JP2681302B2

JP2681302B2 - 直打式バルブリフタの溶射処理方法及びその装置

Info

Publication number: JP2681302B2
Application number: JP2032173A
Authority: JP
Inventors: 常光中島
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JPH03236460A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は軽合金製直打式バルブリフタの表面に耐摩耗
性向上のための溶射層を形成する溶射処理方法とその装
置に関するものである。

［従来の技術］直打式バルブリフタ（以下、バルブリフタという。）
は第２図に示すように、上部の端壁22と側面部の側壁23
とにより倒立カップ状に構成されており、最近では軽量
化のためにアルミニウム合金で形成することが検討され
ている。しかし、アルミニウム合金は一般に耐摩耗性が
不十分なため、例えば次のような溶射処理を施すことが
必要となる。

すなわち、前記バルブリフタ21の端壁22を略円柱状の
上部保持具２と同じく略円柱状の下部保持具13とにより
上下から挾んで、該バルブリフタ21をその軸回りに図示
しない公知の回転駆動装置により緩やかに回転させる。
そして、該バルブリフタ21の側方に配置した溶射ガン４
を上下動させながら、該溶射ガン４からバルブリフタ21
の側壁23の外周面に耐摩耗性材料を溶射して溶射層11を
形成する。この溶射層11に使用される耐摩耗性材料とし
ては、例えばNi−Cr−Ｂ−Si合金やサーメット等が代表
的である。

［発明が解決しようとする課題］上記耐摩耗性材料はかなりの高温（例えばNi−Cr−Ｂ
−Si合金の場合は約1000℃）で溶射される。この溶射は
上記の通りバルブリフタ21をその軸回りに回転させなが
ら行うので、該バルブリフタ21は回転する間にある程度
は自然放熱により冷却される。また、バルブリフタ21は
その熱が上部保持具２及び下部保持具13に伝導すること
によっても冷却される。

しかし、上記自然放熱による冷却効果はあまり高くな
く、また保持具2,13への熱伝導も該保持具2,13自体が温
度上昇することによって冷却効果が減少するため不十分
であった。そのため、どうしてもバルブリフタ21がかな
り高温まで加熱されて、その形成材料であるアルミニウ
ム合金の硬度が低下するという問題があった。この問題
は小型のバルブリフタほど顕著となる。

また、保持具2,13は前記温度上昇により熱膨張するの
で、バルブリフタ21を適正に保持するためにクリアラン
スの微妙な調整が必要になったり、溶射処理作業を連続
して繰り返すと、保持具2,13自体も繰返し加熱により熱
劣化したりして作業上の支障をきたすこともあった。

そこで、バルブリフタ21と保持具2,13の強制冷却が必
要となるが、バルブリフタ21や保持具2,13に直接冷却水
を当てて水冷すると、溶射時の熱により冷却水が水蒸気
となり、該水蒸気が溶射に悪影響して均一な溶射層11が
形成できないという新たな問題が生じた。また、バルブ
リフタ21や保持具2,13に冷却空気を噴出して空冷するだ
けでは、該冷却空気の圧力が低すぎると冷却効果が不十
分となり、また、たとえ圧力が高くても前記保持具2,13
を冷却する効果は不十分であった。

本発明の目的は、上記問題を解決し、軽合金製のバル
ブリフタの硬度低下を生じさせることなく、均一な溶射
層を形成することができるとともに、円滑な溶射処理作
業ができる直打式バルブリフタの溶射処理方法及びその
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、請求項１の直打式バルブ
リフタの溶射処理方法は、軽合金により形成された倒立
カップ状のバルブリフタの端壁を上部保持具と下部保持
具とにより挾んで軸回りに回転させながら、該バルブリ
フタの側方から該バルブリフタの側壁の外周面に耐摩耗
性材料を溶射して溶射層を形成するとともに、少なくと
も該溶射途中には前記下部保持具に冷却水を通して該下
部保持具を水冷するとともに、該下部保持具よりバルブ
リフタに冷却空気を噴出させて該バルブリフタを空冷す
ることとした。

