自動車部品 - バルブガイド加工

自動車エンジンのバルブガイド（バルブステムガイドまたはガイドとも呼ばれる）は、シリンダーヘッドアセンブリの重要な部品であり、主にバルブ（吸気/排気バルブ）のステムの上下運動を誘導するために使用されます。シリンダーヘッドのバルブ穴に取り付けられ、バルブシートリング（バルブシート）と組み合わせて使用​​され、エンジンの効率的な燃焼とシール性能を確保します。
 

構造的特徴

• 基本形態：円筒形スリーブ構造で、外径はシリンダーヘッドの穴に適合し、内径はバルブステムに精密に適合します（クリアランスは通常0.02〜0.05mm）。一方の端には取り付けを容易にするためのガイドテーパーがあり、もう一方の端にはストップ構造がある場合があります。
• 取り付け位置：シリンダーヘッドのバルブ穴に圧入され、バルブシートと同軸に配置され、「同軸2穴グループ」を形成します。吸気バルブガイドは短く、排気バルブガイドはより耐熱性が必要です。
• サイズ仕様：一般的な内径は5〜10mm、長さは30〜60mmで、エンジンのシリンダー径とバルブの種類（SOHCやDOHCなど）によって異なります。
• 革新的な設計：現代のバルブガイドの多くは、熱伝導率と耐食性を向上させるために、多材料複合材（内層は銅合金、外層は鋳鉄など）を採用しています。

一般的な材料

• ねずみ鋳鉄：低コストで耐摩耗性に優れており、中低価格帯のエンジンに適していますが、熱伝導率は一般的です。
• 銅合金：熱伝導率が高く（高級車に使用）、熱をすばやく放散し、バルブステムの高温変形を低減します。
• 粉末冶金焼結金属：強度が高く、気孔率が低く、高温腐食に強いため、ターボチャージャー付きエンジンによく使用されます。
• その他：ステンレス鋼またはセラミックコーティングのバリエーションは、電動化ハイブリッドシステムで使用され、耐久性を向上させます。材料の選択は、エンジンの動作温度（吸気200〜300℃、排気400〜600℃）に合わせる必要があります。

加工工程の概要

バルブガイドの加工は高精度（同軸度<0.01mm）を重視しており、CNC工作機械と特殊工具がよく使用されます。

1. 粗加工：浅いガイド穴をリーマ加工し、余分な材料を除去します（0.3〜0.5mm残します）。超硬合金工具を使用します。
2. 仕上げ加工：内穴を精密リーマ加工し、テーパー面を皿加工します。円形度と表面粗さRa 0.4μmを確保するために、ダイヤモンド（PCD）インサート工具を使用します。
3. 複合加工：特殊なガンリーマ工具を使用して、ガイド穴とバルブシートテーパー面を同時に加工し、同軸度を向上させ、クランプ誤差を低減します。
4. 位置決めと検査：「一面二ピン」または平面+外円位置決めを採用します。後処理には、熱圧入アセンブリと動的バランステストが含まれます。加工の難しさは、粉末冶金材料の亀裂が発生しやすいことであり、クーラントと切削パラメータを最適化する必要があります。バッチ生産のサイクルタイムは約10〜20秒/個です。