエンジンバルブの軽量化、高熱伝達率化など
が重要な意味を持つ。そのための有力な一手段としてバ
ルブを中空にし軽量化するとともに、中空部内に金属Ｎ
ａを封入して伝熱特性を向上させたＮａ封入中空エンジ
ンバルブが特にドイツ車を中心に、また日本では、一部
高級車、高性能車を中心に増加している。前記中空エン
ジンバルブの製造方法としては、各種の方法が知られて
いるが、実用化されているのは軸端穴明加工法のみであ
る。
【０００３】第１従来例を図３によって説明する。図３
は第１従来例の軸端穴明加工法の工程図である。中空エ
ンジンバルブの製造方法として実用化されているのは軸
端穴明加工法のみである。図において丸棒素材２３の一
端をアップセット鍛縮して団塊部２４を形成し、前記団
塊部を弁傘部２５に鍛造した後、他端からガンドリルや
放電加工法を用いて穴明け後、Ｎａ２０を入れ、軸端封
止材１２で摩擦圧接法により軸端を封止する。
は第１従来例の軸端穴明加工法の工程図である。中空エ
ンジンバルブの製造方法として実用化されているのは軸
端穴明加工法のみである。図において丸棒素材２３の一
端をアップセット鍛縮して団塊部２４を形成し、前記団
塊部を弁傘部２５に鍛造した後、他端からガンドリルや
放電加工法を用いて穴明け後、Ｎａ２０を入れ、軸端封
止材１２で摩擦圧接法により軸端を封止する。
【０００４】第２従来例を図４によって説明する。図４
は第２従来例のパイプ加工法の工程図である。これは実
用化に到っていないがパイプ加工法がある。図において
パイプ２２の一端に軸封止材１２を摩擦圧接後、他端を
アップセット鍛縮し、前記鍛縮部１５を鍛造して弁傘部
１６を形成し、余肉部を機械加工により除去した後、Ｎ
ａ２０を挿入し、弁傘部封止板１９で溶接封止する。１
１はパイプ２２の穴、ｄ0 はパイプ２２の外径、ｌ0 は
パイプ２２の長さ、１３はばり、１７は余肉、１８は機
械加工された弁傘内面、２０は弁傘頂面である。
は第２従来例のパイプ加工法の工程図である。これは実
用化に到っていないがパイプ加工法がある。図において
パイプ２２の一端に軸封止材１２を摩擦圧接後、他端を
アップセット鍛縮し、前記鍛縮部１５を鍛造して弁傘部
１６を形成し、余肉部を機械加工により除去した後、Ｎ
ａ２０を挿入し、弁傘部封止板１９で溶接封止する。１
１はパイプ２２の穴、ｄ0 はパイプ２２の外径、ｌ0 は
パイプ２２の長さ、１３はばり、１７は余肉、１８は機
械加工された弁傘内面、２０は弁傘頂面である。
【０００５】第３従来例を説明する。弁傘部の成形にエ
クストルード工法即ち太径素材から熱間鍛造によりバル
ブ軸部の細径部を所定長さ押出し、次工程で残りの太径
部を金型により傘形に鍛造する。
クストルード工法即ち太径素材から熱間鍛造によりバル
ブ軸部の細径部を所定長さ押出し、次工程で残りの太径
部を金型により傘形に鍛造する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の軸端穴明加工法
は吸気弁に用いられるマルテンサイト系耐熱合金（例，
ＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１：９％Ｃｒ鋼）では被削性
は比較的よくガンドリル等による穴明加工は工業的生産
レベルにある。しかし排気弁に多用されるオーステナイ
ト系耐熱鋼（例，ＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ３５：０．５
Ｃ−２１Ｃｒ−４Ｎｉ−９Ｍｎ鋼）では被削性は極めて
悪く、特にＭｎ含有量が多いため加工硬化が著しく超硬
ガンドリルを用いてもチッピング、切損を生じ、高々十
数本の加工しかできない。
は吸気弁に用いられるマルテンサイト系耐熱合金（例，
ＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１：９％Ｃｒ鋼）では被削性
は比較的よくガンドリル等による穴明加工は工業的生産
レベルにある。しかし排気弁に多用されるオーステナイ
ト系耐熱鋼（例，ＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ３５：０．５
Ｃ−２１Ｃｒ−４Ｎｉ−９Ｍｎ鋼）では被削性は極めて
悪く、特にＭｎ含有量が多いため加工硬化が著しく超硬
ガンドリルを用いてもチッピング、切損を生じ、高々十
数本の加工しかできない。
【０００７】またガンドリル穴明加工法では、刃先のチ
ッピング等により中空部内壁に周方向の加工傷がつき使
用中の疲労破壊の起点となり易く、且つ危険なＮａを内
蔵するので格段の内面粗度改善策を要し、製造コストの
高騰を招く。放電加工による穴明加工では加工速度が遅
