JPH07102916A - エンジンバルブ - Google Patents
エンジンバルブInfo
- Publication number
- JPH07102916A JPH07102916A JP27751193A JP27751193A JPH07102916A JP H07102916 A JPH07102916 A JP H07102916A JP 27751193 A JP27751193 A JP 27751193A JP 27751193 A JP27751193 A JP 27751193A JP H07102916 A JPH07102916 A JP H07102916A
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- Japan
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価な鉄基盛金材を用いてすぐれた耐摩耗性
が得られるエンジンバルブを提供する。 【構成】 ステム部に弁傘部３を連設して成る金属製の
弁体１において、弁傘部３の環状の裏面縁部４に、鉄基
盛金材による盛金層６を設け、この盛金層６の仕上加工
面部に、酸化処理による酸化層８を設けた。
が得られるエンジンバルブを提供する。 【構成】 ステム部に弁傘部３を連設して成る金属製の
弁体１において、弁傘部３の環状の裏面縁部４に、鉄基
盛金材による盛金層６を設け、この盛金層６の仕上加工
面部に、酸化処理による酸化層８を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自動車用エンジン等の
エンジンの吸気弁または排気弁として用いられるエンジ
ンバルブに関する。
エンジンの吸気弁または排気弁として用いられるエンジ
ンバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にエンジンバルブとしては、耐熱鋼
製のものが多く用いられ、エンジンヘッドのバルブシー
トに当接する弁フェース部の耐摩耗性向上のために、き
のこ形の弁体の弁傘部の裏面縁部には、Ｃｏ基合金やＣ
ｒ基合金などの硬質金属を肉盛溶接して盛金層を設ける
ことがおこなわれている。そしてこのＣｏ基合金などの
硬質金属は高価であるため、たとえば特開平２−９２４
９４号公報に開示されているような、鉄基盛金材の使用
が試みられている。
製のものが多く用いられ、エンジンヘッドのバルブシー
トに当接する弁フェース部の耐摩耗性向上のために、き
のこ形の弁体の弁傘部の裏面縁部には、Ｃｏ基合金やＣ
ｒ基合金などの硬質金属を肉盛溶接して盛金層を設ける
ことがおこなわれている。そしてこのＣｏ基合金などの
硬質金属は高価であるため、たとえば特開平２−９２４
９４号公報に開示されているような、鉄基盛金材の使用
が試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが一般にバルブ
シート部は、耐摩耗性および価格の点で優れている鋳鉄
や鉄系焼結材などの、鉄を主成分とした材質で構成され
ているため、弁フェース部を鉄基盛金材で構成するとい
わゆる「ともがね」となって、鉄同士が衝突・摩耗する
ことによる凝着摩耗が早期に発生し、摩耗が激しいため
実用化には至っていない。
シート部は、耐摩耗性および価格の点で優れている鋳鉄
や鉄系焼結材などの、鉄を主成分とした材質で構成され
ているため、弁フェース部を鉄基盛金材で構成するとい
わゆる「ともがね」となって、鉄同士が衝突・摩耗する
ことによる凝着摩耗が早期に発生し、摩耗が激しいため
実用化には至っていない。
【０００４】この発明は上記問題点を解決するもので、
安価な鉄基盛金材を用いてすぐれた耐摩耗性が得られる
エンジンバルブを提供しようとするものである。
安価な鉄基盛金材を用いてすぐれた耐摩耗性が得られる
エンジンバルブを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この出願の第１の発明の
エンジンバルブは、ステム部に弁傘部を連設して成る金
属製の弁体において、前記弁傘部の環状の裏面縁部に、
鉄基盛金材による盛金層を設け、この盛金層の仕上加工
面部に、酸化処理による酸化層を形成したことを特徴と
する。
エンジンバルブは、ステム部に弁傘部を連設して成る金
属製の弁体において、前記弁傘部の環状の裏面縁部に、
鉄基盛金材による盛金層を設け、この盛金層の仕上加工
面部に、酸化処理による酸化層を形成したことを特徴と
する。
【０００６】またこの出願の第２の発明のエンジンバル
ブは、ステム部に弁傘部を連設して成る金属製の弁体に
おいて、前記弁傘部の環状の裏面縁部に、鉄基盛金材に
よる盛金層を設け、この盛金層の仕上加工面部に、窒化
処理による窒化層を形成したことを特徴とする。
ブは、ステム部に弁傘部を連設して成る金属製の弁体に
おいて、前記弁傘部の環状の裏面縁部に、鉄基盛金材に
よる盛金層を設け、この盛金層の仕上加工面部に、窒化
処理による窒化層を形成したことを特徴とする。
【０００７】この発明において鉄基盛金材の鉄の含有量
が２５％（質量％）以上だと、酸化処理により安定した
酸化層が形成され、また窒化処理により安定した窒化層
が形成されるので、鉄の含有量は２５％以上とするのが
好ましい。
が２５％（質量％）以上だと、酸化処理により安定した
酸化層が形成され、また窒化処理により安定した窒化層
が形成されるので、鉄の含有量は２５％以上とするのが
好ましい。
【０００８】またこの発明において、鉄基盛金材の鉄以
外の成分については、盛金層自体の特性上、Ｃ＝０．１
〜３％、Ｓｉ＝０．１〜６％、Ｍｎ＝０．１〜２０％、
Ｎｉ＝３〜３５％、Ｃｒ＝１０〜４０％、Ｍｏ＝０．１
〜２０％であるのが好ましく、以下にその理由を述べ
る。
外の成分については、盛金層自体の特性上、Ｃ＝０．１
〜３％、Ｓｉ＝０．１〜６％、Ｍｎ＝０．１〜２０％、
Ｎｉ＝３〜３５％、Ｃｒ＝１０〜４０％、Ｍｏ＝０．１
〜２０％であるのが好ましく、以下にその理由を述べ
る。
【０００９】先ずＣは、耐摩耗性を確保するために添加
するが、０．１質量％未満では必要な硬さ、すなわち耐
摩耗性が確保できないし、３質量％以上では盛金部の靱
性が低下する。
するが、０．１質量％未満では必要な硬さ、すなわち耐
摩耗性が確保できないし、３質量％以上では盛金部の靱
性が低下する。
【００１０】Ｓｉは、脱酸材として添加するが、０．１
質量％未満ではその効果は無く、６質量％以上では盛金
部の靱性が低下する。
質量％未満ではその効果は無く、６質量％以上では盛金
部の靱性が低下する。
【００１１】Ｍｎは、オーステナイト安定化のために添
加するが、０．１質量％未満ではその効果は無く、２０
質量％以上では合金の溶解鋳造が困難になる。
加するが、０．１質量％未満ではその効果は無く、２０
質量％以上では合金の溶解鋳造が困難になる。
【００１２】Ｎｉは、オーステナイト安定化のためと耐
食性の向上のために添加するが、３質量％未満ではその
効果は無く、３５質量％以上ではそれ以上の効果はなく
経済的ではない。
食性の向上のために添加するが、３質量％未満ではその
効果は無く、３５質量％以上ではそれ以上の効果はなく
経済的ではない。
【００１３】Ｃｒは、耐食性および耐酸化性の向上のた
め添加するが、１０質量％未満ではその効果は無く、４
０質量％以上ではそれ以上の効果は無く経済的ではな
い。
め添加するが、１０質量％未満ではその効果は無く、４
０質量％以上ではそれ以上の効果は無く経済的ではな
い。
【００１４】Ｍｏは、高温での耐摩耗性を確保するため
に添加するが、０．１質量％未満では必要な高温硬さ、
すなわち耐摩耗性が確保できないし、２０質量％以上で
は盛金部の靱性が低下する。
に添加するが、０．１質量％未満では必要な高温硬さ、
すなわち耐摩耗性が確保できないし、２０質量％以上で
は盛金部の靱性が低下する。
【００１５】なお盛金性を改善するために、上記合金成
分の他にさらにＢ，Ｏ，Ａｌ，Ｔｉなどの微量元素を盛
金材に添加してもよい。
分の他にさらにＢ，Ｏ，Ａｌ，Ｔｉなどの微量元素を盛
金材に添加してもよい。
【００１６】第１の発明において酸化層を形成させる酸
化処理法としては、盛金層の仕上加工面部に火炎を吹付
ける火炎酸化法の他、該仕上加工面部を局部的に加熱す
る高周波加熱法やレーザー加熱法、あるいは弁体を高温
の炉中に保持する炉内酸化法などを用いることができ
る。
化処理法としては、盛金層の仕上加工面部に火炎を吹付
ける火炎酸化法の他、該仕上加工面部を局部的に加熱す
る高周波加熱法やレーザー加熱法、あるいは弁体を高温
の炉中に保持する炉内酸化法などを用いることができ
る。
【００１７】また第２の発明において窒化層を形成させ
る窒化処理法としては、各種のガス窒化法および液体窒
化法を用いることができる。
る窒化処理法としては、各種のガス窒化法および液体窒
化法を用いることができる。
【００１８】第１の発明における酸化層（詳しくは酸化
鉄を主体とする硬質の酸化物層およびその下面の酸素拡
散層）の厚さ、および第２の発明における窒化層（詳し
くは窒化鉄を主体とする硬質の窒化物層およびその下面
の窒素拡散層）の厚さは、２μｍ未満であると強度が低
く弁体開閉時の衝撃および変形によって破損しやすく、
この破損により露出した盛金層の凝着摩耗が生じるの
で、いずれも２μｍ以上とするのが好ましい。
鉄を主体とする硬質の酸化物層およびその下面の酸素拡
散層）の厚さ、および第２の発明における窒化層（詳し
くは窒化鉄を主体とする硬質の窒化物層およびその下面
の窒素拡散層）の厚さは、２μｍ未満であると強度が低
く弁体開閉時の衝撃および変形によって破損しやすく、
この破損により露出した盛金層の凝着摩耗が生じるの
で、いずれも２μｍ以上とするのが好ましい。
【００１９】
【作用】第１の発明のエンジンバルブは、エンジンに組
込んで運転したとき、鉄基盛金材の盛金層の仕上加工面
部に形成された酸化層が、盛金層の鉄分とエンジンの鋳
鉄や鉄系焼結材で構成されたバルブシートの鉄分との間
に介在して、鉄同士が衝突摩耗する凝着摩耗を防止す
る。
込んで運転したとき、鉄基盛金材の盛金層の仕上加工面
部に形成された酸化層が、盛金層の鉄分とエンジンの鋳
鉄や鉄系焼結材で構成されたバルブシートの鉄分との間
に介在して、鉄同士が衝突摩耗する凝着摩耗を防止す
る。
【００２０】また第２の発明のエンジンバルブは、エン
ジンに組込んで運転したとき、鉄基盛金材の盛金層の仕
上加工面部に形成された窒化層が、盛金層の鉄分とエン
ジンの鋳鉄や鉄系焼結材で構成されたバルブシートの鉄
分との間に介在して、鉄同士が衝突摩耗する凝着摩耗を
防止する。
ジンに組込んで運転したとき、鉄基盛金材の盛金層の仕
上加工面部に形成された窒化層が、盛金層の鉄分とエン
ジンの鋳鉄や鉄系焼結材で構成されたバルブシートの鉄
分との間に介在して、鉄同士が衝突摩耗する凝着摩耗を
防止する。
【００２１】
【実施例】以下図１乃至図３により第１発明の実施例を
説明する。図１において１は耐熱鋼（ＳＵＨ３５）製の
弁体で、２はステム部、３はこのステム部２に連設した
弁傘部、４はこの弁傘部３の裏面側に環状に形成した断
面凹溝状の裏面縁部である。また５はステム部２の上端
部に形成した溝で、図示しないリテーナ取付用のコッタ
を嵌込むためのものである。
説明する。図１において１は耐熱鋼（ＳＵＨ３５）製の
弁体で、２はステム部、３はこのステム部２に連設した
弁傘部、４はこの弁傘部３の裏面側に環状に形成した断
面凹溝状の裏面縁部である。また５はステム部２の上端
部に形成した溝で、図示しないリテーナ取付用のコッタ
を嵌込むためのものである。
【００２２】上記弁体１（但し弁傘部３の外径＝２７m
m）を８本用意して、表１に示す組成のNo. Ａ〜Ｅの５
種の鉄基盛金材の粉末をプラズマトーチを用いてプラズ
マアークにより加熱溶融させて、表２に示す組合せで８
本の弁体１に対して盛金層６を形成させたのち、盛金層
６の表面を研削加工して所定の加工精度の仕上加工面７
を形成し、実施例１〜６および比較例１，２の８本の仕
上加工品を得た。
m）を８本用意して、表１に示す組成のNo. Ａ〜Ｅの５
種の鉄基盛金材の粉末をプラズマトーチを用いてプラズ
マアークにより加熱溶融させて、表２に示す組合せで８
本の弁体１に対して盛金層６を形成させたのち、盛金層
６の表面を研削加工して所定の加工精度の仕上加工面７
を形成し、実施例１〜６および比較例１，２の８本の仕
上加工品を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】次に上記の各仕上加工品に対して、弁傘部
３を下側にして回転台上に載置してステム部２の中心軸
線のまわりに回転させつつ、酸素・アセチレンガスバー
ナの火炎を仕上加工面７に吹付ける火炎酸化法によっ
て、酸化処理をおこなった。そしてこの酸化処理時間を
調節して表２に示すように各実施例および比較例の仕上
加工品に対して、同表記載の厚さｔの酸化層８を仕上加
工面７部に形成させた。なお比較例１においては、酸化
処理は省略した。
３を下側にして回転台上に載置してステム部２の中心軸
線のまわりに回転させつつ、酸素・アセチレンガスバー
ナの火炎を仕上加工面７に吹付ける火炎酸化法によっ
て、酸化処理をおこなった。そしてこの酸化処理時間を
調節して表２に示すように各実施例および比較例の仕上
加工品に対して、同表記載の厚さｔの酸化層８を仕上加
工面７部に形成させた。なお比較例１においては、酸化
処理は省略した。
【００２５】
【表２】
【００２６】上記工程で得られた実施例１〜６のエンジ
ンバルブ１０および比較例１および２のエンジンバルブ
を、排気量２０００ccのエンジン（但しエンジンヘッド
のバルブシート部材質：鉄系焼結材）に排気弁として組
込み、燃料として無鉛ガソリンを用いてエンジンの回転
数：２４００ｒｐｍで２００時間連続運転する耐久試験
をおこない、弁フェース部の摩耗量を測定した結果を図
３に示す。
ンバルブ１０および比較例１および２のエンジンバルブ
を、排気量２０００ccのエンジン（但しエンジンヘッド
のバルブシート部材質：鉄系焼結材）に排気弁として組
込み、燃料として無鉛ガソリンを用いてエンジンの回転
数：２４００ｒｐｍで２００時間連続運転する耐久試験
をおこない、弁フェース部の摩耗量を測定した結果を図
３に示す。
【００２７】図３から判るように、実施例のものは適切
な厚さの酸化層８の存在により、弁フェース部の摩耗が
少量に抑制され、バルブシートとの当りも良好でガスも
れや出力低下の現象は見られなかった。これに対して酸
化層８が薄いかあるいは存在しない比較例のものは、凝
着摩耗の進行により盛金層６の摩耗が著しく、バルブシ
ートとの当りが不良となり燃焼ガスのリーク現象が見ら
れた。
な厚さの酸化層８の存在により、弁フェース部の摩耗が
少量に抑制され、バルブシートとの当りも良好でガスも
れや出力低下の現象は見られなかった。これに対して酸
化層８が薄いかあるいは存在しない比較例のものは、凝
着摩耗の進行により盛金層６の摩耗が著しく、バルブシ
ートとの当りが不良となり燃焼ガスのリーク現象が見ら
れた。
【００２８】次に図１および図４および図５により第２
の発明の実施例を説明する。前記第１の発明の実施例と
同じ弁体１（図１参照）に対して同様の盛金をおこな
い、表１の鉄基盛金材を表３に示す組合せで使用して、
盛金層６を有する実施例11〜16および比較例21，22の８
本の仕上げ加工品を得た。
の発明の実施例を説明する。前記第１の発明の実施例と
同じ弁体１（図１参照）に対して同様の盛金をおこな
い、表１の鉄基盛金材を表３に示す組合せで使用して、
盛金層６を有する実施例11〜16および比較例21，22の８
本の仕上げ加工品を得た。
【００２９】次にこれら仕上加工品を、５８０℃の軟窒
化用塩浴槽内に浸漬する軟窒化法（タフトライド法）に
よって、窒化処理をおこなった。そしてこの浸漬時間を
調節して表３に示すように各実施例および比較例の仕上
加工品に対して、同表記載の厚さｔの窒化層１８を仕上
加工面７部に形成させた。なお比較例11においては、窒
化処理は省略した。
化用塩浴槽内に浸漬する軟窒化法（タフトライド法）に
よって、窒化処理をおこなった。そしてこの浸漬時間を
調節して表３に示すように各実施例および比較例の仕上
加工品に対して、同表記載の厚さｔの窒化層１８を仕上
加工面７部に形成させた。なお比較例11においては、窒
化処理は省略した。
【００３０】
【表３】
【００３１】上記工程で得られた実施例11〜16のエンジ
ンバルブ２０および比較例11および12のエンジンバルブ
に対して、前記第１の発明の実施例と同条件の耐久試験
をおこない、弁フェース部の摩耗量を測定した結果を図
５に示す。
ンバルブ２０および比較例11および12のエンジンバルブ
に対して、前記第１の発明の実施例と同条件の耐久試験
をおこない、弁フェース部の摩耗量を測定した結果を図
５に示す。
【００３２】図５から判るように、実施例のものは適切
な厚さの窒化層１８の存在により、弁フェース部の摩耗
が少量に抑制され、バルブシートとの当りも良好でガス
もれや出力低下の現象は見られなかった。これに対して
窒化層１８が薄いかあるいは存在しない比較例のもの
は、凝着摩耗の進行により盛金層６の摩耗が著しく、バ
ルブシートとの当りが不良となり燃焼ガスのリーク現象
が見られた。
な厚さの窒化層１８の存在により、弁フェース部の摩耗
が少量に抑制され、バルブシートとの当りも良好でガス
もれや出力低下の現象は見られなかった。これに対して
窒化層１８が薄いかあるいは存在しない比較例のもの
は、凝着摩耗の進行により盛金層６の摩耗が著しく、バ
ルブシートとの当りが不良となり燃焼ガスのリーク現象
が見られた。
【００３３】この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、たとえば弁体１は上記以外の金属材料で構成し
てもよいし、またその細部形状は上記以外のものとして
もよい。
はなく、たとえば弁体１は上記以外の金属材料で構成し
てもよいし、またその細部形状は上記以外のものとして
もよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
鉄基盛金材による盛金層の仕上加工面部に形成した酸化
層（第１の発明の場合）または窒化層（第２の発明の場
合）により、盛金層の摩耗が少量に抑制され、安価な鉄
基盛金材を用いてすぐれた耐摩耗性を有するエンジンバ
ルブを得ることができる。
鉄基盛金材による盛金層の仕上加工面部に形成した酸化
層（第１の発明の場合）または窒化層（第２の発明の場
合）により、盛金層の摩耗が少量に抑制され、安価な鉄
基盛金材を用いてすぐれた耐摩耗性を有するエンジンバ
ルブを得ることができる。
【図１】この発明のエンジンバルブの実施例を示す酸化
および窒化処理前の弁体の仕上加工品の一部切欠正面図
である。
および窒化処理前の弁体の仕上加工品の一部切欠正面図
である。
【図２】第１の発明の実施例を示す弁体の要部拡大縦断
面図である。
面図である。
【図３】第１の発明の実施例品および比較例品の耐久試
験結果を示す線図である。
験結果を示す線図である。
【図４】第２の発明の実施例を示す弁体の要部拡大縦断
面図である。
面図である。
【図５】図２の発明の実施例品および比較例品の耐久試
験結果を示す線図である。
験結果を示す線図である。
１…弁体、２…ステム部、３…弁傘部、４…裏面縁部、
６…盛金層、７…仕上加工面、８…酸化層、１０…エン
ジンバルブ、１８…窒化層、２０…エンジンバルブ。
６…盛金層、７…仕上加工面、８…酸化層、１０…エン
ジンバルブ、１８…窒化層、２０…エンジンバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 8/18 8/26
Claims (4)
- 【請求項１】 ステム部に弁傘部を連設して成る金属製
の弁体において、前記弁傘部の環状の裏面縁部に、鉄基
盛金材による盛金層を設け、この盛金層の仕上加工面部
に、酸化処理による酸化層を形成したことを特徴とする
エンジンバルブ。 - 【請求項２】 ステム部に弁傘部を連設して成る金属製
の弁体において、前記弁傘部の環状の裏面縁部に、鉄基
盛金材による盛金層を設け、この盛金層の仕上加工面部
に、窒化処理による窒化層を形成したことを特徴とする
エンジンバルブ。 - 【請求項３】 鉄基盛金材が、鉄を２５質量％以上含有
して成る請求項１または２記載のエンジンバルブ。 - 【請求項４】 鉄基盛金材が、質量基準で、Ｃ＝０．１
〜３％、Ｓｉ＝０．１〜６％、Ｍｎ＝０．１〜２０％、
Ｎｉ＝３〜３５％、Ｃｒ＝１０〜４０％、Ｍｏ＝０．１
〜２０％含有して成る請求項３記載のエンジンバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27751193A JPH07102916A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | エンジンバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27751193A JPH07102916A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | エンジンバルブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07102916A true JPH07102916A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17584622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27751193A Pending JPH07102916A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | エンジンバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102916A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000075390A1 (de) * | 1999-06-02 | 2000-12-14 | Mahle Ventiltrieb Gmbh | Gusswerkstoff mit hoher warmhärte |
| CN101942617A (zh) * | 2010-09-25 | 2011-01-12 | 沈绍敖 | 新型耐蚀耐磨耐高温合金材料及其生产工艺 |
| EP2443266A1 (en) * | 2009-06-16 | 2012-04-25 | Scania CV AB | Engine component comprising corrosion-protection layer and manufacturing method |
| CN103498711A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-01-08 | 济南沃德汽车零部件有限公司 | 盘锥面堆焊合金并在合金层上保留氮化层的气门 |
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-
1993
- 1993-10-07 JP JP27751193A patent/JPH07102916A/ja active Pending
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