一種新型中空充鈉氣門(mén)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)，尤其涉及一種新型中空充鈉氣門(mén)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣門(mén)是在內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中密封燃燒室和控制內(nèi)燃機(jī)氣體交換的精密零件，是保證內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能、可靠性和耐久性的關(guān)鍵部件。進(jìn)氣門(mén)主要承受反復(fù)沖擊的機(jī)械負(fù)荷，其工作溫度在300?400°C，而排氣門(mén)除承受沖擊的機(jī)械負(fù)荷外，還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應(yīng)力、錐面熱箍應(yīng)力和燃燒時(shí)氣體壓力等的共同作用，排氣門(mén)的工作溫度達(dá)600?800°C，而排氣門(mén)整體為奧氏體耐熱鋼，或盤(pán)部為奧氏體耐熱鋼，桿部為馬氏體耐熱鋼。隨著內(nèi)燃機(jī)向高速高負(fù)荷方向發(fā)展，排氣門(mén)的工作溫度將達(dá)到850?900°C，這使得原有實(shí)心氣門(mén)即使經(jīng)過(guò)熱處理強(qiáng)化，其性能也很難滿(mǎn)足使用要求。
[0003]隨著各國(guó)對(duì)汽車(chē)排放要求越來(lái)越高，各汽車(chē)公司對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也相應(yīng)提高，而這在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)產(chǎn)品上所表現(xiàn)出來(lái)的是:氣門(mén)的輕量化和氣門(mén)工作溫度的增高。對(duì)此，近來(lái)年一種新型的中空充鈉氣門(mén)應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)實(shí)心氣門(mén)相比，這種氣門(mén)不僅質(zhì)量輕而且散熱性好；因此，引起各國(guó)科技人員的關(guān)注并對(duì)于中空充鈉氣門(mén)的制作提出了許多技術(shù)方案，如:申請(qǐng)?zhí)枮?00910231600.8的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種中空充鈉氣門(mén)及其制作方法，該方法采用將一個(gè)圓柱形的坯料加熱，通過(guò)帶有鋼芯的模具對(duì)坯料進(jìn)行一次擠壓以得到氣門(mén)的初成形毛坯，然后再進(jìn)行精密鍛壓以得到氣門(mén)的頭部形狀，鍛造結(jié)束后拔出芯棒獲得氣門(mén)內(nèi)腔，包括氣門(mén)盤(pán)部與桿部，這種制作方法獲得的氣門(mén)內(nèi)腔形狀尺寸受到鋼芯和氣門(mén)形狀尺寸的限制，內(nèi)腔空間有限，此外該方法在擠壓過(guò)程中擠壓力大，模具磨損嚴(yán)重，模具壽命短，生產(chǎn)成本高。申請(qǐng)?zhí)枮?01120224645.5的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種新型中空充鈉氣門(mén)的鉆孔方式為從氣門(mén)桿端面開(kāi)始鉆孔，鉆孔后充入金屬鈉并采用堵頭將內(nèi)孔從氣門(mén)桿端面封閉，該中空充鈉氣門(mén)盤(pán)端無(wú)內(nèi)腔，氣門(mén)重量較大且充鈉量小。
[0004]為了解決上述問(wèn)題，申請(qǐng)?zhí)枮?01410249979.6的發(fā)明專(zhuān)利《盤(pán)端密閉中空充鈉氣門(mén)的制作方法》公開(kāi)了一種盤(pán)端密閉中空充鈉氣門(mén)的制作方法，該方法是將一根細(xì)長(zhǎng)的棒料通過(guò)電鐓形成一個(gè)棒料一端為“蒜頭”形狀的預(yù)成形毛坯，通過(guò)鍛造工序?qū)㈩A(yù)成形毛坯一次鍛造成形出實(shí)心氣門(mén)毛坯，接著采用車(chē)削設(shè)備在實(shí)心氣門(mén)毛坯盤(pán)端低窩加工出三個(gè)臺(tái)階，再鉆孔后充鈉并采用盤(pán)端面密閉蓋將內(nèi)孔封閉。雖然該氣門(mén)內(nèi)腔有所增大，但該工序材料利用率低，工序多，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且采用電鐓工藝成形氣門(mén)預(yù)成形毛坯其成形過(guò)程屬于自由變形，溫度、質(zhì)量難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種節(jié)約材料、便于成形且散熱性能良好的新型中空充鈉氣門(mén)。
[0006]一種新型中空充鈉氣門(mén)，包括氣門(mén)殼體和實(shí)心桿部；所述氣門(mén)殼體是由鋼管料經(jīng)過(guò)楔橫軋預(yù)成形后對(duì)預(yù)成形毛坯頭部進(jìn)行摩擦焊封堵，再通過(guò)模鍛成形工藝一體成形的，其包括一體成形的喇叭形中空盤(pán)部和中空桿部；所述中空桿部一端與所述實(shí)心桿部采用摩擦焊焊接，以封堵中空桿部，且所述實(shí)心桿部橫截面直徑與所述中空桿部橫截面外徑相同；所述中空盤(pán)部的盤(pán)端面密閉，并與所述中空桿部和實(shí)心桿部形成一內(nèi)腔；該內(nèi)腔內(nèi)充有金屬鈉。
[0007]進(jìn)一步地，所述實(shí)心桿部與所述中空桿部通過(guò)摩擦焊焊接。
[0008]進(jìn)一步地，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求對(duì)中空充鈉氣門(mén)通過(guò)鍍鉻或者氮化進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，所述氣門(mén)殼體和所述實(shí)心桿部的外表面均設(shè)有鍍鉻層或氮化層，若采用鍍鉻處理，則鍍鉻層厚度為3?7 ym ;若采用氮化處理，則氮化層厚度為10?30 ym。
[0009]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種新型中空充鈉氣門(mén)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于成形；所述氣門(mén)殼體由鋼管料經(jīng)過(guò)楔橫軋預(yù)成形后對(duì)預(yù)成形毛坯頭部封堵后，再通過(guò)模鍛成形工藝一體成形的，其中空盤(pán)部與中空桿部皆為空心結(jié)構(gòu)，不僅有效增加了氣門(mén)的充鈉量，提高氣門(mén)的降溫效果，而且減輕了氣門(mén)的整體重量，實(shí)現(xiàn)氣門(mén)輕量化。此外，本發(fā)明直接采用鋼管料替代實(shí)心棒料進(jìn)行加工，且在模鍛成形之前先封堵預(yù)成形毛坯頭部，不僅成形工藝簡(jiǎn)單，提高了生產(chǎn)效率，還避免了現(xiàn)有技術(shù)中的鉆孔工序?qū)Σ牧系睦速M(fèi)，降低了生產(chǎn)成本。
[0010]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明所述的新型中空充鈉氣門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的鋼管料的截面示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明的預(yù)成形毛坯的截面示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明的預(yù)成形毛還堵頭的截面示意圖；
[0015]圖5是本發(fā)明的實(shí)心棒料的截面示意圖；
[0016]圖6是本發(fā)明的預(yù)成形毛坯頭部封堵后的截面示意圖；
[0017]圖7是本發(fā)明的預(yù)成形氣門(mén)殼體的截面示意圖；
[0018]圖8、圖9是本發(fā)明的預(yù)成形氣門(mén)殼體鍛造形成氣門(mén)殼體過(guò)程的示意圖；
[0019]圖10是本發(fā)明的氣門(mén)殼體的截面示意圖；
[0020]圖11是本發(fā)明的氣門(mén)殼體桿端面封堵后的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明所述的新型中空充鈉氣門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]本發(fā)明的一種新型中空充鈉氣門(mén)10包括氣門(mén)殼體11和實(shí)心桿部12 ;所述氣門(mén)殼體11是由鋼管料經(jīng)過(guò)楔橫軋預(yù)成形后對(duì)預(yù)成形毛坯頭部進(jìn)行摩擦焊封堵，再通過(guò)模鍛成形工藝一體成形的，其包括一體成形的喇叭形中空盤(pán)部Ila和中空桿部Ilb ;所述中空桿部Ilb—端與所述實(shí)心桿部12焊接，且所述實(shí)心桿部12橫截面直徑與所述中空桿部Ilb橫截面外徑相同；所述中空盤(pán)部Ila的盤(pán)端面密閉，并與所述中空桿部Ilb和實(shí)心桿部12形成一內(nèi)腔；該內(nèi)腔充有金屬鈉13。
[0023]進(jìn)一步地，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求對(duì)中空充鈉氣門(mén)通過(guò)鍍鉻或者氮化進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，所述氣門(mén)殼體11和所述實(shí)心桿部12的外表面均設(shè)有鍍鉻層或氮化層，若采用鍍鉻處理，則鍍鉻層厚度為3?7 μ m