いこと、電極消耗及び電力消費が著しいことなどから生
産コスト面でロスが著しい。
ッピング等により中空部内壁に周方向の加工傷がつき使
用中の疲労破壊の起点となり易く、且つ危険なＮａを内
蔵するので格段の内面粗度改善策を要し、製造コストの
高騰を招く。放電加工による穴明加工では加工速度が遅
いこと、電極消耗及び電力消費が著しいことなどから生
産コスト面でロスが著しい。
【０００８】更にガンドリルや放電加工では偏心を生じ
不良品の発生が多く歩留が低い。従来のパイプ化工法で
は吸気弁用材（ＳＵＨ３：１０％Ｃｒ鋼，ＳＵＨ１１：
９％Ｃｒ鋼等いずれもマルテンサイト系）及び排気弁用
材であるオーステナイト系耐熱鋼であってＮｉを多量に
含み高価であるＳＵＨ３１（１５％Ｃｒ−１４％Ｎｉ，
Ｍｎ≦６％）、ＳＵＨ３７（２１％Ｃｒ−１１％Ｎｉ，
Ｍｎ≦１．０〜１．６％）、ＳＵＨ３３（２０％Ｃｒ−
１１％Ｎｉ−２％Ｍｏ，Ｍｎ≦１．２％）は造管は容易
であるが、排気弁用の主流となっているＳＵＨ３５（２
１％Ｃｒ−４％Ｎｉ−９％Ｍｎ鋼）では、仕上時の冷間
加工時にＭｎを多量に含有しているため、加工硬化を生
じ造管が極めて困難で現状造管技術では、外径１０ｍｍ
以下の冷間造管時に微細クラック発生や破断を生じ実用
化のネックとなっている。
不良品の発生が多く歩留が低い。従来のパイプ化工法で
は吸気弁用材（ＳＵＨ３：１０％Ｃｒ鋼，ＳＵＨ１１：
９％Ｃｒ鋼等いずれもマルテンサイト系）及び排気弁用
材であるオーステナイト系耐熱鋼であってＮｉを多量に
含み高価であるＳＵＨ３１（１５％Ｃｒ−１４％Ｎｉ，
Ｍｎ≦６％）、ＳＵＨ３７（２１％Ｃｒ−１１％Ｎｉ，
Ｍｎ≦１．０〜１．６％）、ＳＵＨ３３（２０％Ｃｒ−
１１％Ｎｉ−２％Ｍｏ，Ｍｎ≦１．２％）は造管は容易
であるが、排気弁用の主流となっているＳＵＨ３５（２
１％Ｃｒ−４％Ｎｉ−９％Ｍｎ鋼）では、仕上時の冷間
加工時にＭｎを多量に含有しているため、加工硬化を生
じ造管が極めて困難で現状造管技術では、外径１０ｍｍ
以下の冷間造管時に微細クラック発生や破断を生じ実用
化のネックとなっている。
【０００９】本発明の目的は前記不具合を解消し、短時
間に内外面がなめらかで安価な複合材のＮａ封入中空エ
ンジンバルブの製造方法を提供することにある。
間に内外面がなめらかで安価な複合材のＮａ封入中空エ
ンジンバルブの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１発明はＮａ封入中空
エンジンバルブの製造において、弁傘部となる部位には
バルブ軸外径と同径の中実細径丸棒の一端に浅穴を成形
した後、弁軸部となる部材である前記弁傘部となる部位
と同径の中空材と対向させて圧接により軸溶接し、続い
て、弁傘部材をアップセット鍛縮機により団塊化させ、
前記団塊部を傘鍛造成形し、次に金属Ｎａ等の媒体を挿
入し、軸端シール材を圧接して成ることを特徴とする。
エンジンバルブの製造において、弁傘部となる部位には
バルブ軸外径と同径の中実細径丸棒の一端に浅穴を成形
した後、弁軸部となる部材である前記弁傘部となる部位
と同径の中空材と対向させて圧接により軸溶接し、続い
て、弁傘部材をアップセット鍛縮機により団塊化させ、
前記団塊部を傘鍛造成形し、次に金属Ｎａ等の媒体を挿
入し、軸端シール材を圧接して成ることを特徴とする。
【００１１】第２発明はＮａ封入中空エンジンバルブの
製造において弁傘部となる部位にはバルブ軸径より太い
径の中実丸棒の一端にその中央に浅穴を有する微小突起
を成形した後、前記微小突起と対向させた弁軸部材とし
ての中空部材の一端を圧接により軸溶接し、続いて前記
中実太径部を傘鍛造成形し、次に金属Ｎａを挿入し、軸
端シール材を圧接して成ることを特徴とする。
製造において弁傘部となる部位にはバルブ軸径より太い
径の中実丸棒の一端にその中央に浅穴を有する微小突起
を成形した後、前記微小突起と対向させた弁軸部材とし
ての中空部材の一端を圧接により軸溶接し、続いて前記
中実太径部を傘鍛造成形し、次に金属Ｎａを挿入し、軸
端シール材を圧接して成ることを特徴とする。
【００１２】
【作用】第１発明の作用は浅穴を設けたバルブ軸と同外
径の中実丸棒に前記浅穴と同内径の中空部材を容易に圧
接して弁素材を作り、中実丸棒部をアップセット鍛縮機
で団塊化し、該団塊部を弁傘に鍛造し、前記中空部にＮ
ａを入れ他端に軸シール材を圧接して弁軸端を封じる。
径の中実丸棒に前記浅穴と同内径の中空部材を容易に圧
接して弁素材を作り、中実丸棒部をアップセット鍛縮機
で団塊化し、該団塊部を弁傘に鍛造し、前記中空部にＮ
ａを入れ他端に軸シール材を圧接して弁軸端を封じる。
【００１３】第２発明の作用は、バルブ軸径より太い中
