KR100981100B1 - 냉매포함 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

사용시에, 밸브 각 부에 발생하는 온도 분포를 고려하여, 고온에 노출되는 밸브 부위의 피로강도와 크립강도의 저하가 설계 기준의 허용 범위 내에 들어가고, 아울러, 다른 밸브 부위에서의 요구 특성을 고려하여 내마모성과 강도를 유지한 냉매포함 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법을 제공한다. 따라서, 원통형상의 축부(12) 및 축부(12)의 타단에 플레어 형상으로 개구하는 필렛 형상의 머리부(14)의 비커스 경도가 각각, 대략 250HV 이상 350HV 이하 및 대략 350HV 이상으로 되는 것과 같은 냉간 드로잉 성형 공정 및 중간 어닐링 공정을 행하고, 상기 개구부 외주에서의 페이스부(15)의 비커스 경도가 380HV 이상으로 되도록 냉간 프레스 성형을 행하여, 각 부위의 요구 특성에 따른 내고온성, 내마모성, 강도의 향상이 도모되었다.
냉매, 중공 포펫밸브, 비커스 경도, 인장응력, 피로강도, 마찰력, 냉간가공, 냉간압연, 크립강도, 냉간 드로잉 성형 공정

Description

냉매포함 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법{COOLANT-CONTAINING HOLLOW POPPET VALVE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 밸브의 사용조건에 따라, 내열성, 내마모성 및 강도를 향상시킨 냉매포함 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법에 관한 기술을 제공하는 것이다. 특히, 원통 형상의 스템부의 일단에 일체로 형성되어 있는 필렛(fillet) 영역에 캡이 용접에 의해 일체화된 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법에 관한 기술을 제공하는 것이다.
이 종류의 종래기술로서는 하기 특허문헌 1에 개시하는 것이 알려져 있다. 종래의 중공 포펫 밸브의 선단부는 도 8에 도시하는 바와 같이, G 영역에 해당하는 원주 형상의 스템부의 상방에 위치하는 필렛 영역의 개구 가장자리부를 두껍게 하고, 캡과의 용접부(A)를 페이스면(150)으로부터 이간한 두꺼운 부분 내측에 설치하고 있다. 따라서, 용접 후의 페이스면(150)(도 8의 E 영역: 300에서 349HV)의 비커스 경도가 용접열의 영향에 의해 저하되었다고 보여지는 A, B, C, D의 각 영역과 비교하여 높게 유지됨으로써, 페이스면(150)에 대하여, 실린더측과의 반복 접촉시(밸브의 개폐 동작시)에 있어서 충분한 밀착성을 유지할 수 있을 만큼의 내마모성이 부가되는 것으로 하고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 종래기술은 페이스면(150)의 경도를 가능한 한 높게 유지하면서, 아울러 필렛 영역(140)(도 8의 F 영역: 350HV에서 399HV)을 비롯한 밸브의 다른 부위에 대해서도, 경도를 가능한 한 높게 함으로써, 피로강도 및 크립강도 등을 유지할 수 있는 것으로 생각하고 있었다.
특허문헌 1: 국제공개 WO 00/47876호 공보
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 본원 발명자가 실제로 사용했을 때의 중공 포펫 밸브에 있어서의 강도를 측정하여 검토한 바, 도 9 및 도 10로부터 필렛 영역(140) 등, 고온에 노출되는 부위는, 가공에 의해 이루어진 경도에 의해, 피로강도 및 크립강도가 저하될 우려가 있는 것을 알았다.
도 9는 중공 포펫 밸브에 사용하는 오스테나이트계 스테인리스강 소재를, 3종류(비커스 경도 151, 316, 380HV)의 경도로 냉간 가공하고, 다른 온도조건하(횡축) 및 1천만 사이클 사용하에서 시험을 행하여, 피로강도(종축)의 변화를 나타낸 시험결과이다. 또, 도 10은 도 9와 동일 소재의 밸브에 대하여, 600℃ 온도하에서 시험했을 때의 시간경과(횡축: 라슨 밀러 패러미터값)에 대한 크립강도(종축)의 변화를, 도 9와 같이 3종류의 경도로 냉간가공한 것에 기초하여 나타낸 것이다.
도 9에 의하면, 밸브 소재의 피로강도는 경도를 높일수록 향상되고, 상온(25℃)에서부터 400℃ 사이에서 사용한 경우에 있어서의 피로강도가 저하되는 비율은 어느 경도에 대해서도 비교적 완만한 것으로 생각할 수 있다. 그러나, 40O℃ 이상의 온도에서 사용한 경우, 소재의 피로강도가 저하되는 비율은 경도 151HV 및 316HV에 비해, 가장 단단한 380HV가 극단적으로 커지고 있는 것을 알 수 있다.
즉, 경도 380HV로 한 경우에는, 400℃ 이상의 온도하에서 사용한 경우에 피로강도가 급격하게 저하되어, 600℃에서는, 경도 316HV의 피로강도를 크게 밑돌아, 경도 151HV와 큰 차이 없는 피로강도까지 저하되는 것을 알 수 있다.
한편, 도 9에 의하면, 밸브 소재의 크립강도에 대해서도, 경도 380HV로 하여 600℃에서 사용한 경우에는, 시간의 경과에 따라, 경도 151 및 316HV의 부위와 비교하여 대폭 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 경도 380HV로 하고 600℃에서 사용한 경우에 있어서의 피로강도 및 크립강도가 대폭 저하되는 이유는 경도 380HV로 가공함으로써 가공 후의 조직이 재결정 변태하기 때문으로 상정된다.
따라서, 필렛 영역(14), 즉 밸브의 머리부는 500℃를 초과하는 고온하에서의 밸브의 개폐 동작시에, 밸브의 페이스면(150)이 실린더측 시트면에 반복하여 맞닿음으로써, 상기 머리부가 인장 부하를 받는 것으로 상정되기 때문에, 냉간 가공에 의해 가공 경도가 지나치게 상승된 경우에는, 사용시에 필요한 피로강도 및 크립강도를 유지할 수 없어, 파단 등의 문제가 발생할 우려가 있다고 할 수 있다.
한편, 머리부의 하방으로 연속되는, 도 8의 G 영역에 해당하는 스템부, 즉 원주 형상의 축부는 머리부와 마찬가지로 실린더측으로부터 반복하여 인장 부하를 받고, 또한 가이드부에 대하여 슬라이딩하는 부위이기도 하기 때문에, 머리부와 일률적인 경도로 가공한 경우에는, 부하에 대하여 필요한 피로강도와 슬라이딩에 대한 내마모성을 유지할 수 없는 점에서 문제가 있다.
또한, 실린더측의 시트면에 맞닿는 페이스면(15)은 시트면과의 맞닿음 시에 밀착성을 확보할 필요성이 있기 때문에, 머리부로부터 높게 가공하지 않으면, 밀착성 확보에 필요한 내마모성을 유지할 수 없는 점에서 문제가 된다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 냉간 가공과 어닐링에 의해, 밸브 각 부위의 사용 특성을 고려하여, 고온 고사이클 사용하에서의 소정의 피로강도 및 고온 사용하에서의 크립강도를 유지한 필렛 영역(머리부)을 구비한 냉매포함 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법을 제공하고, 게다가, 소정의 피로강도와 내마모성을 유지한 스템부(축부), 또는 소정의 내마모성을 구비한 페이스면(부)을 구비한 냉매포함 중공 포펫 밸브 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구범위 제 1 항에 따른 중공 포펫 밸브에서는, 소재를 컵형으로 성형하고, 상기 컵형 성형품의 개구 가장자리부를 두꺼운 형상으로 성형하는, 냉간 프레스 성형 공정과, 상기 컵형 성형품을 연화시키는 중간 어닐링 공정과, 상기 컵형 성형품의 상기 개구단에 플레어 형상으로 개구하는 머리부를 형성하고, 상기 머리부와 일체로서 원통 형상의 축부를 형성하고, 상기 두꺼운 형상의 개구 가장자리부 외주에 테이퍼 형상의 페이스부를 형성하는 냉간 드로잉 성형 공정을 거침으로써 각 부가 상이한 경도로 된, 냉매포함 중공 포펫 밸브로서, 상기 머리부의 비커스 경도를 250HV 이상 350HV 이하로 한 것이다.
