EP1444421A1 - Verfahren zur herstellung eines ventilsitzes - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines ventilsitzes

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EP1444421A1
EP1444421A1 EP02792724A EP02792724A EP1444421A1 EP 1444421 A1 EP1444421 A1 EP 1444421A1 EP 02792724 A EP02792724 A EP 02792724A EP 02792724 A EP02792724 A EP 02792724A EP 1444421 A1 EP1444421 A1 EP 1444421A1
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EP
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additional material
weight
cylinder head
valve seat
alloy
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Jürgen Claus
Reiner Heigl
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    • Y10T29/49405—Valve or choke making
    • Y10T29/49409—Valve seat forming

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a valve seat for a cylinder head of an internal combustion engine according to the type defined in more detail in the preamble of claims 1, 16, 23 and 29. Furthermore, the invention relates to a valve seat arrangement for a cylinder head of an internal combustion engine.
  • DE 199 12 889 AI describes a generic method for producing a valve seat.
  • An additional material namely an alloy or a mixture of an aluminum-silicon alloy and nickel, is fused to the base material of the cylinder head by a laser beam.
  • DE 199 12 894 A1 describes a method for coating the surface of metal workpieces with a filler material in powder or wire form.
  • the base material of the cylinder head consists essentially of aluminum and either iron or nickel or an alloy with one of these two metals is used as the main component as an additional material for forming the valve seat.
  • the disadvantage here is that iron and nickel have a much higher melting point than the aluminum cylinder head. This can lead to the fact that when a laser beam is applied, the cylinder head may already have melted when the additional material only begins to melt. In addition, it can happen that the previously liquid iron has already solidified while the aluminum is still in the form of a melt. This leads to the formation of intermetallic phases in the border area between iron and aluminum material, which can result in a very brittle structure. It is therefore difficult to achieve a homogeneous connection between the valve seat to be created and the base material of the cylinder head, the different surface tensions of the materials also playing an important role here.
  • EP 02 28 282 B1 describes a cylinder head made of an aluminum alloy.
  • the valve seats of this cylinder head are made of a plated copper alloy layer. If copper is used as the material for valve seats, however, the disadvantage arises, particularly in diesel internal combustion engines, that the sulfur contained in the diesel fuel attacks the copper, causing problems with regard to exhaust gas development and corrosion. The use of copper for valve seats is therefore only useful for gasoline internal combustion engines and can therefore not be used in an economical manner.
  • a process for the surface coating of light metal components, in particular light metal pistons of internal combustion engines, with a strength-increasing and / or wear-resistant filler material is evident from DE 22 00 003 AI.
  • this object is achieved in that an alloy or a mixture of an aluminum-iron alloy and at least one further constituent is used as the additional material.
  • such an alloy is one of the base material of the cylinder head, which is often made of an aluminum-silicon alloy, a type of alloy. This enables a very good metallurgical connection without the formation of brittle intermetallic phases at the interface between the coating or the additional material and the base material. This results in a low tendency to crack.
  • the iron content in the alloy used according to the invention for the additional material advantageously increases the hardness thereof.
  • This composition is based in principle on proven materials of valve seat rings assembled as separate parts, but it can also be applied by the melting method according to the invention and has a high hardness and very good wear properties.
  • Another alternative solution to the problem arises from the fact that an alloy or a mixture of a nickel-chromium alloy and at least one further constituent is used as the additional material.
  • Such an alloy enables high temperature and wear resistance and, with appropriate selection of the further constituent, has very good tribological properties.
  • a valve seat arrangement for a cylinder head of an internal combustion engine is described in claim 46.
  • valve webs As a result of the annular areas according to the invention, which expand the valve seats and partially overlap, the areas between the actual valve seats, the so-called valve webs, also consist of the higher quality material for the valve seats. As a result, the susceptibility to cracking of these valve webs and the associated area of the respective combustion chamber of the cylinder head is advantageously considerably reduced. This enables a higher thermal and mechanical load on the cylinder head in this area.
  • valve 1 shows a valve arranged in a cylinder head of an internal combustion engine with a valve seat
  • Figure 2 shows an alternative embodiment of the valve seat in an enlarged view.
  • valve seat 3 shows a further alternative embodiment of the valve seat in an enlarged view
  • valve seat 4 shows a further alternative embodiment of the valve seat in an enlarged view
  • valve seat 5 shows a further alternative embodiment of the valve seat in an enlarged view
  • valve seat 6 shows a further alternative embodiment of the valve seat in an enlarged view
  • FIG. 8 shows the method according to the invention as a two-stage process.
  • 1 shows part of a cylinder head 1 of an internal combustion engine, not shown in its entirety.
  • the cylinder head 1 has an inlet channel 2, which in the present case could of course also be designed as an outlet channel.
  • the inlet duct 2 is closed or opened by a gas exchange valve 3, hereinafter referred to simply as valve 3, so that a fuel / air mixture from the inlet duct 2 can enter a combustion chamber 4 of the cylinder head 1.
  • the cylinder head 1 is provided with a valve seat 5, against which the valve 3 rests in its closed state and thus separates the inlet duct 2 from the combustion chamber 4.
  • valve seat 5 Various embodiments of the valve seat 5 are shown in FIGS. 2 to 6, the method for producing the respective valve seat 5 being described at a later point in time with reference to FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the valve seat 5, which is similar to that according to FIG. 2.
  • valve seat 5 A further embodiment of the valve seat 5 is shown in FIGS. 5 and 6, the valve seat 5 here occupying a much larger area than in the embodiments described above.
  • the valve seats 5 are expanded by an annular region 5a.
  • the individual areas 5a partially overlap, so that the areas between the individual usual valve seats 5, namely the so-called valve webs, also consist of the higher quality material for the valve seats 5.
