部品販売業者、エンジン再生業者、あるいは大手自動車修理工場の経営者であれば、エンジンバルブは恐らく非常に単純な鋼鉄の部品に見えるでしょう。バルブは穴を塞ぎ、空気を出し入れするように設計されています。その冶金技術は一体どれほど複雑なのでしょうか？
答えは、恐ろしく複雑だ。現代の排気バルブは、地球上で最も激しく矛盾した環境に放り込まれる。バルブの下半分は、エンジンの爆発による800℃（1,472°F）の超音速の炎にさらされる。しかし、バルブの上半分は炎の外側にあり、重い鋼鉄製のロッカーアームによって毎分数千回も激しく叩きつけられる。
地球上には、極限の高温での溶融に耐え、かつ上部での過酷な機械的摩擦にも耐えられる、手頃な価格の鋼合金は存在しません。現代の自動車産業全体を支える優れたエンジニアリングソリューションとは？それは、バイメタルエンジンバルブです。
一体型バルブの欠点
バイメタルバルブがなぜ優れた設計なのかを理解するには、標準的な一体型バルブが高性能環境や過酷な使用環境でなぜ故障するのかを理解する必要がある。
安価な工場で排気バルブを耐熱鋼（オーステナイト系21-4NやSUH35など）だけで製造した場合、バルブヘッドは800℃の高温にも耐えることができます。しかし、オーステナイト系鋼は本質的に非常に「軟らかく」、硬化させることができません。そのため、数千マイル走行すると、軟らかいバルブステムの上部を激しく叩くバルブタペットによって金属が粉々に削られ、バルブトレインが破壊されてしまいます。
逆に、工場でバルブ全体を超硬質で摩擦抵抗に優れたマルテンサイト鋼で製造した場合、ステムの上部は良好な状態を保ちます。しかし、バルブの下部は極端な熱衝撃に耐えられません。800℃の炎によってバルブ面が溶け、永久的に歪み、即座に激しい失火を引き起こします。
バイメタル式排気バルブとは何ですか？
一流の自動車部品メーカーは、フランケンシュタインのような部品を作り出すことで、この物理的な問題を解決している。バイメタル式排気バルブは、文字通り全く異なる2つの鋼片を物理的に粉砕し、溶かして一体化させることで、完璧な1つの部品を作り出しているのだ。
工場では、非常に丈夫で極めて硬いマルテンサイト鋼の棒（上部バルブステムとして使用）を用意する。次に、途方もなく高価で耐熱性に優れたオーステナイト系21-4Nスーパー鋼の棒（下部バルブヘッドとして使用）を用意する。
この2種類の金属を組み合わせることで、バルブは両方の長所を最大限に活かすことができます。下部は激しい燃焼炎を難なく受け流し、上部のステムは摩耗することなくバルブガイド内をスムーズに滑り、重いバルブスプリングからの過酷な負荷にも耐えます。
摩擦溶接によるエンジン部品の魔法
全く異なる2種類の鋼合金を、7,000回転/分でも折れないほど強力に永久的に接合するにはどうすればよいでしょうか？単にトーチランプやアーク溶接機を使うだけではダメです。ロボット摩擦溶接を使用する必要があります。
摩擦溶接は、OEM工場内で行われる工程の中でも、最も激しく、視覚的にも衝撃的な工程の一つです。ロボット機械が硬質の鋼製ステムを巨大なチャックに固定し、毎分数千回転で回転させます。そして、巨大な油圧ラムが回転するステムを、静止している耐熱バルブヘッドに極めて速やかに、激しく押し付けます。
回転する金属と静止した金属との激しい摩擦によって発生する熱は、瞬時に両方の金属片を溶かしてしまう。外部からのガスや溶接ワイヤを使用しないため、2種類の鋼の分子が物理的に絡み合い、永久的に融合する。こうしてできた溶接部は、元の鋼材そのものよりも構造的に強い場合が多い。
真のバイメタル技術で在庫をアップグレードしましょう
高負荷のかかるターボエンジンや商用ディーゼルエンジン向けに、安価なモノメタル製排気バルブを在庫しておくことは、保証期間内の重大な故障を招く確実な道です。顧客は、どんな過酷な状況にも耐えうる設計の部品を求めているのです。
TOPUは、IATF 16949の公式認証を取得した、OEMグレードのバイメタルエンジンバルブを専門とするプレミアムバルブトレイン工場です。社内に大規模な自動ロボット摩擦溶接ラインを保有し、高硬度ステムと耐熱性に優れた21-4Nおよびインコネル製ヘッドを完璧に接合しています。
高度なプラズマステライト面処理から、カスタムリフターへの深層連続浸炭処理まで、当社は妥協のない高性能バルブトレインを、世界トップクラスの自動車レースチームや大規模な流通ネットワークに提供しています。実績のあるバイメタル技術で卸売エンジンカタログをアップグレードするには、今すぐTOPUにご連絡ください。