專利名稱：利用粉末冶金工藝制造鈦基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及利用粉末冶金工藝來制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，更 具體地涉及進(jìn)氣門和排氣門，其中各氣門至少部分由 一種或多種這樣 的工藝制成。
背景技術(shù)：
提高燃料效率是汽車設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的一種方法是 使用輕質(zhì)材料和部件。傳統(tǒng)上，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門和排氣門之類的快 速運(yùn)動(dòng)部件和往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件由耐火材料，例如鋼、超合金等制成。這 樣的材料雖然足夠堅(jiān)固而能忍受內(nèi)部燃燒過程的苛刻情況，但是往往 較重。該附加重量對(duì)于與氣門配合的其他部件(例如彈簧、搖臂、軸 承等)具有附加影響，這些部件因此必須能夠承受由氣門施加的額外 作用力。
鈦的引進(jìn)使得設(shè)計(jì)者能較少地依賴耐火材料，其以鋼、超合金和 相關(guān)耐火材料的一小部分重量滿足大多數(shù)結(jié)構(gòu)和溫度要求。可利用精 確添加諸如鋁、釩等合金成分來設(shè)置鈦的結(jié)構(gòu)特性。例如，排氣門桿 的高溫疲勞強(qiáng)度必須要高，但是也不能太高而妨礙冷加工性能和相關(guān) 制造。同樣，進(jìn)氣門頭部中所用的這種添加劑會(huì)提高強(qiáng)度和硬度，其 中必須權(quán)衡耐磨性與部件脆性之間的折中。
盡管具有這些優(yōu)點(diǎn)，但是鈦并沒有在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門應(yīng)用中得到廣泛 使用。鈦的一個(gè)顯著缺陷是其制造起來太昂貴，考慮到氣門內(nèi)不同位 置(例如氣門桿頭、氣門桿和氣門頭)的不同環(huán)境條件和要求更是如
此。例如，氣門頭在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期經(jīng)受高溫環(huán)境(達(dá)1400華氏度)， 這可導(dǎo)致明顯的蠕變載荷。同樣，氣門桿溫度稍低(達(dá)1200華氏度), 但受到相當(dāng)大的凸輪軸和氣門彈簧作用力，在這種情況下壓縮、拉伸、 沖擊和疲勞強(qiáng)度特性變得很重要。這些擔(dān)憂與氣門桿的遠(yuǎn)桿頭區(qū)域尤 為相關(guān)。
傳統(tǒng)上，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門通過在鍛造(特別是頂鍛)之后進(jìn)行熱處理 和機(jī)加工而制成，其中由鈦合金錠制成鈦合金棒材，接著成型，然后熱旋鍛，從而形成氣門形狀。這些方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且浪費(fèi)材料。
也已經(jīng)使用了鑄造技術(shù)；然而，機(jī)械特性次于鍛造，并且也不很適合 在單個(gè)鑄模內(nèi)使用異類材料。更先進(jìn)的鑄造技術(shù)，例如局部冷卻或通
過局部時(shí)效控制的微觀結(jié)構(gòu)變化，可改善鑄造，但是這樣會(huì)增加成本 并且通常局限于特定(尤其是鐵基)材料。在傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)中， 通過冷等靜壓成形然后燒結(jié)而將金屬合金粉末壓縮為成型氣門形狀。 燒結(jié)體中的殘余微孔導(dǎo)致延展性和疲勞強(qiáng)度降低。
因而，期望研制一種改進(jìn)的制造高強(qiáng)度鈦基部件(例如發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門)的方法。還期望將尤其適合發(fā)動(dòng)機(jī)氣門具體部件的不同方法用于 制造氣門。還期望由這種方法制造的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門長(zhǎng)期使用起來足夠可 靠。還期望使用殘余孔隙形成可能性最小的低成本粉末冶金制造工藝 制造這樣的氣門的至少部分。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明滿足這些期望，其中公開了改進(jìn)的高強(qiáng)度鈦發(fā)動(dòng)機(jī)氣 門及該氣門的制造方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，公開了一種制造汽 車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的方法。該方法包括將氣門桿構(gòu)造成包括第一端和與 所述第一端相對(duì)的第二端，使得在將所述氣門桿附接至氣門頭時(shí)，所 述第一端相對(duì)于該氣門頭較近而所述第二端相對(duì)于該氣門頭較遠(yuǎn)，所 述氣門桿構(gòu)造成使得至少所述第 一端主要由鈦基粉末材料制成，而所 述第二端終止于桿頭，所述桿頭主要由具有在所述氣門桿的操作溫度
下足以在氣門桿頭處提供必要耐磨性的強(qiáng)度和硬度性能至少其中之一 的鐵材料制成。通過這樣的構(gòu)造，利用動(dòng)》茲壓制成形(dynamic magnetic compaction, DMC )在單個(gè)步驟中形成雙材料氣門桿。通過該方法， 可有選擇地應(yīng)用高級(jí)材料以充分利用其優(yōu)異性能的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)保持合 理的制造成本。
任選地，該方法還包括在所述氣門桿的所述第一端和所述第二端 之間形成大致徑向的鎖定槽。在當(dāng)前上下文中，術(shù)語"大致"是指雖 然在理論上期望元件或特征的布置展現(xiàn)確切的一致性或行為，但是可 能在實(shí)際實(shí)施中會(huì)略不同于確切情況。因此，該術(shù)語表示定量值、測(cè) 量值或其他相關(guān)表達(dá)可能與所述基準(zhǔn)不同但不會(huì)引起所述對(duì)象基本功 能發(fā)生變化的程度。在一個(gè)具體形式中，可在所述桿頭處形成倒角。在其他選擇中，可在所述氣門桿上沉積硬化涂層，沉積的具體形式為 氣相沉積。涂層的選擇可基于各種兼容性和環(huán)境考慮。與鈦基合金的
使用相結(jié)合，考慮發(fā)動(dòng)機(jī)氣門期望操作的操作狀態(tài)，氮化鉻(CrN)是 一種合適的候選涂層。對(duì)于桿頭材料來說，鋼合金是一種合適選擇。 該鋼合金可以在氣門桿接合至氣門頭之前或之后硬化的方式包括在 內(nèi)。在另一選擇中，可稍后利用傳統(tǒng)方法，例如感應(yīng)加熱，來石更^:纟失 桿頭。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面，公開了 一種形成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的方法。 該氣門包括接合至桿近端的頭，其中桿的遠(yuǎn)端限定桿頭，相對(duì)于所述 頭和所述桿的其余部分來說，桿頭被硬化。與前述方面一樣，與當(dāng)前 制造方法相比一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)在于，由于其接近凈成形的形狀和高質(zhì)量 表面光潔度而不需要成形后的熱處理和機(jī)加工。該方法包括利用DMC 形成氣門桿，形成鈦基氣門頭，和將所述桿接合至所述頭。
任選地，所述氣門頭可由多種技術(shù)中的一種形成，這些技術(shù)包括 一次壓制和燒結(jié)、兩次壓制和燒結(jié)、鍛造和燒結(jié)以及DMC和燒結(jié)。在 另一選擇中，所述燒結(jié)在使得由壓制材料(例如氣門頭的壓制材料) 帶入的氧在百萬分之十以下的受控氣氛中進(jìn)行。在又一任選特征中， 至少所述氣門桿的大部分由鈦基合金制成，而所述遠(yuǎn)桿頭端由與氣門 桿的其余部分所用的鈦合金不同的材料制成。在一種形式中，所述不 同材料可是可硬化的鋼合金。該合金可在所述氣門桿接合至所述氣門 頭之前或之后被硬化。所述桿至所述頭的接合可在保護(hù)氣氛下通過摩 擦焊、擴(kuò)散結(jié)合、慣性焊接或激光拼接來實(shí)現(xiàn)，以確保適宜的連接強(qiáng) 度。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，公開了一種用于內(nèi)燃機(jī)的鈦基氣門。該 氣門包括連接至氣門桿的氣門頭，其中如先前方面所述通過DMC制成 所述氣門桿。如前所述，所述桿包括第一 (近)端和與該第一端相對(duì) 的第二(遠(yuǎn))端。此外，所述氣門桿構(gòu)造成使得至少第一端主要由鈦
基粉末材料制成。
任選地，所述氣門頭由與所述氣門桿的笫 一端不同的鈦基合金制 成。在另一選擇中，所述桿頭由可硬化的鋼合金制成。與先前方面相 同，可在所述氣門桿的至少一部分上設(shè)置硬化涂層。在另一選擇中， 所述氣門頭可由DMC制成。此外，所述氣門頭可通過DMC接合至所述氣門桿。


結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀可最佳理解本發(fā)明的以下詳細(xì)說明，在附圖中
相同結(jié)構(gòu)用相同附圖標(biāo)記表示，其中
圖1表示具有進(jìn)氣門和排氣門的汽車氣缸蓋的剖視圖2A至圖2E表示與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用鍛造和機(jī)加工制造鈦氣 門相關(guān)的各步驟；
圖3A至圖3C表示用于利用DMC工藝制造鈦氣門桿的步驟；
圖4表示根據(jù)本發(fā)明制造的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門；
圖5A表示利用DMC形成氣門頭；以及
圖5B表示利用DMC將氣門桿接合至氣門頭。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1,示出了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)頂部的一部分?；钊?0在發(fā)動(dòng) 才幾缸體中的氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸蓋20包括進(jìn)氣口 20A和排氣口 20B 以傳送進(jìn)入的空氣并消耗燃燒副產(chǎn)物，該燃燒副產(chǎn)物由在活塞10和氣 缸中的火花塞(未示出)之間發(fā)生的燃燒過程相應(yīng)產(chǎn)生。凸輪40 (其 由諸如凸輪軸(未示出)的外源驅(qū)動(dòng))在繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，在適 當(dāng)時(shí)刻有選擇地克服彈簧50的偏壓而推動(dòng)進(jìn)氣門60和排氣門70以強(qiáng) 制打開進(jìn)氣口 20A和排氣口 20B。應(yīng)理解，所示的與進(jìn)氣門60配合的 凸輪40和彈簧50也用在排氣門70上，但是為了清楚起見從本圖移除 了。
接著參照?qǐng)D2A至圖2E，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制造發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的 傳統(tǒng)方法。對(duì)圖2A的鈦棒IOO進(jìn)行機(jī)加工而形成坯(bloom) 110,如 圖2B所示。圖2C的鍛造步驟形成分開的頭60A和桿60B,使得進(jìn)氣 門60的大體形狀開始顯現(xiàn)，而圖2D的粗加工步驟進(jìn)一步精制該形狀。 最終，圖2E示出了成品進(jìn)氣門60,其包括頭60A、具有桿頭60C的 桿60B、接合界面區(qū)域60D和倒圓過渡曲面60E。在桿頭60C和桿60B 之間形成徑向鎖定槽60F,其形成氣門桿和氣門彈簧帽之間的保持特征 部。該特征部可由鐵材料或鈦材料形成。當(dāng)利用兩次壓制方法時(shí)，在 第一周期之后所形成的部分的硬度不應(yīng)太高使得在第二成型周期中不能顯著致密。盡管未示出，在圖2A至圖2E所示的步驟期間可進(jìn)行一 次或多次熱處理。
接下來參照?qǐng)D3A至圖3C以及圖4，氣門60的制造方法包括與氣 門桿60B和桿頭60C分開地形成氣門頭60A。具體參照?qǐng)D3B, DMC 利用作用在置于磁場(chǎng)中的粉末前驅(qū)體上的磁場(chǎng)壓縮力。當(dāng)在線圏360 上施加電流460時(shí)，沿所示的法線方向形成》茲通560。這又形成用于在 前驅(qū)體粉末160上施加徑向向內(nèi)的壓力760的；茲壓力脈沖660。其中， 前驅(qū)體粉末160在非常短的時(shí)間內(nèi)(例如，小于一秒)固結(jié)成全密度 部件。另外尤其參照?qǐng)D3A和圖3C,在DMC過程中，粉末160被置于 適當(dāng)容器中(稱為電樞或套筒260)。粉末160從其在圖3A中的初始 尺寸被壓緊而形成圖3C中所示的直徑較小的柱狀桿60B。最初，用適 當(dāng)量的鈦合金粉末混合物填充線圏內(nèi)的柱形腔，之后在頂部填充期望 組分的鋼合金粉末。所述磁壓力脈沖以相對(duì)較低的溫度幾乎瞬間固結(jié) 該合成粉末混合物。此外，該操作可(如有必要)在受控環(huán)境中進(jìn)行 以避免污染固結(jié)的材料。對(duì)于形成由均勻形狀的部件制成的構(gòu)件來說， 均勻的壓力分布是理想的，其中軸對(duì)稱氣門桿(例如氣門桿60B)僅為 所述部件的 一 個(gè)實(shí)施例。
桿60B的制備可包括利用兩種不同材料( 一種用于桿60B的大部 分，另一種用于桿頭60C)并采用一步DMC工藝。在一個(gè)示例形式中， 桿60B可由鈦粉末合金制成，桿頭60C由硬化鋼合金制成。鈦粉末可 包括適于最終使用的各種添加劑。在一個(gè)實(shí)施例中，鈦合金可為Ti 6-2-4-2,其包括大約6%的鋁(Al), 2。/。的錫(Sn), 4。/o的釩(V)和 2。/。的鉬(Mo)。此外，期望的話，粉末混合物中可包括晶粒細(xì)化劑(諸 如含硼化合物)。
除了包括為形成外形而使用插入件的DMC工藝以外，應(yīng)理解可使 用形成氣門頭60A的其他方法，例如一次或兩次壓制及燒結(jié)、鍛造和 燒結(jié)或者DMC加燒結(jié)?？稍谑芸丨h(huán)境中實(shí)施燒結(jié)操作，這樣由鈦基粉 末帶入的氧和相關(guān)雜質(zhì)可保持為許可水平(例如10ppm以下)?？刹捎?溶解和時(shí)效處理(例如，時(shí)效硬化)以進(jìn)一步提高機(jī)械性能。為了更 進(jìn)一步提高氣門60的性能(例如，磨損性能)，可向氣門60的選定部 分施加陶瓷基涂層(例如，CrN)?？赏ㄟ^本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法 (例如物理氣相沉積(PVD))沉積這種涂層。在一個(gè)具體形式中，可向氣門桿60B和氣門頭60A的表面施加所述涂層。
制備了各個(gè)頭60A和桿60B (加上桿頭60C)之后，可通過多種 方法之一使它們?cè)诮缑鎱^(qū)域60D處接合。第一種方法是在受控氣氛中 使用摩擦焊。第二種方法可使用激光焊和覆層(也在受控氣氛中)。第 三種方法是利用螺紋接頭以干涉方式固定二者，而第四種方法是使用 干涉配合而不用螺紋。同樣，在一個(gè)實(shí)施方式中，氣門的這兩個(gè)部分， 即頭60A和桿60B可分別燒結(jié)，然后接合，或者在接合之后燒結(jié)。
接下來參照?qǐng)D4,更詳細(xì)地示出了圖2E的氣門60，尤其是頭60B。 在優(yōu)選形式中，頭60B由一種或多種粉末冶金技術(shù)制成，例如壓制和 燒結(jié)、粉末鍛造和燒結(jié)或者兩次壓制和燒結(jié)。頭60B中的詳細(xì)特征， 例如與面相關(guān)的特征、頸部圓弧、頭外徑倒角、杯狀部等，使得頭60 難以通過傳統(tǒng)的 一 次壓制和燒結(jié)操作獲得足夠的機(jī)械性能。在這種情 況下，可對(duì)一次壓制和燒結(jié)部分使用兩次壓制和燒結(jié)方法，因?yàn)樵摲?法可提高頭60B的整體密度，因而可提高其機(jī)械性能。此外，可利用 受控氣氛使得在燒結(jié)操作期間帶入的氧最少。
根據(jù)載荷和環(huán)境需要，頭60A和桿60B可由相同或不同的鈦基粉 末制成。同樣，可使用不同的粉末冶金技術(shù)。氣門桿60B由于其軸對(duì) 稱形狀而可通過DMC工藝成形。例如，桿60B可通過DMC工藝制成， 使得桿頭60C利用可硬化的鋼合金制成。在一種形式中，這可在一個(gè) 步驟中實(shí)現(xiàn)。氣門桿60B優(yōu)選由鈦合金粉末形成，而桿60B的桿頭60C 利用可稍后硬化的鋼4分末制成。氣門頭60A和桿60B可由相同的鈥基 合金制成或者可由不同的合金制成。與由鍛制合金制成的鍛造鈦氣門 相比，利用低成本的鈦粉末、粉末冶金技術(shù)和接近凈形狀的優(yōu)點(diǎn)在于 能降低部件成本。
氣門頭60A可通過摩擦焊或任何機(jī)械互鎖方法或通過激光拼接方 法接合至桿60B。同樣，這些部分也可通過DMC處理接合。而且，氣 門60的這些部分均可通過DMC處理制成。接下來參照?qǐng)D5A和圖5B, DMC工藝通常能以不同的方式應(yīng)用，并且在其與制造氣門頭60A和氣 門桿60B相關(guān)時(shí)以至少兩種不同的特定方式應(yīng)用。對(duì)于前者來i兌，可 利用DMC磁壓制由粉末金屬來形成部件，而在后者中，利用DMC壓 縮變形以產(chǎn)生千涉配合來接合部件。
具體參照?qǐng)D5A,將插入件860放置在犧牲性銅套筒260A內(nèi)，套筒260A用于限定呈頭60A和倒圓過渡曲面60E形狀的大致軸對(duì)稱才莫 具。套筒260A通過施加的磁場(chǎng)(基本上與結(jié)合圖3A至圖3C示出并 描述的磁場(chǎng)類似)變形以形成用于粉末壓制的壓縮力，這致使"未成 熟的"或未燒結(jié)的氣門頭60A成形，之后可采用傳統(tǒng)的燒結(jié)、機(jī)加工 和相關(guān)精整步驟。形成的倒圓過渡曲面60E根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定可能需要或 不需要進(jìn)一步機(jī)加工，并且在另一形式(未示出)中可形成為有角度 的角部而不是過渡曲面。板包括下板960和包括中央芯棒1160的上板 1060。側(cè)壁由圖3A至圖3C中所示的線圏360組成。將前驅(qū)體粉末160 置于板960、 1060、中央芯棒1160和插入件860之間形成的空隙內(nèi)， 并且以與結(jié)合圖3A至圖3C和圖4論述的方式基本類似的方式進(jìn)行處 理。
具體參照?qǐng)D5B，利用用于磁壓制的DMC工藝分別形成頭60A和 桿60B之后，可利用第二次DMC操作通過干涉配合接合二者。如所示， 可利用DMC工藝接合兩個(gè)預(yù)先形成的"未成熟"部件(即，氣門桿 60B和氣門頭60A ),其中在界面區(qū)域60D周圍同心地放置套筒260B。 在壓制工藝完成之后可利用法蘭1260移除套筒260B。如在套筒260A 和2 60B各自的圖中從它們的對(duì)比可以看出，二者的起始尺寸和形狀不 同。具體地說，套筒260B會(huì)較小，并且會(huì)還包括上述法蘭1260。在其 他方面，兩個(gè)套筒260A和260B基本類似，它們都起實(shí)現(xiàn)DMC工藝 的犧牲性(即，可變形的)電流承載件的作用。
如以上所述，在頭60A和桿60B接合之后，可進(jìn)行附加處理(例 如最小機(jī)加工)。而且，可施加保護(hù)涂層(例如，CrN)。在另一形式中， 頭60A可由傳統(tǒng)工藝(例如鍛造)制成。這樣的操作不會(huì)排除利用DMC 工藝將頭60A接合至桿60B。在摩擦焊以及激光拼接的情況下，頭60A 和桿60B之間的界面可基本上平坦而不具有中央芯棒1160和界面區(qū)域 60D這樣的特設(shè)特征。
盡管為了說明本發(fā)明而示出了某些實(shí)施方式和細(xì)節(jié)，但是本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)清楚在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下可 進(jìn)行各種更改。
權(quán)利要求
1.一種制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門桿的方法，該方法包括將所述氣門桿構(gòu)造成包括第一端和與所述第一端相對(duì)的第二端，使得在將所述氣門桿附接至氣門頭時(shí)，所述第一端相對(duì)于該氣門頭較近而所述第二端相對(duì)于該氣門頭較遠(yuǎn)，所述氣門桿構(gòu)造成使得至少所述第一端主要由鈦基粉末材料制成，而所述第二端終止于桿頭，所述桿頭主要由這樣的材料制成，該材料在所述氣門桿的操作溫度下至少?gòu)?qiáng)度和硬度特性之一至少與所述鈦基材料的一樣大；以及利用動(dòng)磁壓制成形來形成所述氣門桿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述氣門桿的所述第一 端和所述第二端之間形成大致徑向的鎖定槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述桿頭形成倒角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述氣門桿的至少一部 分上沉積硬化涂層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述在所述氣門桿上沉積硬 化涂層包括利用氣相沉積。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述硬化涂層包括氮化鉻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述氣門桿的操作溫度下 至少?gòu)?qiáng)度和硬度特性之一至少與所述鈦基材料的一樣大的所述材料包 括鋼合金。
8. —種制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的方法，該方法包括 利用動(dòng)磁壓制成形來形成氣門桿，所述氣門桿包括近界面端和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端限定桿頭； 形成鈦基氣門頭；以及 將所述氣門桿接合至所述頭。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述形成所述氣門頭從包括 以下方式的組中選擇 一次壓制和燒結(jié)、兩次壓制和燒結(jié)、鍛造和燒 結(jié)以及動(dòng)》茲壓制成形和燒結(jié)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述燒結(jié)在受控氣氛中進(jìn) 行，以使得由所述氣門頭帶入的氧在百萬分之十以下。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中至少所述氣門桿的大部分包 括鈦基合金。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括由與所述至少所述氣門 桿的大部分中所用的所述鈦合金不同的材料形成所述遠(yuǎn)桿頭端。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述不同材料包括可硬化的鋼合金。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述可硬化的鋼合金在所 述氣門桿接合至所述氣門頭之后硬化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述接合包括摩擦焊、擴(kuò)散 結(jié)合、慣性焊接、激光拼接以及動(dòng)磁壓制成形中的至少一種。
16. —種用于內(nèi)燃機(jī)的鈦基氣門，該氣門包括 氣門頭；以及與所述氣門頭連接的氣門桿，所述氣門桿通過動(dòng)磁壓制成形而制 成，并包括第一端和與所述第一端相對(duì)的第二端，使得所述第一端相 對(duì)于該氣門頭較近而所述第二端相對(duì)于該氣門頭較遠(yuǎn)，所述氣門桿構(gòu) 造成使得至少所述第 一端主要由鈦基粉末材料制成，而所述第二端終 止于桿頭，所述桿頭主要由這樣的材料制成，該材料在所述氣門桿的 操作溫度下至少?gòu)?qiáng)度和硬度特性之一 至少與所述鈦基材料的 一樣大。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣門，其中所述氣門頭由與所述氣門 桿的所述第 一端不同的鈦基合金制成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣門，其中所述桿頭包括可硬化的鋼 合金。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣門，還包括在所述氣門桿的至少一 部分上沉積的硬化涂層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣門，其中所述氣門頭通過動(dòng)磁壓制 成形而制成，并且所述桿和所述頭之間的連接通過動(dòng)f茲壓制成形實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用粉末冶金工藝制造鈦基汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的方法。公開了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門桿、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門以及二者的制造方法。所述氣門包括頭和接合至該頭的桿。可使用輕質(zhì)耐高溫材料，例如鈦基材料制成氣門的至少大部分。這些材料通過在所述頭和所述桿之間有可能不同的制造技術(shù)結(jié)合，其中至少氣門的一部分通過動(dòng)磁壓制成形而制成。而桿的大部分可由鈦基粉末材料制成，其桿頭可由高強(qiáng)度硬化材料，例如鋼合金制成。氣門頭可通過一次壓制和燒結(jié)、兩次壓制和燒結(jié)、鍛造和機(jī)加工、鍛造和燒結(jié)及動(dòng)磁壓制成形和燒結(jié)而制成。
文檔編號(hào)F01L3/04GK101579740SQ20091014092
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者F·J·羅扎里奧, S·G·瓦卡德 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司