KR100194731B1 - 자동차용 티타늄 배기 밸브 제조 방법 - Google Patents

자동차용 티타늄 배기 밸브 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밸브 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 티타늄 배기 밸브의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 티타늄 배기 밸브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 티타늄 배기 밸브 제조 시 1000℃~1200℃온도 구간에서 단조를 실시하고 ε/s값을 0.5/s~5/s로 유지하며, 풀림 시 1030℃~1050℃의 온도 구간을 유지하면서 1시간을 유지 후 0.6~0.7℃/s의 속도로 제어 냉각하고, 600℃ ~700℃ 구간에서 2시간 가열한 후 공냉하여 뜨임 처리한다.

Description

자동차용 티타늄 배기 밸브 제조 방법
제1도는 본 발명에 따른 시간당 스트레인을 도시한 그래프.
제2도는 본 발명에 따른 풀림 처리 상태를 도시한 그래프.
제3도는 본 발명에 따른 뜨임 처리 상태를 도시한 그래프.
본 발명은 밸브 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 티타늄 배기 밸브의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 엔진은 연소실의 폭발력을 동력으로 변환시키게 되는 바, 이는 흡, 배기 밸브의 설치 형태, 설치 개수, 피스톤의 개수 등에 의해 다양하게 구분된다.
상기한 엔진의 사이클은 흡기 밸브를 개방시켜 연소실에 연료와 흡기를 혼합 공급한 후 점화 플러그가 이를 폭발시키고, 폭발 후 배기 밸브가 개방되면서 배기 가스를 외부로 배출시키게 된다.
물론, 상기한 흡, 배기 행정이 압축, 폭발 행정을 수행하면서 연속적으로 이루어지게 된다.
여기서, 상기한 배기 밸브는 연소실과 직접 접촉하고 있기 때문에 내열, 내마모성이 요구되는 바, 상기한 배기 밸브는 통상 내열 합금(SUH35)가 사용되지만 배기 효율 향상을 위해 배기 밸브의 중량을 감소시킬 수 있는 티타늄 배기 밸브가 개발되었다.
즉, 밸브의 중량을 감소시켜 밸브의 운동성을 향상시킴으로써 밸브 동작의 신뢰성 및 정확성을 향상시켜 배기 효율을 향상시키게 되는 것이다.
상기한 티타늄 배기 밸브는 통상 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo를 사용하게 되는 바, 상기한 티타늄 배기 밸브는 약 40%정도의 중량 감소 효과를 얻을 수 있게 된다.
물론, 상기한 경량화에 따라 밸브의 관성이 감소되어 신뢰성이 향상됨으로써 출력이 약 3%정도 향상된다.
그러나, 상기한 바와 같은 티타늄 배기 밸브는 부품의 열처리등이 최적화되지 않아 신뢰성이 낮을 뿐만 아니라 파손율이 많이 빈번하게 교환해야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 티타늄 배기 밸브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 제조 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 티타늄 배기 밸브 제조 시 1000℃ ~ 1200℃ 온도 구간에서 단조를 실시하고 ε/s값을 0.5/s ~5/s 이하로 유지하며, 풀림 시 1030℃~1050℃의 온도 구간을 유지하면서 1시간을 유지 후 0.6~0.7℃/s의 속도로 제어 냉각하고, 600℃~700℃ 구간에서 2시간 가열한 후 공냉하여 뜨임 처리하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 티타늄 배기 밸브는 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si 재료를 사용하여 제조하게 된다.
물론, 상기한 재질의 배기 밸브 제조는 단조를 사용하여 제작하게 된다.
단조로 배기 밸브를 제조할 때는 제1도에 도시된 바와 같이 단조 온도가 1000℃~1200℃를 유지하고, 상기한 온도 구간에서 ε/s(true strain/sec)값을 0.5/s~5/s 로 유지하게 된다.
여기서, 상기한 값을 0.5~5로 설정함은 상기한 범위를 초과하거나 미달될 때 배기 밸브의 스템 및 헤드가 균일하게 변형되지 않게 됨으로써 규격이 정확하게 조정되지 않기 때문이다.
상기한 바와 같이 단조를 일정 범위내에서 실시한 후, 풀림 처리를 하게 된다.
상기한 풀림 처리는 제2도에 도시된 바와 같이 1030℃~1050℃의 온도 구간을 유지하면서 1시간을 유지시킨다.
상기한 온도 구간에서 1시간 풀림 처리를 한 후 0.6~0.7℃/s의 속도로 제어 냉각하게 된다.
여기서, 상기한 바와 같이 풀림 처리 시 1050℃이상이 되면 배기 밸브의 입도가 증가됨과 아울러 상기한 입도 증가에 의해 배기 밸브의 피로 성질이 저하되기 때문에 상기한 온도 구간을 설정한 것이다.
상기한 바와 같이 1030℃~1050℃ 구간의 풀림 처리를 실행한 후 뜨임 공정을 실시하게 된다.
뜨임 공정은 제3도에 도시된 바와 같이 풀림 처리가 완료된 배기 밸브를 600~700℃ 구간에서 2시간 가열한 후 공냉시키게 된다.
이상과 같이 본 발명은 티타늄 배기 밸브 제조 시 1000℃~1200℃ 온도 구간에서 단조를 실시하고 ε/s값을 0.5/s~5/s로 유지하며, 풀림 시 1030℃~1050℃의 온도 구간을 유지하면서 1시간을 유지후 0.6~0.7°C/s의 속도로 제어 냉각하고, 600℃~700℃ 구간에서 2시간 가열한 후 공냉하여 뜨임 처리함으로써 티타늄 배기 밸브의 경도 및 인성이 최적화되는 잇점이 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 티타늄 배기 밸브 제조시 1000℃~1200℃ 온도 구간에서 ε/s값을 0.5/s~5/s로 유지하며 단조하는 단계와; 1030°C~1050°C 의 온도 구간을 유지하면서 1시간을 유지후 0.6~0.7℃/s의 속도로 제어 냉각하는 풀림 단계와 ; 600℃~700℃ 구간에서 2시간 가열후 공냉하는 뜨임 처리 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 티타늄 배기 밸브 제조 방법.
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