用于楔横轧轧制盘形阀的方法

摘要

本发明涉及用于制造盘形阀的方法，该方法包括：楔横轧轧制具有至少一个盘形部分(4)和一轴部分的预成型件(2)，以形成阀坯(10)，其中，使轴部分(6)的直径基本上减小至轴(16)的轴直径，并且，还通过拉长工艺使轴部分(6)的长度基本上增加至轴(16)的长度。

权利要求

1.一种用于制造盘形阀的方法，包括：

楔横轧轧制具有至少一个盘形部分(4)和一轴部分的预成型件(2)以形成阀坯(10)，其中，使所述轴部分(6)的直径基本上减小至轴(16)的轴直径，并且其中，还通过拉长使所述轴部分(6)的长度基本上增加至所述轴(16)的一个长度。

2.根据权利要求1所述的用于制造盘形阀的方法，其中，所述预成型件(2)包括两个盘形部分(4)和两个轴部分，其中，所述两个盘形部分(4)彼此结合，并且在楔横轧轧制之后优选地在机加工轧制表面之后，将所述盘形部分(4)彼此分开。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，其中，所述预成型件(2)的所述轴部分包括在轴向方向上朝向所述轴的一端敞开的腔体，并且其中，至少一个芯在楔横轧轧制期间是布置在所述腔体中的每个腔体中的，所述芯防止所述腔体在所述楔横轧轧制期间被压缩并且确保所述轴部分的长度通过所述楔横轧轧制增加。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，还包括：将接合结构轧制到所述轴部分的一端中，以便接合楔形部件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，还包括：在楔横轧轧制期间，与楔横轧轧制元件的轧制移动平行地或切向地支撑所述预成型件(2)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，包括两个连续的楔横轧轧制步骤，其中，优选地使用两个不同的芯。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，还包括对盘形阀坯(10)进行最终机加工以形成盘形阀。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，还包括对所述盘形阀坯(10)或盘形阀进行涂覆。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，还包括：用钠填充所述腔体并且封闭所述腔体。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的用于制造盘形阀的方法，其中，在所述楔横轧轧制之前使所述腔体延伸到所述盘形部分中，并且其中，所述腔体具有比所述轴直径大的直径，使得在楔横轧轧制之后获得具有中空阀头(52)的盘形阀。

11.通过根据权利要求1至10中任一项所述的方法制造的盘形阀。

说明书

用于楔横轧轧制盘形阀的方法

[0001] 本发明涉及用于盘形阀的楔横轧轧制的方法。本发明特别地涉及用于内冷式盘形阀的楔横轧轧制的方法。

[0002] 到目前为止，制造盘形阀以及特别是内冷式盘形阀是非常昂贵的，因为，首先，需要高精度并且，其次，使用的材料必须在高温下具有足够的强度以能够经受由内燃发动机的燃烧室中的燃烧引起的载荷。通常的机加工生产引起大量的随后必须再次熔化的材料。存在用于通过冲压或锻造来制造阀的各种已知方法。在第一内冷式阀的情况下，在纵向方向上钻出阀轴。因此，期望有可用于使机加工中材料的消耗即浪费最小化的方法。

[0003] 根据本发明的一个方面，使得用于制造盘形阀的方法是可用的。根据本发明的方法包括楔横轧轧制预成型件以生产阀坯。预成型件包括至少一个盘形部分和一个轴部分。在楔横轧轧制中使轴部分的直径基本上减小至轴直径，使得在楔横轧轧制期间通过轧制还使轴部分的长度基本上增加至轴长度。

[0004] 因为楔横轧轧制可以在轧制操作中为预成型的对象创建扭转载荷，所以可以不必将轴直径轧制到最终尺寸，而是相反，可以将其轧制到稍微较大的直径，随后在最终加工中将该稍微较大的直径减小至最终直径。较大的直径在这里总计为成品阀的最终直径的101％至105％。轴长度也是如此，其中，在楔横轧轧制期间在轴的一端上设置呈增厚部形式的较大直径，该楔横轧轧制在楔横轧轧制期间施加有助于在轧制期间增加轴长度的力。例如，在已经将钠作为冷却剂添加到这种腔体中之后，最终的增厚部也可以提供用于封闭阀轴中的延展通过端部的增厚部的纵向开口的可能性。可以通过将增厚的端部轧制至轴直径来简单地密封端部处的开口。也可以将结构轧制到轴的端部中，以用于在轴的端部上接合锥形件。

[0005] 在该方法的另一实施方式中，将预成型件的轴部分设计成是中空的。中空轴部分在该轴部分中形成腔体，甚至在楔横轧轧制之后也将保持该腔体。该实施方式涉及用于内冷式阀的制造方法。在楔横轧轧制具有至少一个盘形部分和一个轴部分的预成型件以形成阀坯中，优选地使用芯或支撑销来防止腔体被轧制操作闭合。

[0006] 用于制造盘形阀的方法的另一实施方式使用了包括两个盘形部分和两个轴部分的预成型件，其中，两个盘形部分彼此结合，并且优选地，在楔横轧轧制之后机加工轧制表面之后将盘形部分分开。用于制造盘形阀的方法的额外的实施方式使用了两个预成型件，该两个预成型件在盘形部分处彼此接触，使得两个轴部分向外延伸，同时两个预成型件共轴地布置。在楔横轧轧制中盘形部分彼此支撑，使得两个盘表面保持基本平坦且平滑。在该实施方式中，不需要在盘表面处将两个预成型件分开，因为它们已经是分开的。

[0007] 用于制造盘形阀的方法的另一实施方式包括楔横轧轧制预成型件，该预成型件的轴部分包括在轴向方向上朝向轴的一端敞开的腔体。在楔横轧轧制期间，至少一个芯是布置在每个腔体中的，以防止腔体在楔横轧轧制期间被压缩并且确保轴部分的长度在楔横轧轧制中增加。

[0008] 在该方法的另一实施方式中，其还包括将接合结构轧制到轴部分的轴的一端上。也可以通过楔横轧轧制方法轧制接合结构，并且该接合结构用于使成品阀与楔形部分接合。在该操作中，也可以同时使腔体闭合，并且将端部的仍然存在的任何增厚部轧制以至轴直径或者甚至轧制至比轴直径小的直径。如果首先用钠作为冷却剂填充腔体，那么不再有必要随后在分开工作步骤中闭合腔体。

[0009] 在该方法的另外一个实施方式中，在楔横轧轧制中，通过与轧制移动平行和/或相切的楔横轧轧制元件支撑预成型件。这使得可以确保预成型件的纵向轴线将保持平行于楔横轧轧制轴线和/或垂直于楔横轧轧制板的移动方向。该支撑使得可以确保预成型件将保留其旋转对称的形状直到实现阀坯的形状。由于由支撑元件提供的支撑，可以确保阀盘的平面垂直于轴线延展。

[0010] 该方法的一个实施方式包括至少两个连续的楔横轧轧制步骤，优选地使用两个或更多个不同的芯。该实施方式使得可以通过多个较小的成形步骤来减少辊和/或辊元件上的载荷。特别地，可以由通过楔横轧轧制的多个较小的成形步骤来减少楔横轧辊和/或楔横轧轧制元件上的磨损。在该实施方式中，特别地，可以大幅地增加楔横轧辊和/或楔横轧轧制元件的寿命。

[0011] 本方法的另一实施方式还包括对盘形阀坯进行最终机加工以形成一个或多个盘形阀。如果通过轧制不能实现通过机加工可能产生的表面性质或公差，那么该步骤可能是必要的。

[0012] 该方法的另一实施方式还包括用表面涂层涂覆盘形阀坯或盘形阀。表面涂层可以包括类金刚石碳、陶瓷涂层、电镀涂层等。

[0013] 在根据另一实施方式的方法中，还用钠填充阀轴中的腔体并且然后封闭该腔体。也可以引入保护气体以防止钠与大气中的氧气发生反应。优选的是，在轧制轴的增厚的端部并由此封闭该腔体之前将钠引入朝向轴的端部敞开的腔体中。还优选的是，将钠引入仍然具有增厚的轴端部的阀坯中。如果存在增厚的轴端部，那么可以通过额外的楔横轧轧制步骤将增厚的轴端部的直径减小至轴的直径。此外，在该楔横轧轧制步骤中也可以将用于接合用于紧固阀弹簧的楔形件的凹槽轧制到轴的端部中。这容许几乎无碎屑的制造盘形阀的方法，其中，只要不能仅通过轧制操作实现所需的公差和表面质量，最终的机加工就可能是必要的。借助于楔横轧轧制技术，可以迅速地使盘形阀成形，使得其非常接近地近似于最终的形状，并且因此机加工时仅有最少的碎屑，因此可以节省材料。

[0014] 在该方法的另一实施方式中，在楔横轧轧制之前腔体延伸到盘形部分中，使得腔体具有比随后的轴直径大的直径。该构造使得腔体可以甚至在楔横轧轧制之后也保持在盘形阀的阀头中，使得腔体的最大直径大于随后的轴直径。因此，本发明不仅使得可以制造具有中空轴的阀，而且可以制造具有其壁厚在头部区域中几乎恒定的基本上中空的阀头的阀，并且因此可以在阀头中容纳特别大量的冷却剂。这种阀也被称为中空头阀。通过中空头阀来实现之前的关于重量减少和从阀盘表面散热的最佳效果。从重量比的角度来看，本发明因此也使得可以制造最佳的和最现代化的阀。

[0015] 根据本发明的另一方面，使得通过上面所描述的方法中的一种方法制造的盘形阀是可用的。

[0016] 以下基于附图说明本发明，这些附图代表特别是基于预成型件和阀坯的制造方法。

[0017] 图1和图2说明了楔横轧轧制的基本方法。

[0018] 图3示出了预成型件，可以从该预成型件通过楔横轧轧制生产阀坯。

[0019] 图4示出了可以通过从如图3中所示的预成型件轧制而生产的类型的阀坯。

[0020] 图5A至图5C示出了特别类型的双阀预成型件和/或组合的两个阀预成型件，该双阀预成型件和/或组合的两个阀预成型件可以在楔横轧轧制操作中同时轧制在一起以形成一个双阀坯或两个阀坯，其中，阀坯体现为中空头阀。

[0021] 图6示出了楔横轧轧制元件，利用该楔横轧轧制元件，根据图5的双阀预成型件可以被成形以形成两个阀坯。

[0022] 在以下描述以及附图中，相同或相似的附图标记用于指代相同或相似的对象。

[0023] 图1示出了两个楔横轧辊40，其通过使用楔横轧件42确切地减小了辊之间在它们的轧制表面上的轧制间隙。通过轧制在楔横轧辊之间旋转的工件44来产生直径减小的区域。与机加工方法诸如在车床上车削相比，该成形方法使得可以节省多得多的材料，因为该方法不产生任何碎屑。为了简单起见，未示出支撑元件和引导件以及辊磨机和用于辊的驱动件。

[0024] 图2示出了使用平坦的楔横轧轧制元件46进行楔横轧轧制的方法，其中，楔横轧轧制元件46每个都被设计成执行相对于彼此的笔直移动，并且楔横轧轧制元件46的楔形形状通过轧制创建工件44中的减小的直径。

[0025] 图3示出了预成型件或阀预成型件2，可以从其通过楔横轧轧制来生产阀坯。预成型件2包括盘形部分4以及轴部分6。轴部分6中的腔体8由虚线表示。本方法特别地针对内冷式阀，其中，预成型件2已经设置有腔体8。然而，也可以通过楔横轧轧制使预成型件成形为没有腔体，以形成没有内部冷却的阀坯。

[0026] 图4示出了阀坯10，诸如可以从图3的预成型件2开始轧制的阀坯。来自图3的轴部分6成形为轴16，其中，轴16的长度远大于未轧制的轴部分6的长度。可以通过楔横轧轧制实现非常接近最终轮廓的轮廓。可以通过在可选的腔体中使用芯或支撑元件在轧制中实现轴的长度的进一步增加。也可以通过楔横轧轧制在轴的一端上产生最终的增厚部。楔横轧件的楔形形状在轧制期间在轴向方向上施加力，其进一步有助于增加阀轴的长度。钠可以容易地作为冷却剂通过腔体10引入，该腔体延伸通过端部的增厚部并且在轴向方向上朝向轴的端部敞开。然后可以在额外的楔横轧轧制步骤(未示出)中封闭端部的增厚部，其中，也可以在阀轴中轧制保持凹槽，优选地同时进行。保持凹槽用于使阀轴的端部与锥形部件接合。因此，可以通过成形为近似于最终的尺寸和轮廓来几乎完整地制造内冷式阀，同时仅留下非常少量的材料浪费。

[0027] 图5A示出了特殊类型的双阀预成型件和/或结合在一起使得可以在楔横轧轧制操作中同时轧制它们以形成一个双阀坯20和/或两个阀坯的两个阀预成型件。已经证明，楔横阀特别适用于旋转对称部件，该旋转对称部件又关于垂直于组件的轴向方向延展的平面镜像对称。对称面由虚线28表示，该对称面也是分界线，两个轧制的阀坯可以沿着该分界线分开。可以将由楔形件产生的力最佳地引入对称的工件中。当利用具有镜像对称的工件工作时，不存在工件在轧制期间在轧制的轴线的方向上移位的风险，该风险可能会对轧制结果产生负面影响。双阀预成型件20通过楔横轧轧制成形，并且然后，通过在车床上切割在阀盘处结合的两个阀坯而将它们分开。双阀预成型件20以及已经结合在一起的两个阀预成型件2使得可以使用对称的楔横轧辊40或对称的楔横轧轧制元件46，这因此构成了加工技术的重要的简化。此外，同时，双阀预成型件20也使得可以通过楔横轧轧制造进给阀和排出阀。
进给阀和排出阀的尺寸稍有不同，但是它们允许几乎对称的楔横轧轧制。另一个优点是，大多数的发动机具有相等数量的进给阀和排出阀，使得可以通过本方法消除用于从进给阀生产切换到排出阀生产的改装次数。

[0028] 在图5A中可以看到，与阀头部分的直径相比，轴部分6和其中的腔体的直径非常大。

[0029] 图5B在截面图中又示出了阀预成型件2。腔体延伸直到随后将变成阀盘表面的区域。在图5B中，附图标记28再次表示分界线，两个阀预成型件可以沿着该分界线结合在一起和/或在楔横轧轧制之后双阀预成型件可以沿着该分界线被分成两个阀坯。

[0030] 图5C又以虚线示出了来自图5B的阀预成型件2，以更好地说明成形。轴部分的直径已经相当大地减小并且轴部分的长度已经显著地增加。该轴部分在阀头处的直径没有通过轧制大幅地减小，所以腔体仍然存在为几乎具有其原始的直径。这表明也可以通过楔横轧轧制容易地制造中空头阀。虚线在这里也表示可以通过楔横轧轧制同时制造两个阀预成型件。然而，也可以使用双阀预成型件来同时制造两个中空头阀和/或中空阀坯，可以在楔横轧轧制之后沿着分界线28使该两个中空头阀和/或中空阀坯分开。

[0031] 图6示出了楔横轧轧制元件46的俯视图，利用该楔横轧轧制元件，来自图5的双阀预成型件20可以成形为两个阀坯和/或一个双阀坯。在表面上从顶部到底部轧制双阀预成型件20，首先遇到两个第一楔形件42，该两个第一楔形件轧制出轴部分以形成相应的轴。可以在阀盘成形的过渡区域中将钠引入阀轴中的腔体中。在下面进一步，还将楔形件引导到楔形台阶48以将轴的增厚端部轧制成给定的轴直径。此外，在每一侧上布置有三个额外的凹槽楔形件50，该凹槽形楔件应该将保持凹槽轧制到轴的端部中。另外，保持凹槽使得可以通过将轴端增厚部冲压在一起来确保腔体将在轴的端部处密封，使得已经引入腔体中的钠以气密闭合的方式被封闭在其中。

[0032] 附图标记列表

[0033] 2     预成型件，阀预成型件

[0034] 4     盘形部分

[0035] 6     轴部分

[0036] 8     腔体

[0037] 10    阀坯

[0038] 16    轴

[0039] 20    双阀预成型件

[0040] 24    轴端的增厚部

[0041] 28    虚线/分界线

[0042] 40    楔横轧辊

[0043] 42    楔横轧件

[0044] 44    工件

[0045] 46    楔横轧轧制元件

[0046] 48    楔形台阶

[0047] 50    凹槽楔形件

[0048] 52    中空阀头和/或阀中空头