  • an additional material 7 is applied in the form of a powder.
  • the components of the additional material 7 will be discussed in more detail later.
  • an aluminum-silicon alloy as the base material of the cylinder head 1
  • other light metal alloys and possibly also gray cast iron or other alloys are of course also conceivable.
  • a nozzle 8 is arranged in the region of the valve seat 5 to be formed, which nozzle 8 outputs the additional material 7 in the direction of the cylinder head 1.
  • the additional material 7 strikes the cylinder head 1, in the embodiment according to FIG. 7 it is melted simultaneously by a laser beam 9 together with the outer layer of the base material of the cylinder head 1 in order to produce a melt 10 on the cylinder head 1.
  • the use of an electron is also used as the energy source. beam possible to generate the melt 10 from the additional material 7 by introducing energy.
  • the nozzle 8 and the laser beam 9 are continuously moved in a circular motion.
  • the melt solidifies to form a layer 11 which forms the valve seat 5.
  • Fig. 8 shows an alternative method for producing the valve seat 5, in which the additional material 7, for example in the form of a paste, a wire, a sintered body or a Pulverprefor lings applied to the cylinder head 1 or introduced into the groove 6 and then with the laser beam 9 or which is also melted into the melt 10 using an electron beam.
  • the layer 11, which forms the valve seat 5, is again formed from the melt 10 after removal of the laser beam 9 in the direction of arrow A. This process is called a two-step process.
  • the additional material 7 is heated or partially or completely melted by absorbing energy before it hits the surface of the cylinder head 1, the energy introduced by the primary energy source, that is to say the laser beam 9 or the electron beam, can be reduced. As a result, the base material of the cylinder head 1 is only slightly melted, thereby reducing the occurrence of brittle phases and the formation of cracks in the interface between the cylinder head 1 and the valve seat 5. In this way, Use less suitable materials as additional material 7. This procedure is particularly suitable for the two-step process described above.
  • a magnetic field can be provided in the area of the valve seat 5 which contours and / or mixes the additional material 7 or the melt 10 formed from the additional material 7, which leads to a more homogeneous distribution of the substances within the melt 10. Furthermore, any pores present in the melt 10 can outgas in this way.
  • An alloy or a mixture of an aluminum-iron alloy and at least one further constituent can first be used as additional material 7.
  • the aluminum-iron alloy can contain 6 - 13% by weight iron and 87 - 94% by weight aluminum.
  • the additional material 7 can contain 1-3% by weight of vanadium and / or 1-3% by weight of silicon as a further alloy component.
  • the additional material 7 contains 30-55% by weight of nickel and then optionally 3-15% by weight of copper.
  • the additional material 7 can also be 5- Contain 20% by weight of nickel and then optionally 35-45% by weight of copper.
  • nickel and copper results in nickel-aluminum or copper-aluminum phases, which increase the hardness of the valve seat 5.
  • Another component of the additional material 7 can be 0.2-1% by weight of magnesium and 0.2-2% by weight of boron, titanium and / or scandium. This results in a finer formation of intermetallic phases and an improved homogeneity of the structure.
  • the additional material contains 7 hard material components which consist of a compound of a metal with carbon, oxygen or nitrogen. Such hard materials increase the wear resistance of the valve seat 5 considerably.
  • the hard material components can be distributed homogeneously over the volume of the valve seat 5, or it is possible that the hard material components are distributed inhomogeneously over the volume of the valve seat 5, the content of the hard material components increasing from the cylinder head 1 to the surface of the valve seat 5 ,
  • the latter alternative that is to say a so-called gradient layer, leads to an increasing concentration of hard constituents towards the surface of the valve seat 5, as a result of which the hardness and thus the wear properties of the valve seat 5 increase.
  • the susceptibility to cracks in the connection zone that is to say on the connecting surface of the valve seat 5 with the cylinder head 1, reduced.
  • an alloy or a mixture of aluminum and titanium can also be used as additional material 7.
  • the additional material 7 can contain, for example, 30-40% by weight aluminum and 60-70% by weight titanium.
  • the additional material 7 contains 13-17% by weight aluminum and 83-87% by weight titanium.
  • the additional material 7 can contain at least one further constituent, namely 0.5-5% by weight or 17-50% by weight of niobium, which is very suitable for reducing the tendency to embrittlement. It is also possible for the additional material 7 to contain 0.5-5% by weight of chromium, vanadium, manganese, molybdenum and / or tantalum.
  • a third possibility for forming the additional material 7 can consist in that an alloy or a mixture of an iron-carbon alloy and at least one further component is used for the same.
  • 0.5-4% by weight of nickel and / or 0.5-4% by weight of chromium and / or 0.5-4% by weight of manganese and / or 5-15% by weight of % Contains molybdenum and / or cobalt.
  • the use of nickel and / or chromium can produce carbides which increase the hardness of the valve seat 5.
  • the additional material contains 7 10-25% by weight copper. Cobalt, copper and molybdenum improve the lubricating properties, copper the thermal conductivity.
  • a fourth possibility for carrying out the method is that an alloy or a mixture of a nickel-chromium alloy and at least one further constituent is used as additional material 7, in which case the nickel-chromium alloy contains 10-30% by weight of chromium and May contain 70-90% by weight of nickel.
  • 3-5% by weight silicon can be used as a further alloy component.
  • Further possible alloy components consist of 3 - 5% by weight boron and 3 - 5% by weight iron.
  • the additional material 7 can contain 10-40% by weight of molybdenum. Furthermore, it is possible for the additional material 7 to contain 5-10% by weight of copper and / or cobalt. It is also possible that the additional material 7 contains 5-12% by weight aluminum and 0.1-2% by weight carbon and / or yttrium.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes (5) für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine wird durch Einbringung von Energie ein Zusatzmaterial an derjenigen Stelle mit dem Zylinderkopf verschmolzen wird, an welchem der Ventilsitz (5) gebildet werden soll. Als Zusatzmaterial wird eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Aluminium-Eisen-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff der Ansprüche 1, 16, 23 und 29 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Ventilsitzanordnung für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
Die DE 199 12 889 AI beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes. Dabei wird ein Zusatzmaterial, nämlich eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Aluminium-Silizium-Legierung und Nickel, durch einen Laserstrahl mit dem Basismaterial des Zylinderkopfes verschmolzen.
Aus der DE 35 17 077 Cl ist ein Verfahren zum Panzern der Ventilsitzfläche eines Gaswechselventils bekannt, bei welchem in eine umlaufende Vertiefung am Ventilteller vorzugsweise aus einer Nickel- bzw. Kobaltba- sis-Superlegierung bestehendes Panzermaterial eingebracht wird.
Ein Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche von metallenen Werkstücken mit einem pulver- oder drahtför- mig vorliegenden Zusatzwerkstoff beschreibt die DE 199 12 894 AI.
Ein weiteres derartiges Verfahren ist aus der EP 00 92 683 Bl bekannt. Das Basismaterial des Zylinderkopfes besteht dabei im wesentlichen aus Aluminium und als Zusatzmaterial zur Bildung des Ventilsitzes wird entweder Eisen oder Nickel bzw. eine Legierung mit einem dieser beiden Metalle als Hauptbestandteil verwendet.
Hierbei ist nachteilig, daß Eisen und Nickel einen wesentlich höheren Schmelzpunkt als der aus Aluminium bestehende Zylinderkopf aufweisen. Dies kann dazu führen, daß bei der Beaufschlagung mit einem Laserstrahl der Zylinderkopf bereits geschmolzen sein kann, wenn das Zusatzmaterial erst zu schmelzen beginnt. Außerdem kann es passieren, daß das zuvor flüssige Eisen bereits erstarrt ist, während das Aluminium noch als Schmelze vorliegt. Dies führt zur Bildung von intermetallischen Phasen im Grenzbereich zwischen Eisen- und Aluminiumwerkstoff, was ein sehr sprödes Gefüge zur Folge haben kann. Deshalb ist es schwierig, eine homogene Verbindung zwischen dem zu schaffenden Ventilsitz und dem Basismaterial des Zylinderkopfes zu erreichen, wobei hier auch die unterschiedlichen Oberflächenspannungen der Materialien eine große Rolle spielen.
Einen aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Zylinderkopf beschreibt die EP 02 28 282 Bl . Die Ventilsitze dieses Zylinderkopfes sind aus einer aufplattierten Kupferlegierungsschicht ausgebildet . Wenn Kupfer als Material für Ventilsitze verwendet wird, entsteht jedoch insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen der Nachteil, daß der im Dieselkraftstoff enthaltene Schwefel das Kupfer angreift, wodurch Probleme hinsichtlich Abgasentwicklung und Korrosion entstehen. Die Verwendung von Kupfer für Ventilsitze ist somit nur für Ottobrennkraftmaschinen sinnvoll und kann daher nicht in wirtschaftlicher Art und Weise eingesetzt werden.
In der DE 196 39 480 AI ist ein Verfahren zur Innenbe- schichtung von Zylinderlaufflächen mittels pulverför- miger Zusatzstoffe, die durch Laserstrahlung auflegiert werden, beschrieben.
Ein Verfahren zur Oberflächenvergütung von Leichtmetallbauteilen, insbesondere von Leichtmetallkolben von Brennkraftmaschinen, mit einem festigkeitssteigernden und/oder verschleißfesten Zusatzwerkstoff geht aus der DE 22 00 003 AI hervor.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzen für den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Zusatzmaterial eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Aluminium-Eisen-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird.
Bei entsprechender Ausführung des Zylinderkopfes handelt es sich bei einer derartigen Legierung um eine zum Grundwerkstoff des Zylinderkopfes, der häufig aus einer Aluminium-Silizium-Legierung besteht, arteigene Legierung. Dies ermöglicht eine sehr gute metallurgische Anbindung ohne die Bildung spröder intermetallischer Phasen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung bzw. dem Zusatzmaterial und dem Grundwerkstoff. Hierdurch ergibt sich eine geringe Neigung zur Rißbildung. Der Eisengehalt in der erfindungsgemäß für den Zusatzmaterial verwendeten Legierung steigert vorteilhafterweise die Härte derselben.
Eine alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich dadurch, daß als Zusatzmaterial eine Legierung oder ein Gemisch aus Aluminium und Titan verwendet wird.
Auch hierbei gelten die bereits oben im Bezug auf die Verwendung einer arteigenen Legierung angegebenen Vorteile bezüglich einer geringen Neigung zur Rißbildung. Es entsteht vorteilhafterweise eine intermetallische Phase aus Titan und Aluminium, die Vorteile bezüglich der Härte, der Verschleißfestigkeit und der Temperaturstabilität dieser Legierung mit sich bringt.
Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich dadurch, daß als Zusatzmaterial eine Legierung o- der ein Gemisch aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird.
Diese Zusammensetzung basiert im Prinzip auf bewährten Materialien von als separaten Teilen montierten Ventilsitzringen, sie kann jedoch ebenfalls durch das erfindungsgemäße Schmelzverfahren aufgebracht werden und weist eine hohe Härte und sehr gute Verschleißeigenschaften auf. Eine weitere alternative Lösung der Aufgabe ergibt sich dadurch, daß als Zusatzmaterial eine Legierung o- der ein Gemisch aus einer Nickel-Chrom-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird.
Eine derartige Legierung ermöglicht hohe Temperatur- und Verschleißfestigkeiten und besitzt, bei entsprechender Auswahl des weiteren Bestandteils, sehr gute tribologische Eigenschaften.
