KR19980073483A - Poppet valve and manufacturing method - Google Patents
Poppet valve and manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980073483A KR19980073483A KR1019970008769A KR19970008769A KR19980073483A KR 19980073483 A KR19980073483 A KR 19980073483A KR 1019970008769 A KR1019970008769 A KR 1019970008769A KR 19970008769 A KR19970008769 A KR 19970008769A KR 19980073483 A KR19980073483 A KR 19980073483A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- valve
- wear resistance
- poppet valve
- alloy
- face
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
포핏밸브는, Al합금 등의 경금속으로 만들어진 밸브스템과 밸브헤드로 구성된다. 밸브헤드의 밸브페이스 상에서, 경질금속층은 내마모성 향상물질 및 내마모성이 증가되도록 형성된 밸브헤드의 경금속으로 구성된다. 따라서, 포핏밸브의 내구성 및 신뢰성은 향상된다.The poppet valve is composed of a valve stem and a valve head made of light metal such as Al alloy. On the valve face of the valve head, the hard metal layer is composed of a wear resistance improving material and a light metal of the valve head formed to increase wear resistance. Thus, the durability and reliability of the poppet valve is improved.
Description
본 발명은 포핏밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 내마모성이 강화된 밸브페이스를 갖는 포핏밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a poppet valve and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a poppet valve having a valve face having enhanced wear resistance.
엔진의 허용회전속도의 증가의 장애가 되는 것은, 밸브작용장치의 중량에 의한 관성질량의 증가이다. 특히, 포핏밸브가 무겁다면, 회전속도의 증가에 따른 캠의 추종성이 감소되므로, 출력이 감소된다. 그러므로, 밸브요소를 경량으로 하기 위해, 밸브요소 또는 밸브헤드는 통상의 내열강재 대신에 Al과 Ti 등의 경금속으로 만들어진다.An obstacle to the increase in the allowable rotational speed of the engine is an increase in the inertial mass due to the weight of the valve operating device. In particular, if the poppet valve is heavy, the followability of the cam according to the increase in the rotational speed is reduced, so that the output is reduced. Therefore, in order to make the valve element lightweight, the valve element or the valve head is made of light metal such as Al and Ti instead of the usual heat resistant steel.
그러나, 상기한 경금속은 내열제에 비하여 덜 두껍고 고온 특성을 가진다. 따라서, 밸브페이스는 밸브시이트와 맞닿고 있고 특히, 충격하중이 커서, 내마모성이 문제가 되고, 내구성이나 신뢰성을 저하시키게 된다. 이문제를 해결하기 위해, 밸브페이스는 내열성을 조작시키기 위한 피복과 조작을 표면처리에 의해 두껍게 피복하는 열처리된 경질을 제안한다.However, the light metals described above are less thick and have high temperature characteristics as compared with the heat resistant agent. Therefore, the valve face is in contact with the valve seat, and in particular, the impact load is large, which leads to a problem of wear resistance, thereby deteriorating durability and reliability. In order to solve this problem, a valve face proposes a coating for manipulating heat resistance and a hardened heat treatment that thickly coats the operation by surface treatment.
그러나, Al과 같은 경금속으로 이루어지는 밸브요소는 보통 두껍지 않고, 내마모성을 필요로 하는 밸브페이스는 얻어지지 않는다. 상기한 열처리는, 경질의 피막층이 비교적 얇고, 그것이 단기간중에 소실되며, 이것은 실용적이지 않다.However, a valve element made of a light metal such as Al is usually not thick, and a valve face requiring wear resistance is not obtained. In the above heat treatment, the hard coating layer is relatively thin, and it is lost in a short time, which is not practical.
본 발명은 밸브페이스의 비교적 얇은 표층을 경화시키기 위해, 내마모성을 대폭으로 향상시킨 포핏밸브 및 그 제조방법을 제공시킨 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a poppet valve and a method for producing the same, which greatly improve wear resistance in order to cure a relatively thin surface layer of a valve face.
