专利名称：一种中空充钠气门及其制作方法
技术领域：
本发明属于发动机的气门，特别是两种材料制作的气门。
背景技术：
气门是发动机配气机构的一部分，其保证发动机在工作中，按时开启和关闭，将新 鲜的可燃混合气输入气缸，并及时将燃烧后的废气排出气缸。排气门采用中空充钠技术，增 强了散热能力，提高了排气门寿命。目前中空充钠气门的技术主要有德国马勒深孔加工技 术，加工方法主要是气门锻造成形后，在杆部进行深孔钻削，充钠，抽真空，最后进行堵焊， 为轴中空气门。孔的加工通常采用钻头。这种方法效率低，成本高，不能进行盘部冷却。
中国专利申请CN101169054公开了一种轻质气门它的心部是随外形的变化而整 体中空贯通的一种热管式轻质气门。它是用内壁带有细密条纹的金属管材，先在管壁贴敷 一层吸液芯，再装满能溶于水而压制时不熔化的硫酸钠、氯化钠等粉状无机化合物，或者装 满低熔点合金作填充物料，用堵头和挡板将两端密封牢固；经电镦聚料并经模锻成型后切 除飞边，在端部钻孔取出该填充物料；再装填金属钠、导热姆或水等导热介质后将钻孔密封 牢固，虽然该技术可以制成一种质量小又导热快的热管式轻质气门。但是其强度差不适合 大功率发动机使用。CN101070765公开了一种摩托车发动机排气门杆，在气门杆内孔填充金 属钠。该发明虽然能将排气门杆头部的热量传递到杆部，并通过气门导管带走，有效防止了 排气门杆头部发生热量积聚及骤然升温，保障了排气门杆的使用性能及使用寿命。但是对 于头部的降温效果差，且工艺复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的中空充钠气门的制作方法，本发明的另一个目的 是提供一种使用该方法获得的中空充钠气门。 本发明的技术方案为，一种中空充钠气门的制作方法，其特征在于主要包括下述 步骤 A.制作锻压模具 a.根据产品毛坯图的尺寸及精度要求设计制作内腔与产品毛坯外形相同的下模 具， b.按气门成品内腔尺寸制作气门内腔形状的碳钢芯并淬火，做为上模具，
B.下料、钻中心孔按发动机中空充钠气门的重量将直径10—30mm奥氏体材料钢 的棒料切割成圆柱形料坯，坯料重量比气门毛坯重量少1% 2%，在棒料的一端钻导向用 中心孔， C. —次热挤压将钻孔后的棒料加热到1120-1200°C，中心孔向上放入安装在压 力机工作台上的下模具内，把安装在压力机上滑轨上的碳钢芯上模具醮润滑剂打入红热的 棒料中央，同时热挤压成气门头部形状，杆部拉长，制成气门粗成形毛坯，其芯部的碳钢芯 不变形，形成气门内腔形状，
D.精密锻压在锻造温度1000 120(TC内，带着芯棒对头部进行精密模锻后，形 成气门头部形状，锻造完毕后，压力机滑块带动上模上移拔出芯棒， E.清洗气门内腔用超声波清洗技术清洗气门内腔并烘干，
F.加工气门盘端部封口圆片
G.充钠封口 a.充钠，在常温下往气门内腔内充入金属钠及吸气剂锆粉，钠的体积占整个内腔 体积的60%左右，锆粉体积占内腔体积的1-2%， b.将步骤F加工好的封口圆片采用氩气保护气体等离子焊接到气门盘端部开口 处，在焊接时采取保温砂杆外冷却措施； H.精加工对整个气门毛坯外形进行机械加工，加工成设计标准所要求的气门外 部尺寸精度和形位精度见图4。
本发明的有益效果是 —、成本较低，比钻孔加工方法成本低50%， 二、本发明方法制作的气门不仅杆部有柱形空腔，而且头部有锥形空腔，总内腔体 积比仅杆部钻孔气门的内腔体积约大50 %左右。不仅能将气门杆部的热量通过钠的传递到 气门导管，还将排气门盘部的热量通过钠的传递到气门外部，并通过气门导管及气门座圈 带走。比一般的中空气门头部冷却效果更好，有效防止了排气门杆部、头部发生热量积聚及 骤然升温，保障了排气门杆及头部的使用性能及使用寿命。同时气门的重量降低，加工成本 降低。加工方法较常规的钻孔方法成本低，内腔空间大，冷却效果好。
图1为碳钢芯示意图， 图2为带中心孔圆柱形料坯图， 图3为一次热挤压后形成的带有碳钢芯的粗成形毛坯示意图，
图4为成型产品示意图。
具体实施例方式
本发明的具体实施方式
是，如图所示 实施例l，一种中空充钠气门的制作方法，其特征在于主要包括下述步骤
A.制作锻压模具 a.根据产品毛坯图的尺寸及精度要求设计制作内腔与产品毛坯外形相同的下模 具， b.按气门成品内腔尺寸制作气门内腔形状的碳钢芯并淬火，做为上模具，见图1，
B.下料、钻中心孔以福特排气门为例截取直径24mm，长度12mm的奥氏体材料钢 的棒料做料坯，在棒料的一端钻导向用中心孔，见图2 C. —次热挤压将钻孔后的棒料加热到1120 1200°C，中心孔向上放入安装在压 力机工作台上的下模具内，把安装在压力机上滑轨上的碳钢芯上模具醮润滑剂打入红热的 棒料中央，同时热挤压成气门头部形状，杆部拉长，制成气门粗成形毛坯，其芯部的碳钢芯 不变形，形成气门内腔形状，见图3，
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D.精密锻压保持锻造温度为1000 120(TC，带着芯棒对头部进行精密模锻后，
形成气门头部形状，锻造完毕后，压力机滑块带动上模上移拔出芯棒， E.清洗气门内腔用超声波清洗技术清洗气门内腔并烘干， F.加工气门盘端部封口圆片， G.充钠封口 a.充钠，在常温下往气门内腔内充入金属钠及吸气剂锆粉，钠的体积占整个内腔 体积的60%左右，锆粉体积占内腔体积的1 2%， b.将步骤F加工好的封口圆片采用氩气保护气体等离子焊接到气门盘端部开口 处，在焊接时采取保温砂杆外冷却措施； H.精加工对整个气门毛坯外形进行机械加工，加工成设计标准所要求的气门外 部尺寸精度和形位精度见图4。
权利要求
一种中空充钠气门的制作方法，其特征在于主要包括下述步骤A.制作锻压模具a.根据产品毛坯图的尺寸及精度要求设计制作内腔与产品毛坯外形相同的下模具，b.按气门成品内腔尺寸制作气门内腔形状的碳钢芯并淬火，做为上模具，B.下料、钻中心孔按发动机中空充钠气门的重量将直径10--30mm奥氏体材料钢的棒料切割成圆柱形料坯，坯料重量比气门毛坯重量少1％～2％，在棒料的一端钻导向用中心孔，C.一次热挤压将钻孔后的棒料加热到1120～1200℃，中心孔向上放入安装在压力机工作台上的下模具内，把安装在压力机上滑轨上的碳钢芯上模具醮润滑剂打入红热的棒料中央，同时热挤压成气门头部形状，杆部拉长，制成气门粗成形毛坯，其芯部的碳钢芯不变形，形成气门内腔形状，D.精密锻压在锻造温度1000～1200℃内，带着芯棒对头部进行精密模锻后，形成气门头部形状，锻造完毕后，压力机滑块带动上模上移拔出芯棒，E.清洗气门内腔用超声波清洗技术清洗气门内腔并烘干，F.加工气门盘端部封口圆片，G.充钠封口a.充钠，在常温下往气门内腔内充入金属钠及吸气剂锆粉，钠的体积占整个内腔体积的60％左右，锆粉体积占内腔体积的1-2％，b.将步骤F加工好的封口圆片采用氩气保护气体等离子焊接到气门盘端部开口处，在焊接时采取保温砂杆外冷却措施；H.精加工对整个气门毛坯外形进行机械加工，加工成设计标准所要求的气门的外部尺寸精度和形位精度。
2. 权利要求1所述的制备方法获得的中空充钠气门。
全文摘要
本发明公开了一种中空充钠气门及其制作方法属于发动机的气门，特别是两种材料制作的气门。本发明方法的特点在于根据气门内孔的形状制作钢芯作为上模，利用钢芯和模具使用压力机将料坯挤压、模锻成带有内腔的中空气门毛坯，经充钠、焊底，精加工后制成中空充钠气门。该加工方法比钻孔加工方法成本低50％，制作的气门不仅杆部有柱形空腔，而且头部有锥形空腔，总内腔体积比仅杆部钻孔气门的内腔体积约大50％左右。比现有中空气门头部冷却效果更好，有效防止了排气门杆部、头部发生热量积聚及骤然升温，保障了排气门杆及头部的使用性能及使用寿命。同时气门的重量降低，加工成本降低。加工方法较常规的钻孔方法成本低，内腔空间大，冷却效果好。
文档编号B23P23/00GK101745813SQ200910231600
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者曲文强, 王新峰, 董兵, 陈雪萍 申请人:济南沃德汽车零部件有限公司