Sämtlichen der genannten Lösungen ist gemein, daß die Verbindung des Ventilsitzes mit dem Zylinderkopf sehr dauerhaft ist und somit in der Praxis äußerst gut eingesetzt werden kann. Des weiteren tragen die beschriebenen Gemische und Legierungen zu einer erheblichen Erhöhung der Prozeßsicherheit bei.
Eine Ventilsitzanordnung für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 46 beschrieben.
Durch die erfindungsgemäßen, die Ventilsitze erweiternden, ringförmigen Bereiche, die sich teilweise ü- berlappen, bestehen die Bereiche zwischen den eigentlichen Ventilsitzen, die sogenannten Ventilstege, auch aus dem hochwertigeren Werkstoff für die Ventilsitze. Hierdurch wird vorteilhafterweise die Rißanfälligkeit dieser Ventilstege und des zugehörigen Bereich des jeweiligen Brennraumes des Zylinderkopfes erheblich verringert. Dadurch ist in diesem Bereich eine höhere thermische und mechanische Belastung des Zylinderkopfes möglich. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigt:
Fig. 1 ein in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnetes Ventil mit einem Ventilsitz;
Fig. 2 eine alternative Ausführungsform des Ventilsitzes in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 3 eine weitere alternative Ausführungsform des Ventilsitzes in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 4 eine weitere alternative Ausführungsform des Ventilsitzes in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 5 eine weitere alternative Ausführungsform des Ventilsitzes in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 6 eine weitere alternative Ausführungsform des Ventilsitzes in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 7 das erfindungsgemäße Verfahren als einstufiger Prozeß; und
Fig. 8 das erfindungsgemäße Verfahren als zweistufiger Prozeß. In Fig. 1 ist ein Teil eines Zylinderkopfes 1 einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt. In an sich bekannter Weise weist der Zylinderkopf 1 einen Einlaßkanal 2 auf, welcher im vorliegenden Fall selbstverständlich auch als Auslaßkanal ausgebildet sein könnte. Der Einlaßkanal 2 wird durch ein Gaswechselventil 3, im folgenden der Einfachheit halber als Ventil 3 bezeichnet, verschlossen bzw. geöffnet, so daß ein Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem Einlaßkanal 2 in einen Brennraum 4 des Zylinderkopfes 1 eintreten kann.
Der Zylinderkopf 1 ist mit einem Ventilsitz 5 versehen, an welchem das Ventil 3 in seinem geschlossenen Zustand anliegt und so den Einlaßkanal 2 von dem Brennraum 4 trennt.
In den Figuren 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen des Ventilsitzes 5 dargestellt, wobei das Verfahren zur Herstellung des jeweiligen Ventilsitzes 5 zu einem späteren Zeitpunkt unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 beschrieben wird.
Der in einer umlaufenden Nut 6 des Zylinderkopfes 1 untergebrachte Ventilsitz 5 gemäß Fig. 2 weist eine Dicke von ca. d = 1 - 6 mm auf, ist an demjenigen Eckpunkt, der sich vollständig innerhalb des Zylinderkopfes 1 befindet, mit einem Radius r versehen und der
Winkel α, den die Verbindungsfläche des Ventilsitzes 5 mit dem Zylinderkopf 1 gegenüber der Längsachse des Ventils 3 aufweist, beträgt ca. α = 0° - 45°. Durch den beschriebenen Aufbau, insbesondere durch die ge- nannte Dicke d, ergibt sich eine ausreichende Verschleißreserve für eine eventuelle Nachbearbeitung, beispielsweise im Falle einer erforderlichen Reparatur.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Ventilsitzes 5 dargestellt, welche ähnlich zu derjenigen gemäß Fig. 2 ist. Im Unterschied zu Fig. 2 ist jedoch der Winkel gegenüber der Längsachse des Ventils 3 negativ, d.h. der Ventilsitz 5 weist eine Hinter- schneidung mit einem Winkel von ca. α = 2 - 15° gegenüber der Nut 6 in dem Zylinderkopf 1 auf, die eine Verkeilung der Beschichtung bzw. des Ventilsitzes 5 gegen Herausfallen aus der Nut 6 bildet.
Die Dicke d des Ventilsitzes 5 gemäß Fig. 4 beträgt ca. d = 0,5 - 5 mm und der Winkel α der in diesem Fall gerade ausgeführten Verbindungsfläche des Ventilsitzes 5 mit dem Zylinderkopf 1 gegenüber der Längsachse des
Ventils 3 beträgt ca. α = 45°, wobei selbstverständlich geringe Abweichungen möglich sind.
Bei sämtlichen Ausführungsformen gemäß der Figuren 2, 3 und 4 sind geometrische Platzeinsparungen gegenüber herkömmlichen Sitzringgeometrien möglich.
Eine weitere Ausführungsform des Ventilsitzes 5 zeigen die Figuren 5 und 6, wobei hier der Ventilsitz 5 einen weitaus größeren Bereich als bei den oben beschriebenen Ausführungsformen einnimmt. Mit anderen Worten, die Ventilsitze 5 sind um einen ringförmigen Bereich 5a erweitert. Die einzelnen Bereiche 5a überlappen sich teilweise, so daß die Bereiche zwischen den ei- gentlichen Ventilsitzen 5, nämlich die sogenannten Ventilstege, auch aus dem hochwertigeren Werkstoff für die Ventilsitze 5 bestehen. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung der Rißanfälligkeit der Ventilstege und dem zugehörigen Bereich des jeweiligen Brennraumes 4 des Zylinderkopfes 1, so daß in diesem Bereich eine höhere thermische und mechanische Belastung des Zylinderkopfes 1 möglich ist. Die Dicke d des Ventilsitzes 5 beträgt d = 1 - 10 mm.
In Fig. 7 und Fig. 8 sind zwei unterschiedliche Verfahren zur Herstellung des Ventilsitzes 5 aufgezeigt. Auf das Basismaterial des Zylinderkopfes 1, beispielsweise einer Leichtmetall-Legierung, wie z.B. einer A- luminium-Silizium-Legierung, wird ein Zusatzmaterial 7 in Form eines Pulvers aufgebracht. Auf die Bestandteile des Zusatzmaterials 7 wird zu einem späteren Zeitpunkt näher eingegangen. Alternativ zu einer Aluminium-Silizium-Legierung als Basismaterial des Zylinderkopfes 1 sind selbstverständlich auch andere Leichtmetall-Legierungen und gegebenenfalls auch Grauguß- oder sonstige Legierungen denkbar.
Zum Aufbringen des Zusatzmaterials 7 ist im Bereich des zu bildenden Ventilsitzes 5 eine Düse 8 angeordnet, welche das Zusatzmaterial 7 in Richtung des Zylinderkopfes 1 ausgibt. Wenn das Zusatzmaterial 7 auf den Zylinderkopf 1 auftrifft, so wird es bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 prozeßsimultan von einem Laserstrahl 9 zusammen mit der äußeren Schicht des Basismaterials des Zylinderkopfes 1 aufgeschmolzen, um an dem Zylinderkopf 1 eine Schmelze 10 zu erzeugen. Statt des Laserstrahls 9 ist als Energiequelle auch der Einsatz eines nicht dargestellten Elektronen- strahls möglich, um aus dem Zusatzmaterial 7 durch Einbringung von Energie die Schmelze 10 zu erzeugen.
Um einen fortschreitenden Prozeß zu erreichen, werden die Düse 8 und der Laserstrahl 9 ständig in einer Kreisbewegung weiterbewegt. Wenn sich der Laser- oder Elektronenstrahl 9 in Vorschubrichtung gemäß dem Pfeil A von der Schmelze 10 entfernt hat, erstarrt diese zu einer Schicht 11, die den Ventilsitz 5 bildet.
Fig. 8 zeigt ein alternatives Verfahren zur Herstellung des Ventilsitzes 5, bei welchem das Zusatzmaterial 7 beispielsweise in Form einer Paste, eines Drahtes, eines Sinterkörpers oder eines Pulverprefor lings auf den Zylinderkopf 1 aufgebracht bzw. in die Nut 6 eingebracht und anschließend mit dem Laserstrahl 9 o- der auch mit einem Elektronenstrahl zu der Schmelze 10 aufgeschmolzen wird. Auch hier entsteht wiederum aus der Schmelze 10 nach Entfernung des Laserstrahls 9 in Pfeilrichtung A die Schicht 11, die den Ventilsitz 5 bildet. Dieses Verfahren wird als zweistufiger Prozeß bezeichnet .
Wenn das Zusatzmaterial 7 durch Aufnahme von Energie bereits vor dem Auftreffen auf die Oberfläche des Zylinderkopfes 1 erwärmt bzw. teilweise oder vollständig aufgeschmolzen wird, so kann die durch die primäre Energiequelle, also den Laserstrahl 9 oder den Elektronenstrahl, eingebrachte Energie verringert werden. Dadurch wird das Basismaterial des Zylinderkopfes 1 nur geringfügig angeschmolzen, wodurch das Auftreten spröder Phasen und die Rißbildung in der Grenzfläche zwischen dem Zylinderkopf 1 und dem Ventilsitz 5 verringert wird. Auf diese Weise lassen sich auch ansons- ten weniger geeignete Werkstoffe als Zusatzmaterial 7 verwenden. Diese Vorgehensweise ist besonders für den oben beschriebenen, zweistufigen Prozeß gut geeignet.
In nicht dargestellter Weise kann im Bereich des Ventilsitzes 5 ein Magnetfeld vorgesehen sein, welches das Zusatzmaterial 7 bzw. die aus dem Zusatzmaterial 7 entstehende Schmelze 10 konturiert und/oder durchmischt, was zu einer homogeneren Verteilung der Stoffe innerhalb der Schmelze 10 führt. Des weiteren können auf diese Weise eventuell in der Schmelze 10 sich befindliche Poren ausgasen.
Sowohl bei dem Verfahren gemäß Fig. 7 als auch bei dem Verfahren gemäß Fig. 8 können für das Zusatzmaterial 7 verschiedenartige Gemische und Legierungen verwendet werden, die im folgenden angegeben sind:
Als Zusatzmaterial 7 kann zunächst eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Aluminium-Eisen-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet werden. Dabei kann die Aluminium-Eisen-Legierung 6 - 13 Gewichts-% Eisen und 87 - 94 Gewichts-% Aluminium enthalten.
Als weiteren Legierungsbestandteil kann das Zusatzmaterial 7 1 - 3 Gewichts-% Vanadium und/oder 1 - 3 Gewichts-% Silizium enthalten.
Des weiteren ist es denkbar, daß das Zusatzmaterial 7 30 - 55 Gewichts-% Nickel und dann gegebenenfalls 3 - 15 Gewichts-% Kupfer enthält.
Alternativ hierzu kann das Zusatzmaterial 7 auch 5 - 20 Gewichts-% Nickel und dann gegebenenfalls 35 - 45 Gewichts-% Kupfer enthalten.
Durch die Verwendung von Nickel und Kupfer entstehen Nickel-Aluminium- bzw. Kupfer-Aluminium-Phasen, welche die Härte des Ventilsitzes 5 erhöhen.
Ein weiterer Bestandteil des Zusatzmaterials 7 kann 0,2 - 1 Gewichts-% Magnesium sowie 0,2 - 2 Gewichts-% Bor, Titan und/oder Scandium sein. Dies bewirkt eine feinere Ausbildung von intermetallischen Phasen und eine verbesserte Homogenität des Gefüges.
Gegebenenfalls ist es außerdem denkbar, daß das Zusatzmaterial 7 Hartstoff omponenten enthält, welche aus einer Verbindung eines Metalls mit Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff bestehen. Derartige Hartstoffe erhöhen die Verschleißbeständigkeit des Ventilsitzes 5 erheblich.
Wahlweise können die Hartstoffkomponenten homogen über das Volumen des Ventilsitzes 5 verteilt sein oder es ist möglich, daß die Hartstoffkomponenten inhomogen ü- ber das Volumen des Ventilsitzes 5 verteilt sind, wobei der Gehalt der Hartstoffkomponenten von dem Zylinderkopf 1 zu der Oberfläche des Ventilsitzes 5 hin zunehmen. Die letztgenannte Alternative, also eine sogenannte Gradientenschicht, führt zu einer zunehmenden Konzentration von harten Bestandteilen zur Oberfläche des Ventilsitzes 5 hin, wodurch sich die Härte- und somit die Verschleißeigenschaften des Ventilsitzes 5 erhöhen. Gleichzeitig wird hierdurch aber die Rißanfälligkeit in der Anbindungszone, also an der Verbindungsfläche des Ventilsitzes 5 mit dem Zylinderkopf 1, reduziert .
Das für die Hartstoffkomponenten bezüglich der Vorteile Ausgesagte gilt auch für die Bestandteile an Nickel und Kupfer, die einerseits homogen über das Volumen des Ventilsitzes 5 oder andererseits inhomogen über das Volumen des Ventilsitzes 5 verteilt sein können, wobei der Gehalt der Bestandteile an Nickel und Kupfer von dem Zylinderkopf 1 zu. der Oberfläche des Ventilsitzes 5 hin zunehmen.
Alternativ zu der Ausführung mit einer Aluminium- Eisen-Legierung bzw. einem Gemisch aus diesen Metallen kann als Zusatzmaterial 7 auch eine Legierung oder ein Gemisch aus Aluminium und Titan verwendet werden. In diesem Fall kann das Zusatzmaterial 7 beispielsweise 30 - 40 Gewichts-% Aluminium und 60 - 70 Gewichts-% Titan enthalten. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, daß das Zusatzmaterial 7 13 - 17 Gewichts-% Aluminium und 83 - 87 Gewichts-% Titan enthält.
Das Zusatzmaterial 7 kann in diesem Fall wenigstens einen weiteren Bestandteil enthalten, und zwar 0,5 - 5 Gewichts-% oder 17 - 50 Gewichts-% Niob, was zur Verminderung der Versprödungsneigung sehr gut geeignet ist. Möglich ist auch, daß das Zusatzmaterial 7 0,5 - 5 Gewichts-% Chrom, Vanadium, Mangan, Molybdän und/oder Tantal enthält.
Eine dritte Möglichkeit zur Bildung des Zusatzmaterials 7 kann darin bestehen, daß für dasselbe eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Eisen-Kohlenstoff- Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird. Als weiterer Bestandteil kann in dieser Ausführungsform des Verfahrens 0,5 - 4 Gewichts-% Nickel und/oder 0,5 - 4 Gewichts-% Chrom und/oder 0,5 - 4 Gewichts-% Mangan und/oder 5 - 15 Gewichts-% Molybdän und/oder Kobalt enthält. Durch die Verwendung von Nickel und/oder Chrom können Carbide entstehen, die die Härte des Ventilsitzes 5 steigern. Des weiteren kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, daß das Zusatzmaterial 7 10 - 25 Gewichts-% Kupfer enthält. Kobalt, Kupfer und Molybdän verbessern die Schmiereigenschaften, Kupfer die thermische Leitfähigkeit.
Eine vierte Möglichkeit zur Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß als Zusatzmaterial 7 eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Nickel-Chrom-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird, wobei dann die Nickel-Chrom-Legierung 10 - 30 Gewichts-% Chrom und 70 - 90 Gewichts-% Nickel enthalten kann.
Für diese Ausführungsform kann als weiterer Legierungsbestandteil 3 - 5 Gewichts-% Silizium verwendet werden. Weitere mögliche Legierungsbestandteile bestehen in 3 - 5 Gewichts-% Bor sowie in 3 - 5 Gewichts-% Eisen.
Gegebenenfalls kann in dem Zusatzmaterial 7 10 - 40 Gewichts-% Molybdän enthalten sein. Des weiteren ist es möglich, daß das Zusatzmaterial 7 5 - 10 Gewichts-% Kupfer und/oder Kobalt enthält. Außerdem ist möglich, daß das Zusatzmaterial 7 5 - 12 Gewichts-% Aluminium sowie 0,1 - 2 Gewichts-% Kohlenstoff und/oder Yttrium enthält .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, bei welchem durch Einbringung von Energie ein Zusatzmaterial an derjenigen Stelle mit dem Zylinderkopf verschmolzen wird, an welchem der Ventilsitz gebildet werden soll, da dur ch ge kenn z e i chne t , daß als Zusatzmaterial (7) eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Aluminium-Eisen-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aluminium-Eisen-Legierung 6 - 13 Gewichts-%
Eisen und 87 - 94 Gewichts-% Aluminium enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) als weiteren Legierungsbestandteil 1 - 3 Gewichts-% Vanadium enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge kenn z e i chnet , daß das Zusatzmaterial (7) als weiteren Legierungsbestandteil 1 - 3 Gewichts-% Silizium enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 30 - 55 Gewichts-% Nickel enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 3 - 15 Gewichts-% Kupfer enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 5 - 20 Gewichts-% Nickel enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 35 - 45 Gewichts-% Kupfer enthält .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 0,2 - 1 Gewichts-% Magnesium enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 0,2 - 2 Gewichts-% Bor, Titan und/oder Scandium enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) Hartstoffkomponenten enthält, welche aus einer Verbindung eines Metalls mit Kohlenstoff, Sauerstoff oder Stickstoff bestehen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge kenn z e i chnet , daß die Hartstoffkomponenten homogen über das Volumen des Ventilsitzes (5) verteilt sind.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge kenn z ei chnet , daß die Hartstoffkomponenten inhomogen über das Volumen des Ventilsitzes (5) verteilt sind, wobei der Gehalt der Hartstoffkomponenten von dem Zylinderkopf (1) zu der Oberfläche des Ventilsitzes (5) hin zunehmen.
14. Verfahren nach Anspruch 11, da durch ge kenn z e ichnet , daß die Bestandteile an Nickel und Kupfer homogen über das Volumen des Ventilsitzes (5) verteilt sind.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge kenn z e i chne t , daß die Bestandteile an Nickel und Kupfer inhomogen ü- ber das Volumen des Ventilsitzes (5) verteilt sind, wobei der Gehalt der Bestandteile an Nickel und Kupfer von dem Zylinderköpf (1) zu der Oberfläche des Ventilsitzes (5) hin zunehmen.
16. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, bei welchem durch Einbringung von Energie ein Zusatzmaterial an derjenigen Stelle mit dem Zylinderkopf verschmolzen wird, an welchem der Ventilsitz gebildet werden soll, dadurch ge kenn ze i chnet , daß als Zusatzmaterial (7) eine Legierung oder ein Gemisch aus Aluminium und Titan verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge kennzei chnet , daß das Zusatzmaterial (7) 30 - 40 Gewichts-% Aluminium und 60 - 70 Gewichts-% Titan enthält.
18. Verfahren nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 13 - 17 Gewichts-% Aluminium und 83 - 87 Gewichts-% Titan enthält.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge kenn ze i chnet , daß das Zusatzmaterial (7) wenigstens einen weiteren
Bestandteil enthält.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch ge kenn ze i chnet , daß als weiterer Bestandteil 0,5 - 5 Gewichts-% Niob verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch ge kenn zei chnet , daß als weiterer Bestandteil 17 - 50 Gewichts-% Niob verwendet wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 0,5 - 5 Gewichts-% Chrom, Vanadium, Mangan, Molybdän und/oder Tantal enthält.
23. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, bei welchem durch Einbringung von Energie ein Zusatzmaterial an derjenigen Stelle mit dem Zylinderkopf verschmolzen wird, an welchem der Ventilsitz gebildet werden soll, dadurch ge kenn z e i chnet , daß als Zusatzmaterial (7) eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch ge kenn z e i chnet , daß als weiterer Bestandteil 0,5 - 4 Gewichts-% Nickel verwendet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch ge kenn z e i chnet , daß als weiterer Bestandteil 0,5 - 4 Gewichts-% Chrom verwendet wird.
26. Verfahren nach Anspruch 23, 24 oder 25 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als weiterer Bestandteil 0,5 - 4 Gewichts-% Mangan verwendet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 5 - 15 Gewichts-% Molybdän und/oder Kobalt enthält.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 10 - 25 Gewichts-% Kupfer enthält.
29. Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, bei welchem durch Einbringung von Energie ein Zusatzmaterial an derjenigen Stelle mit dem Zylinderkopf verschmolzen wird, an welchem der Ventilsitz gebildet werden soll, dadur ch ge kenn z e i chnet , daß als Zusatzmaterial (7) eine Legierung oder ein Gemisch aus einer Nickel-Chrom-Legierung sowie wenigstens einem weiteren Bestandteil verwendet wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nickel-Chrom-Legierung 10 - 30 Gewichts-%
Chrom und 70 - 90 Gewichts-% Nickel enthält.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als weiterer Legierungsbestandteil 3 - 5 Gewichts- % Silizium verwendet werden.
32. Verfahren nach Anspruch 29, 30 oder 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als weiterer Legierungsbestandteil 3 - 5 Gewichts- % Bor verwendet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als weiterer Legierungsbestandteil 3 - 5 Gewichts- % Eisen verwendet wird.
34. Verfahren nach Anspruch 29, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 10 - 40 Gewichts-% Molybdän enthält .
35. Verfahren nach Anspruch 29, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 5 - 10 Gewichts-% Kupfer und/oder Kobalt enthält.
36. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 5 - 12 Gewichts-% Aluminium enthält .
37. Verfahren nach Anspruch 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) 0,1 - 2 Gewichts-% Kohlenstoff und/oder Yttrium enthält.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) mittels eines Laserstrahls (9) mit dem Zylinderkopf (1) verschmolzen wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) mittels eines Elektronenstrahls mit dem Zylinderkopf (1) verschmolzen wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich des Ventilsitzes (5) ein Magnetfeld vorgesehen ist, welches das Zusatzmaterial (7) bzw. die aus dem Zusatzmaterial (7) entstehende Schmelze (10) konturiert und/oder durchmischt.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) gleichzeitig mit der Energieeinbringung auf den Zylinderkopf (1) aufgebracht wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) in Pulverform auf den Zylinderkopf (1) aufgebracht wird.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 42, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) mittels einer Düse (8) auf den Zylinderkopf (1) aufgebracht wird.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zusatzmaterial (7) auf den Zylinderkopf (1) aufgebracht wird und anschließend mittels der E- nergieeinbringung mit dem Zylinderkopf (1) verschmolzen wird.
45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch ge kenn z e i chnet , daß das Zusatzmaterial (7) in Pulverform auf den Zylinderkopf (1) aufgebracht wird.
