一種新型中空充鈉氣門的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于內燃機發動機氣門，尤其涉及一種新型中空充鈉氣門。
【背景技術】
[0002]氣門是在內燃機工作過程中密封燃燒室和控制內燃機氣體交換的精密零件，是保證內燃機動力性能、可靠性和耐久性的關鍵部件。進氣門主要承受反復沖擊的機械負荷，其工作溫度在300?400°C，而排氣門除承受沖擊的機械負荷外，還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應力、錐面熱箍應力和燃燒時氣體壓力等的共同作用，排氣門的工作溫度達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。隨著內燃機向高速高負荷方向發展，排氣門的工作溫度將達到850?900°C，這使得原有實心氣門即使經過熱處理強化，其性能也很難滿足使用要求。
[0003]隨著各國對汽車排放要求越來越高，各汽車公司對發動機的要求也相應提高，而這在發動機氣門產品上所表現出來的是:氣門的輕量化和氣門工作溫度的增高。對此，近來年一種新型的中空充鈉氣門應運而生，與傳統實心氣門相比，這種氣門不僅質量輕而且散熱性好；因此，引起各國科技人員的關注并對于中空充鈉氣門的制作提出了許多技術方案，如:申請號為200910231600.8的發明專利公開了一種中空充鈉氣門及其制作方法，該方法采用將一個圓柱形的坯料加熱，通過帶有鋼芯的模具對坯料進行一次擠壓以得到氣門的初成形毛坯，然后再進行精密鍛壓以得到氣門的頭部形狀，鍛造結束后拔出芯棒獲得氣門內腔，包括氣門盤部與桿部，這種制作方法獲得的氣門內腔形狀尺寸受到鋼芯和氣門形狀尺寸的限制，內腔空間有限，此外該方法在擠壓過程中擠壓力大，模具磨損嚴重，模具壽命短，生產成本高。申請號為201120224645.5的發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孔從氣門桿端面封閉，該中空充鈉氣門盤端無內腔，氣門重量較大且充鈉量小。
[0004]為了解決上述問題，申請號為201410249979.6的發明專利《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，該方法是將一根細長的棒料通過電鐓形成一個棒料一端為“蒜頭”形狀的預成形毛坯，通過鍛造工序將預成形毛坯一次鍛造成形出實心氣門毛坯，接著采用車削設備在實心氣門毛坯盤端低窩加工出三個臺階，再鉆孔后充鈉并采用盤端面密閉蓋將內孔封閉。雖然該氣門內腔有所增大，但該工序材料利用率低，工序多，容易產生應力集中，且采用電鐓工藝成形氣門預成形毛坯其成形過程屬于自由變形，溫度、質量難以控制。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種節約材料、便于成形且散熱性能良好的新型中空充鈉氣門。
[0006]一種新型中空充鈉氣門，包括氣門殼體和實心桿部；所述氣門殼體是由鋼管料經過楔橫軋預成形后對預成形毛坯頭部進行摩擦焊封堵，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心桿部采用摩擦焊焊接，以封堵中空桿部，且所述實心桿部橫截面直徑與所述中空桿部橫截面外徑相同；所述中空盤部的盤端面密閉，并與所述中空桿部和實心桿部形成一內腔；該內腔內充有金屬鈉。
[0007]進一步地，所述實心桿部與所述中空桿部通過摩擦焊焊接。
[0008]進一步地，根據發動機的使用要求對中空充鈉氣門通過鍍鉻或者氮化進行表面強化處理，所述氣門殼體和所述實心桿部的外表面均設有鍍鉻層或氮化層，若采用鍍鉻處理，則鍍鉻層厚度為3?7 ym ;若采用氮化處理，則氮化層厚度為10?30 ym。
[0009]相比于現有技術，本發明的一種新型中空充鈉氣門結構簡單、便于成形；所述氣門殼體由鋼管料經過楔橫軋預成形后對預成形毛坯頭部封堵后，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構，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，實現氣門輕量化。此外，本發明直接采用鋼管料替代實心棒料進行加工，且在模鍛成形之前先封堵預成形毛坯頭部，不僅成形工藝簡單，提高了生產效率，還避免了現有技術中的鉆孔工序對材料的浪費，降低了生產成本。
[0010]為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發明。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明所述的新型中空充鈉氣門的結構示意圖；
[0012]圖2是本發明的鋼管料的截面示意圖；
[0013]圖3是本發明的預成形毛坯的截面示意圖；
[0014]圖4是本發明的預成形毛還堵頭的截面示意圖；
[0015]圖5是本發明的實心棒料的截面示意圖；
[0016]圖6是本發明的預成形毛坯頭部封堵后的截面示意圖；
[0017]圖7是本發明的預成形氣門殼體的截面示意圖；
[0018]圖8、圖9是本發明的預成形氣門殼體鍛造形成氣門殼體過程的示意圖；
[0019]圖10是本發明的氣門殼體的截面示意圖；
[0020]圖11是本發明的氣門殼體桿端面封堵后的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0021]請參閱圖1，其為本發明所述的新型中空充鈉氣門的結構示意圖。
[0022]本發明的一種新型中空充鈉氣門10包括氣門殼體11和實心桿部12 ;所述氣門殼體11是由鋼管料經過楔橫軋預成形后對預成形毛坯頭部進行摩擦焊封堵，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Ila和中空桿部Ilb ;所述中空桿部Ilb—端與所述實心桿部12焊接，且所述實心桿部12橫截面直徑與所述中空桿部Ilb橫截面外徑相同；所述中空盤部Ila的盤端面密閉，并與所述中空桿部Ilb和實心桿部12形成一內腔；該內腔充有金屬鈉13。
[0023]進一步地，根據發動機的使用要求對中空充鈉氣門通過鍍鉻或者氮化進行表面強化處理，所述氣門殼體11和所述實心桿部12的外表面均設有鍍鉻層或氮化層，若采用鍍鉻處理，則鍍鉻層厚度為3?7 μ m