JPH09195033A - エンジンバルブ及びその製造方法 - Google Patents
エンジンバルブ及びその製造方法Info
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- JPH09195033A JPH09195033A JP467096A JP467096A JPH09195033A JP H09195033 A JPH09195033 A JP H09195033A JP 467096 A JP467096 A JP 467096A JP 467096 A JP467096 A JP 467096A JP H09195033 A JPH09195033 A JP H09195033A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造及び品質管理が容易で高耐摩耗性を有す
るエンジンバルブ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 マルテンサイト系またはオーステナイト
系の耐熱鋼をバルブ形状に鍛造成形加工した後、バルブ
本体１を塩浴中に浸漬して加熱する（タフトライド法）
ことにより、バルブ本体１の表面に１５〜１２０μｍの
厚さの深窒化層９を形成する。
るエンジンバルブ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 マルテンサイト系またはオーステナイト
系の耐熱鋼をバルブ形状に鍛造成形加工した後、バルブ
本体１を塩浴中に浸漬して加熱する（タフトライド法）
ことにより、バルブ本体１の表面に１５〜１２０μｍの
厚さの深窒化層９を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンバルブ及
びその製造方法に関し、特に、ロッカアームやアジャス
タスクリュなどにより、その軸端が打撃されるスイング
アーム式の場合に適用すると有効なものである。
びその製造方法に関し、特に、ロッカアームやアジャス
タスクリュなどにより、その軸端が打撃されるスイング
アーム式の場合に適用すると有効なものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車、二輪車、産業用機械などに用い
られるスイングアーム式のエンジンバルブは、その軸端
がロッカアームやアジャスタスクリュなどから直接打撃
を受けるため、当該軸端部分が非常に摩耗しやすくなっ
ている。このようなエンジンバルブにおいて、上記軸端
部分が著しく摩耗してしまうと、振動や騒音などを引き
起こす恐れがあるので、当該エンジンバルブは、その軸
端部分が高耐摩耗性を有するように種々の方法で製造さ
れている。このようなエンジンバルブの従来の各種製造
方法を図５を用いて説明する。なお、図５は、その各種
のエンジンバルブの概略構成図である。
られるスイングアーム式のエンジンバルブは、その軸端
がロッカアームやアジャスタスクリュなどから直接打撃
を受けるため、当該軸端部分が非常に摩耗しやすくなっ
ている。このようなエンジンバルブにおいて、上記軸端
部分が著しく摩耗してしまうと、振動や騒音などを引き
起こす恐れがあるので、当該エンジンバルブは、その軸
端部分が高耐摩耗性を有するように種々の方法で製造さ
れている。このようなエンジンバルブの従来の各種製造
方法を図５を用いて説明する。なお、図５は、その各種
のエンジンバルブの概略構成図である。
【０００３】（Ａ）吸気バルブ 図５（ａ）は、吸気バルブの概略構成図である。図５
（ａ）中、１はバルブ本体、２は軸部、３は傘部、４は
フェイス部、５は軸端部である。吸気バルブは、傘部３
に耐熱性が要求され、軸部２及び軸端部３に耐摩耗性が
要求されるため、マルテンサイト系耐熱鋼をバルブ形状
に鍛造成形加工した後、バルブ本体１の全体に窒化処理
を施してから軸端部５に焼入れ処理を施している。
（ａ）中、１はバルブ本体、２は軸部、３は傘部、４は
フェイス部、５は軸端部である。吸気バルブは、傘部３
に耐熱性が要求され、軸部２及び軸端部３に耐摩耗性が
要求されるため、マルテンサイト系耐熱鋼をバルブ形状
に鍛造成形加工した後、バルブ本体１の全体に窒化処理
を施してから軸端部５に焼入れ処理を施している。
【０００４】（Ｂ）排気バルブ 軸部連結方法 図５（ｂ）は、軸部連結方向で製造された排気バルブの
概略構成図である。図５（ｂ）中、１はバルブ本体、２
ａ，２ｂは軸部、３は傘部、４はフェイス部、５は軸端
部、６は接合部である。排気バルブは、その傘部３に吸
気バルブの傘部よりも高い耐熱性が要求される。このた
め、軸部連結方法では、オーステナイト系耐熱鋼とマル
テンサイト系耐熱鋼とを摩擦圧接した材料を用いて、オ
ーステナイト系耐熱鋼からなる軸部２ａ、傘部３、フェ
イス部４及びマルテンサイト系耐熱鋼からなる軸部２
ｂ、軸端部５を有するように当該材料をバルブ形状に鍛
造成形加工した後、バルブ本体１の全体に窒化処理を施
してから軸端部５に焼入れ処理を施している。なお、上
記焼入れ処理は、表面硬さがＨＲＣ４５以上、有効硬化
層深さ（Ｈｖ４５０以上）が１〜３ｍｍとなるように行
っている。
概略構成図である。図５（ｂ）中、１はバルブ本体、２
ａ，２ｂは軸部、３は傘部、４はフェイス部、５は軸端
部、６は接合部である。排気バルブは、その傘部３に吸
気バルブの傘部よりも高い耐熱性が要求される。このた
め、軸部連結方法では、オーステナイト系耐熱鋼とマル
テンサイト系耐熱鋼とを摩擦圧接した材料を用いて、オ
ーステナイト系耐熱鋼からなる軸部２ａ、傘部３、フェ
イス部４及びマルテンサイト系耐熱鋼からなる軸部２
ｂ、軸端部５を有するように当該材料をバルブ形状に鍛
造成形加工した後、バルブ本体１の全体に窒化処理を施
してから軸端部５に焼入れ処理を施している。なお、上
記焼入れ処理は、表面硬さがＨＲＣ４５以上、有効硬化
層深さ（Ｈｖ４５０以上）が１〜３ｍｍとなるように行
っている。
【０００５】チップ取付方法 図５（ｃ）は、チップ取付方法で製造された排気バルブ
の概略構成図である。図５（ｃ）中、１はバルブ本体、
２は軸部、３は傘部、４はフェイス部、５は軸端部、６
は接合部、７はチップである。チップ取付方法では、オ
ーステナイト系耐熱鋼をバルブ形状に鍛造成形加工し、
マルテンサイト系耐熱鋼からなるチップ７を軸端部５に
溶接して取り付けた後、バルブ本体１の全体に窒化処理
を施してから軸端部５及びチップ７に焼入れ処理を施し
ている。なお、上記焼入れ処理は、上述したの場合と
同様な条件で行っている。
の概略構成図である。図５（ｃ）中、１はバルブ本体、
２は軸部、３は傘部、４はフェイス部、５は軸端部、６
は接合部、７はチップである。チップ取付方法では、オ
ーステナイト系耐熱鋼をバルブ形状に鍛造成形加工し、
マルテンサイト系耐熱鋼からなるチップ７を軸端部５に
溶接して取り付けた後、バルブ本体１の全体に窒化処理
を施してから軸端部５及びチップ７に焼入れ処理を施し
ている。なお、上記焼入れ処理は、上述したの場合と
同様な条件で行っている。
【０００６】肉盛り溶接方法 図５（ｄ）は、肉盛り溶接方法で製造された排気バルブ
の概略構成図である。図５（ｄ）中、１はバルブ本体、
２は軸部、３は傘部、４はフェイス部、５は軸端部、６
は接合部、８は盛肉である。肉盛り溶接方法では、オー
ステナイト系耐熱鋼をバルブ形状に鍛造成形加工し、ス
テライトの盛肉８を軸端部５に肉盛り溶接した後、バル
ブ本体１の全体に窒化処理を施している。
の概略構成図である。図５（ｄ）中、１はバルブ本体、
２は軸部、３は傘部、４はフェイス部、５は軸端部、６
は接合部、８は盛肉である。肉盛り溶接方法では、オー
ステナイト系耐熱鋼をバルブ形状に鍛造成形加工し、ス
テライトの盛肉８を軸端部５に肉盛り溶接した後、バル
ブ本体１の全体に窒化処理を施している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したようにして製
造されたエンジンバルブでは、以下のような問題があっ
た。 （１）排気バルブの前述した〜の製造方法では、摩
擦圧接、チップ溶接、肉盛り溶接などを行わなければな
らないので、製造に非常に手間がかかってしまい、コス
ト上昇の一因となっている。
造されたエンジンバルブでは、以下のような問題があっ
た。 （１）排気バルブの前述した〜の製造方法では、摩
擦圧接、チップ溶接、肉盛り溶接などを行わなければな
らないので、製造に非常に手間がかかってしまい、コス
ト上昇の一因となっている。
【０００８】（２）上述した〜の方法で製造された
排気バルブでは、接合部５に傷などがあると破断や剥離
などを起こす恐れがあるため、液体浸透深傷法や超音波
深傷法などにより、接合部５の接合具合を検査しなけれ
ばならない。このため、品質管理に非常に手間がかかっ
てしまい、さらにコストを上昇させる原因となってい
る。
排気バルブでは、接合部５に傷などがあると破断や剥離
などを起こす恐れがあるため、液体浸透深傷法や超音波
深傷法などにより、接合部５の接合具合を検査しなけれ
ばならない。このため、品質管理に非常に手間がかかっ
てしまい、さらにコストを上昇させる原因となってい
る。
【０００９】（３）前述した吸気バルブや前述した、
の方法で製造された排気バルブでは、焼入れにより十
分な耐摩耗性を得ているが、エンジンの性能アップに伴
う高速回転域での使用時においては、満足できる耐摩耗
性能が得られなかった。
の方法で製造された排気バルブでは、焼入れにより十
分な耐摩耗性を得ているが、エンジンの性能アップに伴
う高速回転域での使用時においては、満足できる耐摩耗
性能が得られなかった。
【００１０】このようなことから、本発明は、製造及び
品質管理が容易で高耐摩耗性を有するエンジンバルブ及
びその製造方法を提供することを目的とした。
品質管理が容易で高耐摩耗性を有するエンジンバルブ及
びその製造方法を提供することを目的とした。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明にによるエンジンバルブは、バルブ本体
の表面に１５〜１２０μｍの厚さの深窒化層を有するこ
とを特徴とする。
ための、本発明にによるエンジンバルブは、バルブ本体
の表面に１５〜１２０μｍの厚さの深窒化層を有するこ
とを特徴とする。
【００１２】上述したエンジンバルブは、前記バルブ本
体がマルテンサイト系耐熱鋼またはオーステナイト系耐
熱鋼からなることを特徴とする。
体がマルテンサイト系耐熱鋼またはオーステナイト系耐
熱鋼からなることを特徴とする。
【００１３】また、前述した課題を解決するための、第
一番目の発明によるエンジンバルブの製造方法は、加熱
された塩浴中にバルブ本体を浸漬して当該バルブ本体の
表面に１５〜１２０μｍの厚さの深窒化層を形成するこ
とを特徴とする。
一番目の発明によるエンジンバルブの製造方法は、加熱
された塩浴中にバルブ本体を浸漬して当該バルブ本体の
表面に１５〜１２０μｍの厚さの深窒化層を形成するこ
とを特徴とする。
【００１４】第二番目の発明によるエンジンバルブの製
造方法は、バルブ本体の表面の酸化膜を弗化膜に変換し
た後、当該バルブ本体をアンモニアガス雰囲気下で加熱
することにより、当該バルブ本体の表面に１５〜１２０
μｍの厚さの深窒化層を形成することを特徴とする。
造方法は、バルブ本体の表面の酸化膜を弗化膜に変換し
た後、当該バルブ本体をアンモニアガス雰囲気下で加熱
することにより、当該バルブ本体の表面に１５〜１２０
μｍの厚さの深窒化層を形成することを特徴とする。
【００１５】上述したエンジンバルブの製造方法におい
ては、前記バルブ本体がマルテンサイト系耐熱鋼または
オーステナイト系耐熱鋼からなることを特徴とする。
ては、前記バルブ本体がマルテンサイト系耐熱鋼または
オーステナイト系耐熱鋼からなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明によるエンジンバルブ及び
その製造方法の実施の形態を図１、２を用いて説明す
る。なお、図１は、そのエンジンバルブの概略構成図、
図２は、図１の矢線II部の抽出拡大断面図である。
その製造方法の実施の形態を図１、２を用いて説明す
る。なお、図１は、そのエンジンバルブの概略構成図、
図２は、図１の矢線II部の抽出拡大断面図である。
【００１７】図１中、１はバルブ本体、２は軸部、３は
傘部、４はフェイス部、５は軸端部である。バルブ本体
１は、マルテンサイト系耐熱鋼またはオーステナイト系
耐熱鋼からなり、図２に示すように、その表面全体に１
５〜１２０μｍの厚さの深室化層９が形成されている。
傘部、４はフェイス部、５は軸端部である。バルブ本体
１は、マルテンサイト系耐熱鋼またはオーステナイト系
耐熱鋼からなり、図２に示すように、その表面全体に１
５〜１２０μｍの厚さの深室化層９が形成されている。
【００１８】このようなエンジンバルブは、マルテンサ
イト系耐熱鋼またはオーステナイト系耐熱鋼をバルブ形
状に鍛造成形加工した後、形成されたバルブ本体１を、
シアン化塩を主剤とする塩浴中に浸漬して所定の温度で
加熱する（塩浴窒化法）かまたは弗化窒素ガス雰囲気下
で加熱してその表面の酸化膜を弗化膜に変換してからア
ンモニアガス雰囲気下で加熱する（ＮＶ窒化法）こと
で、その表面に１５〜１２０μｍの厚さの前記深窒化層
９を形成することにより得られる。
イト系耐熱鋼またはオーステナイト系耐熱鋼をバルブ形
状に鍛造成形加工した後、形成されたバルブ本体１を、
シアン化塩を主剤とする塩浴中に浸漬して所定の温度で
加熱する（塩浴窒化法）かまたは弗化窒素ガス雰囲気下
で加熱してその表面の酸化膜を弗化膜に変換してからア
ンモニアガス雰囲気下で加熱する（ＮＶ窒化法）こと
で、その表面に１５〜１２０μｍの厚さの前記深窒化層
９を形成することにより得られる。
【００１９】このようにして製造されたエンジンバルブ
は、その表面に十分な厚さの深窒化層９が形成されてい
るので、エンジンの性能アップに伴う高速回転域での使
用時においても、十分に満足できる耐摩耗性能を有する
ことができる。その詳細な理由を以下に説明する。
は、その表面に十分な厚さの深窒化層９が形成されてい
るので、エンジンの性能アップに伴う高速回転域での使
用時においても、十分に満足できる耐摩耗性能を有する
ことができる。その詳細な理由を以下に説明する。
【００２０】（Ａ）窒化層について 耐熱鋼は、窒素との親和力の強いＣｒを多く含有してい
るため、高硬度の窒化物やその生成に伴う歪の導入によ
り、非常に硬い（Ｈｖ１２００〜１４００）窒化層を形
成することができる。金属材料の硬さは、組織や組成に
基づくものと内部応力の影響に基づくものとにわけるこ
とができる。一般的に、後者の硬さは、内部応力が解放
される高温環境下での耐摩耗性に対して有効に作用しな
い。しかしながら、窒化層の場合、上述した後者の硬さ
は、その熱的安定性から、高温環境下での耐摩耗性に対
して有効に作用する。しかも、軸端部の窒化層は、ロッ
カアームやアジャスタスクリュからの衝撃で常に加工硬
化を起こしていくために摩耗しにくくなり、非常に都合
がよい。
るため、高硬度の窒化物やその生成に伴う歪の導入によ
り、非常に硬い（Ｈｖ１２００〜１４００）窒化層を形
成することができる。金属材料の硬さは、組織や組成に
基づくものと内部応力の影響に基づくものとにわけるこ
とができる。一般的に、後者の硬さは、内部応力が解放
される高温環境下での耐摩耗性に対して有効に作用しな
い。しかしながら、窒化層の場合、上述した後者の硬さ
は、その熱的安定性から、高温環境下での耐摩耗性に対
して有効に作用する。しかも、軸端部の窒化層は、ロッ
カアームやアジャスタスクリュからの衝撃で常に加工硬
化を起こしていくために摩耗しにくくなり、非常に都合
がよい。
【００２１】（Ｂ）窒化層の厚さについて （ａ）下限値 回転数６０００ｒｐｍでモータリング耐久試験を行っ
て、エンジンバルブの使用時間と摩耗量との関係を調べ
た。その結果を図３に示す。１０００時間使用時の摩耗
量から、窒化層の厚さは、最低限１５μｍあればよい。
しかしながら、安全性を考慮して（安全係数：１．
３）、その下限値を２０μｍに設定した方が好ましい。
て、エンジンバルブの使用時間と摩耗量との関係を調べ
た。その結果を図３に示す。１０００時間使用時の摩耗
量から、窒化層の厚さは、最低限１５μｍあればよい。
しかしながら、安全性を考慮して（安全係数：１．
３）、その下限値を２０μｍに設定した方が好ましい。
【００２２】（ｂ）上限値 エンジンバルブとロッカアームやアジャスタスクリュと
の接触面圧が曲率半径などの変化により所定の値よりも
大きくなってしまうと、エンジンバルブにピッチングな
どの疲れ摩耗が発生するようになる。この疲れ摩耗は、
最大せん断応力が出現する位置で発生する。この最大せ
ん断応力とその出現位置との関係を図４に示す。図４か
らわかるように、最大せん断応力が大きくなるほど、そ
の出現位置が軸端部に近くなる。よって、非常に大きな
せん断応力は、軸端部近傍の硬度差の大きい窒化層／母
材界面間に出現する可能性が大きい。このため、窒化層
／母材界面間に最大せん断応力が出現してしまうと、ケ
ースクラッシングとよばれる修復不可能な窒化層の剥離
を起こしてしまうことが多い。また、疲れ摩耗は、上記
接触面圧が約２４０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の場合に発生
し、その際の最大せん断応力の出現位置が軸端面から２
００μｍ周辺部分となっている。そこで、窒化層の厚さ
は、上記ケースクラッシングの発生を防ぐため、最大せ
ん断応力の出現位置と窒化層／母材界面間の位置とが重
ならないように、その上限値を１２０μｍ以下に設定す
る。
の接触面圧が曲率半径などの変化により所定の値よりも
大きくなってしまうと、エンジンバルブにピッチングな
どの疲れ摩耗が発生するようになる。この疲れ摩耗は、
最大せん断応力が出現する位置で発生する。この最大せ
ん断応力とその出現位置との関係を図４に示す。図４か
らわかるように、最大せん断応力が大きくなるほど、そ
の出現位置が軸端部に近くなる。よって、非常に大きな
せん断応力は、軸端部近傍の硬度差の大きい窒化層／母
材界面間に出現する可能性が大きい。このため、窒化層
／母材界面間に最大せん断応力が出現してしまうと、ケ
ースクラッシングとよばれる修復不可能な窒化層の剥離
を起こしてしまうことが多い。また、疲れ摩耗は、上記
接触面圧が約２４０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上の場合に発生
し、その際の最大せん断応力の出現位置が軸端面から２
００μｍ周辺部分となっている。そこで、窒化層の厚さ
は、上記ケースクラッシングの発生を防ぐため、最大せ
ん断応力の出現位置と窒化層／母材界面間の位置とが重
ならないように、その上限値を１２０μｍ以下に設定す
る。
【００２３】（Ｃ）窒化層の形成方法について 窒化層の形成方法には、下記のようなものがある。 塩浴窒化法 シアン化塩を主剤とする塩浴中に鋼を浸漬して窒化層を
形成する方法である。後述するガス窒化法よりも処理時
間が短くて済むという大きな利点がある。特に、エンジ
ンバルブの耐摩耗性を向上させる場合には、窒化処理効
率を高めたタフトライド法が有効である。
形成する方法である。後述するガス窒化法よりも処理時
間が短くて済むという大きな利点がある。特に、エンジ
ンバルブの耐摩耗性を向上させる場合には、窒化処理効
率を高めたタフトライド法が有効である。
【００２４】ガス窒化法 アンモニアガス雰囲気下で鋼を加熱すると、アンモニア
が鋼の表面との接触によって分解し、窒素が鋼に拡散し
て、鋼の表面に窒化層が形成される。上述したタフトラ
イド法に比べて、多数の部材を一括処理しやすい利点が
あるものの、処理時間が長いという欠点がある。
が鋼の表面との接触によって分解し、窒素が鋼に拡散し
て、鋼の表面に窒化層が形成される。上述したタフトラ
イド法に比べて、多数の部材を一括処理しやすい利点が
あるものの、処理時間が長いという欠点がある。
【００２５】イオン窒化法 グロー放電によって解離した窒素雰囲気下に鋼を置く
と、鋼の表面が加熱されて窒素イオンと反応し、窒化層
が形成される。他の窒化法に比べて、疲れ強さや耐摩耗
性に優れ、あらゆる鋼に対して窒化できるという利点が
あるものの、厚い窒化層を形成できないという欠点があ
る。
と、鋼の表面が加熱されて窒素イオンと反応し、窒化層
が形成される。他の窒化法に比べて、疲れ強さや耐摩耗
性に優れ、あらゆる鋼に対して窒化できるという利点が
あるものの、厚い窒化層を形成できないという欠点があ
る。
【００２６】ＮＶ窒化法 鋼を窒化弗素ガス雰囲気下で加熱することにより、窒素
の拡散の妨げとなっている酸化膜を活性な弗化膜に置換
した後、アンモニアガス雰囲気下で加熱して窒化層を形
成する方法である。上述したタフトライド法よりも短時
間で処理することができると共に、上述したガス窒化法
と同様に多数の部材を一括処理することができるだけで
なく、上述した窒化法では窒化が困難（厚い窒化層を得
るには長時間を要す）であったオーステナイト系やＮｉ
基合金などでも窒化できるという利点がある。
の拡散の妨げとなっている酸化膜を活性な弗化膜に置換
した後、アンモニアガス雰囲気下で加熱して窒化層を形
成する方法である。上述したタフトライド法よりも短時
間で処理することができると共に、上述したガス窒化法
と同様に多数の部材を一括処理することができるだけで
なく、上述した窒化法では窒化が困難（厚い窒化層を得
るには長時間を要す）であったオーステナイト系やＮｉ
基合金などでも窒化できるという利点がある。
【００２７】このようなことから、塩浴窒化法またはＮ
Ｖ窒化法で窒化することにより、１５〜１２０μｍの厚
さの深窒化層９を短時間で形成することができる。
Ｖ窒化法で窒化することにより、１５〜１２０μｍの厚
さの深窒化層９を短時間で形成することができる。
【００２８】従って、エンジンの性能アップに伴う高速
回転域での使用時においても十分に満足できる耐摩耗性
能を有するエンジンバルブを溶接や圧接などの接合作業
や接合部分の検査などを行うことなく得ることができる
ので、製造や品質管理にかかる手間を大幅に省略するこ
とができ、コストの低減を図ることができる。
回転域での使用時においても十分に満足できる耐摩耗性
能を有するエンジンバルブを溶接や圧接などの接合作業
や接合部分の検査などを行うことなく得ることができる
ので、製造や品質管理にかかる手間を大幅に省略するこ
とができ、コストの低減を図ることができる。
【００２９】
【実施例】前述した実施の形態に基づいた実施例を以下
に説明する。エンジンバルブ材料としては、下記のもの
を用いた。 （ａ）排気バルブ：オーステナイト系耐熱鋼 ・ＳＵＨ35（ＪＩＳ Ｇ４３１１，２１Ｃｒ−４Ｎｉ−
９Ｍｎ−０．５Ｃ） ・ＭＣＵ（三菱重工業株式会社製，２１Ｃｒ−２Ｎｉ
系） （ｂ）吸気バルブ：マルテンサイト系耐熱鋼 ・ＳＵＨ11（ＪＩＳ Ｇ４３１１，９Ｃｒ−１．５Ｓｉ
−０．５Ｃ） なお、上記材料の標準組成を下記の表１に示す。
に説明する。エンジンバルブ材料としては、下記のもの
を用いた。 （ａ）排気バルブ：オーステナイト系耐熱鋼 ・ＳＵＨ35（ＪＩＳ Ｇ４３１１，２１Ｃｒ−４Ｎｉ−
９Ｍｎ−０．５Ｃ） ・ＭＣＵ（三菱重工業株式会社製，２１Ｃｒ−２Ｎｉ
系） （ｂ）吸気バルブ：マルテンサイト系耐熱鋼 ・ＳＵＨ11（ＪＩＳ Ｇ４３１１，９Ｃｒ−１．５Ｓｉ
−０．５Ｃ） なお、上記材料の標準組成を下記の表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】上述した材料を用いて、下記に示すサイズ
でバルブ形状にそれぞれ鍛造成形加工した。 （ａ）排気バルブ ・軸径：４〜８ｍｍ ・傘部外径：２０〜５０ｍｍ （ｂ）吸気バルブ ・軸径：４〜８ｍｍ ・傘部外径：２０〜５０ｍｍ
でバルブ形状にそれぞれ鍛造成形加工した。 （ａ）排気バルブ ・軸径：４〜８ｍｍ ・傘部外径：２０〜５０ｍｍ （ｂ）吸気バルブ ・軸径：４〜８ｍｍ ・傘部外径：２０〜５０ｍｍ
【００３２】上述した各エンジンバルブを下記の各方法
でそれぞれ窒化した。 ・実施例１：タフトライド法 ５７０℃の塩浴中に２時間浸漬することにより、約４５
μｍの厚さの深窒化層を短時間で形成することができ
た。 ・実施例２：ＮＶ窒化法 弗化窒素ガス雰囲気下で酸化膜を弗化膜に変換した後、
アンモニア気流中で５８０℃に２時間加熱することによ
り、約７０μｍの厚さの深窒化層を短時間で形成するこ
とができた。
でそれぞれ窒化した。 ・実施例１：タフトライド法 ５７０℃の塩浴中に２時間浸漬することにより、約４５
μｍの厚さの深窒化層を短時間で形成することができ
た。 ・実施例２：ＮＶ窒化法 弗化窒素ガス雰囲気下で酸化膜を弗化膜に変換した後、
アンモニア気流中で５８０℃に２時間加熱することによ
り、約７０μｍの厚さの深窒化層を短時間で形成するこ
とができた。
【００３３】・比較例１：ガス窒化法 アンモニアガス気流中で５３０℃に加熱することによ
り、約６０μｍの厚さの深窒化層を形成することができ
たものの、処理時間が非常に長く（４８時間）なってし
まった。 ・比較例２：イオン窒化法 グロー放電によって解離した窒素雰囲気下に４８時間置
いたが、Ｈｖ７００以上の硬さを有する層が１０μｍ以
下であった。
り、約６０μｍの厚さの深窒化層を形成することができ
たものの、処理時間が非常に長く（４８時間）なってし
まった。 ・比較例２：イオン窒化法 グロー放電によって解離した窒素雰囲気下に４８時間置
いたが、Ｈｖ７００以上の硬さを有する層が１０μｍ以
下であった。
【００３４】上述した実施例１、２で得られた各エンジ
ンバルブの耐摩耗性を調べるため、マルテンサイト系耐
熱鋼材料を焼入れした従来のエンジンバルブを比較材と
したモータリング耐久試験（回転数：６０００ｒｐｍ、
使用時間：２００時間）を行った。その結果、従来のエ
ンジンバルブの軸端部の摩耗量が平均１２．５μｍであ
るのに対し、実施例１、２で得られた上記各エンジンバ
ルブの軸端部の摩耗量は、平均５．４μｍとなった。つ
まり、実施例１、２で得られた各エンジンバルブは、従
来のエンジンバルブよりも耐摩耗性能が２倍以上向上し
たのである。よって、実施例１、２で得られた各エンジ
ンバルブは、エンジンの性能アップに伴う高速回転域で
の使用時においても、十分に満足できる耐摩耗性能を有
することが確認された。
ンバルブの耐摩耗性を調べるため、マルテンサイト系耐
熱鋼材料を焼入れした従来のエンジンバルブを比較材と
したモータリング耐久試験（回転数：６０００ｒｐｍ、
使用時間：２００時間）を行った。その結果、従来のエ
ンジンバルブの軸端部の摩耗量が平均１２．５μｍであ
るのに対し、実施例１、２で得られた上記各エンジンバ
ルブの軸端部の摩耗量は、平均５．４μｍとなった。つ
まり、実施例１、２で得られた各エンジンバルブは、従
来のエンジンバルブよりも耐摩耗性能が２倍以上向上し
たのである。よって、実施例１、２で得られた各エンジ
ンバルブは、エンジンの性能アップに伴う高速回転域で
の使用時においても、十分に満足できる耐摩耗性能を有
することが確認された。
【００３５】
【発明の効果】本発明によるエンジンバルブでは、その
表面に十分な厚さの深窒化層が形成されているので、エ
ンジンの性能アップに伴う高速回転域での使用時におい
ても、十分に満足できる耐摩耗性能を有することができ
る。
表面に十分な厚さの深窒化層が形成されているので、エ
ンジンの性能アップに伴う高速回転域での使用時におい
ても、十分に満足できる耐摩耗性能を有することができ
る。
【００３６】また、本発明によるエンジンバルブの製造
方法では、上述したような耐摩耗性能を有するエンジン
バルブを圧接や溶接などの接合作業や接合部分の検査作
業を行うことなく得ることができるので、製造や品質管
理にかかる手間を大幅に省略することができ、コストの
低減を図ることができる。
方法では、上述したような耐摩耗性能を有するエンジン
バルブを圧接や溶接などの接合作業や接合部分の検査作
業を行うことなく得ることができるので、製造や品質管
理にかかる手間を大幅に省略することができ、コストの
低減を図ることができる。
【図１】本発明によるエンジンバルブの概略構成図であ
る。
る。
【図２】図１の矢線II部の抽出拡大断面図である。
【図３】エンジンバルブの使用時間と摩耗量との関係を
表すグラフである。
表すグラフである。
【図４】エンジンバルブに加わる最大せん断応力とその
出現位置との関係を表すグラフである。
出現位置との関係を表すグラフである。
【図５】従来の各種のエンジンバルブの概略構成図であ
る。
る。
１ バルブ本体 ２ 軸部 ３ 傘部 ４ フェイス部 ５ 軸端部 ９ 深窒化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 亘 京都府京都市右京区太秦巽町１番地 三菱 重工業株式会社京都精機製作所内 (72)発明者 浜島 拓美 京都府京都市右京区太秦巽町１番地 三菱 重工業株式会社京都精機製作所内 (72)発明者 久保 孝文 京都府京都市右京区太秦巽町１番地 三菱 重工業株式会社京都精機製作所内
Claims (5)
- 【請求項１】 バルブ本体の表面に１５〜１２０μｍの
厚さの深窒化層を有することを特徴とするエンジンバル
ブ。 - 【請求項２】 前記バルブ本体がマルテンサイト系耐熱
鋼またはオーステナイト系耐熱鋼からなることを特徴と
する請求項１に記載のエンジンバルブ。 - 【請求項３】 加熱された塩浴中にバルブ本体を浸漬し
て当該バルブ本体の表面に１５〜１２０μｍの厚さの深
窒化層を形成することを特徴とするエンジンバルブの製
造方法。 - 【請求項４】 バルブ本体の表面の酸化膜を弗化膜に変
換した後、当該バルブ本体をアンモニアガス雰囲気下で
加熱することにより、当該バルブ本体の表面に１５〜１
２０μｍの厚さの深窒化層を形成することを特徴とする
エンジンバルブの製造方法。 - 【請求項５】 前記バルブ本体がマルテンサイト系耐熱
鋼またはオーステナイト系耐熱鋼からなることを特徴と
する請求項３または４に記載のエンジンバルブの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP467096A JPH09195033A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | エンジンバルブ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP467096A JPH09195033A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | エンジンバルブ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09195033A true JPH09195033A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11590353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP467096A Withdrawn JPH09195033A (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | エンジンバルブ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09195033A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132874A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Aisan Industry Co Ltd | エンジンバルブ |
| JP2012225203A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Nippon Parkerizing Co Ltd | 高耐久性エンジンバルブ |
| WO2017022046A1 (ja) * | 2015-08-03 | 2017-02-09 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブの軸接部の探傷検査方法および装置 |
| CN113445001A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-28 | 扬州市普锐泰新材料有限公司 | 发动机气门耐磨降噪复合pvd涂层工艺 |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP467096A patent/JPH09195033A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132874A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Aisan Industry Co Ltd | エンジンバルブ |
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| WO2017022046A1 (ja) * | 2015-08-03 | 2017-02-09 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブの軸接部の探傷検査方法および装置 |
| CN107835941A (zh) * | 2015-08-03 | 2018-03-23 | 日锻汽门株式会社 | 发动机阀的轴连接部的探伤检查方法及装置 |
| JPWO2017022046A1 (ja) * | 2015-08-03 | 2018-05-24 | 日鍛バルブ株式会社 | エンジンバルブの軸接部の探傷検査方法および装置 |
| US10473622B2 (en) | 2015-08-03 | 2019-11-12 | Nittan Valve Co., Ltd. | Method and apparatus for flaw inspection of friction-weld part of stem in engine valve |
| CN113445001A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-28 | 扬州市普锐泰新材料有限公司 | 发动机气门耐磨降噪复合pvd涂层工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |