JPH0771717B2 - エンジンバルブの製造方法 - Google Patents

エンジンバルブの製造方法

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JPH0771717B2
JPH0771717B2 JP2076174A JP7617490A JPH0771717B2 JP H0771717 B2 JPH0771717 B2 JP H0771717B2 JP 2076174 A JP2076174 A JP 2076174A JP 7617490 A JP7617490 A JP 7617490A JP H0771717 B2 JPH0771717 B2 JP H0771717B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンジンバルブの製造方法に関する。
（従来の技術） 従来、エンジンバルブ（以下、単にバルブという）の製
造方法としては、バルブの棒状部の径よりも大径な棒状
素材を加熱した後にその一端部を除き押出成形により該
棒状部の径に縮径することによって予備成形体を成形
し、次いで、その大径の一端部を傘打成形によりバルブ
の傘形状部に成形し、さらに該傘打成形時に該傘形状部
に残存するバリをトリミングにより除去することにより
バルブを製造する方法（以下、押出成形法という）、或
いは、電気アプセッタを用い、バルブの棒状部と略同径
の棒状素材の一端部を該電気アプセッタのアンビル電極
及びクランク電極間で通電加熱しつつ加圧して膨出させ
ることにより予備成形体を成形し、次いで、その膨出部
に前記と同様に傘打成形及びトリミングを順次施すこと
によりバルブを製造する方法（以下、電気アプセット法
という）が一般に知られている。
一方、近年、エンジンの高出力、高性能化の要望に伴
い、その軽量化や吸排気効率の向上を図るために、バル
ブに対しては、その棒状部の細軸化及び傘形状部の大径
化、所謂、傘径／軸径比の増大化が求められおり、さら
にこれに伴ってバルブの強度及び耐熱性を向上する必要
があることから、バルブの素材として耐熱超合金を使用
することが求められている。
そして、かかる要求に応えるに際しては、上記の方法に
よるバルブの製造において、次のような条件を満たすこ
とが必要となり、また、望まれるようになってきた。
すなわち、第１には、バルブの素材として使用する耐熱
超合金は、一般に難成形材料であるために塑性流動が生
じ難いので、前記傘打成形によりバルブの傘形状部を成
形する際には、前記予備成形体の大径部または膨出部を
該傘形状部とほぼ同程度の径に近づけて且つ、確実に所
望の形状に形成しておくことが必要である。さらに、第
２には、該耐熱超合金は、一般に高価なものであること
から、その歩留りを向上させるために、前記傘打成形に
おいて、バルブの傘形状部にバリを生ぜしめない閉塞鍛
造を行い、前記のトリミングを不要とすることが望まれ
る。
ところが、前記押出成形法にあっては、前記予備成形体
の成形時に前記棒状素材が金型との接触により冷却され
易いために、耐熱超合金の難成形性とあいまって、該予
備成形体の棒状部の径を棒状素材の径に対して大幅に縮
径することができない。このため、バルブの棒状部を細
軸化するためには、該予備成形体の大径部を目標とする
バルブの傘形状部の径程度までには大きくすることがで
きず、従って、バルブの傘形状部を大径化するために
は、前記傘打成形の際に予備成形体の大径部を大幅に拡
大しなければならず、このような場合には、該傘形状部
にクラック等の不都合が生じることが多かった。さら
に、このような傘打成形においては、予備成形体の大径
部を大きく変形させるために、その塑性流動を円滑に行
わせる必要があり、従って、これを上記閉塞鍛造により
行うことが困難であった。
また、押出成形法にあっては、前記したように予備成形
体の成形時にこれが冷却されるため、前記傘打成形の前
に該予備成形体を再加熱しておく必要があり、これがバ
ルブの製造工程数の削減、ひいてはその製造効率の向上
の妨げとなっていた。
一方、前記電気アプセット法にあっては、前記予備成形
体の膨出部は、棒状素材の一端部を加熱しつつ据え込み
成形することにより成形されるので、該膨出部を棒状部
に対して比較的大径に形成することが可能であると共
に、前記傘打成形の前における該予備成形体の再加熱を
