一種基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，尤其涉及一種基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門。
【背景技術(shù)】
[0002]氣門是在內(nèi)燃機(jī)工作過程中密封燃燒室和控制內(nèi)燃機(jī)氣體交換的精密零件，是保證內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能、可靠性和耐久性的關(guān)鍵部件。進(jìn)氣門主要承受反復(fù)沖擊的機(jī)械負(fù)荷，其工作溫度在300?400°C，而排氣門除承受沖擊的機(jī)械負(fù)荷外，還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應(yīng)力、錐面熱箍應(yīng)力和燃燒時(shí)氣體壓力等的共同作用，排氣門的工作溫度達(dá)600?800°C，而排氣門整體為奧氏體耐熱鋼，或盤部為奧氏體耐熱鋼，桿部為馬氏體耐熱鋼。隨著內(nèi)燃機(jī)向高速高負(fù)荷方向發(fā)展，排氣門的工作溫度將達(dá)到850?900°C，這使得原有實(shí)心氣門即使經(jīng)過熱處理強(qiáng)化，其性能也很難滿足使用要求。
[0003]隨著各國對(duì)汽車排放要求越來越高，各汽車公司對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也相應(yīng)提高，而這在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門產(chǎn)品上所表現(xiàn)出來的是:氣門的輕量化和氣門工作溫度的增高。對(duì)此，近來年一種新型的中空充鈉氣門應(yīng)運(yùn)而生，與傳統(tǒng)實(shí)心氣門相比，這種氣門不僅質(zhì)量輕而且散熱性好；因此，引起各國科技人員的關(guān)注并對(duì)于中空充鈉氣門的制作提出了許多技術(shù)方案，如:申請(qǐng)?zhí)枮?00910231600.8的發(fā)明專利公開了一種中空充鈉氣門及其制作方法，該方法采用將一個(gè)圓柱形的坯料加熱，通過帶有鋼芯的模具對(duì)坯料進(jìn)行一次擠壓以得到氣門的初成形毛坯，然后再進(jìn)行精密鍛壓以得到氣門的頭部形狀，鍛造結(jié)束后拔出芯棒獲得氣門內(nèi)腔，包括氣門盤部與桿部，這種制作方法獲得的氣門內(nèi)腔形狀尺寸受到鋼芯和氣門形狀尺寸的限制，內(nèi)腔空間有限，此外該方法在擠壓過程中擠壓力大，模具磨損嚴(yán)重，模具壽命短，生產(chǎn)成本高。申請(qǐng)?zhí)枮?01120224645.5的發(fā)明專利公開了一種新型中空充鈉氣門的鉆孔方式為從氣門桿端面開始鉆孔，鉆孔后充入金屬鈉并采用堵頭將內(nèi)孔從氣門桿端面封閉，該中空充鈉氣門盤端無內(nèi)腔，氣門重量較大且充鈉量小。
[0004]為了解決上述問題，申請(qǐng)?zhí)枮?01410249979.6的發(fā)明專利《盤端密閉中空充鈉氣門的制作方法》公開了一種盤端密閉中空充鈉氣門的制作方法，該方法是將一根細(xì)長的棒料通過電鐓形成一個(gè)棒料一端為“蒜頭”形狀的預(yù)成形毛坯，通過鍛造工序?qū)㈩A(yù)成形毛坯一次鍛造成形出實(shí)心氣門毛坯，接著采用車削設(shè)備在實(shí)心氣門毛坯盤端低窩加工出三個(gè)臺(tái)階，再鉆孔后充鈉并采用盤端面密閉蓋將內(nèi)孔封閉。雖然該氣門內(nèi)腔有所增大，但該工序材料利用率低，工序多，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且采用電鐓工藝成形氣門預(yù)成形毛坯其成形過程屬于自由變形，溫度、質(zhì)量難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種節(jié)約材料、便于成形且散熱性能良好的基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門。
[0006]一種基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門，包括氣門殼體、實(shí)心桿部和盤端面堵頭；所述氣門殼體是由鋼管料經(jīng)過楔橫軋預(yù)成形后再通過模鍛成形工藝一體成形的，其包括一體成形的喇叭形中空盤部和中空桿部，所述中空桿部一端與所述實(shí)心桿部焊接，以封堵中空桿部，且所述實(shí)心桿部橫截面直徑與所述中空桿部橫截面外徑相同；所述盤端面堵頭與所述中空盤部開口處焊接，以封堵所述中空盤部并與所述氣門殼體形成一內(nèi)腔；該內(nèi)腔內(nèi)充有金屬鈉。
[0007]進(jìn)一步地，所述盤端面堵頭的厚度為8?10mm，且其外圍壁面與所述中空盤部開口處通過摩擦焊焊接，焊接牢固，強(qiáng)度高。
[0008]進(jìn)一步地，所述實(shí)心桿部與所述中空桿部通過摩擦焊焊接。
[0009]進(jìn)一步地，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求對(duì)中空充鈉氣門通過鍍鉻或者氮化進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，所述中空桿部和所述實(shí)心桿部的外表面均設(shè)有鍍鉻層或氮化層，且鍍鉻層厚度為3?7 μ m，氮化層厚度為10?30 μ m。
[0010]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一種基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門結(jié)構(gòu)簡單、便于成形；所述氣門殼體由鋼管料經(jīng)過楔橫軋預(yù)成形后再通過模鍛成形工藝一體成形的，其中空盤部與中空桿部皆為空心結(jié)構(gòu)，不僅有效增加了氣門的充鈉量，提高氣門的降溫效果，而且減輕了氣門的整體重量，實(shí)現(xiàn)氣門輕量化。此外，本發(fā)明直接采用鋼管料替代實(shí)心棒料進(jìn)行加工，不僅成形工藝簡單，提高了成品率和生產(chǎn)效率，還避免了現(xiàn)有技術(shù)中的鉆孔工序?qū)Σ牧系睦速M(fèi)，降低了生產(chǎn)成本。
[0011]為了更好地理解和實(shí)施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述的中空充鈉氣門的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的鋼管料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明的預(yù)成形毛坯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4、圖5是本發(fā)明的預(yù)成形毛坯鍛造形成氣門殼體過程的示意圖；
[0016]圖6是本發(fā)明的氣門殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7是本發(fā)明的氣門盤端面堵頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖8是本發(fā)明的實(shí)心棒料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖9是本發(fā)明的氣門殼體盤端面封堵后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖10是本發(fā)明的氣門殼體桿端面封堵后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明所述的中空充鈉氣門的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]本發(fā)明的一種基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門10包括氣門殼體11、實(shí)心桿部12和盤端面堵頭15 ;所述氣門殼體11包括一體成形的喇叭形中空盤部Ilb和中空桿部11a，所述氣門殼體11的中空桿部Ila—端與所述實(shí)心桿部12焊接，且所述實(shí)心桿部12橫截面直徑與所述中空桿部Ila橫截面外徑相同；所述盤端面堵頭15與所述中空盤部Ilb開口處焊接，以封堵所述中空盤部Ilb并與所述氣門殼體11形成一內(nèi)腔；該內(nèi)腔內(nèi)充有金屬鈉13ο
[0023]進(jìn)一步地，所述中空桿部Ila和所述實(shí)心桿部12的外表面均設(shè)有鍍鉻層或氮化層，且鍍絡(luò)層厚度為3?7 μ m，氮化層厚度為10?30 μπι。
[0024]請(qǐng)同時(shí)參閱圖2?10，本發(fā)明的一種基于楔橫軋制坯的中空充鈉氣門10通過以下步驟加工制成: