JPS6380008A - 排気弁 - 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） この発明は舶用機関等に使用する排気弁に関するもので
ある。

（従来の技術） 排気弁用材料に要求される特性としては、（１）作動温
度における耐酸化性及び燃焼生成物（未燃焼カーボン粉
、Ｗａｘ　ＳＯ４，１ｈｏｓなど）に対する耐食性、耐
摩耗性を有すること、（２）作動温度においても強度、
靭性を保持し、変形、破壊しないこと、（３）＠伝導率
が大きいこと、（４）製造法が容易であると共に、経済
性に優れていること等を挙げることができるが、このよ
うな特性を満たすものとして、従来から排気弁には、オ
ーステナイト系やマルテンサイト系の耐熱鋼（例えば、
５ＵＨ３１，５ＵＨ１等）が使用されている。ところで
排気弁のフェース部（シート部）は、他の部分と異なり
弁座に当接して最も摩耗しやすい部分であることから、
この部分は上記耐熱鋼よりも硬度の高い材料にて形成す
ることが一般に行なわれている。第６図はその一例を示
し、図における排気弁３１は、ヘッド部３３のフェース
部３４を除く部分及び軸部３２が耐熱鋼にて製作され、
フェース部３４は高硬度のコルモノイやステライトを肉
盛溶接することによって形成されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記排気弁３１のように、フェース部３４
が例えばコルモノイ６により形成されている場合、コル
モノイ６は低靭性材料であることから、弁座との断続的
接触によりクランクが生じやすいという欠点がある。こ
のためフェース部３４を靭性に比較的優れたステライト
６により形成した排気弁も製造されているが、ステライ
ト６はコルモノイ６に比べて低硬度材料であることから
、燃焼生成物である未燃焼カーボン粉と溶融塩との相乗
効果によって腐食摩耗しやすく、吹き抜けを生ずること
があるという欠点がある。そこでフェース部を含む排気
弁全体を硬度、靭性が共に優れ、高温腐食しにくい超耐
熱合金により形成し、フェース部に加工硬化をほどこす
ことも考えられるが、この場合には、コストが高くなり
過ぎるという問題がある。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、従来の排気弁よりも寿命
を延ばすことができると共に、低コストにて製造可能な
排気弁を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の排気弁においては、ヘッド部のフェー
ス部を含む外周部が環状の加工硬化された超耐熱合金か
ら成ると共に、その他の部分が耐熱鋼から成り、上記ヘ
ッド部における超耐熱合金部分と耐熱鋼部分とを溶接に
より接合した構成としである。

（作用） 上記のようにフェース部を加工硬化させた超耐熱合金に
て形成し、高温で十分な硬さと靭性を保持させであるの
で、その寿命を従来の排気弁よりも延ばすことができる
。また排気弁全体を超耐熱合金により形成するのと異な
り、低コストにて製造することが可能となる。

（実施例） 次にこの発明の排気弁の具体的な実施例につき、図面を
参照しつつ詳細に説明する。

第１図は第１実施例を示し、図における排気弁１は、そ
のヘッド部２のフェース部３を含む外周部４が環状の加
工硬化させたＮｉ基超超耐熱合金ら成ると共に、その他
の部分、すなわち軸部５及びヘッド部２の上記超耐熱合
金部分４を除く部分６が耐熱鋼から成っている。この場
合、上記Ｎｉ基超超耐熱合金してはインコネル７１８が
、耐熱鋼トして５ＵＨ３１が、それぞれ使用されている
。そして上記ヘッド部２における環状の超耐熱合金部分
４と耐熱鋼部分６とが電子ビーム溶接により接合されて
いる。７は上記電子ビーム溶接による溶着部を示してい
るが、この実施例においては、環状の超耐熱合金部分４
の内周面及びヘッド部２における耐熱鋼部分６の外周面
は相互にフラットに仕上げられており、耐熱鋼部分６に
環状の超耐熱合金部分４を嵌合させた状態でその嵌合部
が溶接により接合されている。なお上記インコネル７１
８の化学組成は、Ｃｒ　：　１９％、Ｆｅ　：　１７％
、Ｎｂ：５％、Ｍｏ：３％、Ｔｉ　：　０．８％、Ａｌ
　：　０．６％、残：Ｎｉである。

次に上記排気弁１の製造方法について説明すると、第２
図に示すように、最初に上記環状の超耐熱合金部分４と
耐熱鋼部分５．６とを個別に製作する。この場合、環状
の超耐熱合金部分４の製作は、例えば、インコネル７１
８のインゴットを熱間鍛造、荒加工して略環状に仕上げ
、これを約１０００℃にて固溶化熱処理した後、温間加
工による加工硬化と熱処理による析出（時効）硬化を複
合させて硬化する。すなわちまず第３図、第４図に示す
ようなリングローリングミル１１などによって再結晶温
度以下で温間加工を行なうようにする。上記リングロー
リングミル１１は、メインロール１２と、プレッシャー
ロール１３と、トップエンジングロール１４及びボトム
エンジングロール１５と、ガイドロール１６・・１６と
を有して成るものであって、上記環状の超耐熱合金部分
４の内外面を上記メインロール１２とプレッシャーロー
ル１３とによって挟持すると共に、上下面を上記トップ
エツジングロール１４とボトムエツジングロール１５と
によって挟持し、各ガイドロール１６・・１６によって
ワーク外周面のガイドを行なう。

そしてメインロール１２を駆動して上記超耐熱合金部分
４を回転させ、プレッシャーロール１３により圧力を加
えつつ次第に加工していく。このような方法で温間加工
すると、比較的変形抵抗の小さい温度域で大きな加工量
を与えることができ、しかも加工中にある程度、析出反
応が起こるため回復による軟化が少なくて済むことにな
る。したがって温間加工して析出（時効）硬化させた材
料の硬さは、冷間加工して析出硬化させた材料の硬さと
略同−になる。なお耐熱鋼部分５．６の製作方法は、従
来同様であるので説明を省略する。次に上記環状の超耐
熱合金部分４と耐＠鋼部分６とを嵌合し、両者を電子ビ
ーム溶接により接合するが、ここで電子ビーム溶接を採
用するのは、幅が狭くて深い熔込み溶接を行なうことが
できると共に、溶接した金属が酸化物を含まず、しかも
歪がほとんど生ずることがなくて厚肉の溶接を行なうの
に適しているからである。また上記のように超耐熱合金
として特にインコネル７１８を使用するようにしたのは
、インコネル７１８は、析出速度の遅いざ’−Ｎｉｌｂ
による析出硬化を利用しようとする材料であるため、一
般に溶接性が好ましくない超耐熱合金のなかにあって優
れた溶接性を示すからである。次に、上記のようにして
組立てた組立て体を例えば６２０℃ないし７２０℃の温
度で析出（時効）硬化熱処理する。この場合、インコネ
ル７１８はと”−ＮｉｊＮｂの析出による硬化が行なわ
れる。

上記実施例の排気弁１においては、溶接性に優れたイン
コネル７１８を使用し、この環状の超耐熱合金部分４と
耐熱鋼部分６とを電子ビーム溶接により接合しであるの
で、割れのないかつ充分な継手強度を有する溶接を行な
うことができる。したがってフェース部３を加工硬化さ
せた超耐熱合金にて容易に形成することができ、その寿
命を従来の排気弁よりも延ばすことができる。また、排
気弁全体を超耐熱合金により形成するのと異なり、低コ
ストにて製造することが可能となる。なお上記環状の超
耐熱合金部分４は、使用中、加工硬化によりさらにその
硬度が上昇することになる。

第５図は第２実施例を示す０図における排気弁１７の基
本構造及び製造方法は、上記第１実施例の排気弁１と同
一であるが、次の点で上記排気弁１と異なっている。す
なわち環状の超耐熱合金部分４の内周面に段部２１が周
設されると共に、ヘッド部２の耐熱鋼部分６の外周面に
上記段部２１と相互に嵌まり合う段部２２が周設され、
両段部２１．２２を嵌合させた状態でその嵌合部が電子
ビーム溶接により接合されている。この場合、両段部２
１．２２の鉛直面相互間が電子ビーム溶接により接合さ
れており、相互の水平面は単に当接させた状態とされて
いる。このように環状の超耐熱合金部分４と耐熱鋼部分
６との接合面には凹凸があっても良く、環状の超耐熱合
金部分４がフェース部３を含む限り、継手強度を考慮し
て接合面の形状を適宜、変更することが可能である。

（発明の効果） この発明の排気弁においては、フェース部を加工硬化さ
せた超耐熱合金にて形成しであるので、その寿命を従来
の排気弁よりも延ばすことができる。また、排気弁全体
を超耐熱合金により形成するのと異なり、低コストにて
製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の排気弁の第１実施例を示す一部切欠
き正面図、第２図は同排気弁の組立て図、第３図は同排
気弁の製造に使用するリングローリングミルの平面図、
第４図は同ミルの側面図、第５図はこの発明の排気弁の
第２実施例を示す一部切欠き正面図、第６図は従来の排
気弁の一部切欠き正面図である。 １・・・排気弁、２・・・ヘッド部、３・・・フェース
部、４・・・加工硬化させた超耐熱合金部分、５．６・
・・耐熱鋼部分、７・・・溶着部。 特許出願人　　　　　　　　川崎重工業株式会社第１図 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ヘッド部のフェース部を含む外周部が環状の加工硬
   化した超耐熱合金、その他の部分が耐熱鋼から成り、か
   つ上記ヘッド部における超耐熱合金部分と耐熱鋼部分と
   は溶接により接合されていることを特徴とする排気弁。