実丸棒の一端の中央に浅穴を有する微小突起を形成し、
前記微小突起と同一内外径の中空部材の端を圧接して弁
素材を作り、前記太い径の中実部を弁傘に鍛造し前記中
空部にＮａを挿入し、他端を軸シール材を圧接して封じ
る。
実丸棒の一端の中央に浅穴を有する微小突起を形成し、
前記微小突起と同一内外径の中空部材の端を圧接して弁
素材を作り、前記太い径の中実部を弁傘に鍛造し前記中
空部にＮａを挿入し、他端を軸シール材を圧接して封じ
る。
【００１４】
【実施例】本発明に係る第１実施例を図１によって説明
する。図１は第１実施例のアップセット工法の工程図で
ある。図において弁傘部側部材はオーステナイト系耐熱
鋼であるＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ３５（２１Ｃｒ−４Ｎ
ｉ−９Ｍｎ系）の中実細系丸棒直径ｄ0 ＝６．２５ｍ
ｍ、長さｌ0 ＝１４８ｍｍの一端に内径３．５ｍｍ、深
さ１２ｍｍの浅穴００５をドリルにより加工する。バル
ブ軸部素材として図示しないバルブガイド中で摺動時の
耐摩耗性の要求を満たし且製造容易なマルテンサイト系
耐熱鋼であるＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１（９％Ｎｉ
鋼）パイプのバルブ軸側部材００６、外径ｄ 0 ＝６．２
５ｍｍ、内径ｄi ＝３．５ｍｍ、長さｌ1 ＝５７ｍｍを
用いる。
する。図１は第１実施例のアップセット工法の工程図で
ある。図において弁傘部側部材はオーステナイト系耐熱
鋼であるＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ３５（２１Ｃｒ−４Ｎ
ｉ−９Ｍｎ系）の中実細系丸棒直径ｄ0 ＝６．２５ｍ
ｍ、長さｌ0 ＝１４８ｍｍの一端に内径３．５ｍｍ、深
さ１２ｍｍの浅穴００５をドリルにより加工する。バル
ブ軸部素材として図示しないバルブガイド中で摺動時の
耐摩耗性の要求を満たし且製造容易なマルテンサイト系
耐熱鋼であるＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１（９％Ｎｉ
鋼）パイプのバルブ軸側部材００６、外径ｄ 0 ＝６．２
５ｍｍ、内径ｄi ＝３．５ｍｍ、長さｌ1 ＝５７ｍｍを
用いる。
【００１５】次に図１（ｂ）に示す如く弁傘側部材００
１の浅穴００５側とバルブ軸側部材００６を対向させて
摩擦圧接と同時に外周に形成される圧接ばり００７−１
を除去する。００７は圧接部である。次に図１（ｃ）に
示す如く弁傘部となる弁傘側部材００１をアップセット
鍛縮機により直接通電加熱しながら部材の軸方向に圧縮
し球形に近い団塊部００８を成形する。０１６は団塊部
００８の表面のしわである。次に図１（ｄ）に示す如く
赤熱状態（約１１５０℃）の下に団塊部００８に対し鍛
造機により上下金型内で弁傘部００９を形成する。
１の浅穴００５側とバルブ軸側部材００６を対向させて
摩擦圧接と同時に外周に形成される圧接ばり００７−１
を除去する。００７は圧接部である。次に図１（ｃ）に
示す如く弁傘部となる弁傘側部材００１をアップセット
鍛縮機により直接通電加熱しながら部材の軸方向に圧縮
し球形に近い団塊部００８を成形する。０１６は団塊部
００８の表面のしわである。次に図１（ｄ）に示す如く
赤熱状態（約１１５０℃）の下に団塊部００８に対し鍛
造機により上下金型内で弁傘部００９を形成する。
【００１６】このとき団塊部００８の材料は一部流動し
て圧接部００７はバルブ軸部側へ塑性流動する。Δｈは
圧接部００７の前記塑性移動量である。なおΔｈ＞０で
ある。０１０は弁傘部００９の内部の穴の不整形部であ
る。次に圧接部００７に形成された内面ばり００７−２
の工具による除去と弁傘部００９内の穴の不整形部０１
０の整形を行う。０１１は弁傘部００９の内部である。
て圧接部００７はバルブ軸部側へ塑性流動する。Δｈは
圧接部００７の前記塑性移動量である。なおΔｈ＞０で
ある。０１０は弁傘部００９の内部の穴の不整形部であ
る。次に圧接部００７に形成された内面ばり００７−２
の工具による除去と弁傘部００９内の穴の不整形部０１
０の整形を行う。０１１は弁傘部００９の内部である。
【００１７】次に図１（ｅ）、（ｆ）に示す如く前記部
材の穴内部を洗浄、乾燥後、直径３．０ｍｍ、所定長の
金属Ｎａを挿入し、開口端をＳＵＨ１１（９％Ｃｒ鋼）
製の外径６．２５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、内径３．５ｍｍ
の浅穴を有する軸端シール材０１２を摩擦圧接し外側に
形成された圧接ばりを除去する。０１５は軸端シール材
