JP2009047026A - Method for forming valve-seat and cylinder head - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a valve-seat by which cracks or undeposited parts are not produced in the valve seat. <P>SOLUTION: In the method for forming a valve-seat, a fusion layer 21 is formed by fusing a base material by irradiating the valve seat part 2 with laser. While supplying metal powder 4 onto the fusion layer 21, the cylinder head 1 and laser are rotated relatively to each other so as to form a clad-layer 16 by weld overlay with laser radiation. A fusion-layer lap-part 22 is formed by overlapping the working-start part of the fusion layer 21 on the working-finishing part, and a clad-layer lap-part 23 is formed by overlapping the working-start part of the clad-layer 16 on the working-finishing part. In the method for forming a valve-seat, the fusion-layer lap-part 22 and the clad-layer lap-part 23 are formed in positions other than the parts where intake and exhaust valve-seats in one and the same cylinder approach to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、バルブシート形成方法及びシリンダーヘッドに関し、バルブシートに亀裂若しくは未溶着部を発生させないための技術に関する。   The present invention relates to a valve seat forming method and a cylinder head, and to a technique for preventing a crack or an unwelded portion from being generated in a valve seat.

例えば、自動車エンジンでは、バルブシートとして従来のシートリングを打ち込む方式に変えてバルブシート合金をシリンダーヘッドへ直接肉盛りする方式が採用され初めている。   For example, in an automobile engine, instead of a conventional method of driving a seat ring as a valve seat, a method of directly depositing a valve seat alloy on a cylinder head has been adopted.

このように、バルブシート合金をシリンダーヘッドに直接肉盛りすれば、シートリングの打ち込み方式に比べて熱伝導性を大幅に向上させることができ、冷却性能を高めることができる。   As described above, if the valve seat alloy is directly built on the cylinder head, the thermal conductivity can be greatly improved as compared with the seat ring driving method, and the cooling performance can be improved.

かかる肉盛り方式は、粉末供給装置のノズルから金属粉末をバルブシートを形成する部位（バルブシート部）に供給しながらレーザ発振器よりレーザを照射し、バルブシート部とレーザを相対的に回転させることで、リング状の肉盛り層（バルブシート）を形成するものである。   This build-up method irradiates a laser from a laser oscillator while supplying metal powder from a nozzle of a powder supply device to a portion (valve seat portion) where a valve seat is formed, and relatively rotates the valve seat portion and the laser. Thus, a ring-shaped build-up layer (valve seat) is formed.

この肉盛り方式では、レーザクラッド加工を行う前工程として鋳造によって製造した金属母材に対し、バルブシートを形成する部位に切削工具にて凹形状の溝加工を行い、該溝部にレーザを照射して母材を溶かすことで溶融層を形成後、当該溶融層上に金属粉末を供給しながらレーザを照射してクラッド層（バルブシート）を形成することが行われている（例えば、特許文献１など参照）。
特開２００２−２３９７１１号公報 In this build-up method, a concave groove is formed with a cutting tool on the part where the valve seat is to be formed on the metal base material manufactured by casting as a pre-process for laser cladding, and the groove is irradiated with laser. After forming a molten layer by melting the base material, a clad layer (valve seat) is formed by irradiating a laser while supplying metal powder onto the molten layer (for example, Patent Document 1). Etc.)
JP 2002-239711 A

前記したレーザクラッド加工では、溶融層とクラッド層は、加工開始部に加工終了部を重ねるようにして形成される。そのため、溶融層とクラッド層には、加工開始部に加工終了部がオーバーラップして重なった溶融層ラップ部とクラッド層ラップ部が形成される。   In the laser clad processing described above, the molten layer and the clad layer are formed so as to overlap the processing end portion with the processing start portion. Therefore, the melt layer and the clad layer are formed with a melt layer wrap portion and a clad layer wrap portion that overlap with the processing end portion overlapping the processing start portion.

前記溶融層ラップ部は、その他の部位に比べて厚みが薄く窪んだ凹みとなる。この溶融層ラップ部から肉盛りを開始した場合、凹みに金属粉末が多くなり、レーザにより溶けきれなかった金属粉末が未溶着となって残ることがある。   The molten layer wrap portion is a dent having a thickness that is thinner than other portions. When the build-up is started from the molten layer wrap portion, the metal powder increases in the dent, and the metal powder that could not be melted by the laser may remain unwelded.

また、溶融層ラップ部とクラッド層ラップ部が、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分にあると、熱応力の過多により隣接するバルブシートに亀裂が生じる。   In addition, if the molten layer wrap portion and the clad layer wrap portion are in the facing portions where the intake and exhaust valve seats in the same cylinder are close to each other, cracks occur in the adjacent valve seats due to excessive thermal stress.

そこで、本発明は、バルブシートに亀裂若しくは未溶着部が生じないバルブシート形成方法及びシリンダーヘッドを提供する。   Therefore, the present invention provides a valve seat forming method and a cylinder head that do not cause cracks or unwelded portions in the valve seat.

本発明は、シリンダーヘッドのバルブシートを形成する部位にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成した後、その溶融層上に金属粉末を供給しながらシリンダーヘッド及びレーザを相対的に回転させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成するバルブシート形成方法において、前記溶融層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねた溶融層ラップ部と前記クラッド層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねたクラッド層ラップ部を、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分以外の位置となるように形成することを特徴とする。   In the present invention, a portion of the cylinder head where the valve seat is formed is irradiated with a laser to melt the base material to form a molten layer, and then the cylinder head and the laser are relatively rotated while supplying metal powder onto the molten layer. In the valve seat forming method of forming a clad layer by irradiating with a laser while forming a molten layer wrap portion overlapped with a processing end portion overlapped with a processing start portion of the molten layer and processing start of the clad layer The clad layer lap portion, which is formed by overlapping the processing end portion with the portion, is formed so as to be at a position other than the facing portion where the intake and exhaust valve seats in the same cylinder are close to each other.

また本発明は、バルブシートを形成する部位にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成した後、その溶融層上に金属粉末を供給しながら母材及びレーザを相対的に回転させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成した吸排気用バルブシートを有したシリンダーヘッドにおいて、前記溶融層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねた溶融層ラップ部と前記クラッド層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねたクラッド層ラップ部を共に、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分以外の位置に設けたことを特徴とする。   In the present invention, the portion where the valve seat is formed is irradiated with a laser to melt the base material to form a molten layer, and then the base material and the laser are relatively rotated while supplying metal powder onto the molten layer. In a cylinder head having an intake / exhaust valve seat formed by cladding with laser irradiation to form a cladding layer, the molten layer wrap portion and the cladding overlapped with the processing end portion overlapped with the processing start portion of the molten layer The clad layer lap portion overlapped by overlapping the processing end portion with the processing start portion of the layer is provided at a position other than the opposed portion where the intake and exhaust valve seats in the same cylinder are close to each other. .

本発明のバルブシート形成方法によれば、熱応力の過多によってバルブシートに亀裂が生ずるのを回避することができ、信頼性の高いバルブシートを形成することができる。   According to the valve seat forming method of the present invention, it is possible to avoid cracks in the valve seat due to excessive thermal stress, and it is possible to form a highly reliable valve seat.

本発明のシリンダーヘッドによれば、熱応力の過多によってバルブシートに亀裂が生じることが無いので、信頼性を向上させることができる。   According to the cylinder head of the present invention, the valve seat is not cracked due to excessive thermal stress, so that the reliability can be improved.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

「レーザクラッド装置の構成」
先ず、レーザクラッド装置の構成について説明する。図１はレーザクラッド装置を示す斜視図、図２は粉末供給装置のノズル先端から金属粉末を被加工部に供給している状態を示す図である。 "Configuration of laser cladding equipment"
First, the configuration of the laser cladding apparatus will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a laser clad apparatus, and FIG. 2 is a view showing a state in which metal powder is supplied from a nozzle tip of a powder supply apparatus to a workpiece.

レーザクラッド装置は、図１に示すように、例えば自動車用エンジンなどのシリンダーヘッド１の被加工部であるバルブシート部２にレーザｈｖを照射するレーザ照射装置３と、バルブシート部２に金属粉末４を供給する粉末供給装置５とを備えている。   As shown in FIG. 1, the laser cladding apparatus includes a laser irradiation apparatus 3 that irradiates a valve seat 2 that is a processed part of a cylinder head 1 such as an automobile engine, and a metal powder on the valve seat 2. 4 and a powder supply device 5 for supplying 4.

レーザ照射装置３は、レーザ発振器６と、このレーザ発振器６により発振されるレーザの強さなどを制御するレーザ発振器制御部７と、ＮＣ制御装置８と、レーザを集光してバルブシート部２に照射させる集光ヘッド９とからなる。レーザ発振器６で発振されたレーザｈｖは、レーザ発振器制御部７で制御されて集光ヘッド９に供給され、この集光ヘッド９で絞られてバルブシート部２に照射される。   The laser irradiation device 3 includes a laser oscillator 6, a laser oscillator control unit 7 that controls the intensity of the laser oscillated by the laser oscillator 6, an NC control unit 8, and a valve seat 2 that condenses the laser. And a condensing head 9 to be irradiated. The laser hv oscillated by the laser oscillator 6 is controlled by the laser oscillator control unit 7 and supplied to the condensing head 9. The condensing head 9 squeezes and irradiates the valve seat unit 2.

粉末供給装置５は、バルブシート部２に金属粉末４を供給するノズル１０（図１では図示を省略し図２に示す）と、金属粉末４を収容して置くホッパー１１と、金属粉末４の量を計測する荷重計１２と、ホッパー１１からノズル１０へと金属粉末４を送り込むフィーダ１３と、これらを制御する粉末制御部１４とからなる。ノズル１０の先端からは、ホッパー１１に収容された金属粉末４がフィーダ１３により送られることで、前記バルブシート部２へと吹き付けられる。なお、金属粉末４としては、例えば銅合金などが使用される。   The powder supply device 5 includes a nozzle 10 (not shown in FIG. 1 and shown in FIG. 2) for supplying the metal powder 4 to the valve seat portion 2, a hopper 11 in which the metal powder 4 is placed and placed, A load meter 12 for measuring the amount, a feeder 13 for feeding the metal powder 4 from the hopper 11 to the nozzle 10, and a powder control unit 14 for controlling them. From the tip of the nozzle 10, the metal powder 4 accommodated in the hopper 11 is sent to the valve seat portion 2 by being fed by the feeder 13. For example, a copper alloy is used as the metal powder 4.

このレーザクラッド装置では、前記レーザ発振器６とレーザ発振器制御部７とＮＣ制御装置８と粉末供給制御部１４とがそれぞれコンピュータ１５によって制御されている。そして、このように構成されたレーザクラッド装置によりバルブシート部２に金属粉末４を供給しながらレーザを照射して肉盛りを行うことでクラッド層（バルブシート）１６を形成するが、その際に、図２に示すように、シリンダーヘッド１を矢印Ａで示すように回転させながらレーザクラッド加工を行う。   In this laser cladding apparatus, the laser oscillator 6, the laser oscillator controller 7, the NC controller 8, and the powder supply controller 14 are controlled by a computer 15. Then, the clad layer (valve sheet) 16 is formed by irradiating the laser while supplying the metal powder 4 to the valve seat portion 2 by the laser clad apparatus configured as described above, thereby forming a clad layer (valve sheet) 16. As shown in FIG. 2, laser cladding is performed while rotating the cylinder head 1 as indicated by an arrow A.

「バルブシート形成方法」
次に、バルブシート形成方法について説明する。図３から図８は、バルブシート加工工程を示す図である。 "Valve seat formation method"
Next, the valve seat forming method will be described. 3 to 8 are views showing a valve seat processing step.

先ず、図３（Ａ）で示すシリンダーヘッド（母材）１を鋳造によって形成する（鋳造工程）。シリンダーヘッド１を形成するには、鋳造用金型を用意し、その鋳造用金型に溶融したアルミニウム合金を流し込む。鋳造されたシリンダーヘッド１には、図３（Ｂ）に示すように、後工程で肉盛りを行う部位であるバルブシート部（被加工部）２が形成される。   First, the cylinder head (base material) 1 shown in FIG. 3A is formed by casting (casting process). In order to form the cylinder head 1, a casting mold is prepared, and a molten aluminum alloy is poured into the casting mold. As shown in FIG. 3B, the cast cylinder head 1 is formed with a valve seat part (processed part) 2 which is a part to be built up in a subsequent process.

次に、バルブシート部２に凹形状の溝を形成する（溝加工工程）。溝加工工程では、図３（Ｃ）に示すように、切削工具１７を回転させながらバルブシート部２に押し当て、このバルブシート部２を切削してその表面に凹形状の溝を形成する。   Next, a concave groove is formed in the valve seat portion 2 (groove processing step). In the grooving step, as shown in FIG. 3C, the cutting tool 17 is pressed against the valve seat portion 2 while rotating, and the valve seat portion 2 is cut to form a concave groove on the surface thereof.

次に、図４（Ａ）に示すように、前記溝加工工程で形成した溝部１８にレーザｈｖを照射し母材を溶かして溶融層を形成する（溶融層形成工程）。溶融層を形成するには、加工開始部の上に加工終了部をオーバーラップさせるようにして溶融層ラップ部を形成する。溶融層形成工程では、レーザｈｖの波長を０．８〜０．９μｍ、出力を２．２ｋＷ、加工速度を１．２ｍ／分とした。   Next, as shown in FIG. 4A, the groove 18 formed in the groove processing step is irradiated with a laser hv to melt the base material to form a molten layer (molten layer forming step). In order to form the molten layer, the molten layer wrap portion is formed by overlapping the processing end portion on the processing start portion. In the melt layer forming step, the wavelength of the laser hv was 0.8 to 0.9 μm, the output was 2.2 kW, and the processing speed was 1.2 m / min.

次いで、図４（Ｂ）に示すように、前記溶融層上に金属粉末４を供給しながらシリンダーヘッド１及びレーザｈｖを相対的に回転させつつレーザｈｖを照射し肉盛りしてクラッド層を形成する（レーザクラッド加工工程）。クラッド層を形成するには、加工開始部の上に加工終了部をオーバーラップさせるようにして行う。レーザクラッド加工工程では、レーザｈｖの波長を０．８〜０．９μｍ、出力を１．７ｋＷ、加工速度を１．２ｍ／分とした。   Next, as shown in FIG. 4B, while supplying the metal powder 4 onto the molten layer, the cylinder head 1 and the laser hv are relatively rotated and irradiated with the laser hv to form a cladding layer. (Laser cladding processing step). The clad layer is formed by overlapping the processing end portion on the processing start portion. In the laser cladding processing step, the wavelength of the laser hv was 0.8 to 0.9 μm, the output was 1.7 kW, and the processing speed was 1.2 m / min.

そして最後に、図４（Ｃ）に示すように、仕上げ用切削工具１９を回転させながらクラッド層１６に押し当てて、当該クラッド層１６の表面を研磨する（研磨加工工程）。   Finally, as shown in FIG. 4C, the finishing cutting tool 19 is pressed against the cladding layer 16 while rotating, and the surface of the cladding layer 16 is polished (polishing process).

前記溶融層形成工程では、溶融層２１を形成するには、母材を図５（Ａ）の矢印Ａで示す方向に回転させながらレーザｈｖを照射してバルブシート部２を溶融させるが、そのとき加工開始部２１Ａの上に加工終了部２１Ｂをオーバーラップさせて重ねるようにしている。加工開始部２１Ａの上に加工終了部２１Ｂをオーバーラップさせて重ねたことにより形成される溶融層ラップ部２２は、図５（Ｂ）に示すように、その他の部位に対して厚みが薄い凹みとなる。   In the molten layer forming step, in order to form the molten layer 21, the valve seat 2 is melted by irradiating the laser hv while rotating the base material in the direction indicated by the arrow A in FIG. Sometimes, the machining end portion 21B is overlapped on the machining start portion 21A. As shown in FIG. 5 (B), the molten layer wrap portion 22 formed by overlapping the processing end portion 21B on the processing start portion 21A is a dent having a small thickness with respect to other portions. It becomes.

前記溶融層形成工程で形成された溶融層ラップ部２２からレーザクラッド加工を開始した場合、図６に示すように、凹みとなった溶融層ラップ部２２に金属粉末４が供給されると、その溶融層ラップ部２２に金属粉末４が溜まり易くなる。そして、この溶融層ラップ部２２では、金属粉末４の粉末量が多いことからレーザｈｖにより溶け切れなかった金属粉末４が未溶着となり、溶融層ラップ部２２上にクラッド層１６の未溶着部位１６Ａが形成されてしまう。   When laser cladding processing is started from the molten layer wrap portion 22 formed in the molten layer forming step, as shown in FIG. 6, when the metal powder 4 is supplied to the molten layer wrap portion 22 that is indented, The metal powder 4 is easily collected in the molten layer wrap portion 22. In the molten layer wrap portion 22, since the amount of the metal powder 4 is large, the metal powder 4 that was not completely melted by the laser hv becomes unwelded, and the unwelded portion 16 </ b> A of the cladding layer 16 on the molten layer wrap portion 22. Will be formed.

また、図７に示すように、同一気筒内で近接するバルブシート（クラッド層１６）の溶融層ラップ部２２とクラッド層ラップ部２３とが近接した位置にあると、熱応力の過多によりクラッド層１６に亀裂２４が入ることがある。図７には、一方の排気用バルブシートには溶融層ラップ部２２の位置を表示し、他方の排気用バルブシートにはクラッド層ラップ部２３の位置を表示してある。   In addition, as shown in FIG. 7, if the molten layer wrap portion 22 and the clad layer wrap portion 23 of the valve seat (cladding layer 16) close to each other in the same cylinder are located close to each other, the cladding layer is excessive due to excessive thermal stress. 16 may have a crack 24. In FIG. 7, the position of the melted layer wrap portion 22 is displayed on one exhaust valve seat, and the position of the clad layer wrap portion 23 is displayed on the other exhaust valve seat.

このような不具合を回避するために、本実施の形態では、図８に示すように、溶融層ラップ部２２とクラッド層ラップ部２３を、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分以外の位置となるように形成する。図８では、溶融層ラップ部２２を破線で示し、クラッド層ラップ部２３を実線で示してある。なお、図８中小さいバルブシート（クラッド層）は排気用バルブシートで、それよりも大きいバルブシートは吸気用バルブシートを表している。   In order to avoid such problems, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the melt layer wrap portion 22 and the clad layer wrap portion 23 are close to each other in the intake and exhaust valve seats in the same cylinder. It forms so that it may become a position other than an opposing part. In FIG. 8, the molten layer wrap portion 22 is indicated by a broken line, and the clad layer wrap portion 23 is indicated by a solid line. In FIG. 8, a small valve seat (cladding layer) is an exhaust valve seat, and a larger valve seat represents an intake valve seat.

図８の例では、合計４つのバルブシートが互いに対向する部位を除く外側の部位に、それぞれ溶融層ラップ部２２とクラッド層ラップ部２３を形成している。このような配置とすれば、熱応力の過多によりバルブシート（クラッド層１６）に亀裂２３が生じることを防止できる。つまり、４つの吸排気用バルブが密接する部位から離れることにより、熱応力が集中して掛からなくなり、亀裂２３の発生が抑制される。   In the example of FIG. 8, the molten layer wrap portion 22 and the clad layer wrap portion 23 are formed in the outer portions excluding the portion where the total four valve seats face each other. With such an arrangement, it is possible to prevent the crack 23 from occurring in the valve seat (cladding layer 16) due to excessive thermal stress. That is, when the four intake / exhaust valves are separated from the close contact portions, the thermal stress is concentrated and is not applied, and the generation of the crack 23 is suppressed.

また、本実施の形態では、図８に示すように、同一気筒内の吸排気用バルブシートのうち隣り合うバルブシートの中心を結ぶ中心線Ｓに対して９０度以上のなす角度θとされた位置に、前記溶融層ラップ部２２を形成する。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the angle θ is 90 degrees or more with respect to the center line S connecting the centers of the adjacent valve seats among the intake and exhaust valve seats in the same cylinder. The molten layer wrap portion 22 is formed at the position.

前記角度θを９０度以上とすれば、熱応力の過多による影響を受け難くなり、クラッド層１６に亀裂２３が発生するのを防止することができる。なお、前記した例は、吸気用バルブシートとこれに近接する排気用バルブシートとの関係で表したが、吸気用バルブシート同士との関係または排気用バルブシート同士との関係でも同じであり、前記した角度θを９０度以上とする。   If the angle θ is 90 degrees or more, it is difficult to be affected by excessive thermal stress, and the crack 23 can be prevented from occurring in the cladding layer 16. In addition, although the above-mentioned example was expressed by the relationship between the intake valve seat and the exhaust valve seat close to the intake valve seat, the relationship between the intake valve seats or the relationship between the exhaust valve seats is the same. The aforementioned angle θ is set to 90 degrees or more.

また、本実施の形態では、クラッド層１６の加工開始部を、溶融層ラップ部２２以外の部位から肉盛りを開始して形成するようにする。そうすることで、クラッド加工開始時の金属粉末４が多くなることにより、未溶着が発生することなくクラッド層１６を形成することができる。図８では、このように形成したことで、クラッド層ラップ部２３が溶融層ラップ部２２に重なることなく離れた位置に設けらる。   Further, in the present embodiment, the processing start portion of the cladding layer 16 is formed by starting the build-up from a portion other than the melted layer wrap portion 22. By doing so, the clad layer 16 can be formed without causing unwelding due to an increase in the metal powder 4 at the start of clad processing. In FIG. 8, the clad layer wrap portion 23 is provided at a position apart from the molten layer wrap portion 22 without overlapping with the melted layer wrap portion 22 by being formed in this way.

以上のように構成されたシリンダーヘッド１は、溶融層ラップ部２２とクラッド層ラップ部２３が共に、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分以外の位置とされると共に、溶融層ラップ部２２とクラッド層ラップ部２４の位置がずれて配置されることになる。   In the cylinder head 1 configured as described above, both the molten layer wrap portion 22 and the clad layer wrap portion 23 are positioned at positions other than the facing portions where the intake and exhaust valve seats in the same cylinder are close to each other, The positions of the molten layer wrap portion 22 and the clad layer wrap portion 24 are shifted from each other.

そして、このシリンダーヘッド１は、前記溶融層ラップ部２２とクラッド層ラップ部２３を前記した位置に配置することで、亀裂及び未溶着部の無い信頼性に優れたクラッド層（バルブシート）２０を備えることになる。   And this cylinder head 1 arrange | positions the said fusion | melting layer wrap part 22 and the clad layer wrap part 23 in the above-mentioned position, The clad layer (valve seat) 20 excellent in the reliability without a crack and an unwelded part is provided. To prepare.

図１はレーザクラッド装置を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a laser cladding apparatus. 図２は粉末供給装置のノズル先端から金属粉末を被加工部に供給している状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state in which metal powder is being supplied to the workpiece from the nozzle tip of the powder supply device. 図３はバルブシート加工工程のうち鋳造工程と溝加工工程を示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a casting process and a grooving process in the valve seat processing process. 図４はバルブシート加工工程のうち溶融層形成工程、レーザクラッド加工工程及び研磨加工工程を示す工程図である。FIG. 4 is a process diagram showing a melt layer forming process, a laser cladding process, and a polishing process in the valve seat processing process. 図５は溶融層ラップ部の形成位置とその表面状態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the formation position of the molten layer wrap portion and its surface state. 図６は溶融層ラップ部上にクラッド層を形成する工程を順次示した図である。FIG. 6 is a view sequentially showing the process of forming a clad layer on the molten layer wrap. 図７は熱応力の過多によりクラッド層に亀裂が発生したときの図である。FIG. 7 is a diagram when a crack occurs in the cladding layer due to excessive thermal stress. 図８は本発明のバルブシートに形成される溶融層ラップ部とクラッド層ラップ部の配置位置を示す図である。FIG. 8 is a view showing the arrangement positions of the molten layer wrap portion and the clad layer wrap portion formed in the valve seat of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…シリンダーヘッド
２…バルブシート部（被加工部）
３…レーザ照射装置
４…金属粉末
５…粉末供給装置
６…レーザ発振器
９…集光ヘッド
１０…ノズル
１６…クラッド層
２１…溶融層
２２…溶融層ラップ部
２３…クラッド層ラップ部
２４…亀裂 1 ... Cylinder head 2 ... Valve seat (worked part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Laser irradiation apparatus 4 ... Metal powder 5 ... Powder supply apparatus 6 ... Laser oscillator 9 ... Condensing head 10 ... Nozzle 16 ... Cladding layer 21 ... Molten layer 22 ... Molten layer wrap part 23 ... Cladding layer wrap part 24 ... Crack

Claims (5)

シリンダーヘッドのバルブシートを形成する部位にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成した後、その溶融層上に金属粉末を供給しながらシリンダーヘッド及びレーザを相対的に回転させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成するバルブシート形成方法において、
前記溶融層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねた溶融層ラップ部と前記クラッド層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねたクラッド層ラップ部を、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分以外の位置となるように形成する
ことを特徴とするバルブシート形成方法。 After irradiating a portion of the cylinder head where the valve seat is formed with a laser to melt the base material to form a molten layer, while supplying metal powder onto the molten layer, the cylinder head and the laser are rotated while the laser is rotated relatively. In the valve seat forming method of forming a cladding layer by irradiation and overlaying,
In the same cylinder, a molten layer wrap portion overlapped with a processing end portion overlapped with a processing start portion of the molten layer and a clad layer wrap portion overlapped with a processing end portion overlapped with a processing start portion of the clad layer are overlapped in the same cylinder. The valve seat forming method is characterized in that each of the intake and exhaust valve seats is formed at a position other than a facing portion where they are close to each other. 請求項１に記載のバルブシート形成方法であって、
同一気筒内の吸排気用バルブシートのうち隣り合うバルブシートの中心を結ぶ中心線に対して９０度以上のなす角度とされた位置に、前記溶融層ラップ部を形成する
ことを特徴とするバルブシート形成方法。 The valve seat forming method according to claim 1,
The molten layer wrap portion is formed at a position formed at an angle of 90 degrees or more with respect to a center line connecting the centers of adjacent valve seats among intake and exhaust valve seats in the same cylinder. Sheet forming method. 請求項１または請求項２に記載のバルブシート形成方法であって、
前記クラッド層の加工開始部を、前記溶融層ラップ部以外の部位から肉盛りを開始して形成する
ことを特徴とするバルブシート形成方法。 The valve seat forming method according to claim 1 or 2,
The method for forming a valve seat is characterized in that the processing start portion of the cladding layer is formed by starting build-up from a portion other than the molten layer wrap portion. バルブシートを形成する部位にレーザを照射し母材を溶かして溶融層を形成した後、その溶融層上に金属粉末を供給しながら母材及びレーザを相対的に回転させつつレーザを照射し肉盛りしてクラッド層を形成した吸排気用バルブシートを有したシリンダーヘッドにおいて、
前記溶融層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねた溶融層ラップ部と前記クラッド層の加工開始部に加工終了部をオーバーラップさせて重ねたクラッド層ラップ部を共に、同一気筒内の各吸排気用バルブシート同士が近接する対向部分以外の位置に設けた
ことを特徴とするシリンダーヘッド。 After forming the molten layer by irradiating the part where the valve seat is formed by melting the base material and supplying the metal powder onto the molten layer, the laser is irradiated while rotating the base material and the laser relatively. In a cylinder head having an intake / exhaust valve seat that is formed to form a cladding layer,
Both the molten layer wrap portion overlapped with the processing end portion overlapped with the processing start portion of the molten layer and the clad layer wrap portion overlapped with the processing end portion overlapped with the processing start portion of the clad layer, both in the same cylinder A cylinder head characterized by being provided at a position other than the opposed portion where the intake and exhaust valve seats are close to each other. 請求項４に記載のシリンダーヘッドであって、
前記溶融層ラップ部と前記クラッド層ラップ部の位置をずらして設けた
ことを特徴とするシリンダーヘッド。 The cylinder head according to claim 4,
A cylinder head, wherein the molten layer wrap portion and the clad layer wrap portion are provided at different positions.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106148950A (en) * 2016-08-26 2016-11-23 阳江东华激光智能科技有限公司 Laser melting coating work station cut by five metals cutter
JP2017070988A (en) * 2015-10-08 2017-04-13 トヨタ自動車株式会社 Laser building-up method for valve seat
CN113843503A (en) * 2020-06-26 2021-12-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Method of attaching a valve seat insert to an aluminum cylinder head

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170577A (en) * 1985-01-22 1986-08-01 Toyota Motor Corp Formation of alloyed layer on al alloy casting surface
JPH1086685A (en) * 1996-09-18 1998-04-07 Fuji Univance:Kk Transfer device
JPH10141026A (en) * 1996-11-11 1998-05-26 Nissan Motor Co Ltd Valve seat, padding work method therefor, padding work device, and cylinder head for engine
JPH11156563A (en) * 1997-11-25 1999-06-15 Komatsu Ltd Laser beam micro marking device and marking method
JP2002089358A (en) * 2000-09-14 2002-03-27 Nissan Motor Co Ltd Laser clad working method of cylinder head and laser clad working device
JP2005152925A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd Laser build-up method
JP2005299598A (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Honda Motor Co Ltd Laser building-up method for valve seat
JP2009012056A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Toyota Motor Corp Build-up method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170577A (en) * 1985-01-22 1986-08-01 Toyota Motor Corp Formation of alloyed layer on al alloy casting surface
JPH1086685A (en) * 1996-09-18 1998-04-07 Fuji Univance:Kk Transfer device
JPH10141026A (en) * 1996-11-11 1998-05-26 Nissan Motor Co Ltd Valve seat, padding work method therefor, padding work device, and cylinder head for engine
JPH11156563A (en) * 1997-11-25 1999-06-15 Komatsu Ltd Laser beam micro marking device and marking method
JP2002089358A (en) * 2000-09-14 2002-03-27 Nissan Motor Co Ltd Laser clad working method of cylinder head and laser clad working device
JP2005152925A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd Laser build-up method
JP2005299598A (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Honda Motor Co Ltd Laser building-up method for valve seat
JP2009012056A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Toyota Motor Corp Build-up method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017070988A (en) * 2015-10-08 2017-04-13 トヨタ自動車株式会社 Laser building-up method for valve seat
CN106148950A (en) * 2016-08-26 2016-11-23 阳江东华激光智能科技有限公司 Laser melting coating work station cut by five metals cutter
CN113843503A (en) * 2020-06-26 2021-12-28 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Method of attaching a valve seat insert to an aluminum cylinder head
CN113843503B (en) * 2020-06-26 2024-05-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Method of attaching a valve seat insert to an aluminum cylinder head

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