專利名稱：提升閥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提升閥及其制造方法，更具體地，涉及這樣一種提升閥，其中的閥面被硬化，以提高其耐磨性。
提高發(fā)動(dòng)機(jī)容許轉(zhuǎn)速的一個(gè)障礙是由于閥的工作系統(tǒng)的重量使慣性質(zhì)量增加。特別地，如果提升閥較重，當(dāng)轉(zhuǎn)速變得較高時(shí)，跟隨一凸輪的閥件運(yùn)動(dòng)則會(huì)失敗，使輸出減少。因此，為了減輕閥件的重量，整個(gè)閥件或閥頭用諸如鋁和鈦之類的輕金屬制成，而不是用通常的耐熱鋼制成。
但是，上述輕金屬的硬度小于耐熱鋼，而且高溫特性差。因此，在一裝在閥座上并反復(fù)地受到大的沖擊載荷的閥面中，存在著耐磨性的問(wèn)題，從而減小了耐久性和可靠性。為了克服這個(gè)問(wèn)題，建議對(duì)閥面進(jìn)行調(diào)整或進(jìn)行熱處理而使之硬化，或者通過(guò)諸如噴涂和電鍍之類的表面處理在閥面上形成一硬的涂層，以提高耐磨性。
但是，用鋁之類的輕金屬制成的閥件沒(méi)有通過(guò)調(diào)節(jié)而獲得硬化，因而沒(méi)有獲得閥面所需的耐磨性。在上述熱處理中，硬的涂層較薄，并且將在較短時(shí)間內(nèi)消失。因此，它是不實(shí)用的。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種提升閥及其制造方法，其閥面的較厚的表面層被硬化，從而在這部分大在地提高了耐磨性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種提升閥，它包括一閥桿和一閥頭，至少該閥頭由輕金屬制成，一含有耐磨材料和閥頭的輕合金的硬合金層成形于閥頭的閥面上。
硬合金層成形于閥面上，從而提高耐磨性和可靠性。合金層只成形于閥面上，不會(huì)影響提升閥重量的減輕。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造提升閥的方法，該閥包括一閥桿和一閥頭，該方法包括下列步驟
將耐磨材料接合到用輕金屬制成的閥頭的閥面上；以及加熱閥面，以將部分閥面和耐磨材料焊接以形成一合金層，該合金層包含閥頭的輕金屬和耐磨材料。
它有利于使鋁之類的輕金屬硬化，并使制造提升閥很容易，其中只有閥面被硬化。
從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述中，可以更清楚地了解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，圖中

圖1是本發(fā)明提升閥的部分剖示的前視圖；圖2顯示制造提升閥的步驟；圖3是主要部分的垂向剖示的前視圖，以顯示如何在一環(huán)被嵌置在閥面內(nèi)時(shí)通過(guò)鍛造來(lái)模制閥件；圖4是部分剖示的前視圖，其中，粉末被保持在閥面的一環(huán)槽內(nèi)；以及圖5是部分剖示的前視圖，其中，粉末被保持在閥面的多個(gè)槽內(nèi)。
圖1顯示了本發(fā)明提升閥的一個(gè)實(shí)施例，其中，一閥件3包括一閥桿1和在閥桿1下端的一閥頭2，閥件3用輕金屬鋁或鈦的合金制成，比如用鋁硅合金或鈦鋁釩合金制成。
在閥頭2上的漸縮的閥面2包括較厚的硬合金層4，其材料與閥件3不同，它通過(guò)將制造閥件3所用的鋁或鈦合金與一種耐磨材料相結(jié)合而制成，該耐磨材料包含有鎳、銅、鈦、鉭和鉬(如果閥件用鈦合金制成，則可排除鈦)中的任何一種或包括有兩種或多種上述金屬的一種合金。硬合金層4成形于由于與閥座(未示)配合而反復(fù)地受到大的載荷的閥面2a上，使這個(gè)部分上的耐磨性大大提高，從而提高了耐久性和可靠性。而且，由于合金層4只成形于閥面2a上，閥件3的重量增加很小。這不會(huì)影響閥的重量的減輕。
下面將描述制造提升閥的方法。圖2(A)至2(D)顯示了如何制造該閥。
如圖2(A)所示，在用輕金屬制成的閥件3的閥頭2的閥面2a上，成形有一環(huán)槽5。環(huán)槽5通過(guò)鍛造而成或在鍛造后通過(guò)機(jī)械加工而成。然后，如圖2(B)所示，一用上述耐磨材料制成的環(huán)6被放到或連接到環(huán)槽5上。然后，轉(zhuǎn)換至如圖2(C)所示的加熱步驟。在該步驟中，加熱裝置最好是一已知的等離子弧型的粉末涂覆裝置P，它包括一轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)支承裝置7，支承裝置7成35度傾斜并沿一個(gè)方向緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)；還包括一噴管8，噴管8具有一在支承裝置7上方的垂向軸線。噴管8在其下端中央有一用來(lái)產(chǎn)生等離子弧9的噴嘴，還有繞著噴嘴的多個(gè)孔10(未示)用來(lái)產(chǎn)生諸如氬氣之類的惰性保護(hù)氣體。
在上述步驟中保持著環(huán)的閥件3的閥頭2被放入在涂覆裝置P的轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)支承裝置7上的夾持環(huán)7a內(nèi)。然后，通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的工件夾具(未示)壓迫閥桿1的上端，從而通過(guò)使旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)支承裝置7運(yùn)動(dòng)而使閥件3沿一定方向旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，等離子弧9由環(huán)6上方的噴管8產(chǎn)生，惰性保護(hù)氣體10被噴出以加熱和焊接環(huán)6以及夾持著環(huán)6的環(huán)形槽5。同時(shí)，噴管8最好可在一定范圍內(nèi)沿水平方向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。閥件3轉(zhuǎn)動(dòng)一次，如圖2(D)所示，通過(guò)將閥件3和環(huán)6相結(jié)合而使一在材料上與閥件3不同的較厚硬合金層4′成形于閥面2a上。合金層4′含有金屬間化合物，當(dāng)材料是鋁合金時(shí)，含有鋁鎳、鋁銅、鋁鈦、鋁鉭和鋁鉬之類的金屬間化合物，或者當(dāng)材料是鈦合金時(shí)，含有鈦鎳、鈦銅、鈦鉭和鈦鉬之類的金屬間化合物。在步驟(C)后，通過(guò)對(duì)閥面2a的機(jī)械加工，在圖2(D)中將閥件3精修至一預(yù)定構(gòu)形。
圖3顯示了另一個(gè)實(shí)施例，其中，環(huán)6被固定住。在這個(gè)實(shí)施例中，在環(huán)6被插入并放入沖模11內(nèi)以便利用鍛造來(lái)模制閥件時(shí)，材料(未示)由沖頭12強(qiáng)力壓下，環(huán)6通過(guò)使材料塑性變形而嵌置在閥面2a內(nèi)，以模制閥頭2。因此，可以省略如圖2(A)和2(B)所示的成形環(huán)槽5的步驟以及夾持住環(huán)6的步驟，從而減少了步驟的數(shù)目。
在圖4中，閥件3的環(huán)槽5內(nèi)填入包括上述耐磨材料的粉末13而不是上述的環(huán)6。粉末13可以是普通的，但考慮到在傳送工件期間的下落問(wèn)題，粉末最好是壓縮的粉末。當(dāng)它用壓縮粉末制成時(shí)，粉末13的焊接更快，加熱時(shí)間更短。因此，特別地有利于用低熔點(diǎn)的鋁合金制成的閥件3。
圖5顯示了在閥面2a上成形有多個(gè)槽14，粉末被嵌置在槽14內(nèi)。在此例中，材料被部分地暴露。因此，可以有效地加熱和焊接，以方便地制造合金。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，還可應(yīng)用于閥桿焊接型的提升閥，在這種提升閥中，從閥桿1適當(dāng)部分、比如從中部開始的上部部分用普通耐熱鋼制成，而包括閥頭2的閥桿1的下部部分如上所述用鋁合金或鈦合金制成，而不是如上所述全部閥件3用鋁合金或鈦合金制成。
閥面2a有一漸縮的表面，因此可以和環(huán)6一起加熱和焊接，而此環(huán)6僅僅放在該表面上而不必成形環(huán)槽5。環(huán)6的下表面可以是平的，以與閥面2a接合。
粉末13可以利用適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑而依靠粘合來(lái)固定在閥面2a上，而不需要環(huán)槽5或槽14。
為了加熱閥面2a，可以利用諸如激光和電子束之類的高密度能量，以取代上述的等離子弧。
上述內(nèi)容僅是本發(fā)明的實(shí)施例。在不偏離權(quán)利要求書范圍的情形下本領(lǐng)域熟練人員可以進(jìn)行其它的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種提升閥，包括一閥桿和一閥頭，至少閥頭用輕金屬制成，一含有耐磨材料和閥頭的輕合金的硬合金層成形于閥頭的閥面上。
2.如權(quán)利要求1所述的提升閥，其特征在于，輕金屬是鋁合金或鈦合金。
3.如權(quán)利要求1所述的提升閥，其特征在于，耐磨材料是鎳、銅、鈦、鉭、鉬或包含有其中的兩種或兩種以上上述金屬的合金。
4.一種制造提升閥的方法，提升閥包括一閥桿和一閥頭，該方法包括下列步驟將耐磨材料接合到用輕金屬制成的閥頭的閥面上；以及加熱閥面，以將部分閥面和耐磨材料焊接在一起以形成一合金層，該合金層含有閥頭的輕金屬和耐磨材料。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，輕金屬為鋁合金或鈦合金。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料為鎳、銅、鈦、鉭、鉬或由兩種或多種上述金屬組成的合金。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料被成形為接合于閥面上的環(huán)狀物。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料被成形為接合在閥面上的粉末或壓縮粉末。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，耐磨材料被嵌置在或固定在閥面上。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，一槽成形于閥面上，耐磨材料被保持在該槽內(nèi)。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，有多個(gè)其內(nèi)嵌置有耐磨材料的槽。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，用諸如激光、等離子弧和電子束之類的高密度能量來(lái)加熱閥面。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，閥面在惰性保護(hù)氣體的氣氛下被加熱和焊接。
全文摘要
一提升閥包括一閥桿和一閥頭,閥頭用鋁合金之類的輕金屬制成。在閥頭的閥面上,成型有一包含耐磨材料和閥頭的輕金屬的硬合金層,以增加耐磨性。因此,提高了提升閥的耐久性和可靠性。
文檔編號(hào)F16K1/32GK1191950SQ9710198
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1997年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月25日
發(fā)明者毛利彰良, 海野信一 申請(qǐng)人:富士烏茲克斯株式會(huì)社