JPS63264237A - 中空バルブ素材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の吸気バルブや排気バルブとして使
用する中空バルブの素材の製造方法に関する。

（従来技術） この檜の中空バルブ素材の製造方法としては１、例えば
特公昭５１−２９１０６号公報、特公昭５１−２９５０
９号公報等に開示された技術がある、前者の技術は、弁
基体としてパイプ材を用い、その弁頭部を成形すべきパ
イプ部分の中空部に捨中子となるインサートを挿入固定
し、ついでこのパイプ部分に、熱間アプセット加工を施
してから、上記インサートを挿入したまま上記弁頭部を
成形するプレス加工を施したのち上記インサートを除去
するものであり、後者の技術は、きのこ形を成形すべき
パイプ部分の中空部に金属製インサートを挿入固定し、
次いで前記インサート端を前記パイプ端に加熱接着しつ
つ前記パイプ部分を熱間アプセット加工し、更に熱間プ
レス成形を施すことにより、前記インサートをかさ６部
へ圧搾充填すると同時にかさ部から首部にかけて滑らか
に厚内化するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 此等の技術においては、何れもパイプ材を原素材として
いるもので材料のコストが高く、またバルブステム部か
ら径が大幅に異なる傘部を成形しているので座屈防止の
ために電気抵抗加熱を行いながらアプセッタにより調造
する必要があり、このため加工時間が長くなる（例えば
１０〜２０秒）という問題がある。更に、前者の技術に
おいてはインサートの除去が困難であると共に、第７図
に示す如く中空バルブ素材１の両端部を改めてプラグ２
．３によりシールしなければならないので製造に手間が
かかるという問題があり、また後者の技術においてはそ
のままでは傘部の肉抜きがなされないので重量が大にな
ると共に中空部に封入されたナトリウム等による傘部の
冷却が不充分になるという問題がある。本発明は此等の
問題を解決しようとするものである。

（間１題点を解決するための手段） このために、本発明による中空バルブ素材の製造方法は
、添付図面に例示する如く、中実のバルブ材をカップ状
のビレット１０に成形する第１工程と、このビレ・ソト
の中心穴内に前記バルブ材よりも融点の低い低融点金属
２０を充填した状態において鈎ビレット１０をプレスに
よる前方軸押出し及び据込み加工によりその径よりも小
径の細長いステム部１３ａとその径よりも大径の大きな
頭部１３ｂを有する中間素材１３に成形する第２工程と
、この中間素材の頭部１３ｂにプレスによる据込み加工
を行って同中間素材１３をステム部１４ａと前記頭部１
３ｂが変形された傘部１４ｂを有する最終素材１４に成
形する第３工程と、前記低融点金属２０を加熱溶解して
前記最終素材１４内より排出する第４工程からなるもの
である。

（作用） 第１工程において成形されたカップ状のビレ・ソト１０
は、その中心穴内に低融点金属２０が充填されてから第
２工程においてプレスによる前方軸押出しと据込み加工
が加えられて、ビレット１０よりも小径の細長いステム
部１４ａとビレ・ｉ／　１−１０よりも大径の大きな頭
部１３ｂよりなる年間素材１３に成形される。ビレット
１０の中心穴内には低融点金属２０が充填されているの
で、第２工程において細長いステム部１３ａが前方軸押
出し加工により成形される際にビレット１０の中心穴は
つぶれることなく絞られ、また大径の頭部１３ｂも外周
の内部が厚くなりすぎなり座屈したりすることなく据込
み加工される。この中間素材１３は、第３工程において
その頭部１３ｂが更に据込み加工されて、ステム部１４
ａと頭部１３ｂが変形された傘部１４ｂよりなる最終素
材１４に成形され、この最終素材１４は第４工程におい
て力ｉ熱され、内部の低融点金属２０が溶解されて排出
されて中空バルブ素材となる。

（発明の効果） 上述の如く、本発明によれば中実のバルブ材を原素材と
しているのでパイプ材に比して原素材を安価に入手する
ことができる。また、ステム部と本部はビレットよりそ
れぞれ前方軸押出しと据込みにより成形されるものであ
り、従ってビレットに対する断面積変化率が何れも小さ
くなるのでプレスにより短時間で加工することができ、
しかもカップ状のビレットの中心穴内には低融点金属が
充鎮されているので前方軸押出しと据込みの際に中心穴
が押しつぶされたり外周の内部が座屈を生じたりするこ
となく、ステム部と傘部が共に中空のバルブ素材１を成
形することができる。更に、カップ状のビレットを使用
しているので中空バルブ素材の開口部は一端側のみで他
端側は閉じており、従って低融点金属を加熱溶解して排
出した後におけるシールの手間を減少させることができ
る。

（実施例） 本発明による中空バルブ素材の製造方法は第１工程〜第
４工程からなり、その主要な工程は第１図〜第３図に示
されている。

先ず、第１．工程において、オーステナイト系耐熱鋼等
のバルブ材よりなる中実の棒材の中心には非貫通孔が切
削により穿設されて、第１図（Ａ＞に示す如きカップ状
のビレット１０が成形される。

このビレット１０の中心穴内には、第１図（Ｂ）に示す
如く、鉛、ニーアロイ（商品名、鉛・ビスマス合金）等
の、バルブ材よりも融点が低い低融点金属２０が加熱溶
解されて注入充填される。

第２工程は第２図（Ａ）〜（Ｃ）に示されている。先ず
低融点金属２０が充填されたカップ状のビレット１０は
、第２図（’Ａ）に示す下型３０上部の孔３０ａ内に、
その開口側が上となるように挿入された後、ポンチ３１
の下降により押圧され、その下半部は下型３０の狭窄部
３０１〕により絞られてビレット１０の径よりも細径の
細長いステム部１１ａに前方軸押出し成形される。これ
により低融点金属２０が充填されたビレット１０は、こ
れと同径の上半部１１ａとこれよりも細径のステム部１
１ａからなる第１中間素材１１に成形される。次いで第
１中間素材１１は、そのステム部１１ａが第２図（Ｂ）
に示す下型３５上部の孔３５ａ内に挿入された後、上型
３６の下降により押圧されて、第１中間素材１１の上半
部１１ｂは上型３６下面の凹部３６ａに倣ってビレット
１０よりも大径の頭部１２ｂに据え込まれ、ステム部１
１ａの先端は狭窄部３５ｂにより細径部１２Ｃに絞られ
る。これにより第１中間素材１１は、上部の頭部１２．
ｂと、その下側のステム部１２ａと、その下端の細径部
１２ｃよりなる第２中間素材１２に成形される。なお、
細径部１２ｃは、次工程の型寿命向上のためのガイドで
あるが、１２ｃを成形ぜず、１２ａの径のままでも、次
工程での成形は可能である。次いで、第２中間素材１２
のステム部１２ａは、その下端部と細径部１２ｃが第２
図（Ｃ）に示す下型４０上部の孔４０ａと狭窄部４０ｂ
内に挿入された後、上型４１の下降により押圧されて、
第２中間素材１２のステム部１２ａの大部分は狭窄部４
０ｂにより更に細径の細長いステム部１３ａに前方軸押
出し成形され、頭部１２ｂは上型４１下面の凹部４１ａ
に倣って更に大径の頭部１３ｂに据え込まれる。これに
より第２中間素材１２は、−上部の頭部１３ｂと、その
下側の６部１３ｃと、その下側のステム部１３ａよりな
る第３中間素材１３に成形される。

上記第２工程は、何れも鍛造用のプレスを使用して比較
的速い変形速度で行われるが、ビレ・ソト１０の中心穴
内には低融点金属２０が充填されているので、細長いス
テム部１１ａ、１３ａが前方軸押出しにより成形される
際にビレ・ソト１０の中心穴はつぶれることなく、すな
わち内外径比があまり変化することなく絞られ、また大
径の頭部１２ｂ、１３ｂも内外径比があまり変化したり
外周の内部が座屈したりすることなく加工される。また
、ビレット１０及び各中間素材１１，１２．１３の開口
端は、加工の際にポンチ３１及び各上型３６、４１によ
り覆われているので、低融点金属２０゛がとび出すこと
もない。なお、第２図（Ａ）〜（Ｃ）の各工程は、必要
により予め中間焼鈍をしてから冷間成形により行っても
よいし、あるいは中間焼鈍なしに温間または熱開成形に
より行ってもよい。

また、成形されるバルブが傘径に対し軸径が比較的太い
場合、あるいは材料の成形性が良い場合は第６図のよう
に、（Ａ）、（Ｂ）２工程のみで終了させることも可能
である。

