专利名称：中空发动机阀门的阀伞部的制造方法及中空发动机阀门的阀伞部的冲压装置以及中空发 ...的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及ー种中空发动机阀门的阀伞部的制造方法、该中空发动机阀门的阀伞部的冲压装置以及具有该阀伞部的中空发动机阀门，该中空发动机阀门的阀伞部具有在轴端密封件或中空轴部焊接一侧进行开ロ的阀伞部中空孔，该阀伞部中空孔在阀伞部的扩径部内扩径形成，并且该阀伞部中空孔的最大内径比中空轴部的最大外径大。
背景技术：
本申请发明人的下述专利文献I的发明公开有中空发动机阀门的阀伞部的制造方法。对该发明的概述如下，即，由于中空发动机阀门的阀伞部特别在排气阀中暴露于高温下，因此以往采用以锰、镍、铬等作为基体的耐热钢等表示出良好耐热性特性的材料。这些材料具有耐热性高的优点，但相反还具有塑性加工性差的缺点。即，锻造至阀伞部的最終形状存在困难，此外必须在中空发动机阀门中设置中空孔，这样加工更加困难。因而，在对这样的材料进行锻造来形成阀伞部时，一般将材料的温度升高到再结晶温度以上，并通过热锻进行。然而，在热锻中，由于金属膨胀等问题，加工精度下降，与冷锻相比，产品表面的组织不可避免地变差。于是，本申请发明人对使用上述那样的耐热性高的材料，不采用热锻而通过冷锻来形成阀伞部的方法进行摸索、试验的结果是完成该方法并对该方法提出专利申请，并获得授权(下述专利文献1)，该方法为，首先制造阀伞部的半成品，其扩径部的最大外径与成品的阀伞部的最大外径一致，并且与成品的阀伞部的阀伞部中空孔的最大内径相同的下端具有有底的圆筒状中空孔，通过对该半成品进行冷锻，分多个步骤逐渐形成扩径部的上部以及主体部，从而获得成品的阀伞部。此时，作为阀伞部的材料提出了 3种，分别为NCF47W(镍基钢)、SUH35 (奥氏体类锰基钢)、镍铬铁耐热耐蚀合金751 (镍基钢)。本申请发明人在获得下述专利文献I的专利权后，还对上述材料反复进行了多次确认实验。结果，尽管确认NCF47W和镍合金751利用下述专利文献I的方法能够获得没有问题的成品的阀伞部，但对于在JIS4311耐热钢中所含有的含碳量高的材料(也包括上述SUH35)，当在缩径(拉延(絞り上げ))的整个阶段利用冷锻进行加工吋，与NCF47W和镍合金751相比，可以明确判断能够稍微较多的发现裂纹和变形等缺陷。近年，追求车辆的低燃料费的潮流增强，还具有追求车辆用部件全部小型轻量化的倾向。目前，中空发动机阀门处于上述潮流中，特别对于在发动机内部重复进行快速往复运动的部件的轻量化这点，更令人关注，使用包含冷锻性能不好的各种材料，追求高精度锻造的倾向正在加强。 已有技术文献专利文献
专利文献I :(日本)特许第4390291号公报非专利文献非专利文献I :日本钢铁协会编「改订第5版钢的热处理」丸善株式会社1979年发行(第2版第3次印刷)非专利文献2 :幸田成康监译「莱斯利(レスリー)钢铁材料学」丸善株式会社、1987年发行(第2次印刷)
发明内容
发明要解决的问题尽管可以考虑各种钢材作为中空发动机阀门的材料，但冷锻性能好的钢很少。例 如，当采用在JIS4311耐热钢中所含有的含碳量高的材料通过冷锻来形成阀伞部时，为了将不合格品的发生率控制得较低，増加拉延エ序数量，即，增多模具数量，或者必须在エ序与エ序之间多次插入适当的中间热处理(退火等)，无论进行何种处理，均导致花费的功夫増加，从而无法避免产品价格上涨。因而，本发明要解决的问题为，开发ー种方法，采用在JIS4311耐热钢中所含有的含碳量高的材料，或者采用其它冷锻性差的材料，在不增加工序数量，并尽可能不进行中间热处理即能进行成形。用于解决问题的技术方案本发明为解决上述问题而成，并提供下面所示的解决方案。