본 발명에 있어서, 밸브스템과 밸브헤드로 구성된 포핏밸브는 적어도 경금속으로 이루어진 밸브헤드와 내마모성을 포함하는 경질층으로 밸브헤드의 밸브페이스로 형성된 밸브헤드의 비경질 및 금속을 증가시킨다.In the present invention, the poppet valve composed of the valve stem and the valve head increases the non-hard and metal of the valve head formed of the valve face of the valve head into a hard layer including at least the valve head made of light metal and wear resistance.
합금층으로 이루어진 밸브페이스는 내마모성과 신뢰성을 증가시킨다. 단지 합금층에 의해 형성된 밸브페이스는 포핏벨브의 박막영향을 받지 않는다.The valve face made of alloy layer increases wear resistance and reliability. The valve face formed only by the alloy layer is not affected by the thin film of the poppet valve.
본 발명에 있어서, 밸브스템과 밸브헤드로 이루어진 포핏밸브 및 그 제조방법의 단계는 다음과 같다.In the present invention, the step of the poppet valve and the method of manufacturing the valve stem and the valve head is as follows.
비금속으로 된 밸브헤드의 밸브페이스 내의 금속을 내마모성으로 증가시켜 결합하고, 경금속의 밸브헤드와 내마모성의 금속성을 포함하는 비금속으로 된 내마모성의 금속성을 증가시키고 밸브페이스부의 밀착부분을 가열한다.The metal in the valve face of the non-metal valve head is increased by wear resistance, the wear-resistant metal property of the non-metal including the valve head of the light metal and the wear-resistant metal property is increased, and the adhesion portion of the valve face portion is heated.
Al과 같은 경금속의 경화를 촉진시키고, 경화된 밸브페이스의 포핏밸브의 제조순서를 쉽게할 수가 있다.It is possible to accelerate the hardening of light metals such as Al and to facilitate the manufacturing procedure of the poppet valve of the hardened valve face.
도 1은, 본 발명에 따른 포핏밸브의 부분절결정면도.1 is a partially cutaway view of a poppet valve according to the present invention;
도 2는, 포핏밸브의 제조단계를 표시하는 도면.2 is a view showing a manufacturing step of the poppet valve.
도 3은, 밸브페이스 내에 매립된 링을 단조하는 것에 의한 밸브요소의 성형방법을 표시하는 주요부의 종단정면도.3 is a longitudinal sectional front view of an essential part showing a method of forming a valve element by forging a ring embedded in a valve face;
도 4는, 밸브페이스의 고리형상 홈에 고정된 분말을 표시하는 부분절결정면도.Fig. 4 is a partially cutaway view showing powder fixed in an annular groove of a valve face;
도 5는, 밸브페이스의 홈의 다수 고정된 분말을 표시하는 부분절결정면도.Fig. 5 is a partially cutaway view showing a plurality of fixed powders of grooves of a valve face;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
(1) -------------------------------- 밸브스템,(1) -------------------------------- valve stem,
(2) -------------------------------- 밸브헤드,(2) -------------------------------- valve head,
(2a) ----------------------------- 밸브페이스,(2a) ----------------------------- Valve face,
(3) -------------------------------- 밸브요소,(3) -------------------------------- valve element,
(4),(4') ----------------------------- 합금층,(4), (4 ') ----------------------------- alloy layer,
(5) ------------------------------ 고리형상 홈,(5) ------------------------------ annular groove,
(6) --------------------------------------- 링,(6) --------------------------------------- ring,
(7) -------------------------- 회전구동 지지체.(7) -------------------------- Rotation Drive Support.
