專利名稱：鋁合金提升閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金提升閥，特別是涉及一種具有高強(qiáng)度和高耐磨性的鋁合金提升閥。
為了降低閥門操作系統(tǒng)中的慣性質(zhì)量，具有較低熱負(fù)載的進(jìn)氣提升閥用鋁合金制成，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但是鋁合金閥門的機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性很低，因此使其壽命降低，可靠性變差。
一種提升閥由金屬基體復(fù)合材料(MMC)制成，在該復(fù)合材料中，把陶瓷顆?；蚓ы毺砑拥娇蛇M(jìn)行熱處理的鋁合金中，例如日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)中所列的JIS-2000合金(Al-Cu-Mg)，JIS-4000合金(Al-Si)，JIS-6000合金(Al-Mg-Si)或JIS-7000合金(Al-Zn-Mg-Cu)等。所述提升閥經(jīng)受熔融、例如JIS中所列的T6處理，以便提高其強(qiáng)度和耐磨性。
在可進(jìn)行熱處理的鋁合金中添加了陶瓷顆粒并經(jīng)受熔融的提升閥中，當(dāng)將其用作發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥時(shí)，其閥頭的工作溫度為250至300℃，高于為150至200℃的固溶處理溫度，從而通過固溶處理而被提高的提升閥的硬度會(huì)逐漸降低，而要求耐磨性高的閥面則較早的被磨損，因而降低了其壽命。
為了解決這一問題，填充一種具有耐磨性的金屬，或用含有增強(qiáng)元素的合金形成一個(gè)硬化層。但是，閥頭必須被加熱到高于固溶處理溫度的溫度，而且整個(gè)閥頭的強(qiáng)度被降低。
為了克服這一缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種耐磨、耐用的鋁合金提升閥，以防止在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度下降低硬度。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種鋁合金提升閥，它包括一個(gè)閥頭和一個(gè)閥桿，至少所述閥頭是由不可進(jìn)行熱處理的鋁合金材料制成的，陶瓷顆粒均勻地彌散在該材料中。
該材料由陶瓷顆粒增強(qiáng)以便增大其機(jī)械強(qiáng)度并將因發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度所造成的硬度下降減小到最低限度，從而增加了使用壽命和可靠性。
通過下面參照附圖對(duì)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖l是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的部分剖切的主視圖；圖2是表示一個(gè)陶瓷顆粒的截面形狀的視圖；圖3是一個(gè)放大的剖面圖，其中包含有圓形陶瓷顆粒；圖4是一個(gè)放大的剖面圖，其中包含有極不均勻的陶瓷顆粒；以及圖5是一個(gè)放大的剖面圖，其中包含有適宜于本發(fā)明的不均勻陶瓷顆粒。


圖1示出了一個(gè)進(jìn)氣提升閥1，其中陶瓷顆粒3或晶須均勻地彌散在材料2中。
作為材料2的鋁合金可最好選自JIS-5000，例如JIS-5083，它含有4～4.9wt％的Mg,0.4wt％的Si,0.4wt％的Fe,0.4～1.0wt％的Mn,0.25wt％的Zn,0.15wt％的Ti,0.05～0.25wt％的Cr,0.1wt％的Cu，余量為鋁和一些不可避免的雜質(zhì)。JIS是日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的縮寫。將材料2在例如250℃的溫度下保持一段很長(zhǎng)的時(shí)間，而且其硬度不變。
作為陶瓷顆粒3，有一種或多種氧化物陶瓷，碳化物陶瓷，氮化物陶瓷及硼化物陶瓷的混合物，例如Al2O3,ZrO2,SiC,NbC,Si3N4,BN,CrC，和TiB等，其平均直徑約為3μm(1至5μm)。平均粒徑大約為3μm的原因在于，如果平均粒徑小于3μm就很難制造，而如果平均粒徑大于3μm，則由于它在組織中過大而不能獲得均勻的強(qiáng)度。
為了制成所述提升閥，形成金屬基體復(fù)合材料(MMC)，該復(fù)合材料在上述JIS-5000鋁合金中含有體積占15至20％的上述陶瓷顆粒，所述陶瓷顆粒中的70至80％具有為3μm的平均粒徑。然后，將該材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，插入到一個(gè)用于模壓一個(gè)閥的模具中，并進(jìn)行熱壓或溫壓鍛壓。因而獲得如圖1所示的陶瓷顆粒3彌散在材料2中的提升閥1。
在上述實(shí)施例的提升閥1中，采用了不可進(jìn)行熱處理的JIS-5000鋁合金，同時(shí)陶瓷顆粒3彌散在材料2中，使得由于工作溫度而引起的硬度或強(qiáng)度下降非常小，從而改善了閥面1a或閥桿1b的耐磨性。
可以預(yù)計(jì)，在鍛造和發(fā)動(dòng)機(jī)操作過程中，通過閥的運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生硬化，從而改善閥頭的強(qiáng)度，由此可提供作為進(jìn)氣閥的足夠的耐久性。
為用于高速和高負(fù)載發(fā)動(dòng)機(jī)，可在閥面1a上填充硬金屬或者形成包括材料2及例如Ni,Cu,Cr和Mo的增強(qiáng)金屬的合金或堅(jiān)硬層，以進(jìn)一步提高閥面1a的耐磨性。即使在耐磨性能處理過程中對(duì)材料2加熱，也不會(huì)像采用普通鋁合金時(shí)那樣降低閥頭的硬度或強(qiáng)度。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在上述實(shí)施例中，整個(gè)閥是用JIS-5000不可熱處理的鋁合金制成的，但是也可以僅把經(jīng)受高的熱負(fù)載的閥頭用上述JIS-5000鋁合金制造，而將經(jīng)受低的熱負(fù)載的閥桿用普通的可進(jìn)行熱處理的鋁合金制造，從而可將兩者組合起來。
例如，顆粒3的形狀可根據(jù)顆粒3的截面的不均勻度來決定。
當(dāng)顆粒3的截面面積為“A”，周長(zhǎng)為“L”，周長(zhǎng)與其直徑之比為“π”時(shí)，不均勻度“X”將由下式給出X=L2/A×1/π×1/4如果顆粒的截面是一個(gè)圓，則“X”為1。不均勻度越大，周長(zhǎng)越大?！癤”變得大于1。在本發(fā)明中所用的顆粒3的不均勻度為1.3至4.0。如果“X”小于1.3，則顆粒3為如圖3所示的圓形，它很可能會(huì)脫離材料2的表面而失去耐磨性。相反，如果“X”大于4.0，則如圖4所示，顆粒3不易于脫落，但是在外周面上的凸起會(huì)變尖銳，增大對(duì)其它部件的破壞性。
為了制造提升閥，使JIS-5000鋁合金中含有體積百分比為15至20％的陶瓷顆粒，以制成原材料，將該原材料插入模具中，用熱壓或溫壓制成閥，其中，所述陶瓷顆粒3中平均直徑為3μm的顆粒占70至80％。如圖1所示，陶瓷顆粒3均勻地彌散在材料2中，以便獲得提升閥1。
在上述實(shí)施例的進(jìn)氣提升閥中，用不可進(jìn)行熱處理的JIS-5000鋁合金作為材料2，并且陶瓷顆粒3彌散于其中，從而使由發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度所導(dǎo)致的硬度或強(qiáng)度的降低減小到最低限度，并增大了整個(gè)閥的機(jī)械強(qiáng)度，從而改善閥面1a和閥桿1b的耐磨性。
陶瓷顆粒3具有如圖5所示的圓形的不均勻的剖面，從而增大了與材料2的結(jié)合力并防止其脫落。沒有尖銳的凸起暴露在材料2的表面層上，從而降低了對(duì)其它部件的破壞性。
上面所述內(nèi)容僅僅涉及本發(fā)明的實(shí)施例。熟悉本領(lǐng)域的人員可以進(jìn)行各種改變或改型而不超出權(quán)利要求書所述的范圍。
權(quán)利要求
1．一種鋁合金提升閥，它包括一個(gè)閥頭和一個(gè)閥桿，至少所述閥頭是由不能進(jìn)行熱處理的鋁合金材料制成的，在該材料中均勻地彌散著陶瓷顆粒。
2．如權(quán)利要求1所述的鋁合金提升閥，其特征在于，陶瓷顆粒具有圓形的不均勻外形。
3．如權(quán)利要求1所述的鋁合金提升閥，其特征在于，所述材料由JIS-5000鋁合金構(gòu)成。
4．如權(quán)利要求1所述的鋁合金提升閥，其特征在于，陶瓷顆粒由一種選自氧化物，碳化物，氮化物和硼化物類的化合物制成或者由選自上述組的兩種或多種化合物的混合物構(gòu)成。
5．如權(quán)利要求4所述的鋁合金提升閥，其特征在于，陶瓷顆粒由一種選自氧化物，碳化物，氮化物和硼化物類的化合物制成。
6．如權(quán)利要求4所述的鋁合金提升閥，其特征在于，氧化物為Al2O3或ZrO2。
7．如權(quán)利要求4所述的鋁合金提升閥，其特征在于，碳化物為SiC,NbC，或CrC。
8．如權(quán)利要求4所述的鋁合金提升閥，其特征在于，氮化物為Si3N4或BN。
9．如權(quán)利要求4所述的鋁合金提升閥，其特征在于，硼化物為TiB2。
10．如權(quán)利要求1所述的鋁合金提升閥，其特征在于，陶瓷顆粒的平均直徑約為3μm。
11．如權(quán)利要求1所述的鋁合金提升閥，其特征在于，材料中所含陶瓷顆粒的體積百分比為15至20％。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)中的鋁合金提升閥，該閥具有一個(gè)閥頭和一個(gè)閥桿。至少所述閥頭是由不可進(jìn)行熱處理的鋁合金制成的，在該鋁合金中均勻地彌散有由諸如氧化物和碳化物等制成的陶瓷顆粒，從而提高了耐磨性和耐用性。
文檔編號(hào)F01L3/02GK1227891SQ99102590
公開日1999年9月8日 申請(qǐng)日期1999年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月3日
發(fā)明者濱田章宏, 淺沼宏昭 申請(qǐng)人:富士烏茲克斯株式會(huì)社