专利名称：增强提升阀阀面硬度的方法
技术领域：
本发明涉及一种增强提升阀阀面硬度，用以获得较高硬度和稳定质量的方法。
内燃机中所用进气阀或排气阀的阀面反复与阀座耦合，同时保持气密性，因此需要耐磨性。特别是在具有低质燃料的船舶柴油机的排气阀情况下，燃烧的残渣进到阀表面中会造成压挤各表面，降低密封性。因而需要高硬度。
为满足这一要求，把Co或Ni的合金垫在提升阀的阀面上，并使其淬火，以提高耐磨性。按照这种通过铺垫增强硬度的方法，所垫材料随阀的材料而不同。于是，所垫材料很可能因热膨胀系数的不同而剥落或发生龟裂。在大尺寸提升阀的情况下，垫以含少量Co的材料会增加成本。
为解决这一问题，有一种增强阀面硬度的方法。通过锻造或利用压、辊使阀面被强力加压，并范性变形，使变形阻力或对抗塑性滑移的硬度增强。
然而，这种增强硬度的方法有如下问题。加工率与硬度有很大的关系。随着加工率增加硬度也增强，但韧性降低，使阀面容易破损。必须把加工率定在最佳情况。在工作之前，由阀面的形状确定加工率。如果不能把外形确定为最佳，则硬度和深度方面会有改变，从而造成局部磨损，降低气密性。
鉴于这种缺点，本发明的目的在于提出一种增强提升阀阀面硬度的方法，并保持整个阀面的硬度均匀，以防止阀面或阀座的局部磨损，从而在互相耦合的阀面与阀座之间提供足够的气密性。
从以下对有如附图所示实施例的详细描述，将使本发明的各项特点和优点变得愈加清晰，其中
图1是采用本发明的提升阀半成品阀头的正视图；图2是详细表示所述半成品突起部的局部剖面正视图；图3是表示将所述半成品插入冲模的孔口内，范性形变突起部的纵剖面正视图；图4是表示通过降低冲头，使所述突起部范性形变的纵剖面正视图；图5是表示在锻造过程中使所述突起部范性形变的放大剖面视图；图6是表示加工后增强阀面硬度情况的纵剖面视图；图7是表示锻造温度与热阻Ni合金的变形阻力之间关系的曲线。
图1表示加工前的排气提升阀半成品1的阀头1a。该阀的半成品1由奥氏体热阻钢，如SUH 37，或Ni热阻合金，如NCF 80A和NCF 751制成，并对其进行最终的处理。
所述提升阀半成品1的阀头1a边缘部分1b的外径略小于有如点划线所示的加工后提升阀2边缘部分2a的外径。于所述阀头1a上，在与被加工的提升阀2的斜阀面2b相应的位置处形成成等腰三角形截面的突起部3。
突起部3被范性形变成斜阀面2b。加工率由百分比表示，即突起部3与阀面2b之间的高度差被突起部3的高度除。如图2所示，在突起部中部的所述差为“L1”，靠近突起部3内圆周端部附近的所述差为“L2”。中部处的加工率最大，朝着突起部3的内外圆周端部逐渐减小。突起部3与阀面2b的外圆周端部“S”处的阀面之间没有高度差，其加工率变为0。本实施例中，在突起部3的中部，所述加工率为30-60％，而在突起部3的内圆周端部处为5-10％。
使半成品1的阀头1a在530-620℃之间，最好在550-600℃之间的温度下加热，并由锻造设备对其锻造，如图3所示。
上述半成品1的加热温度范围是基于下述理由的。图7是表示锻造温度与变形阻力之间关系的曲线。图7中，在530℃以下，变形阻力较高。于是，要通过范性形变使突起部3变硬，就需要较高的能量；而要加工大的提升阀，还需要提供较高压力的大尺寸锻造设备。如果加热温度超过620℃，变形阻力减小，不能通过淬火的方法得到足够的硬度，以至发生裂纹。为了保险起见，把上限设定在620℃。
如图5所示，把被加热至上述温度的半成品1插入锻造设备的冲模的孔口4a中，并将阀头1a放为顶部。图中使冲模4的孔口与提升阀2的阀头1配合。使冲头5按预先确定的冲程关于所述孔口4a上下运动。
把半成品1放入冲模4的孔口4a，然后如图4所示，使冲头5下降，锻造该半成品1，从而得到最后的提升阀2。如图5所示，锻造过程中，半成品1的突起部3如箭头所示那样，从具有最大加工率的中部沿内外圆周方向发生形变，同时阀头1a的边缘部分1b沿向外的径向形变。
于是，如图6所示，经过加工的提升阀2的整个阀面2b在固定的深度均匀地变硬，从而得到高耐磨的提升阀2，不会产生局部磨损。
可采用热阻Ni合金NCF 80A。可在大约580℃下将突起部3的中部、外圆周端部和内圆周端部的加工率分别设定为大约45％、0和7％，并由上述工艺使之受到锻造。加工后，所得产品的阀面2b表面各点处的维氏硬度在470-480Hv范围，而无任何明显的变化。不仅在表面上，还有阀面2b的内部都不会出现裂纹，于是可得到高质量的提升阀2。
可对经锻造的提升阀2进一步实行老化处理，比如在700℃温度下空气冷却10小时，从而提高阀面2b的硬度。
在上述实施例中，为使半成品的突起部3范性形变并使之变硬，可采用锻造设备，但所述突起部3从内部到外部受压，并在提升阀内范性形变，不需要如此高的压力。
在大尺寸提升阀的情况下，可利用锻造设备的锻锤使所述突起部3沿纵向受到几倍的加压，同时使该半成品绕着纵轴慢慢旋转，使它的每个圆周部分都逐渐受到形变。于是，这避免了提供高压锻造设备之需。
上面只涉及本发明的实施例。那些熟悉本领域的人可进行各种变化和改型而不会脱离权利要求的范围。
权利要求
1．一种增强由热阻合金制成的提升阀阀面硬度的方法，所述提升阀具有带阀面的阀头，所述方法包括如下步骤在提升阀半成品上与加工后的阀面相应的位置处形成突起部，所述突起部的中部具有最大的由百分比表示的加工率的部分，加工率是所述突起部与阀面之间的高度差被突起部高度除，所述突起部的加工率向着内外圆周端部逐渐减小；以及给所述突起部加压，使其范性形变，增强阀面的硬度。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述突起部中部的最大加工率为30-60％，靠近突起部的内圆周端部附近的加工率为5-10％。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在530-620℃范围实行所述对突起部加压的步骤。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述突起部的纵截面为等腰三角形，顶点在突起部的中部。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述给突起部加压步骤包括将提升阀半成品插入冲模的孔口中，冲模与阀头配合，强力加压突起部，使其范性形变。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在突起部范性形变之后的老化处理步骤。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过加压突起部的步骤，使突起部沿内圆周端部和外圆周端部两个方向被加压。
全文摘要
在内燃机中所用提升阀的阀头中,形成一突起部。所述突起部的纵截面成等腰三角形,顶点在其中部。通过在冲模的孔口中加压突起部,使突起部范性形变,从而在与阀座接触的位置形成阀面。在阀面与阀座之间得到适宜的气密性。
文档编号F01L3/02GK1305051SQ0010081
公开日2001年7月25日 申请日期2000年2月14日 优先权日1999年10月20日
发明者山川和洋, 福冈聪 申请人:富士乌兹克斯株式会社