(57)【要約】  中空孔を形成する内面での表面状態が良好であるとともに、中空孔の容積を大きくすることができる中空エンジンバルブの製造方法を提供する。本製造方法は、鍛造加工により、円筒状部（８Ｂ）及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部（９Ｂ）を備える中間部品（７）を得る鍛造工程（Ｓ３）と、中間部品を軟化させるために円筒状部（８Ｂ）の肉厚（ｔ）に応じて決められる加熱保持時間（ｔ２）で熱処理する熱処理工程（Ｓ４）と、熱処理された中間部品の円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程（Ｓ５）と、軸方向に延伸された円筒状部を絞り加工により縮径することで、軸部（２）及び傘状部（３）を形成するネッキング工程（Ｓ６）と、を備える。
2020004286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部及び該軸部の軸端側に連なる傘状部を備え、前記軸部及び前記傘状部にわたって中空孔が形成された中空エンジンバルブの製造方法であって、
鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を得る鍛造工程と、
前記中間部品を軟化させるために前記円筒状部の肉厚に応じて決められる加熱保持時間で熱処理する熱処理工程と、
熱処理された前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程と、
軸方向に延伸された前記円筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部及び前記傘状部を形成するネッキング工程と、を備えることを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項２】
前記中間部品は、オーステナイト系耐熱材料で形成されており、
前記熱処理工程は、前記中間部品を１０００〜１１００℃に加熱保持した後に水冷する請求項１記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理工程は、加熱された前記中間部品を前記円筒状部の肉厚の１ｍｍ当りに対して３〜８分となる加熱保持時間で保持する請求項２記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項４】
前記熱処理工程は、前記中間部品を、容器内で攪拌される冷却水中又は容器に対して循環される冷却水中に投入して水冷する請求項２又は３に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項５】
前記冷却水の水温は、１５〜３５℃である請求項４記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項６】
前記スピニング工程は、前記円筒状部の外周面に加工ローラの外周円弧面を所定の切込み量で押し当てながら、前記加工ローラを前記円筒状部に対して軸方向に移動させて前記円筒状部を軸方向に延伸し、
前記加工ローラの外周円弧面の曲率半径は、スピニング加工前の前記円筒状部の肉厚の３〜５倍の値であり、
前記スピニング加工時に、前記円筒状部の軸方向に沿う断面において、前記加工ローラの外周円弧面が前記円筒状部の外周面と接する円弧の一端と他端とを結ぶ直線は、前記円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度で傾斜している請求項１乃至５のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項７】
前記中空エンジンバルブは、前記中空孔を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項８】
前記鍛造工程は、前記中間部品の前記円筒状部の内周面の底端側に円弧面を形成し、
前記ネッキング工程は、前記円筒状部を上側とし且つ前記半傘状部を下側としたときに、前記円筒状部の軸方向で前記円弧面よりも上側の部分を絞り加工する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項９】
前記スピニング工程は、加工ローラを用いて前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工し、
前記加工ローラは、該加工ローラを挟んで該加工ローラの軸方向に沿って配置される前後の軸受を介して支持部材に回転自在に支持されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空エンジンバルブの製造方法に関し、更に詳しくは、軸部及び該軸部の軸端側に連なる傘状部を備え、軸部及び傘状部にわたって中空孔が形成された中空エンジンバルブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の中空エンジンバルブの製造方法として、鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を製造し、その中間部品の円筒状部をスピニング加工した後に絞り加工して縮径することで、中空エンジンバルブを製造する方法が記載されている（特許文献１の請求項５及び明細書の段落〔００２３〕等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１０４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の中空エンジンバルブの製造方法では、鍛造加工により得られた中間部品を文献・資料等と作業者の経験に基づいて決められる加熱保持時間で熱処理し、その熱処理された中間部品の円筒状部をスピニング加工しているため、スピニング加工時に中間部品の円筒状部が伸び難くい場合がある。その場合、中間部品の円筒状部において加工面（すなわち、円筒状部の外周面）と加工用ツールが接触しない内周面との間で表面状態が異なる。具体的に、中間部品の円筒状部の内周面、ひいては中空エンジンバルブの中空孔を形成する内面には肌荒れが生じて表面状態が悪くなる。そのため、中空エンジンバルブの強度が低下してしまう。さらに、中空エンジンバルブの中空孔内に冷却用の金属ナトリウムを入れることがあるが、その場合、中空孔内での金属ナトリウムの流動性が低く冷却機能が低下してしまう。
なお、上述の問題は、特にオーステナイト系耐熱材料（例えば、ニッケル基超合金、オーステナイト系ステンレス鋼等）の難加工材を加工する場合に顕著に現れる。【０００５】
ここで、中空エンジンバルブでは、軽量化等のために中空孔の容積を大きくすることが求められる。しかしながら、上記従来の中空エンジンバルブの製造方法では、上述のように、鍛造加工により得られた中間部品を文献・資料等と作業者の経験に基づいて決められる加熱保持時間で熱処理し、その熱処理された中間部品の円筒状部をスピニング加工しているため、スピニング加工に加えて絞り加工時にも中間部品の円筒状部が伸び難い。そのため、加圧力が大きくなるように、中間部品の円筒状部の底端側まで深く金型で絞り加工する必要がある。その結果、中空エンジンバルブの傘状部の中空孔の外周側が潰れ易く、傘状部の中空孔の容積を大きくできない。【０００６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、中空孔を形成する内面での表面状態が良好であるとともに、中空孔の容積を大きくすることができる中空エンジンバルブの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以下の通りである。
１．軸部及び該軸部の軸端側に連なる傘状部を備え、前記軸部及び前記傘状部にわたって中空孔が形成された中空エンジンバルブの製造方法であって、鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を得る鍛造工程と、前記中間部品を軟化させるために前記円筒状部の肉厚に応じて決められる加熱保持時間で熱処理する熱処理工程と、熱処理された前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程と、軸方向に延伸された前記円筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部及び前記傘状部を形成するネッキング工程と、を備えることを要旨とする。
２．前記中間部品は、オーステナイト系耐熱材料で形成されており、前記熱処理工程は、前記中間部品を１０００〜１１００℃に加熱保持した後に水冷する上記１．記載の中空エンジンバルブの製造方法。
３．前記熱処理工程は、加熱された前記中間部品を前記円筒状部の肉厚の１ｍｍ当りに対して３〜８分となる加熱保持時間で保持する上記２．記載の中空エンジンバルブの製造方法。
４．前記熱処理工程は、前記中間部品を、容器内で攪拌される冷却水中又は容器に対して循環される冷却水中に投入して水冷する上記２．又は３．に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
５．前記冷却水の水温は、１５〜３５℃である上記４．記載の中空エンジンバルブの製造方法。
６．前記スピニング工程は、前記円筒状部の外周面に加工ローラの外周円弧面を所定の切込み量で押し当てながら、前記加工ローラを前記円筒状部に対して軸方向に移動させて前記円筒状部を軸方向に延伸し、前記加工ローラの外周円弧面の曲率半径は、スピニング加工前の前記円筒状部の肉厚の３〜５倍の値であり、前記スピニング加工時に、前記円筒状部の軸方向に沿う断面において、前記加工ローラの外周円弧面が前記円筒状部の外周面と接する円弧の一端と他端とを結ぶ直線は、前記円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度で傾斜している上記１．乃至５．のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
７．前記中空エンジンバルブは、前記中空孔を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０である上記１．乃至６．のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
８．前記鍛造工程は、前記中間部品の前記円筒状部の内周面の底端側に円弧面を形成し、前記ネッキング工程は、前記円筒状部を上側とし且つ前記半傘状部を下側としたときに、前記円筒状部の軸方向で前記円弧面よりも上側の部分を絞り加工する上記１．乃至７．のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
９．前記スピニング工程は、加工ローラを用いて前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工し、前記加工ローラは、該加工ローラを挟んで該加工ローラの軸方向に沿って配置される前後の軸受を介して支持部材に回転自在に支持されている上記１．乃至８．のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の中空エンジンバルブの製造方法によると、鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を得る鍛造工程と、中間部品を軟化させるために前記円筒状部の肉厚に応じて決められる加熱保持時間で熱処理する熱処理工程と、熱処理された中間部品の円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程と、軸方向に延伸された円筒状部を絞り加工により縮径することで、軸部及び傘状部を形成するネッキング工程と、を備える。このように、鍛造加工により得られた中間部品を熱処理して軟化させることで、スピニング加工時及び絞り加工時に中間部品の円筒状部が伸び易くなるため、スピニング加工及び絞り加工の加工性に優れる。その結果、中空エンジンバルブの中空孔を形成する内面での表面肌荒れの発生が抑制されて表面状態が良好となる。よって、中空エンジンバルブの強度の低下が抑制される。さらに、中空エンジンバルブの中空孔内に冷却用の金属ナトリウムを入れる場合には、中空孔内で金属ナトリウムが円滑に流動して効果的に冷却機能を発揮する。さらに、絞り加工の加工性に優れるため、傘状部の中空孔の外周側の潰れが抑制されるように、絞り加工の型締め時の金型の高さ位置を容易に調整できる。その結果、中空エンジンバルブの中空孔の容積を大きくすることができる。
また、前記中間部品が、オーステナイト系耐熱材料で形成されており、前記熱処理工程が、前記中間部品を１０００〜１１００℃に加熱保持した後に水冷する場合は、中間部品を固溶化熱処理して効果的に軟化させることができる。
また、前記熱処理工程が、加熱された前記中間部品を前記円筒状部の肉厚の１ｍｍ当りに対して３〜８分となる加熱保持時間で保持する場合は、中間部品の加熱保持時間を比較的短くでき、熱処理後の中間部品の表面での酸化膜の発生を低減できる。
また、前記熱処理工程が、前記中間部品を、容器内で攪拌される冷却水中又は容器に対して循環される冷却水中に投入して水冷する場合は、冷却水の温度上昇が抑えられるため、熱処理工程で中間部品を効果的に急冷できる。
また、前記冷却水の水温が、１５〜３５℃である場合は、熱処理工程で中間部品を効果的に急冷できる。
また、前記スピニング工程が、前記円筒状部の外周面に加工ローラの外周円弧面を所定の切込み量で押し当てながら、前記加工ローラを前記円筒状部に対して軸方向に移動させて前記円筒状部を軸方向に延伸し、前記加工ローラの外周円弧面の曲率半径が、スピニング加工前の前記円筒状部の肉厚の３〜５倍の値であり、前記スピニング加工時に、前記円筒状部の軸方向に沿う断面において、前記加工ローラの外周円弧面が前記円筒状部の外周面と接する円弧の一端と他端とを結ぶ直線が、前記円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度で傾斜している場合は、切込み量の最大値と最小値を想定考慮して加工ローラの外周円弧面の曲率半径を設定することとなるため、スピニング加工時に中間部品の円筒状部を効果的に延伸できる。
また、前記中空エンジンバルブが、前記中空孔を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０である場合は、中空エンジンバルブの中空孔を形成する内面の表面状態が極めて良好である。
また、前記鍛造工程が、前記中間部品の前記円筒状部の内周面の底端側に円弧面を形成し、前記ネッキング工程が、前記円筒状部を上側とし且つ前記半傘状部を下側としたきに、前記円筒状部の軸方向で前記円弧面よりも上側の部分を絞り加工する場合は、中空エンジンバルブの中空孔の最大外径が鍛造加工で得られる中間部品の円筒状部の開口の内径と略同じにできる。その結果、中空エンジンバルブの中空孔の容積を更に大きくできる。
さらに、前記スピニング工程が、加工ローラを用いて前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工し、前記加工ローラが、該加工ローラを挟んで該加工ローラの軸方向に沿って配置される前後の軸受を介して支持部材に回転自在に支持されている場合は、加工ローラの倒れ込みが抑制されるため、中間部品の円筒状部が効果的にスピニング加工される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法を説明するための説明図である。
【図２】本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は素材の縦断面を示し、（ｂ）は第１鍛造工程で得られる中間部品の縦断面を示し、（ｃ）はしごき工程を経た中間部品の縦断面を示す。
【図３】上記中空エンジンバルブの製造方法を説明するための説明図であり、（ａ）は第２鍛造工程を経た中間部品の縦断面を示し、（ｂ）はスピニング工程を経た中間部品の縦断面を示し、（ｃ）はネッキング工程で得られる中空エンジンバルブの縦断面を示す。
【図４】本実施例に係る熱処理工程を説明するための説明図である。
【図５】上記熱処理工程を説明するための説明図である。
【図６】上記スピニング工程を説明するための説明図である。
【図７】上記ネッキング工程を説明するための説明図であり、中心線の左側が絞り加工の直前の中間部品の縦断面を示し、中心線の右側が絞り加工の完了時の中空エンジンバルブの縦断面を示す。
【図８】他の形態のネッキング工程を説明するための説明図である。
【図９】本実施例に係る中空エンジンバルブの表面状態を説明するための説明図であり、（ａ）はスピニング工程を経た中間部品の要部の縦断面画像処理図を示し、（ｂ）は中空エンジンバルブの要部の縦断面画像処理図を示す。
【図１０】比較例に係る中空エンジンバルブの表面状態を説明するための説明図であり、（ａ）はスピニング工程を経た中間部品の要部の縦断面画像処理図を示し、（ｂ）は中空エンジンバルブの要部の縦断面画像処理図を示す。
【図１１】実験例１〜７に係る中空エンジンバルブの製造方法の実験結果を示す表である。
【図１２】実験例８〜１３に係る中空エンジンバルブの製造方法の実験結果を示す表である。
【図１３】実験例１４〜１９及び比較例に係る中空エンジンバルブの製造方法の実験結果を示す表である。
【図１４】他の形態のスピニング工程を説明するための説明図である。
【図１５】図１４の要部拡大図である。
【図１６】実験例に係るスピニング工程の実験結果を示す表であり、（ａ）は実験例２０〜２４の実験結果を示し、（ｂ）は実験例２５〜２７の実験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１１】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法は、軸部（２）及び該軸部の軸端側に連なる傘状部（３）を備え、軸部（２）及び傘状部（３）にわたって中空孔（４）が形成された中空エンジンバルブ（１）の製造方法であって、鍛造加工により、円筒状部（８Ｂ）及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部（９Ｂ）を備える中間部品（７Ｃ）を得る鍛造工程（Ｓ３）と、中間部品（７Ｃ）を軟化させるために円筒状部（８Ｂ）の肉厚（ｔ）に応じて決められる加熱保持時間（ｔ２）で熱処理する熱処理工程（Ｓ４）と、熱処理された中間部品（７Ｃ）の円筒状部（８Ｂ）をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程（Ｓ５，Ｓ５’）と、軸方向に延伸された円筒状部（８Ｂ）を絞り加工により縮径することで、軸部（２）及び傘状部（３）を形成するネッキング工程（Ｓ６）と、を備える（例えば、図１〜図３等参照）。
【００１２】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法としては、例えば、上記中間部品（７Ｃ）は、オーステナイト系耐熱材料で形成されており、熱処理工程（Ｓ４）は、中間部品（７Ｃ）を１０００〜１１００℃（好ましくは１０３０〜１０７０℃、特に１０４０〜１０６０℃）に加熱保持した後に水冷する形態（例えば、図１１〜図１３等参照）が挙げられる。なお、上記オーステナイト系耐熱材料としては、例えば、ＮＣＦ７５１（インコネル７５１（登録商標））等のニッケル基超合金、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、ＳＵＨ３５、ＳＵＨ３８等の耐熱鋼等が挙げられる。
【００１３】
上述の形態の場合、例えば、上記熱処理工程（Ｓ４）は、加熱された中間部品（７Ｃ）を円筒状部（８Ｂ）の肉厚（ｔ）の１ｍｍ当りに対して３〜８分（好ましくは４〜６分）となる加熱保持時間（ｔ２）で保持することができる（例えば、図１１〜図１３等参照）。この場合、例えば、上記中間部品（７Ｃ）の円筒状部（８Ｂ）の肉厚（ｔ）は１〜３ｍｍであり、熱処理工程（Ｓ４）は、加熱された中間部品（７Ｃ）を３〜２４分（好ましくは４〜１８分、特に５〜１５分）の加熱保持時間で保持することができる。
【００１４】
上述の形態の場合、例えば、上記熱処理工程（Ｓ４）は、中間部品（７Ｃ）を、容器（２２）内で攪拌される冷却水（２３）中又は容器に対して循環される冷却水中に投入して水冷することができる（例えば、図５等参照）。この場合、例えば、上記冷却水の水温は、１５〜３５℃（好ましくは２０〜３０℃）であることができる（例えば、図１１〜図１３等参照）。
【００１５】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法としては、例えば、図１４及び図１５に示すように、スピニング工程（Ｓ５’）は、円筒状部（８Ｂ）の外周面に加工ローラ（１３２）の外周円弧面（１３２ａ）を所定の切込み量（ｄ）で押し当てながら、加工ローラ（１３２）を円筒状部（８Ｂ）に対して軸方向に移動（相対的に移動）させて円筒状部（８Ｂ）を軸方向に延伸することができる。この場合、例えば、加工ローラ（１３２）の外周円弧面（１３２ａ）の曲率半径（Ｒ）は、スピニング加工前の円筒状部（８Ｂ）の肉厚（ｔ）の３〜５倍の値であり、スピニング加工時に、円筒状部（８Ｂ）の軸方向に沿う断面において、加工ローラ（１３２）の外周円弧面（１３２ａ）が円筒状部（８Ｂ）の外周面と接する円弧の一端（ｐ１）と他端（ｐ２）とを結ぶ直線（Ｌ１）は、円筒状部（８Ｂ）の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度（θ１）で傾斜していることができる。
【００１６】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法としては、例えば、上記中空エンジンバルブ（１）は、中空孔（４）を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０（好ましくは４．０〜１２．０、特に４．０〜８．０、更に４．０〜６．０）である形態（例えば、図９等参照）が挙げられる。なお、上記表面粗さは算術平均粗さ（Ｒａ）を採用した。また、上記表面粗さＲａは、ネッキング工程後の表面粗さを示す。
【００１７】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法としては、例えば、上記鍛造工程（Ｓ３）は、中間部品（７Ｃ）の円筒状部（８Ｂ）の内周面の底端側に円弧面（１７）を形成し、ネッキング工程（Ｓ６）は、円筒状部（８Ｂ）を上側とし且つ半傘状部（９Ｂ）を下側としたときに、円筒状部（８Ｂ）の軸方向で円弧面（１７）よりも上側の部分を絞り加工する形態（例えば、図８等参照）が挙げられる。この場合、例えば、上記中空エンジンバルブ（１）は、中空孔（４）の最大外径（Ｄ１’）が鍛造工程（Ｓ３）で得られる中間部品（７Ｃ）の円筒状部（８Ｂ）の開口の内径（Ｄ２）と同じであることができる。
なお、上記同じとは、略同じであることを意図しており、±５％程度の相違も含むものとする。
【００１８】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法としては、例えば、上記スピニング工程（Ｓ５、Ｓ５’）は、加工ローラ（３２、１３２）を用いて中間部品（７Ｃ）の円筒状部（８Ｂ）をスピニング加工し、加工ローラ（３２、１３２）は、加工ローラ（３２、１３２）を挟んで加工ローラの軸方向に沿って配置される前後の軸受（３４、１３４）を介して支持部材（３５、１３５）に回転自在に支持されている形態（例えば、図６及び図１４等参照）が挙げられる。
【００１９】
本実施形態に係る中空エンジンバルブの製造方法としては、例えば、中実円柱状の素材（６）を鍛造加工して、杯状拡径部（８Ａ）及び該杯状拡径部の縮径する軸端側に連なる円柱状部（９Ａ）を備える中間部品（７Ａ）を得る第１鍛造工程（Ｓ１）と、杯状拡径部（８Ａ）をしごき加工により円筒状部（８Ｂ）とするしごき工程（Ｓ２）と、を備え、上記鍛造工程は、円柱状部（９Ａ）を鍛造加工により半傘状部（９Ｂ）とする第２鍛造工程（Ｓ３）である形態（例えば、図１〜図３等参照）が挙げられる。
【００２０】
なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
【実施例】
【００２１】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。【００２２】
（１）中空エンジンバルブの構成
本実施例に係る中空エンジンバルブ１は、図３（ｃ）に示すように、軸部２及び該軸部２の軸端側に連なる傘状部３を備えている。これら軸部２及び傘状部３にわたって中空孔４が形成されている。この中空孔４の最大外径Ｄ１は、後述の鍛造工程Ｓ３で得られる中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂの開口の内径Ｄ２（図３（ａ）参照）より僅かに小さな値とされている。さらに、中空エンジンバルブ１は、中空孔４を形成する内面の表面粗さＲａが約４．０とされている（図９参照）。【００２３】
（２）中空エンジンバルブの製造方法
本実施例に係る中空エンジンバルブの製造方法は、図１に示すように、第１鍛造工程Ｓ１、しごき工程Ｓ２、第２鍛造工程Ｓ３、熱処理工程Ｓ４、スピニング工程Ｓ５及びネッキング工程Ｓ６を備えている。【００２４】
上記第１鍛造工程Ｓ１は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ニッケル基超合金製で中実円柱状の素材６を熱間鍛造加工して中間部品７Ａを得る工程である。この中間部品７Ａは、杯状拡径部８Ａと、杯状拡径部８Ａの縮径する軸端側に連なる円柱状部９Ａと、を備えている。さらに、第１鍛造工程Ｓ１では、杯状拡径部８Ａの内壁を形成するための凸状部１１ａを有する金型１１と、素材６を保持するとともに杯状拡径部８Ａの外壁を形成するための凹状部１２ａを有する金型１２と、が用いられる。【００２５】
上記しごき工程Ｓ２は、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、主に、中間部品７Ａの杯状拡径部８Ａを冷間しごき加工により円筒状部８Ｂとして中間部品７Ｂを得る工程である。この円筒状部８Ｂの外径は、円柱状部９Ａの外径と略同じとされている。さらに、しごき工程Ｓ２では、杯状拡径部８Ａをしごくための貫通孔１４ａが形成された金型１４と、円柱状部９Ａを押圧するための突起部１５ａを備える金型１５と、が用いられる。【００２６】
上記第２鍛造工程Ｓ３は、図２（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、主に、中間部品７Ｂの円柱状部９Ａを熱間鍛造加工して傘状部３の半完成品である半傘状部９Ｂとして中間部品７Ｃを得る工程である。すなわち、第２鍛造工程Ｓ３で得られる中間部品７Ｃは、円筒状部８Ｂと、円筒状部８Ｂの軸端側に連なる半傘状部９Ｂと、を備えている。この円筒状部８Ｂの内周面の底端側には、円弧面１７が形成されている。さらに、第２鍛造工程Ｓ３では、円柱状部９Ａの底面を押圧するための凸状部１８ａを備える金型１８と、円柱状部９Ａ及び円筒状部８Ｂの外周側を保持する貫通孔１９ａが形成された金型１９と、貫通孔１９ａに挿入されて円筒状部８Ｂの底端側に当接するピン２０と、が用いられる。
なお、上記第２鍛造工程Ｓ３で得られる中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂの肉厚ｔは、約２ｍｍとされている。【００２７】
上記熱処理工程Ｓ４は、中間部品７Ｃを軟化させるために円筒状部８Ｂの肉厚ｔに応じて決められる加熱保持時間ｔ２で固溶化熱処理する工程である。この熱処理工程Ｓ４では、図４に示すように、中間部品７Ｃが所定の加熱温度Ｔ１（例えば、１０５０℃）に加熱保持された後に水冷される。具体的に、常温Ｔ２（例えば、２０℃）の中間部品７Ｃは、所定の昇温時間ｔ１（例えば、５分）で加熱温度Ｔ１まで昇温され、その加熱温度Ｔ１に所定の加熱保持時間ｔ２（例えば、１０分）の間保持される。その後、中間部品７Ｃは、所定の冷却時間ｔ３（例えば、１０秒）で常温Ｔ２まで急冷される。なお、上記加熱保持時間ｔ２は、中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂの肉厚ｔの１ｍｍ当りに対して約５分となる値とされている。【００２８】
上記水冷では、図５に示すように、容器２２内に貯留される冷却水２３（例えば、水道水等）が用いられる。この容器２２内には、ポンプ２４に接続されて水の噴射可能なノズル２５が配置されている。このノズル２５は、水の噴射により冷却水２３を攪拌するように配置されている。よって、容器２２内に多数（例えば、２０〜３０個）の中間部品７Ｃを投入しても、冷却水２３の水温は２０〜３０℃に保たれる。【００２９】
上記スピニング工程Ｓ５は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、熱処理された中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂを冷間スピニング加工により軸方向に延伸して薄肉化して中間部品７Ｄを得る工程である。このスピニング工程Ｓ５では、図６に示すように、半傘状部９Ｂを把持して中間部品７Ｃを軸回りに回転させるチャック機構３１と、その外周面が円筒状部８Ｂの外周面に押し当てられる加工ローラ３２と、が用いられる。この加工ローラ３２の軸方向に延びる支持軸３３は、加工ローラ３２の両表面側のそれぞれで軸受３４を介して支持部材３５に回転自在に支持されている。言い替えると、加工ローラ３２は、該加工ローラ３２を挟んで加工ローラ３２の軸方向に沿って配置される前後の軸受３４を介して支持部材３５に回転自在に支持されている。この支持部材３５は、図示しない移動機構により、円筒状部８Ｂの径方向及び軸方向に移動可能とされている。なお、上記加工ローラ３２は、１つが用いられてもよいし、複数が用いられてもよい。【００３０】
上記スピニング工程Ｓ５では、中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂの内側に保持ピン３７が挿入されるが、保持ピン３７は、その先端が円筒状部８Ｂの底端側に当接しているのみで、円筒状部８Ｂの内周面には当接していない。すなわち、スピニング加工Ｓ５では、中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂの内周面にはツールが何ら当接していない。【００３１】
ここで、第２鍛造工程Ｓ３で得られる中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂの肉厚に不揃いが生じることがあるが、その場合であっても、スピニング加工後の円筒状部８Ｂでは肉厚の不揃いが解消される。これに対して、スピニング加工の代わりにスウェージング加工を採用した場合、円筒状部８Ｂの肉厚の不揃いを解消し難い。【００３２】
上記ネッキング工程Ｓ６は、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、軸方向に延伸された円筒状部８Ｂを複数段階（例えば、９段階）の冷間絞り加工により徐々に縮径することで、軸部２及び傘状部３を形成する工程（即ち、中空エンジンバルブ１を得る工程）である。具体的に、円筒状部８Ｂの底端側以外の縮径された部分で軸部２が形成されるとともに、円筒状部８Ｂの底端側の縮径された部分と半傘状部９Ｂとで傘状部３が形成される。このネッキング工程Ｓ６では、中間部品７Ｄの半傘状部９Ｂを保持する金型３８と、円筒状部８Ｂを絞り加工するための成形孔３９ａを有する金型３９と、が用いられる。この金型３９としては、複数段階の絞り加工に応じて成形孔３９ａの穴径等が異なる複数種のものが使用される。【００３３】
上記ネッキング工程Ｓ６では、図７に示すように、中間部品７Ｄの円筒状部８Ｂの軸方向で円弧面１７を含む部分が絞り加工される。具体的に、最終段階（例えば、９段階目）の絞り加工の型締め時において、金型３９の下端面は、絞り加工前の中間部品７Ｄの円筒状部８Ｂの円弧面１７の上端（図７中に一点鎖線で示す高さ。）より下方に位置している。【００３４】
（３）実施例の効果
本実施例の中空エンジンバルブの製造方法によると、鍛造加工により、円筒状部８Ｂ及び該円筒状部８Ｂの軸端側に連なる半傘状部９Ｂを備える中間部品７Ｃを得る鍛造工程Ｓ３と、中間部品７Ｃを軟化させるために円筒状部８Ｂの肉厚ｔに応じて決められる加熱保持時間ｔ２で熱処理する熱処理工程Ｓ４と、熱処理された中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂをスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程Ｓ５と、軸方向に延伸された円筒状部８Ｂを絞り加工により縮径することで、軸部２及び傘状部３を形成するネッキング工程Ｓ６と、を備える。このように、鍛造加工により得られた中間部品７Ｃを熱処理して軟化させることで、スピニング加工時及び絞り加工時に中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂが伸び易くなるため、スピニング加工及び絞り加工の加工性に優れる。その結果、中空エンジンバルブ１の中空孔４を形成する内面での表面肌荒れの発生が抑制されて表面状態が良好となる。よって、中空エンジンバルブ１の強度の低下が抑制される。さらに、中空エンジンバルブ１の中空孔４内に冷却用の金属ナトリウムを入れる場合には、中空孔４内で金属ナトリウムが円滑に流動して効果的に冷却機能を発揮する。さらに、絞り加工の加工性に優れるため、傘状部３の中空孔４の外周側の潰れが抑制されるように、絞り加工の型締め時の金型３９の高さ位置を容易に調整できる。その結果、中空エンジンバルブ１の中空孔４の容積を大きくすることができる。【００３５】
また、本実施例では、中間部品７Ｃは、ニッケル基超合金で形成されており、熱処理工程Ｓ４は、中間部品７Ｃを１０５０℃に加熱保持した後に水冷する。これにより、中間部品７Ｃを固溶化熱処理して効果的に軟化させることができる。【００３６】
また、本実施例では、熱処理工程Ｓ４は、加熱された中間部品７Ｃを円筒状部８Ｂの肉厚ｔ（具体的に、２ｍｍ）の１ｍｍ当りに対して５分となる加熱保持時間ｔ２（具体的に、１０分）で保持する。これにより、中間部品７Ｃの加熱保持時間ｔ２を比較的短くでき、熱処理後の中間部品７Ｃの表面での酸化膜の発生を低減できる。【００３７】
また、本実施例では、熱処理工程Ｓ４は、中間部品７Ｃを、容器２２内で攪拌される冷却水２３中に投入して水冷する。これにより、冷却水２３の温度上昇が抑えられるため、熱処理工程Ｓ４で中間部品７Ｃを効果的に急冷できる。特に、本実施例では、冷却水２３の水温は、２０〜３０℃であるので、熱処理工程Ｓ４で中間部品７Ｃを効果的に急冷できる。【００３８】
また、本実施例では、中空エンジンバルブ１は、中空孔４を形成する内面の表面粗さＲａが４．０である。これにより、中空エンジンバルブ１の中空孔４を形成する内面の表面状態が極めて良好である。【００３９】
さらに、本実施例では、スピニング工程Ｓ５は、加工ローラ３２を用いて中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂをスピニング加工し、加工ローラ３２は、加工ローラ３２を挟んで加工ローラ３２の軸方向に沿って配置される前後の軸受３４を介して支持部材３５に回転自在に支持されている。これにより、加工ローラ３２の倒れ込みが抑制されるため、中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂが効果的にスピニング加工される。【００４０】
さらに、本実施例では、中実円柱状の素材６を鍛造加工して、杯状拡径部８Ａ及び該杯状拡径部８Ａの縮径する軸端側に連なる円柱状部９Ａを備える中間部品７Ａを得る第１鍛造工程Ｓ１と、杯状拡径部８Ａをしごき加工して円筒状部８Ｂとするしごき工程Ｓ２と、円柱状部９Ａを鍛造加工して半傘状部９Ｂとする第２鍛造工程Ｓ３と、を備える。これにより、比較的小さな加圧力で比較的肉厚の薄い円筒状部８Ｂを容易に形成できる。【００４１】
（４）実験例１〜１９及び比較例について
次に、図１１〜図１３に基づいて、実験例１〜１９及び比較例に係る中空エンジンバルブの製造方法の試験結果について説明する。これら実験例１〜１９では、上述の実施例の中空エンジンバルブの製造方法と同様にして、第１鍛造工程Ｓ１、しごき工程Ｓ２、第２鍛造工程Ｓ３、熱処理工程Ｓ４、スピニング工程Ｓ５及びネッキング工程Ｓ６を経て中空エンジンバルブを製造した。一方、比較例では、上述の各工程Ｓ１〜Ｓ６のうちで熱処理工程Ｓ４を省略して中空エンジンバルブを製造した。そして、実験例１〜１９及び比較例の各製法で得られた中空エンジンバルの表面状態を確認するとともに、スピニング加工の加工性を確認して、総合評価を下した。【００４２】
ここで、実験例１〜７では、ニッケル含有率が約５０％であるニッケル基超合金製の素材を用い、実験例８〜１３では、ニッケル含有率が約８０％であるニッケル基超合金製の素材を用い、実験例１４〜１９及び比較例では、ニッケル含有率が約３０％であるニッケル基超合金製の素材を用いた。また、実験例１〜１９の熱処理工程では、加熱温度、加熱保持時間、冷却方法及び処理量等を変更した。特に、実験例１〜１７では、攪拌されない冷却水中に中間部品を投入して水冷し、実験例１８及び１９では、攪拌中の冷却水中に中間部品を投入して水冷した。さらに、実験例１〜１６では、１個の中間部品を冷却水中に投入して水冷し、実験例１７〜１９では、１０〜２０個の中間部品を冷却水中に投入して水冷した。【００４３】
その結果、比較例の製法で得られた中空エンジンバルブでは、中空孔を形成する内面に顕著な肌荒れが発生し、その表面粗さＲａが約２２．０であった（図１０参照）。さらに、スピニング加工での材料の伸びが悪く、加工性が極めて低かった。【００４４】
これに対して、実験例１、２、６、９及び１１の製法で得られた中空エンジンバルブでは、中空孔を形成する内面に少々の肌荒れが発生するが、比較例に比べて表面状態が良好であった。また、実験例３−５、７、８、１０及び１２−１９の製法で得られた中空エンジンバルブでは、中空孔を形成する内面に肌荒れが発生せず、表面状態が極めて良好であった。特に、実験例１９の製法で得られた中空エンジンバルブでは、中空孔を形成する内面での酸化膜の発生が少なかった。【００４５】
また、実験例１−１５及び１７の製法では、スピニング加工での材料の伸びがやや悪かったが、比較例に比べて加工性が高かった。また、実験例１６、１８及び１９の製法では、スピニング加工での材料の伸びが良く、加工性が極めて高かった。【００４６】
ここで、実験例１８及び１９の製法では、多数の中間部品を一度に処理しても効果的に水冷された。これは、攪拌を伴う冷却水で冷却することで、冷却水の温度上昇が抑制されるためである。さらに、実験例１９の製法では、中空エンジンバルブの中空孔を形成する内面での酸化膜の発生が少なかった。これは、加熱保持時間ｔ２が１０分と極めて短いためである。この点から、鍛造工程Ｓ３で得られた中間部品７Ｃを円筒状部８Ｂの肉厚ｔの１ｍｍ当りに対して５分程度の加熱保持時間ｔ２で保持することで、スピニング加工に必要な成分組織の改質が得られると言える。【００４７】
＜他の形態のスピニング工程＞
次に、他の形態のスピニング工程Ｓ５’について説明するが、上述のスピニング工程Ｓ５と略同じ構成の部位には同じ符号を付けて詳説を省略する。【００４８】
（１）スピニング工程について
上記スピニング工程Ｓ５’は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、熱処理された中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂを冷間スピニング加工により軸方向に延伸して薄肉化して中間部品７Ｄを得る工程である。このスピニング工程Ｓ５’では、図１４に示すように、半傘状部９Ｂを把持して中間部品７Ｃを軸回りに回転させるチャック機構１３１と、その外周円弧面１３２ａが円筒状部８Ｂの外周面に押し当てられる加工ローラ１３２と、が用いられる。この加工ローラ１３２は、その軸方向に延びる支持軸１３３（すなわち、支持部材１３５）に対して、加工ローラ１３２を挟んで加工ローラ１３２の軸方向に沿って配置される前後の軸受１３４（具体的に、スラスト軸受１３４）を介して回転自在に支持されている。この支持部材１３５は、図示しない移動機構により、円筒状部８Ｂの径方向及び軸方向に移動可能とされている。【００４９】
なお、上記加工ローラ１３２は、１つが用いられてもよいし、複数が用いられてもよい。また、図１４中の円筒状部８Ｂにおいて、中心線より上側の部分がスピニング加工前の肉厚（例えば、１．６５ｍｍ）を示し、中心線より下側の部分がスピニング加工後の肉厚（例えば、１．０ｍｍ）を示す。【００５０】
上記スピニング加工Ｓ５’では、図１５に示すように、円筒状部８Ｂの外周面に加工ローラ１３２の外周円弧面１３２ａを所定の切込み量ｄで押し当てながら、加工ローラ１３２を円筒状部８Ｂの軸方向に沿う加工方向Ｐに移動させてこれを繰り返すことで、円筒状部８Ｂが軸方向に延伸される。なお、上記スピニング加工Ｓ５’における切込み量ｄ及び延伸させる方向Ｐへの移動回数等は特に問わない。また、スピニング加工Ｓ５’では、通常、スピニング加工時に切込み量ｄよりも小さな量の戻りが生じる。【００５１】
ここで、加工ローラ１３２の外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒは、スピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの３〜５倍の値とされている。そして、スピニング加工時に、円筒状部８Ｂの軸方向に沿う断面において、加工ローラ１３２の外周円弧面１３２ａが円筒状部８Ｂの外周面と接する円弧の一端ｐ１と他端ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１は、円筒状部８Ｂの軸方向に対して５〜７度の傾斜角度θ１で傾斜している。これにより、切込み量ｄの最大値と最小値を想定考慮して加工ローラ１３２の外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒを設定することとなるため、スピニング加工時に中間部品７Ｃの円筒状部８Ｂを効果的に延伸できる。【００５２】
なお、上記一端ｐ１は、通常、スピニング加工時に、円筒状部８Ｂの軸方向に沿う断面において、加工ローラ１３２の外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒの中心を通り且つ円筒状部８Ｂの軸心と直交する直線Ｌ２が円筒状部８Ｂの外周面と交差する点である。また、上記スピニング工程Ｓ５の加工ローラ３２の曲率半径Ｒ及び傾斜角度θ１として、スピニング工程Ｓ５’の加工ローラ１３２の曲率半径Ｒ及び傾斜角度θ１と同じ条件を採用している。【００５３】
（２）実験例２０〜２７について
次に、図１６に基づいて、実験例２０〜２７に係るスピニング工程の試験結果について説明する。これら実験例２０〜２７では、上述の第１鍛造工程Ｓ１、しごき工程Ｓ２、第２鍛造工程Ｓ３、熱処理工程Ｓ４（実験例１９）を経た中間部品７Ｃに対して、円筒状部８Ｂの肉厚ｔが１．６５ｍｍから１ｍｍとなるまで複数回のスピニング加工を行った。各実験例２０〜２４では、円筒状部８Ｂに対する加工ローラ１３２の切込み量ｄを０．１５ｍｍとした。さらに、各実験例２５〜２７では、円筒状部８Ｂに対する加工ローラ１３２の切込み量ｄを０．１ｍｍとした。そして、スピニング加工後の中間部品７Ｄの表面状態を確認し、その表面状態及びスピニング回数に基づいて評価を下した。【００５４】
なお、上記実験例２０〜２７では、汎用のＮＣ旋盤を用いて、中間部品７Ｃの回転数を１２００ｒｐｍとし、加工ローラ１３２の送り速度を０．１３ｍｍ／ｓとした。【００５５】
実験例２１〜２３、２５及び２６では、その外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒがスピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの３〜５倍の値であり、直線Ｌ１が円筒状部８Ｂの軸方向に対して５〜７度の傾斜角度θ１で傾斜する加工ローラ１３２を採用した。その結果、実験例２１〜２３で得られた中間部品７Ｄの表面状態は滑らかで良く、スピニング回数が１０回であり加工性にも優れる。また、実験例２５及び２６で得られた中間部品７Ｄの表面状態は滑らかで良く、スピニング回数が１３回であり加工性にも優れる。【００５６】
一方、実験例２０では、その外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒがスピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの約１．８倍の値であり、直線Ｌ１が円筒状部８Ｂの軸方向に対して９度の傾斜角度θ１で傾斜する加工ローラ１３２を採用した。その結果、実験例２０で得られた中間部品７Ｄの表面状態はやや荒れた肌を示したが、スピニング回数が１０回であり加工性に優れる。【００５７】
また、実験例２４では、その外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒがスピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの約６倍の値であり、直線Ｌ１が円筒状部８Ｂの軸方向に対して４．５度の傾斜角度θ１で傾斜する加工ローラ１３２を採用した。その結果、実験例２４で得られた中間部品７Ｄの表面状態は滑らかで良いが、スピニング回数が１６回であった。【００５８】
さらに、実験例２７では、その外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒがスピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの５倍の値であり、直線Ｌ１が円筒状部８Ｂの軸方向に対して４．５度の傾斜角度θ１で傾斜する加工ローラ１３２を採用した。その結果、実験例２７で得られた中間部品７Ｄの表面状態は滑らかで良いが、スピニング回数が２０回であった。【００５９】
なお、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、熱間鍛造加工、冷間しごき加工、冷間スピニング加工、及び冷間絞り加工等を例示したが、これに限定されず、例えば、これら各加工は、熱間、温間、冷間加工のうちから適宜選択できる。さらに、これら各加工は、１回の加工であってもよいし、複数回の加工であってもよい。【００６０】
また、上記実施例では、オーステナイト系耐熱材料（具体的に、ニッケル基超合金）により形成される中間部品７Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば、ＳＵＨ３、ＳＵＨ１１等のマルテンサイト系耐熱材料により形成される中間部品７Ｃとしてもよい。この場合、熱処理工程Ｓ４では、中間部品７Ｃの材料に適した熱処理が行われる。【００６１】
また、上記実施例では、鍛造加工により杯状拡径部８Ａを備える中間部品７Ａを形成し、その杯状拡径部８Ａをしごき加工により円筒状部８Ｂとして円筒状部８Ｂを備える中間部品７Ｂを得るようにしたが、これに限定されず、例えば、杯状拡径部８Ａを形成することなく、鍛造加工により円筒状部８Ｂを備える中間部品７Ｂを得るようにしてもよい。【００６２】
また、上記実施例では、ノズル２５の水の噴射により容器２２内で冷却水２３を攪拌するようにしたが、これに限定されず、例えば、攪拌羽根又は攪拌スクリュウの回転により容器２２内で冷却水２３を攪拌するようにしてもよい。さらに、例えば、容器２２に循環経路を接続し、容器２２に対して冷却水２３を循環させるようにしてもよい。この場合であっても、冷却水２３の温度上昇が抑えられるため、熱処理工程Ｓ４で中間部品７Ｃを効果的に急冷できる。【００６３】
また、上記実施例では、スピニング工程Ｓ５、Ｓ５’で、その外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒがスピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの３〜５倍の値である加工ローラ１３２を用いる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、その外周円弧面１３２ａの曲率半径Ｒが、スピニング加工前の円筒状部８Ｂの肉厚ｔの３倍未満の値又は５倍を超える値である加工ローラ１３２を用いてもよい。【００６４】
また、上記実施例では、スピニング工程Ｓ５、Ｓ５’で、直線Ｌ１が円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度θ１で傾斜する加工ローラ１３２を用いる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、直線Ｌ１が、円筒状部８Ｂの軸方向に対して５度未満又は７度を超える傾斜角度θ１で傾斜する加工ローラ１３２を用いてもよい。【００６５】
また、上記実施例では、中間部品７Ｄの円筒状部８Ｂの軸方向で円弧面１７を含む部分を絞り加工するネッキング工程Ｓ６を例示したが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、中間部品７Ｄの円筒状部８Ｂを上側とし且つ半傘状部９Ｂを下側としたきに、円筒状部８Ｂの軸方向で円弧面１７よりも上側の部分を絞り加工するネッキング加工Ｓ６としてもよい。この場合、絞り加工の型締め時において、金型３９の下端面は、絞り加工前の中間部品７Ｄの円筒状部８Ｂの円弧面１７の上端（図８中に一点鎖線で示す高さ。）より上方に位置している。これにより、中空エンジンバルブ１の中空孔４の最大外径Ｄ１’が鍛造工程Ｓ３で得られる中間部品７Ｄの円筒状部８Ｂの開口の内径Ｄ２（図３（ａ）参照）と同じにできる。その結果、中空エンジンバルブ１の中空孔４の容積を更に大きくできる。【００６６】
さらに、上記実施例では、前後の軸受３４により両持ち支持された加工ローラ３２を例示したが、これに限定されず、例えば、片持ち支持された加工ローラ３２としてもよい。さらに、例えば、加工ローラ３２に替えて又は加えて、加工へらを用いるスピニング工程Ｓ５としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、軽量で且つ耐熱性に優れた中空エンジンバルブを製造する技術として好適に利用される。
【符号の説明】
【００６８】
１；中空エンジンバルブ、２；軸部、３；傘状部、４；中空孔、７Ｃ；中間部品、８Ｂ；円筒状部、９Ｂ；半傘状部、１７；円弧面、２２；容器、２３；冷却水、３２，１３２；加工ローラ、３３；支持軸、３４，１３４；軸受、３５，１３５；支持部材、３９，１３９；金型、Ｓ３；第２鍛造工程、Ｓ４；熱処理工程、Ｓ５，Ｓ５’；スピニング工程、Ｓ６；ネッキング工程、Ｔ１；加熱温度、ｔ２；加熱保持時間。
【図１】
2020004286.tif 000003
【図２】
2020004286.tif 000004
【図３】
2020004286.tif 000005
【図４】
2020004286.tif 000006
【図５】
2020004286.tif 000007
【図６】
2020004286.tif 000008
【図７】
2020004286.tif 000009
【図８】
2020004286.tif 000010
【図９】
2020004286.tif 000011
【図１０】
2020004286.tif 000012
【図１１】
2020004286.tif 000013
【図１２】
2020004286.tif 000014
【図１３】
2020004286.tif 000015
【図１４】
2020004286.tif 000016
【図１５】
2020004286.tif 000017
【図１６】
2020004286.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月18日(2019.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部及び該軸部の軸端側に連なる傘状部を備え、前記軸部及び前記傘状部にわたって中空孔が形成された中空エンジンバルブの製造方法であって、
鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を得る鍛造工程と、
前記中間部品を軟化させるために前記円筒状部の肉厚に応じて決められる加熱保持時間で熱処理する熱処理工程と、
熱処理された前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程と、
軸方向に延伸された前記円筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部及び前記傘状部を形成するネッキング工程と、を備え、
前記中間部品は、オーステナイト系耐熱材料で形成されており、
前記熱処理工程は、前記中間部品を１０００〜１１００℃に加熱し、加熱された前記中間部品を前記円筒状部の肉厚の１ｍｍ当りに対して３〜８分となる加熱保持時間で保持した後に水冷し、
前記中空エンジンバルブは、前記中空孔を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０であることを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項２】
前記熱処理工程は、前記中間部品を、容器内で攪拌される冷却水中又は容器に対して循環される冷却水中に投入して水冷する請求項１に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項３】
前記冷却水の水温は、１５〜３５℃である請求項２に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項４】
前記スピニング工程は、前記円筒状部の外周面に加工ローラの外周円弧面を所定の切込み量で押し当てながら、前記加工ローラを前記円筒状部に対して軸方向に移動させて前記円筒状部を軸方向に延伸し、
前記加工ローラの外周円弧面の曲率半径は、スピニング加工前の前記円筒状部の肉厚の３〜５倍の値であり、
前記スピニング加工時に、前記円筒状部の軸方向に沿う断面において、前記加工ローラの外周円弧面が前記円筒状部の外周面と接する円弧の一端と他端とを結ぶ直線は、前記円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度で傾斜している請求項１乃至３のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項５】
前記スピニング工程は、加工ローラを用いて前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工し、
前記加工ローラは、該加工ローラを挟んで該加工ローラの軸方向に沿って配置される前後の軸受を介して支持部材に回転自在に支持されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項６】
軸部及び該軸部の軸端側に連なる傘状部を備え、前記軸部及び前記傘状部にわたって中空孔が形成された中空エンジンバルブの製造方法であって、
鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を得る鍛造工程と、
前記中間部品を軟化させるために前記円筒状部の肉厚に応じて決められる加熱保持時間で熱処理する熱処理工程と、
熱処理された前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程と、
軸方向に延伸された前記円筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部及び前記傘状部を形成するネッキング工程と、を備え、
前記スピニング工程は、前記円筒状部の外周面に加工ローラの外周円弧面を所定の切込み量で押し当てながら、前記加工ローラを前記円筒状部に対して軸方向に移動させて前記円筒状部を軸方向に延伸し、
前記加工ローラの外周円弧面の曲率半径は、スピニング加工前の前記円筒状部の肉厚の３〜５倍の値であり、
前記スピニング加工時に、前記円筒状部の軸方向に沿う断面において、前記加工ローラの外周円弧面が前記円筒状部の外周面と接する円弧の一端と他端とを結ぶ直線は、前記円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度で傾斜しており、
前記中空エンジンバルブは、前記中空孔を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０であることを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月1日(2020.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部及び該軸部の軸端側に連なる傘状部を備え、前記軸部及び前記傘状部にわたって中空孔が形成された中空エンジンバルブの製造方法であって、
鍛造加工により、円筒状部及び該円筒状部の軸端側に連なる半傘状部を備える中間部品を得る鍛造工程と、
前記中間部品を軟化させるために前記円筒状部の肉厚に応じて決められる加熱保持時間で熱処理する熱処理工程と、
熱処理された前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工により軸方向に延伸するスピニング工程と、
軸方向に延伸された前記円筒状部を絞り加工により縮径することで、前記軸部及び前記傘状部を形成するネッキング工程と、を備え、
前記スピニング工程は、前記円筒状部の外周面に加工ローラの外周円弧面を所定の切込み量で押し当てながら、前記加工ローラを前記円筒状部に対して軸方向に移動させて前記円筒状部を軸方向に延伸し、
前記加工ローラの外周円弧面の曲率半径は、スピニング加工前の前記円筒状部の肉厚の３〜５倍の値であり、
前記スピニング加工時に、前記円筒状部の軸方向に沿う断面において、前記加工ローラの外周円弧面が前記円筒状部の外周面と接する円弧の一端と他端とを結ぶ直線は、前記円筒状部の軸方向に対して５〜７度の傾斜角度で傾斜しており、
前記中空エンジンバルブは、前記中空孔を形成する内面の表面粗さＲａが４．０〜２２．０であることを特徴とする中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項２】
前記中間部品は、オーステナイト系耐熱材料で形成されており、
前記熱処理工程は、前記中間部品を１０００〜１１００℃に加熱し、加熱された前記中間部品を前記円筒状部の肉厚の１ｍｍ当りに対して３〜８分となる加熱保持時間で保持した後に水冷する請求項１に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理工程は、前記中間部品を、容器内で攪拌される冷却水中又は容器に対して循環される冷却水中に投入して水冷する請求項２に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項４】
前記冷却水の水温は、１５〜３５℃である請求項３に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【請求項５】
前記スピニング工程は、加工ローラを用いて前記中間部品の前記円筒状部をスピニング加工し、
前記加工ローラは、該加工ローラを挟んで該加工ローラの軸方向に沿って配置される前後の軸受を介して支持部材に回転自在に支持されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の中空エンジンバルブの製造方法。
【国際調査報告】
2020004286.tif 000019
2020004286.tif 000020
2020004286.tif 000021
2020004286.tif 000022