(작용) 머리부는 250HV 이상 350HV 이하의 경도로 억제되어 있기 때문에, 고온하에서 경도 380HV로 하여 사용한 경우에 발생하는 것과 같은 재결정 변태를 하는 경우가 없다. 따라서, 도 9 및 도 10에서의 380HV의 선이 나타내는 바와 같은 피로강도 및 크립강도의 현저한 저하가 없고, 고온이고 또한 고사이클하에서 사용되어도, 후술하는 도 5에 도시하는 바와 같이, 필요한 피로강도 및 고온하의 사용에서 필요한 크립강도가 유지된다.
또, 청구범위 제 2 항에서는, 청구항 1의 냉매포함 중공 포펫 밸브에 대하여, 상기 축부의 비커스 경도를 350HV 이상으로 한 것이다.
(작용) 머리부에 비해 비교적 고온에 노출되기 어려운 축부의 경도를 350HV 이상으로 함으로써, 밸브와 실린더측의 반복 접촉에 대하여 필요한 피로강도가 유지되고, 또한 가이드와의 슬라이딩에 대하여 필요한 내마모성이 유지된다.
또, 청구범위 제 3 항에서는, 청구항 1 또는 2의 냉매포함 중공 포펫 밸브에 대하여, 상기 테이퍼 형상의 페이스부의 표층부의 비커스 경도를 380HV 이상으로 한 것이다.
(작용) 페이스부의 표층부의 경도를 380HV 이상으로 함으로써, 실린더측의 시트면과의 밀착성의 확보에 필요한 내마모성이 유지된다.
또, 청구범위 제 4 항에서는, 소재를 컵형으로 성형하고, 상기 컵형 성형품의 개구 가장자리부를 두꺼운 형상으로 성형하는, 냉간 프레스 성형 공정과, 상기 컵형 성형품을 연화시키는 중간 어닐링 공정과, 상기 컵형 성형품의 상기 개구단에 플레어 형상으로 개구하는 머리부를 형성하고, 상기 머리부와 일체로서 원통 형상의 축부를 형성하고, 상기 두꺼운 형상의 개구 가장자리부 외주에 테이퍼 형상의 페이스부를 형성하는 냉간 드로잉 성형 공정과을 구비한 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법으로서, 상기 냉간 드로잉 성형 공정 개시 전에 적어도 1회의 중간 어닐링 공정을 행하고, 필요에 따라 상기 냉간 드로잉 성형 공정의 도중에 적절한 회수의 중간 어닐링 공정을 행함으로써 상기 머리부의 비커스 경도를 250HV 이상 350HV 이하로 하는 것으로 했다.
(작용) 상기 냉간 드로잉 성형 공정 전과 적절하게 도중에 행해지는 중간 어닐링 공정에 의해, 머리부에서, 고온이고 또한 고사이클하의 사용에서 필요한 피로강도와, 고온하의 사용에서 필요한 크립강도가 유지된 청구항 1의 냉매포함 중공 포펫 밸브를 제조할 수 있다.
또, 청구범위 제 5 항에서는, 청구항 4의 냉매포함 중공 포펫 밸브에 대하여, 상기 냉간 드로잉 성형 공정에 의해, 상기 축부의 비커스 경도를 350HV 이상으로 하는 것으로 했다.
(작용) 상기 냉간 드로잉 성형 공정에 의해, 축부에서, 밸브와 실린더측의 반복 접촉에 대하여 필요한 피로강도가 유지되며, 또한 가이드와의 슬라이딩에 대하여 필요한 내마모성이 유지된 청구항 2의 냉매포함 중공 포펫 밸브를 제조할 수 있다.
또, 청구범위 제 6 항에서는, 청구항 4 또는 5의 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법에 대하여, 상기 냉간 드로잉 성형 공정 후의 냉간 단조 공정에 의해, 상기 페이스부의 표층부의 비커스 경도를 380HV 이상으로 하는 것으로 했다.
(작용) 이러한 냉간 가공에 의해 페이스부에서, 실린더측의 시트면과의 밀착성의 확보에 필요한 내마모성이 유지된 냉매포함 중공 포펫 밸브를 제조할 수 있다.
(발명의 효과)
청구항 1에 의하면, 본 발명에 따른 냉매포함 중공 포펫 밸브는 냉간 드로잉 가공과 중간 어닐링 공정에 의해, 머리부를 고온 고사이클하에서 사용해도 필요한 피로강도 및 크립강도를 유지하여, 파단의 우려가 없기 때문에, 실린더 내부가 고온이 되는 엔진에 대한 사용에 적합하며,
청구항 2에 의하면, 축부가 필요한 피로강도와 마모 강도를 유지하기 때문에, 실린더측과의 접촉에 의한 반복 부하 및 가이드와의 슬라이딩에서 생기는 마찰에 대한 고강도화를 달성할 수 있다.
청구항 3에 의하면, 페이스부가 필요한 마모 강도를 유지하기 때문에, 실린더측의 시트와의 접촉의 반복시에 높은 밀착성을 유지할 수 있다.
청구항 4에 의하면, 발명에 따른 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법은 실린더 내부가 고온으로 되는 엔진에 대한 사용에 적합한 냉매포함 중공 포펫 밸브를 제조할 수 있다.
또, 반복 인장 부하 및 마모에 강한 축부를 구비한 밸브를 제조할 수 있다.
청구항 5에 의하면, 실린더측과의 접촉에 의한 반복 부하 및 가이드와의 슬라이딩에서 발생하는 마찰에 강한 축부를 구비한 밸브를 제조할 수 있다.
청구항 6에 의하면, 반복 접촉에서 실린더측 시트와의 밀착성이 높게 유지된 페이스부를 구비한 밸브를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 1실시예인 냉매포함 중공 포펫 밸브의 일부 파단 정면도이다.
도 2는 캡 용접부 주변을 확대한 단면도이다.
도 3은 동 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조 공정을 도시하는 종단면도이다.
도 4는 제조 공정 중의 냉간 드로잉 성형 공정을 도시하는 도면이다.
도 5는 냉간압연재의 시험결과로부터 머리부의 경도와 고온하 사용시에 있어서의 피로강도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 축부의 경도와 소정 온도하 사용시에 있어서의 피로강도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 시작품의 축부, 머리부 및 페이스부의 경도를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래기술에서의 캡 용접부 주변을 확대한 단면도다.
도 9는 밸브에 사용하는 냉간 가공재의 피로 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 밸브에 사용하는 냉간 가공재의 크립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
(부호의 설명)
10 중공 포펫 밸브
12 축부(스템부)
14 머리부(필렛 영역)
15 페이스부(페이스면)
16 캡
W2 컵형 성형품
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
도 1은 본 발명의 1실시예인 냉매포함 중공 포펫 밸브의 일부 파단 정면도, 도 2는 캡 용접부 주변을 확대한 단면도, 도 3은 동 중공 포펫 밸브의 제조 공정을 도시하는 도면, 도 4는 제조 공정 중의 냉간 드로잉 성형 공정을 도시하는 도면, 도 5는 냉간압연재의 피로 시험 결과로부터 머리부의 경도와 고온하 사용시에 있어서의 피로강도의 변화를 도시하는 도면, 도 6은 축부의 경도와 소정 온도하 사용시에 있어서의 피로강도의 변화를 도시하는 도면, 도 7은 시작품의 축부, 머리부 및 페이스부의 경도를 측정한 결과를 나타내는 도면, 도 8은 종래 기술에서의 캡 용접부 주변의 확대단면도, 도 9는 밸브에 사용하는 냉간 가공재의 피로 시험의 결과를 나타내는 도면, 도 10은 밸브에 사용하는 냉간 가공재의 크립 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
다음에 본 발명의 실시형태를 도 1부터 도 1O를 참조하고, 실시예에 기초하여 설명한다.
본 발명의 1실시예인 중공 포펫 밸브의 일부 파단 정면도인 도 1, 캡 용접부 주변을 확대한 단면도인 도 2에서, 부호 10은 중공의 포펫 밸브이며, 하단부가 폐쇄된 원통 형상의 축부(12)의 상단부에 플레어 형상으로 개구하는 머리부(14)가 일체로 형성되어 있다. 축부(12)는 머리부(14)을 제외하고 거의 균일한 두께로 형성되고, 머리부(14)는 개구 가장자리부측(도 1의 상방)일수록 서서히 두꺼워지도록 형성되어 있다. 상기 개구 가장자리부에는 두꺼운 부분(30)이 설치되고, 그 외주에는 페이스부(15)가 형성되어, 캡 용접열의 영향이 미치지 않도록 구성되어 있다.
또 머리부(14)의 개구 가장자리부에는, 원반 형상의 캡(16)이 용접에 의해 일체화된 구조로 되어 있다. 또한, 부호 18은 축부(12)의 하단부 외주에 설치된 코터 홈이며, 부호 19는 축부(12)의 하단부에 설치된 팁부이다.
또한, 밸브의 소재에는, 예를 들면, SUS 305나 SUS 304 등의 오스테나이트계 스테인리스강 등을 사용하는 것을 생각할 수 있다. 또 냉매에는, 예를 들면, 칼륨 나트륨 합금 등의 액체 금속을 사용하는 것을 생각할 수 있다. 냉매는 팁부(19)를 절단 등에 의해 제거하고, 가공 후의 밸브 내부에 충전한 다음 다른 팁(19)을 용접 등을 함으로써 덮개를 씌운다. 냉매는 머리부(14)의 열을 팁부(19)측으로 전도함과 아울러, 밸브의 경량화에 기여한다.
다음에, 이 실시예에 나타내는 중공 포펫 밸브(10)의 제조 공정을 도 3에 기초하여 설명한다.
우선, 동 중공 포펫 밸브의 제조 공정을 나타내는 도 3의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이 소재인 블랭크재(W1)를 냉간 프레스에 의해 컵형으로 성형한다. 또 한, 이 냉간 프레스 성형 공정은 블랭크재(W1)를 컵형으로 드로잉하는 공정과, 컵형 성형품(W2)의 개구부측에 플랜지 형상의 두꺼운 부분(30a)을 프레스 성형하는 공정으로 이루어진다.
또, 뒤에 행하는 트랜스퍼 프레스에 의한 성형을 용이하게 하고, 밸브의 각 부위를 적절한 경도로 가공하기 위하여 중간 어닐링 공정을 행한다. 중간 어닐링 공정은 냉간 프레스 성형 공정 종료 후, 냉간 드로잉 성형 공정 전에 적어도 1회 행한다. 또한, 재료가 단단한 등, 성형 곤란할 경우에는, 상기 냉간 프레스 성형 공정 및 후술하는 냉간 드로잉 성형 공정 사이에 행한다.
이어서, 도 3(c), (d)에 도시하는 바와 같이 컵형 성형품(W2)를 트랜스퍼 프레스를 사용한 냉간 드로잉 성형 공정에 의해 가공한다. 냉간 드로잉 성형 공정에서는, 원통 형상의 축부(12), 컵 개구 가장자리부측에 플레어 형상으로 개구하는 것과 같은 형상의 머리부(14), 및 컵 개구부 외주에 테이퍼 형상의 페이스부(15)를 각각 성형한다. 또한, 컵 개구 가장자리부측에 두꺼운 부분(30b, 30c) 및 캡(16)을 지지하는 단차부(14a)를 프레스 성형함으로써 플레어 형상으로 개구하는 머리부(14)가 형성된 소정의 크기의 성형품(W2, W4)을 성형한다.
또한, 냉간 드로잉 성형 공정에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 냉간 프레스 성형 공정에 의해 형성된 도 4 좌단의 컵형 성형품을 치수가 약간 가는 형태로 압입하고, 압입에 의해 약간 가늘게 된 성형품을 그것보다 더욱 가는 형태로 압입한다고 하는 작업을 소정의 형상으로 될 때까지 되풀이한다고 하는 복수 공정으로 이루어져 있다. 밸브의 각 부위는 압입에 의한 드로잉 가공의 회수가 증가할수록 경화되지만, 소정의 형상으로 형성되었을 때에 경도가 지나치게 단단해지지 않도록, 도중에 적당하게 중간 어닐링 공정을 행한다.
도 5는 소재(이 경우에서는 SUS 305)의 비커스 경도(횡축)에 대한 피로강도(종축)의 변화를 나타내는 것으로 하고 있다. 온도는 밸브의 머리부의 사용조건을 상정하여 600℃ 온도하로 하고 있다. 종축의 300MPa는 머리부(14)에 요구되는 피로강도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 피로강도는 소재의 경도가 약 240HV를 초과한 경우에 있어서, 요구되는 피로강도 300MPa를 초과하고, 경도 약 316HV 부근까지는 증가한다. 더욱 경도를 높이면 반대로 피로강도는 저하되고, 경도 약 360HV를 초과한 경우에는 필요한 300MPa를 밑돌게 된다. 따라서, 피로강도를 300MPa 이상으로 유지하기 위해서는, 제품의 편차를 고려하여, 머리부의 경도를 250HV 이상 350HV 이하로 하는 것을 생각할 수 있다.
도 6은 도 5와 마찬가지로 소재(이 경우에는 SUS 305)의 비커스 경도(횡축)에 대한 피로강도(종축)의 변화를 나타내는 것으로 하고 있는데, 온도는 밸브의 축부(12)의 사용조건을 상정하여 상온(25℃)부터 400℃ 이하로 하고 있다. 피로강도는 온도상승에 따라 저하되기 때문에 400℃에서의 피로강도의 저하가 문제가 된다. 또한, 500MPa는 축부(12)에 요구되는 피로강도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 400℃ 사용하에서의 소재의 피로강도는 경도가 약 316HV를 초과한 경우에 있어서, 요구되는 피로강도 500MPa를 초과한다. 도 9를 참조하면 400℃에서는, 경도 상승에 의한 피로강도의 큰 저하가 보이지 않기 때문에, 그 후는 경도의 상승에 따라 피로강도도 증가할 것으로 생각된다. 따라서, 피로강도를 500MPa 이상으로 유지하기 위해서는, 제품의 편차를 고려하여, 축부(12)의 경도를 350HV 이상으로 하는 것을 생각할 수 있다.
또한, 페이스부(15)의 경도는 실린더측과의 밀착성을 가능한 한 높일 필요가 있기 때문에, 표층부의 내마모성을 고려하여 380HV 이상으로 한다.
또한, 머리부(14)의 성형에는 경도에 상한이 있다. 따라서, 소정의 형상으로 형성한 후, 머리부(14)의 경도가 상한값인 350HV를 초과하지 않도록, 중간 어닐링 공정에 의해 소재의 경도를 낮추면서, 형성 후에는 350HV 이내의 경도로 되도록 드로잉 가공한다.
또, 축부(12)는 소정의 형상으로 형성한 후의 경도가 350HV를 밑돌지 않도록 드로잉 가공을 반복한다.
한편, 페이스부(15)에는, 냉간 드로잉 성형 공정 후에 표층부의 경도가 380HV를 상회할 때까지 냉간 단조 공정을 행하여 경도를 증가시킨다. 또한, 머리부(14), 축부(12) 및 페이스부(15)의 경도는 가공회수 증가에 의한 비용 증가를 고려하여, 필요한 최저 경도로 하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
또한, 냉간 드로잉 성형 공정에서는, 필요에 따라 맨드릴을 사용하는 경우가 있다. 또, 축부(12)의 하단부에 롤 성형 등에 의해 코터 홈(18)을 성형한다. 그리고 최후에, 미리 축부(12)와는 별도로 제조해 둔 캡(16)을 머리부(14) 내측의 단차부(14a)에 전자빔 용접 또는 레이저빔 용접에 의해 용접한다.
도 7은 시작품의 축부(12), 머리부(14) 및 페이스부(15)에 있어서의 비커스 경도를 측정한 것이다. 이 도면에서는, 우측 아래의 370HV부터 402HV에 이르는 범위가 페이스부(15)에 상당하고, 그 위의 279HV부터 351HV에 이르는 영역이 머리부(14)에 상당하고, 그 위의 360.5HV부터 390HV에 이르는 영역이 축부(12)에 상당한다. 이러한 경도분포에 근사하도록 냉간 드로잉 성형 공정, 중간 어닐링 공정 및 냉간 단조 공정을 행함으로써, 밸브의 각 부위가 사용 특성에 따른 피로강도, 크립강도, 및 내마모성을 구비하게 된다.

Claims (6)

  1. 소재를 컵형으로 성형하고, 상기 컵형 성형품의 개구 가장자리부를 두꺼운 형상으로 성형하는, 냉간 프레스 성형 공정과, 상기 컵형 성형품을 연화시키는 중간 어닐링 공정과, 상기 컵형 성형품의 상기 개구단에 플레어 형상으로 개구하는 머리부를 형성하고, 상기 머리부와 일체로서 원통 형상의 축부를 형성하고, 상기 두꺼운 형상의 개구 가장자리부 외주에 테이퍼 형상의 페이스부를 형성하는 냉간 드로잉 성형 공정을 거침으로써 각 부가 상이한 경도로 된, 냉매포함 중공 포펫 밸브로서,
    상기 머리부의 비커스 경도가 250HV 이상 350HV 이하인 것을 특징으로 하는 냉매포함 중공 포펫 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 축부의 비커스 경도가 350HV 이상인 것을 특징으로 하는 냉매포함 중공 포펫 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 테이퍼 형상의 페이스부의 표층부의 비커스 경도가 380HV 이상인 것을 특징으로 하는 냉매포함 중공 포펫 밸브.
  4. 소재를 컵형으로 성형하고, 상기 컵형 성형품의 개구 가장자리부를 두꺼운 형상으로 성형하는, 냉간 프레스 성형 공정과, 상기 컵형 성형품을 연화시키는 중간 어닐링 공정과, 상기 컵형 성형품의 상기 개구단에 플레어 형상으로 개구하는 머리부를 형성하고, 상기 머리부와 일체로서 원통 형상의 축부를 형성하고, 상기 두꺼운 형상의 개구 가장자리부 외주에 테이퍼 형상의 페이스부를 형성하는 냉간 드로잉 성형 공정을 구비한 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법으로서,
    상기 냉간 드로잉 성형 공정 개시 전에 적어도 1회의 중간 어닐링 공정을 행하고, 필요에 따라 상기 냉간 드로잉 성형 공정의 도중에 적절한 회수의 중간 어닐링 공정을 행함으로써 상기 머리부의 비커스 경도를 250HV 이상 350HV 이하로 하는 것을 특징으로 하는 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉간 드로잉 성형 공정에 의해, 상기 축부의 비커스 경도를 350HV 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 냉간 드로잉 성형 공정 후의 냉간 단조 공정에 의해, 상기 페이스부의 표층부의 비커스 경도를 380HV 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 냉매포함 중공 포펫 밸브의 제조방법.
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