DE102008018875A1

DE102008018875A1 - Exhaust valve on a reciprocating engine

Info

Publication number: DE102008018875A1
Application number: DE102008018875A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Fellmann
Original assignee: Maerkisches Werk GmbH
Current assignee: Maerkisches Werk GmbH
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-10-15
Also published as: DK2276913T3; ATE532945T1; EP2276913B1; EP2276913A1; WO2009127348A1

Abstract

Ein Auslassventil an einem Hubkolbenmotor besitzt einen beweglichen Ventilkörper aus Ventilschaft und Ventilteller, der einen ringförmigen Sitzbereich aus einer ersten Legierung aufweist, welche von einer zweiten, wenigstens den Grundkörper des Ventiltellers bildenden Legierung in Art einer Nickelbasislegierung verschieden ist. Dabei besteht die erste Legierung aus einer Nickel- oder Kobaltbasislegierung mit gegenüber der zweiten Legierung höherer Verschleißfestigkeit. Ein den Tellerboden (5) bildender Bereich des Ventiltellers (3) ist durch eine dritte und ein daran anschließender Umfangsbereich durch eine vierte Legierung gebildet, welche jeweils aus einer Nickelbasislegierung mit hoher Beständigkeit gegen Heißgaskorrosion bestehen. Ein an den Umfangsbereich anschließender Randbereich des Ventiltellers (3) aus einer fünften, ebenfalls einer Nickelbasislegierung mit höherer Korrosionsbeständigkeit, erstreckt sich bis unterhalb des Sitzbereichs (4) und unterfüttert diesen vollständig.An exhaust valve on a reciprocating engine has a valve stem and valve head movable valve body having an annular first alloy seat portion which is different from a second nickel base alloy alloy forming at least the main body of the valve disk. In this case, the first alloy consists of a nickel or cobalt-based alloy with higher wear resistance than the second alloy. A region of the valve disk (3) forming the plate bottom (5) is formed by a third and a subsequent peripheral region by a fourth alloy, each consisting of a nickel-based alloy with high resistance to hot gas corrosion. An adjoining the peripheral region edge portion of the valve disk (3) of a fifth, also a nickel-based alloy with higher corrosion resistance extends to below the seat area (4) and underfills it completely.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auslassventil an einem Hubkolbenmotor, mit einem beweglichen Ventilkörper aus Ventilschaft und Ventilteller, der einen ringförmigen Sitzbereich aus einer ersten Legierung aufweist, die von einer zweiten, wenigstens den Grundkörper des Ventiltellers bildenden Legierung in Art einer Nickelbasislegierung verschieden ist.The The invention relates to an exhaust valve on a reciprocating engine, with a movable valve body of valve stem and valve disc, having an annular seating area of a first alloy, that of a second, at least the main body of the valve disk forming alloy in the manner of a nickel-based alloy is.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Ventilkörpers für ein Auslassventil an einem Dieselmotor.The The invention further relates to a method for producing a movable Valve body for an exhaust valve on a diesel engine.

Derartige Ventilkörper, auch als Ventilspindel oder Ventilkegel bezeichnet, sind hoch beanspruchte Bauteile in Dieselmotoren, insbesondere Großdieselmotoren in Schiffsantrieben, Kraftwerken, Notstromaggregaten oder dergleichen. Infolge der hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen sind die Sitz- und Führungsflächen derartiger Ventilkegel hohen Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt. Auslassventile unterliegen im Bereich des Ventiltellers besonders hohen Korrosionsbeanspruchungen durch die Verbrennungsgase. Daher wurden auf dem vorliegenden Einsatzgebiet spezielle Ventilstähle entwickelt. Im Bereich hoch beanspruchter Oberflächen des Ventiltellers kommen zunehmend Speziallegierungen bevorzugt auf Nickelbasis zum Einsatz.such Valve body, also referred to as valve stem or poppet, are highly stressed components in diesel engines, especially large diesel engines in ship drives, power plants, emergency generators or the like. Due to the high mechanical and thermal stresses are the Seat and guide surfaces of such valve cone high Exposed to wear. Exhaust valves are subject in the area of the valve disk particularly high corrosion stresses the combustion gases. Therefore, in the present field of application special valve steels developed. In the area of highly stressed Surfaces of the valve disk come increasingly special alloys preferably nickel-based for use.

Bei einem bekannten Auslassventil der eingangs genannten Art ( EP 0 521 821 B1 ) ist vorgesehen, den Ventilgrundkörper aus einer warmfesten Nickelbasislegierung wie NIM80A oder NIM81 auszubilden und im Sitzbereich zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und der Korrosi onsbeständigkeit eine unter IN625 bzw. IN671 bekannte Nickelbasislegierung einzusetzen (Bei den bekannten Legierungen handelt es sich um die Marken Nimonic und Inconel des Herstellers Inco Alloys International, Inc.). Dabei wird der Sitzbereich durch Plasmaspritzen, Auftragschweißen oder auch pulvermetallurgische Verfahren mit anschließender Warmverformung in einem Walzprozess oder durch Kaltverformung erzeugt.In a known outlet valve of the aforementioned type ( EP 0 521 821 B1 ) is designed to form the valve body of a heat-resistant nickel-based alloy such as NIM80A or NIM81 and in the seat to increase the wear resistance and corrosion resistance on a known under IN625 or IN671 nickel-based alloy (in the known alloys are the brands Nimonic and Inconel of Manufacturer Inco Alloys International, Inc.). In this case, the seating area is produced by plasma spraying, build-up welding or powder metallurgy methods with subsequent hot deformation in a rolling process or by cold deformation.

Im Bereich des Ventilschafts ist es bekannt ( DE 10 2005 013 088 A1 ) Legierungen aus warmfesten Stählen und wegen der im Bereich der Ventilführung auftretenden Biegespannungen, hoher Dauerfestigkeit und Zähigkeit einzusetzen, wie beispielsweise aus typischem Ventilstahl X45CrSi9-3.In the area of the valve stem it is known ( DE 10 2005 013 088 A1 ) Alloys made of heat-resistant steels and because of the bending stresses occurring in the area of the valve guide, high fatigue strength and toughness, such as typical valve steel X45CrSi9-3.

Zusätzlich kann es dabei zweckmäßig sein, die Oberfläche des Ventilschafts durch Plasmanitrieren oder Plasmanitrocarburieren zu härten und hinsichtlich ihrer Gleitfähigkeit zu verbessern.additionally It may be useful, the surface of the valve stem by plasma nitriding or plasma nitrocarburizing to harden and in terms of their lubricity to improve.

Schließlich ist es bei einem bekannten Auslassventil ( EP 0 901 565 B1 ) vorgesehen, den Ventilgrundkörper im Bereich des Ventiltellers, der aus austenitischem Ventilstahl, beispielsweise AISI316 besteht, mit einer Panzerung aus einer Nickel basierten Legierung hoher Widerstandsfähigkeit gegen Heißgaskorrosion im Bereich des Ventilbodens zu versehen. Für den Sitzbereich des Ventils werden verschiedene Nickelbasislegierungen vorgeschlagen, wie IN625, IN671, IN690, IN718 und dergleichen mehr. Nach dem Aufschweißen der Sitzlegierung wird noch eine Erhöhung ihrer Härte bzw. Streckgrenze mittels eines thermomechanischen Umformverfahrens vorgeschlagen.Finally, with a known exhaust valve ( EP 0 901 565 B1 ), the valve body in the region of the valve disk, which consists of austenitic valve steel, for example, AISI316, to provide armor made of a nickel-based alloy high resistance to hot gas corrosion in the valve base. Various nickel-based alloys are proposed for the seating area of the valve, such as IN625, IN671, IN690, IN718 and the like. After welding the seat alloy, an increase in its hardness or yield strength is proposed by means of a thermomechanical forming process.

Trotz der bei den bekannten Auslassventilen eingesetzten hochwertigen Nickelbasislegierungen ist in der Praxis immer wieder festzustellen, dass es bei Motoren, die unter hoher Last laufen oder auch kurzzeitig überhitzt werden zu Rissen im Sitzbereich und im Bereich der Ausrundung (Hohlkehle) des Ventiltellers kommt, die sich in das Grundmaterial fortsetzen. Werden derartige Schäden nicht rechtzeitig entdeckt, so sind Folgeschäden derart, dass Ventile abreißen oder Teile von Ventiltellern abgetrennt werden und zu Zerstörungen auf Seiten der Kolben, Pleuel und sogar nachgeschalteter Turbolader führen, ein höchst unerwünschtes Ergebnis.In spite of the high quality used in the known exhaust valves Nickel-base alloys are repeatedly found in practice that it is with engines that run under high load or briefly overheated become cracks in the seating area and in the area of the fillet (fillet) of the valve disk, which continues into the base material. If such damage is not discovered in time, then are consequential damages such that valves break off or parts of valve plates are separated and destroyed on the side of the pistons, connecting rods and even downstream turbocharger lead, a highly undesirable result.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, derartige Rissbildungen als Folge hoher Temperaturwechsel im Bereich des Ventilsitzes oder der Ausrundung des Ventiltellers möglichst zu vermeiden, zumindest aber in ihren negativen Auswirkungen zu beschränken, den Sitzbereich auf Seiten des Ventilkörpers möglichst rissfrei zu halten, ohne dass dabei auf den Einsatz hochwertiger der Heißgaskorrosion und dem Verschleißangriff widerstehender Legierungen verzichtet bzw. deren Einsatz eingeschränkt werden muss.In contrast, The present invention is based on the object such Cracking as a result of high temperature changes in the valve seat or to avoid the rounding of the valve disk as much as possible, but at least to limit their negative effects, the seating area on sides of the valve body as possible Keeping crack-free, without thereby on the use of high-quality hot gas corrosion and wear attack Resistant alloys omitted or limited their use must become.

Ferner soll ein Herstellungsverfahren aufgezeigt werden, durch welches die Eigenschaften der verwendeten Legierungen noch verbessert werden können, so dass sie den Ventilkörpern besonders lange Standzeiten auch bei höchster Beanspruchung verleihen.Further to show a manufacturing process by which the properties of the alloys used can still be improved, so they give the valve bodies particularly long service life even at maximum stress.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einem Auslassventil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die erste Legierung aus einer Nickel- oder Kobaltbasislegierung mit gegenüber der zweiten Legierung hö herer Verschleißfestigkeit besteht, dass ein den Tellerboden bildender Bereich des Ventiltellers durch eine dritte und ein daran anschließender Umfangsbereich durch eine vierte Legierung gebildet ist, welche jeweils aus einer Nickelbasislegierung mit hoher Beständigkeit gegen Heißgaskorrosion bestehen und dass sich ein an den Umfangsbereich anschließender Randbereich des Ventiltellers aus einer fünften, ebenfalls einer Nickelbasislegierung mit hoher Korrosionsbeständigkeit unterhalb des Sitzbereichs, diesen vollständig unterfütternd erstreckt.This object is achieved on an outlet valve of the type mentioned above in that the first alloy of a nickel or cobalt-based alloy with respect to the second alloy hö herer wear resistance is that a plate bottom forming portion of the valve disk by a third and an adjoining peripheral region is formed by a fourth alloy, each consisting of a nickel-based alloy with high resistance to hot gas corrosion and that adjoining the peripheral region edge region of the valve disk of a fifth, also a nickel-based alloy with high corrosion resistance and un below the seating area, this fully relining extends.

Dadurch dass beim erfindungsgemäßen Auslassventil im Bereich des Ventiltellers ausschließlich nickel- oder kobaltbasierte Legierungen eingesetzt werden, unterbleiben von vornherein durch stark unterschiedliche Wärmedehnungen verursachte Rissbildungen. Hinzu kommt das erfindungswesentliche Merkmal der Unterfütterung des Sitzbereichs durch die den Randbereich des Ventiltellers bildende fünfte Legierung, welche in einer vorteilhaften Ausgestaltung mit der dritten und vierten Legierung im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung aufweisen kann.Thereby that in the outlet valve according to the invention in the area of the valve plate exclusively nickel- or cobalt-based Alloys are used, omitted from the outset by strong different thermal expansions caused cracking. In addition, the invention essential feature of relining the seating area by the edge region of the valve plate forming fifth alloy, which in an advantageous embodiment with the third and fourth alloys essentially the same Composition may have.

Dennoch ist nicht gänzlich auszuschließen, dass im Betrieb insbesondere unter Überhitzungsbedingungen mit nachfolgender Abkühlung Risse auftreten, die aber durch die Ausbildung eines zusammenhängenden Hüllkörpers aus Tellerboden, Umfangsbereich und Randbereich innerhalb des Hüllkörpers verlaufen.Yet is not entirely ruled out that in operation especially under overheating conditions with following Cooling cracks occur, however, through training of a coherent envelope body Plate bottom, peripheral region and edge region within the enveloping body run.