<解决方案1>ー种中空发动机阀门的阀伞部的制造方法，该阀伞部具有在中空轴部或者轴端密封件焊接ー侧进行开ロ的阀伞部中空孔，该阀伞部中空孔在阀伞部的扩径部内形成扩径，该阀伞部中空孔的最大内径比中空轴部的最大外径大，其特征在于，该方法具有从坯料的实心圆棒开始制造阀伞部半成品的第I步骤、和通过温锻将该阀伞部半成品制成阀伞部的成品的第2步骤，在第I步骤中，获得阀伞部半成品，该阀伞部半成品的圆筒状的主体部的一端具有和主体部一体的扩径部，在扩径部侧在下的情况下，扩径部的最大外径与成品的阀伞部的扩径部的最大外径相同，并具有圆筒形中空孔，该圆筒形中空孔具有和成品的阀伞部中空孔的最大内径相同的内径，该圆筒状中空孔的上端开ロ，下端在扩径部内有底，在第2步骤中，通过在温度为常温 870°C温度范围内对阀伞部半成品进行锻造，分多个阶段对阀伞部半成品的扩径部的上部和主体部逐渐拉延；即，将包含エ件、锻模、冲头的整个空间本身保持恒温，仅采用数个拉延エ序，并利用锻模的内径在每个阶段逐渐缩小的锻模逐渐拉延阀伞部半成品的扩径部的上部和主体部，该锻模推压阀伞部半成品的扩径部的上部和主体部，从而获得如下构成的成品的阀伞部，阀伞部中空孔的扩径部内的最大内径保持为上述圆筒状中空孔的内径不变，其内径随着随着向上方而被缩径。<解决方案2>ー种中空发动机阀门的阀伞部的冲压装置，其特征在于，该装置构成为，在第2步骤中采用的冲压装置中，具有隔热壁，其围绕エ件和固定エ件的固定工具以及锻模和固定锻模的固定工具的全部，通过该隔热壁的效果能够将隔热壁内部保持在恒温状态，并且能够通过解决方案I所述的制造方法制造中空发动机阀门的阀伞部。
<解决方案3>ー种中空发动机阀门，在轴端密封件的一端焊接有通过解决方案I所述的制造方法或解决方案2所述的冲压装置制造而成的阀伞部。<解决方案4>ー种中空发动机阀门，在两端开放的中空轴部的一端焊接有通过解决方案I所述的制造方法或解决方案2所述的冲压装置制造而成的阀伞部，而另一端焊接轴端密封件。发明效果根据本发明的解决方案I的发明，由于利用常温 870°C的温锻，将包含エ件、锻模、冲头的整个空间本身保持在恒温，分多个阶段缓缓对扩径部的上部和主体部阀伞部进行拉延，因此裂纹和变形等急剧减少，而且缩径(拉延)的エ序数量未増加，另外无需插入 多次退火这样的中间热处理，从而即使是例如在JIS4311耐热钢中所含有的含碳量高的材料，也能够进行无问题的阀伞部的成形。此时，能够顺利进行阀伞部的成形无非是由于具有两级步骤，即在第I步骤中，将坯料制成阀伞部半成品，并在第2步骤中对半成品进行拉延并制成阀伞部成品。也就是，如果缺少制造阀伞部半成品的第I步骤，则在常温 870°C的温锻中，不可能顺利进行第2步骤的拉延，并且必须使用高温的热锻。根据本发明的解决方案2的发明，公开了如下构成，在用于拉延阀伞部成品的冲压装置中，具有隔热壁，该隔热壁围绕エ件及固定エ件的固定工具以及锻模及固定锻模的固定工具的全部，并且通过该隔热壁的效果能够将隔热壁内部保持在恒温状态。在温锻中，首要问题是当拉延时，エ件的组织随着温度变化而改变。即，当拉延的エ序数为I次或2次时，通过由内部设有加热器的锻模和冲头对被预热到所需温度的エ件进行拉延，则可对エ件的变质没什么影响地进行加工。但是，当拉延的エ序数增加时，例如当超过3，4次吋，即使通过加热器对锻模和冲头进行加热，每当エ件露在空气中时，エ件的温度下降，导致エ件的金属变质(硬化)。因此，若在该状态下强制进行拉延，エ件产生裂纹，从而不能获得成品。通常在进行某种程度多エ序的拉延的情况下，常进行在中途插入多次的退火等的中间热处理的步骤。然而，在中空发动机阀门的阀伞部的拉延中，由于材料不同，不能ー概而论，在10个エ序左右，由于情况不同，需要10左右个以上的エ序，中间热处理的次数增カロ，毎次必须中断拉延，总的说来，很难说这是现实的制造方法。即，即使实验进行的良好，但很难说该技术在现实エ厂中能够应用在生产线上。因此，虽然需要在尽可能不插入退火等的中间热处理的エ序的10个エ序左右，并且根据不同情况连续进行上述10个左右エ序以上エ序的拉延，但是此时避免エ件的温度下降非常重要。即，尽管锻模和冲头在内部设有加热器或添设加热器能够实现恒温，但在未安装加热器的エ件中，由于无论如何也无法避免其暴露在空气的瞬间的温度下降，因此为了解决该问题，产生了将包含エ件、锻模、冲头的整个空间本身保持在恒温的需要。根据本发明的解决方案2的发明，公开了这样的、将整个空间保持在恒温氛围内的技术内容。由此，エ件拉延中的恒温状态保持在理想状态，在拉延中能够避免エ件的温度下降，而且无需进行多次的中间热处理，即能顺利地多个エ序的拉延。根据本发明的解决方案3或解决方案4的发明，能够获得作为成品的中空发动机阀门，该成品具有通过本发明的解决方案I或者解决方案2的发明而获得的阀伞部。并且，解决方案I中记载的第2步骤中的温度范围的数值限定的根据如下。S卩，温锻的温度范围的定义很多，尽管现在没有定论，但在本发明中，作为温锻的温度范围，考虑如下，最常考虑将“钢的再结晶温度以下”的温度范围作为“温锻的温度范国”。而且，在此所写的“通常”意思是指 “能够在各种钢材中最广泛适用”。因而，若限定材料，当然该温度范围会限定得更窄。根据上述考虑方法，“温锻”的温度范围没有下限，但在实际现场，由于很少将材料冷却再锻造，因此温度范围的下限为“常温”。尽管“常温”的定义也有多种方式，在本发明中，为10°C 30°C的常识性“常温”。实际作业中的下限为20°C左右。以下，是关干“温锻”的温度范围的上限的说明，根据上述非专利文献I的p.48的图2*16的记载，该上限设为870で。即，在上述非专利文献I的p. 48的图2 *16中描述有再结晶温度并非特定的温度，而是根据各种条件上下变化，在软铁情况下，直到最高870°C，根据条件是有可能的，因此作为温度范围的上限。并且，在上述非专利文献2的p. 138中对于铁的再结晶温度，记载了通过在铁中包含添加元素而能够令再结晶温度变化(上升)。在本发明中作为ー种材料的耐热钢中，提高再结晶温度的方法有含镍(奥氏体系的耐热钢大致全部含有)、钥(SUH38中包含)、铬(全部耐热钢中含有)，尽管向铁中添加合金元素的比例存在偏差，但是通过上述非专利文献2的p. 138中记载的数据进行类推，再结晶温度很可能至少700°C以上。而且，在本发明中尽管采用了“成品的阀伞部”或“阀伞部的成品”这样的词汇，但该词汇表示下面状态的阀伞部。即I)已到达扩径部的外径不再变化的状态为止的阀伞部2)已到达中空孔的最大内径不再变化的状态的阀伞部3)主体部的端部的外径已和轴端密封件或者中空轴部的外径一致的状态的阀伞部将具备上述3点状态的阀伞部称为“成品的阀伞部”或“阀伞部的成品”。因而，例如可自由地在平坦状态的阀伞部的成品的扩径部表面上实施刻印，或者通过热锻形成凹部，这些终归是在本发明中的“成品的阀伞部”或“阀伞部的成品”上实施的后续加工，即使使用本发明中的“成品的阀伞部”或“阀伞部的成品”之后进行与上述类似的某种加工，在阀伞部的上述3点的加工中采用本发明的情况下，不言而喻这些被本发明的范围所涵盖。另外，本发明的方法着眼于尽可能減少「退火」的エ序这一点。因而，采用本发明的方法，而且从以上论点当然不排除在中间夹有I 2次的退火エ序的方法。S卩，在回转式冲压装置中的エ序数过多时等，将第2步骤分割成前半部和后半部，并减少I次的エ序数，在前半部分和后半部分之间夹有材料的再加热即退火的エ序从技术内容上，理所当然也是本发明要请求的，当然这样的方法也全部包含在本发明的范围内。
图I是本发明实施例I的制造方法中的第2步骤中所采用的冲压装置的主视图。图2是本发明实施例I的制造方法中的第2步骤中所采用的冲压装置省略了模组的一部分的主视图。图3是本发明实施例I的制造方法中的第2步骤中所采用的冲压装置省略了模组的一部分的纵剖视图。图4(a) (d)是用于说明本发明实施例I的制造方法中的第2步骤的说明图。图5(a) (d)是用于说明本发明实施例I的制造方法中的第2步骤的说明图。图6(a)是在本发明实施例I的制造方法中的第I步骤所获得的阀伞部的半成品的纵剖视图。图6(b)是在本发明实施例I的制造方法中的第2步骤所获得的阀伞部的成品的纵剖视图。图7(a) (C)是用于说明本发明实施例I的制造方法中的第I步骤的第I方法的说明书。 图8(a) (C)是用于说明本发明实施例I的制造方法中的第I步骤的第2方法的说明书。图9(a)是在本发明实施例I的制造方法中所获得的中空发动机阀门的一个示例的纵剖视图。图9(b)是本发明的实施例I的制造方法中所获得的中空发动机阀门的另ー示例的纵剖视图。
具体实施例方式以下，參照附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。实施例I以下详细说明作为本发明实施例I的阀伞部I的制造方法以及具有阀伞部I的中空发动机阀门V。如图9a所示，中空发动机阀门V由阀伞部I、轴端密封件3构成。S卩，阀伞部I为一端焊接有轴端密封件3、内部设有中空孔S的结构，在作为排气阀使用的情况下，中空孔S内封入有图未示的钠。在不用作排气阀的情况下，不封入钠。图9b所示的中空发动机阀门Y为在阀伞部I上焊接中空轴部2、另外在中空轴部2上焊接轴端密封件3的示例，同样在内部设置中空孔S，中空孔S在发动机阀门Y作为排气阀使用的情况下，封入图未示的钠，而在不用作排气阀的情况下，未封入钠。中空发动机阀门Y的中空轴部2能够使用将钢板卷圆并将端部彼此焊接的电焊钢管、无接缝的无缝管等。另外，焊接各部件时可以采用任何一种焊接方法，能够采用摩擦压接等。列举阀伞部I的材料的具体名称如下，在实施例I的中空发动机阀门V或Y用作排气用阀的情况下，阀伞部I采用耐热性高的材料，例如NCF47W或SUH35或铬合金751等，其次中空轴部2采用耐热性高的材料，例如SUS304、SUS430、SUHll等(仅Y)，轴端密封件3采用SUHll等耐热性稍差的材料即可。与此相对，在发动机阀门V或Y不用作排气用阀的情况下，阀伞部1，中空轴部2，轴端密封件3中的任意ー个均无需采用那样耐热性高的材料。根据本发明实施例I的制造方法获得的中空发动机阀门V，Y如上所述。以下，对构成本发明实施例I的核心的阀伞部I的制造方法，进行详细说明。<第I步骤>图6a中采用纵剖视图表示通过本发明实施例I的第I步骤所获得的阀伞部I的半成品11。半成品11的圆盘状的扩径部111和圆筒状的主体部112 —体形成，主体部112的下端部与扩径部111的上端连续地连接，并且连接部分如在图6a所示那样描绘成缓和的曲线。半成品11的内部形成有下端有底的圆筒状的中空孔S11，中空孔Sll的上端在主体部112的上面开ロ，下端在扩径部111内有底。在本发明实施例I的第2步骤中，通过温锻对图6a的半成品11的扩径部111的上部和整个主体部112进行拉延(缩径)，获得图6b所示的阀伞部I的成品。在图6b中，Ia为扩径部，Ib为主体部。在成品的阀伞部I中，虽然难以确定扩径部Ia和主体部Ib的边界线，但在图6b中，利用剖面图的外形的曲线曲率突然变化的部分来划分扩径部Ia和主体部lb。另外，SI为下端有底的圆筒状的中空孔，中空孔SI的上端在主体部Ib的上面开ロ，下端在扩径部Ia的内部有底。在图6a中，hll为半成品11的整体高度，hl2为扩径部111的高度，hl3为主体部12的高度，hl4为中空孔Sll的高度(深度)，OlO为主体部112的外径，O 12为扩径 部111的最大外径，の11为中空孔Sll的内径。另外，在图6b中，hl5为成品的阀伞部I的整体高度，hl6为扩径部Ia的高度，hl7为主体部Ib的高度，hl8为中空孔SI的高度(深度)，①14为主体部Ib的上端部的外径，012为扩径部Ia的最大外径，Oll为中空孔SI的最大内径，の13为中空孔SI的上端部的内径。在此，成品的阀伞部I的整体高度hl5比半成品11的整体高度hll高(hll< hl5)，中空孔SI的高度(深度)hl8比中空孔Sll的高度(深度)hl4高(hl4 < hl8)，扩径部111的高度hl2与扩径部Ia的高度hl6大致相等(hl2 N hl6)，主体部Ib的高度hl7比主体部112的高度hl3高(hl3 < hl7)，扩径部111的最大外径与扩径部Ia的最大外径相等(两者均为①12)，主体部112的上端部的外径①10比主体部Ib的上端部的外径014大(014 < 010)，中空孔Sll的内径与中空孔SI的最大内径相等(两者均为O 11)，中空孔Sll的内径Oll比中空孔SI的上端部的内径013大(013 < Oil)。图7表示获得半成品11的第I方法。如图7a所示，准备由适当材料形成的实心圆棒2A。在实施例I中，设想发动机阀门V或Y用作排气阀，采用SUH35作为坯料。实心圆棒2A的外径为与半成品11的主体部112的外径相同的O 10，高度h20比半成品11的高度hll 低(h20 < hll)。通过冲孔在实心圆棒2A的上面形成中空孔2C，构成杯状的中间部件2B(图7b)。在本实施例中，中空孔2C具有大约中间部件2B的整体高度h21的一半的高度(深度)h22。此时，由于中间部件2B的外径与实心圆棒2A的外径の10相等，因此中间部件2B的高度h21比实心圆棒2A的高度h20大(h20 <h21)。另外，中空孔2C的内径与半成品11(图7c)的中空孔Sll的内径Oll相同。接下来，通过锻造来成形中间部件2B的下部并形成扩径部111。此时，与锻造的种类无关。即，可采用冷锻，温锻，热锻中的任意ー种。由于该步骤为中间エ序，虽然不要求后述第2步骤中所要求的那样的精度，但重要有以下三点，即保持中间部件2B的上部的外径为半成品11的主体部的外径の10，保持中空孔2C的内径为半成品11的中空孔Sll的内径の11，而且将中间部件2B的下部变为扩径部111时的最大外径作为半成品11的扩径部111的最大外径の12。并且，在该过程中，中空孔2C(高度h22)逐渐变深，并成为具有高度(深度)hl4的中空孔S11。这样，从实心圆棒2A(图7a)经由中间部件2B (图7b)获得半成品11 (图7c)。图8表示获得半成品11的第2方法。如图8a所示，准备由从适当材料选择出的材料构成的实心圆棒3A。在实施例I中，设想发动机阀门V或Y用作排气阀，采用SUH35作为坯料。实心圆棒3A的外径为与半成品11的主体部112的外径相同的010，高度1130比半成品11的高度hll低(h30 <hll)。而且，高度h30与前述的实心圆棒2A的高度h20相等(h30 = h20)。
通过锻造来成形实心圆棒3A的下部，并且形成具有扩径部3C的实心的帽子状的中间部件3B(图Sb)。此时，与锻造种类无关。即，可采用冷锻，温锻，热锻中的任意ー种。由于该步骤为中间エ序，虽然不要求后述第2步骤中所要求的那样的精度，但重要有以下两点，保持中间部件3B的上部的外径为半成品11的主体部的外径の10，以及将中间部件3B的下部变为扩径部3C时的扩径部3C的最大外径作为半成品11的扩径部111的最大外径012。并且，在该过程中，中间部件3B的高度h31稍低。即，h31<h30。接下来，通过在中间部件3B的上面冲孔来形成具有高度(深度)hl4和内径Oll的中空孔S11。在该过程中，中间部件3B的上部延伸并构成高度hl3的主体部112 (图8c)。这样，从实心圆棒3A(图8a)经由中间部件3B(图8b)获得半成品11 (图8c)。此时，重要的两点为，将王体部112的外径保持在fI3IO,将扩径部111的最大外径保持在O 12。〈第2步骤>下面，用图I 图5对第2步骤中的温锻的エ序进行详细说明。图I为第2步骤中所使用的冲压装置PR。冲压装置PR为回转式冲压装置，由于其结构为公知的，因此仅限于对本发明实施例I中特有的结构、即模组DS的结构进行详细说明。模组DS由吊设エ件W的多个上部冲头P、エ件W能够插入成形的多个锻模D、推压多个上部冲头P的滑块R和上部滑块UR、固定有多个锻模D的压カ机工作台B、伸缩的四根导柱GP构成，通过滑块R每旋转一定角度，多个上部冲头P和多个锻模D的对应位置就移动一次。此时，尽管在俯视时可随意使滑块R沿顺时针方向旋转也可以沿逆时针方向旋转，但在实施例I中，设为在俯视时使滑块R沿顺时针方向旋转。即，冲头P使エ件W在锻模D内插入成形，当滑块R上升吋，由于滑块R在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度就停止，因此冲头P位于下个锻模D的正上方。在该状态下，冲头P使エ件W在下个锻模D内插入成形，当滑块R上升时，滑块R仍然在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度就停止。这样ー来，由于进行成形的回转式冲压装置为公知技木，对有关回转机构不再进行上述以外的说明。而且，吊设エ件W的多个上部冲头P与解决方案2中记载的“固定エ件的固定工具”相当，而多个锻模D也包含解决方案2中记载的“固定锻模的固定工具”。多个锻模D和多个上部冲头P内部装有图未示的加热器，多个锻模D、多个上部冲头P以能够保持在从常温(10°c 30°C )至870°C之间的任意温度下的恒温状态的方式构成。由于这样的带有加热器的锻模和冲头也为公知的，因此省略其详细说明。而且，对于上述温度范围的限定理由，如前所述。多个锻模D和多个上部冲头P全被由隔热材料构成的外筒4和内筒5围绕(參照图3)。即，外筒4和内筒5的双层圆筒形成环状的空间Cl，多个锻模D和多个上部冲头P都处于被包含在空间Cl内的状态。另外，滑块R的一部分或全部由隔热材料制成，滑块R的隔热材料制成的部分的一部分构成为圆筒形状，并作为位于内筒5的内侧的遮蔽筒6。而且，外筒4、内筒5、遮蔽筒6为与解决方案2中记载的“隔热壁”相当的结构。滑块R和上部滑块UR之间夹有由隔热材料构成的隔热层HS。另外，尽管图未示，多个锻模D和压カ机工作台B之间也设有隔热层。这些隔热层也为与解决方案2中记载的“隔热壁”相当的结构。内筒5的内部空间C2中浮设有盘状的浮子7。浮子7通过内筒5内所设的多个凸部5a确定了最下位位置。另外，内筒5上穿设有多个气道Al，通过多个气道Al，空间Cl与空间C2处于连通状态。而且，滑块R上也穿设有多个气道A2，通过多个气道A2，浮子7的上部空间C3与外部空间为连通状态。外筒4的正面部分穿设有长方形的窗部41 (參照图2)。另外，滑块R的正面部分安装有门DR，并以随着滑块R的下降而遮蔽外筒4的窗部41的方式被构成。并且，42为多个吹出口 42a在上方穿设排列的气帘装置，多个吹出口 42a以沿窗部41的下边排列的方式 被构成。下面说明模组DS的作用。由于冲压装置PR为本发明实施例I的制造方法中的第2步骤所使用的装置，对于模组DS的作用的说明即为对本发明实施例I的制造方法中的第2步骤的说明。通过图未示的搬入装置将阀伞部的半成品11搬入至模组DS。该搬入从窗部41进行，此时如图2所示，滑块R为上升状态，半成品11作为エ件W，以使扩径部111在上的状态搬入到空间Cl内(图4b的方向a )，上部冲头Pl (P)从底面看吊设固定有马蹄形状的吊架H(參照图4a、4b)。并且，吊架H为解决方案2中记载的「固定エ件的固定工具」的一部分。另外，图4b为上部冲头Pl (P)的仰视图。而且，在エ件W(半成品11)已被搬入的状态下，上部冲头Pl (P)的下方不存在锻模D。当エ件W(半成品11)完全被吊设固定在上部冲头Pl (P)的吊架H上后，图未示的搬入装置从窗部41后退，滑块R从俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度。于是，エ件W(半成品11)的中心位于锻模Dl的中心的正上方，在此滑块R停止回转(參照图4c)。接下来，滑块R下降(图4c的方向X)。当滑块R下降吋，エ件W (半成品11)被插入到锻模Dl(D)内，在此进行第一次拉延。接下来滑块R上升(图4c的方向Z)，而且滑块R在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度并在锻模D2 (D)的正上方停止(參照图4d)，接下来下降(方向X)，エ件W通过锻模D2 (D)承受第二次拉延。这样，在エ件W到达图5b的锻模DN⑶之前已承受了拉延，并作为成品的阀伞部I而成形(參照图5c)。并且，图5a表示在中途エ序中，エ件W位于锻模DM(M<N)的正上方，并利用锻模DM(M < N)承受拉延前的状态。当エ件W成为图5b的拉延后的成品的阀伞部1，并且滑块R在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度时，エ件W位于窗部41的正背面(參照图5c、5d)，在此图未示的搬出装置插入，将エ件W(阀伞部I)从吊架H卸下(图5d方向3)，并从窗部41搬出。并且，图5d为搬出时的上部冲头Pl (P)的仰视图，在该状态下，在下方不存在对应的锻模D。另外，エ件W(半成品11)的搬入(图4a、4b)和エ件W(阀伞部I)的搬出(图5c、5d)同时进行。图4 图5表示这样通过阀伞部的半成品11 (エ件W)由每个拉延エ序内径Dr逐渐变小的锻模Dl DN拉延，从而成为成品的阀伞部I (エ件W)的状态。而且，当锻模D的数量为N台吋，上部冲头P有N+2台，由于当滑块R在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度吋，下ー个上部冲头P位于窗部41的正背面，在此新的エ件R被吊设固定，因此每当滑块R在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度时，エ件W在多个锻模D的每ー个内被插入成形，从最初的半成品11(エ件W)成为成品的阀伞部I (エ件W)开始，每当滑块R在俯视沿顺时针方向仅旋转一定角度时，即制造出一个成品的阀伞部I。而且，从模具的寿命的角度来看，也可具有下述方法，即多个上部冲头P中每隔I个，吊设固定半成品11 (エ件W)。在此应当注意的是，エ件W的扩径部Wa从最初到最后始终处于被原封不动地吊设在吊架H上的状态。S卩，エ件W的扩径部Wa的大部分不插入到锻模Dl DN内，因而不承受拉延。这样，由于基本上未在エ件W的扩径部Wa施加变形，而向中心拉延主体部Wb，因此能够顺利地进行拉延。即，如果最初成形如图6a所示的半成品11时(第I步骤)，在其以后的第2步骤中，由于几乎无需在エ件W的扩径部Wa上施加变形，能够在该部分 被吊设在吊架H上的状态下进行拉延，因此能够使第I步骤和第2步骤极其合理地连续，最終能够获得在扩径部Ia内保持中空孔S充分扩径的状态的成品的阀伞部I。在图3中，当滑块R下降时，尽管空间Cl内的空气被压縮，但由于在内筒5上设置多个气道Al，因此压缩后的空气通过多个气道Al流入围绕内筒5的空间C2内。于是，空间C2的气压升高，向上推动浮子7，浮子7上升。虽然上升后的浮子7压缩上部空间C3，但是在此压缩后的空气通过滑块R上设置的多个气道A2向装置外排出。当滑块R上升时，过程相反，当空间Cl的气压下降时，空间C2的空气从多个气道Al流入。当空间C2的气压下降时，浮子7下降，空间C3的气压下降。当空间C3的气压下降吋，空气通过多个气道A2从装置外流入空间C3。配合滑块的上升、下降，上述过程反复进行。多个上部冲头P和多个锻模D中内部设有图未示的加热器，多个上部冲头P、多个锻模D以在从常温(10°C 30°C )至870°C之间的温度范围内的任意温度下变为恒温状态的方式被设定。现在，当エ件W的材料为SUH35时，作为ー个示例，多个上部冲头P、多个锻模D可设定在400°C左右的恒温状态。另外，エ件W也可采用感应加热器等(图未示)在被加热至400°C的状态下从窗部41插入至空间Cl内。当然，エ件W也可加热到从常温(10°C 300C )至870°C之间的温度范围内的任意温度。由于多个上部冲头P、多个锻模D、エ件W全部为同一温度状态，而且整体被外筒4和内筒5围绕，因此在空间Cl内，多个上部冲头P、多个锻模D、エ件W以及空间Cl内的空气全部能够保持在同一温度氛围。虽然空间Cl内的空气通过多个气道Al与空间C2内的空气连通，但由于浮子7的遮蔽作用不向空间C2外泄漏，加热的空气仅在空间Cl和空间C2之间往来，空间Cl能够保持恒温氛围。另外，虽然空间C3通过多个气道A2与外部空间连通，但由于通过浮子7的遮蔽作用，空间C3和空间C2被遮蔽，因此外部空间的冷空气不会流入空间C2内。当然实际上，虽然少量的空气从浮子7和内筒5之间的微小间隙出入，但由于进入空间C2的空气必须进ー步通过多个气道Al进入空间Cl，因此从外部经由空间C3、空间C2到达空间Cl的空气为可忽略的程度，而且由于多个上部冲头P、多个锻模D通过加热器(图未示)能够持续加热，空间Cl的恒温氛围不会扰乱。
另外，在滑块R的上升状态下，尽管外筒4的窗部41变为打开状态，在滑块R的下死点状态(图未示)以外的状态下，由于通过来自设置在外筒4的正面下部上的气帘装置42的多个吹出ロ 42a的强气流向上方喷出，空间Cl与外部空间的气体流动性被遮断，因此空间Cl的温度不会下降。如上所述，进行第2步骤的拉延エ序，滑块R每旋转一定角度即获得ー个成品的阀伞部I。此时有两点，首先第一点，如上所述，エ件W的扩径部Wa的大部分不进行拉延，因而半成品11的扩径部111内部的中空孔Sll的内径の11 (參照图6a)在成品的阀伞部1(參照图6b)中也被保持为Oll而不变。另外，半成品11的扩径部111的外径012在成品的阀伞部I的扩径部Ia中当然也保持为の12不变。下面，第2点为，也如上所示，エ件W被拉延加工的空间Cl整体保持在恒温的温度氛围这一点。在エ序步骤多的温锻中，该点极为重要，在エ件W从锻模D拔出的瞬间，由于空间Cl也和エ件W保持在相同温度，因此エ件W的温度不会下降，因而在エ件W中不会引 起加工硬化。由此，在エ序步骤多的情况下，也能够尽可能地減少中间热处理等的多余的エ序，进行连续的拉延エ序，从而极大地改善作业效率。另外还应当注意的是，整体能够非常紧凑地构成这一点。即，所使用的是通常的回转式冲压装置，由于通过外筒4、内筒5仅围绕模组DS的周围，因此可以说无需特别大規模的加热装置即能简单地构成这一点也为本发明的最大特征。并且，上述第2步骤的全部エ序不限于回转式冲压装置，当然也能够在进行通常的直线移动的移动(transfer)锻造装置(图未示)上进行。产业上的可利用性本发明在构成中空发动机阀门的核心的阀伞部的制造中，整体上分为2个步骤，特别公开了用于通过温锻进行其第2步骤的具体方法，由于寻求用于促进防止地球变暖的对策的低燃料费用的经济型车辆的潮流日益高涨，在今后的汽车产业中，确信本发明的可利用性会日益増加。S卩，尽管到目前为止中空发动机阀门多用于在内部封入钠的排气阀的情况，但近来越发关注其重量轻的性能，用作吸气阀的需求也在不断増加，对于用作吸气阀的情況，由于不要求用作排气阀的情况那样的耐热性，因此能够使用的材料的范围非常广泛。但是，在作为材料的钢材中，像例如包含JIS4311耐热钢在内的含碳量多的材料那样，冷锻性也大多较差，对于这样的原材料，难以通过冷锻进行拉延，但是当通过热锻进行拉延时，在拉延精度方面存在问题。因而，最希望能够使用任何材料且制造精度良好的温锻。本发明着眼于该温锻，研制出下述技术，其包含特别在第2步骤中，对半成品的扩径部不进行拉延，而仅拉延主体部的装置，并研制下述技木，该技术包含在恒温氛围下进行整体拉延的装置，由此，公开了即使大体上选择任何材料也能顺利进行中空发动机阀门的阀伞部的温锻的技术内容，对将来的汽车产业的最希望的方向，有很大的贡献。符号说明I阀伞部Ia 扩径部Ib主体部 11半成品
111扩後部112主体部 2中空轴部 2A实心圆棒
2B中间部件2C 中空孔 3轴端密封件 3 A 实心圆棒
3B中间部件3C 中空孔 4 外筒41窗部
42气帘装置42a吹出口 5 内筒5a 凸部 6遮蔽筒7 浮子Al 气道 A2 气道
B压カ机工作台 Cl空间C2 空间 C3 空间
D锻模Dl 锻模 D2 锻模 DM 锻模
DN锻模DR 门DS 模组 Dr 内径
GP导柱H 吊架 HS 隔热层 P 上部冲头
Pl上部冲头PR 冲压装置 R 滑块
S中空孔SI 中空孔 Sll 中空孔
UR上部滑块V 中空发动机阀门 W エ件
Wa扩径部Wb 主体部 X 方向 Y 中空发动机阀门
Z方向hll 兩度 hl2 尚度 hl3焉度
hl4高度hl5 高度 hl6 高度
hl7高度hl8 高度 h20 高度
h21高度h22 高度 h30 高度
h31高度a 方向 P 方向
<D10外径￠11 内径 ￠12 最大外径
￠13内径￠14 外径
权利要求
1.ー种中空发动机阀门的阀伞部的制造方法，该阀伞部具有在中空轴部或者轴端密封件焊接ー侧进行开ロ的阀伞部中空孔，该阀伞部中空孔在阀伞部的扩径部内形成扩径，该阀伞部中空孔的最大内径比中空轴部的最大外径大，其特征在于， 该方法具有从坯料的实心圆棒开始制造阀伞部半成品的第I步骤和通过温锻将该阀伞部半成品制成阀伞部的成品的第2步骤， 在第I步骤中，获得阀伞部半成品，该阀伞部半成品的圆筒状的主体部的一端具有与主体部一体的扩径部，在扩径部侧在下的情况下，扩径部的最大外径与成品的阀伞部的扩径部的最大外径相同，并具有圆筒形中空孔，该圆筒形中空孔具有与成品的阀伞部中空孔的最大内径相同的内径，该圆筒状中空孔的上端开ロ，下端在扩径部内有底； 在第2步骤中，通过在温度为常温 870°C温度范围内对阀伞部半成品进行锻造，分多个阶段对阀伞部半成品的扩径部的上部和主体部进行逐渐拉延； 即，包含エ件、锻模、冲头的整个空间本身保持恒温，仅采用数个拉延エ序，使用内径每个阶段逐渐缩小的锻模，逐渐拉延阀伞部半成品的扩径部的上部和主体部，该锻模对阀伞部半成品的扩径部的上部和主体部进行推压， 从而获得如下构成的成品的阀伞部，阀伞部中空孔的扩径部内的最大内径保持为上述圆筒状中空孔的内径不变，其内径随着向上方而被缩径。
2.ー种中空发动机阀门的阀伞部的冲压装置，其特征在干， 该装置构成为，在第2步骤中采用的冲压装置中，具有隔热壁，其围绕エ件和固定エ件的固定工具以及锻模和固定锻模的固定工具的全部，通过该隔热壁的效果能够将隔热壁内部保持在恒温状态，并且能够通过权利要求I所述的制造方法制造中空发动机阀门的阀伞部。
3.—种中空发动机阀门，在轴端密封件的一端焊接有通过权利要求I所述的制造方法或权利要求2所述的冲压装置制造的阀伞部。
4.ー种中空发动机阀门，在两端开放的中空轴部的一端焊接有通过权利要求I所述的制造方法或权利要求2所述的冲压装置制造的阀伞部，而另一端焊接轴端密封件。
全文摘要
一种中空发动机阀门的阀伞部的制造方法，以往，中空发动机阀门的阀伞部通过热锻完成，精度差、而通过冷锻可使用的材料有限。另外，在冷锻以及以往的温锻中，拉延的工序步骤多，并需要多次退火等中间热处理工序，作业效率差。于是，制造具有中空孔和扩径部的半成品(第1步骤)、通过使用利用外筒(4)、内筒(5)围绕所有模组(DS)的冲压装置，在常温～870℃之间的任意温度的恒温氛围内将该半成品的主体部在中心拉延(第2步骤)。
文档编号B21J5/08GK102652042SQ201080047680
公开日2012年8月29日 申请日期2010年7月15日 优先权日2009年12月24日
发明者吉村豹治 申请人:三菱重工业株式会社, 吉村股份有限公司