DE3206979A1

DE3206979A1 - Verbund-ventilsitz

Info

Publication number: DE3206979A1
Application number: DE19823206979
Authority: DE
Inventors: Tadashi Hatogaya Ebihara
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1982-11-25
Also published as: US4509722A; JPS6337161B2; JPS57140802A; DE3206979C2

Description

20 Die Erfindung betrifft einen Ventilsitz zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine und insbesondere einen zusammengesetzten oder Verbund-Ventilsitz, der aus zwei Arten von Sinterlegierungen gefertigt ist.

25 Zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Standes der Technik wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen·

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen V ntilsitz sowie ein zugeordnetes Ventil;

Fig. 2 und 3 sind Vertikalschnitte durch Ventilsitze in herkömmlicher Ausbildung.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, prallt eine Stirnfläche 31 eines Ventilsitzes 3 andauernd gegen ein Ventil k. Deshalb ist die Stirnfläche 31 einem Abrieb unterworfen. Wenn der Ventilsitz 3 auf der Gasauslaßseite eines

O- . , J

] Motors liegt, so ist seine Innenumfangsflache 32 zusätzlich ständig den Abgasen mit hoher Temperatur ausgesetzt, weshalb diese Innenumfangsflache 32 natürlicherweise leicht einer Korrosion unterliegt. Für auf der Gasauslaßseite verwendete Ventilsitze sind Sonderwerkstoffe mit hoher Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit erforderlich. Heutzutage werden gewöhnlich Sinterlegierungen verwendet.

Sinterlegierungen mit guter Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit sind jedoch kostspielig, da sie große Mengen an teueren Elementen, z.B. Kobalt, Nickel und Chrom, enthalten. Im Hinblick auf die hohen Materialkosten werden Verbund-Ventilsitze, wie sie in Fig. 2 und 3 gezeigt sind, gefertigt, die nur einen Bereich 2 aus einer besonderen, zweiten Sinterlegierung haben. Der übrige Teil des Ventilsitzes wird von einem Bereich 1 aus einer ersten Sinterlegierung gebildet, die eine gewöhnliche, weniger teuere Sinterlegierung ist. Ein Vergleich der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ventilsitze zeigt, daß die in dem Ventilsitz von Fig. 3 enthaltene Menge an zweiter (besonderer) Sinterlegierung geringer ist als die Menge an zweiter Sinterlegierung, die im Ventilsitz von Fig. 2 enthalten ist. Jedoch läuft die Menge an im Ventilsitz von Fig. 3 vorhandener zweiter (besonderer) Sinterlegierung immer noch auf einen zu großen Anteil hinaus, was die Herstellungskosten ungebührlich erhöht.

Es ist demzufolge ein Ziel der Erfindung, einen Ventilsitz zu schaffen, für den eine relativ kleine Menge an Sonder-Sinterlegierung erforderlich ist und der eine günstige sowie gewünscht hohe Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit hat.

Der Verbund-Ventilsitz gemäß der Erfindung hat einen dem Ventil zugewandten Stirnflächenbereich aus einer zweiten, besonderen Sinterlegierung, die eine solche mit erhöhter Abriebfestigkeit ist. Der übrige Teil des Ventilsitzes besteht aus einem anderen, aus einer ersten Sinterlegierung gefertigten Bereich, die eine gewöhnliche, niedriglegierte Sinterlegierung ist. Die Grenze zwischen der zweiten und ersten Sinterlegierung beschreibt bei nach oben gewandter Stirnfläche eine Kurve, deren höchster Punkt an der äußeren Umfangsflache des Ventilsitzes liegt und die allmählich zu dessen Innenumfangsflache hin abfällt. Die Grenzkurve gleicht der Ruhe- oder Schüttkurve der ersten Sinterlegierung.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch einen Ventilsitz gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Reihe von Arbeitsschritten zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Ventilsitzes gemäß d?r Erfindung; Fig. 6 einen weiteren Vertikalschnitt durch einen Ventilsitz gemäß der Erfindung und durch einen besonders ausgestalteten Oberstempel zur Herstellung dieses Ventilsitzes.

Wie Fig. ¹I zeigt, beschreibt eine Grenze C zwischen einer ersten und zweiten Sinterlegierung 1 bzw 2 eine

Kurve, deren höchste Stelle bei nach oben gewandter Ventilstirnfläche 31 an der Außenumfangsflache 33 des Ventilsitzes 3 liegt und die allmählich zur Innenumfangsfläche 32 des Ventilsitzes hin abfällt. Die Form der Grenzkurve C ist der Pulverruhe- oder -schüttkurve

der ersten Sinterlegierung ähnlich.

Bei dem Verbund-Ventilsitz gemäß der Erfindung sind dessen dem Ventil zugewandte Stirnfläche 31 sowie dessen Innenumfangsfläche 32 von der zweiten Sinterlegierung 2 bedeckt. Die Grenze C zwischen erster und zweiter Sinterlegierung ist zur Innenumfangsfläche nahezu parallel. Durch diese Gestaltung wird die erforderliche Menge an zweiter Sinterlegierung 2 merklich vermindert. Diese Menge an zweiter Sinterlegierung ist geringer als die bei herkömmlichen Ventilsitzen benötigte Menge, da die Grenze zwischen erster sowie zweiter Sinterlegierung bei dem erfindungsgemäßen Ventilsitz einen dessen Innenumfangsfläche ähnelnden Verlauf hat, während bei herkömmlichen Ventilsitzen die Grenze zwischen den beiden Sinterlegierungen gerade ist,

'5 wobei der Bereich der zweiten Sinterlegierung durch eine Achse des Ventilsitzes und eine zu dieser rechtwinklige und/oder parallele Linie bestimmt wird.

Der Verbund-Ventilsitz gemäß der Erfindung kann mittels

eines eine Reihe von Arbeitsschritten, die in Fig. 5 dargestellt sind, aufweisenden Verfahrens hergestellt werden. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden sieben Schritte:

1. Schritt: Eine Matrize 5 mit einem Absatz 50 und ein

Dorn 6 werden angehoben, um einen ersten Raum 51 zu bilden (Fig. 5a).

2. Schritt: Ein erstes Pulver A wird mit Hilfe einer ersten Beschickungsvorrichtung 91 in den ersten Raum 51 eingegeben (Fig. 5b).

3· Schritt: Die Matrize 5 und der Dorn 6 werden angehoben, so daß die obere Fläche des ersten Pulvers A eine seiner Schüttlcurve nahezu gleichartige Gestalt in einem zweiten Raum 52 zwischen aufgefahrenem Dorn und aufgefahrener Matrize, der unten von einem Unterstempel 7 begrenzt ist, annimmt.

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O . .J

' k. Schritt: Ein zweites Pulver B wird in den zweiten

Raum 52 mit Hilfe einer zweiten Beschickungsvorrichtung 92 eingegeben (Fig. 5d).

5. Schritt: Ein Oberstempel 8 mit einer der Gestalt der Ventilsitz-Stirnfläche angepaßten Ausbildung

wird abgesenkt, um den Pulver-Formpreßvorgang auszuführen. Alternativ kann der Oberstempel 8 abgesenkt werden, bis er die obere Fläche des Pulvers B erreicht, dann wird die Matrize abgesenkt, und wenn '0 die Höhe des Absatzes 50 der Matrize gleich der Höhe des Unterstempels 7 ist, wird die Matrize 5 angehalten, vorauf der Oberstempel 8 abgesenkt wird, um den Pulver-Formpreßvorgang auszuführen (Fig. 5e).

6. Schritt: Die Matrize 5 und der Dorn 6 werden abge-'** senkt, während gleichzeitig der Oberstempel 8 aufgefahren wird, um den aus Pulver druckverformten Gegenstand freizugeben (Fig. 5f)·

7. Schritt: Der auf diese Weise hergestellte Gegenstand wird gesintert, seine Oberfläche wird auf

Maß bearbeitet.

Obwohl bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel der Unterstempel 7 fest ist, so ist klar, daß das Ziel der Erfindung bzw. der demgemäß hergestellte Gegenstand

auch mit einem Verfahren erreicht werden können, wobei die Matrize 5 fest ist, solange die Relatxvbewegungen der Matrize, des Unterstempels und des Oberstempels denjenigen des in Fig. 5 gezeigten Herstellungs Verfahrens entsprechen. Darüber hinaus können der 1. , 2., 3.

,

und 4. Schritt auch zur gleichen Zeit durchgeführt werden (d.h. nach Art einer Saugbeschickung ).

Durch Steuerung von Geschwindigkeit und Betrag des Anhebens der Matrize 5 kann die Gestalt der auf der oberen Fläche des Pulvers A gebildeten Kurve, die der Schüttkurve ähnlich ist, genau eingeregelt werden.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, den Verbund-Ventilsitz gemäß der Erfindung auf einfache Weise herzustellen. Wenn ferner ein Vorsprung 83 am Oberstempel 8 ausgebildet wird, so kann leicht eine Stirnfläche des Ventilsitzes, wie in Fig. 6 gezeigt ist, ausgebildet werden, was dazu führt, daß das zweite Pulver B einen sehr großen Teil der Innenoberfläche des Ventilsitzes bedeckt. Dadurch wird diese Innenoberfläche durch die zweite, besondere Sinterlegierung in erweitertem Maß abgedeckt.

Der erfindungsgemäße Verbund-Ventilsitz kann, wenn es notwendig ist, weiteren Behandlungen, wie Tränkung, Imprägnierung und Schwefelung, unterworfen werden. 15

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß bei dem Ventilsitz gemäß der Erfindung lediglich derjenige Bereich, für den eine hohe Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Korrosionsfestigkeit gefordert werden und der durch die Außenkontur des Ventilsitzes sowie die Grenze zwischen der ersten und zweiten Sinterlegierung bestimmt ist, aus zweiter Sinterlegierung gefertigt wird. Damit wird die Menge an dafür erforderlicher zweiter Sinterlegierung ganz merkbar vermindert.

Obwohl das beschriebene Verfahren für die Herstellung von Ventilsitzen gemäß der Erfindung von Vorteil ist, so können diese auch nach anderen Verfahrensschritten erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche

Verbund-Ventilsitz, gekennzeichnet
durch einen ersten Bereich aus einer ersten Sinterlegierung (1), durch einen zweiten Bereich aus einer zweiten Sinterlegierung (2) und durch eine zwischen der ersten und zweiten Sinterlegierung liegende, im Schnitt gekrümmte Grenze (C), deren höchster Punkt
bei nach oben gerichteter Stirnfläche (31) des Ventilsitzes (3) an einer Außenumfangsflache (33) des
Ventilsitzes liegt, die allmählich abfällt u· d ihren tiefsten Punkt an einer Innenumfangsflache (J2) des Ventilsitzes hat.
2. Verbund-Ventilsitz nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die gekrümmte Grenze einen der Schüttkurve der ersten Sinterlegierung
gleichartigen Verlauf hat.
1 3· Verbund-Ventilsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sinterlegierung (2) eine höhere Abriebfestigkeit, höhere Hitzebeständigkeit und höhere Korrosionsfestigkeit
5 hat als die erste Sinterlegierung (l).