JP5420116B1 - ポペットバルブのフェース部の形成方法およびこの形成方法によるフェース部を有するポペットバルブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポペットバルブのフェース部の形成方法は、軸部1bとその一端の傘部2aとからなるポペットバルブ基体2について、上記傘部2aに溶接による肉盛部4を周回状に形成する工程と、この肉盛部4に所定の開き角のフェース面6を形成する工程とからなり、上記肉盛部4には、表面の除去加工により平滑面5を形成し、この平滑面5に対する塑性加工により上記フェース面6を形成するとともに、この加工は、再結晶温度未満の温度域である冷間から温間の範囲で、ポペットバルブのフェース部2bに均等面圧を与えることにより、上記課題を解決してフェース部の耐久性を向上することができるものである。
Description
ポペットバルブは、軸部と一体の大径の傘部とからなるバルブ基体を塑性加工によって形成し、このバルブ基体の傘部に肉盛溶接加工によってフェース部を形成した上で仕上げ加工によって製造される。
第四の工程である(4)肉盛溶接加工は、傘部2aの予熱後にフェース部2bの溝3に沿ってコバルト系その他の耐摩耗性合金を肉盛溶接によって肉盛部4を形成する。このとき、傘部2aの冷却により、溶接時の入熱による熱応力の発生を軽減し、溶接境界割れを防止する。
上記工程によって形成されるポペットバルブのフェース部2bは、軸部1bとその一端の傘部2aとからなるポペットバルブ基体2について、傘部2aの外周部に形成した傾斜面によるフェース部2bに溝3を切削形成し、この溝3に沿って溶接による肉盛部4を周回状に形成し、この肉盛部4の表面を切削除去加工によって平滑面5を形成することにより肉盛部4の均等面圧負荷による二次鍛造が可能となる。
また、一般の金属組織の転位は粒界よりも粒内で起こり易く、粒界の増大によって転位が起こり難くなることから、結晶粒が大きくなると粒界が減少して転位が起こり易く、その結果強度が低下する。このように、材料強度は、転位の動き易さで左右され、動き易いほど強度が低くなる。
上記工程によって製造したポペットバルブの検証により、フェース部の残留応力、クラック、表面の硬さについて以下の結果を得た。
1)圧縮残留応力について
深さが0μm、20μm、50μmの測定位置について 二次鍛造無しでは、20μm、50μm位置で引張応力、有りでは、全深さ範囲において、周方向、放射方向を問わない残留圧縮応力が確認された。
2)耐ヒートクラック性の向上について
熱衝撃試験より、二次鍛造による耐フェースクラック性の改善及び、熱応力に対する強度向上が認められた。
3)内部欠陥(ピンホール・クラックなど)の圧着について
肉盛溶接によって基材側内部組織にクラックが発生したポペットバルブについて、二次鍛造による欠陥修復効果が金属組織の顕微鏡解析によって確認された。試験対象は、ポペットバルブ(傘径約110mm、フェース角100°、高ニッケル合金(NCF80A)の基材に肉盛溶接(商標名ステライト#712)による。
4)加工硬化について
肉盛部完成表面付近の硬さは、フェース部の内径側、中央、外径側の測定位置において、2次鍛造前後において上昇(35〜70HV)があり、加工硬化を確認できた。
次に、図3に二次鍛造時の要部拡大断面図(第二例)を示すように、ポペットバルブのフェース面6の開き角が小さい場合の二次鍛造加工について説明する。 前述の一連の工程において、第五の工程である(5)鍛造前加工においては、肉盛部4の平滑面5に加えて、さらにその内周側の傘部2aの基材に及ぶ溶接境界部の範囲を切削除去加工によって第二の平滑面5aとして形成し、この第二の平滑面5aについて肉盛部4のフェース面6と同様にして、かつ、このフェース面6と一体にその内周側に拡大するフェース内拡面6aを二次鍛造によって形成する。このフェース内拡面6aは、フェース面6の開き角αより大きい開き角βに形成する。開き角αはポペットバルブの完成フェース角度に合わせる為、一般的なポペットバルブの場合30°≦α<180°の範囲で設定し、開き角βはα<β≦180°の範囲で設定する。
1b 軸部
2 ポペットバルブ基体
2a 傘部
2b フェース部
3 溝
4 肉盛部
5 平滑面
5a 第二の平滑面
6 フェース面
6a フェース内拡面
7 仕上面
P 外径部
Claims (4)
- 軸部とその一端の傘部とからなるポペットバルブ基体について、上記傘部に溶接による周回状の肉盛部を形成する工程と、その肉盛部に所定の開き角のフェース面を形成する工程とからなるポペットバルブのフェース部の形成方法において、
上記傘部の外径部を所定外形寸法に切削し、かつ、上記肉盛部には、表面の除去加工によって平滑面を形成し、この平滑面に対する鍛造加工によって上記フェース面を形成するとともに、この鍛造加工は、再結晶温度未満の温度域である冷間から温間の範囲で、均等面圧を与えることを特徴とするポペットバルブのフェース部の形成方法。 - 軸部とその一端の傘部とからなるポペットバルブ基体について、上記傘部に溶接による周回状の肉盛部を形成する工程と、その肉盛部に所定の開き角のフェース面を形成する工程とからなるポペットバルブのフェース部の形成方法において、
上記肉盛部には、表面の除去加工によって平滑面を形成し、この平滑面に対する塑性加工によって上記フェース面を形成するとともに、この塑性加工は、再結晶温度未満の温度域である冷間から温間の範囲で、均等面圧を与え、上記肉盛部からその内周側に及ぶ領域を前記平滑面と同様にして第二の平滑面を形成し、この第二の平滑面について前記フェース面と同様にして上記フェース面と一体にフェース内拡面を形成するとともに、このフェース内拡面の開き角を前記フェース面の開き角より大きい角度に形成することを特徴とするポペットバルブのフェース部の形成方法。 - 軸部とその一端の傘部とからなるポペットバルブ基体について、上記傘部に溶接による周回状の肉盛部を設け、この肉盛部に所定の開き角のフェース面を備えたフェース部を有するポペットバルブにおいて、
上記傘部の外径部を所定外形寸法に切削し、かつ、上記肉盛部には、表面の除去加工によって平滑面を設け、この平滑面に対する鍛造加工によって上記フェース面を形成するとともに、この鍛造加工は、再結晶温度未満の温度域である冷間から温間の範囲で、均等面圧を与えることを特徴とするポペットバルブ。 - 軸部とその一端の傘部とからなるポペットバルブ基体について、上記傘部に溶接による周回状の肉盛部を設け、この肉盛部に所定の開き角のフェース面を備えたフェース部を有するポペットバルブにおいて、
上記肉盛部には、表面の除去加工によって平滑面を設け、この平滑面に対する塑性加工によって上記フェース面を形成するとともに、この塑性加工は、再結晶温度未満の温度域である冷間から温間の範囲で、均等面圧を与え、上記肉盛部からその内周側に及ぶ領域に上記平滑面と同様にして第二の平滑面を形成し、この第二の平滑面について上記フェース面と同様にして上記フェース面と一体のフェース内拡面を形成するとともに、このフェース内拡面の開き角を前記フェース面の開き角より大きい角度に形成したことを特徴とするポペットバルブ。
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