Dieser Effekt kann noch dadurch verstärkt werden, dass Tellerboden, Umfangsbereich und Randbereich des Ventiltellers aus derselben Legierung durch Aufschweißen auf den Grundkörper gebildet sind und ferner dadurch, dass die Härte der den Hüllkörper bildenden Legierung geringer ist als jene der ersten oder der zweiten Legierung.This Effect can be further enhanced by the fact that Peripheral area and edge area of the valve disk made of the same alloy formed by welding on the body are and further characterized in that the hardness of the enveloping body forming alloy is lower than that of the first or the second Alloy.

Durch Feldversuche konnte im Ergebnis gezeigt werden, dass die Rissbildung im Bereich des Tellerbodens im Bereich des Außendurchmessers beginnt, um sich dann langsam in den Umfangsbereich und schließlich in den Randbereich hinein fortzusetzen und dass dabei der Sitzbereich im wesentlichen rissfrei bleibt. Auf diese Weise ergeben sich extrem gute Notlaufeigenschaften in dem Sinne, dass das Ventil auch bei starker Rissbildung durch den weitgehend unversehrten Sitzbereich jedenfalls so lange einsatzfähig bleibt, bis der Schaden durch eine deutliche Erhöhung der Abgastemperatur erkennbar wird und rechtzeitig behoben werden kann.By Field tests could be shown in the result that the cracking begins in the area of the plate bottom in the area of the outside diameter, then slowly into the peripheral area and finally to continue into the edge area and that while doing the seating area remains essentially free of cracks. In this way, extreme results good emergency running properties in the sense that the valve is also at severe cracking by the largely intact seating area at least as long as it remains operational until the damage recognizable by a significant increase in the exhaust gas temperature will be resolved in time.

Die Feldversuche haben auch gezeigt, dass es zu keiner Ausbreitung der Rissbildung in den Grundkörper des Ventiltellers hinein kommt, jedenfalls dann nicht, wenn auch der Grundkörper aus einer nickelbasierten Legierung, beispielsweise NIM80A geschmiedet ist. Da sowohl der Grundkörper als Schmiedeteil als auch der Sitzbereich aus härteren Legierungen bestehen als der Hüllkörper bietet sich letzterer als geeigneter Ort für die Rissausbreitung an, d. h. Grundkörper und Sitzbereich bleiben im wesentlichen unbeschädigt. Im schlimmsten Fall eines stark vergrößerten Risses kann es zu einem unerwünschten Durchblasen von Verbrennungsgasen unterhalb des Sitzbereichs hindurch kommen, also bis in den Bereich seiner Unterfütterung hinein und darüber hinaus.The Field tests have also shown that there is no spread of Cracking into the body of the valve disk inside at least not, if only the basic body forged from a nickel-based alloy, for example NIM80A is. Because both the main body as a forging part as well the seating area consists of harder alloys than the Covering body offers the latter as suitable Location for crack propagation, d. H. body and seating area remain substantially undamaged. in the worst case of a greatly enlarged crack it can lead to an undesirable blow through of combustion gases come under the seat area, so into the area his relining into and beyond.

Gewissermaßen eine Sollbruchstelle für den Beginn einer Rissbildung lässt sich erfindungsgemäß dadurch erzeugen, dass die in radialer Richtung gemessene Stärke des Umfangsbereichs innerhalb eines begrenzten Umfangsabschnitts, dessen Bogenlänge zweckmäßig zwischen 20 und 40 Winkelgraden beträgt, vergrößert ist. Auf diese Weise gelingt es, den restlichen Umfang des Ventiltellers weitgehend von Rissbildung freizuhalten. Durch Risse innerhalb des verstärkten Umfangsbereichs kann deren Ausbreitung so gesteuert werden, dass deren frühzeitiger Nachweis bei Vermeidung eines größeren Schadens möglich ist.In a way, a predetermined breaking point for the onset of cracking leaves produce according to the invention in that the measured in the radial direction thickness of the peripheral region within a limited peripheral portion whose arc length is suitably between 20 and 40 degrees, is enlarged. In this way, it succeeds, the remaining extent of the valve disk largely free from cracking. By cracks within the reinforced peripheral area can whose spread is controlled so that their early Proof of avoidance of major damage is possible.

Bezüglich geeigneter Materialien für die verschiedenen Bereiche des Ventiltellers wird auf die Patentansprüche 10 bis 17 verwiesen. Dort sind die bevorzugten Legierungen in ihrer vollständigen Zusammensetzung definiert, wobei es sich um keine abschließende Aufzählung handelt. Es kann dem Fachmann überlassen werden, geeignete alternative Legierungen auszuwählen, welche in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften den jeweiligen Anforderungen entsprechen. Dabei ist zu beachten, dass im Rahmen der Erfindung die ausgewählten Legierungen hinsichtlich ihrer Wärmedehnung möglichst nicht mehr als Δα = 2 [m/m°K]·10^–6 auseinander liegen sollten und dass die den Hüllkörper bildenden Legierungen hinsichtlich ihrer Härte unterhalb den Werten von Grundkörper und Sitzbereich liegen sollten. An einem konkreten Beispiel genügt für eine Hüllkurve aus IN625 ein Härtewert von 200 bis 350 HV, wenn der Grundkörper aus NIM80A geschmiedet ist, der eine Härte von über 400 HV besitzt und wobei als Sitzbereichslegierung Stellite 6 mit einer Härte von 400 bis 500 HV eingesetzt wird.With regard to suitable materials for the various areas of the valve disk, reference is made to the claims 10 to 17. There, the preferred alloys are defined in their full composition, which is not exhaustive. It may be left to the skilled person to select suitable alternative alloys which correspond in their chemical and physical properties to the respective requirements. It should be noted that in the context of the invention, the selected alloys with respect to their thermal expansion should not be more than Δα = 2 [m / m ° K] · 10 ^-6 apart and that the alloys forming the enveloping body below the values in terms of their hardness should be from the body and seating area. In a specific example, an IN625 envelope has a hardness value of 200 to 350 HV, if the NIM80A body is forged with a hardness of more than 400 HV, and Stellite 6 with a hardness of 400 to 500 HV is used as seat area alloy ,

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Ventilkörpern der vorliegenden Art ist vorgesehen, dass auf dem Grundkörper des Ventiltellers im Bereich des Tellerbodens sowie in seinem Umfangsbereich und einem daran anschließenden Randbereich ein zusammenhängender Hüllkörper durch Auftragschweißen erzeugt wird. Durch anschließendes Kaltumformen kommt es vorteilhaft zum Aufbau einer Druckeigenspannung im Sitzbereich.at a process according to the invention for the preparation valve bodies of the present type is provided, that on the main body of the valve disk in the area of Plate bottom and in its peripheral region and an adjoining edge region a coherent envelope body Cladding is generated. By subsequent Cold forming, it is advantageous to build a compressive residual stress in the seating area.

Eine derartige Eigendruckspannung ist besonders vorteilhaft, weil diese gewissermaßen eine Reserve im Falle einer Überhitzung des Motors mit nachfolgender Abkühlung bildet. Die damit verbundenen Zugspannungen bewirken nämlich zuerst einen Abbau der vorhandenen Druckspannung bevor es zur gefürchteten Rissbildung kommt. Infolge der vorhandenen Druckeigenspannung wird bei derartigen Zugspannungen die Streckgrenze im Bereich des Tellerbodens erst entsprechend später erreicht.Such a self-compression stress is particularly advantageous because it forms a kind of reserve in case of overheating of the engine with subsequent cooling. The associated tensile stresses cause namely first a reduction of the existing compressive stress before it comes to the dreaded cracking. As a result of the existing residual compressive stress is at such tensile stresses, the yield strength in the range of Plate bottom reached accordingly later.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtin the Following is an embodiment of the invention based described the drawing. It shows

1: eine Ansicht des Ventiltellers 1 : a view of the valve disk

2: einen Querschnitt durch den Ventilboden gemäß II-II der 1 2 a cross section through the valve bottom according to II-II of 1

3: einen Längsschnitt im Umfangsbereich des Ventiltellers gemäß III-III der 2, und 3 a longitudinal section in the peripheral region of the valve disk according to III-III of 2 , and

4: einen Längsschnitt im Umfangsbereich des Ventiltellers gemäß IV-IV der 2. 4 a longitudinal section in the peripheral region of the valve disk according to IV-IV of 2 ,

1 zeigt einen beweglichen Ventilkörper 1 mit verkürzt dargestelltem Ventilschaft 2 und einem Ventilteller 3, der einen ringförmigen Sitzbereich 4, z. B. aus der kobaltbasierten Legierung Stellite 6 aufweist. An seiner Unterseite besitzt der Ventilteller einen Tellerboden 5, der beispielsweise aus der nickelbasierten Legierung IN625 besteht. An den Tellerboden 5 schließt sich ein Umfangsbereich 6, ebenfalls aus IN625 und daran ein Randbereich 7, ebenfalls aus IN625 an. Ein das Innere des Auslassventils bildender Grundkörper 8 erstreckt sich vom Ventilteller 3 hin zum Schaft 2 und bildet zumindest dessen unteren Teil, je nachdem ob es sich um ein Vollkörperventil handelt oder um ein Bimetallventil, bei welchem ein oberer Schaftteil üblicherweise aus einem Ventilstahl besteht, der mit dem unteren Schaftteil durch Reibschweißen verbunden ist. Der Grundkörper 8 gemäß dem vorliegenden Beispiel besteht aus Nimonic 80A und ist durch Schmieden hergestellt. Auf den Grundkörper 8 wird ein Hüllkörper bestehend aus Tellerboden 5, Umfangsbereich 6 und Randbereich 7 durch Aufschweißen erzeugt. Nach dem Aufschweißen des Hüllkörpers wird in einer umlaufenden Nut 9 desselben die den Sitzbereich 4 bildende Sitzlegierung aus Stellite 6 ebenfalls durch Aufschweißen gebildet. 1 shows a movable valve body 1 with shortened valve stem 2 and a valve disk 3 which has an annular seating area 4 , z. B. from the cobalt-based alloy Stellite 6 having. On its underside, the valve plate has a plate bottom 5 , which consists for example of the nickel-based alloy IN625. At the plate floor 5 closes a peripheral area 6 , also from IN625 and a border area 7 , also from IN625. A body forming the interior of the exhaust valve 8th extends from the valve plate 3 towards the shaft 2 and forms at least its lower part, depending on whether it is a solid valve or a bimetallic valve, in which an upper shaft part usually consists of a valve steel, which is connected to the lower shaft part by friction welding. The main body 8th according to the present example is made of Nimonic 80A and is made by forging. On the main body 8th is an enveloping body consisting of plate floor 5 , Peripheral area 6 and border area 7 produced by welding. After welding the enveloping body is in a circumferential groove 9 the same as the seating area 4 forming seat alloy made of Stellite 6 also formed by welding.

Die Darstellung gemäß 4 unterscheidet sich von jener gemäß 3 dadurch, dass bei 4 der Umfangsbereich 6 verdickt ausgebildet ist, wie man in der Schnittdarstellung gemäß 3 erkennen kann. Im Bereich der Verdickung stellt sich deren Innenseite 10 in der Schnittdarstellung gemäß 2 wie eine Kreissehne dar, die sich innerhalb eines Kreisbogens b von etwa 30 Winkelgraden erstreckt.The representation according to 4 differs from that according to 3 in that at 4 the peripheral area 6 is formed thickened, as shown in the sectional view according to 3 can recognize. In the area of thickening is the inside 10 in the sectional view according to 2 as a chord that extends within a circular arc b of about 30 degrees.

Nach dem Aufschweißen wird die Außenfläche des Ventiltellers durch Kaltumformen, z. B. durch Rollen oder Kaltpressen verformt. Dabei wird der Hüllkörper insbesondere im Umfangsbereich 6 derart verformt, dass im Bereich des Tellerbodens 5 aus der nach dem Aufschweißen vorhandenen Zugeigenspannung eine Druckeigenspannung entsteht.After welding, the outer surface of the valve disk by cold forming, z. B. deformed by rollers or cold presses. In this case, the enveloping body is in particular in the peripheral region 6 deformed such that in the area of the plate floor 5 from the existing after welding residual tensile stress a compressive residual stress arises.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 0521821 B1 [0004]
DE 102005013088 A1 [0005]
EP 0901565 B1 [0007]

Claims

Exhaust valve on a reciprocating engine, comprising a movable valve body of the valve stem and valve disc having an annular seating area made of a first alloy, which is different from a second, at least the main body of the valve plate-forming alloy in the manner of a nickel-based alloy, characterized in that the first alloy consists of a nickel or cobalt-based alloy with respect to the second alloy of higher wear resistance, that a plate base ( 5 ) forming area of the valve disk ( 3 ) by a third and an adjoining peripheral region ( 6 ) is formed by a fourth alloy, each consisting of a nickel-based alloy with high resistance to hot gas corrosion and that at the peripheral area ( 6 ) adjoining border area ( 7 ) of the valve disk ( 3 ) of a fifth, also a nickel-based alloy with higher corrosion resistance, to below the seating area ( 4 ), this extends completely relining.

Exhaust valve according to claim 1, characterized that the third, fourth and fifth alloys are essentially have the same composition.

Exhaust valve according to claim 2, characterized in that plate floor ( 5 ), Peripheral area ( 6 ) and Randbe ( 7 ) of the valve disk ( 3 ) of the same alloy by welding to the base body ( 8th ) are formed.

Exhaust valve according to claim 3, characterized in that plate floor ( 5 ), Peripheral area ( 6 ) and edge area ( 7 ) of the valve disk ( 3 ) form a coherent enveloping body, within its edge region ( 7 ) a circumferential groove ( 9 ) to accommodate the seating area ( 4 ) is provided first forming alloy.

Exhaust valve according to claim 4, characterized that the hardness of the enveloping body forming Alloy is lower than that of the first or the second alloy.

Exhaust valve according to claim 4, characterized that the thermal expansion of the second alloy is about the same that of the alloys forming the enveloping body is.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the thickness of the peripheral region measured in the radial direction ( 7 ) is increased below a limited peripheral portion.

Exhaust valve according to claim 7, characterized that the reinforced peripheral area of an arc length between 20 and 40 degrees corresponds.

Exhaust valve according to claim 5, characterized that the hardness of the enveloping body forming Alloys 200 to 350 HV.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the seating area ( 4 ) forming first alloy (L1) of the known under the name Stellite 6 composition with the main components 27% Cr, 5% W, 2.5% Fe, 2.5% Ni, 1% Si, 1% C, balance Co, in Weight percent corresponds.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the seating area ( 4 ) forming the first alloy (L1) of the composition known under the name Stellite 12 with the main components 30% Cr, 9% W, 2.5% Fe, 2.5% Ni, 1% Si, 1.8% C, balance Co , in weight percentages.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the seating area ( 4 ) forming the first alloy (L1) of the composition known under the name Triballoy T700 with the main components 32% Mo, 15% Cr, 3.3% Si, 0.1% C, balance Ni, in weight percent.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the seating area ( 4 ) forming the first known alloy (L1) of the composition known under the name Triballoy T800 with the main components 28% Mo, 17% Cr, 3.4% Si, 0.8% C, balance Co, in weight percent.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the seating area ( 4 ), the first alloy (L1) of the composition known by the name IN718 having the main components 19% Cr, 18% Fe, 5.2% Nb, 3% Mo, 1% Ti, 0.55% Al, 0.04% C , Balance Ni, in weight percent, corresponds.

Exhaust valve according to claim 1, characterized in that the basic body ( 8th ) second alloy (L2) of the composition known under the name NIM80A with the main components 19.5% Cr, 2.35% Ti, 1.4% Al, 0.06% C, balance Ni, in percent by weight.

Exhaust valve according to claim 1, characterized that the alloys forming the enveloping body (L3, L4, L5) of the composition known by the name IN625 with the main components 22% Cr, 9% Mo, 3.5% Nb, 3% Fe, balance Ni, in weight percent.

Exhaust valve according to claim 1, characterized that the alloys forming the enveloping body (L3, L4, L5) of the composition known by the name IN671 with the main components 46% Cr, 0.35% Ti, 0.05% C, balance Ni, in percentages by weight, correspond.

Method for producing movable valve bodies for exhaust valves according to one of claims 1 to 15, characterized in that on the base body ( 8th ) of the valve disk ( 3 ) in the area of the plate floor ( 5 ) and within its scope ( 6 ) and a subsequent border area ( 7 ) a coherent enveloping body is produced by build-up welding.

Method according to claim 18, characterized that the valve cone after the deposition welding of a heat treatment at 600 to 800 ° C is subjected, such that an intrinsic tensile stress is completely or partially degraded in the envelope.

Method according to claim 18, characterized in that the valve disk ( 3 ) after build-up welding a thermomechanical deformation process for generating a compressive residual stress in the seating area ( 4 ) is subjected.