第３工程は第３図に示されている。第３中間素材１３は
、その首部１３ｃとステム部１３ａが第３図に示す下型
４５上部の孔４５ａと狭窄部４５ｂ内に挿入された後、
上型４６の下降により押圧されて、第３中間素材１３の
頭部１３ｂは下型４５の上部の凹部４５Ｃに倣って更に
大径で平たい傘部１４ｂに据え込まれる。これにより第
３中間素材１３は、上部の傘部１４ｂと、その下側の首
部１４ｃと、その下側のステム部１４ａよりなる最終素
材１４に成形される。この第３工程も鍛造用のプレスを
使用し、第３中間素材１３の開口端を上型４６により覆
うようにして行われ、低融点金属２０の存在により大径
の傘部１４ｂは内外径比があまり変化することなく成形
される。また、第３工程は、第３中間素材１３を中間焼
鈍してから冷間成形により行ってもよいし、あるいは中
間焼鈍なしに温間または熱間成形により行ってもよい。

第３工程において成形された最終素材１４は、第４工程
において加熱され、中心穴内部の低融点金属２０は溶解
され、排出されて中空バルブ素材となる。

低融点金属２０が排出された最終素材１４は、第４図に
示す如く、傘部１４　ｂ　ｔｉｌｌの開口端に円形孔２
５が切削形成され、中心穴内に加熱溶解されたナトリウ
ム等の伝熱媒体２７を注入した後、円形孔２５にキャッ
プ２６を嵌着して溶着等により密封する。更に、ステム
部１４ａおよび傘部１４ｂに必要□な切削加工を行えば
、中空バルブは完成する。

上記実施例においては、カップ状のビレッ１〜１０は中
実の棒材の中心に非貫通孔を穿設することにより成形し
たが、第５図（Ａ）〜（Ｃ）はカップ状のビレット１０
の異なる成形方法を示すものである。第５図（Ａ）に示
す中実のバルブ材１６は、第５図（Ｂ）に示す如く、底
部にノックアウト５２が設けられた下型５０の穴５０ａ
内に挿入された後、ポンチ５１の下降により押圧されて
、後方押出しによりカップ状の第１素材１７に成形され
る０次いで、第１素材１７は、その中心穴内に加熱溶解
された低融点金属２０を注入充填した後、第５図（Ｃ）
に示す下型５５の穴５５ａ内に挿入され、ポンチ５６の
下降により押圧され、下型５５の狭窄部５５ｂにより絞
られて細径の第２素材１８に前方軸押出し成形される。

次いでこの第２素材１８は、第５図＜Ｄ）に示す同様の
下型６０とポンチ６１により更に細径のビレット１０に
前方軸押出し成形される。このビレット１０は力・ツブ
状で低融点金属２０が充填されているので、そのまま直
ちに第２図に示す第２工程の素材として使用することが
できる。

また、上記実施例においては第２工程は３つの工程に分
割したが、２以下の工程でこれを行うようにしてもよい
６

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明による中空バルブ素材の製造方
法の一実施例を示し、第１図はビレットの縦断面図、第
２図は第２工程の説明図、第３図は第３工程の説明図で
ある。第４図は本発明による中空バルブ素材を使用した
中空バルブの縦断面図、第５図はビレットの製造方法の
変形例の説明図、第６図は第２工程の変形例の説明図、
第７図は従来技術の一例の第４図相当図である。 符号の説明 １０・・・ビレット、１３・・・中間素材（第３中間素
材）、１３ａ・・・ステム部、１３ｂ・・・頭部、１４
・・・最終素材、１４ａ・・・ステム部、１４ｂ・・・
傘部、２０・・・低融点金属。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中実のバルブ材をカップ状のビレットに成形する第１工
   程と、このビレットの中心穴内に前記バルブ材よりも融
   点の低い低融点金属を充填した状態において同ビレット
   をプレスによる前方軸押出し及び据込み加工によりその
   径よりも小径の細長いステム部とその径よりも大径の大
   きな頭部を有する中間素材に成形する第２工程と、この
   中間素材の頭部にプレスによる据込み加工を行って同中
   間素材をステム部と前記頭部が変形された傘部を有する
   最終素材に成形する第３工程と、前記低融点金属を加熱
   溶解して前記最終素材内より排出する第４工程からなる
   中空バルブ素材の製造方法。