46. Ventilsitzanordnung für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit mehreren, nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 45 hergestellten, aus dem Zusatzmaterial (7) bestehenden Ventilsitzen (5) , wobei die Ventilsitze (5) jeweils derart um einen ebenfalls aus dem Zusatzmaterial (7) bestehenden ringförmigen Bereich (5a) erweitert sind, daß sich die einzelnen ringförmigen Bereiche (5a) wenigstens teilweise überlappen.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10255447A1 (de) * 2002-11-28 2004-06-24 Daimlerchrysler Ag Ventilsitz und Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes
JP4038724B2 (ja) * 2003-06-30 2008-01-30 トヨタ自動車株式会社 レーザクラッド加工装置およびレーザクラッド加工方法
DE10329912B4 (de) * 2003-07-02 2005-06-09 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes
DE10353473B4 (de) * 2003-11-15 2007-02-22 Daimlerchrysler Ag Bauteil einer Brennkraftmaschine und Verfahren zu dessen Herstellung
KR100656607B1 (ko) * 2004-07-15 2006-12-11 현대자동차주식회사 밸브의 윤활구조
JP5101838B2 (ja) * 2006-05-16 2012-12-19 ヤンマー株式会社 金属部材の表面硬化方法
US7757396B2 (en) * 2006-07-27 2010-07-20 Sanyo Special Steel Co., Ltd. Raw material powder for laser clad valve seat and valve seat using the same
DE102008003871A1 (de) 2008-01-08 2009-07-09 Volkswagen Ag Blechhalbzeuge und Verfahren zum Veredeln von Blechhalbzeugen mit Hilfe von Laserstrahlverfahren
DE102008015854A1 (de) * 2008-03-27 2009-10-01 Volkswagen Ag Ventilsitzring
NL2001869C2 (nl) * 2008-08-01 2010-02-02 Stichting Materials Innovation Cilinderkop met klepzitting alsmede werkwijze voor het vervaardigen daarvan.
DE102008050388B3 (de) 2008-10-02 2009-10-22 Märkisches Werk GmbH Verfahren zur Reparatur von Schäden eines wassergekühlten Zylinderkopfes bei 4-Takt-Verbrennungsmotoren, sowie Zylinderkopf
US9228458B2 (en) * 2010-02-19 2016-01-05 Ford Global Technologies, Llc Valve seat insert
KR101316474B1 (ko) * 2011-09-19 2013-10-08 현대자동차주식회사 엔진밸브시트 및 그 제조방법
US9011086B2 (en) * 2011-12-07 2015-04-21 Honeywell International Inc. Treated valve seat
JP5858007B2 (ja) * 2013-07-01 2016-02-10 トヨタ自動車株式会社 バルブシート用の肉盛方法及びシリンダヘッドの製造方法
US10183365B2 (en) * 2013-12-13 2019-01-22 Dm3D Technology, Llc Method of manufacturing high-conductivity wear resistant surface on a soft substrate
KR101610166B1 (ko) * 2014-12-04 2016-04-20 현대자동차 주식회사 밸브시트 구조
JP7095334B2 (ja) * 2018-03-16 2022-07-05 トヨタ自動車株式会社 シリンダヘッド
WO2022199837A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Jaguar Land Rover Limited A casting for an internal combustion engine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB618607A (en) 1946-06-04 1949-02-24 William Thomas Davies Improvements in or relating to the production of corrosion resistant coatings on poppet valves for internal-combustion engines
DE2200003B2 (de) * 1972-01-03 1977-09-15 Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm Verfahren zur oberflaechenverguetung von leichtmetallkolben
IT1155320B (it) * 1982-04-22 1987-01-28 Fiat Auto Spa Metodo per l'ottenimento di una sede valvola su una testata di un motore endotermico e motore con sedi valvola ottenute con tale metodo
JPS59129746A (ja) * 1983-01-18 1984-07-26 Mitsubishi Metal Corp エンジンバルブおよび同バルブシ−ト用Ｃｏ基合金
DE3517077C1 (de) * 1985-05-11 1986-11-06 M.A.N.- B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Verfahren zum Panzern der Ventilsitzflaeche eines thermisch und mechanisch hoch belastbaren sowie gegen Korrosion geschuetzten Gaswechselventils fuer eine schweroelbetriebene Brennkraftmaschine
JPS62150014A (ja) * 1985-12-25 1987-07-04 Toyota Motor Corp アルミニウム合金製バルブシ−トレスシリンダヘツド
DE4443772C2 (de) 1994-02-18 2000-06-29 Mitsubishi Materials Corp Motorventil mit verbesserter Hochtemperatur-Verschleißfestigkeit
US5611306A (en) 1995-08-08 1997-03-18 Fuji Oozx Inc. Internal combustion engine valve
DE19639480A1 (de) * 1996-09-26 1998-04-02 Guenter Hackerodt Verfahren zur Innenbeschichtung von Zylinder-Laufflächen, insbesondere von Aluminium-Laufflächen
JP3853100B2 (ja) * 1998-02-26 2006-12-06 三井金属鉱業株式会社 耐摩耗性に優れた銅合金
DE19912894A1 (de) * 1999-03-23 2000-07-20 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Oberflächenbeschichtung metallener Werkstücke
DE19912889A1 (de) * 1999-03-23 2000-09-28 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung eines Ventilsitzes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03042508A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP3835694B2 (ja) 2006-10-18
ATE302333T1 (de) 2005-09-15
WO2003042508A1 (de) 2003-05-22
DE50203987D1 (de) 2005-09-22
KR20050037497A (ko) 2005-04-22
EP1444421B1 (de) 2005-08-17
DE10156196C1 (de) 2003-01-02
JP2005509522A (ja) 2005-04-14
US7013858B2 (en) 2006-03-21
US20050034700A1 (en) 2005-02-17

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