バルブシートとガイド - ゴムグロメットアセンブリ

バルブ作業の実行は、エンジン製造ビジネスの最も重要な分野の 1 つです。当社の最新の Machine Shop Market Profile によると、ガスエンジン用のシリンダーヘッドはエンジン製造業者の生産時間の 16% 近くを占めており、その理由は簡単にわかります。バルブの熱伝導率は、特に排気バルブに関して、燃焼室内の熱を除去するために重要です。バルブシートはバルブからシリンダーヘッドに熱を伝達します。適切な素材や適合がなければ、プロセス全体が機能不全に陥り、お客様とお客様が混乱に陥ることになります。

用途に応じた材質を選択することで、バルブシートの脆化や割れを防ぐことができます。最新モデルの量産エンジンのほとんどは、工場からの粉末金属シートを使用するように設計されており、さまざまな用途向けに複数のメーカーからインサートとして入手できます。 PM シートは、ストリートエンジンや穏やかな性能のエンジンではうまく機能しますが、燃焼温度がより高い高性能エンジンにはあまり適していません。

多くの専門家は、新しい特大シートを受け入れるためにザグリを再カットする必要があると言っています。しかし、一部のエンジン製造業者は、既存のザグリ穴に新しい標準サイズのインサートを取り付けることを好みます。壁が厚い一部の大型ディーゼルシリンダーヘッドでは機能しますが、自動車用ヘッドで試すのは困難です。

特大のインサートを受け入れるように座ぐりを加工することで、しまりばめを制御できるため、シートが緩むことはありません。ザグリを再切削することにより、バルブガイドとの振れと同心度をさらに制御できるようになります。ザグリ穴は滑らかで丸く、底面が平らでなければなりません。適切な位置合わせとシートとヘッド間の熱伝達を良好にするために、ザグリ穴はガイドの中心にある必要があります。

1970 年代に OEM が無鉛燃料への移行中にバルブシート領域の高周波焼入れを開始したとき、このプロセスでは約 0.070 インチの硬度深さが得られると想定されていました。しかし、ヘッド再構築の際にシートの再加工により硬度が失われていることが判明し、シートの交換が必要となった。これがバルブシート市場の成長につながり、現在もリビルトシリンダーヘッドやアルミニウムの普及が続いています。

あるメーカーは、バルブシートの故障のかなりの割合は、バルブとシートの組み合わせが間違っているか、バルブトレインの形状が間違っているか、シートとガイドの同心度が不足していることが原因であると述べました。故障のもう 1 つの主な原因は、プレイグニッションの問題です。

シートが熱くなりすぎると問題が発生し、その結果、バルブとシートの間に微小溶着が発生します。バルブはシートよりも硬いため、微細な金属粒子がバルブに付着する可能性があります。エンジンが冷えると、これらの粒子は排気中に洗い流されます。これにより、一部の用途、特にプロパンなどの乾式ガスエンジンでシートの後退が発生します。

アルミニウム製ヘッドからシートインサートを取り外すにはさまざまな方法が使用できますが、ザグリ穴を損傷しないように十分な注意を払う必要があります。クリーニングオーブンを使用すると、シートが外れる可能性があるほど緩めることができます。他の場合には、既存のバルブシートインサートの外径よりわずかに小さいカッターを使用して、古いインサートを切り取ってみることもできます。一部の再構築業者は、ダイグラインダーを使用してシートにスリットを入れて弱めると機能すると主張しています (ただし、シートを突き抜けてザグリ穴に入らないように注意してください)。シートの内側の端の下に十分なリップがある場合は、シートをこじって取り外すこともできます (繰り返しますが、ザグリを傷つけないように注意してください)。

高性能の面では、建築業者は燃焼温度の上昇に対処する必要があり、高級合金製のシートの使用を好む場合があります。亜硝酸またはパワーアダーを使用する場合は、温度に対応できるシート素材が必要です。チタンバルブを使用するアプリケーションでは、シートに銅合金材料を使用すると、導電性が向上するためメリットが得られます。チタンは鋼ほど熱を伝導しないので、銅が熱伝導を助けることに注意してください。

純正エンジンでは、粉末金属ガイドがますます多くの用途で使用されています。一部のディーゼルエンジンでは、低硫黄燃料を使用する用途での摩耗を軽減するために、リン酸塩などのコーティングやその他の熱処理が使用されています。ブロンズ製のバルブガイドは、主にヨーロッパの OEM の量産エンジンや多くのレース用途で使用されています。

バルブガイドが摩耗すると馬力が低下する可能性があります。熱の 40% 近くがバルブガイドを通じて外に伝導されます。クリアランスが増加すると、ステムからガイドまでの導電性が低下し、すべてがガイドに伝達されます。多くの場合、青銅ガイドを使用する方が良いです。青銅ガイドは、最初に鋳鉄を通過する場合でも、ウォータージャケットからより効果的に熱を伝導するためです。ガイドの表面積はバルブステムの約 4 倍であり、鋳鉄の 4 倍の面積に熱が伝わり、温度が大幅に下がります。

技術が進化し、加工公差がますます小さくなるにつれて、エンジン製造業者がバルブシートやガイドの作業に使用するツールは別のレベルに移行しました。

3種類のシート＆ガイドマシンのうち、「ボール盤」タイプは段階的に廃止される店舗が増えてきています。このスタイルのシートおよびガイドマシンは、ガイドからガイドへ移動するために固体の柱とフローティングテーブルを使用します。これらは基本的なシートおよびガイドマシンであり、より高度なマシンに比べていくつかの制限がありますが、一部の小規模な店舗ではまだ使用されています。これらの用途は、芝刈り機や園芸機器の小型エンジン作業に適しているかもしれません。最新モデルの自動車エンジンには、これらの機械が確実に保持できる許容誤差よりも厳しい許容誤差が必要です。

新しいマシンを購入しようとしている場合は、買い物を始める前にいくつかの適切な質問を自問する必要があります。まず第一に、なぜそれが必要なのでしょうか？古い機器や使い古された機器をアップグレードしていますか? 新しいマシンでより多くのジョブを処理し、ビジネスを成長させることができるでしょうか? 主にどのサイズのヘッドを使用しますか? 複数のタスクを実行できるものが必要ですか? 人的リソースを有効に活用するには、さらに多くのプロセスを自動化する必要がありますか?

これらの質問についてよく考えてみると、どのような種類のマシンがニーズに適しているかを判断するのに役立ちます。たとえば、小規模な店舗を経営していて、スペースが狭い場合は、多目的マシニングセンターを使用して、ヘッド作業と表面仕上げおよびボーリングを組み合わせることでスペースを確保できる可能性があります。また、新しいマシンのコストと、それによって潜在的にどのくらいの利益がもたらされるかを計画する必要もあります。ほとんどの場合、価格は最後に考慮すべきことですが、誰もがその範囲内に抑えられる予算があることを私たちは知っています。

優れたマシンは、必要なすべての機能を備えており、今すぐ購入できる低コストのオプションを選択するのではなく、長期的には元が取れるものでなければなりません。必要な付加機能の数に応じて、完全装備のシートとガイドマシンの価格は 10 万ドル以上になる場合があります。多目的マシニングセンターの価格は、ツールや機能に応じて、最大 35,000 ドル以上になる場合があります。収益を上げ、投資から確実な利益をもたらしてくれるマシンを探してください。常に品質と生産性の向上に努める必要があり、それが結果的にビジネスの収益性の向上につながります。

過去数年間で、ツールと治具には多くの改良が加えられました。多くの機械は似ていますが、最も大きな違いは、使用されるパイロットシステムのタイプ (「ライブ」パイロットと「固定」パイロット)、固定具、クランプおよびレベリングシステム、マシンヘッドの操作機能、ワークのサイズです。テーブル、ツールの保管場所、およびツール自体の違い。ほとんどのバルブシートおよびガイドマシンにはエアフロートヘッドが付属しており、迅速な位置変更が可能です。傾斜ヘッドはスピンドルをシリンダーヘッドのガイドと位置合わせします。 3 つのバルブアングルすべてを 1 ステップで切断する事前成形超硬カッターにより、個別のブレードを設定する必要がなくなり、切断の幅、サイズ、位置の一貫性がより良く維持されます。

バルブシートとガイドマシンを検討する際に考慮すべきその他の事項は次のとおりです。カッティングヘッドの精度、傾斜したバルブガイド作業のために +/- 15 度傾けることができますか? 作業物を機械から取り外す前にテストするための真空テスターが内蔵されていますか? モーターと回転数のバリエーションはショップのニーズに適切ですか?

リストに載っていないのは価格です。理解して考慮すべき技術情報はたくさんありますが、新しい機器を選択するときはコストを最後に考慮する必要があります。店舗によっては機器の価格が高いことがネックになるかもしれませんが、まずビジネスとしてのニーズを考えるようにしてください。覚えておいてください、どんな工作機械も、それ自体でコストを支払えないのであれば、価値がありません。質の高い仕事を遂行することは、成功を測る最大の尺度の 1 つであり、最終的にはより多くのビジネスをもたらすことになります。新品または中古のシートとガイドマシンを購入する場合でも、機能を拡張し、現在のシートとガイドマシンではできない作業を行うのに役立つはずです。

機械工の感覚とビジネス志向のアプローチを一致させることは、生産性と収益性の向上に役立ちます。