JPH08177421A - バルブシート及びその製造方法 - Google Patents
バルブシート及びその製造方法Info
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- JPH08177421A JPH08177421A JP33716294A JP33716294A JPH08177421A JP H08177421 A JPH08177421 A JP H08177421A JP 33716294 A JP33716294 A JP 33716294A JP 33716294 A JP33716294 A JP 33716294A JP H08177421 A JPH08177421 A JP H08177421A
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- sheet material
- seat
- welding
- valve seat
- thin
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 シート部の硬化層と共に硬度を均一化したバ
ルブシートを提供する。またシート素材、母材部に作業
工数を簡素化し、最適に肉盛溶接することができるバル
ブシートの製造方法を提供する。 【構成】 バルブシート１０は、薄いリング状のシート
本体１１の孔１２の一方にほぼ円錐状に開口して形成さ
れるシート部１３に、粉体肉盛溶接による硬化層５５を
ほぼ均一な厚さに施す。バルブシートの製造方法は、精
密鍛造またはパイプ材より削り出した素材本体５１の孔
５２の一方にほぼ平らなテーパ面５３を備えたシート素
材５０を成形し、このシート素材５０を溶接治具により
高速回転しながらほぼ平らなテーパ面５３に、粉体肉盛
溶接により薄い硬化肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に
肉盛して硬化肉盛部５４を形成し、このシート素材５０
を切削加工してバルブシート１０を成形し、且つこのバ
ルブシート１０に円錐状に開口するシート部１３を、テ
ーパ面５３で硬化層５５をほぼ均一な厚さに施して形成
する。
ルブシートを提供する。またシート素材、母材部に作業
工数を簡素化し、最適に肉盛溶接することができるバル
ブシートの製造方法を提供する。 【構成】 バルブシート１０は、薄いリング状のシート
本体１１の孔１２の一方にほぼ円錐状に開口して形成さ
れるシート部１３に、粉体肉盛溶接による硬化層５５を
ほぼ均一な厚さに施す。バルブシートの製造方法は、精
密鍛造またはパイプ材より削り出した素材本体５１の孔
５２の一方にほぼ平らなテーパ面５３を備えたシート素
材５０を成形し、このシート素材５０を溶接治具により
高速回転しながらほぼ平らなテーパ面５３に、粉体肉盛
溶接により薄い硬化肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に
肉盛して硬化肉盛部５４を形成し、このシート素材５０
を切削加工してバルブシート１０を成形し、且つこのバ
ルブシート１０に円錐状に開口するシート部１３を、テ
ーパ面５３で硬化層５５をほぼ均一な厚さに施して形成
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関において
吸、排気バルブと着座するバルブシート、及びそのバル
ブシートの製造方法に関し、詳しくは、シート部に粉体
肉盛溶接による硬化層を施すものに関する。
吸、排気バルブと着座するバルブシート、及びそのバル
ブシートの製造方法に関し、詳しくは、シート部に粉体
肉盛溶接による硬化層を施すものに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、内燃機関は、例えば図５に示す
ようにシリンダヘッド１の燃焼室の吸、排気ポート２に
吸、排気バルブ３が、ガイド４により移動可能に支持し
て設けられる。この場合にポート２は環状の溝５が形成
され、この溝５にシリンダヘッド１と異なる耐熱性のバ
ルブシート１０が圧入して一体的に取付けられる。バル
ブシート１０はリング状のシート本体１１にポート２と
同一寸法の孔１２を有し、この孔１２の一方にシート部
１３が円錐状に開口して形成され、このバルブシート１
０がバルブ３のヘッド３ａと同軸上に配置される。そし
て、機関運転時にバルブスプリングによりバルブ３のヘ
ッド３ａをバルブシート１０のシート部１３に着座して
閉じ、カムリフトによりヘッド３ａをシート部１３から
離間して開くように作動する。
ようにシリンダヘッド１の燃焼室の吸、排気ポート２に
吸、排気バルブ３が、ガイド４により移動可能に支持し
て設けられる。この場合にポート２は環状の溝５が形成
され、この溝５にシリンダヘッド１と異なる耐熱性のバ
ルブシート１０が圧入して一体的に取付けられる。バル
ブシート１０はリング状のシート本体１１にポート２と
同一寸法の孔１２を有し、この孔１２の一方にシート部
１３が円錐状に開口して形成され、このバルブシート１
０がバルブ３のヘッド３ａと同軸上に配置される。そし
て、機関運転時にバルブスプリングによりバルブ３のヘ
ッド３ａをバルブシート１０のシート部１３に着座して
閉じ、カムリフトによりヘッド３ａをシート部１３から
離間して開くように作動する。
【０００３】従って、機関運転中は、燃焼ガスによる高
温、高圧の雰囲気で、バルブヘッド３ａが強いスプリン
グ力によりバルブシート１０のシート部１３に着座する
ことを繰返すため、そのバルブシート１０の特にシート
部１３は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性が要求される。そ
こで、例えば特開平３−１４５５０８号公報、特開平４
−３３７９６号公報に示すように、バルブシート１０の
シート部１３にステライト合金等を粉体肉盛溶接するこ
とが知られている。
温、高圧の雰囲気で、バルブヘッド３ａが強いスプリン
グ力によりバルブシート１０のシート部１３に着座する
ことを繰返すため、そのバルブシート１０の特にシート
部１３は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性が要求される。そ
こで、例えば特開平３−１４５５０８号公報、特開平４
−３３７９６号公報に示すように、バルブシート１０の
シート部１３にステライト合金等を粉体肉盛溶接するこ
とが知られている。
【０００４】ここで従来のバルブシート１０のシート部
１３の粉体肉盛溶接方法を、図３により説明する。ま
ず、（ａ）のようにパイプ材２０を破線のように所定の
厚さに輪切り切断して、（ｂ）のような薄いリング状の
シート素材２１を作る。その後シート素材２１の孔２２
の一方を半径Ｒで切削加工して、一点鎖線から実線のよ
うに凹溝２３を環状に形成する。この凹溝２３を形成す
る理由は、肉盛部が溢れないようにする。溶接面を広く
して溶接強度を向上する等のためであり、ガスによる肉
盛溶接の時期から行われている。切削加工したシート素
材２１は脱脂等の処理をし、その凹溝２３に（ｃ）のよ
うに粉体肉盛溶接により肉盛部２４を形成する。
１３の粉体肉盛溶接方法を、図３により説明する。ま
ず、（ａ）のようにパイプ材２０を破線のように所定の
厚さに輪切り切断して、（ｂ）のような薄いリング状の
シート素材２１を作る。その後シート素材２１の孔２２
の一方を半径Ｒで切削加工して、一点鎖線から実線のよ
うに凹溝２３を環状に形成する。この凹溝２３を形成す
る理由は、肉盛部が溢れないようにする。溶接面を広く
して溶接強度を向上する等のためであり、ガスによる肉
盛溶接の時期から行われている。切削加工したシート素
材２１は脱脂等の処理をし、その凹溝２３に（ｃ）のよ
うに粉体肉盛溶接により肉盛部２４を形成する。
【０００５】この場合の粉体肉盛溶接は、プラズマアー
クで加熱溶融した溶接材料をシート素材２１の凹溝２３
に厚く肉盛するため、溶接材料によりシート素材２１や
その治具が熱せられる度合いが非常に大きい。特にシー
ト素材２１が加熱して溶けると、その素材２１が溶接材
料の方に染み出て混合し、溶接材料の硬化特性を希釈低
下するようになる。このため、例えば図４のように、シ
ート素材２１の治具３０が強制冷却手段４０を備えた構
造になっている。
クで加熱溶融した溶接材料をシート素材２１の凹溝２３
に厚く肉盛するため、溶接材料によりシート素材２１や
その治具が熱せられる度合いが非常に大きい。特にシー
ト素材２１が加熱して溶けると、その素材２１が溶接材
料の方に染み出て混合し、溶接材料の硬化特性を希釈低
下するようになる。このため、例えば図４のように、シ
ート素材２１の治具３０が強制冷却手段４０を備えた構
造になっている。
【０００６】治具３０は、回転テーブル３１を有し、回
転テーブル３１にチャック台３２が固着され、チャック
台３２の中心にシート素材２１を載置する支台３３が立
設される。また、チャック台３２の支台３３の周囲に
は、チャック３４の固定部材３４ａと複数個に分割して
放射状に配置された可動部材３４ｂが取付けられ、この
可動部材３４ｂの押え部材３５により支台３３のシート
素材２１を保持して脱落防止する構成であり、押え部材
３５やチャック３４に冷却手段４０が設けられている。
転テーブル３１にチャック台３２が固着され、チャック
台３２の中心にシート素材２１を載置する支台３３が立
設される。また、チャック台３２の支台３３の周囲に
は、チャック３４の固定部材３４ａと複数個に分割して
放射状に配置された可動部材３４ｂが取付けられ、この
可動部材３４ｂの押え部材３５により支台３３のシート
素材２１を保持して脱落防止する構成であり、押え部材
３５やチャック３４に冷却手段４０が設けられている。
【０００７】強制冷却手段４０は、シート素材２１の周
囲の押え部材３５とチャック３４の可動部材３４ｂとの
間にウォータジャケット４１が、パッキン４２でシール
して環状に形成される。そして、ウォータジャケット４
１をチューブ４３、チャック台３２の通路４４、回転テ
ーブル３１の内部のパイプ４５に連通して、冷却水を循
環するように構成される。
囲の押え部材３５とチャック３４の可動部材３４ｂとの
間にウォータジャケット４１が、パッキン４２でシール
して環状に形成される。そして、ウォータジャケット４
１をチューブ４３、チャック台３２の通路４４、回転テ
ーブル３１の内部のパイプ４５に連通して、冷却水を循
環するように構成される。
【０００８】そこで、粉体肉盛溶接する場合は、治具３
０の支台３３にチャック３４、押え部材３５によりシー
ト素材２１を、凹溝２３を上にして取付ける。そして、
冷却手段４０のウォータジャケット４１に冷却水を循環
し、回転テーブル３１によりシート素材２１を回転し、
粉体肉盛装置の溶接トーチ４６を凹溝２３に向けて設置
する。この状態で溶接トーチ４６から凹溝２３にプラズ
マアーク４７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給
し、アーク熱でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して凹溝
２３に肉盛する。
０の支台３３にチャック３４、押え部材３５によりシー
ト素材２１を、凹溝２３を上にして取付ける。そして、
冷却手段４０のウォータジャケット４１に冷却水を循環
し、回転テーブル３１によりシート素材２１を回転し、
粉体肉盛装置の溶接トーチ４６を凹溝２３に向けて設置
する。この状態で溶接トーチ４６から凹溝２３にプラズ
マアーク４７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給
し、アーク熱でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して凹溝
２３に肉盛する。
【０００９】この場合にシート素材２１を速く回転する
と、溶融金属が遠心力により凹溝２３から溢出するた
め、シート素材２１をゆっくり回転し、１〜２回転で凹
溝２３に厚く肉盛部２４を形成する。このとき溶融金属
によるシート素材２１、押え部材３５、チャック３４の
加熱をウォータジャケット４１の冷却水で冷却し、特に
シート素材２１の肉盛部２４の希釈を防止するのであ
る。
と、溶融金属が遠心力により凹溝２３から溢出するた
め、シート素材２１をゆっくり回転し、１〜２回転で凹
溝２３に厚く肉盛部２４を形成する。このとき溶融金属
によるシート素材２１、押え部材３５、チャック３４の
加熱をウォータジャケット４１の冷却水で冷却し、特に
シート素材２１の肉盛部２４の希釈を防止するのであ
る。
【００１０】こうして粉体肉盛溶接した後は、シート素
材２１を図３（ｃ）の一点鎖線に沿って所定の大きさに
切削し、肉盛部２４を円錐状に切削して仕上加工する。
これによりバルブシート１０を（ｄ）のように成形し、
且つシート本体１１の孔１２の一方にシート部１３を、
凹溝２３で肉盛溶接した硬化層２５を備えて円錐状に開
口して形成するのである。
材２１を図３（ｃ）の一点鎖線に沿って所定の大きさに
切削し、肉盛部２４を円錐状に切削して仕上加工する。
これによりバルブシート１０を（ｄ）のように成形し、
且つシート本体１１の孔１２の一方にシート部１３を、
凹溝２３で肉盛溶接した硬化層２５を備えて円錐状に開
口して形成するのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、シート素材２１に凹溝２３を形成
するため、その切削加工が必要になって、作業工程が多
くなる。また、肉盛量が多くなるため、硬化層の希釈の
問題を生じ、これに対処するため治具３０に冷却手段４
０を装備することが必要になって、治具３０の構造の複
雑化、コスト高等を招く。肉盛量が多いことで、肉盛部
２４の余肉も多くなり、このため熱処理や仕上切削加工
の際の工数が多くなる。
術のものにあっては、シート素材２１に凹溝２３を形成
するため、その切削加工が必要になって、作業工程が多
くなる。また、肉盛量が多くなるため、硬化層の希釈の
問題を生じ、これに対処するため治具３０に冷却手段４
０を装備することが必要になって、治具３０の構造の複
雑化、コスト高等を招く。肉盛量が多いことで、肉盛部
２４の余肉も多くなり、このため熱処理や仕上切削加工
の際の工数が多くなる。
【００１２】また、シート素材２１の１〜２回転で凹溝
２３に厚く肉盛するため、スタート位置とエンド位置の
継ぎ目で不連続な肉盛となる溶接欠陥を生じ易く、歩留
が悪い。さらに、バルブシート１０のシート部１３の硬
化層が不均一な厚さであるため、硬度も不均一となっ
て、薄い部分の硬度の低下を招く等の不具合がある。
２３に厚く肉盛するため、スタート位置とエンド位置の
継ぎ目で不連続な肉盛となる溶接欠陥を生じ易く、歩留
が悪い。さらに、バルブシート１０のシート部１３の硬
化層が不均一な厚さであるため、硬度も不均一となっ
て、薄い部分の硬度の低下を招く等の不具合がある。
【００１３】この発明は、このような点に鑑み、第１の
目的は、シート部の硬化層と共に硬度を均一化したバル
ブシートを提供することにある。第２の目的は、シート
部に作業工数を簡素化し、希釈の冷却手段を不要にして
最適に肉盛溶接することができるバルブシートの製造方
法を提供することにある。
目的は、シート部の硬化層と共に硬度を均一化したバル
ブシートを提供することにある。第２の目的は、シート
部に作業工数を簡素化し、希釈の冷却手段を不要にして
最適に肉盛溶接することができるバルブシートの製造方
法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の請求項１に係るバルブシートは、薄いリ
ング状のシート本体の孔の一方に円錐状に開口して形成
されるシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層を均一な
厚さに施すことを特徴とする。
め、この発明の請求項１に係るバルブシートは、薄いリ
ング状のシート本体の孔の一方に円錐状に開口して形成
されるシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層を均一な
厚さに施すことを特徴とする。
【００１５】請求項２に係るバルブシートの製造方法
は、精密鍛造により素材本体の孔の一方に平らなテーパ
面を備えたシート素材を成形し、このシート素材を治具
により高速回転しながら平らなテーパ面に、粉体肉盛溶
接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉盛し
て肉盛部を形成し、このシート素材を切削加工してバル
ブシートを成形し、且つこのバルブシートに円錐状に開
口するシート部を、テーパ面で硬化層を均一な厚さに施
して形成することを特徴とする。
は、精密鍛造により素材本体の孔の一方に平らなテーパ
面を備えたシート素材を成形し、このシート素材を治具
により高速回転しながら平らなテーパ面に、粉体肉盛溶
接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉盛し
て肉盛部を形成し、このシート素材を切削加工してバル
ブシートを成形し、且つこのバルブシートに円錐状に開
口するシート部を、テーパ面で硬化層を均一な厚さに施
して形成することを特徴とする。
【００１６】
【作用】従って、この発明の請求項１にあっては、バル
ブシートのシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層が均
一な厚で施されるので、シート部の硬度も均一になっ
て、機械的、熱的に最適な特性が得られる。
ブシートのシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層が均
一な厚で施されるので、シート部の硬度も均一になっ
て、機械的、熱的に最適な特性が得られる。
【００１７】請求項２にあっては、精密鍛造により素材
本体の孔の一方に平らなテーパ面を備えたシート素材を
成形し、このシート素材を治具により高速回転しながら
平らなテーパ面に、粉体肉盛溶接により薄い肉盛層を複
数重ねて直接且つ均一に肉盛して肉盛部を形成するの
で、広いテーパ面の全域に薄くて均一な肉盛部が、大き
い溶着強度で確実に形成される。そして、作業工数が少
なくなり、溶接欠陥も無くなる。また、シート素材が溶
けて希釈するおそれが無いため、シート素材の治具は、
冷却手段が不要で構造が簡素化する。
本体の孔の一方に平らなテーパ面を備えたシート素材を
成形し、このシート素材を治具により高速回転しながら
平らなテーパ面に、粉体肉盛溶接により薄い肉盛層を複
数重ねて直接且つ均一に肉盛して肉盛部を形成するの
で、広いテーパ面の全域に薄くて均一な肉盛部が、大き
い溶着強度で確実に形成される。そして、作業工数が少
なくなり、溶接欠陥も無くなる。また、シート素材が溶
けて希釈するおそれが無いため、シート素材の治具は、
冷却手段が不要で構造が簡素化する。
【００１８】そして、シート素材を切削加工してバルブ
シートを成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一の
ため、切削が容易になる。また、バルブシートのシート
部は、テーパ面により均一な厚さの硬化層が確実に形成
される。
シートを成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一の
ため、切削が容易になる。また、バルブシートのシート
部は、テーパ面により均一な厚さの硬化層が確実に形成
される。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、粉体肉盛溶接したバルブシート
と、その製造方法に適した実施例について説明する。ま
ず、（ａ）のように耐熱鋼のシート素材５０を冷間鍛
造、閉塞鍛造等の精密鍛造により、略バルブシート１０
と同一の形状に成形する。即ち、薄いリング状の素材本
体５１の内部に孔５２を有し、その孔５２の一方のシー
ト部と該当する部分に平らなテーパ面５３が形成され
る。そして、このシート素材５０の平らなテーパ面５３
に、必要に応じ脱脂等を処理して直接且つ薄く粉体肉盛
溶接する。
明する。図１において、粉体肉盛溶接したバルブシート
と、その製造方法に適した実施例について説明する。ま
ず、（ａ）のように耐熱鋼のシート素材５０を冷間鍛
造、閉塞鍛造等の精密鍛造により、略バルブシート１０
と同一の形状に成形する。即ち、薄いリング状の素材本
体５１の内部に孔５２を有し、その孔５２の一方のシー
ト部と該当する部分に平らなテーパ面５３が形成され
る。そして、このシート素材５０の平らなテーパ面５３
に、必要に応じ脱脂等を処理して直接且つ薄く粉体肉盛
溶接する。
【００２０】ここでシート素材５０のテーパ面５３に薄
く肉盛溶接するため、シート素材５０が溶接金属で溶け
て希釈する問題が無くなる。従って、シート素材５０の
治具３０に冷却手段を装備することが不要となる。
く肉盛溶接するため、シート素材５０が溶接金属で溶け
て希釈する問題が無くなる。従って、シート素材５０の
治具３０に冷却手段を装備することが不要となる。
【００２１】そこで、図２においてこの発明に適した治
具３０について説明する。治具３０は、回転テーブル３
１を有し、回転テーブル３１の中心にシート素材５０を
載置する支台３３が立設される。また、回転テーブル３
１の支台３３の周囲には、チャック３４の固定部材３４
ａと複数個に分割して放射状に配置された可動部材３４
ｂが取付けられ、この可動部材３４ｂの押え部材３５に
より支台３３のシート素材５０を保持して脱落防止する
ように構成される。
具３０について説明する。治具３０は、回転テーブル３
１を有し、回転テーブル３１の中心にシート素材５０を
載置する支台３３が立設される。また、回転テーブル３
１の支台３３の周囲には、チャック３４の固定部材３４
ａと複数個に分割して放射状に配置された可動部材３４
ｂが取付けられ、この可動部材３４ｂの押え部材３５に
より支台３３のシート素材５０を保持して脱落防止する
ように構成される。
【００２２】そこで、粉体肉盛溶接する場合は、治具３
０の支台３３にチャック３４、押え部材３５によりシー
ト素材５０を、テーパ面５３を上にして取付け、粉体肉
盛装置の溶接トーチ４６をテーパ面５３に向けて設置す
る。また、溶接材料は、耐熱性、耐摩耗性等に優れたも
のとして、例えば、ステライトＮｏ１，Ｎｏ２０の合金
であり、この溶接材料の粉体を使用する。そして、回転
テーブル３１によりシート素材５０を回転し、この状態
で溶接トーチ４６からテーパ面５３にプラズマアーク４
７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給し、アーク熱
でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して平らなテーパ面５
３に肉盛する。
０の支台３３にチャック３４、押え部材３５によりシー
ト素材５０を、テーパ面５３を上にして取付け、粉体肉
盛装置の溶接トーチ４６をテーパ面５３に向けて設置す
る。また、溶接材料は、耐熱性、耐摩耗性等に優れたも
のとして、例えば、ステライトＮｏ１，Ｎｏ２０の合金
であり、この溶接材料の粉体を使用する。そして、回転
テーブル３１によりシート素材５０を回転し、この状態
で溶接トーチ４６からテーパ面５３にプラズマアーク４
７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給し、アーク熱
でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して平らなテーパ面５
３に肉盛する。
【００２３】この場合に、従来の凹溝のような規制が無
いため、シート素材５０は高速回転することができ、高
速回転により均一に肉盛することが可能となる。また、
溶接装置を制御することで、肉盛量を絞って薄い肉盛層
を任意に形成することが可能である。さらに、従来の凹
溝に代ってテーパ面５３の全域により広い溶着面が得ら
れる。
いため、シート素材５０は高速回転することができ、高
速回転により均一に肉盛することが可能となる。また、
溶接装置を制御することで、肉盛量を絞って薄い肉盛層
を任意に形成することが可能である。さらに、従来の凹
溝に代ってテーパ面５３の全域により広い溶着面が得ら
れる。
【００２４】そこで、シート素材５０を高速回転しなが
ら平らなテーパ面５３に、薄い肉盛層を例えば１０回位
重ねて極力平らに肉盛し、図１（ｂ）のように肉盛部５
４を例えば１．５〜２．０ｍｍに形成する。これにより
広いテーパ面５３の全域に肉盛部５４が、大きい溶着強
度で直接且つ確実に形成される。そして、薄い肉盛層を
複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４はテーパ面５３
の全周に薄くて均一に突出したものになる。
ら平らなテーパ面５３に、薄い肉盛層を例えば１０回位
重ねて極力平らに肉盛し、図１（ｂ）のように肉盛部５
４を例えば１．５〜２．０ｍｍに形成する。これにより
広いテーパ面５３の全域に肉盛部５４が、大きい溶着強
度で直接且つ確実に形成される。そして、薄い肉盛層を
複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４はテーパ面５３
の全周に薄くて均一に突出したものになる。
【００２５】こうして平らなテーパ面５３に薄い肉盛層
を複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４のスタート位
置とエンド位置の継ぎ目は、常に連続したものになり、
この部分の溶接欠陥は殆ど解消される。また、肉盛溶接
時に溶融金属によりシート素材５０が加熱されるが、薄
い肉盛層を複数重ねて肉盛するため、シート素材５０の
加熱の度合いが非常に小さくなる。このためシート素材
５０のテーパ面５３は殆ど溶けなくなって、肉盛部５４
の希釈が防止される。このときシート素材５０の熱は、
押え部材３５、チャック３４等により適宜放熱される。
を複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４のスタート位
置とエンド位置の継ぎ目は、常に連続したものになり、
この部分の溶接欠陥は殆ど解消される。また、肉盛溶接
時に溶融金属によりシート素材５０が加熱されるが、薄
い肉盛層を複数重ねて肉盛するため、シート素材５０の
加熱の度合いが非常に小さくなる。このためシート素材
５０のテーパ面５３は殆ど溶けなくなって、肉盛部５４
の希釈が防止される。このときシート素材５０の熱は、
押え部材３５、チャック３４等により適宜放熱される。
【００２６】こうして粉体肉盛溶接した後は、シート素
材５０の素材本体５１を図１（ｂ）の一点鎖線に沿って
所定の大きさに切削し、肉盛部５４を円錐状に切削して
仕上加工する。これによりバルブシート１０は図１
（ｃ）のように成形され、シート本体１１の孔１２の一
方にシート部１３が、平らなテーパ面５３で肉盛溶接し
た硬化層５５を、例えば、１ｍｍの薄い均一な厚さで備
えて円錐状に開口して形成される。こうしてバルブシー
ト１０のシート部１３は、均一な厚さの硬化層５５を備
えることで、均一な硬度の特性が得られる。
材５０の素材本体５１を図１（ｂ）の一点鎖線に沿って
所定の大きさに切削し、肉盛部５４を円錐状に切削して
仕上加工する。これによりバルブシート１０は図１
（ｃ）のように成形され、シート本体１１の孔１２の一
方にシート部１３が、平らなテーパ面５３で肉盛溶接し
た硬化層５５を、例えば、１ｍｍの薄い均一な厚さで備
えて円錐状に開口して形成される。こうしてバルブシー
ト１０のシート部１３は、均一な厚さの硬化層５５を備
えることで、均一な硬度の特性が得られる。
【００２７】以上、この発明の実施例について説明した
が、シート素材のテーパ面は、円錐状でギザギザに加工
しても良い。
が、シート素材のテーパ面は、円錐状でギザギザに加工
しても良い。
【００２８】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の請求
項１に係るバルブシートでは、薄いリング状のシート本
体の孔の一方に円錐状に開口して形成されるシート部
に、粉体肉盛溶接による硬化層を均一な厚さに施す構成
であるから、シート部で均一な硬度が得られて、機械
的、熱的特性が最適化する。
項１に係るバルブシートでは、薄いリング状のシート本
体の孔の一方に円錐状に開口して形成されるシート部
に、粉体肉盛溶接による硬化層を均一な厚さに施す構成
であるから、シート部で均一な硬度が得られて、機械
的、熱的特性が最適化する。
【００２９】請求項２に係るバルブシートの製造方法で
は、精密鍛造により素材本体の孔の一方に平らなテーパ
面を備えたシート素材を成形し、このシート素材を治具
により高速回転しながら平らなテーパ面に、粉体肉盛溶
接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉盛し
て肉盛部を形成するので、広いテーパ面の全域に薄くて
均一な肉盛部が、大きい溶着強度で確実に形成される。
凹溝等の切削加工が不要で作業工数が少なくなり、薄い
肉盛層を複数重ねた肉盛溶接で溶接欠陥も無くなる。ま
た、シート素材が溶けて希釈するおそれが無いため、シ
ート素材の治具は、冷却手段が不要で構造が簡素化す
る。
は、精密鍛造により素材本体の孔の一方に平らなテーパ
面を備えたシート素材を成形し、このシート素材を治具
により高速回転しながら平らなテーパ面に、粉体肉盛溶
接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉盛し
て肉盛部を形成するので、広いテーパ面の全域に薄くて
均一な肉盛部が、大きい溶着強度で確実に形成される。
凹溝等の切削加工が不要で作業工数が少なくなり、薄い
肉盛層を複数重ねた肉盛溶接で溶接欠陥も無くなる。ま
た、シート素材が溶けて希釈するおそれが無いため、シ
ート素材の治具は、冷却手段が不要で構造が簡素化す
る。
【００３０】シート素材を切削加工してバルブシートを
成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一のため、切
削が容易化する。また、バルブシートのシート部は、テ
ーパ面で均一な厚さの硬化層を確実に形成することがで
きる。
成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一のため、切
削が容易化する。また、バルブシートのシート部は、テ
ーパ面で均一な厚さの硬化層を確実に形成することがで
きる。
【図１】この発明に係るバルブシート及びその製造方法
の実施例を示す断面図である。
の実施例を示す断面図である。
【図２】この発明に適したシート素材の治具を示す断面
図である。
図である。
【図３】従来のバルブシート及びその製造方法を示す斜
視図と断面図である。
視図と断面図である。
【図４】従来のシート素材の治具を示す断面図である。
【図５】内燃機関のバルブシートの部分を示す断面図で
ある。
ある。
１０ バルブシート １１ シート本体 １２ 孔 １３ シート部 ３０ 治具 ５０ シート素材 ５１ 素材本体 ５２ 孔 ５３ テーパ面 ５４ 肉盛部 ５５ 硬化層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年５月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関において
吸、排気バルブと着座するバルブシート、及びそのバル
ブシートの製造方法に関し、詳しくは、シート部に粉体
肉盛溶接による硬化層を施すものに関する。
吸、排気バルブと着座するバルブシート、及びそのバル
ブシートの製造方法に関し、詳しくは、シート部に粉体
肉盛溶接による硬化層を施すものに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、内燃機関は、例えば図５に示す
ようにシリンダヘッド１の燃焼室の吸、排気ポート２に
吸、排気バルブ３が、ガイド４により移動可能に支持し
て設けられる。この場合にポート２は環状の溝５が形成
され、この溝５にシリンダヘッド１と異なる耐熱性のバ
ルブシート１０が圧入して一体的に取付けられる。バル
ブシート１０はリング状のシート本体１１にポート２と
同一寸法の孔１２を有し、この孔１２の一方にシート部
１３が円錐状に開口して形成され、このバルブシート１
０がバルブ３のヘッド３ａと同軸上に配置される。そし
て、機関運転時にバルブスプリングによりバルブ３のヘ
ッド３ａをバルブシート１０のシート部１３に着座して
閉じ、カムリフトによりヘッド３ａをシート部１３から
離間して開くように作動する。
ようにシリンダヘッド１の燃焼室の吸、排気ポート２に
吸、排気バルブ３が、ガイド４により移動可能に支持し
て設けられる。この場合にポート２は環状の溝５が形成
され、この溝５にシリンダヘッド１と異なる耐熱性のバ
ルブシート１０が圧入して一体的に取付けられる。バル
ブシート１０はリング状のシート本体１１にポート２と
同一寸法の孔１２を有し、この孔１２の一方にシート部
１３が円錐状に開口して形成され、このバルブシート１
０がバルブ３のヘッド３ａと同軸上に配置される。そし
て、機関運転時にバルブスプリングによりバルブ３のヘ
ッド３ａをバルブシート１０のシート部１３に着座して
閉じ、カムリフトによりヘッド３ａをシート部１３から
離間して開くように作動する。
【０００３】従って、機関運転中は、燃焼ガスによる高
温、高圧の腐食性の雰囲気で、バルブヘッド３ａが強い
スプリング力によりバルブシート１０のシート部１３に
着座することを繰返すため、そのバルブシート１０の特
にシート部１３は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性が要求さ
れる。そこで、例えば特開平３−１４５５０８号公報、
特開平４−３３７９６号公報に示すように、バルブシー
ト１０のシート部１３にステライト合金等を粉体肉盛溶
接することが知られている。
温、高圧の腐食性の雰囲気で、バルブヘッド３ａが強い
スプリング力によりバルブシート１０のシート部１３に
着座することを繰返すため、そのバルブシート１０の特
にシート部１３は、耐熱性、耐摩耗性、耐食性が要求さ
れる。そこで、例えば特開平３−１４５５０８号公報、
特開平４−３３７９６号公報に示すように、バルブシー
ト１０のシート部１３にステライト合金等を粉体肉盛溶
接することが知られている。
【０００４】ここで従来のバルブシート１０のシート部
１３の粉体肉盛溶接方法を、図３により説明する。ま
ず、（ａ）のようにパイプ材２０を破線のように所定の
厚さに輪切り切断して、（ｂ）のような薄いリング状の
シート素材２１を作る。その後シート素材２１の孔２２
の一方を半径Ｒ（例えば半径４〜６ｍｍ）で切削加工し
て、一点鎖線から実線のように凹溝２３を環状に形成す
る。この凹溝２３を形成する理由は、肉盛部が溢れない
ようにする。溶接面を広くして接合強度を向上する等の
ためであり、アセチレンガスと酸素の混合ガスによる肉
盛溶接の時期から行われている。切削加工したシート素
材２１は脱脂等の処理をし、その凹溝２３に（ｃ）のよ
うに粉体肉盛溶接により肉盛部２４を形成する。
１３の粉体肉盛溶接方法を、図３により説明する。ま
ず、（ａ）のようにパイプ材２０を破線のように所定の
厚さに輪切り切断して、（ｂ）のような薄いリング状の
シート素材２１を作る。その後シート素材２１の孔２２
の一方を半径Ｒ（例えば半径４〜６ｍｍ）で切削加工し
て、一点鎖線から実線のように凹溝２３を環状に形成す
る。この凹溝２３を形成する理由は、肉盛部が溢れない
ようにする。溶接面を広くして接合強度を向上する等の
ためであり、アセチレンガスと酸素の混合ガスによる肉
盛溶接の時期から行われている。切削加工したシート素
材２１は脱脂等の処理をし、その凹溝２３に（ｃ）のよ
うに粉体肉盛溶接により肉盛部２４を形成する。
【０００５】この場合の粉体肉盛溶接は、プラズマアー
クで加熱溶融した溶接材料をシート素材２１の凹溝２３
に厚く肉盛するため、溶接材料によりシート素材２１や
その治具が熱せられる度合いが非常に大きい。特にシー
ト素材２１が加熱して溶けると、その素材２１が溶接材
料の方に染み出て混合し、溶接材料の硬化特性を希釈低
下するようになる。このため、例えば図４のように、シ
ート素材２１の治具３０が強制冷却手段４０を備えた構
造になっている。
クで加熱溶融した溶接材料をシート素材２１の凹溝２３
に厚く肉盛するため、溶接材料によりシート素材２１や
その治具が熱せられる度合いが非常に大きい。特にシー
ト素材２１が加熱して溶けると、その素材２１が溶接材
料の方に染み出て混合し、溶接材料の硬化特性を希釈低
下するようになる。このため、例えば図４のように、シ
ート素材２１の治具３０が強制冷却手段４０を備えた構
造になっている。
【０００６】治具３０は、回転テーブル３１を有し、回
転テーブル３１にチャック台３２が固着され、チャック
台３２の中心にシート素材２１を載置する支台３３が立
設される。また、チャック台３２の支台３３の周囲に
は、チャック３４の固定部材３４ａと複数個に分割して
放射状に配置された可動部材３４ｂが取付けられ、この
可動部材３４ｂの押え部材３５により支台３３のシート
素材２１を保持して脱落防止する構成であり、押え部材
３５やチャック３４に冷却手段４０が設けられている。
転テーブル３１にチャック台３２が固着され、チャック
台３２の中心にシート素材２１を載置する支台３３が立
設される。また、チャック台３２の支台３３の周囲に
は、チャック３４の固定部材３４ａと複数個に分割して
放射状に配置された可動部材３４ｂが取付けられ、この
可動部材３４ｂの押え部材３５により支台３３のシート
素材２１を保持して脱落防止する構成であり、押え部材
３５やチャック３４に冷却手段４０が設けられている。
【０００７】強制冷却手段４０は、シート素材２１の周
囲の押え部材３５とチャック３４の可動部材３４ｂとの
間にウォータジャケット４１が、パッキン４２でシール
して環状に形成される。そして、ウォータジャケット４
１をチューブ４３、チャック台３２の通路４４、回転テ
ーブル３１の内部のパイプ４５に連通して、冷却水を循
環するように構成される。
囲の押え部材３５とチャック３４の可動部材３４ｂとの
間にウォータジャケット４１が、パッキン４２でシール
して環状に形成される。そして、ウォータジャケット４
１をチューブ４３、チャック台３２の通路４４、回転テ
ーブル３１の内部のパイプ４５に連通して、冷却水を循
環するように構成される。
【０００８】そこで、粉体肉盛溶接する場合は、治具３
０の支台３３にチャック３４、押え部材３５によりシー
ト素材２１を、凹溝２３を上にして取付ける。そして、
冷却手段４０のウォータジャケット４１に冷却水を循環
し、回転テーブル３１によりシート素材２１を回転し、
粉体肉盛装置の溶接トーチ４６を凹溝２３に向けて設置
する。この状態で溶接トーチ４６から凹溝２３にプラズ
マアーク４７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給
し、アーク熱でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して凹溝
２３に肉盛する。
０の支台３３にチャック３４、押え部材３５によりシー
ト素材２１を、凹溝２３を上にして取付ける。そして、
冷却手段４０のウォータジャケット４１に冷却水を循環
し、回転テーブル３１によりシート素材２１を回転し、
粉体肉盛装置の溶接トーチ４６を凹溝２３に向けて設置
する。この状態で溶接トーチ４６から凹溝２３にプラズ
マアーク４７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給
し、アーク熱でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して凹溝
２３に肉盛する。
【０００９】この場合にシート素材２１を速く回転する
と、溶融金属は凹溝２３から溢出するため、シート素材
２１をゆっくり回転し、１回転で凹溝２３に厚く肉盛部
２４を形成する。このとき溶融金属によるシート素材２
１、押え部材３５、チャック３４の加熱をウォータジャ
ケット４１の冷却水で冷却し、特にシート素材２１の肉
盛部２４の希釈を防止するのである。
と、溶融金属は凹溝２３から溢出するため、シート素材
２１をゆっくり回転し、１回転で凹溝２３に厚く肉盛部
２４を形成する。このとき溶融金属によるシート素材２
１、押え部材３５、チャック３４の加熱をウォータジャ
ケット４１の冷却水で冷却し、特にシート素材２１の肉
盛部２４の希釈を防止するのである。
【００１０】こうして粉体肉盛溶接した後は、シート素
材２１を図３（ｃ）の一点鎖線に沿って所定の大きさに
切削し、肉盛部２４を円錐状に切削して仕上加工する。
これによりバルブシート１０を（ｄ）のように成形し、
且つシート本体１１の孔１２の一方にシート部１３を、
凹溝２３で肉盛溶接した硬化層２５を備えて円錐状に開
口して形成するのである。
材２１を図３（ｃ）の一点鎖線に沿って所定の大きさに
切削し、肉盛部２４を円錐状に切削して仕上加工する。
これによりバルブシート１０を（ｄ）のように成形し、
且つシート本体１１の孔１２の一方にシート部１３を、
凹溝２３で肉盛溶接した硬化層２５を備えて円錐状に開
口して形成するのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、シート素材２１に凹溝２３を形成
するため、その切削加工が必要になって、作業工程が多
くなる。また、肉盛量が多くなるため、硬化層の希釈の
問題を生じ、これに対処するため治具３０に冷却手段４
０を装備することが必要になって、治具３０の構造の複
雑化、コスト高等を招く。肉盛量が多いことで、肉盛部
２４の余肉も多くなり、このため熱処理や仕上切削加工
の際の工数が多くなる。
術のものにあっては、シート素材２１に凹溝２３を形成
するため、その切削加工が必要になって、作業工程が多
くなる。また、肉盛量が多くなるため、硬化層の希釈の
問題を生じ、これに対処するため治具３０に冷却手段４
０を装備することが必要になって、治具３０の構造の複
雑化、コスト高等を招く。肉盛量が多いことで、肉盛部
２４の余肉も多くなり、このため熱処理や仕上切削加工
の際の工数が多くなる。
【００１２】また、シート素材２１の１〜２回転で凹溝
２３に厚く肉盛するため、スタート位置とエンド位置の
継ぎ目で不連続な肉盛となる溶接欠陥を生じ易く、歩留
が悪い。さらに、バルブシート１０のシート部１３の硬
化層が不均一な厚さであるため、硬度も不均一となっ
て、薄い部分の硬度の低下を招く等の不具合がある。
２３に厚く肉盛するため、スタート位置とエンド位置の
継ぎ目で不連続な肉盛となる溶接欠陥を生じ易く、歩留
が悪い。さらに、バルブシート１０のシート部１３の硬
化層が不均一な厚さであるため、硬度も不均一となっ
て、薄い部分の硬度の低下を招く等の不具合がある。
【００１３】この発明は、このような点に鑑み、第１の
目的は、シート部の硬化層と共に硬度を均一化したバル
ブシートを提供することにある。第２の目的は、シート
素材、母材部に作業工数を簡素化し、最適に肉盛溶接す
ることができるバルブシートの製造方法を提供すること
にある。
目的は、シート部の硬化層と共に硬度を均一化したバル
ブシートを提供することにある。第２の目的は、シート
素材、母材部に作業工数を簡素化し、最適に肉盛溶接す
ることができるバルブシートの製造方法を提供すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の請求項１に係るバルブシートは、薄いリ
ング状のシート本体の孔の一方に円錐状に開口して形成
されるシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層をほぼ均
一な厚さに施すことを特徴とする。
め、この発明の請求項１に係るバルブシートは、薄いリ
ング状のシート本体の孔の一方に円錐状に開口して形成
されるシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層をほぼ均
一な厚さに施すことを特徴とする。
【００１５】請求項２に係るバルブシートの製造方法
は、精密鍛造またはパイプ材より削り出した素材本体の
孔の一方にほぼ平らなテーパ面を備えたシート素材を成
形し、このシート素材を治具により高速回転しながらほ
ぼ平らなテーパ面に、粉体肉盛溶接により薄い肉盛層を
複数重ねて直接且つ均一に肉盛して肉盛部を形成し、こ
のシート素材を切削加工してバルブシートを成形し、且
つこのバルブシートに円錐状に開口するシート部を形成
することを特徴とする。
は、精密鍛造またはパイプ材より削り出した素材本体の
孔の一方にほぼ平らなテーパ面を備えたシート素材を成
形し、このシート素材を治具により高速回転しながらほ
ぼ平らなテーパ面に、粉体肉盛溶接により薄い肉盛層を
複数重ねて直接且つ均一に肉盛して肉盛部を形成し、こ
のシート素材を切削加工してバルブシートを成形し、且
つこのバルブシートに円錐状に開口するシート部を形成
することを特徴とする。
【００１６】
【作用】従って、この発明の請求項１にあっては、バル
ブシートのシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層が均
一な厚で施されるので、シート部の硬度も均一になっ
て、機械的、熱的に最適な特性が得られる。
ブシートのシート部に、粉体肉盛溶接による硬化層が均
一な厚で施されるので、シート部の硬度も均一になっ
て、機械的、熱的に最適な特性が得られる。
【００１７】請求項２にあっては、精密鍛造により素材
本体の孔の一方にほぼ平らなテーパ面を備えたシート素
材を成形し、このシート素材を治具により高速回転しな
がらほぼ平らなテーパ面に、粉体肉盛溶接により薄い肉
盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉盛して肉盛部を形成
するので、広いテーパ面の全域に薄くてほぼ均一な肉盛
部が、大きい溶着強度で確実に形成される。そして、作
業工数が少なくなり、溶接欠陥も無くなる。また、シー
ト素材が溶けて希釈するおそれが少ないため、シート素
材への溶接用治具等は、冷却手段が不要で構造が簡素化
する。
本体の孔の一方にほぼ平らなテーパ面を備えたシート素
材を成形し、このシート素材を治具により高速回転しな
がらほぼ平らなテーパ面に、粉体肉盛溶接により薄い肉
盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉盛して肉盛部を形成
するので、広いテーパ面の全域に薄くてほぼ均一な肉盛
部が、大きい溶着強度で確実に形成される。そして、作
業工数が少なくなり、溶接欠陥も無くなる。また、シー
ト素材が溶けて希釈するおそれが少ないため、シート素
材への溶接用治具等は、冷却手段が不要で構造が簡素化
する。
【００１８】そして、シート素材を切削加工してバルブ
シートを成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一の
ため、切削が容易になる。また、バルブシートのシート
部は、テーパ面により均一な厚さの硬化層が確実に形成
される。
シートを成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一の
ため、切削が容易になる。また、バルブシートのシート
部は、テーパ面により均一な厚さの硬化層が確実に形成
される。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１において、粉体肉盛溶接したバルブシート
と、その製造方法に適した実施例について説明する。ま
ず、（ａ）のように耐熱鋼のシート素材５０を冷間鍛
造、閉塞鍛造等の精密鍛造またはパイプ材より削り出し
た略バルブシート１０と同一の形状に成形する。即ち、
薄いリング状の素材本体５１の内部に孔５２を有し、そ
の孔５２の一方のシート部と該当する部分にほぼ平らな
テーパ面５３が形成される。そして、このシート素材５
０のほぼ平らなテーパ面５３に、必要に応じ脱脂等を処
理して直接且つ薄く粉体肉盛溶接する。
明する。図１において、粉体肉盛溶接したバルブシート
と、その製造方法に適した実施例について説明する。ま
ず、（ａ）のように耐熱鋼のシート素材５０を冷間鍛
造、閉塞鍛造等の精密鍛造またはパイプ材より削り出し
た略バルブシート１０と同一の形状に成形する。即ち、
薄いリング状の素材本体５１の内部に孔５２を有し、そ
の孔５２の一方のシート部と該当する部分にほぼ平らな
テーパ面５３が形成される。そして、このシート素材５
０のほぼ平らなテーパ面５３に、必要に応じ脱脂等を処
理して直接且つ薄く粉体肉盛溶接する。
【００２０】ここでシート素材５０のテーパ面５３に薄
く肉盛溶接するため、シート素材５０が溶接金属で溶け
て希釈する問題が少なくなる。従って、シート素材５０
の溶接治具３０に冷却手段を装備することが不要とな
る。
く肉盛溶接するため、シート素材５０が溶接金属で溶け
て希釈する問題が少なくなる。従って、シート素材５０
の溶接治具３０に冷却手段を装備することが不要とな
る。
【００２１】そこで、図２においてこの発明に適した治
具３０について説明する。溶接治具３０は、回転テーブ
ル３１を有し、回転テーブル３１の中心にシート素材５
０を載置する支台３３が立設される。また、回転テーブ
ル３１の支台３３の周囲には、チャック３４の固定部材
３４ａと複数個に分割して放射状に配置された可動部材
３４ｂが取付けられ、この可動部材３４ｂの押え部材３
５により支台３３のシート素材５０を保持して脱落防止
するように構成される。
具３０について説明する。溶接治具３０は、回転テーブ
ル３１を有し、回転テーブル３１の中心にシート素材５
０を載置する支台３３が立設される。また、回転テーブ
ル３１の支台３３の周囲には、チャック３４の固定部材
３４ａと複数個に分割して放射状に配置された可動部材
３４ｂが取付けられ、この可動部材３４ｂの押え部材３
５により支台３３のシート素材５０を保持して脱落防止
するように構成される。
【００２２】そこで、粉体肉盛溶接する場合は、溶接治
具３０の支台３３にチャック３４、押え部材３５により
シート素材５０を、テーパ面５３を上にして取付け、粉
体肉盛装置の溶接トーチ４６をテーパ面５３に向けて設
置する。また、溶接材料は、耐熱性、耐摩耗性等に優れ
たものとして、例えば、ステライトＮｏ１，Ｎｏ２０の
合金であり、この溶接材料の粉体を使用する。そして、
回転テーブル３１によりシート素材５０を回転し、この
状態で溶接トーチ４６からテーパ面５３にプラズマアー
ク４７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給し、アー
ク熱でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して平らなテーパ
面５３に肉盛する。
具３０の支台３３にチャック３４、押え部材３５により
シート素材５０を、テーパ面５３を上にして取付け、粉
体肉盛装置の溶接トーチ４６をテーパ面５３に向けて設
置する。また、溶接材料は、耐熱性、耐摩耗性等に優れ
たものとして、例えば、ステライトＮｏ１，Ｎｏ２０の
合金であり、この溶接材料の粉体を使用する。そして、
回転テーブル３１によりシート素材５０を回転し、この
状態で溶接トーチ４６からテーパ面５３にプラズマアー
ク４７を発生すると共に溶接材料の粉体を供給し、アー
ク熱でその溶接材料を瞬時に加熱溶融して平らなテーパ
面５３に肉盛する。
【００２３】この場合に、従来の凹溝のような規制が無
いため、シート素材５０は高速回転することができ、高
速回転により均一に肉盛することが可能となる。また、
溶接装置を制御することで、肉盛量を絞って薄い肉盛層
を任意に形成することが可能である。さらに、従来の凹
溝に代ってテーパ面５３の全域により広い溶着面が得ら
れる。
いため、シート素材５０は高速回転することができ、高
速回転により均一に肉盛することが可能となる。また、
溶接装置を制御することで、肉盛量を絞って薄い肉盛層
を任意に形成することが可能である。さらに、従来の凹
溝に代ってテーパ面５３の全域により広い溶着面が得ら
れる。
【００２４】そこで、シート素材５０を高速回転しなが
ら平らなテーパ面５３に、薄い肉盛層を例えば２〜５回
位重ねて極力平らに肉盛し、図１（ｂ）のように肉盛部
５４を例えば１．５〜２．０ｍｍに形成する。これによ
り広いテーパ面５３の全域に肉盛部５４が、大きい溶着
強度で直接且つ確実に形成される。そして、薄い肉盛層
を複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４はテーパ面５
３の全周に薄くて均一に突出したものになる。
ら平らなテーパ面５３に、薄い肉盛層を例えば２〜５回
位重ねて極力平らに肉盛し、図１（ｂ）のように肉盛部
５４を例えば１．５〜２．０ｍｍに形成する。これによ
り広いテーパ面５３の全域に肉盛部５４が、大きい溶着
強度で直接且つ確実に形成される。そして、薄い肉盛層
を複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４はテーパ面５
３の全周に薄くて均一に突出したものになる。
【００２５】こうして平らなテーパ面５３に薄い肉盛層
を複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４のスタート位
置とエンド位置の継ぎ目は、全周にわたって明確な区別
がなく常に連続したものになり、この部分の溶接欠陥は
殆ど解消される。また、肉盛溶接時に溶融金属によりシ
ート素材５０が加熱されるが、薄い肉盛層を複数重ねて
肉盛するため、シート素材５０の加熱の度合いが全体に
均一化される。このためシート素材５０のテーパ面５３
は殆ど溶けなくなって、肉盛部５４の希釈が非常に少な
くなる。このときシート素材５０の熱は、押え部材３
５、チャック３４等により適宜放熱される。
を複数重ねて肉盛することで、肉盛部５４のスタート位
置とエンド位置の継ぎ目は、全周にわたって明確な区別
がなく常に連続したものになり、この部分の溶接欠陥は
殆ど解消される。また、肉盛溶接時に溶融金属によりシ
ート素材５０が加熱されるが、薄い肉盛層を複数重ねて
肉盛するため、シート素材５０の加熱の度合いが全体に
均一化される。このためシート素材５０のテーパ面５３
は殆ど溶けなくなって、肉盛部５４の希釈が非常に少な
くなる。このときシート素材５０の熱は、押え部材３
５、チャック３４等により適宜放熱される。
【００２６】こうして粉体肉盛溶接した後は、シート素
材５０の素材本体５１を図１（ｂ）の一点鎖線に沿って
所定の大きさに切削し、肉盛部５４を円錐状に切削して
仕上加工する。これによりバルブシート１０は図１
（ｃ）のように成形され、シート本体１１の孔１２の一
方にシート部１３が、平らなテーパ面５３で肉盛溶接し
た硬化層５５を、例えば、１ｍｍの薄い均一な厚さで備
えて円錐状に開口して形成される。こうしてバルブシー
ト１０のシート部１３は、均一な厚さの硬化層５５を備
えることで、均一な硬度の特性が得られる。
材５０の素材本体５１を図１（ｂ）の一点鎖線に沿って
所定の大きさに切削し、肉盛部５４を円錐状に切削して
仕上加工する。これによりバルブシート１０は図１
（ｃ）のように成形され、シート本体１１の孔１２の一
方にシート部１３が、平らなテーパ面５３で肉盛溶接し
た硬化層５５を、例えば、１ｍｍの薄い均一な厚さで備
えて円錐状に開口して形成される。こうしてバルブシー
ト１０のシート部１３は、均一な厚さの硬化層５５を備
えることで、均一な硬度の特性が得られる。
【００２７】以上、この発明の実施例について説明した
が、シート素材のテーパ面は、円錐状でギザギザに加工
しても良い。また、平らなテーパ面５３には、必ずしも
直線的な面のみに限定されるものではなく、わずかなア
ール面、例えば半径１０ｍｍ程度のアール面も含み、ほ
ぼ平らな面であればよい。また、素材本体５１のテーパ
面がほぼ平らな面であれば、硬化層５５の形状は実施例
のように断面が台形状のものに限定されるものではな
く、テーパ面の下端に段部を有し硬化層５５の断面形状
が略菱形状となるものも含む。
が、シート素材のテーパ面は、円錐状でギザギザに加工
しても良い。また、平らなテーパ面５３には、必ずしも
直線的な面のみに限定されるものではなく、わずかなア
ール面、例えば半径１０ｍｍ程度のアール面も含み、ほ
ぼ平らな面であればよい。また、素材本体５１のテーパ
面がほぼ平らな面であれば、硬化層５５の形状は実施例
のように断面が台形状のものに限定されるものではな
く、テーパ面の下端に段部を有し硬化層５５の断面形状
が略菱形状となるものも含む。
【００２８】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の請求
項１に係るバルブシートでは、薄いリング状のシート本
体の孔の一方に円錐状に開口して形成されるシート部
に、粉体肉盛溶接による硬化層を均一な厚さに施す構成
であるから、シート部で均一な硬度が得られて、機械
的、熱的特性が最適化する。
項１に係るバルブシートでは、薄いリング状のシート本
体の孔の一方に円錐状に開口して形成されるシート部
に、粉体肉盛溶接による硬化層を均一な厚さに施す構成
であるから、シート部で均一な硬度が得られて、機械
的、熱的特性が最適化する。
【００２９】請求項２に係るバルブシートの製造方法で
は、精密鍛造により素材本体の孔の一方にほぼ平らなテ
ーパ面を備えたシート素材を成形し、このシート素材を
治具により高速回転しながら平らなテーパ面に、粉体肉
盛溶接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉
盛して肉盛部を形成するので、広いテーパ面の全域に薄
くて均一な肉盛部が、大きい溶着強度で確実に形成され
る。凹溝等の切削加工が不要で作業工数が少なくなり、
薄い肉盛層を複数重ねた肉盛溶接で溶接欠陥も少なくな
る。また、シート素材が溶けて希釈するおそれが無いた
め、シート素材の溶接治具は、冷却手段が不要で構造が
簡素化する。
は、精密鍛造により素材本体の孔の一方にほぼ平らなテ
ーパ面を備えたシート素材を成形し、このシート素材を
治具により高速回転しながら平らなテーパ面に、粉体肉
盛溶接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且つ均一に肉
盛して肉盛部を形成するので、広いテーパ面の全域に薄
くて均一な肉盛部が、大きい溶着強度で確実に形成され
る。凹溝等の切削加工が不要で作業工数が少なくなり、
薄い肉盛層を複数重ねた肉盛溶接で溶接欠陥も少なくな
る。また、シート素材が溶けて希釈するおそれが無いた
め、シート素材の溶接治具は、冷却手段が不要で構造が
簡素化する。
【００３０】シート素材を切削加工してバルブシートを
成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一のため、切
削が容易化する。また、バルブシートのシート部は、テ
ーパ面で均一な厚さの硬化層を確実に形成することがで
きる。
成形するが、この場合に肉盛部が薄くて均一のため、切
削が容易化する。また、バルブシートのシート部は、テ
ーパ面で均一な厚さの硬化層を確実に形成することがで
きる。
Claims (2)
- 【請求項１】 薄いリング状のシート本体の孔の一方
に円錐状に開口して形成されるシート部に、粉体肉盛溶
接による硬化層を均一な厚さに施すことを特徴とするバ
ルブシート。 - 【請求項２】 精密鍛造により素材本体の孔の一方に
平らなテーパ面を備えたシート素材を成形し、このシー
ト素材を治具により高速回転しながら平らなテーパ面
に、粉体肉盛溶接により薄い肉盛層を複数重ねて直接且
つ、均一に肉盛して肉盛部を形成し、このシート素材を
切削加工してバルブシートを成形し、且つこのバルブシ
ートに円錐状に開口するシート部を、テーパ面で硬化層
を均一な厚さに施して形成することを特徴とするバルブ
シートの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33716294A JP2875960B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | バルブシートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33716294A JP2875960B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | バルブシートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177421A true JPH08177421A (ja) | 1996-07-09 |
| JP2875960B2 JP2875960B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=18306034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33716294A Expired - Lifetime JP2875960B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | バルブシートの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875960B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020044868A (ko) * | 2000-12-07 | 2002-06-19 | 이계안 | 이층 재질로 이루어진 밸브시트 조성물 |
| CN102922228A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-13 | 南通市电站阀门有限公司 | 改善f92对接焊热影响区冲击韧性的阀门制造工艺 |
| WO2013111444A1 (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-01 | 三菱重工業株式会社 | 溶接方法および蒸気発生器水室 |
| CN103264251A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-28 | 哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司 | 一种蒸汽发生器管板在变位机上转位堆焊用固定装置 |
| WO2015001698A1 (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-08 | 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 |
| KR101881323B1 (ko) * | 2018-04-09 | 2018-07-26 | 주식회사 신정기공 | 버터플라이밸브의 시트제조방법 |
| CN112045375A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-08 | 项定洪 | 一种环保型阀体的制造工艺及其产品 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP33716294A patent/JP2875960B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020044868A (ko) * | 2000-12-07 | 2002-06-19 | 이계안 | 이층 재질로 이루어진 밸브시트 조성물 |
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| WO2015001698A1 (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-08 | 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 |
| JP2015009268A (ja) * | 2013-07-01 | 2015-01-19 | 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 |
| KR101881323B1 (ko) * | 2018-04-09 | 2018-07-26 | 주식회사 신정기공 | 버터플라이밸브의 시트제조방법 |
| CN112045375A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-08 | 项定洪 | 一种环保型阀体的制造工艺及其产品 |
| CN112045375B (zh) * | 2020-09-18 | 2023-01-06 | 项定洪 | 一种环保型阀体的制造工艺及其产品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2875960B2 (ja) | 1999-03-31 |
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