JPH0815658B2 - ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装する方法 - Google Patents
ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装する方法Info
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- JPH0815658B2 JPH0815658B2 JP61106895A JP10689586A JPH0815658B2 JP H0815658 B2 JPH0815658 B2 JP H0815658B2 JP 61106895 A JP61106895 A JP 61106895A JP 10689586 A JP10689586 A JP 10689586A JP H0815658 B2 JPH0815658 B2 JP H0815658B2
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- F01L3/04—Coated valve members or valve-seats
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
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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、弁皿の環状凹所に、ニッケル又はコバルト
ベースの超硬合金からなる外装材料を補充し、再溶融法
により弁基材と結合させ、この際形成された外装層から
引き続き弁座面および弁皿外周面を研磨することによ
り、ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装す
る方法に関する。
ベースの超硬合金からなる外装材料を補充し、再溶融法
により弁基材と結合させ、この際形成された外装層から
引き続き弁座面および弁皿外周面を研磨することによ
り、ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装す
る方法に関する。
［従来の技術］ 本発明がその出発点とした上記方法は、“Lasers In
Modern Indestry"1979年、128〜134頁の論文“High Pow
er Laser Surface Treatment"から公知である。
Modern Indestry"1979年、128〜134頁の論文“High Pow
er Laser Surface Treatment"から公知である。
基材と緊密に結合した表面被覆層を得るために、レー
ザで被覆ないし合金し、かつ再溶融させる方法は米国特
許第4,015,100号明細書（1977年）から公知である。
ザで被覆ないし合金し、かつ再溶融させる方法は米国特
許第4,015,100号明細書（1977年）から公知である。
また、排気弁の盛金のために一般に使用される外装合
金は、いわゆるステライト合金であり、該合金の基礎組
成はコバルト40〜80％、タングステン０〜25％、クロム
20〜35％及び炭素0.75〜2.5％からなる非鉄合金である
（米国特許第4,122,817号明細書、第１欄第46〜58行目
参照）。
金は、いわゆるステライト合金であり、該合金の基礎組
成はコバルト40〜80％、タングステン０〜25％、クロム
20〜35％及び炭素0.75〜2.5％からなる非鉄合金である
（米国特許第4,122,817号明細書、第１欄第46〜58行目
参照）。
上記文献“Lasers In Modern Industry"の第136頁の
第３〜４図及び該図面に関する第131〜132頁の説明に
は、上記ステライト合金を使用することが記載されてい
る。同文献において、ガス交換弁の外装は、“弁クラッ
デイング（Valve cladding）”および“弁合金（Valve
alloying）”の章に第４〜８図を参照して明示されてい
る。この場合には、ガス交換弁の弁皿に延びる凹所中に
補充した外装材料を高出力レーザを使用し弁基材と結合
させ、その際移行部分内の外装材料を弁材料とともに再
溶融させる。しかしながら、この場合には、再溶融ゾー
ンが数千分の１ミリメートルであるにすぎない。この外
装材料と弁基材との比較的緊密な結合にもかかわらず、
こうして製造されたガス交換弁では、ディーゼル内燃機
関で使用した場合、腐食、それも詳しくは湿食ならびに
また熱腐食をも生じ、かつこの場合はとくにいわゆる刃
形腐食（Messerkorrosion）が外装材料と弁基材の間の
外面に環状に延びる２つの移行部に生じる。
第３〜４図及び該図面に関する第131〜132頁の説明に
は、上記ステライト合金を使用することが記載されてい
る。同文献において、ガス交換弁の外装は、“弁クラッ
デイング（Valve cladding）”および“弁合金（Valve
alloying）”の章に第４〜８図を参照して明示されてい
る。この場合には、ガス交換弁の弁皿に延びる凹所中に
補充した外装材料を高出力レーザを使用し弁基材と結合
させ、その際移行部分内の外装材料を弁材料とともに再
溶融させる。しかしながら、この場合には、再溶融ゾー
ンが数千分の１ミリメートルであるにすぎない。この外
装材料と弁基材との比較的緊密な結合にもかかわらず、
こうして製造されたガス交換弁では、ディーゼル内燃機
関で使用した場合、腐食、それも詳しくは湿食ならびに
また熱腐食をも生じ、かつこの場合はとくにいわゆる刃
形腐食（Messerkorrosion）が外装材料と弁基材の間の
外面に環状に延びる２つの移行部に生じる。
［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の課題は、ディーゼル内燃機関の、熱
的および機械的に高強度で並びに腐食から保護されたガ
ス交換弁の弁座面を外装する方法であって、該方法によ
って外装されたガス交換は、機関運転中に弁皿の外面に
延びる外装材料と弁基材の間の２つの移行位置の刃形腐
食が十分に回避可能であり、かつ機関運転中の重油燃焼
残渣の熱腐食作用並びに機関停止時の重油残渣および重
油成分の湿食作用が弁基材および弁座を形成する外装材
料間の結合にもはや不利に作用することがないようにす
る前記方法を提供することである。
的および機械的に高強度で並びに腐食から保護されたガ
ス交換弁の弁座面を外装する方法であって、該方法によ
って外装されたガス交換は、機関運転中に弁皿の外面に
延びる外装材料と弁基材の間の２つの移行位置の刃形腐
食が十分に回避可能であり、かつ機関運転中の重油燃焼
残渣の熱腐食作用並びに機関停止時の重油残渣および重
油成分の湿食作用が弁基材および弁座を形成する外装材
料間の結合にもはや不利に作用することがないようにす
る前記方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題は、冒頭に記載した形式の方法において、本
発明により２つの異なる方法により解決することができ
る。
発明により２つの異なる方法により解決することができ
る。
その第１の方法は、弁座面および弁皿外周面を研磨し
た後、弁基材と外装材料の間の移行部の環状の外部継目
位置を、弁皿の外面に環状に延びる２つの保護層を得る
ため、所期の、即ち所定の目的に合わせた熱供給により
局部的に制限して再溶融させることよりなり、 第２の方法は、弁座面および弁皿外周面を研磨した
後、外装材料から弁基材への移行部の、弁皿の外面に延
びる２つの継目位置上に、外装材料よりなるそれぞれ１
つの側面が制限された層を施し、かつ該層のそれぞれ
を、弁皿に環状に延びる２つの保護層を得るため、所期
の熱供給により移行部に存在する前記外装材料対ととも
に再溶融させることによりなる。
た後、弁基材と外装材料の間の移行部の環状の外部継目
位置を、弁皿の外面に環状に延びる２つの保護層を得る
ため、所期の、即ち所定の目的に合わせた熱供給により
局部的に制限して再溶融させることよりなり、 第２の方法は、弁座面および弁皿外周面を研磨した
後、外装材料から弁基材への移行部の、弁皿の外面に延
びる２つの継目位置上に、外装材料よりなるそれぞれ１
つの側面が制限された層を施し、かつ該層のそれぞれ
を、弁皿に環状に延びる２つの保護層を得るため、所期
の熱供給により移行部に存在する前記外装材料対ととも
に再溶融させることによりなる。
前記本発明による方法の有利な実施態様は、従属請求
項に記載されている。
項に記載されている。
上記のいずれの方法でガス交換弁を腐食作用から保護
するかとは無関係に、弁皿を局部的に制限して再溶融す
ることにより２つの環状の再溶融ゾーンが生じ、これら
再溶融ゾーンにより、弁座を形成する外装材料と弁基材
との間の継目位置が弁皿の外面にまで流出することが阻
止される。この場合、再溶融ゾーンは、弁基材と、弁座
を形成する外装材料との間の継目位置に比較的に幅広い
環状被覆を形成する。
するかとは無関係に、弁皿を局部的に制限して再溶融す
ることにより２つの環状の再溶融ゾーンが生じ、これら
再溶融ゾーンにより、弁座を形成する外装材料と弁基材
との間の継目位置が弁皿の外面にまで流出することが阻
止される。この場合、再溶融ゾーンは、弁基材と、弁座
を形成する外装材料との間の継目位置に比較的に幅広い
環状被覆を形成する。
［実施例］ 次に図示の実施例につき本発明による方法を詳細に説
明する。
明する。
まず留意すべきなのは、図面に示したガス交換弁はデ
ィーゼル内燃機関の出口弁であってもよいことである。
また入口弁が熱的に出口弁と同程度に負荷されないにせ
よ、入口弁は出口弁と同じく機関運転中の重油燃焼残渣
の熱腐食作用並びに機関停止中の重油残渣および重油成
分の湿食作用に曝される。
ィーゼル内燃機関の出口弁であってもよいことである。
また入口弁が熱的に出口弁と同程度に負荷されないにせ
よ、入口弁は出口弁と同じく機関運転中の重油燃焼残渣
の熱腐食作用並びに機関停止中の重油残渣および重油成
分の湿食作用に曝される。
それぞれの図面は、それ以上は図示されれいないガス
交換弁の弁皿１を部分的に示すにすぎない。弁皿１に外
装された弁座を形成するため、まず弁皿１に環状の凹所
２を形成する。その後、この環状の凹所２に、ニッケル
−ないしはコバルトベースの超硬合金からなる外装材料
を補充し、再溶融により弁基材と結合させる。この再溶
融は、プラズマ溶接法を使用して、または高出力レーザ
を用いて行う。この工程後に、第１図から明らかなよう
に、弁皿１に、凹所２に完全に充満しかつ弁基材に強固
に結合された前記外装材料よりなる環状の外装材料３の
層が生じる。
交換弁の弁皿１を部分的に示すにすぎない。弁皿１に外
装された弁座を形成するため、まず弁皿１に環状の凹所
２を形成する。その後、この環状の凹所２に、ニッケル
−ないしはコバルトベースの超硬合金からなる外装材料
を補充し、再溶融により弁基材と結合させる。この再溶
融は、プラズマ溶接法を使用して、または高出力レーザ
を用いて行う。この工程後に、第１図から明らかなよう
に、弁皿１に、凹所２に完全に充満しかつ弁基材に強固
に結合された前記外装材料よりなる環状の外装材料３の
層が生じる。
この強固な結合は、再溶融法に起因して外装材料が環
状の凹所２の底面でわずか（数百分の１ミリメートル）
に弁基材とともに再溶融されかつ拡散侵入することによ
り生じる。
状の凹所２の底面でわずか（数百分の１ミリメートル）
に弁基材とともに再溶融されかつ拡散侵入することによ
り生じる。
引続き、弁皿１を最終的形状に後加工する。その際、
第２図から明らかなように外装材料層３の一部を研削し
てこの場合円錐形の弁座面４並びに円筒形の弁皿外周面
５を研磨する。
第２図から明らかなように外装材料層３の一部を研削し
てこの場合円錐形の弁座面４並びに円筒形の弁皿外周面
５を研磨する。
この処理工程の後、従来は、このようなガス交換弁が
ディーゼル内燃機関に使用された。しかしながら、腐食
作用に基づき、環状に延びる外面の継目位置（第２図の
矢印および７参照）、すなわち外装材料３と弁基材との
間の移行部に腐食が生じることが判明した。この腐食は
明白に亀裂の形で視認可能であり、該亀裂に運転時間が
増大するとともに拡大しかつ最悪の場合にはガス交換弁
の機械的運転負荷の作用を受けて外装材料よりなる層３
の剥離を生じることがある。
ディーゼル内燃機関に使用された。しかしながら、腐食
作用に基づき、環状に延びる外面の継目位置（第２図の
矢印および７参照）、すなわち外装材料３と弁基材との
間の移行部に腐食が生じることが判明した。この腐食は
明白に亀裂の形で視認可能であり、該亀裂に運転時間が
増大するとともに拡大しかつ最悪の場合にはガス交換弁
の機械的運転負荷の作用を受けて外装材料よりなる層３
の剥離を生じることがある。
この不利な作用を回避し、かつガス交換弁を外側の環
状の継目位置６および７における前記重油燃焼残渣およ
び重油成分の腐食作用から保護するため、ガス交換弁を
本発明に基づき所期の後処理を行う。その際、２種類の
方法が適用可能である。
状の継目位置６および７における前記重油燃焼残渣およ
び重油成分の腐食作用から保護するため、ガス交換弁を
本発明に基づき所期の後処理を行う。その際、２種類の
方法が適用可能である。
この場合、本発明による第１の方法によれば、弁座面
４および弁皿外周面５を研磨した後、弁基材と外装材料
３との間の移行部の外面に延びる継目位置６および７を
所期の熱供給により局所的に制限して再溶融させる。こ
の場合、所期の熱供給は、有利にはそれぞれ環状の継目
位置６および７に収束する高出力レーザビームにより行
う。これにより、予め弁皿のその外周面にまで環状に延
びる継目６および７は、再溶融された外装材料および弁
基材よりなり、それぞれ弁皿に環状に延びる数十分の１
ミリメートル厚の保護層８および９により被覆される。
４および弁皿外周面５を研磨した後、弁基材と外装材料
３との間の移行部の外面に延びる継目位置６および７を
所期の熱供給により局所的に制限して再溶融させる。こ
の場合、所期の熱供給は、有利にはそれぞれ環状の継目
位置６および７に収束する高出力レーザビームにより行
う。これにより、予め弁皿のその外周面にまで環状に延
びる継目６および７は、再溶融された外装材料および弁
基材よりなり、それぞれ弁皿に環状に延びる数十分の１
ミリメートル厚の保護層８および９により被覆される。
本発明による第２の方法では、幾分か異なった手段を
用いる。該方法では、第４図から明らかなように、ガス
交換弁の弁皿１に弁座面４および弁皿外周面５を研磨し
た後、まず外装材料から弁基材への移行部の外面に延び
る２つのそれぞれの継目６および７上に、外装材料より
なる側面を制限した層10および11を施す。この外装材料
は、弁座を形成する外装材料と同じかまたは類似の外装
材料であってよい。これら層10および11の厚さは数十分
の１ミリメートルまでであればよい。弁皿１の継目位置
６および７の前方を環状に延びる、外装材料より成る層
10および11の被覆は、例えば自体公知の溶射法による
か、または液状の結合剤で結合した粉末状の外装材料を
施すことにより行うことができる。その後に引き続く工
程で、外装材料よりなる２つのそれぞれの層10および11
を、所期の熱供給により、弁皿の継目位置に既に存在す
る材料対と一緒に再溶融させる。この場合も、所期の熱
供給は、有利にはそれぞれ層10ないしは11に収束する高
出力レーザビームにより行う。この手段により、第５図
から明白なように、弁皿１に環状に延びる２つの保護層
12および13が生じ、これらの保護層は弁座１の外側の、
弁座外装材料から弁基材への移行部分を完全に被覆す
る。これらの保護層12および13は、層10および11、並び
に弁座を形成する外装材料３および弁基材から組成され
た再溶融材料よりなる。
用いる。該方法では、第４図から明らかなように、ガス
交換弁の弁皿１に弁座面４および弁皿外周面５を研磨し
た後、まず外装材料から弁基材への移行部の外面に延び
る２つのそれぞれの継目６および７上に、外装材料より
なる側面を制限した層10および11を施す。この外装材料
は、弁座を形成する外装材料と同じかまたは類似の外装
材料であってよい。これら層10および11の厚さは数十分
の１ミリメートルまでであればよい。弁皿１の継目位置
６および７の前方を環状に延びる、外装材料より成る層
10および11の被覆は、例えば自体公知の溶射法による
か、または液状の結合剤で結合した粉末状の外装材料を
施すことにより行うことができる。その後に引き続く工
程で、外装材料よりなる２つのそれぞれの層10および11
を、所期の熱供給により、弁皿の継目位置に既に存在す
る材料対と一緒に再溶融させる。この場合も、所期の熱
供給は、有利にはそれぞれ層10ないしは11に収束する高
出力レーザビームにより行う。この手段により、第５図
から明白なように、弁皿１に環状に延びる２つの保護層
12および13が生じ、これらの保護層は弁座１の外側の、
弁座外装材料から弁基材への移行部分を完全に被覆す
る。これらの保護層12および13は、層10および11、並び
に弁座を形成する外装材料３および弁基材から組成され
た再溶融材料よりなる。
本発明による方法を実施した後は、その保護層８およ
び12の部分の面を平滑にしかつ寸法安定となすため、も
う１度弁座面４を短時間再研摩することだけが必要であ
る。
び12の部分の面を平滑にしかつ寸法安定となすため、も
う１度弁座面４を短時間再研摩することだけが必要であ
る。
いずれの方法を適用するかとは無関係に、弁座を形成
する外装材料３から弁基材への移行部を外側から被覆す
る保護層、すなわち一方では8,9ないしは他方では12,13
により、弁座を形成する外装材料３から弁基材への移行
部の腐食はもはや生じることがない。従って、該ガス交
換弁は重油残渣および重油成分の腐食作用から有効に保
護されるとともに、そのディーゼル内燃機関中での可使
時間が著しく延長される。
する外装材料３から弁基材への移行部を外側から被覆す
る保護層、すなわち一方では8,9ないしは他方では12,13
により、弁座を形成する外装材料３から弁基材への移行
部の腐食はもはや生じることがない。従って、該ガス交
換弁は重油残渣および重油成分の腐食作用から有効に保
護されるとともに、そのディーゼル内燃機関中での可使
時間が著しく延長される。
第１図は、弁座を形成する外装材料を取付けた後のディ
ーゼル機関用のガス交換弁の部分的断面図、第２図は、
弁座外装部分に弁皿を研磨した後の、第１図のガス交換
弁の部分的断面図、第３図は、本発明による第１の方法
による後処理後の、第２図のガス交換弁の部分的断面
図、第４図は、本発明による第２の方法による後処理後
の、第２図のガス交換弁の部分的拡大断面図、および第
５図は、本発明による第２の後処理法の第２工程後の、
第４図のガス交換弁の部分的断面図である。 １……弁皿、３……外装材料、４……弁座面、５……弁
皿外周面、6,7……継目位置、8,9,12,13……保護層、1
0,11……被覆層
ーゼル機関用のガス交換弁の部分的断面図、第２図は、
弁座外装部分に弁皿を研磨した後の、第１図のガス交換
弁の部分的断面図、第３図は、本発明による第１の方法
による後処理後の、第２図のガス交換弁の部分的断面
図、第４図は、本発明による第２の方法による後処理後
の、第２図のガス交換弁の部分的拡大断面図、および第
５図は、本発明による第２の後処理法の第２工程後の、
第４図のガス交換弁の部分的断面図である。 １……弁皿、３……外装材料、４……弁座面、５……弁
皿外周面、6,7……継目位置、8,9,12,13……保護層、1
0,11……被覆層
Claims (7)
- 【請求項１】弁皿の環状凹所に外装材料を補充し、再溶
融法により弁基材と結合させ、この際形成された外装層
から引き続き弁座面および弁皿外周面を研磨することに
より、ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装
する方法において、弁座面（４）および弁皿外周面
（５）を研磨した後、弁基材と外装材料（３）の間の移
行部の環状の外部継目位置（6,7）を、弁皿（１）の外
面に環状に延びる２つの保護層（8,9）を得るため、所
期の熱供給により局部的に制限して再溶融させることを
特徴とする、ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面
を外装する方法。 - 【請求項２】所期の熱供給を、それぞれ継目位置（6,
7）の部分に収束する高出力レーザビームにより行う、
特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】弁皿の環状凹所に外装材料を補充し、再溶
融法により弁基材と結合させ、この際形成された外装層
から引き続き弁座面および弁皿外周面を研磨することに
より、ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装
する方法において、弁座面（４）および弁皿外周面
（５）を研磨した後、外装材料（３）から弁基材への移
行部の、弁皿（１）の外面に延びる２つの継目位置（6,
7）上に、外装材料よりなるそれぞれ１つの側面が制限
された層（10,11）を施し、かつ該層（10,11）のそれぞ
れを、弁皿（１）に環状に延びる２つの保護層（12,1
3）を得るため、所期の熱供給により移行部に存在する
前記外装材料対とともに再溶融させることを特徴とす
る、ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装す
る方法。 - 【請求項４】所期の熱供給を、それぞれ継目位置（6,
7）の部分に収束する高出力レーザビームにより行う、
特許請求の範囲第３項記載の方法。 - 【請求項５】前記層（10,11）を形成する外装材料が、
弁座を形成する外装材料（３）と同じである、特許請求
の範囲第３項記載の方法。 - 【請求項６】外装材料によりなる層（10,11）を溶射法
により施す、特許請求の範囲第３項記載の方法。 - 【請求項７】前記層（10,11）を、液状結合剤中で結合
させた粉末状の外装材料の形で施す、特許請求の範囲第
３項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3517077A DE3517077C1 (de) | 1985-05-11 | 1985-05-11 | Verfahren zum Panzern der Ventilsitzflaeche eines thermisch und mechanisch hoch belastbaren sowie gegen Korrosion geschuetzten Gaswechselventils fuer eine schweroelbetriebene Brennkraftmaschine |
| DE3517077.8 | 1985-05-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259881A JPS61259881A (ja) | 1986-11-18 |
| JPH0815658B2 true JPH0815658B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=6270527
Family Applications (1)
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-
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