專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以耐熱合金為原料、且在軸部的一端具有與該軸部連續(xù)地形成的 通過熱鍛造成形的傘部的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)于此種提升式(poppet)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，如圖3的(a)所示，對(duì)棒狀構(gòu)件的一 端進(jìn)行冷鍛造等，從而成形得到在軸部102的一端具有與該軸部102連續(xù)地形成的塊狀的 傘部原體105的閥中間體106，然后將該閥中間體106填裝在鍛造模110中，如圖3的(b)所 示，以利用沖頭111按壓傘部原體105的方式進(jìn)行熱鍛造，從而將傘部原體105成形為沿鍛 造模110的形狀的傘部103。在該情況下，以往，以在傘部103的外周緣形成飛邊107的方 式進(jìn)行鍛造，以能夠使傘部原體105準(zhǔn)確地形成為沿鍛造模110的形狀的終形(net shape) 形狀。詳細(xì)而言，相比由鍛造模110的傘部模面IlOa和沖頭111的下表面劃分的傘部容積， 使傘部原體105的體積稍稍大于該容積。因而，以往在熱鍛造后的傘部103的外周緣上形 成有飛邊107，在進(jìn)行了利用磨削、切削等機(jī)械加工將該飛邊107除去的工序后制成發(fā)動(dòng)機(jī) 氣門。例如有下述專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2所述的此種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。專利文獻(xiàn)1 日本特開平3-86457號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平4-8402號(hào)公報(bào)另外，在對(duì)耐熱合金進(jìn)行熱鍛造時(shí)，屆時(shí)產(chǎn)生的熱量使閥中間體的表層部形成因 基材氧化而形成的氧化層。該氧化層具有良好的隔熱性。因而，優(yōu)選在暴露于高溫環(huán)境中、 熱負(fù)荷較高的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中保留此種氧化層。這是因?yàn)?，形成在該表層部的氧化層的隔?效果能夠減少熱量輸入量，從而能夠抑制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的溫度升高。特別是，因與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃 燒室直接面對(duì)而容易達(dá)到高溫的傘部的隔熱效果是重要的。但是，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，對(duì)形成在傘部的外周緣的飛邊進(jìn)行機(jī)械加工 而將該飛邊除去。這樣，如圖4所示，即使通過熱鍛造在基材IOla的表層部上形成了氧化層 101b，但在傘部103的外周面103d上卻因機(jī)械加工而除去了氧化層101b。那么，傘部103 的外周面103d容易達(dá)到高溫，存在發(fā)生早燃(preignition)現(xiàn)象的可能性變大的問題。早 燃現(xiàn)象是指，在利用火花塞進(jìn)行點(diǎn)火控制之前，由于發(fā)動(dòng)機(jī)氣門等達(dá)到了高溫而使混合氣 體在燃燒室內(nèi)燃燒、提前了燃燒時(shí)期的現(xiàn)象。為了避免發(fā)生上述現(xiàn)象，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門中，也可以考慮 在除去了飛邊的傘部的外周面(機(jī)械加工面)上重新形成氧化層，但這樣操作使工序復(fù)雜 化，也會(huì)增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而做成的，目的在于提供一種在傘部的外周面上也能 形成隔熱效果良好的氧化層因而溫度不易升高的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，該發(fā)動(dòng)機(jī)氣門以耐熱合金為原料、且在軸部的一端具有與該軸部連續(xù)地形成的通過熱鍛造成形的傘部，其特征在于，以不在上述傘部的外周 緣形成飛邊的方式鍛造該傘部，不對(duì)上述傘部的外周面(邊緣部)進(jìn)行機(jī)械加工地成形該 傘部，從而使上述傘部的外周面的表層部具有因基材(耐熱合金)氧化而形成的氧化層。另 外，在本發(fā)明中，并不否定對(duì)與閥座抵接的傘部的抵接面進(jìn)行磨削等的方法。傘部的外周面 是指，位于面對(duì)燃燒室的平坦的傘表面以及與閥座抵接的抵接面之間的面。只要在鍛造傘部時(shí)不形成飛邊，就不用像以往那樣進(jìn)行用于除去飛邊的切削、磨 削等機(jī)械加工。因而，鍛造后的傘部外周面保持鍛造面的狀態(tài)不變。即、無需利用機(jī)械加工 將熱鍛造時(shí)因基材的表層部氧化而產(chǎn)生的氧化層除去。由此，在傘部的外周面上也能保留 氧化層。通過使傘部的外周面也具有隔熱效果良好的氧化層，能夠抑制在燃燒熱的作用下 容易達(dá)到高溫的傘部的溫度升高。因而，相比專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2那樣的以往技術(shù)，能夠 降低發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(特別是傘部)的溫度。由此，能夠提高早燃現(xiàn)象的 發(fā)生界限區(qū)域。在提高早燃現(xiàn)象的發(fā)生界限區(qū)域時(shí)，能夠穩(wěn)定地燃燒，因此還能提高壓縮比 從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出、減少耗油量。另外，正是因?yàn)槟軌驅(qū)⒃跓徨懺鞎r(shí)產(chǎn)生的氧化層維持 成鍛造后的狀態(tài)不變地保留下來，因此不必進(jìn)行在機(jī)械加工后重新形成氧化層、另外設(shè)置 隔熱層的操作，從而能夠高效且低成本地制造發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。另外，優(yōu)選上述傘部的外周面是彎曲形狀。在傘部的外周面是錐狀時(shí)，也可以確保 良好的隔熱性，因此傘部的外周面也可以是錐狀，但在傘部的外周面是彎曲形狀時(shí)，與錐狀 的情況相比，能夠進(jìn)一步減小混合氣體燃燒的可能性。例如可以使用耐熱鋼作為上述耐熱合金。采用本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，通過使傘部的外周面也具有隔熱效果良好的氧化層而 使該發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的溫度不易升高，能夠提高早燃的發(fā)生界限區(qū)域。


圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的剖視圖。圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的制造工序圖。圖3是以往的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的制造工序圖。圖4是以往的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于此，在不 脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變形。如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1是提升式發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，包括棒狀的軸部2、和在該軸部2 的一端與該軸部2連續(xù)地形成的末端擴(kuò)展的傘部3。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1是用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng) 機(jī))的燃燒室進(jìn)行吸氣或者排氣的閥，用作將混合氣體吸入到燃燒室內(nèi)用的進(jìn)氣閥或者將 混合氣體在燃燒室內(nèi)燃燒后所形成的廢氣排出用的排氣閥。雖然未圖示，但可利用凸輪、樞 軸、搖臂等推壓被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1的軸部2的另一端，從而使該軸部2自閥 座離開而開放燃燒室的進(jìn)氣口、排氣口。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1由耐熱合金制成。作為耐熱合金，可以使用代表性的SUH3、SUHlU SUH35等耐熱鋼，除此之外也可以使用鈦合金等。傘部3包括與燃燒室面對(duì)的平坦的傘表面3a ；與閥座抵接而開放或關(guān)閉燃燒室的吸氣口、排氣口的抵接面北；以及自抵接面北以 縮徑的方式與軸部2連續(xù)地形成的頸部3c。傘表面3a與抵接面北借助傘部3的外周面 3d相連接。由于并未對(duì)該傘部3的外周面3d進(jìn)行機(jī)械加工，所以該外周面3d呈彎曲形狀， 關(guān)于該點(diǎn)詳見后述說明。在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在包括傘部3的外周面3d在內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門1的表層部上形成有因基材Ia氧化而形成的氧化層lb。參照?qǐng)D2說明此種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1的制造方法。首先，利用例如四方向高速鍛造機(jī) 等對(duì)棒狀的材料進(jìn)行鍛延而對(duì)該材料進(jìn)行冷鍛造、或者利用電鍛縮裝置(電鐓粗裝置)進(jìn) 行鐓鍛，從而如圖2的(a)所示成形得到在軸部2的一端具有與該軸部2連續(xù)地形成的塊 狀的傘部原體5的閥中間體6，然后將該閥中間體6填裝在鍛造模10中。此時(shí)，相比由鍛造 模10的傘部模面IOa和下降到最大程度時(shí)的沖頭11的下表面劃分的傘部容積(體積)，使 傘部原體5的體積稍微小于該容積。在此基礎(chǔ)上，如圖2的(b)所示，以一邊使沖頭11正 好下降預(yù)先設(shè)定的行程一邊自上方對(duì)傘部原體5進(jìn)行多次錘打的方式進(jìn)行熱鍛造，從而使 傘部原體5發(fā)生塑性變形。由此，能夠?qū)悴吭w5成形為沿鍛造模10的形狀的傘部3。 此時(shí)，由于傘部原體5的體積稍小于鍛造模10的傘部容積，因此不會(huì)在傘部3的外周面3d 上產(chǎn)生飛邊，能夠?qū)⑼庵苊?d形成為仍是塑性變形后的狀態(tài)的彎曲形狀。另外，在沖頭11 下降到最大程度時(shí)，沖頭11不會(huì)與鍛造模10接觸，在沖頭11與鍛造模10之間具有微小的 間隙。熱鍛造溫度為800°C以上的溫度即可。另外，也可以只對(duì)塑性變形的對(duì)象即傘部原 體5進(jìn)行加熱。通過進(jìn)行該熱鍛造，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1的表層部形成因基材(例如耐熱鋼)la 氧化而形成的氧化層lb。并且，在本發(fā)明中，由于在熱鍛造后傘部3的外周面3d上沒有產(chǎn) 生飛邊，因此不用對(duì)該傘部3的外周面3d進(jìn)行磨削、切削等機(jī)械加工。由此，能夠獲得在傘 部3的外周面3d上也具有在熱鍛造時(shí)產(chǎn)生的氧化層Ib的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1。這樣，通過使傘部 3的外周面3d也形成隔熱效果高的氧化層lb，而對(duì)在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)自傘部3的外周面3d 輸入的熱量也能有效地隔絕，從而相比以往能夠進(jìn)一步抑制傘部3的溫度升高。由此，能夠 提高早燃現(xiàn)象的發(fā)生界限區(qū)域。另外，也可以依據(jù)需要對(duì)抵接面北進(jìn)行磨削加工等。另外，亦優(yōu)選在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門1 的表面上除了形成氧化層Ib之外還形成有其他不同的隔熱層(隔熱覆膜)、或者對(duì)該發(fā)動(dòng) 機(jī)氣門1的表面實(shí)施鹽浴軟氮化處理、氣體軟氮化處理等氮化處理。作為隔熱層，可以使用 氧化鋁、堇青石、氧化鋯、鋯石、氧化鈦、氧化鎂等陶瓷類氧化物、碳化硅等陶瓷類碳化物以 及氮化硅等陶瓷類氮化物，除此之外還可以使用硅酸鋁、氧化鉻、WC+Co合金、WC+Ni+W+Cr3C2 合金、Cr3C2+Ni-Cr合金等耐熱性和隔熱性良好的陶瓷類材料。上述隔熱層、氮化物層可以 是單層、也可以層疊多層?？梢岳脷怏w火焰、電弧噴鍍法、等離子噴鍍法、爆炸噴鍍法、濺 射法、離子鍍等方法形成隔熱層。此外，為了除去在鍛造時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，亦優(yōu)選以例如 400 0C左右的溫度進(jìn)行低溫退火。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，該發(fā)動(dòng)機(jī)氣門以耐熱合金為原料、且在軸部的一端具有與該軸部 連續(xù)地形成的通過熱鍛造成形的傘部，其特征在于，以不在上述傘部的外周緣形成飛邊的方式鍛造該傘部；不對(duì)上述傘部的外周面進(jìn)行機(jī)械加工地成形該傘部，從而使上述傘部的外周面的表層 部具有因基材氧化而形成的氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其特征在于， 上述傘部的外周面為彎曲形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，其特征在于， 上述耐熱合金是耐熱鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在傘部的外周面上也能形成隔熱效果良好的氧化層因而溫度不易升高的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(1)以耐熱鋼等耐熱合金為原料、且在軸部(2)的一端具有與該軸部(2)連續(xù)地形成的通過熱鍛造成形的傘部(3)，其特征在于，以不在傘部(3)的外周緣形成飛邊的方式鍛造該傘部(3)，不對(duì)傘部的外周面(3d)進(jìn)行機(jī)械加工地成形該傘部(3)，從而使傘部(3)的外周面(3d)的表層部具有因基材(1a)氧化而形成的氧化層(1b)。傘部(3)的外周面(3d)為彎曲形狀。
文檔編號(hào)F01L3/24GK102108887SQ201010505030
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者富永忠良, 山田茂樹, 藤野峰男 申請(qǐng)人:愛三工業(yè)株式會(huì)社