도 1은, 본 발명의 실시예를 표시하고, 밸브스템(1)과 밸브헤드(2)로 구성되는 밸브요소(3)는, Al-Si 또는 Ti-Al-V와 같은 비경금속 Al 또는 Ti로 이루어지는 밸브스템(1)의 낮은 단 끝에 공급된다.1 shows an embodiment of the invention, wherein the valve element 3, consisting of the valve stem 1 and the valve head 2, comprises a non-hard metal Al or Ti such as Al-Si or Ti-Al-V. It is supplied to the lower end of the valve stem 1 which consists of.
밸브헤드(2)에 있어서의 테이퍼형상을 이루는 밸브페이스(2a)에는, Ni, Cu, Ti, Ta, Mo(Ti는 Ti합금으로 이루어진 밸브요소를 제거) 또는 그들 2중이상의 합금으로 이루어지는 내마모성 향상으로 되는 밸브요소(3)의 합금 Al 또는 Ti조합에 의해 형성되는 합금층(4)이 금속상 얇은 합금층(4)과 각각 다르다는 것이다.The tapered valve face 2a in the valve head 2 includes Ni, Cu, Ti, Ta, Mo (Ti removes the valve element made of Ti alloy) or wear resistance improvement made of two or more alloys thereof. The alloy layer 4 formed by the alloy Al or Ti combination of the valve element 3 to be made differs from the metal phase thin alloy layer 4, respectively.
경화된 합금층(4)은 밸브페이스(2a)로 형성되고 밸브시트(도시생략)와의 맞닿음에 의해 대폭으로 문제시되는 것이 반복되기 때문에, 이 시점에 있어서 크게 내마모성이 증가되고, 이에 따라서 내구성과 신뢰성은 증가한다. 부가적으로, 합금층(4)은 밸브페이스(2a)에 의해 형성되고, 밸브요소(3)의 무게가 증가함에 따라서 작아진다. 이것은 밸브무게의 경량의 영향을 받지 않는다.Since the hardened alloy layer 4 is formed of the valve face 2a and it is repeatedly questioned by contact with the valve seat (not shown), abrasion resistance is greatly increased at this point, and thus durability and Reliability increases. In addition, the alloy layer 4 is formed by the valve face 2a and becomes smaller as the weight of the valve element 3 increases. This is not affected by the light weight of the valve.
포핏밸브의 제조방법을 설명한다. 도 2(A)∼도 2(D)는 밸브공정 순서를 나타낸다.The manufacturing method of a poppet valve is demonstrated. 2A to 2D show the valve process sequence.
도 2(A)에 표시하는 바와 같이, 경금속으로 이루어진 밸브요소(3)에 있어서의 밸브헤드(2)의 밸브페이스(2a)에, 고리형상 홈(5)을 형성한다. 이 고리형상 홈(5)은, 단조 또는 단조 후의 기계공정에 의해 형성된다. 그리고, 도 2(B)에 표시하는 바와 같이, 상기한 내마모성 향상용 원소에 의해 형성된 링(6)을 고리형상 홈(5)에 얹어놓던가 또는 끼워붙인다. 그리고, 도 2(C)에 표시하는 가열공정으로 이행한다. 이 공정의 가열장치로서는 예를 들면, 공지된 플라스마 아크식의 분말용접장치(P)를 사용하는 것이 바람직하고, 이 장치(P)는, 회전구동 지지체(7)의 축선을 35°경사시킴과 동시에 일정방향으로 천천히 회전시키는 회전구동 지지체 및 그 위쪽으로 축선을 수직으로 하여 배설된 토치(8)로 구성되어 있다. 토치(8)의 하단중앙부에는, 플라스마 아크(9)를 발생시키는 노즐과 그 주위에, Ar과 같은, 불활성 실드가스를 발생시키는 복수의 구멍(10)이 형성되어 있다.As shown in Fig. 2A, an annular groove 5 is formed in the valve face 2a of the valve head 2 in the valve element 3 made of light metal. This annular groove 5 is formed by a forging or a mechanical process after forging. Then, as shown in Fig. 2B, the ring 6 formed of the wear resistance improving element described above is placed or fitted into the annular groove 5. The process then proceeds to the heating step shown in Fig. 2C. As a heating apparatus of this process, it is preferable to use the well-known plasma arc type powder welding apparatus P, for example, This apparatus P inclines the axis of the rotation drive support body 7 by 35 degrees, At the same time, it consists of a rotary drive support which rotates slowly in a constant direction and a torch 8 disposed with its axis vertically above. In the lower center portion of the torch 8, a plurality of holes 10 for generating an inert shield gas, such as Ar, are formed around the nozzle for generating the plasma arc 9 and around it.
이 장치(P)에 있는 회전구동 지지체(7)의 홀딩 링(7a) 안에, 상기한 공정에 있어서 링을 보유하는 밸브요소(3)의 밸브헤드(2)를 얹어놓는다. 그후, 밸브스템(1)의 상단은 회전가능하게 공작물홀더(도시생략)에 의해 압압하고, 회전구동지지체(7)를 작동시켜서 밸브요소(3)를 일정방향으로 회전시킨다. 이와 동시에, 상기한 링(6)의 토치(8)에 의해 플라스마 아크(9)를 발생시킴과 동시에, 불활성 실드가스(10)를 열주입하고, 링(6)과 그 상기 유지된 고리형상 홈(5)의 부근을 광범위하게 가열하여 용융한다. 이 때, 토치(8)를 소정의 영역에 걸쳐서 좌우방향으로 왕복이동시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 밸브요소(3)를 1회전시키면, 도 2(D)에 표시하듯이, 밸브페이스(2a)에는, 밸브요소(3)의 소재가 링(6)과 결합하여 합금화하는 것에 의해, 밸브요소(3)의 재질과는 다른 비교적 경질의 합금층(4')이 형성된다.In the holding ring 7a of the rotary drive support 7 in this apparatus P, the valve head 2 of the valve element 3 which holds a ring in the above process is mounted. Thereafter, the upper end of the valve stem 1 is rotatably pressed by a work holder (not shown), and the rotary drive support 7 is operated to rotate the valve element 3 in a predetermined direction. At the same time, a plasma arc 9 is generated by the torch 8 of the ring 6, heat injection of the inert shield gas 10, and the ring 6 and its retained annular grooves. The vicinity of (5) is extensively heated and melted. At this time, the torch 8 is preferably reciprocated in the left and right directions over a predetermined area. In this manner, when the valve element 3 is rotated once, as shown in FIG. 2 (D), the material of the valve element 3 is alloyed in combination with the ring 6 in the valve face 2a. A relatively hard alloy layer 4 ', which is different from the material of the valve element 3, is formed.
이 합금층(4')에는, 소재를 Al합금으로 할 때는, Al-Ni, Al-Cu, Al-Ti, Al-Ta, Al-Mo 등의 금속간 화합물이, 또는 동일한 Ti합금으로 할 때는, Ti-Ni, Ti-Cu, Ti-Ta 및 Ti-Mo 등의 금속간 화합물이 포함된다. 또, 도 2(D)에 표시하는 밸브요소(3)는 (C)공정의 종료후, 밸브페이스(2a)를 기계가공 등에 의해, 소정의 형상으로 마무리한 상태를 나타낸다.In this alloy layer 4 ', when the material is made of Al alloy, intermetallic compounds such as Al-Ni, Al-Cu, Al-Ti, Al-Ta, Al-Mo, or when the same Ti alloy is used Intermetallic compounds such as Ti-Ni, Ti-Cu, Ti-Ta and Ti-Mo. The valve element 3 shown in Fig. 2D shows a state in which the valve face 2a is finished in a predetermined shape by machining or the like after the completion of the step (C).
도 3은 링(6)의 또 다른 예를 나타낸다. 이 예에서는, 밸브요소를 주형에 의해 형성할 때에 금형(11) 내에, 링(6)을 삽입한 후, 소재(도시생략)를 펀치(12)에 의해 강압하고, 밸브헤드(2)를 성형할 때의 소재의 소성변형을 이용하는 것에 의해, 링(6)을 밸브페이스부(2a)에 집어넣는다. 따라서, 또 2(A), (B)에 표시하는 바와 같이, 고리형상 홈(5)을 형성하는 공정 및 링(6)을 유지하는 공정을 생략할 수 있고, 이에 따라 공정의 수는 감소된다.3 shows another example of a ring 6. In this example, when the valve element is formed by the mold, after inserting the ring 6 into the mold 11, the raw material (not shown) is pushed down by the punch 12 to form the valve head 2. The ring 6 is inserted into the valve face portion 2a by using the plastic deformation of the raw material at the time of making it. Therefore, as shown in 2 (A) and (B), the step of forming the annular groove 5 and the step of holding the ring 6 can be omitted, thereby reducing the number of steps. .
도 4는, 밸브요소(3)로 형성된 고리형상 홈(5)에, 상기 링(6)을 대신해서, 상기한 내마모성 향상용 원소에 의해 이루어지는 분말(13)을 충전하는 것이다. 이 분말(13)은, 분말형태 그대로도 좋지만, 공작물반송시의 낙하 등을 고려하면, 분말(13)을 압축한 분말로 하는 것이 바람직하다. 또, 이 분말로 하면, 분말(13)의 용해가 신속하게 되고, 가열시간이 단축된다. 특히, 융점이 낮은 Al합금으로 이루어진 밸브요소로는 적합하다.FIG. 4 fills the annular groove 5 formed of the valve element 3 with powder 13 made of the above-described wear-resistant improving element instead of the ring 6. The powder 13 may be in the form of a powder, but in consideration of falling during the workpiece conveyance, the powder 13 is preferably a compressed powder. Moreover, when this powder is used, dissolution of the powder 13 is accelerated and the heating time is shortened. In particular, it is suitable as a valve element made of Al alloy having a low melting point.
도 5는, 밸브페이스(2a)에 다수의 홈(14)을 형성하고, 이 홈(14) 내에 분말(13)을 집어넣는다. 이 예에서는, 소재의 일부가 표출하고 있기 때문에, 소재도 효과적으로 가열, 용융되고, 합금화가 신속하게 행해진다.5, the groove | channel 14 is formed in the valve face 2a, and the powder 13 is put in this groove | channel 14. As shown in FIG. In this example, since a part of the raw material is exposed, the raw material is also heated and melted effectively, and alloying is performed quickly.
본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 상기한 바와 같은, 밸브요소(3)를 Al합금 또는 Ti합금으로 한 것 이외에, 밸브스템(1)의 중간부보다 위쪽을 보통 내열강으로 하고, 또한 밸브헤드(2)를 포함하는 밸브스템(1)의 아래쪽을 상술한 바와 같은 Al합금 또는 Ti합금으로 한 스템 용접형의 포핏밸브로도 적합가능하다.The present invention is not limited to the above embodiment, and, for example, except that the valve element 3 is made of Al alloy or Ti alloy, as described above, the upper portion of the valve stem 1 is usually made of heat resistant steel. In addition, it is also suitable as a stem weld type poppet valve made of Al alloy or Ti alloy as described above under the valve stem 1 including the valve head 2.
밸브페이스(2a)는, 아래쪽으로 향해서 확경하는 테이퍼면으로 되어 있기 때문에, 고리형상 홈(5)을 형성하지 않으면, 링(6)을 단지 얹어놓는 것으로 가열, 용융하는 것이 좋다. 이 때, 링(6)의 단면형상을 아래면이 밸브페이스(2a)와 밀접하는 평편한 형상으로 할 수도 있다.Since the valve face 2a is a tapered surface which is enlarged downward, the valve face 2a may be heated and melted by simply placing the ring 6 unless the annular groove 5 is formed. At this time, the cross-sectional shape of the ring 6 can also be made into the flat shape in which the lower surface is in close contact with the valve face 2a.
분말(13)을 밸브페이스부(2a)에 유지하는 것으로, 고리형상 홈(5)이나 홈(14)없이, 적당한 바인더에 의해 접착할 수 있다.By holding the powder 13 in the valve face part 2a, it can adhere | attach it with a suitable binder without the annular groove 5 and the groove | channel 14.
밸브페이스(2a)의 가열수단으로서, 상기 플라스마 아크 대신에, 레이저, 전자빔 등의 고밀도 에너지를 사용할 수도 있다.As the heating means of the valve face 2a, instead of the plasma arc, high-density energy such as a laser or an electron beam may be used.
본 발명의 상기 예와 관련되는 본 기술분야의 변화와 변조는 청구범위에 벗어남이 없이 당업자에 의해 가능하다.Modifications and variations in the art relating to the above examples of the invention are possible by those skilled in the art without departing from the scope of the claims.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970008769A KR19980073483A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Poppet valve and manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970008769A KR19980073483A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Poppet valve and manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR19980073483A true KR19980073483A (en) | 1998-11-05 |
Family
ID=65984869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019970008769A KR19980073483A (en) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | Poppet valve and manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR19980073483A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020084491A (en) * | 2001-05-02 | 2002-11-09 | 현대자동차주식회사 | An automotive engine valve |
KR101134385B1 (en) * | 2005-02-04 | 2012-04-09 | 현대자동차주식회사 | Damping type valve assembly structure for automobile |
-
1997
- 1997-03-14 KR KR1019970008769A patent/KR19980073483A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020084491A (en) * | 2001-05-02 | 2002-11-09 | 현대자동차주식회사 | An automotive engine valve |
KR101134385B1 (en) * | 2005-02-04 | 2012-04-09 | 현대자동차주식회사 | Damping type valve assembly structure for automobile |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4125926A (en) | Method of making aluminum piston with reinforced piston ring groove | |
US7139633B2 (en) | Method of fabricating composite tooling using closed-loop direct-metal deposition | |
EP0445818B1 (en) | Method of modifying surface qualities of metallic articles and apparatus therefor | |
EP0246828B1 (en) | Wear-resistant titanium or titanium alloy members | |
US20020153359A1 (en) | Light metal cylinder block, method of producing same and device for carrying out the method | |
US20020114899A1 (en) | Method of internally coating a weapon barrel by means of a laser beam | |
EP0574290B1 (en) | Method for the application of protective coating inserts on martensitic steel or titanium alloy workpieces | |
JPH0525655A (en) | Method for hardening surface of aluminum base metal and surface hardened aluminum base member | |
JP2007508145A (en) | Method for welding by plasma, laser or electron beam by using copper or copper alloy as filler material between the same materials which tend to cause excessive curing or different materials | |
US6511710B2 (en) | Method of internally coating a weapon barrel by a plasma flame | |
JPS62270277A (en) | Production of titanium base alloy-made wear resistant member | |
CA2451514A1 (en) | Cutting tools in band form | |
KR19980073483A (en) | Poppet valve and manufacturing method | |
EP0859131A1 (en) | Poppet valve and method of making it | |
EP0431093A1 (en) | Poppet valve manufacture | |
JPH07237225A (en) | Aluminum mold and its repairing method | |
JPH09189207A (en) | Engine valve and manufacture thereof | |
JP2007009323A (en) | Die repairing method | |
JPH08206876A (en) | Brazing method and its brazing filler metal | |
JPS5838602A (en) | Hot rolling roll made of composite sintered hard alloy | |
JPH01197067A (en) | Manufacture of ti base alloy engine valve | |
CN1191950A (en) | Poppet valve and method of making it | |
JPH01182504A (en) | Reforming method for surface of turbine blade | |
JP2769335B2 (en) | Manufacturing method of aluminum alloy material with excellent wear resistance | |
JP2943245B2 (en) | Method and apparatus for surface reforming of metallic parts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |