專利名稱：生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的構(gòu)件的方法，尤其是生產(chǎn)中 空閥構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，期望內(nèi)燃機(jī)兼?zhèn)涓叩男阅芎偷偷娜剂舷?。?nèi)燃機(jī)中使用的 換氣閥必須能夠承受非常高的工作溫度和機(jī)械應(yīng)力。在每個進(jìn)氣沖程中
由在其周圍流動的冷的補(bǔ)充氣體冷卻的入口閥達(dá)到超過500'C的閥盤溫 度。出口閥達(dá)到超過800'C的溫度。
由于閥是活動構(gòu)件，對其施加的驅(qū)動能量隨振蕩物即閥的重量呈指 數(shù)增加。因此，需要在不損失機(jī)械強(qiáng)度和熱強(qiáng)度的情況下進(jìn)一步優(yōu)化閥 的重量。
例如從DE 19804053Al可知具有閥桿、閥錐和閥盤的中空閥，其中 閥錐和閥盤一起形成空腔。目前，這種中空閥或中空閥部件通過熱擠壓 或鐓鍛和鍛造成型。主要將例如為以下材料nos. 1.4882 (X 50 CrMnNiNbN 21 9 )、 1.4871 ( X 53 CrMnNiN 21 9 )或2.4955 ( NiFe 25 Cr20NbTi)的耐熱鋼用于閥錐或閥盤。其它的材料，尤其是基于粉末 狀鈦的輕質(zhì)材料不能，或難以以可獲利的方式使用所述的方法加工成中 空閥構(gòu)件，這是因?yàn)殁亴ρ酢⒌吞枷嗷ブg的高度反應(yīng)性以及材料的 伴生脆變。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的構(gòu)件的方 法，尤其是生產(chǎn)中空閥構(gòu)件例如閥錐或閥盤的方法，用這種方法也可有 利地處理其它材料。
該目的通過生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的構(gòu)件的方法來實(shí)現(xiàn)，其中(a )在混合器中，混合金屬粉末和/或金屬合金粉末與粘結(jié)劑和任 選的熔劑；
(b) 通過注模使混合物成形；
(c) 對所述成形的混合物進(jìn)行粘結(jié)劑的化學(xué)脫除；
(d )在低于450。C的溫度下對所述化學(xué)脫除粘結(jié)劑的混合物進(jìn)行粘 結(jié)劑的熱脫除；
(e)在低于所述金屬和/或金屬合金的熔化溫度的溫度燒結(jié)所述經(jīng) 化學(xué)和熱脫除粘結(jié)劑的混合物，以生產(chǎn)構(gòu)件。
利用本發(fā)明的方法，除了馬氏體-鐵素體鋼和奧氏體鋼或鎳基合金之 外，尤其是鈥基材料也可以有利地加工成中空閥構(gòu)件，從而與已知的中 空閥相比，可以進(jìn)一步節(jié)省重量。優(yōu)選使用含有鋁和/或釩作為添加組 分的鈥合金。基于合金總重，每種這些添加合金組分的含量優(yōu)選為2~ 10 wt%。
所述粘結(jié)劑優(yōu)選選自聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯晴 共聚物、聚酰亞胺、天然蠟和油、熱固性塑料、氰酸鹽/酯、聚丙烯、 聚乙酸酯/鹽、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚曱基丙烯酸甲酯、苯胺、礦物油、水、瓊脂、甘油、聚丁?；?乙烯、聚甲基丙烯酸丁酯、纖維素、油酸、鄰苯二甲酸鹽/酯、石蠟、 巴西椋櫚蠟、聚丙烯酸銨、二硬脂酸甘油酯和二油酸甘油酯、單硬脂酸 甘油酯、鈦酸異丙酯、硬脂酸鋰、單酸甘油酯、甲醛、辛酸磷酸鹽/酯、 烯烴磺酸酯/鹽、磷酸酯、硬脂酸及其混合物。粘結(jié)劑的體積份數(shù)優(yōu)選 小于60%，更優(yōu)選20~50%。
優(yōu)選在50 250。C，最優(yōu)選在卯~ 150。C的溫度下進(jìn)行混合器中的混合。
注模成形也優(yōu)選在90 ~ 150。C的混合物溫度和優(yōu)選在400 ~ 800巴的 壓力下進(jìn)行。
優(yōu)選在石蠟浴，更優(yōu)選在己烷浴中進(jìn)行粘結(jié)劑的化學(xué)脫除。優(yōu)選在 10 ~ 65°C,更優(yōu)選在30 ~ 50°C的溫度進(jìn)行所述粘結(jié)劑的化學(xué)脫除。在低于450。C，優(yōu)選200 350。C的溫度并優(yōu)選在2 20亳巴的真空 下進(jìn)行粘結(jié)劑的熱脫除。
優(yōu)選在所述金屬或金屬合金的熔化溫度的80 ~卯％并且更優(yōu)選在 惰性氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。惰性氣體優(yōu)選為氬氣?；蛘?，也可以在真空下進(jìn) 行燒結(jié)。在這種情況下，壓力優(yōu)選為10—3~10-5亳巴。
以這種方式生產(chǎn)的中空閥構(gòu)件可以通過形狀鎖定和力鎖定及熔接 法以常規(guī)的方式彼此結(jié)合。例如，閥盤和閥錐可以通過冷縮配合結(jié)合。 閥錐和閥桿可以通過熔接法結(jié)合。
具體實(shí)施例方式
利用上述方法，將含有鋁6wtM和釩4wt。/。的鈥合金加工成閥盤和 閥維。閥錐和閥盤通過冷縮配合結(jié)合。
圖l是結(jié)合的閥盤和閥錐的頂視圖和沿線A-A的截面圖。
圖2是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案生產(chǎn)的中空閥構(gòu)件的整,圖(右)和切開 的視圖(左)。
權(quán)利要求
1. 一種生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的構(gòu)件的方法，其中(a)在混合器中，混合金屬粉末和/或金屬合金粉末與粘結(jié)劑和任選的熔劑；(b)通過注模使所述混合物成形；(c)化學(xué)脫除所述成形混合物的粘結(jié)劑；(d)在低于450℃的溫度下對所述經(jīng)化學(xué)脫除粘結(jié)劑的混合物進(jìn)行粘結(jié)劑的熱脫除；(e)在低于所述金屬和/或金屬合金的熔化溫度的溫度下，燒結(jié)所述經(jīng)化學(xué)和熱脫除粘結(jié)劑的混合物，以生產(chǎn)構(gòu)件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于所述構(gòu)件是中空閥構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述中空閥構(gòu)件是閥錐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述中空閥構(gòu)件是閥盤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中一項(xiàng)的方法，其特征在于將鈦合金用作金屬 合金粉末。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述鈥合金含有鋁和/或釩作為 添加組分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于基于所述合金的總重，所述鈥 合金包含2 ~ 10 wt。/。的鋁和/或2 ~ 10 wt。/o的釩。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于所述粘結(jié)劑選自聚 酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、苯乙烯丙烯晴共聚物、聚酰亞胺、天然蠟和 油、熱固性塑料、氰酸鹽/酯、聚丙烯、聚乙酸酯/鹽、聚乙烯、乙烯-乙 酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯胺、 礦物油、水、瓊脂、甘油、聚丁酰基乙烯、聚甲基丙烯酸丁酯、纖維素、 油酸、鄰苯二甲酸酯/鹽、石蠟、巴西棕櫚蠟、聚丙烯酸銨、二硬脂酸 甘油酯和二油酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、鈦酸異丙酯、硬脂酸鋰、單 酸甘油酯、曱醛、辛酸磷酸鹽/酯、烯烴磺酸酯/鹽、磷酸酯、硬脂酸及 其混合物。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于所述混合物中所述粘 結(jié)劑的體積份數(shù)小于60%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述混合物中所述粘結(jié)劑的 體積比為20% ~50%。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中 一項(xiàng)的方法 范圍內(nèi)進(jìn)行所述混合器中的混合。
12，根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法 物溫度下進(jìn)行所述注模成形。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法 力下進(jìn)行所述注模成形。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中 一項(xiàng)的方法 述粘結(jié)劑的化學(xué)脫除。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中 一項(xiàng)的方法 下進(jìn)行所述粘結(jié)劑的化學(xué)脫除。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于在30 ~ 50。C的溫度下進(jìn)行所 述粘結(jié)劑的化學(xué)脫除。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于在2 20亳巴的壓 力下進(jìn)行所述粘結(jié)劑的熱脫除。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于在金屬或金屬合金 的熔化溫度的80 ~ 90 %下進(jìn)行所述燒結(jié)。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于在惰性氣氛中進(jìn)行 所述燒結(jié)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于所述惰性氣體為氬氣。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1~18中一項(xiàng)的方法，其特征在于在真空下進(jìn)行所 述燒結(jié)。
22. —種中空閥構(gòu)件，其通過根據(jù)權(quán)利要求1~21中一項(xiàng)的方法生產(chǎn)， 其特征在于其由鈦基合金構(gòu)成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的中空岡構(gòu)件，其特征在于除鈦之外，所述鈥基 合金還包含2 ~ 10 wt%的鋁和/或2 ~ 10 wt%的釩。，其特征在于在50~250匸的溫度 ,其特征在于在卯~ 150。C的混合 ，其特征在于在400 ~ 800巴的壓 ，其特征在于在己烷浴中進(jìn)行所 ，其特征在于在10 65。C的溫度
全文摘要
本發(fā)明涉及生產(chǎn)用于內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的構(gòu)件的方法，尤其是生產(chǎn)中空閥構(gòu)件的方法，利用這種方法，除了常規(guī)材料之外，首次可以將粉末狀鈦基合金加工成這些構(gòu)件。在本方法中，將金屬粉末和/或金屬合金粉末在混合器中與粘結(jié)劑和任選的熔劑混合，混合物通過注模成形，化學(xué)脫除所述成形混合物的粘結(jié)劑，在低于450℃的溫度下對所述化學(xué)脫除粘結(jié)劑的混合物進(jìn)行粘結(jié)劑的熱脫除，在低于金屬和/或金屬合金的熔化溫度下燒結(jié)所述化學(xué)和熱脫除粘結(jié)劑的混合物，以生產(chǎn)所述構(gòu)件。該構(gòu)件可以通過形狀鎖定或力鎖定及熔接法以常規(guī)的方式彼此結(jié)合。
文檔編號B22F5/00GK101413410SQ20071016338
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者?？ǖ隆W斯特, 尼爾斯·米爾德納, 拉爾夫·皮普洛, 沃爾夫?qū)ち重惛?申請人:Gkss-蓋斯特哈赫特研究中心有限責(zé)任公司