[发明专利]增强提升阀阀面硬度的方法

说明书

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。