JPH0734815A - チタン合金製エンジンバルブの製造方法 - Google Patents
チタン合金製エンジンバルブの製造方法Info
- Publication number
- JPH0734815A JPH0734815A JP17574793A JP17574793A JPH0734815A JP H0734815 A JPH0734815 A JP H0734815A JP 17574793 A JP17574793 A JP 17574793A JP 17574793 A JP17574793 A JP 17574793A JP H0734815 A JPH0734815 A JP H0734815A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- titanium alloy
- hardened layer
- umbrella
- engine valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、自動車、二輪車等のエンジンに使
用されるエンジンバルブの製造方法に関する。詳しく
は、耐磨耗性が最も必要とされるバルブのフェース部に
厚い酸化硬化層を有するチタン合金エンジンバルブの製
造方法に関するものである。 【構成】 焼鈍したチタン合金直棒の一端部をβ相温度
域にてアップセット鍛造し、続いて８００℃以上の温度
で傘形状に型鍛造することにより、きのこ状の粗形材と
し、その後切削、研削加工によりフェース部の硬化層を
残存させて仕上げ加工し、さらに軸部などの耐磨耗処理
としてバルブ全体を酸化することを特徴とするチタン合
金製エンジンバルブの製造方法。
用されるエンジンバルブの製造方法に関する。詳しく
は、耐磨耗性が最も必要とされるバルブのフェース部に
厚い酸化硬化層を有するチタン合金エンジンバルブの製
造方法に関するものである。 【構成】 焼鈍したチタン合金直棒の一端部をβ相温度
域にてアップセット鍛造し、続いて８００℃以上の温度
で傘形状に型鍛造することにより、きのこ状の粗形材と
し、その後切削、研削加工によりフェース部の硬化層を
残存させて仕上げ加工し、さらに軸部などの耐磨耗処理
としてバルブ全体を酸化することを特徴とするチタン合
金製エンジンバルブの製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車、二輪車等のエン
ジンに使用されるエンジンバルブの製造方法に関する。
詳しくは、耐磨耗性が最も必要とされるバルブのフェー
ス部に厚い酸化硬化層を有するチタン合金エンジンバル
ブの製造方法に関するものである。
ジンに使用されるエンジンバルブの製造方法に関する。
詳しくは、耐磨耗性が最も必要とされるバルブのフェー
ス部に厚い酸化硬化層を有するチタン合金エンジンバル
ブの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車等のエンジン燃焼室の吸、排気孔
に設けられるバルブは、図１に示すようにフェース部４
を有する傘部１と、これに連続する軸部２および軸端部
３で構成される。例えば直径７mmの鋼製棒材を２５０mm
長さに切断し、その一端部を通電加熱しつつ熱間にてア
ップセット鍛造（電気鍛縮法）し、つづいて傘部を熱間
にて型鍛造して、きのこ状の粗形材とし、歪取り焼鈍を
行い、次いで切削、研削加工により最終形状に仕上げた
後、耐磨耗性を付与するために軟窒化処理等の表面処理
を行っているのが通例である。エンジンバルブにおける
傘部のフェース部、軸部、および軸端部のいずれも耐磨
耗性が要求される。また、このバルブの使用環境からバ
ルブには高温強度、耐蝕性、耐酸化性を具えていなけれ
ばならず、従来のバルブは耐熱鋼で製作されるのが一般
的であった。
に設けられるバルブは、図１に示すようにフェース部４
を有する傘部１と、これに連続する軸部２および軸端部
３で構成される。例えば直径７mmの鋼製棒材を２５０mm
長さに切断し、その一端部を通電加熱しつつ熱間にてア
ップセット鍛造（電気鍛縮法）し、つづいて傘部を熱間
にて型鍛造して、きのこ状の粗形材とし、歪取り焼鈍を
行い、次いで切削、研削加工により最終形状に仕上げた
後、耐磨耗性を付与するために軟窒化処理等の表面処理
を行っているのが通例である。エンジンバルブにおける
傘部のフェース部、軸部、および軸端部のいずれも耐磨
耗性が要求される。また、このバルブの使用環境からバ
ルブには高温強度、耐蝕性、耐酸化性を具えていなけれ
ばならず、従来のバルブは耐熱鋼で製作されるのが一般
的であった。
【０００３】ところで、近年自動車等のエンジンは、馬
力を低下させることなく、燃費を改善するために軽量化
が求められている。上下運動を高速でくりかえすエンジ
ンバルブについては、軽量化による燃費改善の波及効果
が極めて大きく、そのため比強度の高いチタン合金材の
採用が試みられている。例えば競争用自動車の吸気バル
ブには、α＋β型チタン合金の代表例であるＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖが多く用いられてきた。
力を低下させることなく、燃費を改善するために軽量化
が求められている。上下運動を高速でくりかえすエンジ
ンバルブについては、軽量化による燃費改善の波及効果
が極めて大きく、そのため比強度の高いチタン合金材の
採用が試みられている。例えば競争用自動車の吸気バル
ブには、α＋β型チタン合金の代表例であるＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖが多く用いられてきた。
【０００４】しかし、エンジンバルブにチタン合金をそ
のまま使用した場合は、バルブシート、バルブガイド等
の相手材とバルブの各部との摺動による磨耗が生じ、耐
久性に乏しいという問題がある。この対策として、特開
昭６１−８１５０５号公報、特開昭６２−２５６９５６
号公報が提案しているように、比較的安価な耐磨耗処理
として各々の雰囲気で加熱する酸化処理、窒化処理が知
られている。しかし、通常のα＋β型チタン合金製バル
ブにこれらの処理を適用すると、高い温度で加熱する場
合には熱変形（特に軸部の曲がり−図２参照）が生じや
すく、それを避けるために例えば７００℃未満の低温で
加熱せねばならず、その結果、フェース部に要求される
耐磨耗性を充分に確保することが困難となる。
のまま使用した場合は、バルブシート、バルブガイド等
の相手材とバルブの各部との摺動による磨耗が生じ、耐
久性に乏しいという問題がある。この対策として、特開
昭６１−８１５０５号公報、特開昭６２−２５６９５６
号公報が提案しているように、比較的安価な耐磨耗処理
として各々の雰囲気で加熱する酸化処理、窒化処理が知
られている。しかし、通常のα＋β型チタン合金製バル
ブにこれらの処理を適用すると、高い温度で加熱する場
合には熱変形（特に軸部の曲がり−図２参照）が生じや
すく、それを避けるために例えば７００℃未満の低温で
加熱せねばならず、その結果、フェース部に要求される
耐磨耗性を充分に確保することが困難となる。
【０００５】この問題に対して、特願平４−３４４９４
８号明細書に記載される様に、特定の組織（例えば針状
α晶組織）のα＋β型チタン合金の棒材をバルブ素材と
すればこの熱変形の問題は解決できるので、比較的高温
の８００℃以上でも処理可能となり、厚い硬化層を形成
することができる。
８号明細書に記載される様に、特定の組織（例えば針状
α晶組織）のα＋β型チタン合金の棒材をバルブ素材と
すればこの熱変形の問題は解決できるので、比較的高温
の８００℃以上でも処理可能となり、厚い硬化層を形成
することができる。
【０００６】ところで、フェース部、軸部、軸端部に要
求される耐磨耗性は各々異なる。例えば、リフター方式
では、フェース部の耐磨耗性が最も要求され、厚い硬化
層が必要となる。またロッカーアーム方式では、軸端部
の耐磨耗性が最も要求されるが、チタン合金を素材とし
た場合、焼き入れ鋼等の耐磨耗性の高い材料をこの部位
に接合して用いるので、リフター方式と同様に、フェー
ス部に厚い硬化層が必要となる。
求される耐磨耗性は各々異なる。例えば、リフター方式
では、フェース部の耐磨耗性が最も要求され、厚い硬化
層が必要となる。またロッカーアーム方式では、軸端部
の耐磨耗性が最も要求されるが、チタン合金を素材とし
た場合、焼き入れ鋼等の耐磨耗性の高い材料をこの部位
に接合して用いるので、リフター方式と同様に、フェー
ス部に厚い硬化層が必要となる。
【０００７】特願平４−３４４９４８号明細書で提案す
る様なバルブ全体を酸化処理する方法では、フェース部
で必要とされる耐磨耗性を増大させるためには、高温長
時間の加熱が必要となり経済的ではない。一方、特開昭
６２−２７０２７７号公報に記載されるように、フェー
ス部に硬質材料を肉盛りし耐磨耗性を付与する方法もあ
るが、肉盛りのための工程が増えることとなり、この製
造方法も経済的とはいえない。
る様なバルブ全体を酸化処理する方法では、フェース部
で必要とされる耐磨耗性を増大させるためには、高温長
時間の加熱が必要となり経済的ではない。一方、特開昭
６２−２７０２７７号公報に記載されるように、フェー
ス部に硬質材料を肉盛りし耐磨耗性を付与する方法もあ
るが、肉盛りのための工程が増えることとなり、この製
造方法も経済的とはいえない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温長時間
の熱処理を行うことなく、エンジンバルブで最も耐磨耗
性を要求されるフェース部に、厚い酸化硬化層を付与す
ることを目的とする。
の熱処理を行うことなく、エンジンバルブで最も耐磨耗
性を要求されるフェース部に、厚い酸化硬化層を付与す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、（１）エンジンバルブの製造において、焼
鈍したチタン合金直棒の一端部をβ相温度域にてアップ
セット鍛造し、つづいて８００℃以上の温度で傘形状に
型鍛造することにより、きのこ状粗形材とし、その後切
削、研削加工により、フェース部の硬化層を残存させて
仕上げ加工し、さらに軸部などの耐磨耗処理としてバル
ブ全体を酸化することを特徴とする。またもう一つの発
明は、（２）エンジンバルブの製造において、チタン合
金棒をβ相温度域にて加熱後、８００℃以上の温度で軸
部を押出し加工し、傘形状に型鍛造することにより、き
のこ状の粗形材とし、さらに上記（１）の加工および酸
化処理することを特徴とする。
の本発明は、（１）エンジンバルブの製造において、焼
鈍したチタン合金直棒の一端部をβ相温度域にてアップ
セット鍛造し、つづいて８００℃以上の温度で傘形状に
型鍛造することにより、きのこ状粗形材とし、その後切
削、研削加工により、フェース部の硬化層を残存させて
仕上げ加工し、さらに軸部などの耐磨耗処理としてバル
ブ全体を酸化することを特徴とする。またもう一つの発
明は、（２）エンジンバルブの製造において、チタン合
金棒をβ相温度域にて加熱後、８００℃以上の温度で軸
部を押出し加工し、傘形状に型鍛造することにより、き
のこ状の粗形材とし、さらに上記（１）の加工および酸
化処理することを特徴とする。
【００１０】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に適し
たチタン合金は、α＋β型チタン合金である、Ｔｉ−６
Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−
２Ｆｅ−０．１Ｓｉ、Ｔｉ−５Ａｌ−１Ｆｅ、Ｔｉ−５
Ａｌ−２Ｃｒ−１Ｆｅ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ
−６Ｍｏ等、およびニアα型チタン合金である、Ｔｉ−
６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ−０．１Ｓｉ等であ
る。これらの合金は、熱間圧延により直径５〜１０mmの
線材が製造可能であるとともに、エンジンバルブとして
の使用特性を満足しうるものである。
たチタン合金は、α＋β型チタン合金である、Ｔｉ−６
Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−
２Ｆｅ−０．１Ｓｉ、Ｔｉ−５Ａｌ−１Ｆｅ、Ｔｉ−５
Ａｌ−２Ｃｒ−１Ｆｅ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ
−６Ｍｏ等、およびニアα型チタン合金である、Ｔｉ−
６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏ−０．１Ｓｉ等であ
る。これらの合金は、熱間圧延により直径５〜１０mmの
線材が製造可能であるとともに、エンジンバルブとして
の使用特性を満足しうるものである。
【００１１】本発明は、鍛造工程の加熱時に生じる酸化
硬化層を、特に耐磨耗性が必要とされるバルブのフェー
ス部に残存させ、バルブ最終製品のフェース部に厚い硬
化層を付与しようとするものである。本発明を実現させ
るポイントは、主に棒状素材よりきのこ状の粗形材を製
造する工程中のアップセット鍛造中の加熱もしくは熱間
押出し前の加熱で、酸化により生ずる酸化硬化層を残存
させ、最終工程の酸化処理時において処理条件を緩和
し、寸法形状変化、特に軸部の曲り、傘部の振れを所定
の精度に入れうることである。
硬化層を、特に耐磨耗性が必要とされるバルブのフェー
ス部に残存させ、バルブ最終製品のフェース部に厚い硬
化層を付与しようとするものである。本発明を実現させ
るポイントは、主に棒状素材よりきのこ状の粗形材を製
造する工程中のアップセット鍛造中の加熱もしくは熱間
押出し前の加熱で、酸化により生ずる酸化硬化層を残存
させ、最終工程の酸化処理時において処理条件を緩和
し、寸法形状変化、特に軸部の曲り、傘部の振れを所定
の精度に入れうることである。
【００１２】まず、本発明の第１の発明であるアップセ
ット鍛造を用いてバルブを製造する場合について説明す
る。ここで、焼鈍した曲りのないチタン合金直棒が必要
となるのは、バルブ酸化処理時に冷間加工で導入された
歪が開放され軸部に曲りが生じ、その結果、傘部の振れ
も大きくなるからである。例えば、通常の棒径５〜１０
mmのチタン合金棒は、熱間圧延したコイル状線材を、所
定の工程の後に冷間加工にて矯正するという工程を経て
製造される。この材料を用いてエンジンバルブを製造す
ると、軸部の曲りが１００μｍ程度生じ、そのため傘部
に７０μｍ程度の振れを生じる。軸部の曲りはセンター
レス研削により除去可能であるが、傘部の振れはそのま
ま残留することとなり問題である。本発明で必要とする
焼鈍したチタン合金棒材は、７００℃以上で熱間にて矯
正した後にセンターレス研削により製造可能である。
ット鍛造を用いてバルブを製造する場合について説明す
る。ここで、焼鈍した曲りのないチタン合金直棒が必要
となるのは、バルブ酸化処理時に冷間加工で導入された
歪が開放され軸部に曲りが生じ、その結果、傘部の振れ
も大きくなるからである。例えば、通常の棒径５〜１０
mmのチタン合金棒は、熱間圧延したコイル状線材を、所
定の工程の後に冷間加工にて矯正するという工程を経て
製造される。この材料を用いてエンジンバルブを製造す
ると、軸部の曲りが１００μｍ程度生じ、そのため傘部
に７０μｍ程度の振れを生じる。軸部の曲りはセンター
レス研削により除去可能であるが、傘部の振れはそのま
ま残留することとなり問題である。本発明で必要とする
焼鈍したチタン合金棒材は、７００℃以上で熱間にて矯
正した後にセンターレス研削により製造可能である。
【００１３】本発明においてβ相温度域にてアップセッ
ト鍛造するのは、β相温度域では、α＋β相温度域と比
較して、電極との接触による冷却等の温度変化に対し
て、変形抵抗値が大きく変化せず、かつ小さいのでアッ
プセット鍛造しやすいこと、およびβ相温度域でアップ
セット部を針状α晶組織とし、傘部鍛造後にその組織が
十分残るようにし、クリープ変形に強い組織にするため
であり、さらにβ相温度域の高温であるほうが表面を酸
化させる効果は高いので、厚い酸化硬化層を形成しやす
く、フェース部に厚い酸化硬化層を残存させることが可
能となるからである。
ト鍛造するのは、β相温度域では、α＋β相温度域と比
較して、電極との接触による冷却等の温度変化に対し
て、変形抵抗値が大きく変化せず、かつ小さいのでアッ
プセット鍛造しやすいこと、およびβ相温度域でアップ
セット部を針状α晶組織とし、傘部鍛造後にその組織が
十分残るようにし、クリープ変形に強い組織にするため
であり、さらにβ相温度域の高温であるほうが表面を酸
化させる効果は高いので、厚い酸化硬化層を形成しやす
く、フェース部に厚い酸化硬化層を残存させることが可
能となるからである。
【００１４】また８００℃以上で傘形状に型鍛造するの
は、８００℃未満では加工歪が残存し、最終工程での酸
化処理時に歪が開放され、傘部に振れが発生することが
あるからである。さらにいえば、型鍛造により加工され
る全ての部分は、８００℃以上で加工が終了することが
望ましい。そして、型鍛造において、β相温度域での加
工量よりα＋β相温度域での加工量が多い場合は傘部の
組織が等軸化する傾向がある。後の酸化処理で７００℃
以上の加熱が必要な場合、等軸α晶組織の傘部がクリー
プ変形する恐れがあるので、なるべく高い温度で加工を
終了する方が後の酸化処理温度を高くでき、その結果、
酸化処理時間を短くできる。
は、８００℃未満では加工歪が残存し、最終工程での酸
化処理時に歪が開放され、傘部に振れが発生することが
あるからである。さらにいえば、型鍛造により加工され
る全ての部分は、８００℃以上で加工が終了することが
望ましい。そして、型鍛造において、β相温度域での加
工量よりα＋β相温度域での加工量が多い場合は傘部の
組織が等軸化する傾向がある。後の酸化処理で７００℃
以上の加熱が必要な場合、等軸α晶組織の傘部がクリー
プ変形する恐れがあるので、なるべく高い温度で加工を
終了する方が後の酸化処理温度を高くでき、その結果、
酸化処理時間を短くできる。
【００１５】また、型鍛造の型形状は、目的とするフェ
ース部の寸法に応じて、フェース部に酸化硬化層を残存
する様に熱膨張を考慮して形状寸法を決める必要があ
る。ここでバルブ全体を酸化させるのは、研削ままの軸
部、軸端部に耐磨耗性を付与するためと、必要に応じて
フェース部の耐磨耗性を強化するためである。
ース部の寸法に応じて、フェース部に酸化硬化層を残存
する様に熱膨張を考慮して形状寸法を決める必要があ
る。ここでバルブ全体を酸化させるのは、研削ままの軸
部、軸端部に耐磨耗性を付与するためと、必要に応じて
フェース部の耐磨耗性を強化するためである。
【００１６】次に、本発明の第２の発明である熱間押出
し加工を用いてバルブを製造する場合について説明す
る。まず熱間押出し加工法では、傘部、軸部などのバル
ブ全体が熱間加工されるため、冷間での加工歪はこの時
点で開放されるので、素材のチタン合金棒は特に焼鈍し
ておく必要がない。
し加工を用いてバルブを製造する場合について説明す
る。まず熱間押出し加工法では、傘部、軸部などのバル
ブ全体が熱間加工されるため、冷間での加工歪はこの時
点で開放されるので、素材のチタン合金棒は特に焼鈍し
ておく必要がない。
【００１７】ここで、チタン合金棒をβ相温度域以上で
加熱後に押出し加工するのは、β相温度域では、α＋β
相温度域と比較して、金型との接触による冷却等の温度
変化に対して、変形抵抗値が大きく変化せず、かつ小さ
いので熱間加工しやすいこと、およびβ相温度域で加熱
するのは素材がクリープ変形しやすい微細等軸α晶組織
を有する材料であった場合でも、一度β相温度域に上昇
させることでクリープ変形しにくい針状α晶組織に調整
でき、熱間加工後にその組織を充分残るようにし、後の
酸化処理時に軸部および傘部のクリープ変形を防止する
ことが可能となるからである。さらに、β相温度域の高
温であるほうが表面を酸化させる効果は高いので、厚い
酸化硬化層を形成しやすく、フェース部に厚い酸化硬化
層を残存させることが可能となるからである。
加熱後に押出し加工するのは、β相温度域では、α＋β
相温度域と比較して、金型との接触による冷却等の温度
変化に対して、変形抵抗値が大きく変化せず、かつ小さ
いので熱間加工しやすいこと、およびβ相温度域で加熱
するのは素材がクリープ変形しやすい微細等軸α晶組織
を有する材料であった場合でも、一度β相温度域に上昇
させることでクリープ変形しにくい針状α晶組織に調整
でき、熱間加工後にその組織を充分残るようにし、後の
酸化処理時に軸部および傘部のクリープ変形を防止する
ことが可能となるからである。さらに、β相温度域の高
温であるほうが表面を酸化させる効果は高いので、厚い
酸化硬化層を形成しやすく、フェース部に厚い酸化硬化
層を残存させることが可能となるからである。
【００１８】また８００℃以上で傘形状に型鍛造するの
は、８００℃未満では加工歪が残存し、最終工程での酸
化処理時に歪が開放され、軸部の曲りや傘部の振れが発
生するからであり、さらにいえば、熱間加工は全ての部
分において、８００℃以上で加工が終了することが望ま
しい。加工終了温度が８００℃以上、９００℃未満であ
る場合は、歪発生はないものの、α＋β相温度域での加
工量が大きいため、バルブ粗形材の微視組織が一部分等
軸化し、後の酸化処理温度を低くしなければならない。
従って酸化処理を高温で行う場合は加工終了温度を高め
にする必要がある。
は、８００℃未満では加工歪が残存し、最終工程での酸
化処理時に歪が開放され、軸部の曲りや傘部の振れが発
生するからであり、さらにいえば、熱間加工は全ての部
分において、８００℃以上で加工が終了することが望ま
しい。加工終了温度が８００℃以上、９００℃未満であ
る場合は、歪発生はないものの、α＋β相温度域での加
工量が大きいため、バルブ粗形材の微視組織が一部分等
軸化し、後の酸化処理温度を低くしなければならない。
従って酸化処理を高温で行う場合は加工終了温度を高め
にする必要がある。
【００１９】なおバルブ製造工程において、型鍛造後に
通常行われる焼鈍は、本発明に必ずしも必要でない。す
なわち、軸部はすでに歪取り焼鈍されたチタン合金であ
り、焼鈍の必要はなく、傘部は８００℃以上で熱間加工
されるために歪の蓄積が無いためである。
通常行われる焼鈍は、本発明に必ずしも必要でない。す
なわち、軸部はすでに歪取り焼鈍されたチタン合金であ
り、焼鈍の必要はなく、傘部は８００℃以上で熱間加工
されるために歪の蓄積が無いためである。
【００２０】
【実施例１】８００℃にて熱間矯正した線径６．７mmφ
の各種のチタン合金棒を準備した。これらのチタン合金
棒の合金種類およびその微視組織を表１に示す。次に、
これらの合金棒を約１０秒間でアップセット鍛造し、傘
部を型鍛造し、傘部の振れ、軸部の曲りを測定した後
に、フェース部の酸化硬化層を残存させて、切削、研削
により仕上げ加工し、傘径３５mm、バルブ長さ１１０m
m、軸径６．６８mmφのバルブを製造した。そしてこの
バルブを横に寝かせて、酸化処理した。つづいて、再度
傘部の振れと軸部の曲りを測定し、酸化硬化層の厚さを
測定した。比較例は、フェース部の酸化硬化層を除去し
たのち酸化処理した。結果を表１に併記した。
の各種のチタン合金棒を準備した。これらのチタン合金
棒の合金種類およびその微視組織を表１に示す。次に、
これらの合金棒を約１０秒間でアップセット鍛造し、傘
部を型鍛造し、傘部の振れ、軸部の曲りを測定した後
に、フェース部の酸化硬化層を残存させて、切削、研削
により仕上げ加工し、傘径３５mm、バルブ長さ１１０m
m、軸径６．６８mmφのバルブを製造した。そしてこの
バルブを横に寝かせて、酸化処理した。つづいて、再度
傘部の振れと軸部の曲りを測定し、酸化硬化層の厚さを
測定した。比較例は、フェース部の酸化硬化層を除去し
たのち酸化処理した。結果を表１に併記した。
【００２１】傘部の振れは、軸部の両端を支持してバル
ブを回転し、ダイヤルゲージにてフェース部の振れの最
小値と最大値の差を測定した。また、軸部の曲がりは、
軸部の両端を支持してバルブを回転し、ダイヤルゲージ
にて中央部の振れの最小値と最大値を測定し、この差の
半分とした。傘部の振れは３０μｍ以内でかつ軸部の曲
りは１０μｍ以内であれば、バルブの寸法精度を満た
す。
ブを回転し、ダイヤルゲージにてフェース部の振れの最
小値と最大値の差を測定した。また、軸部の曲がりは、
軸部の両端を支持してバルブを回転し、ダイヤルゲージ
にて中央部の振れの最小値と最大値を測定し、この差の
半分とした。傘部の振れは３０μｍ以内でかつ軸部の曲
りは１０μｍ以内であれば、バルブの寸法精度を満た
す。
【００２２】フェース部の硬化層は、バルブ断面をマイ
クロヴィッカースにより測定し、６００Ｈｖ以上の値を
持つ部分までを厚みとした。軸部の耐磨耗特性に必要な
硬化層の厚みは、１μｍ以上であり、７００℃×１ｈの
酸化処理で付与することができる。フェース部の耐磨耗
特性に必要な硬化層の厚みは、５μｍ以上必要で、酸化
処理だけで付与するためには８００℃×１ｈ以上が必要
である。
クロヴィッカースにより測定し、６００Ｈｖ以上の値を
持つ部分までを厚みとした。軸部の耐磨耗特性に必要な
硬化層の厚みは、１μｍ以上であり、７００℃×１ｈの
酸化処理で付与することができる。フェース部の耐磨耗
特性に必要な硬化層の厚みは、５μｍ以上必要で、酸化
処理だけで付与するためには８００℃×１ｈ以上が必要
である。
【００２３】本発明によれば、比較的低温短時間の酸化
処理で、フェース部の硬化層が厚く、寸法形状を満足し
うるものが製造可能である。例えば、本発明を適用しな
い比較例では、フェース部に１０μｍの硬化層を得るに
は、８００℃×４ｈの処理が必要であるが、本発明では
７００℃×１ｈの処理で良いため、針状α晶組織を有す
る材料に比べてクリープ変形しやすい粒径６μｍの等軸
α晶組織を有する材料でも寸法形状を満足したものを得
ることが可能である。
処理で、フェース部の硬化層が厚く、寸法形状を満足し
うるものが製造可能である。例えば、本発明を適用しな
い比較例では、フェース部に１０μｍの硬化層を得るに
は、８００℃×４ｈの処理が必要であるが、本発明では
７００℃×１ｈの処理で良いため、針状α晶組織を有す
る材料に比べてクリープ変形しやすい粒径６μｍの等軸
α晶組織を有する材料でも寸法形状を満足したものを得
ることが可能である。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【実施例２】線径２０mmφのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金棒
を準備した。この材料は、粒径２〜４μｍの等軸α晶組
織を有する。表２に示すように、この合金棒を約１０秒
間ほど加熱し、熱間押出し加工後、傘部を型鍛造し、傘
部の振れ、軸部の曲りを測定した後に、フェース部の酸
化硬化層を残存させて、切削、研削により仕上げ加工
し、傘径３５mm、バルブ長さ１１０mm、軸径６．６８mm
φのバルブを製造し、バルブを横に寝かせて、酸化処理
した。つづいて、再度傘部の振れと軸部の曲りを測定
し、酸化硬化層の厚さを測定した。比較例も、フェース
部の酸化硬化層を残存させて、酸化させた。本発明によ
れば、フェース部の硬化層が厚く、寸法形状を満足しう
るものが製造可能である。
を準備した。この材料は、粒径２〜４μｍの等軸α晶組
織を有する。表２に示すように、この合金棒を約１０秒
間ほど加熱し、熱間押出し加工後、傘部を型鍛造し、傘
部の振れ、軸部の曲りを測定した後に、フェース部の酸
化硬化層を残存させて、切削、研削により仕上げ加工
し、傘径３５mm、バルブ長さ１１０mm、軸径６．６８mm
φのバルブを製造し、バルブを横に寝かせて、酸化処理
した。つづいて、再度傘部の振れと軸部の曲りを測定
し、酸化硬化層の厚さを測定した。比較例も、フェース
部の酸化硬化層を残存させて、酸化させた。本発明によ
れば、フェース部の硬化層が厚く、寸法形状を満足しう
るものが製造可能である。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、バルブフェース部に厚
い硬化層を有するチタン合金製エンジンバルブを得るこ
とができるため、耐磨耗性がフェース部ほど必要でない
軸部に合った低い酸化処理温度とすることができる。ま
た、熱変形が問題となるが疲労強度の高い等軸α晶組織
を有するチタン合金製バルブを製造することも出来る。
さらに本発明を用いれば、バルブ製造工程中にほとんど
バルブ粗形材に変形が発生しないので、材料歩留りおよ
び切削、研削工程を大幅に省略できる。
い硬化層を有するチタン合金製エンジンバルブを得るこ
とができるため、耐磨耗性がフェース部ほど必要でない
軸部に合った低い酸化処理温度とすることができる。ま
た、熱変形が問題となるが疲労強度の高い等軸α晶組織
を有するチタン合金製バルブを製造することも出来る。
さらに本発明を用いれば、バルブ製造工程中にほとんど
バルブ粗形材に変形が発生しないので、材料歩留りおよ
び切削、研削工程を大幅に省略できる。
【図１】バルブ側面図を示す。
【図２】バルブ粗形材の軸部が変形した状態を示す図。
【符号の説明】 １：傘部 ２：軸部 ３：軸端部 ４：フェース部
Claims (2)
- 【請求項１】 焼鈍したチタン合金直棒の一端部をβ相
温度域にてアップセット鍛造し、つづいて８００℃以上
の温度で傘形状に型鍛造することにより、きのこ状の粗
形材とし、その後切削、研削加工により、フェース部の
硬化層を残存させて仕上げ加工し、さらに軸部などの耐
磨耗処理としてバルブ全体を酸化することを特徴とする
チタン合金製エンジンバルブの製造方法。 - 【請求項２】 チタン合金棒をβ相温度域以上に加熱
後、熱間押出し加工し、つづいて８００℃以上の温度で
傘形状に型鍛造することにより、きのこ状の粗形材と
し、さらに請求項１記載の加工および酸化処理すること
を特徴とするチタン合金製エンジンバルブの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17574793A JPH0734815A (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | チタン合金製エンジンバルブの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17574793A JPH0734815A (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | チタン合金製エンジンバルブの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0734815A true JPH0734815A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16001550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17574793A Withdrawn JPH0734815A (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | チタン合金製エンジンバルブの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0734815A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1076112A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-14 | Fuji Oozx Inc. | TI alloy poppet valve and surface treatment thereof |
| EP1127953A2 (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-29 | Fuji Oozx Inc. | Method of manufacturing a ti alloy poppet valve |
| US6599467B1 (en) | 1998-10-29 | 2003-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Process for forging titanium-based material, process for producing engine valve, and engine valve |
| CN102108887A (zh) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | 爱三工业株式会社 | 发动机气门 |
| CN107775283A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-09 | 镇江维纳特气门有限公司 | 一种气门的制造方法 |
| CN107790963A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-13 | 镇江维纳特气门有限公司 | 一种气门的毛坯成型方法 |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP17574793A patent/JPH0734815A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6599467B1 (en) | 1998-10-29 | 2003-07-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Process for forging titanium-based material, process for producing engine valve, and engine valve |
| EP1076112A1 (en) * | 1999-08-10 | 2001-02-14 | Fuji Oozx Inc. | TI alloy poppet valve and surface treatment thereof |
| EP1127953A2 (en) * | 2000-02-23 | 2001-08-29 | Fuji Oozx Inc. | Method of manufacturing a ti alloy poppet valve |
| EP1127953A3 (en) * | 2000-02-23 | 2002-05-29 | Fuji Oozx Inc. | Method of manufacturing a ti alloy poppet valve |
| CN102108887A (zh) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | 爱三工业株式会社 | 发动机气门 |
| US20110155088A1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-30 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Engine valves |
| CN107775283A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-09 | 镇江维纳特气门有限公司 | 一种气门的制造方法 |
| CN107790963A (zh) * | 2016-08-30 | 2018-03-13 | 镇江维纳特气门有限公司 | 一种气门的毛坯成型方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0608431B1 (en) | Titanium alloy bar suitable for producing engine valve | |
| US6077369A (en) | Method of straightening wire rods of titanium and titanium alloy | |
| US6354001B1 (en) | Method of manufacturing a Ti alloy poppet value | |
| JPH0734815A (ja) | チタン合金製エンジンバルブの製造方法 | |
| JPH02205661A (ja) | β型チタン合金製スプリングの製造方法 | |
| JP3022015B2 (ja) | チタン合金バルブの製造方法 | |
| JPH0748659A (ja) | エンジンバルブの製造に適したチタン合金棒の製造方法 | |
| JPH0559169B2 (ja) | ||
| JP3562198B2 (ja) | コンロッドの製造方法 | |
| JPH07268516A (ja) | 吸気エンジンバルブに適した低強度チタン合金棒 | |
| JPH06184683A (ja) | バルブ製造に好適なチタン合金線とその製造方法 | |
| JP2006275034A (ja) | チタン合金製バルブリフタ及びその製造方法 | |
| JPH11117056A (ja) | チタン合金製エンジンバルブとその製造方法 | |
| JPH06272763A (ja) | 平線の製造方法およびオイルリング用サイドレール | |
| JPS63162852A (ja) | 鍛造カムシヤフトの製造方法 | |
| JP2792020B2 (ja) | チタン合金製冷間鍛造部品およびその製法 | |
| JPH07269316A (ja) | 低強度チタン合金製吸気エンジンバルブ | |
| JP2817029B2 (ja) | 内燃機関用給−排気弁の硬化方法 | |
| JP2001179384A (ja) | 内燃機関用バルブおよびその製造方法 | |
| JP3716454B2 (ja) | 温間ホビングによる高強度、高靭性金型の製造方法 | |
| JPH0681059A (ja) | バルブ製造に適したチタン合金線 | |
| JP2830436B2 (ja) | 鋼部品の製造方法 | |
| JP3388517B2 (ja) | 耐熱鋼みがき棒鋼の製造方法 | |
| JP2563601B2 (ja) | 平線の製造方法 | |
| JP3891364B2 (ja) | ターボチャージャのシールリングの製造方法 |
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: 20001003 |