０１２の圧接部である。次に熱処理、弁傘外径部、弁フ
ェースを施削、バルブ軸部外径研削、軸端焼入れ研削等
の仕上加工を施し、弁傘外径２５．２ｍｍ、弁軸径６．
０５ｍｍ、全長８５．０ｍｍの排気用Ｎａ封入中空エン
ジンバルブが完成する。
材の穴内部を洗浄、乾燥後、直径３．０ｍｍ、所定長の
金属Ｎａを挿入し、開口端をＳＵＨ１１（９％Ｃｒ鋼）
製の外径６．２５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、内径３．５ｍｍ
の浅穴を有する軸端シール材０１２を摩擦圧接し外側に
形成された圧接ばりを除去する。０１５は軸端シール材
０１２の圧接部である。次に熱処理、弁傘外径部、弁フ
ェースを施削、バルブ軸部外径研削、軸端焼入れ研削等
の仕上加工を施し、弁傘外径２５．２ｍｍ、弁軸径６．
０５ｍｍ、全長８５．０ｍｍの排気用Ｎａ封入中空エン
ジンバルブが完成する。
【００１８】前記第１実施例の作用を説明する。ＪＩＳ
４３１１、ＳＵＨ３５の弁傘部の材料にバルブ軸部の材
料ＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１のパイプを圧接して深穴
加工を不要とし、浅穴部００５とバルブ軸側部材００６
の摩擦圧接が欠陥なく高品位にできる。圧接部内面のば
り００７−２を除去することにより穴先端の閉塞を除
き、先端部にＮａが移動でき伝熱性向上ができる。内側
ばりは薄いのでドリル加工等で容易に除去できる。摩擦
圧接部０１５は弁傘部００９表面から２７ｍｍの位置に
なり、図示しないバルブシートへの着座時に生ずる最大
曲げ応力部となる弁傘下のＲ部と弁軸真直部との境界を
回避することができる。
４３１１、ＳＵＨ３５の弁傘部の材料にバルブ軸部の材
料ＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１のパイプを圧接して深穴
加工を不要とし、浅穴部００５とバルブ軸側部材００６
の摩擦圧接が欠陥なく高品位にできる。圧接部内面のば
り００７−２を除去することにより穴先端の閉塞を除
き、先端部にＮａが移動でき伝熱性向上ができる。内側
ばりは薄いのでドリル加工等で容易に除去できる。摩擦
圧接部０１５は弁傘部００９表面から２７ｍｍの位置に
なり、図示しないバルブシートへの着座時に生ずる最大
曲げ応力部となる弁傘下のＲ部と弁軸真直部との境界を
回避することができる。
【００１９】第２実施例を図２によって説明する。図２
は第２実施例のアップセット工法を適用しない方法の工
程図である。図において弁傘側素材００２はＪＩＳ４３
１１，ＳＵＨ３５で２１Ｃｒ−４Ｎｉ−Ｍｎ系耐熱鋼太
径中実丸棒で外径Ｄ0 ＝１７ｍｍ、全長Ｌ0 ＝２０．２
ｍｍである。図２（ｂ）に示すように弁傘部素材００２
を高周波加熱して金型内で熱間鍛造して内径３．５ｍ
ｍ、深さ１２ｍｍ、高さ１０ｍｍの微小突起部００４を
一体形成し、傘側部材００３を製造する。
は第２実施例のアップセット工法を適用しない方法の工
程図である。図において弁傘側素材００２はＪＩＳ４３
１１，ＳＵＨ３５で２１Ｃｒ−４Ｎｉ−Ｍｎ系耐熱鋼太
径中実丸棒で外径Ｄ0 ＝１７ｍｍ、全長Ｌ0 ＝２０．２
ｍｍである。図２（ｂ）に示すように弁傘部素材００２
を高周波加熱して金型内で熱間鍛造して内径３．５ｍ
ｍ、深さ１２ｍｍ、高さ１０ｍｍの微小突起部００４を
一体形成し、傘側部材００３を製造する。
【００２０】次に図１（ｃ）に示すように、バルブ軸側
部材００６は造管が容易で耐摩耗性に優れたマルテンサ
イト系耐熱鋼であるＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１（９％
Ｃｒ鋼）製パイプ、外径ｄ0 ＝６．２５ｍｍ、内径ｄi
＝３．５ｍｍ、長さｌ1 ＝５７ｍｍである。次に図２
（ｃ）、（ｄ）に示す如く、弁傘側部材００３の微小突
起側とバルブ軸側部材００６の端とを対向させて摩擦圧
接するとともに外側に形成される圧接ばりを切削除去す
る。００７は圧接部である。次に図２（ｄ）、（ｅ）に
示す如く弁傘側部材００３を約１１５０℃に高周波加熱
し、上下金型内で弁傘部００９を鍛造形成する。
部材００６は造管が容易で耐摩耗性に優れたマルテンサ
イト系耐熱鋼であるＪＩＳ４３１１，ＳＵＨ１１（９％
Ｃｒ鋼）製パイプ、外径ｄ0 ＝６．２５ｍｍ、内径ｄi
＝３．５ｍｍ、長さｌ1 ＝５７ｍｍである。次に図２
（ｃ）、（ｄ）に示す如く、弁傘側部材００３の微小突
起側とバルブ軸側部材００６の端とを対向させて摩擦圧
接するとともに外側に形成される圧接ばりを切削除去す
る。００７は圧接部である。次に図２（ｄ）、（ｅ）に
示す如く弁傘側部材００３を約１１５０℃に高周波加熱
し、上下金型内で弁傘部００９を鍛造形成する。
【００２１】次にドリル加工により前記圧接時に形成さ
れた内面ばり００７−２を除去するとともに弁傘内穴先
端部の不整形部０１０を除去整形する。０１１は整形さ
れた穴である。次に前記穴内部を洗浄、乾燥後、図２
（ｆ）に示すように直径３．０ｍｍ、所定長さの金属Ｎ
ａを挿入し、ＳＵＨ１１（９％Ｃｒ鋼）製の一端に内径
３．５ｍｍの穴０１３のある外径６．２５ｍｍ、全長１
０ｍｍの軸端シール材０１２を摩擦圧接し、外周に形成
される圧接ばりを除去する。次に熱処理、軸端焼入れ研
削等の仕上加工を経て、傘弁外径２５．２ｍｍ、軸径
６．０５ｍｍ、全長８５．０ｍｍの排気用Ｎａ封入中空
エンジンバルブを完成する。
れた内面ばり００７−２を除去するとともに弁傘内穴先
端部の不整形部０１０を除去整形する。０１１は整形さ
れた穴である。次に前記穴内部を洗浄、乾燥後、図２
（ｆ）に示すように直径３．０ｍｍ、所定長さの金属Ｎ
ａを挿入し、ＳＵＨ１１（９％Ｃｒ鋼）製の一端に内径
３．５ｍｍの穴０１３のある外径６．２５ｍｍ、全長１
０ｍｍの軸端シール材０１２を摩擦圧接し、外周に形成
される圧接ばりを除去する。次に熱処理、軸端焼入れ研
削等の仕上加工を経て、傘弁外径２５．２ｍｍ、軸径
６．０５ｍｍ、全長８５．０ｍｍの排気用Ｎａ封入中空
エンジンバルブを完成する。
【００２２】前記第２実施例の作用を説明する。弁傘部
００２の材料に高Ｍｎオーステナイト系耐熱鋼を用い、
バルブ軸材に耐摩耗性に優れ且造管容易なマルテンサイ
ト系耐熱鋼パイプを用いることにより製造コストと生産
性の点でネックとなっていたガンドリルや放電加工など
による深穴加工が不要となる。更に弁傘部材００２は太
径であるので前記第一実施例の細径のものより素材費が
安い。弁傘部を高周波加熱等の手段で迅速加熱により微
小突起００４を成型できる。
００２の材料に高Ｍｎオーステナイト系耐熱鋼を用い、
バルブ軸材に耐摩耗性に優れ且造管容易なマルテンサイ
ト系耐熱鋼パイプを用いることにより製造コストと生産
性の点でネックとなっていたガンドリルや放電加工など
による深穴加工が不要となる。更に弁傘部材００２は太
径であるので前記第一実施例の細径のものより素材費が
安い。弁傘部を高周波加熱等の手段で迅速加熱により微
小突起００４を成型できる。
【００２３】又、微小突起００４が設けられているので
バルブ軸側部材００６の摩擦圧接が欠陥なく、高品位で
且容易に実施できる。弁傘部素材００２の外周は円筒形
でアップセットしないので弁傘部００９の鍛造成形がス
ムーズで且酸化スケールの巻込みがない。軸端シール材
０１２を圧接することによりＮａの漏洩を防止できる。
軸端シール材０１２の圧接の内面のばりは０１５、この
部分は温度が高くないから除去しなくてもよい。
バルブ軸側部材００６の摩擦圧接が欠陥なく、高品位で
且容易に実施できる。弁傘部素材００２の外周は円筒形
でアップセットしないので弁傘部００９の鍛造成形がス
ムーズで且酸化スケールの巻込みがない。軸端シール材
０１２を圧接することによりＮａの漏洩を防止できる。
軸端シール材０１２の圧接の内面のばりは０１５、この
部分は温度が高くないから除去しなくてもよい。
【００２４】第３実施例を前記図２を流用して説明す
る。吸気用バルブは使用温度が低いため弁傘部弁軸部と
もマルテンサイト系耐熱鋼でよい。従って前記第２実施
例の工程と同じ工程で弁傘側素材にＳＵＨ１１の太径丸
棒外径Ｄ0 ＝１７．０ｍｍ、長さＬ0 ＝２４ｍｍ、弁軸
部側材料としてＳＵＨ１１製パイプ外径ｄ0 ＝６．２５
ｍｍ、内径ｄi ＝３．５ｍｍ、長さｌ1 ＝５７ｍｍを用
いて弁傘外径３０．２ｍｍ、弁軸径６．０５ｍｍ、全長
９５．０ｍｍの吸気用バルブを製作できる。
る。吸気用バルブは使用温度が低いため弁傘部弁軸部と
もマルテンサイト系耐熱鋼でよい。従って前記第２実施
例の工程と同じ工程で弁傘側素材にＳＵＨ１１の太径丸
棒外径Ｄ0 ＝１７．０ｍｍ、長さＬ0 ＝２４ｍｍ、弁軸
部側材料としてＳＵＨ１１製パイプ外径ｄ0 ＝６．２５
ｍｍ、内径ｄi ＝３．５ｍｍ、長さｌ1 ＝５７ｍｍを用
いて弁傘外径３０．２ｍｍ、弁軸径６．０５ｍｍ、全長
９５．０ｍｍの吸気用バルブを製作できる。
【００２５】
（Ｉ) 第１発明のアップセット工法の効果は次に記すと
おりである。 （１) 深穴加工が困難な弁傘部材用細径中実棒の一端に
浅穴加工を施しこの部材と内外径が同じで造管加工が容
易な耐熱鋼を摩擦圧接することにより高温耐蝕性に優れ
た弁傘部と、耐摩耗性に優れた中空軸部を有する機能分
担した中空バルブ用複合材を安価に提供できる。
おりである。 （１) 深穴加工が困難な弁傘部材用細径中実棒の一端に
浅穴加工を施しこの部材と内外径が同じで造管加工が容
易な耐熱鋼を摩擦圧接することにより高温耐蝕性に優れ
た弁傘部と、耐摩耗性に優れた中空軸部を有する機能分
担した中空バルブ用複合材を安価に提供できる。
【００２６】（２) 前記の結果従来行われていたガンド
リル法や放電加工法を用いて行われていた軸端深穴加工
法の課題（工具電極の消耗コストが高い。加工速度が小
さい。電力消費が多い。高精度が得られず不良品発生に
よる材料歩留が悪い。深穴内面傷による疲労強度低下な
ど）を全面的に解決できる。特に本発明によると弁軸部
の造管は引抜法又は押出法によるため、高速成形であり
安価となり、更に内外面はスムーズで且穴の同心度が高
いため、疲労強度が向上する。
リル法や放電加工法を用いて行われていた軸端深穴加工
法の課題（工具電極の消耗コストが高い。加工速度が小
さい。電力消費が多い。高精度が得られず不良品発生に
よる材料歩留が悪い。深穴内面傷による疲労強度低下な
ど）を全面的に解決できる。特に本発明によると弁軸部
の造管は引抜法又は押出法によるため、高速成形であり
安価となり、更に内外面はスムーズで且穴の同心度が高
いため、疲労強度が向上する。
【００２７】（II）第２発明のアップセット工法を適用
しない方法の効果は次のとおりである。 （１) 弁傘材に太径棒を用い穴を有する微小突起を一端
に成形し中空な軸部材と摩擦圧接することにより、深穴
を有する安価な機能分担形複合材を提供できる。 （２) 前記（Ｉ）の（２) 記載と同じ効果がある。同じ
であるから繰返すのを省く。
しない方法の効果は次のとおりである。 （１) 弁傘材に太径棒を用い穴を有する微小突起を一端
に成形し中空な軸部材と摩擦圧接することにより、深穴
を有する安価な機能分担形複合材を提供できる。 （２) 前記（Ｉ）の（２) 記載と同じ効果がある。同じ
であるから繰返すのを省く。
【００２８】（３) 太径であるので素材そのものが安価
である。エンジンバルブが多弁化小径化するに従って前
記第１発明のアップセット工法の素材直径ｄ0 、第２発
明の場合のＤ0 の直径差Ｄ0 −ｄ0 の増加となりこれは
線引加工回数の増加となり素材コスト差が大きくなる。
排気弁に多用されるＳＵＨ３５ではＤ0 ＝１７ｍｍの価
格はｄ＝６．２５ｍｍに比べ重量単価は約４５％安価と
なる。 （４) 第２発明の方法では太径素材の先端に微小突起を
鍛造で押出すが微小であるため金型寿命は従来のエキス
トルード工法に比べ１０倍以上で金型割掛費が安価とな
る。
である。エンジンバルブが多弁化小径化するに従って前
記第１発明のアップセット工法の素材直径ｄ0 、第２発
明の場合のＤ0 の直径差Ｄ0 −ｄ0 の増加となりこれは
線引加工回数の増加となり素材コスト差が大きくなる。
排気弁に多用されるＳＵＨ３５ではＤ0 ＝１７ｍｍの価
格はｄ＝６．２５ｍｍに比べ重量単価は約４５％安価と
なる。 （４) 第２発明の方法では太径素材の先端に微小突起を
鍛造で押出すが微小であるため金型寿命は従来のエキス
トルード工法に比べ１０倍以上で金型割掛費が安価とな
る。
【００２９】（５) 直接通電機構を有するアップセット
鍛縮機は億円単位の設備で極めて高価でありこの設備を
省略できる。 （６) アップセット工法では線引工法により細径素材に
した後団塊を形成して太くする無駄な工法であり且団塊
表面にしわが形成されるため後の鍛造精度が低下するが
本工法ではこれらの欠点を解消できる。
鍛縮機は億円単位の設備で極めて高価でありこの設備を
省略できる。 （６) アップセット工法では線引工法により細径素材に
した後団塊を形成して太くする無駄な工法であり且団塊
表面にしわが形成されるため後の鍛造精度が低下するが
本工法ではこれらの欠点を解消できる。
【図１】本発明に係る第１実施例のアップセット工法の
工程図。
工程図。
【図２】本発明に係る第２実施例のアップセット工法に
よらない工法の工程図。
よらない工法の工程図。
【図３】第１従来例のＮａ封入中空エンジンバルブの製
造工程図。
造工程図。
【図４】第２従来例のＮａ封入中空エンジンバルブの製
造工程図。
造工程図。
００１…弁傘側部材、００５…浅穴、ｄ0 …弁傘側部材
の外径、ｌ0 …弁傘側部材の長さ、００６…バルブ軸側
部材、００８…団塊部、０１４…金属Ｎａ、０１２…軸
端シール材、００７…圧接部、Δｈ…圧接部の移動量、
０１５…圧接部、００９…弁傘部、００２…弁傘側素
材、００３…弁傘側部材、Ｄ0 …弁傘側素材直径、ｈ…
微小突起高さ、Ｌ0 …弁傘側素材長さ、０１３…軸端シ
ール材の穴。
の外径、ｌ0 …弁傘側部材の長さ、００６…バルブ軸側
部材、００８…団塊部、０１４…金属Ｎａ、０１２…軸
端シール材、００７…圧接部、Δｈ…圧接部の移動量、
０１５…圧接部、００９…弁傘部、００２…弁傘側素
材、００３…弁傘側部材、Ｄ0 …弁傘側素材直径、ｈ…
微小突起高さ、Ｌ0 …弁傘側素材長さ、０１３…軸端シ
ール材の穴。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造にお
いて、弁傘部となる部位にはバルブ軸外径と同径の中実
細径丸棒（００１) の一端に浅穴（００５)を成形した
後、弁軸部となる部材である前記弁傘部となる部位と同
径の中空部材（００６) と対向させて圧接により軸溶接
し、続いて、弁傘部材をアップセット鍛縮機により団塊
化させ、その団塊部（００８) を傘鍛造成形し、次に金
属Ｎａ等の媒体（０１４) を挿入し、軸端シール材（０
１２) を圧接して成ることを特徴とするＮａ封入中空エ
ンジンバルブの製造方法。 - 【請求項２】 Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造にお
いて、弁傘部となる部位にはバルブ軸径よりも大きい径
の中実丸棒（００２) の一端にその中央に浅穴（００
５) を有する微小突起（００４) を成形した後、前記微
小突起と対向させた弁部材としての同径の中空部材（０
０６) の一端を圧接により軸溶接し、続いて前記中実太
径部を傘鍛造成形し、次に金属Ｎａ（０１４) を挿入
し、軸端シール材（０１２) を圧接して成ることを特徴
とするＮａ封入中空エンジンバルブの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022205A JPH07208127A (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022205A JPH07208127A (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208127A true JPH07208127A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=12076298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6022205A Withdrawn JPH07208127A (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Ｎａ封入中空エンジンバルブの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07208127A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010032799A1 (ja) | 2008-09-18 | 2010-03-25 | 三菱重工業株式会社 | 中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法及び中空エンジンバルブ |
| WO2011077776A1 (ja) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | 三菱重工業株式会社 | 中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法及び中空エンジンバルブの弁傘部のプレス装置及び中空エンジンバルブ |
| CN104801938A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-07-29 | 怀集登云汽配股份有限公司 | 一种基于楔横轧制坯的中空充钠气门的成形工艺 |
| DE112018004997T5 (de) | 2017-10-26 | 2020-06-04 | Eaton Intelligent Power Limited | Hohlsitzventil und verfahren zur herstellung desselben |
| CN113798781A (zh) * | 2020-06-15 | 2021-12-17 | 河南中岳非晶新型材料股份有限公司 | 一种吹气导管的加工工艺 |
| WO2023088581A1 (en) | 2021-11-16 | 2023-05-25 | Eaton Intelligent Power Limited | Hollow poppet valve and method of manufacturing |
| WO2024180749A1 (ja) * | 2023-03-02 | 2024-09-06 | フジオーゼックス株式会社 | 中空バルブの洗浄機 |
-
1994
- 1994-01-21 JP JP6022205A patent/JPH07208127A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9194263B2 (en) | 2008-09-18 | 2015-11-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for production of valve head portion of hollow engine valve and hollow engine valve |
| US9447711B2 (en) | 2008-09-18 | 2016-09-20 | Fuji Hollow Valve Inc. | Method for production of valve head portion of hollow engine valve and hollow engine valve |
| US8522434B2 (en) | 2008-09-18 | 2013-09-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for production of valve head portion of hollow engine valve and hollow engine valve |
| WO2010032799A1 (ja) | 2008-09-18 | 2010-03-25 | 三菱重工業株式会社 | 中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法及び中空エンジンバルブ |
| US8650752B2 (en) | 2009-12-24 | 2014-02-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for manufacturing valve umbrella portion of hollow engine valve, press device of valve umbrella portion of hollow engine valve, and hollow engine valve |
| WO2011077776A1 (ja) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | 三菱重工業株式会社 | 中空エンジンバルブの弁傘部の製造方法及び中空エンジンバルブの弁傘部のプレス装置及び中空エンジンバルブ |
| CN104801938A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-07-29 | 怀集登云汽配股份有限公司 | 一种基于楔横轧制坯的中空充钠气门的成形工艺 |
| DE112018004997T5 (de) | 2017-10-26 | 2020-06-04 | Eaton Intelligent Power Limited | Hohlsitzventil und verfahren zur herstellung desselben |
| US11384842B2 (en) | 2017-10-26 | 2022-07-12 | Eaton Intelligent Power Limited | Hollow poppet valve and manufacturing method therefor |
| CN113798781A (zh) * | 2020-06-15 | 2021-12-17 | 河南中岳非晶新型材料股份有限公司 | 一种吹气导管的加工工艺 |
| WO2023088581A1 (en) | 2021-11-16 | 2023-05-25 | Eaton Intelligent Power Limited | Hollow poppet valve and method of manufacturing |
| DE112022005490T5 (de) | 2021-11-16 | 2024-09-19 | Eaton Intelligent Power Limited | Hohles tellerventil und verfahren zur herstellung |
| WO2024180749A1 (ja) * | 2023-03-02 | 2024-09-06 | フジオーゼックス株式会社 | 中空バルブの洗浄機 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |