JPH02196117A - Cylinder head - Google Patents

Cylinder head

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JPH02196117A
JPH02196117A JP1013794A JP1379489A JPH02196117A JP H02196117 A JPH02196117 A JP H02196117A JP 1013794 A JP1013794 A JP 1013794A JP 1379489 A JP1379489 A JP 1379489A JP H02196117 A JPH02196117 A JP H02196117A
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JP
Japan
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layer
cylinder head
clad sheet
base material
sheet layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP1013794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kawasaki
稔 河崎
Muneya Takagi
高木 宗谷
Kazuhiko Mori
和彦 森
Shinji Kato
真司 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP1013794A priority Critical patent/JPH02196117A/en
Publication of JPH02196117A publication Critical patent/JPH02196117A/en
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the extent of deposition efficiency to a cylinder head in a clad seat layer by forming a plastic deformation layer in a base metal surface layer at the underside of the clad seat layer formed in a part equivalent to a valve seat of the cylinder head. CONSTITUTION:A port part 2 is formed in a cylinder head body 1, and this port part 2 is opened to a recess 3 at the side of a combustion chamber. Likewise, a valve seat surface 5, with which a valve 4 comes into contact, is formed in an opening end of the port part 2. In addition, the valve seat surface 5 is partitioned off by a clad seat layer 6 padded by laser cladding. In the above constitution, a plastic deformation layer 7 plastically deformed by a mill roller or the like is formed in a base metal surface layer at the underside (side of the cylinder head 1) of the clad seat layer 6. With this constitution, a defect 8 such as a pinhole or the like so far existing in the cylinder head body 1 (base metal part) is brought to nothing in substance at a part of the plastic deformation layer 7.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車用エンジン等の内燃機関に用いられる
シリンダヘッドに関し、特にバルブシートに相当する部
位にレーザクラッドによってシート部を形成したシリン
ダヘッドに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a cylinder head used in an internal combustion engine such as an automobile engine, and particularly relates to a cylinder head in which a seat portion is formed by laser cladding in a portion corresponding to a valve seat. be.

従来の技術 内燃機関のシリンダヘッドとしては、軽量化および成形
性の点からアルミニウム合金を使用することが多い。一
方シリンダヘッドにJ3ける吸気弁や排気弁を受けるた
めのバルブシート部には、内燃機関の運転中にパルプが
繰返し衝接し、またバルブシート部は燃焼室内における
混合気の爆発によって発生する熱による苛酷な温度条件
にさらされる。そこで従来一般のアルミニウム合金製シ
リンダヘッドにおいては、バルブシート部の摩耗や溶損
による吹き抜け、あるいはパルプの衝接によるへたりを
防止し、またバルブシート部の熱による拡径膨張を抑制
するべく、シリンダヘッド本体のバルブシート部に座ぐ
り加工によってリセス(凹部)を形成し、そのリセスに
鋳鉄や鉄系焼結材料からなるリング状のバルブシートを
圧入しておくのが通常である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Aluminum alloys are often used for cylinder heads of internal combustion engines in view of weight reduction and formability. On the other hand, pulp repeatedly collides with the valve seat part of the cylinder head for receiving the intake valve and exhaust valve in J3 during operation of the internal combustion engine, and the valve seat part is affected by the heat generated by the explosion of the air-fuel mixture in the combustion chamber. Exposure to harsh temperature conditions. Therefore, in conventional aluminum alloy cylinder heads, in order to prevent the valve seat from blowing through due to abrasion or melting damage, or from sagging due to pulp collision, and to suppress the expansion and expansion of the valve seat due to heat, Usually, a recess is formed in the valve seat portion of the cylinder head body by counterboring, and a ring-shaped valve seat made of cast iron or iron-based sintered material is press-fitted into the recess.

しかしながら前述のようにバルブシートを圧入した従来
のシリンダヘッドにおいては、バルブシートとシリンダ
ヘッド本体との間に隙間が生じてその隙間が空気所熱層
として作用し、そのためバルブシートからシリンダヘッ
ド本体への熱の伝導が阻害されて内燃機関運転時におい
てバルプシ−トが高温になり、その結果バルブシートの
耐摩耗性の如き種々の特性が低下するという問題がある
However, as mentioned above, in the conventional cylinder head where the valve seat is press-fitted, a gap is created between the valve seat and the cylinder head body, and this gap acts as an air heat layer. There is a problem in that the conduction of heat is inhibited, causing the valve seat to reach a high temperature during operation of the internal combustion engine, and as a result, various properties such as wear resistance of the valve seat deteriorate.

また上述のようにバルブシートからシリンダヘッド本体
への熱伝導が阻害されるためシリンダヘッドの冷却性能
が低くならざるを得ず、そのため内燃機関の高性能化を
図ることが困難であるという問題もある。
In addition, as mentioned above, heat conduction from the valve seat to the cylinder head body is inhibited, so the cooling performance of the cylinder head is forced to decline, making it difficult to improve the performance of the internal combustion engine. be.

そこで最近では例えば特開昭62−150014号に示
されているように、シリンダヘッド本体のバルブシート
部に、耐熱性、耐摩耗性、耐食性が優れた銅合金をレー
ザ等によってクラッド(肉盛)したり、あるいは特開昭
62−150015号に示されるようにシリンダヘッド
のバルブシート部にステライト等の硬質材料をレーザに
よってクラッドして、これらの肉盛W(クラッド層)に
よってバルブシートを構成するようにしたシリンダヘッ
ドが提案されている。このようにレーザクラッドによる
肉盛層で形成したバルブシート部は、シリンダヘッド本
体の材料(母材)に対して溶着しあるいは母材との界面
で合金化が生じているため、バルブシート部からシリン
ダヘッド本体への熱の伝導が良好であり、そのためバル
ブシート部やバルブの熱負荷を軽減して耐久性能を向上
させることができるとともに、冷却効率が向上するため
内燃機関の動力性能の向上を図ることができる。
Recently, as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 62-150014, for example, a copper alloy with excellent heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance is applied to the valve seat portion of the cylinder head body using a laser or other method. Alternatively, as shown in JP-A No. 62-150015, the valve seat portion of the cylinder head is clad with a hard material such as stellite using a laser, and the valve seat is formed by these overlays W (cladding layer). A cylinder head has been proposed. The valve seat formed by the laser cladding layer is welded to the material (base material) of the cylinder head body or alloyed at the interface with the base material, so the valve seat is Heat conduction to the cylinder head body is good, which reduces the thermal load on the valve seat and valves and improves durability, and improves cooling efficiency, which improves the power performance of the internal combustion engine. can be achieved.

発明が解決しようとする課題 前述のようにレーザクラッドによる肉盛層で形成された
バルブシート部においては、圧入によるバルブシートの
場合と比較すればシリンダヘッド本体に対する熱伝導が
格段に良好となって冷却性能や耐久性能も向上するが、
場合によっては未だ満足できる程度には至らないことも
あったのが実情である。すなわち熱伝導を充分に良好に
して充分な冷却性能と充分な耐久性能を与えるためには
、バルブシート部を構成する肉盛層に欠陥が少ないこと
、特に肉盛層と母材との界面に欠陥がなく、肉盛層が母
材に完全に溶着していることが望まれるが、レーザクラ
ンドを適用した場合でも欠陥を完全に解消することは極
めて困難であって、レーザクラッドによる肉盛層と母材
との間に若干の未溶着部分が存在することは避は得ない
のが実情であった。
Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, in a valve seat formed with a built-up layer using laser cladding, heat conduction to the cylinder head body is much better compared to a valve seat formed by press-fitting. Cooling performance and durability are also improved, but
The reality is that in some cases, the results were still far from satisfactory. In other words, in order to provide sufficiently good heat conduction, sufficient cooling performance, and sufficient durability, the overlay layer that makes up the valve seat must have few defects, especially at the interface between the overlay layer and the base material. It is desirable for the overlay to be completely welded to the base material without any defects, but it is extremely difficult to completely eliminate defects even when laser cladding is applied, and the overlay is completely welded to the base material by laser cladding. The reality is that it is inevitable that there will be some unwelded parts between the base metal and the base metal.

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、レ
ーザクラッドによる肉盛層でバルブシート部を形成した
シリンダヘッドにおいて、その肉盛層(クラッドシート
層)のシリンダヘッド本体に対する溶着帯を高めて、シ
リンダヘッド本体への熱伝導をより一層良好にしたシリ
ンダヘッドを提供することを目的とするものである。
The present invention was made against the background of the above circumstances, and in a cylinder head in which a valve seat portion is formed with a built-up layer formed by laser cladding, the welding zone of the built-up layer (clad sheet layer) to the cylinder head body is increased. The object of the present invention is to provide a cylinder head that has even better heat conduction to the cylinder head body.

課題を解決するための手段 レーザクラッドによる肉盛層で形成したバルブシート部
、すなわちクラッドシート層の欠陥発生原因について本
発明者等が種々実験・検討を重ねたところ、レーザクラ
ッドを行なうシリンダヘッド本体(母材)の表面層にピ
ンホールなどの欠陥が多い場合に、クラッドシート層と
母材との界面やクラッドシート層の内部に欠陥が多くな
り、また母材に対するクラッドシート層の溶着率が低く
なることを見出した。そして母材の表面層の欠陥を消滅
させるためには、圧延ロールなどによって母材表面層を
塑性変形させておくことが有効であることを見出し、こ
の発明をなすに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors conducted various experiments and investigations into the causes of defects in the valve seat portion formed with a built-up layer formed by laser cladding, that is, the clad seat layer, and found that the cylinder head body on which laser cladding is applied If there are many defects such as pinholes in the surface layer of the (base material), there will be many defects at the interface between the clad sheet layer and the base material or inside the clad sheet layer, and the welding rate of the clad sheet layer to the base material will decrease. I found that it was lower. In order to eliminate defects in the surface layer of the base material, the inventors discovered that it is effective to plastically deform the surface layer of the base material using a rolling roll or the like, leading to the present invention.

したがってこの発明は、バルブシートに相当する部位に
レーザクラッドによるクラッドシート層が形成されたシ
リンダヘッドにおいて、前記クラッドシート層の下側の
母材表面層に塑性変形層が形成されていることを特徴と
するものである。
Therefore, the present invention is characterized in that in a cylinder head in which a clad sheet layer formed by laser cladding is formed in a portion corresponding to a valve seat, a plastic deformation layer is formed in a base material surface layer below the clad sheet layer. That is.

作   用 シリンダヘッド本体におけるクラッドシート層を形成す
べき部位の表面層、すなわちクラッドシート層の下側と
なるべき母材表面層を予め圧延ロールによるロール掛は
等によって塑性変形させておけば、その表面層に存在し
ていたピンホール等の欠陥は押し潰されて、はぼ欠陥が
ない状態となる。このように欠陥がない母材表面層の上
にレーザクラッドによりシート部(クラッドシート層)
を形成すれば、そのクラッドシート層と母材との界面の
欠陥も著しく少なくなって母材に対するクラッドシート
層の溶着率が100%に近い値まで著しく高まり、また
クラッドシート層の内部の欠陥も少なくなるaすなわち
、母材表面層にピンホール等の欠陥が多い場合には、ク
ラッド時における母材表面層の欠陥からのガス発生等に
よりクラッドシート層と母材との界面やクラッドシート
部の内部にもピンホール等の欠陥が多発するおそれがあ
るが、上述のように予め母材表面層のピンホール等の欠
陥を消滅させておけば、母材表面層の欠陥によって誘発
されるクラッドシート層と母材との界面やクラッドシー
ト層内部の欠陥を少なくすることができる。したがって
クラッドシート層の下側の母材表面層に塑性変形層が形
成されているこの発明のシリンダヘッドにおいては、ク
ラッドシート層と母材との界面やクラッドシート層の内
部における欠陥が少なく、母材に対するクラッドシート
層の溶着率も高い。そのためクラッドシート層から母材
への熱伝導も極めて良好となっている。
Function: If the surface layer of the part of the cylinder head body where the clad sheet layer is to be formed, that is, the surface layer of the base material that is to be the underside of the clad sheet layer, is plastically deformed in advance by rolling with a rolling roll, etc. Defects such as pinholes that existed in the surface layer are crushed, and there are no pit defects. In this way, the sheet part (clad sheet layer) is formed by laser cladding on the surface layer of the base material, which has no defects.
By forming the clad sheet layer, the defects at the interface between the clad sheet layer and the base material will be significantly reduced, the welding rate of the clad sheet layer to the base material will be significantly increased to a value close to 100%, and the defects inside the clad sheet layer will also be reduced. In other words, if there are many defects such as pinholes in the surface layer of the base material, the interface between the clad sheet layer and the base material and the clad sheet portion may be damaged due to gas generation from the defects in the surface layer of the base material during cladding. There is a risk that defects such as pinholes may occur frequently inside, but if you eliminate defects such as pinholes in the surface layer of the base material in advance as described above, the clad sheet caused by defects on the surface layer of the base material can be eliminated. Defects at the interface between the layer and the base material and inside the clad sheet layer can be reduced. Therefore, in the cylinder head of the present invention in which a plastic deformation layer is formed on the surface layer of the base material below the clad sheet layer, there are fewer defects at the interface between the clad sheet layer and the base material and inside the clad sheet layer. The welding rate of the clad sheet layer to the material is also high. Therefore, heat conduction from the clad sheet layer to the base material is also extremely good.

実施例 第1図および第2図にこの発明を適用1ノたシリンダヘ
ッドの一実施例の要部を示す。
Embodiment FIGS. 1 and 2 show essential parts of an embodiment of a cylinder head to which the present invention is applied.

第1図において、シリンダヘッド本体1には吸気ボート
もしくは排気ボートを構成するボート部2が形成されて
おり、このボート部2は燃焼室側凹部3に開口している
。そしてこのボート部2の開口端には、吸気弁もしくは
排気弁を構成するパルプ4が密に当接するバルブシート
面5が形成されている。このバルブシーi・面5は、レ
ーザクラッドにより肉盛されたクラッドシート層6によ
って郭定されており、そのクラッドシート護6の下側(
シリンダヘッド本体1側)の母材表面層は圧延ロール等
によって塑性変形させた塑性変形層7となっている。
In FIG. 1, a cylinder head main body 1 is formed with a boat portion 2 constituting an intake boat or an exhaust boat, and this boat portion 2 opens into a combustion chamber side recess 3. A valve seat surface 5 is formed at the open end of the boat portion 2, with which the pulp 4 constituting the intake valve or the exhaust valve comes into close contact. This valve seam i-face 5 is defined by a clad sheet layer 6 built up with laser cladding, and the lower side of the clad sheet protection 6 (
The surface layer of the base material on the cylinder head main body 1 side) is a plastically deformed layer 7 that is plastically deformed by a rolling roll or the like.

このようなシリンダヘッドにおいては、第2図に詳細に
示しているように、シリンダヘッド本体1 (ffl材
部弁部分存在していたピンホール等の欠陥8が、塑性変
形層7の部分では実質的に存在せず、そのためクラッド
シート層6と母材との界面9やクラッドシ−1・層6の
内部にも欠陥がほとんど存在せず、界面9におけるクラ
ッドシー1−層6の溶着率も著しく高いものとなってい
る。
In such a cylinder head, as shown in detail in FIG. Therefore, there are almost no defects at the interface 9 between the clad sheet layer 6 and the base material or inside the clad sheet layer 1 and layer 6, and the welding rate of the clad sheet layer 1 and layer 6 at the interface 9 is also remarkable. It is expensive.

なおここで、シリンダヘッド本体1の材料(母材)とし
ては、通常はへ2合金が用いられる。またクラッドシー
ト層6のクラッド材料としては、シリンダヘッド本体1
の母材上に肉盛可能であって耐摩耗性、耐熱性、耐食性
、熱伝導性が良好な金属であればその具体的種類は問わ
ないが、例えば15.0wt%Ni13wt%l” e
 、  1.Owt%P1残部実質的にQuよりなる成
分組成の銅合金、あるいは20.0wt%Ni、4.5
wt%F e 、  t、owt%P、残部実質的にC
uよりなる成分組成の銅合金、さらには25.0wt%
Ni、2.5wt%Fe 、  1.hvt%P1残部
実賀的にCuよりなる銅合金等のCu−Ni−4e系合
金を使用することが望ましい。
Here, as the material (base material) of the cylinder head body 1, a He2 alloy is normally used. Further, as the clad material of the clad sheet layer 6, the cylinder head body 1
The specific type of metal does not matter as long as it can be overlaid on the base material and has good wear resistance, heat resistance, corrosion resistance, and thermal conductivity, but for example, 15.0wt%Ni13wt%l" e
, 1. Copper alloy with composition consisting of Owt%P1 and balance substantially consisting of Qu, or 20.0wt%Ni, 4.5
wt%F e, t, wt%P, remainder substantially C
Copper alloy with a component composition consisting of u, further 25.0 wt%
Ni, 2.5wt%Fe, 1. It is desirable to use a Cu-Ni-4e alloy such as a copper alloy with hvt%P1 and the balance being Cu.

さらにこの発明の具体的な実施例を記す。Further, specific examples of this invention will be described.

アルミニウム合金(JIS AC2C)からなるシリン
ダヘッドのクラッドシート層を形成すべき部位に、ロー
ル幅8.0MのO−ルを用いて150ONyの荷重を加
えつつ30回のロール掛けを行なってロール変形1it
(塑性変形層)を形成した後、クラッド材料としてN 
i 20wt%、Fe8.0wt%、31.5wt%、
3 i  3.0wt%、残部Quからなる成分組成の
銅合金を用いてレーザクラッドを行ない、厚さ0.8m
The part where the clad sheet layer of the cylinder head made of aluminum alloy (JIS AC2C) is to be formed is rolled 30 times using an O-roll with a roll width of 8.0M while applying a load of 150ONy, and the roll is deformed to 1 it.
After forming the (plastic deformation layer), N is used as the cladding material.
i 20wt%, Fe8.0wt%, 31.5wt%,
Laser cladding was performed using a copper alloy with a composition of 3.0 wt% i and the balance Qu, and the thickness was 0.8 m.
.

のクラッドシート層を形成した。このときのレーザクラ
ッド条件は、レーザ出力4.5〜、走査速度800u/
市とした。なお塑性変形層の厚みは約0.5#である。
A clad sheet layer was formed. The laser cladding conditions at this time were: laser output 4.5~, scanning speed 800u/
City. Note that the thickness of the plastically deformed layer is approximately 0.5#.

このようにして形成されたタララドシート層イ4近の断
面写真を第3図に示す。なお第3図において、上部の白
色の部分はタララドシート層、下部の灰色の部分は母材
〈シリンダヘッド本体)、中間のやや濃色の部分が塑性
変形層であり、また黒色の点在する部分がピンホール等
の欠陥である。
A cross-sectional photograph of the Tararad sheet layer A4 thus formed is shown in FIG. In Figure 3, the white part at the top is the Talarado sheet layer, the gray part at the bottom is the base material (cylinder head body), the slightly dark part in the middle is the plastic deformation layer, and the black dotted part. are defects such as pinholes.

第3図に示すように、塑性変形層より下側の母材部分に
はピンホール等の欠陥が残っているが、塑性変形層中の
欠陥は消失しており、そのためクラッドシート層と母材
との界面やクラッドシー1・層中には欠陥が生じておら
ず、クラッドシート層が母材に充分に溶着されているこ
とが判る。
As shown in Figure 3, defects such as pinholes remain in the base material below the plastic deformation layer, but the defects in the plastic deformation layer have disappeared, so the clad sheet layer and base metal There were no defects at the interface with the cladding sheet or in the cladding sheet 1 layer, indicating that the cladding sheet layer was sufficiently welded to the base material.

一方比較のため、クラッドシート層を形成すべき部位に
ロール掛けを行なわずに、上記と同じ条件で銅合金をク
ラッドしてクラッドシート層を形成した比較量のクラッ
ドシート層付近の断面写真を第4図に示す。この場合に
は、母材中の欠陥によってクラッドシート層と母材との
界面やクラッドシート層内部に欠陥が発生していること
が判る。
On the other hand, for comparison, the following is a cross-sectional photograph of a comparative amount of clad sheet layer formed by cladding the copper alloy with copper alloy under the same conditions as above without rolling the area where the clad sheet layer is to be formed. Shown in Figure 4. In this case, it can be seen that defects in the base material cause defects at the interface between the clad sheet layer and the base material or inside the clad sheet layer.

さらにこの発明の効果を確認するため、次のような実験
を行なった。
Furthermore, in order to confirm the effects of this invention, the following experiment was conducted.

すなわち先ずロール掛けによるクラッドシート層下側の
塑性変形層の厚さを種々変化させ、クラッドシート層と
母材との界面およびクラッドシート層内部に発生する欠
陥の平均発生数(具体的には最大径が0.2顛以上のピ
ンホールの数)と塑性変形層の厚みとの関係を調べた。
That is, first, the thickness of the plastic deformation layer under the clad sheet layer by rolling is varied, and the average number of defects occurring at the interface between the clad sheet layer and the base material and inside the clad sheet layer (specifically, the maximum The relationship between the number of pinholes with a diameter of 0.2 mm or more and the thickness of the plastically deformed layer was investigated.

その結果を第5図に示す。なお母材およびクラツド材の
材質、クラッド条件は前述の場合と同じである。
The results are shown in FIG. Note that the materials of the base material and cladding material, and the cladding conditions are the same as in the previous case.

第5図から、塑性変形層の厚みが増加するに伴なって欠
陥が減少することが判る。塑性変形層の厚みが0.1.
でも欠陥減少効果はあられれているが、0,2顛以上で
充分な効果が得られ、特に0.5顛以上では欠陥の発生
をほぼ完全に抑えることができた。
From FIG. 5, it can be seen that as the thickness of the plastically deformed layer increases, the number of defects decreases. The thickness of the plastic deformation layer is 0.1.
However, although the effect of reducing defects was poor, a sufficient effect was obtained for 0.2 times or more, and in particular, the occurrence of defects could be almost completely suppressed for 0.5 times or more.

次にロール掛けによる塑性変形層の厚さを種々変化させ
て、クラッドシート層の母材に対する溶着率を調べた。
Next, the welding rate of the clad sheet layer to the base material was investigated by varying the thickness of the plastically deformed layer by rolling.

その結果を第6図に示す。なお母材およびクラツド材の
材質、クラッド条件は前述の場合と同じとした。また溶
着率(%)は、とした。
The results are shown in FIG. The materials of the base material and cladding material and the cladding conditions were the same as in the previous case. In addition, the welding rate (%) was as follows.

第6図から、塑性変形層の厚みの増加とともに溶着率は
高くなり、塑性変形層の厚みが零の場合に溶着率が約9
5%であるのに対し、塑性変形層の厚み0.111#I
で溶着率99.0%、0.2顛で溶着率99.5%に達
していることが判る。
From Figure 6, the welding rate increases as the thickness of the plastically deformed layer increases, and when the thickness of the plastically deformed layer is zero, the welding rate is approximately 9.
5%, whereas the thickness of the plastic deformation layer is 0.111#I
It can be seen that the welding rate reached 99.0% at 0.2 days, and 99.5% at 0.2 days.

したがって第5図の結果と第6図の結果とを併せて考慮
すれば、塑性変形層の厚みは0.1.以上でも効果はあ
るが、充分に高品質のクラッドシート層を得るためには
0.2s以上とすることが望ましく、特に0.5顛以上
とすれば極めて高品質のクラッドシート層を得ることが
できる。なお塑性変形層の厚みの上限については特に定
めないが、厚遇ぎても塑性変形のためのコストが増すだ
けであるから、通常は1.5.、程度以下とすることが
好ましい。
Therefore, if the results in FIG. 5 and the results in FIG. 6 are considered together, the thickness of the plastically deformed layer is 0.1. Although the above is effective, in order to obtain a sufficiently high quality clad sheet layer, it is desirable to set the time to 0.2 seconds or more, and in particular, if it is 0.5 seconds or more, it is difficult to obtain an extremely high quality clad sheet layer. can. Although there is no particular limit to the thickness of the plastically deformed layer, it is usually 1.5. , or less.

さらに、ロール掛けによる塑性変形層の厚みをOs(ロ
ール掛けによる塑性変形なし)、0.1.、O,S、の
3種とし、それぞのシリンダヘッドを1600ccD 
OHCエンジンに適用して、実機エンジンによる連続高
速耐久運転試験を行なった。なお母材およびクラツド材
の材質、クラッド条件は前述の場合と同じであり、また
運転条件は回転数6800〜7300rpH、全負荷と
した。この運転試験前後のパルプの沈み量によってクラ
ッドシート層の摩耗量を調べたので、その結果を第7図
に示す。
Furthermore, the thickness of the plastically deformed layer due to rolling is Os (no plastic deformation due to rolling), 0.1. , O, S, and each cylinder head is 1600ccD.
We applied this to an OHC engine and conducted a continuous high-speed durability test using an actual engine. The materials of the base material and cladding material and the cladding conditions were the same as in the previous case, and the operating conditions were a rotational speed of 6,800 to 7,300 rpm and a full load. The amount of wear on the clad sheet layer was investigated based on the amount of pulp sinking before and after this running test, and the results are shown in FIG.

第7図から、塑性変形層の厚みがOMの場合すなわち塑
性変形を行なわなかった場合と比較して、ロール掛けに
よって塑性変形層を形成した場合(塑性変形層厚み0.
1s 、  0.5a )は、クラッドシート層の摩耗
量が少なくなってその耐久性能が向上していることが判
る。これは、第6図の実験結果について述べたように塑
性変形層を形成しておくことによりクラッドシート層の
溶着率が高くなった結果、母材への熱伝導が良好となり
、クラッドシート層に対する熱負荷が少なくなったため
と考えられる。
From FIG. 7, it can be seen that the case where the plastic deformation layer is formed by rolling (plastic deformation layer thickness 0.
1s, 0.5a), it can be seen that the amount of wear of the clad sheet layer is reduced and its durability is improved. This is because, as described in the experimental results in Figure 6, the welding rate of the clad sheet layer increases by forming a plastic deformation layer, which results in better heat conduction to the base material and This is thought to be due to a decrease in heat load.

発明の効果 この発明のシリンダヘッドにおいては、クラッド層の下
側の母材表面層に塑性変形層を形成しておくことによっ
て、クラッドシート層と母材との界面やクラッド層内部
の欠陥が著しく少なくなり、そのためクラッドシート層
の溶着率が著しく高くなって、母材への熱伝導を著しく
良好とすることができ、その結果エンジンの動力性能の
一層の改善と耐久性能の向上を図ることが可能となった
Effects of the Invention In the cylinder head of the present invention, by forming a plastic deformation layer on the surface layer of the base material below the clad layer, defects at the interface between the clad sheet layer and the base material and inside the clad layer are significantly reduced. As a result, the welding rate of the clad sheet layer becomes significantly higher, making it possible to significantly improve heat conduction to the base material, and as a result, it is possible to further improve the power performance and durability of the engine. It has become possible.

すなわち、クラッドシート層から母材への熱伝導が上述
のように良好となったため、冷却性能が向上してエンジ
ンのノック限界が向上し、ひいてはトルク、馬力の向上
を図ることが可能となるとともにエンジンの燃費を改善
することができ、また熱伝導の向上によってクラッドシ
ート層に対する運転中の熱負荷が少なくなったため、ク
ラッドシート層の摩耗量も少なくなり、耐久性能を向上
さぜることができた。
In other words, the heat conduction from the clad sheet layer to the base material has improved as described above, which improves cooling performance and improves the knock limit of the engine, which in turn makes it possible to improve torque and horsepower. The fuel efficiency of the engine can be improved, and the heat load on the clad sheet layer during operation is reduced due to improved heat conduction, which reduces the amount of wear on the clad sheet layer and improves durability. Ta.

さらにこの発明のシリンダヘッドを製造するにあたって
は、前述のように塑性変形層を形成しておくだけで高品
質のクラッドシート層が得られるため、シリンダヘッド
本体の製造時における品質管理の負担を従来よりも軽減
することができ、そのためシリンダヘッド本体の製造や
検査に要するコストを低減することが可能となった。
Furthermore, in manufacturing the cylinder head of this invention, a high-quality clad sheet layer can be obtained simply by forming the plastic deformation layer as described above, so the burden of quality control during the manufacturing of the cylinder head body can be reduced compared to the conventional method. Therefore, it is possible to reduce the cost required for manufacturing and inspecting the cylinder head body.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの光間の一実施例のシリンダヘッドの要部を
示す縦断面図、第2図は第1図の部位■の拡大断面図、
第3図はこの発明の一実施例のシリンダヘッドにおける
クラッドシート層付近の金属断面組織写真(倍率:10
倍)、第4図は塑性変形層を形成しなかった比較量のシ
リンダヘッドにおけるクラッドシート層付近の金属断面
組織写真(倍率=10倍)、第5図は塑性変形層の厚み
とクラッドシート層における欠陥発生数との関係を示す
グラフ、第6図は塑性変形層の厚みとクラッドシート層
の溶着率との関係を示すグラフ、第7図は実機耐久試験
におけるクラッドシート摩耗量を示すグラフである。 1・・・シリンダヘッド本体(母材)、 6・・・クラ
ッドシート層、 7・・・塑性変形層。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the main parts of the cylinder head of one embodiment of this light beam, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of part (2) in FIG.
FIG. 3 is a photograph of the metal cross-sectional structure near the clad sheet layer in a cylinder head according to an embodiment of the present invention (magnification: 10
Figure 4 is a photograph of the metal cross-sectional structure near the clad sheet layer in a comparative cylinder head that did not form a plastic deformation layer (magnification = 10x). Figure 5 is the thickness of the plastic deformation layer and the clad sheet layer. Figure 6 is a graph showing the relationship between the thickness of the plastic deformation layer and the welding rate of the clad sheet layer, and Figure 7 is a graph showing the amount of clad sheet wear in the actual machine durability test. be. 1... Cylinder head body (base material), 6... Clad sheet layer, 7... Plastic deformation layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 バルブシートに相当する部位にレーザクラッドによるク
ラッドシート層が形成されたシリンダヘッドにおいて、 前記クラッドシート層の下側の母材表面層に塑性変形層
が形成されていることを特徴とするシリンダヘッド。
[Scope of Claims] In a cylinder head in which a clad sheet layer formed by laser cladding is formed in a portion corresponding to a valve seat, a plastic deformation layer is formed in a base material surface layer below the clad sheet layer. Characteristic cylinder head.
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