一种新型中空充钠气门的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于内燃机发动机气门，尤其涉及一种新型中空充钠气门。
【背景技术】
[0002]气门是在内燃机工作过程中密封燃烧室和控制内燃机气体交换的精密零件，是保证内燃机动力性能、可靠性和耐久性的关键部件。进气门主要承受反复冲击的机械负荷，其工作温度在300?400°C，而排气门除承受冲击的机械负荷外，还受到高温氧化性气体的腐蚀以及热应力、锥面热箍应力和燃烧时气体压力等的共同作用，排气门的工作温度达600?800°C，而排气门整体为奥氏体耐热钢，或盘部为奥氏体耐热钢，杆部为马氏体耐热钢。随着内燃机向高速高负荷方向发展，排气门的工作温度将达到850?900°C，这使得原有实心气门即使经过热处理强化，其性能也很难满足使用要求。
[0003]随着各国对汽车排放要求越来越高，各汽车公司对发动机的要求也相应提高，而这在发动机气门产品上所表现出来的是:气门的轻量化和气门工作温度的增高。对此，近来年一种新型的中空充钠气门应运而生，与传统实心气门相比，这种气门不仅质量轻而且散热性好；因此，引起各国科技人员的关注并对于中空充钠气门的制作提出了许多技术方案，如:申请号为200910231600.8的发明专利公开了一种中空充钠气门及其制作方法，该方法采用将一个圆柱形的坯料加热，通过带有钢芯的模具对坯料进行一次挤压以得到气门的初成形毛坯，然后再进行精密锻压以得到气门的头部形状，锻造结束后拔出芯棒获得气门内腔，包括气门盘部与杆部，这种制作方法获得的气门内腔形状尺寸受到钢芯和气门形状尺寸的限制，内腔空间有限，此外该方法在挤压过程中挤压力大，模具磨损严重，模具寿命短，生产成本高。申请号为201120224645.5的发明专利公开了一种新型中空充钠气门的钻孔方式为从气门杆端面开始钻孔，钻孔后充入金属钠并采用堵头将内孔从气门杆端面封闭，该中空充钠气门盘端无内腔，气门重量较大且充钠量小。
[0004]为了解决上述问题，申请号为201410249979.6的发明专利《盘端密闭中空充钠气门的制作方法》公开了一种盘端密闭中空充钠气门的制作方法，该方法是将一根细长的棒料通过电镦形成一个棒料一端为“蒜头”形状的预成形毛坯，通过锻造工序将预成形毛坯一次锻造成形出实心气门毛坯，接着采用车削设备在实心气门毛坯盘端低窝加工出三个台阶，再钻孔后充钠并采用盘端面密闭盖将内孔封闭。虽然该气门内腔有所增大，但该工序材料利用率低，工序多，容易产生应力集中，且采用电镦工艺成形气门预成形毛坯其成形过程属于自由变形，温度、质量难以控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种节约材料、便于成形且散热性能良好的新型中空充钠气门。
[0006]一种新型中空充钠气门，包括气门壳体和实心杆部；所述气门壳体是由钢管料经过楔横轧预成形后对预成形毛坯头部进行摩擦焊封堵，再通过模锻成形工艺一体成形的，其包括一体成形的喇叭形中空盘部和中空杆部；所述中空杆部一端与所述实心杆部采用摩擦焊焊接，以封堵中空杆部，且所述实心杆部横截面直径与所述中空杆部横截面外径相同；所述中空盘部的盘端面密闭，并与所述中空杆部和实心杆部形成一内腔；该内腔内充有金属钠。
[0007]进一步地，所述实心杆部与所述中空杆部通过摩擦焊焊接。
[0008]进一步地，根据发动机的使用要求对中空充钠气门通过镀铬或者氮化进行表面强化处理，所述气门壳体和所述实心杆部的外表面均设有镀铬层或氮化层，若采用镀铬处理，则镀铬层厚度为3?7 ym ;若采用氮化处理，则氮化层厚度为10?30 ym。
[0009]相比于现有技术，本发明的一种新型中空充钠气门结构简单、便于成形；所述气门壳体由钢管料经过楔横轧预成形后对预成形毛坯头部封堵后，再通过模锻成形工艺一体成形的，其中空盘部与中空杆部皆为空心结构，不仅有效增加了气门的充钠量，提高气门的降温效果，而且减轻了气门的整体重量，实现气门轻量化。此外，本发明直接采用钢管料替代实心棒料进行加工，且在模锻成形之前先封堵预成形毛坯头部，不仅成形工艺简单，提高了生产效率，还避免了现有技术中的钻孔工序对材料的浪费，降低了生产成本。
[0010]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
【附图说明】
[0011]图1是本发明所述的新型中空充钠气门的结构示意图；
[0012]图2是本发明的钢管料的截面示意图；
[0013]图3是本发明的预成形毛坯的截面示意图；
[0014]图4是本发明的预成形毛还堵头的截面示意图；
[0015]图5是本发明的实心棒料的截面示意图；
[0016]图6是本发明的预成形毛坯头部封堵后的截面示意图；
[0017]图7是本发明的预成形气门壳体的截面示意图；
[0018]图8、图9是本发明的预成形气门壳体锻造形成气门壳体过程的示意图；
[0019]图10是本发明的气门壳体的截面示意图；
[0020]图11是本发明的气门壳体杆端面封堵后的截面示意图。
【具体实施方式】
[0021]请参阅图1，其为本发明所述的新型中空充钠气门的结构示意图。
[0022]本发明的一种新型中空充钠气门10包括气门壳体11和实心杆部12 ;所述气门壳体11是由钢管料经过楔横轧预成形后对预成形毛坯头部进行摩擦焊封堵，再通过模锻成形工艺一体成形的，其包括一体成形的喇叭形中空盘部Ila和中空杆部Ilb ;所述中空杆部Ilb—端与所述实心杆部12焊接，且所述实心杆部12横截面直径与所述中空杆部Ilb横截面外径相同；所述中空盘部Ila的盘端面密闭，并与所述中空杆部Ilb和实心杆部12形成一内腔；该内腔充有金属钠13。
[0023]进一步地，根据发动机的使用要求对中空充钠气门通过镀铬或者氮化进行表面强化处理，所述气门壳体11和所述实心杆部12的外表面均设有镀铬层或氮化层，若采用镀铬处理，则镀铬层厚度为3?7 μ m