省くことが可能であり、従って、これらの点に関しては
バルブの傘径／軸径比の増大化に際して前記押出成形法
よりも適しているものの、バルブの棒状部の細軸化、従
って棒状素材の小径化に伴って該予備成形体を確実に前
記傘打成形に適した所望の形状に形成することが一般に
は困難であった。
すなわち、前記電気アプセット法においては、予備成形
体の成形に際してその成形形状を金型等により規制しな
いため、特に棒状素材の小径化に伴ってクラック、座
屈、偏肉及びシワ等の不都合が生じ易く、これらの不都
合を解消しつつ予備成形体を確実に所望の形状に成形す
るためには、特に、上記膨出部を形成すべき前記棒状素
材の一端部を電気アプセッタのアンビル電極に向かって
押し込む速度（以下、押込速度という）や、その加熱温
度を該棒状素材の材質に応じて的確にコントロールする
必要がある。
ところが、棒状素材の押込速度をコントロールするに際
しては、従来、例えば特開昭60−127037号公報に開示さ
れているように、該棒状素材の押込手段であるシリンダ
による押込力を制御することによって、上記押込速度を
機械的にコントロールするようにしたものが知られてい
るが、このような方法では、該押込速度を的確にコント
ロールすることが困難であった。
そして、電気アプセッタのアンビル電極は、通常、銅合
金等の導電性の高い材料から成るが、このような電極は
熱伝導性も高いため、棒状素材の熱が該アンビル電極を
介して逃げて該棒状素材の温度が不安定となり易く、従
って、該棒状素材の加熱温度を安定にコントロールする
ことが困難であった。
このため、かかる従来の電気アプセット法では、上記の
ように押込速度等をコントロールするようにしても、依
然として予備成形体の成形時に前記した不都合が生じ易
く、該予備成形体の形状にバラツキが生じ易いものであ
った。そして、このように予備成形体の形状が不均一で
あると、前記傘打成形においても偏肉やシワ等の不都合
が生じ易く、また、該傘打成形を前記閉塞鍛造により行
うことが困難であった。この場合、特に、予備成形体の
形状が不均一であると、傘打成形の際に、バルブの傘形
状部から棒状部にかけての傘下首部にシワが生じ易く、
この不都合は該傘打成形を閉塞鍛造により行った際に顕
著となることが本発明者等の検討により判明している。
本発明者等は、これらの点について種々の検討を行った
結果、前記棒状素材の押込速度は、その押込力を一定と
した場合、該棒状素材への供給電流を制御することによ
り精度良くコントロールすることが可能であるという知
見を得た。
そして、前記アンビル電極の材料としては、銅合金等よ
りも熱伝導性の低いNi基またはCo基の耐熱超合金を使用
することによって、その温度を安定に保つことが可能で
あるという知見を得た。
また、前記傘打成形時にバルブの傘下首部にシワが生じ
易い点については、本発明者等の検討の結果、予備成形
体の前記棒状部から膨出部にかけての傾斜角度（以下、
膨出部傾斜角度という）と、成形すべきバルブの傘下首
部の傾斜角度、すなわち該傘下首部の傾斜面を形成すべ
き金型の成形面の傾斜角度（以下、成形面傾斜角度とい
う）との間に密接な関係があることが判明した。
すなわち、膨出部傾斜角度が成形面傾斜角度よりも大き
い場合には、予備成形体と金型の成形面との間に比較的
大きな空隙が生じて両者の密着性が悪く、このため、前
記傘打成形の際に該成形面近傍の予備成形体の肉が内側
に巻き込まれ易く、これによって、バルブの傘首下部に
シワが生じ易くなる。そして、このことは、前記閉塞鍛
造において、該予備成形体の膨出部が塑性流動し難くな
ることとあいまって顕著となる。
（解決しようとする課題） 本発明はかかる背景を考慮し、電気アプセッタを用いて
エンジンバルブの予備成形体を確実に所望の形状に成形
することができると共に、該予備成形体から閉塞鍛造で
の傘打成形によりエンジンバルブを支障なく製造するこ
とができ、高性能エンジンに対応し得るエンジンバルブ
を歩留り良く製造することができる方法を提供すること
を目的とする。
（課題を解決する手段） 本発明のエンジンバルブの製造方法はかかる目的を達成
するために、アンビル電極がNiまたはCoを主成分とする
Ni基またはCo基耐熱超合金から成る電気アプセッタを用
い、金属材料から成る棒状素材の一端部を該電気アプセ
ッタのアンビル電極及びクランプ電極間で通電加熱しつ
つアンビル電極に向かって押し込むことにより膨出成形
して予備成形体を得るアプセット工程と、該予備成形体
の膨出成形された端部を閉塞鍛造により傘形状に成形し
てエンジンバルブを得るバルブ成形工程とから成るエン
ジンバルブの製造方法であって、前記アプセット工程
は、前記アンビル電極の温度を検出する工程と、検出さ
れたアンビル電極の温度に応じて前記電気アプセッタの
稼働直後におけるアンビル電極の低温時と該電気アプセ
ッタの連続的な稼働時におけるアンビル電極の高温時と
で各別に前記棒状素材の押込量に対する押込速度のあら
かじめ定められた速度パターンを設定する工程と、前記
棒状素材の実際の押込速度が設定された速度パターンに
従うように該棒状素材の押込力を一定としつつ該棒状素
材への供給電流を制御して該棒状素材の押し込みを行う
工程とから成り、前記アンビル電極の低温時と高温時と
で各別に設定される前記速度パターンは、いずれも前記
棒状素材の押し込みの初期段階において押込速度が徐々
に上昇するように定められていると共に、その押込速度
の上昇が前記アンビル電極の低温時の場合に高温時の場
合よりも穏やかで且つその上昇後の押し込み速度が高温
時の場合よりも高くなるように定められ、さらに、前記
各速度パターンは、前記棒状素材の押し込みの終了段階
において、前記予備成形体の棒状部から膨部成形部にか
けての傾斜角が前記エンジンバルブの棒状部から傘形状
部にかけての傾斜角よりも小さくなるよう、押し込み速
度が徐々に低下するパターンに定められていることを特
徴とする。
そして、前記アンビル電極が前記エンジンバルブと略同
一組成の耐熱超合金から成ることを特徴とする。
（作用） 本発明によれば、前記電気アプセッタのアンビル電極が
熱伝導性が低く温度変化の生じ難いNi基又はCo基耐熱超
合金からなるため、前記アプセット工程における該アン
ビル電極の温度が安定し、ひいては棒状素材の加熱条件
が個々の棒状素材毎にばらつきを生じることなく安定す
る。そして、このようなアンビル電極とクランプ電極と
の間で棒状素材の一端部を通電加熱すると共に、押込力
を一定としつつ押込速度が前記速度パターンに従うよう
に該棒状素材をアンビル電極に向かって押し込むことに
より、安定した加熱条件で、しかも所定の速度パターン
に倣って棒状素材の一端部が押し込まれることとなるた
め、棒状素材の一端部が個々の棒状素材毎にばらつきを
生じることなく所望の形状に膨出成形されて、前記予備
成形体が得られる。この場合、電気アプセッタの稼働直
後においては、一般にアンビル電極の温度が電気アプセ
ッタの連続的な稼働時に較べて低く、棒状素材が加熱さ
れ難くなる。このような場合、個々の棒状素材のアプセ
ットの開始時にアンビル電極の温度を検出し、押し込み
の初期段階において、連続的な稼働時における高温時よ
りも押込速度の上昇が緩やかなものとなるようにするこ
とで、棒状素材の通電加熱を十分に行い、さらにその上
昇後の押し込み速度が連続的な稼働時における高温時よ
りも高くなるようにすることで、電気アプセッタの稼働
直後のアンビル電極の低温時と連続的な稼働時の高温時
とのいずれの場合においても、棒状素材の加熱条件と押
込速度とがアンビル電極の温度状態に則して的確に整合
し、電気アプセッタの稼働直後から連続的な稼働時にか
けて、個々の棒状素材の一端部を、ばらつきを生じるこ
となく所望の形状に膨出成形することが可能となる。ま
た、特に、棒状素材の押し込みの終了段階において、徐
々に押込速度を低下させていくことによって、前記予備
成形体の棒状部から膨出成形部にかけての傾斜角が前記
エンジンバルブの棒状部から傘形状部にかけての傾斜角
よりも小さくなるように該予備成形体が所望の形状に成
形され、それによって、該予備成形体から閉塞鍛造によ
りシワや偏肉等の不都合を生じることなく前記エンジン
バルブが成形される。
尚、前記アンビル電極を前記エンジンバルブと略同一組
成の耐熱超合金により構成しておくことによって、個々
の棒状素材の加熱条件をより安定させることが可能とな
ると共に、該アンビル電極から棒状素材への通電性もよ
り良好なものとすることが可能となる。
（実施例） 本発明のエンジンバルブの製造方法の一例を第１図乃至
第７図に従って説明する。第１図はエンジンバルブの製
造方法の概要を説明するための説明図、第２図はエンジ
ンバルブの予備成形体を電気アプセッタにより成形する
工程を説明するための説明図、第３図及び第４図はそれ
ぞれ該電気アプセッタの制御方法を説明するためのフロ
ーチャート及び線図、第５図は該電気アプセッタの制御
装置の構成及び作動を説明するためのブロック図、第６
図及び第７図は予備成形体から閉塞鍛造によりエンジン
バルブを成形する工程を説明するための説明図である。
第１図で、エンジンバルブＡ（以下、単にバルブＡとい
う）は、その棒状部ａと同一の径を有する耐熱超合金か
ら成る棒状素材Ｂの先端部を後述する電気アプセッタ１
により図示のような形状に膨出成形することにより予備
成形体Ｃを成形し、該予備成形体Ｃの膨出部ｂを後述す
る閉塞鍛造での傘打成形により傘形状に成形することに
よって製造される。
この場合、予備成形体Ｃの膨出部ｂは、その最大径に膨
出した中央部から先端及び棒状部ａにかけて縮径した形
状とされ、その中央部から棒状部ａにかけて縮径した部
分ｃ（以下、予備首部ｃという）の傾斜角度θｘは、該
膨出部ｂを傘形状に成形して成るバルブＡの傘形状部ｄ
から棒状部ａにかけての傘下首部ｅの傾斜角度θｙより
も小さくされる。
尚、前記棒状素材Ｂを構成する耐熱超合金としては、Ni
monic90、Nimonic100、Waspaloy、Hast elloy235、並び
にJIS NCF750,NCF751に相当するInconel750及びIncone7
13等のNi基耐熱超合金やMAR.M302（ｂ）及びMAR.M322
（ｂ）等のCo基耐熱超合金が挙げられ、これらの組成を
第１表に示した。
次に、かかる予備成形体Ｃを成形する方法を第２図乃至
第５図に従って詳説する。
第２図で、１は電気アプセッタ、２は該電気アプセッタ
１の制御装置であり、電気アプセッタ１は、予備成形体
Ｃを成形する際に、そのクランプ電極３により前記棒状
素材Ｂの中間部を保持し、この時、該棒状素材Ｂの先端
部をアンビル電極４に当接させるようにしている。
この場合、アンビル電極２は、銅合金等に較べて熱伝導
率の低いNi基又はCo基の耐熱超合金により鋳造されてい
る。
さらに詳細には、アンビル電極２は、前記棒状素材Ｂと
同組成または略同一組成の前記に列挙したNi基耐熱超合
金またはCo基耐熱超合金から成り、これらの材料を鋳造
することにより製造され、さらに、該鋳造後の高温固相
状態から直ちに水冷焼き入れすることによって空冷や放
冷の場合よりも緻密な組織とし、耐久性に優れたものと
している（第２表参照）。
尚、本実施例のアンビル電極２を構成する上記のNi基耐
熱超合金やCo基耐熱超合金の熱伝導率は、ほぼ0.03J/c
m.A.K程度であり、従来、アンビル電極の材料として用
いられていた銅合金の熱伝導率はほぼ3.5J/cm.A.Kであ
り、本実施例のアンビル電極２の熱伝導率は従来のもの
に較べて大幅に小さくなっている。
電気アプセッタ１は、その両電極3,4にトランス５を介
して接続された電流供給器６を備え、該電流供給器６
は、制御装置２から入力される制御電圧（後述する）に
応じて両電極3,4間に保持された棒状素材Ｂにトランス
５を介して電流Ｉ（以下、供給電流Ｉという）を供給
し、これによって該棒状素材Ｂの先端部を通電加熱する
ようにしている。
そして、電気アプセッタ１は、クランプ電極３を間に挟
んでアンビル電極４と対向して設けられたシリンダ７を
備え、そのピストンロッド7aの先端部が上記のようにク
ランプ電極３に保持された棒状素材Ａの後端部に同心に
当接される。
尚、シリンダ７の側方には、一端がピストンロッド7aの
先端部に固定されたワイヤ８が該ピストンロッド7aと平
行にスプリング９を介して張設され、ピストンロッド7a
と共にアンビル電極４に向かって移動自在とされてい
る。そして、該ワイヤ８の中間部にはプーリ10がワイヤ
８の移動に伴って回動自在に係合され、該プーリ10には
その所定の回転角度毎に、従ってピストンロッド7aの所
定の移動量毎にパルスを発生するエンコーダ11が接続さ
れている。
かかる電気アプセッタ１を用いて前記予備成形体Ｃを成
形するに際して、上記のようにクランプ電極３に保持し
た棒状素材Ｂの先端部を電流供給器６により両電極3,4
間で通電加熱した状態で、シリンダ７のピストンロッド
7aをアンビル電極４に向かって伸長させることにより該
棒状素材Ｂを一定の押込力でアンビル電極４に向かって
押し込み、これによって、該棒状素材Ｂの先端部を膨出
させて前記予備成形体Ｃを成形した。
この場合、以下に説明するように、前記アンビル電極４
の温度に応じて、該棒状素材Ｂの押込量に対する押込速
度を第３図実線示または破線示の速度パターンに従わせ
ることにより、棒状素材Ｂの先端部が前記予備成形体Ｃ
の膨出部ｂの形状に成形される。
すなわち、予備成形体Ｃの膨出部ｂは、第３図実線示及
び破線示のように、棒状素材Ｂの押込を開始すると同時
にその押込速度を徐々に上昇させ、次いで、押込速度を
ほぼ一定として棒状素材Ｂを押し込んだ後に該押込の終
了近くから押込速度を徐々に低減させることによって前
記した形状に成形される。特に、該押込の終了近くにお
いては、棒状素材Ｂが短くなって前記両電極3,4間の抵
抗値が減少するため棒状素材Ｂが急激に加熱されて座屈
や偏肉、クラック等の不都合が生じ易くなりものの、上
記のように押込速度を徐々に低減させることによってこ
れらの不都合が防止され、また、該押込速度を適切に低
減させることによって、前記予備首部ｃの傾斜角度θｘ
が前記バルブＡの傘下首部ｅの傾斜角度θｙよりも小さ
くなる形状に成形される。
そして、電気アプセッタ１においては、その稼働直後は
連続的な稼働時に較べてアンビル電極４の温度が低く、
従って、棒状素材Ｂの押込を開始した直後の棒状素材Ｂ
の加熱に時間がかかることから、電気アプセッタ１の稼
働直後の状態おいては、棒状素材Ｂの押込開始直後にお
ける押込速度の上昇を、電気アプセッタ１の連続的な稼
働時よりも緩やかなものとして、該棒状素材Ａの加熱を
充分に行い、さらに、その際、電気アプセッタ１の連続
的な稼働時よりも高い押込速度まで上昇させることによ
って、電気アプセッタ１の稼働直後と連続的な稼働時と
のいずれの場合においても、個々の棒状素材Ｂの押込量
に対する加熱条件と押込速度とがアンビル電極４の温度
状態に則して的確に整合し、これによって、電気アプセ
ッタ１の稼働直後から連続的な稼働時にかけて、個々の
棒状素材Ｂの先端部がばらつきを生じることなくること
なく前記膨出部ｂの形状に成形される。
そこで、本実施例では、アンビル電極４が所定の温度以
下の低温時と、所定の温度以上の高温時とで、あらかじ
め後述する試作成形によりそれぞれ第３図破線示及び実
線示のように各別に速度パターンを設定した。そして、
棒状素材Ｂの押込速度をアンビル電極４の温度に応じて
上記のように同図実線示または破線示の速度パターンに
従わせるために、前記電流供給器６による供給電流Ｉを
前記制御装置２により以下に説明するように制御した。
すなわち、第２図で、制御装置２は、その構成の詳細は
後述するが、棒状素材Ｂの押込量を逐次検出する押込量
検出部12と、該押込量に対する棒状素材Ｂの押込速度を
逐次検出する押込速度検出部13と、前記速度パターンを
記憶させるためのメモリ14と、アンビル電極１の温度を
検出する温度検出部15とを備え、押込量検出部12及び押
込速度検出部13は、それぞれ前記エンコーダ11からのパ
ルスにより棒状素材Ｂの押込量及び押込速度を検出し、
温度検出部15は、前記アンビル電極４に近接して設けら
れた温度センサ16からの信号により該アンビル電極４の
温度を検出するようにしている。
そして、まず、前記速度パターンを設定するに際して
は、第４図(a)示のフローチャートに示すように、前記
電気アプセッタ１において、棒状素材Ｂへの供給電流Ｉ
を適当に設定して該棒状素材Ｂを予備成形体Ｃに成形す
る試作成形を行い、この時、該棒状素材Ｂが上記の不都
合を生じることなく前記予備成形体Ｃに成形された時の
棒状素材Ｂの押込量に対する押込速度のパターンを前記
制御装置２のメモリ14に記憶させた。
すなわち、制御装置２により供給電流Ｉを適当に設定し
た後に、該棒状素材Ｂの試作成形を開始し、これと同時
に前記押込量検出部12及び押込速度検出部13により棒状
素材Ａの押込量及びこれに対する押込速度を逐次検出
し、これらを前記メモリ14に記憶した。そして、該試作
成形が終了した時に得られた成形体が前記予備成形体Ｃ
の形状になっているか否かを判定し、不良と判定したと
きは、供給電流Ｉを変更して上記の試作成形を繰り返
し、良品と判定された時点で試作成形を終了した。
従って、試作成形が終了した時点で制御装置２のメモリ
14に記憶されているデータは、棒状素材Ａが所望の形状
に成形された時の押込量に対する押込速度のパターンと
なり、これによって前記速度パターンを設定した。
かかる速度パターンがメモリ14に記憶された後に棒状素
材Ｂの通常の成形を第４図(b)示のフローチャートに従
って行った。
すなわち、前記制御装置２において、前記温度検出部15
により検出されたアンビル電極１の温度に応じて上記の
低温時の速度パターン及び高温時の速度パターンのいず
れか一方を設定し、これに応じて供給電流Ｉの初期値を
設定した後に予備成形体Ｃの成形を開始する。そして、
これと同時に前記の試作成形と同様に押込量検出部12及
び押込速度検出部13により成形が終了するまで棒状素材
Ａの押込量及び該押込量に対する押込速度を逐次検出す
る。この時、制御装置２において、検出した押込速度と
設定された速度パターンとが逐次比較され、両者が異な
る場合にはこれらが一致するように供給電流Ｉを変更す
る。
さらに詳細には、第５図で、押込速度検出部13及び押込
量検出部12はそれぞれ押込速度カウンタ17及び押込量カ
ウンタ18を備え、前記エンコーダ11からのパルスは両カ
ウンタ17,18に入力される。
押込速度カウンタ17はサンプリングタイマ19により指定
される単位時間づつパルス数をカウントする。このパル
スは前記したようにシリンダ７のピストンロッド7aの所
定の移動量毎に、従って棒状素材Ｂの所定の押込量毎に
入力されるので、押込速度カウンタ17によるパルスのカ
ウント数はカウントが開始された時点での棒状素材Ｂの
押込速度Ｓに対応し、この押込速度ＳがCPU20により制
御された比較演算回路21に入力される。そして、押込速
度Ｓを比較演算回路21に出力すると押込速度カウンタ17
はクリアされ、再びパルスをカウントする。
押込量カウンタ18は棒状素材Ｂの押込を開始した時点か
ら連続的にパルス数をカウントし、従ってそのカウント
数は棒状素材Ｂの押込開始時点からの押込量Ｌに対応
し、この押込量Ｌは比較演算回路21に逐次入力される。
従って、比較演算回路21には、棒状素材Ｂの押込量Ｌ
と、これに対する押込速度Ｓとが逐次入力される。
また、前記温度検出部15は前記温度センサ16かの信号を
A/D変換したものと、アンビル電極１の温度に応じて前
記速度パターンを切り換えるための切り換え温度とを比
較する比較回路22を備え、該比較回路22における比較結
果はCPU20に入力される。
そして、CPU20はこの比較結果に応じて前記メモリ14を
制御し、該制御によって前記メモリ14から低温時及び高
温時の前記速度パターンのいずれか一方における各押込
量Ｌに対する押込速度Sxが比較演算回路21に逐次入力さ
れる。すなわち、メモリ14から比較演算回路21に入力さ
れる押込速度S0はアンビル電極１の低温時と高温時とで
切り換えられる。この場合、アンビル電極１は前記した
ようにNi基又はCo基の耐熱超合金から成るため熱伝導率
が小さく、その温度が比較的安定するので、該温度を温
度センサ16により確実に検出でき、低温時と高温時との
前記の切り換えが確実に行われる。
このように棒状素材Ａの各押込量Ｌに対する押込速度Ｓ
及びSxを入力された比較演算回路21では、この押込速度
Ｓ及びSxを比較し、その比較結果に応じた電圧ｖを、前
記電流供給器６に制御電圧Ｖを入力する加算器23に出力
する。
この場合、比較演算回路21は、押込速度ＳがＳ＜Sxのと
きには正の電圧＋ｖ、Ｓ≧S0ときには負の電圧−ｖを加
算器23に出力し、この電圧ｖは加算器23において所定の
基準電圧Vxに加算されて制御電圧Ｖとして電流供給器６
に入力される。ここで電流ｖはＫを定数としてｖ＝|S−
Sx|×Ｋにより与えられる。
従って、電流供給器６に与えられる制御電圧ＶはＳ＜S0
のときには基準電圧Vxに対して電圧ｖだけ増加し、Ｓ＞
S0のときには基準電圧Vxに対して電圧ｖだけ減少する。
そして、電流供給器６は制御電圧Ｖに応じて棒状素材Ｂ
への供給電流Ｉを図示しないサイリスタ等により位相制
御し、制御電圧Ｖの増減に応じて検出される棒状素材Ｂ
の押込速度Ｓを速度パターンにおける押込速度Sxに一致
させるべく供給電流Ｉを増減させ、これによって、棒状
素材Ａの押込速度Ｓが前記速度パターンに従うように制
御され、従って、該棒状素材Ｂが前記予備成形体Ｃに成
形される。
尚、本実施例の電気アプセッタ１を用いて予備成形体Ｃ
を成形した場合と、アンビル電極の材料としてSUS304を
使用した従来の電気アプセッタを用いて予備成形体を成
形した場合とにおいて、予備成形体の不良率及びアンビ
ル電極の寿命を比較した結果を第２表に示した。
同表から判るように、本実施例の電気アプセッタ１によ
れば、従来のものに較べて大幅に予備成形体の不良率が
低下し、また、アンビル電極の耐久性も大幅に向上して
いる。そして、前記したようにアンビル電極の鋳造後に
水冷焼き入れしたことによっても該アンビル電極の耐久
性が向上していることが判る。
次に、かかる予備成形体Ｃから前記バルブＡを成形する
方法を第６図及び第７図に従って詳説する。
第６図及び第７図で、24は上型、25は下型であり、予備
成形体Ｃは第６図示のように下型25に凹設されたキャビ
ティ26内に収納される。そして、上型24に突設されたパ
ンチ27は、下型25のキャビティ26に嵌挿可能とされ、予
備成形体Ｃの成形に際しては、第７図示のように両者の
間で予備成形体Ｃの膨出部ｂが閉塞鍛造により傘打成形
され、これによって前記バルブＡが得られる。
この場合、前記バルブＡの傘下首部ｅを形成すべきキャ
ビティ26内の成形面28の傾斜角度はもちろん傘下首部ｅ
の前記傾斜角度θｙと同一であり、この傾斜角度θｙ
は、前記したように予備成形体Ｃの前記予備首部ｃの傾
斜角度θｘよりも大きい。
従って、第６図示のように、下型25の成形面28と予備成
形体Ｃの膨出部ｂとの間には大きな空隙が生ぜず、該膨
出部ｂが第７図示にようにバルブＡの傘形状部ｄに閉塞
鍛造により成形される際に、該バルブＡの傘下首部ｅに
シワ等の不都合が生じることはない。
そして、予備成形体Ｃはかかる傘打成形に適した形状に
確実に均一に成形されているので、上記の閉塞鍛造にお
いても、偏肉等の不都合が生じることなくバルブＡに成
形される。
（効果） 上記の説明から明らかなように、本発明のエンジンバル
ブの製造方法によれば、温度変化の生じ難いNi又はCoを
主成分とするNi基またはCo基耐熱超合金から成るアンビ
ル電極を使用し、電気アプセッタの稼働直後の低温時で
ある場合と連続的な稼働時の高温時である場合とで棒状
素材の押込速度の速度パターンをアンビル電極の温度状
態に則して各別に定めておく。そして、アプセット工程
ではアンビル電極の温度を検出し、その検出温度により
速度パターンを選択的に設定し、アンビル電極とクラン
プ電極との間で棒状素材の一端部を、押込速度が前記速
度パターンに従うように押込力を一定としつつ通電加熱
し、アンビル電極に向かって押し込むことにより該棒状
素材の一端部を膨出成形する。これにより、温度変化の
生じ難いアンビル電極を用いて安定した加熱条件を確立
し、しかも電気アプセッタの稼働直後と連続的な稼働時
とのいずれの場合であっても、それらの各場合のアンビ
ル電極の温度状態に基づく加熱条件に整合した押込速度
のパターンに従って棒状素材の一端部を押し込み膨出成
形するので、電気アプセッタの稼働直後から連続的な稼
働時にかけて個々の棒状素材毎にばらつきを生じること
なく確実に所望の形状の予備成形体を成形することがで
きる。さらに、電気アプセッタの稼働直後と連続的な稼
働時とのいずれの場合においても、押し込みの終了段階
において徐々に押し込み速度が低下する速度パターンに
従って棒状素材を押し込んでいくことにより、予備成形
体の棒状部から膨出成形部にかけての傾斜角が前記エン
ジンバルブの棒状部から傘形状部にかけての傾斜角より
も小さくなるような予備成形体を確実に所望の形状に成
形することができ、それによって、該予備成形体から閉
塞鍛造での傘打成形によりエンジンバルブを成形するに
際して、偏肉やシワ等の不都合を生じることなく、所望
の傘形状部を有するエンジンバルブを製造することがで
きる。従って、本発明によれば、エンジンバルブの量産
に際して、電気アプセッタの稼働直後から連続的な稼働
時にかけて、個々の棒状素材毎にばらつきを生じること
なく、各棒状素材から確実に所望の形状でしかも、次工
程の閉塞鍛造に最適な形状でもって予備成形体を成形す
ることができ、それによって、該予備成形体から閉塞鍛
造での傘打成形により、高性能エンジンに対応し得る傘
径／軸径比の大きな高品質のエンジンバルブを歩留りよ
く成形することができる。
また、前記アンビル電極をエンジンバルブと略同一組成
の耐熱超合金により構成しておくことによって、前記予
備成形体の成形に際して棒状素材の加熱条件をより安定
に保つことができると共に、アンビル電極及び棒状素材
間の通電性を高めることができ、それによって、最適な
条件で予備成形体をより確実に所望の形状に成形するこ
とができ、本発明の上記の効果をより顕著なものとする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のエンジンバルブの製造方法の一例の概
要を説明するための説明図、第２図は該エンジンバルブ
の予備成形体を電気アプセッタにより成形する工程を説
明するための説明図、第３図及び第４図はそれぞれ該電
気アプセッタの制御方法を説明するためのフローチャー
ト及び線図、第５図は該電気アプセッタの制御装置の構
成及び作動を説明するためのブロック図、第６図及び第
７図は予備成形体から閉塞鍛造によりエンジンバルブを
成形する工程を説明するための説明図である。 １……電気アプセッタ、３……クランプ電極 ４……アンビル電極 Ａ……エンジンバルブ、Ｂ……棒状素材 Ｃ……予備成形体、ａ……棒状部 ｂ……膨出部、ｅ……傘形状部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬谷 茂久 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−46942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−127037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−34642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−177937（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−7517（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭55−21098（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アンビル電極がNiまたはCoを主成分とする
    Ni基またはCo基耐熱超合金から成る電気アプセッタを用
    い、金属材料から成る棒状素材の一端部を該電気アプセ
    ッタのアンビル電極及びクランプ電極間で通電加熱しつ
    つアンビル電極に向かって押し込むことにより膨出成形
    して予備成形体を得るアプセット工程と、該予備成形体
    の膨出成形された端部を閉塞鍛造により傘形状に成形し
    てエンジンバルブを得るバルブ成形工程とから成るエン
    ジンバルブの製造方法であって、前記アプセット工程
    は、前記アンビル電極の温度を検出する工程と、検出さ
    れたアンビル電極の温度に応じて前記電気アプセッタの
    稼働直後におけるアンビル電極の低温時と該電気アプセ
    ッタの連続的な稼働時におけるアンビル電極の高温時と
    で各別に前記棒状素材の押込量に対する押込速度のあら
    かじめ定められた速度パターンを設定する工程と、前記
    棒状素材の実際の押込速度が設定された速度パターンに
    従うように該棒状素材の押込力を一定としつつ該棒状素
    材への通電電流を制御して該棒状素材の押し込みを行う
    工程とから成り、前記アンビル電極の低温時と高温時と
    で各別に設定される前記速度パターンは、いずれも前記
    棒状素材の押し込みの初期段階において押込速度が徐々
    に上昇するように定められていると共に、その押込速度
    の上昇が前記アンビル電極の低温時の場合に高温時の場
    合よりも緩やかで且つその上昇後の押し込み速度が高温
    時の場合よりも高くなるように定められ、さらに、前記
    各速度パターンは、前記棒状素材の押し込みの終了段階
    において、前記予備成形体の棒状部から膨出成形部にか
    けての傾斜角が前記エンジンバルブの棒状部から傘形状
    部にかけての傾斜角よりも小さくなるよう、押し込み速
    度が徐々に低下するパターンに定められていることを特
    徴とするエンジンバルブの製造方法。
  2. 【請求項２】前記アンビル電極が前記エンジンバルブと
    略同一組成の耐熱超合金から成ることを特徴とする請求
    項１記載のエンジンバルブの製造方法。
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