JPH09324615A - 接合型バルブシート - Google Patents
接合型バルブシートInfo
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- JPH09324615A JPH09324615A JP8145368A JP14536896A JPH09324615A JP H09324615 A JPH09324615 A JP H09324615A JP 8145368 A JP8145368 A JP 8145368A JP 14536896 A JP14536896 A JP 14536896A JP H09324615 A JPH09324615 A JP H09324615A
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- JP
- Japan
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- valve seat
- alloy
- sintered alloy
- resistance welding
- joined
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- Pending
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- 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
- F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃エンジンのＡｌ合金製シリンダヘッドに
抵抗溶接により接合される接合型バルブシートで、抵抗
溶接接合時あるいはエンジン運転時にクラックを発生し
ない、強度、剛性および耐摩耗性に優れた接合型バルブ
シートを提案する。 【解決手段】 バルブシートに引張強度300MPa以上、圧
環強度500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝導率15W/(m・
K)以上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電気抵抗率50μ
Ω・cm以下の特性を有する材料を用いる。
抵抗溶接により接合される接合型バルブシートで、抵抗
溶接接合時あるいはエンジン運転時にクラックを発生し
ない、強度、剛性および耐摩耗性に優れた接合型バルブ
シートを提案する。 【解決手段】 バルブシートに引張強度300MPa以上、圧
環強度500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝導率15W/(m・
K)以上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電気抵抗率50μ
Ω・cm以下の特性を有する材料を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用のバル
ブシートに関し、とくにシリンダヘッドに接合できるバ
ルブシートに関する。
ブシートに関し、とくにシリンダヘッドに接合できるバ
ルブシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】バルブシートは、燃焼ガスのシールとバ
ルブを冷却する役割を担ってエンジンのシリンダヘッド
に圧入されて使用されてきた。しかし、最近では、自動
車の高速化・軽量化等の要望から、内燃エンジンでは多
バルブ化が進んでおり、各気筒には複数の吸・排気ポー
トが近接して配置されている。このような最近の傾向か
ら、バルブ間の距離を狭くしたり、吸・排気ポート径を
大きくする等の設計の自由度を確保したり、あるいは、
バルブ・バルブシートの熱引け性を良くし熱負荷の軽減
を図る等の目的で、シリンダヘッドにバルブシートを接
合する接合型バブルシートが考えられている。
ルブを冷却する役割を担ってエンジンのシリンダヘッド
に圧入されて使用されてきた。しかし、最近では、自動
車の高速化・軽量化等の要望から、内燃エンジンでは多
バルブ化が進んでおり、各気筒には複数の吸・排気ポー
トが近接して配置されている。このような最近の傾向か
ら、バルブ間の距離を狭くしたり、吸・排気ポート径を
大きくする等の設計の自由度を確保したり、あるいは、
バルブ・バルブシートの熱引け性を良くし熱負荷の軽減
を図る等の目的で、シリンダヘッドにバルブシートを接
合する接合型バブルシートが考えられている。
【０００３】従来のバルブシート用焼結合金材として
は、例えば、特開昭59-25959号公報には、Ｃ、Ni、Cr、
Mo、Coを多量に含み、基地組織中にＣ−Cr−Ｗ−Co−Fe
粒子とFe−Mo粒子の硬質粒子が分散し、連続空孔が銅合
金にて溶浸されたバルブシート用焼結合金材が開示さ
れ、強度および剛性に優れかつ耐摩耗性に優れたバルブ
シートとして使用されてきた。
は、例えば、特開昭59-25959号公報には、Ｃ、Ni、Cr、
Mo、Coを多量に含み、基地組織中にＣ−Cr−Ｗ−Co−Fe
粒子とFe−Mo粒子の硬質粒子が分散し、連続空孔が銅合
金にて溶浸されたバルブシート用焼結合金材が開示さ
れ、強度および剛性に優れかつ耐摩耗性に優れたバルブ
シートとして使用されてきた。
【０００４】しかしながら、従来のバルブシート用焼結
合金材を接合型バルブシートに適用すると、バルブシー
トを接合するとき、あるいは、エンジンの運転時に、バ
ルブシートにクラック（亀裂）が発生し、バルブシート
のシール性が低下するという問題があり、量産化されな
かった。このクラックの発生は、圧入型のバルブシート
に比較し、接合型バルブシートでは寸法形状が小さく、
抵抗溶接時あるいはエンジンの運転時の応力に耐えられ
ないためであった。
合金材を接合型バルブシートに適用すると、バルブシー
トを接合するとき、あるいは、エンジンの運転時に、バ
ルブシートにクラック（亀裂）が発生し、バルブシート
のシール性が低下するという問題があり、量産化されな
かった。このクラックの発生は、圧入型のバルブシート
に比較し、接合型バルブシートでは寸法形状が小さく、
抵抗溶接時あるいはエンジンの運転時の応力に耐えられ
ないためであった。
【０００５】このような問題に対し、例えば、特開平7-
189628号公報には、Cu基合金またはオーステナイト基地
鉄系合金を抵抗溶接によりシリンダヘッドに接合されて
なる接合型バルブシートが提案されている。しかし、こ
のバルブシートは、接合時、あるいは運転時にクラック
が発生しないが、高価な合金元素を含んでおり経済的に
不利であること、あるいはさらに、強度、剛性が低いこ
と、また、耐摩耗性が劣るという問題があった。
189628号公報には、Cu基合金またはオーステナイト基地
鉄系合金を抵抗溶接によりシリンダヘッドに接合されて
なる接合型バルブシートが提案されている。しかし、こ
のバルブシートは、接合時、あるいは運転時にクラック
が発生しないが、高価な合金元素を含んでおり経済的に
不利であること、あるいはさらに、強度、剛性が低いこ
と、また、耐摩耗性が劣るという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題点を有利に解決し、接合型バルブシートとしても抵抗
溶接接合時あるいはエンジン運転時にクラックを発生し
ない、強度、剛性および耐摩耗性に優れた接合型バルブ
シートを提案することを目的とする。
題点を有利に解決し、接合型バルブシートとしても抵抗
溶接接合時あるいはエンジン運転時にクラックを発生し
ない、強度、剛性および耐摩耗性に優れた接合型バルブ
シートを提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、抵抗溶接
時およびエンジン運転時に接合型バルブシートに発生す
るクラックは、抵抗溶接時の圧着加工やエンジン運転時
のバルブによる叩かれによる変形や、抵抗溶接時あるい
はエンジン運転時の加熱冷却による膨張収縮により、発
生すると考え、鋭意検討した結果、接合型バルブシート
のクラック発生を防止するためには、バルブシートの材
料特性、なかでも、強度・伸び、熱伝導率・熱膨張率・
電気抵抗率が重要であり、それぞれの特性をすべて限界
値以上としてはじめて、接合型バルブシートのクラック
発生を防止できることを見いだした。本発明は、上記し
た知見をもとに構成されたものである。
時およびエンジン運転時に接合型バルブシートに発生す
るクラックは、抵抗溶接時の圧着加工やエンジン運転時
のバルブによる叩かれによる変形や、抵抗溶接時あるい
はエンジン運転時の加熱冷却による膨張収縮により、発
生すると考え、鋭意検討した結果、接合型バルブシート
のクラック発生を防止するためには、バルブシートの材
料特性、なかでも、強度・伸び、熱伝導率・熱膨張率・
電気抵抗率が重要であり、それぞれの特性をすべて限界
値以上としてはじめて、接合型バルブシートのクラック
発生を防止できることを見いだした。本発明は、上記し
た知見をもとに構成されたものである。
【０００８】すなわち、本発明は、内燃エンジンのＡｌ
合金製シリンダヘッドに抵抗溶接により接合される接合
型バルブシートであって、該バルブシートに引張強度30
0MPa以上、圧環強度500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝
導率15W/(m・K)以上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電
気抵抗率50μΩ・cm以下の特性を有する材料を用いるこ
とを特徴とする接合型バルブシートであり、前記バルブ
シートの材料をＦｅ基焼結合金または銅溶浸Ｆｅ基焼結
合金あるいは空孔がＣｕにより封孔されたＦｅ基焼結合
金としてもよく、また、前記バルブシートの材料をＮｉ
基焼結合金あるいはＣｕ基焼結合金としてもよい。さら
に、前記バルブシートの材料を鋳鉄あるいは鋳鋼あるい
はＣｕ基合金溶製材あるいはＮｉ基合金溶製材としても
よい。
合金製シリンダヘッドに抵抗溶接により接合される接合
型バルブシートであって、該バルブシートに引張強度30
0MPa以上、圧環強度500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝
導率15W/(m・K)以上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電
気抵抗率50μΩ・cm以下の特性を有する材料を用いるこ
とを特徴とする接合型バルブシートであり、前記バルブ
シートの材料をＦｅ基焼結合金または銅溶浸Ｆｅ基焼結
合金あるいは空孔がＣｕにより封孔されたＦｅ基焼結合
金としてもよく、また、前記バルブシートの材料をＮｉ
基焼結合金あるいはＣｕ基焼結合金としてもよい。さら
に、前記バルブシートの材料を鋳鉄あるいは鋳鋼あるい
はＣｕ基合金溶製材あるいはＮｉ基合金溶製材としても
よい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の接合型バルブシートは、
素材を所定の形状に加工し、Al合金製シリンダヘッドに
抵抗溶接により接合される。なお、接合方法は、抵抗溶
接が好ましいが、その他、摩擦圧接、電子ビーム溶接等
によっても問題はない。本発明では、接合型バルブシー
トに用いるバルブシートの素材は、引張強度300MPa以
上、圧環強度500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝導率15
W/(m・K)以上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電気抵抗
率50μΩ・cm以下の材料特性を有する材料とする。
素材を所定の形状に加工し、Al合金製シリンダヘッドに
抵抗溶接により接合される。なお、接合方法は、抵抗溶
接が好ましいが、その他、摩擦圧接、電子ビーム溶接等
によっても問題はない。本発明では、接合型バルブシー
トに用いるバルブシートの素材は、引張強度300MPa以
上、圧環強度500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝導率15
W/(m・K)以上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電気抵抗
率50μΩ・cm以下の材料特性を有する材料とする。
【００１０】つぎに、バルブシートの材料特性の限定理
由を説明する。バルブシートの引張強度は、300MPa以上
とする。バルブシートの引張強度が、300MPa未満では、
抵抗溶接時の圧着力あるいはエンジン運転時のバルブに
よる叩かれ力に耐えられず、バルブシートにクラックを
発生するため、バルブシートの引張強度の下限を300MPa
とした。
由を説明する。バルブシートの引張強度は、300MPa以上
とする。バルブシートの引張強度が、300MPa未満では、
抵抗溶接時の圧着力あるいはエンジン運転時のバルブに
よる叩かれ力に耐えられず、バルブシートにクラックを
発生するため、バルブシートの引張強度の下限を300MPa
とした。
【００１１】バルブシートの圧環強度は、500MPa以上と
する。バルブシートの圧環強度が、500MPa未満では、抵
抗溶接時の圧着力あるいはエンジン運転時のバルブによ
る叩かれ力に耐えられずバルブシートにクラックを発生
するため、バルブシートの圧環強度の下限を500MPaとし
た。バルブシートの伸びは、0.6 ％以上とする。
する。バルブシートの圧環強度が、500MPa未満では、抵
抗溶接時の圧着力あるいはエンジン運転時のバルブによ
る叩かれ力に耐えられずバルブシートにクラックを発生
するため、バルブシートの圧環強度の下限を500MPaとし
た。バルブシートの伸びは、0.6 ％以上とする。
【００１２】バルブシートの伸びが、0.6 ％未満では抵
抗溶接時の加熱冷却による膨張収縮に追従できずバルブ
シートにクラックが発生するため、バルブシートの伸び
の下限を0.6 ％とした。バルブシートの熱伝導率は、15
W/(m ・K)以上とする。バルブシートの熱伝導率が、15
W/(m ・K)未満では抵抗溶接時に発生する熱の伝達が不
十分となり接合面に接合に必要な熱が伝達されず、接合
が困難となるため、バルブシートの熱伝導率の下限を15
W/(m ・K)とした。
抗溶接時の加熱冷却による膨張収縮に追従できずバルブ
シートにクラックが発生するため、バルブシートの伸び
の下限を0.6 ％とした。バルブシートの熱伝導率は、15
W/(m ・K)以上とする。バルブシートの熱伝導率が、15
W/(m ・K)未満では抵抗溶接時に発生する熱の伝達が不
十分となり接合面に接合に必要な熱が伝達されず、接合
が困難となるため、バルブシートの熱伝導率の下限を15
W/(m ・K)とした。
【００１３】バルブシートの熱膨張率は、10×10-6(1/
K) 以上とする。バルブシートの熱膨張率が、10×10
-6(1/K) 未満ではバルブシートを接合するAl合金製シリ
ンダヘッドの熱膨張率との差が大きくなりすぎ、抵抗溶
接時あるいはエンジン運転時の加熱冷却時にシリンダヘ
ッドとバルブシート間の膨張差が大きくなりクラックを
発生するため、バルブシートの熱膨張率の下限を10×10
-6(1/K) とした。
K) 以上とする。バルブシートの熱膨張率が、10×10
-6(1/K) 未満ではバルブシートを接合するAl合金製シリ
ンダヘッドの熱膨張率との差が大きくなりすぎ、抵抗溶
接時あるいはエンジン運転時の加熱冷却時にシリンダヘ
ッドとバルブシート間の膨張差が大きくなりクラックを
発生するため、バルブシートの熱膨張率の下限を10×10
-6(1/K) とした。
【００１４】バルブシートの電気抵抗率は、50μΩ・cm
以下とする。バルブシートの電気抵抗率が、50μΩ・cm
を超えると電気伝導性が悪くなり、抵抗溶接時通電して
も発熱量が低く、接合面を接合に必要な温度まで加熱で
きない。このため、バルブシートの電気抵抗率を50μΩ
・cm以下とした。本発明では、従来公知のバルブシート
用材料のうち、上記材料特性を満足する材料であればよ
い。なかでも、Ｆｅ基焼結合金、および、銅溶浸Ｆｅ基
焼結合金あるいは空孔がＣｕにより封孔されたＦｅ基焼
結合金が好適であり、また、Ｎｉ基焼結合金あるいはＣ
ｕ焼結合金も好ましい。さらに、鋳鉄あるいは鋳鋼ある
いはＣｕ基合金溶製材あるいはＮｉ基合金溶製材を用い
てもよい。
以下とする。バルブシートの電気抵抗率が、50μΩ・cm
を超えると電気伝導性が悪くなり、抵抗溶接時通電して
も発熱量が低く、接合面を接合に必要な温度まで加熱で
きない。このため、バルブシートの電気抵抗率を50μΩ
・cm以下とした。本発明では、従来公知のバルブシート
用材料のうち、上記材料特性を満足する材料であればよ
い。なかでも、Ｆｅ基焼結合金、および、銅溶浸Ｆｅ基
焼結合金あるいは空孔がＣｕにより封孔されたＦｅ基焼
結合金が好適であり、また、Ｎｉ基焼結合金あるいはＣ
ｕ焼結合金も好ましい。さらに、鋳鉄あるいは鋳鋼ある
いはＣｕ基合金溶製材あるいはＮｉ基合金溶製材を用い
てもよい。
【００１５】バルブシート材として、適用可能なＦｅ基
焼結合金は、通常公知なバルブシート用Ｆｅ基焼結合金
がすべて好適に適用できる。なかでも、Ｃ、Ni、Cr、Co
あるいはさらにMoを含み、基地組織中にＣ−Cr−Ｗ−Co
−Fe粒子および／またはFe−Mo粒子の硬質粒子が分散し
たＦｅ基焼結合金が好適である。また、Ni、Moを少なく
とも１種 0.5〜８％含有する低合金系、ハイス系、ステ
ンレス鋼系Ｆｅ基焼結合金も好適である。
焼結合金は、通常公知なバルブシート用Ｆｅ基焼結合金
がすべて好適に適用できる。なかでも、Ｃ、Ni、Cr、Co
あるいはさらにMoを含み、基地組織中にＣ−Cr−Ｗ−Co
−Fe粒子および／またはFe−Mo粒子の硬質粒子が分散し
たＦｅ基焼結合金が好適である。また、Ni、Moを少なく
とも１種 0.5〜８％含有する低合金系、ハイス系、ステ
ンレス鋼系Ｆｅ基焼結合金も好適である。
【００１６】また、銅溶浸Ｆｅ基焼結合金は、原料粉末
を金型に充填し、成形プレスにより圧縮・成形し圧粉体
としたのち、圧粉体を焼結させ、さらに、焼結体を溶浸
用銅合金とともに銅合金の融点以上に加熱し、空孔に銅
合金を溶浸させる溶浸処理を施して得る。また、溶浸処
理のかわりに、あらかじめ原料粉末に銅粉末を混合し焼
結時にCuを液相として、空孔をCuで封孔してもよい。
を金型に充填し、成形プレスにより圧縮・成形し圧粉体
としたのち、圧粉体を焼結させ、さらに、焼結体を溶浸
用銅合金とともに銅合金の融点以上に加熱し、空孔に銅
合金を溶浸させる溶浸処理を施して得る。また、溶浸処
理のかわりに、あらかじめ原料粉末に銅粉末を混合し焼
結時にCuを液相として、空孔をCuで封孔してもよい。
【００１７】本発明では、必ずしも焼結合金に限らず溶
製材でもよい。溶製材としては、鋳鉄あるいは鋳鋼が好
適に利用できる。バルブシート材として、好適な鋳鉄と
しては、FCD600の球状黒鉛鋳鉄およびCr、Ｂ等を含む合
金片状黒鉛鋳鉄が挙げられる。また、好適な鋳鋼として
は、Ni含有量の高い高Ni鋳鋼、高Cr鋳鋼、Cr−Si系鋳鋼
がある。
製材でもよい。溶製材としては、鋳鉄あるいは鋳鋼が好
適に利用できる。バルブシート材として、好適な鋳鉄と
しては、FCD600の球状黒鉛鋳鉄およびCr、Ｂ等を含む合
金片状黒鉛鋳鉄が挙げられる。また、好適な鋳鋼として
は、Ni含有量の高い高Ni鋳鋼、高Cr鋳鋼、Cr−Si系鋳鋼
がある。
【００１８】また、本発明では、バルブシートをNi基合
金またはCu基合金としてもよい。Ni基合金は、NCF(JIS
G 4901〜4902) 系、Ni−Cr系等がよい。本発明では、バ
ルブシートをCu基合金としてもよく、バルブシートをCu
基合金あるいはNi基合金を用いて製造するには、粉末焼
結法、溶製法あるいは圧延材からの削り出し法いずれも
好適に利用できる。
金またはCu基合金としてもよい。Ni基合金は、NCF(JIS
G 4901〜4902) 系、Ni−Cr系等がよい。本発明では、バ
ルブシートをCu基合金としてもよく、バルブシートをCu
基合金あるいはNi基合金を用いて製造するには、粉末焼
結法、溶製法あるいは圧延材からの削り出し法いずれも
好適に利用できる。
【００１９】本発明のバルブシートに適用できるCu基合
金としては、Cu−Ni−Si合金、Cu−Be合金、Cu−Cr合金
が好ましい。
金としては、Cu−Ni−Si合金、Cu−Be合金、Cu−Cr合金
が好ましい。
【００２０】
（実施例１）まず、接合型バルブシートの素材の製造に
ついて説明する。 （試験No.1）原料粉末として、Ｃ粉末、Co粉末、Ni粉
末、Ｃ−Co−Ｗ−Cr−Fe合金粉末、アトマイズ純鉄粉
に、ステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。この混合原
料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で焼結した。つい
で、焼結体をCu溶浸し、熱処理を施し、焼結合金材の組
成が、重量％で、Ｃ：1.3 ％、Ni：2.0 ％、Cr：6.5
％、Ｗ：2.0 ％、Co：7.5 ％、Cu：13.0％、残部は不可
避的不純物およびFeであり、基地中に硬質粒子が分散し
たFe基焼結合金材を得た。これらの焼結合金材から、接
合型バルブシートを加工した。
ついて説明する。 （試験No.1）原料粉末として、Ｃ粉末、Co粉末、Ni粉
末、Ｃ−Co−Ｗ−Cr−Fe合金粉末、アトマイズ純鉄粉
に、ステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。この混合原
料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で焼結した。つい
で、焼結体をCu溶浸し、熱処理を施し、焼結合金材の組
成が、重量％で、Ｃ：1.3 ％、Ni：2.0 ％、Cr：6.5
％、Ｗ：2.0 ％、Co：7.5 ％、Cu：13.0％、残部は不可
避的不純物およびFeであり、基地中に硬質粒子が分散し
たFe基焼結合金材を得た。これらの焼結合金材から、接
合型バルブシートを加工した。
【００２１】（試験No.2）原料粉末として、Ｃ粉末、Co
粉末、Ni粉末、Ｃ−Co−Ｗ−Cr−Fe合金粉末、アトマイ
ズ純鉄粉に、ステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。こ
の混合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で焼結し、
焼結合金材の組成が、重量％で、Ｃ：1.3％、Ni：2.0
％、Cr：6.5 ％、Ｗ：2.0 ％、Co：7.5 ％、残部は不可
避的不純物およびFeであり、基地中に硬質粒子が分散し
たFe基焼結合金材を得た。これらの焼結合金材から、接
合型バルブシートを加工した。
粉末、Ni粉末、Ｃ−Co−Ｗ−Cr−Fe合金粉末、アトマイ
ズ純鉄粉に、ステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。こ
の混合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で焼結し、
焼結合金材の組成が、重量％で、Ｃ：1.3％、Ni：2.0
％、Cr：6.5 ％、Ｗ：2.0 ％、Co：7.5 ％、残部は不可
避的不純物およびFeであり、基地中に硬質粒子が分散し
たFe基焼結合金材を得た。これらの焼結合金材から、接
合型バルブシートを加工した。
【００２２】（試験No.3）原料粉末として、Ｃ粉末、Cr
−Fe合金粉末、Fe−Mo粉末、純鉄粉に、ステアリン酸亜
鉛を配合し、混練した。この混合原料粉末を圧粉成形
し、還元性雰囲気で焼結し、熱処理を施し、焼結材の組
成が、重量％で、Ｃ：2.0 ％、Cr：12.0％、Mo：1.0
％、残部は不可避的不純物およびFeである、基地中にCr
炭化物が析出した液相焼結Fe基焼結合金材を得た。これ
らの焼結合金材から、接合型バルブシートに加工した。
−Fe合金粉末、Fe−Mo粉末、純鉄粉に、ステアリン酸亜
鉛を配合し、混練した。この混合原料粉末を圧粉成形
し、還元性雰囲気で焼結し、熱処理を施し、焼結材の組
成が、重量％で、Ｃ：2.0 ％、Cr：12.0％、Mo：1.0
％、残部は不可避的不純物およびFeである、基地中にCr
炭化物が析出した液相焼結Fe基焼結合金材を得た。これ
らの焼結合金材から、接合型バルブシートに加工した。
【００２３】（試験No.4）高周波溶解炉にて、原料とし
て金属Cr、Fe−Ｗ、金属Co、金属Ni、加炭剤、スチール
を用い、溶製し、Ｃ：2.5 ％、Cr：30％、Ｗ：15％、C
o：10％、Ni：40％、残部FeからなるNi基合金を鋳造
し、熱処理を施し、バルブシート用素材とした。この素
材から接合型バルブシートを加工した。
て金属Cr、Fe−Ｗ、金属Co、金属Ni、加炭剤、スチール
を用い、溶製し、Ｃ：2.5 ％、Cr：30％、Ｗ：15％、C
o：10％、Ni：40％、残部FeからなるNi基合金を鋳造
し、熱処理を施し、バルブシート用素材とした。この素
材から接合型バルブシートを加工した。
【００２４】（試験No.5）高周波溶解炉にて、原料とし
てFe−Cr、金属Ni、加炭剤、スチールを用い、溶製し、
Ｃ：1.0 ％、Cr：13％、Ni：45％残部FeからなるNi基合
金溶製材を得た。この素材から接合型バルブシートを加
工した。 （試験No.6）高周波溶解炉−鋳造工程でＣ：3.6 ％、S
i：2.0 ％、Mn：0.5 ％、Cu：1.0 ％の球状黒鉛鋳鉄(FC
D 600) を得た。この素材から接合型バルブシートを加
工した。
てFe−Cr、金属Ni、加炭剤、スチールを用い、溶製し、
Ｃ：1.0 ％、Cr：13％、Ni：45％残部FeからなるNi基合
金溶製材を得た。この素材から接合型バルブシートを加
工した。 （試験No.6）高周波溶解炉−鋳造工程でＣ：3.6 ％、S
i：2.0 ％、Mn：0.5 ％、Cu：1.0 ％の球状黒鉛鋳鉄(FC
D 600) を得た。この素材から接合型バルブシートを加
工した。
【００２５】（試験No.7）高周波溶解炉−鋳造工程で
Ｃ：3.4 ％、Si：2.0 ％、Mn：0.7 ％、Ｐ：0.2 ％、
Ｂ：0.05％、残部は不可避的不純物およびFeであり、基
地中にボロン炭化物が析出した片状黒鉛鋳鉄を得た。こ
の素材から接合型バルブシートを加工した。 （試験No.8）Cu−Be合金の溶製材に、熱処理を行い、バ
ルブシート用素材とした。この素材から接合型バルブシ
ートを加工した。
Ｃ：3.4 ％、Si：2.0 ％、Mn：0.7 ％、Ｐ：0.2 ％、
Ｂ：0.05％、残部は不可避的不純物およびFeであり、基
地中にボロン炭化物が析出した片状黒鉛鋳鉄を得た。こ
の素材から接合型バルブシートを加工した。 （試験No.8）Cu−Be合金の溶製材に、熱処理を行い、バ
ルブシート用素材とした。この素材から接合型バルブシ
ートを加工した。
【００２６】（試験No.9）原料粉末として、Ｃ粉末、ハ
イス鋼粉末に、ステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。
この混合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で焼結し
た。ついで、焼結体をCu溶浸し、焼結材の組成が、重量
％で、Ｃ：1.0 ％、Cr：2.0 ％、Mo：2.5％、Ｗ：3.0
％、Ｖ：1.5 ％、Cu：15.0％、残部は不可避的不純物お
よびFeであり、基地中に微細炭化物が分散したCu溶浸ハ
イス系Fe基焼結合金材を得た。これらの焼結合金材か
ら、接合型バルブシートに加工した。
イス鋼粉末に、ステアリン酸亜鉛を配合し、混練した。
この混合原料粉末を圧粉成形し、還元性雰囲気で焼結し
た。ついで、焼結体をCu溶浸し、焼結材の組成が、重量
％で、Ｃ：1.0 ％、Cr：2.0 ％、Mo：2.5％、Ｗ：3.0
％、Ｖ：1.5 ％、Cu：15.0％、残部は不可避的不純物お
よびFeであり、基地中に微細炭化物が分散したCu溶浸ハ
イス系Fe基焼結合金材を得た。これらの焼結合金材か
ら、接合型バルブシートに加工した。
【００２７】（試験No.10 ）セラミックとして、MgO 粉
末、Al2O3 粉末およびSiO2粉末を焼結助剤とともに混練
し、圧粉成形・焼結・熱処理によりバルブシート用素材
とした。これらの素材から、接合型バルブシートに加工
した。 （試験No.11 ）原料粉末として、Ｃ粉末、Ni粉末、Mo含
有アトマイズ鉄粉、Cu粉末、Fe−Mo粉末に、ステアリン
酸亜鉛を配合し、混練した。この混合原料粉末を圧粉成
形し、還元性雰囲気で焼結し、熱処理を行い、焼結材の
組成が、重量％で、Ｃ：1.1 ％、Cu：13.0％、Mo：10.0
％、Ni：2.0 ％、残部は不可避的不純物およびFeであ
る、基地中にFe-Mo 粒子が分散したFe基焼結合金材を得
た。これらの焼結合金材から、接合型バルブシートに加
工した。
末、Al2O3 粉末およびSiO2粉末を焼結助剤とともに混練
し、圧粉成形・焼結・熱処理によりバルブシート用素材
とした。これらの素材から、接合型バルブシートに加工
した。 （試験No.11 ）原料粉末として、Ｃ粉末、Ni粉末、Mo含
有アトマイズ鉄粉、Cu粉末、Fe−Mo粉末に、ステアリン
酸亜鉛を配合し、混練した。この混合原料粉末を圧粉成
形し、還元性雰囲気で焼結し、熱処理を行い、焼結材の
組成が、重量％で、Ｃ：1.1 ％、Cu：13.0％、Mo：10.0
％、Ni：2.0 ％、残部は不可避的不純物およびFeであ
る、基地中にFe-Mo 粒子が分散したFe基焼結合金材を得
た。これらの焼結合金材から、接合型バルブシートに加
工した。
【００２８】つぎに、これらの接合型バルブシートをAl
合金（ＡＣ４Ｃ）製のシリンダヘッドに抵抗溶接した。
図１に抵抗溶接による接合方法を示す。図１(a) に示す
ように、バルブシート１は、その突起部１ａがシリンダ
ヘッド２のテーパ面２ａに当接するようにセットされ、
電極３によりテーパ面２ａとの間で矢印の方向に加圧さ
れ、続いて通電される。シリンダヘッド２とバルブシー
ト１との接合面およびその近傍が溶融温度あるいはそれ
に近い温度まで加熱されると通電を遮断する。バルブシ
ートより硬度の低いシリンダヘッド２が塑性変形して、
図１(b) 示すようにバルブシート１がシリンダヘッド２
に埋め込まれた状態で接合される。
合金（ＡＣ４Ｃ）製のシリンダヘッドに抵抗溶接した。
図１に抵抗溶接による接合方法を示す。図１(a) に示す
ように、バルブシート１は、その突起部１ａがシリンダ
ヘッド２のテーパ面２ａに当接するようにセットされ、
電極３によりテーパ面２ａとの間で矢印の方向に加圧さ
れ、続いて通電される。シリンダヘッド２とバルブシー
ト１との接合面およびその近傍が溶融温度あるいはそれ
に近い温度まで加熱されると通電を遮断する。バルブシ
ートより硬度の低いシリンダヘッド２が塑性変形して、
図１(b) 示すようにバルブシート１がシリンダヘッド２
に埋め込まれた状態で接合される。
【００２９】接合後、バルブシートに発生したクラック
の有無を調査した。その結果を表１に示す。また、シリ
ンダヘッドに接合された状態と同じ状態にした接合型バ
ルブシートについて、実機耐久試験と同等の温度、バル
ブ叩かれ状況でリグ試験を実施し、バルブシートに発生
するクラックの有無を調査した。
の有無を調査した。その結果を表１に示す。また、シリ
ンダヘッドに接合された状態と同じ状態にした接合型バ
ルブシートについて、実機耐久試験と同等の温度、バル
ブ叩かれ状況でリグ試験を実施し、バルブシートに発生
するクラックの有無を調査した。
【００３０】試験条件は、つぎのとおりである。 試験温度：400 ℃（測温位置：図３） 運転時間：30時間 カム回転数： 3000rpm バルブ回転数：10rpm リフト量：7mm 着座荷重：89kg その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】本発明の範囲であれば、接合時の熱応力に
より、クラックを発生することはなく、実機と同等の条
件でのリグ試験においてもクラックを発生することはな
い。しかし、強度・伸びが本発明の範囲を外れる比較例
の試験No.2、試験No.7の接合型バルブシートでは、抵抗
溶接による接合時にクラックを発生している。熱伝導
率、電気抵抗率が本発明の範囲を外れる比較例の試験N
o.4、伸び、熱伝導率、熱膨張率、電気抵抗率が本発明
を外れる比較例の試験No.10 の接合型バルブシートで
は、接合時の抵抗溶接による通電時に加熱されず、接合
が不可能であった。
より、クラックを発生することはなく、実機と同等の条
件でのリグ試験においてもクラックを発生することはな
い。しかし、強度・伸びが本発明の範囲を外れる比較例
の試験No.2、試験No.7の接合型バルブシートでは、抵抗
溶接による接合時にクラックを発生している。熱伝導
率、電気抵抗率が本発明の範囲を外れる比較例の試験N
o.4、伸び、熱伝導率、熱膨張率、電気抵抗率が本発明
を外れる比較例の試験No.10 の接合型バルブシートで
は、接合時の抵抗溶接による通電時に加熱されず、接合
が不可能であった。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、抵抗溶接による接合時
はもちろんエンジン運転時においてもクラックを生じる
ことがなく、高いシール性を維持することができるとい
う効果が得られる。
はもちろんエンジン運転時においてもクラックを生じる
ことがなく、高いシール性を維持することができるとい
う効果が得られる。
【図１】バルブシートのシリンダヘッドへの抵抗溶接に
よる接合方法を示す説明図である。
よる接合方法を示す説明図である。
【図２】リグ試験機の概略説明図である。
【図３】リグ試験における試験体の測温位置を示す説明
図である。
図である。
１ バルブシート １ａ バルブシートの突起部 ２ シリンダヘッド ２ａ テーパ面 ３ 電極
Claims (4)
- 【請求項１】 内燃エンジンのＡｌ合金製シリンダヘッ
ドに抵抗溶接により接合される接合型バルブシートであ
って、該バルブシートに引張強度300MPa以上、圧環強度
500MPa以上、伸び0.6 ％以上、熱伝導率15W/(m・K)以
上、熱膨張率10×10-6(1/K) 以上、電気抵抗率50μΩ・
cm以下の特性を有する材料を用いることを特徴とする接
合型バルブシート。 - 【請求項２】 前記バルブシートの材料がＦｅ基焼結合
金あるいは銅溶浸Ｆｅ基焼結合金あるいは空孔がＣｕに
より封孔されたＦｅ基焼結合金であることを特徴とする
請求項１記載の接合型バルブシート。 - 【請求項３】 前記バルブシートの材料がＮｉ基焼結合
金あるいはＣｕ基焼結合金であることを特徴とする請求
項１記載の接合型バルブシート。 - 【請求項４】 前記バルブシートの材料が鋳鉄あるいは
鋳鋼あるいはＣｕ基合金溶製材あるいはＮｉ基合金溶製
材であることを特徴とする請求項１記載の接合型バルブ
シート。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8145368A JPH09324615A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 接合型バルブシート |
| GB9707408A GB2313900B (en) | 1996-06-07 | 1997-04-11 | A joined type valve seat |
| DE19723392A DE19723392C2 (de) | 1996-06-07 | 1997-06-04 | Ventilsitz |
| US08/869,845 US5803037A (en) | 1996-06-07 | 1997-06-05 | Joined type valve seat |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8145368A JPH09324615A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 接合型バルブシート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09324615A true JPH09324615A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15383609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8145368A Pending JPH09324615A (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 接合型バルブシート |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5803037A (ja) |
| JP (1) | JPH09324615A (ja) |
| DE (1) | DE19723392C2 (ja) |
| GB (1) | GB2313900B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002235514A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toyota Industries Corp | バルブシートの接合構造 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3380081B2 (ja) * | 1995-03-13 | 2003-02-24 | ヤマハ発動機株式会社 | バルブシート |
| JP3579561B2 (ja) * | 1996-12-27 | 2004-10-20 | 日本ピストンリング株式会社 | 鉄系焼結合金製バルブシート |
| DE60010813T2 (de) * | 1999-08-06 | 2004-10-07 | Honda Motor Co Ltd | Diffusionsverbindungsverfahren |
| MXPA02004478A (es) * | 1999-11-04 | 2004-09-10 | Hoeganaes Corp | Composiciones de polvo metalurgico mejoradas y metodos para elaborar y utilizar las mismas. |
| AT4737U1 (de) * | 2001-01-15 | 2001-11-26 | Plansee Ag | Pulvermetallurgisches verfahren zur herstellung hochdichter formteile |
| US7757396B2 (en) * | 2006-07-27 | 2010-07-20 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Raw material powder for laser clad valve seat and valve seat using the same |
| US8479700B2 (en) * | 2010-01-05 | 2013-07-09 | L. E. Jones Company | Iron-chromium alloy with improved compressive yield strength and method of making and use thereof |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4422875A (en) * | 1980-04-25 | 1983-12-27 | Hitachi Powdered Metals Co., Ltd. | Ferro-sintered alloys |
| JPS58152982A (ja) * | 1982-03-09 | 1983-09-10 | Honda Motor Co Ltd | 高剛性を有する二層焼結合金製バルブシ−トリング |
| JPS5925959A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-10 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 焼結合金製バルブシ−ト |
| AU572425B2 (en) * | 1983-07-01 | 1988-05-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Valve seat insert |
| DE3564980D1 (en) * | 1984-06-12 | 1988-10-20 | Sumitomo Electric Industries | Valve-seat insert for internal combustion engines and its production |
| JP2792027B2 (ja) * | 1988-02-05 | 1998-08-27 | 日産自動車株式会社 | 耐熱・耐摩耗性鉄基焼結合金 |
| JPH03158445A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性に優れたＦｅ基焼結合金製バルブシート |
| JP2706561B2 (ja) * | 1990-10-18 | 1998-01-28 | 日立粉末冶金株式会社 | 内燃機関用弁座材、及びその製造方法 |
| JPH06101429A (ja) * | 1992-09-22 | 1994-04-12 | Mitsubishi Materials Corp | 内燃機関用鉛含浸鉄系焼結合金製バルブシート |
| JPH07189628A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-28 | Yamaha Motor Co Ltd | 接合型バルブシート |
| US5611306A (en) * | 1995-08-08 | 1997-03-18 | Fuji Oozx Inc. | Internal combustion engine valve |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP8145368A patent/JPH09324615A/ja active Pending
-
1997
- 1997-04-11 GB GB9707408A patent/GB2313900B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-04 DE DE19723392A patent/DE19723392C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-05 US US08/869,845 patent/US5803037A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002235514A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toyota Industries Corp | バルブシートの接合構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2313900B (en) | 1998-06-24 |
| US5803037A (en) | 1998-09-08 |
| DE19723392C2 (de) | 2001-06-28 |
| DE19723392A1 (de) | 1997-12-11 |
| GB2313900A (en) | 1997-12-10 |
| GB9707408D0 (en) | 1997-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040406 |