請求項２の直打式バルブリフタの溶射処理装置は、軽
合金により形成された倒立カップ状のバルブリフタの端
壁を挾む上部保持具及び下部保持具と、前記上部保持具
及び下部保持具を軸回りに回転させる回転駆動装置と、
前記バルブリフタの側方から該バルブリフタの側壁の外
周面に耐摩耗性材料を溶射する溶射ガンとからなる溶射
処理装置において、前記下部保持具には前記バルブリフ
タに向けて開口する噴出孔と、該噴出孔に連通し冷却空
気を通す空気通路と、該下部保持具内に冷却水を通す冷
却水流路とを設けたものとした。

本明細書において「軽合金」とは、FeとAlの平均比重
に近い５を基準にして比重がそれ以下の合金をいい、Al
−Si合金、Al−Cu合金、Al−Cu−Mg合金（ジュラルミ
ン、超ジュラルミン）、Al−Zn−Mg合金、Al−Zn−Mg−
Cu合金（超々ジュラルミン）等の各種Al合金、Mg−Al合
金、Mg−Zn合金、Mg−Al−Zn合金、Mg−Zn−Zr合金等の
各種Mg合金、Ti−Al−Ｖ合金等の各種Ti合金を例示する
ことができる。

［作用］本発明の溶射処理装置及びその装置によれば、溶射時
にバルブリフタは次の作用により効果的に強制冷却され
る。

下部保持具の冷却水流路に冷却水を通して該下部保持
具を冷却することにより、該下部保持具に対してバルブ
リフタから溶射による熱が迅速に伝導する。

下部保持具の噴出孔からバルブリフタに冷却空気を噴
出させて該バルブリフタを空冷することにより、該バル
ブリフタは直接的に放熱する。このとき、上記の通り下
部保持具は冷却されているので、冷却空気は下部保持具
を通っても無用に加熱されて冷却効果を下げるようなこ
とはない。

上記作用に加え、下部保持具が熱膨張することもない
ので、前記クリアランス調整をしなくてもバルブリフタ
を適性に保持することができる。さらに、溶射処理作業
を連続しても、下部保持具の熱劣化は起こらない。

［実施例］以下、本発明をアルミニウム合金製のバルブリフタ
（従来技術項で説明したバルブリフタ21と同じ）の溶射
処理方法とその装置に具体化した実施例について、第１
図を参照して説明する。

本実施例の溶射処理装置１は、バルブリフタ21の端壁
22を上部保持具２及び下部保持具３と、前記上部保持具
２及び下部保持具３を軸回りに回動させる図示しない回
動駆動装置と、前記バリブリフタ21の側壁23の側方に上
下動可能に配置された溶射ガン４とを備えている。

ここで、上部保持具２には、従来の技術の項に挙げた
ものと同じ略円柱状の単純なものを使用しているが、端
壁22を挾めればどのようなものでもよい。また、回転駆
動装置には、電気モータ、油圧モータ等、公知のあらゆ
る手段を使用することができる。また、溶射ガン４に
は、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射等、公知
の各種方式のガンを使用することができる。

さて、本実施例の特徴は下部保持具３にあり、バルブ
リフタ21の側壁23との間に空冷用の十分な隙間ができる
よう、該側壁23の内径よりやや小さい外径をもった略円
柱状に形成されている。

この下部保持具３の上面の中央部はバルブリフタ21の
端壁22に面接触するよう平面であるが、その回りは周縁
側ほど低くなる傾斜面５になっている。この傾斜面５に
はバルブリフタ21の端壁22に向けて斜め外側に開口する
噴出孔６が１個又は２個以上形成され、下部保持具３の
外周よりの内部には前記噴出孔６に連通して冷却空気を
通す空気通路７が噴出孔６の数に応じて形成されてい
る。この空気通路７には図示しない空気ポンプが接続さ
れ、例えば4kgf/cm²の圧力で冷却空気を送り出すように
なっている。この冷却空気の温度は室温でもよいが、室
温以下に冷却すればさらに空冷効果を高めることができ
る。

また、下部保持具３の内部中心には断面略円形をな
し、上端が閉塞した空洞８が形成され、さらに該空洞８
内にはその内径よりも小さい外径をもった円筒状の冷却
管９が空洞８の天面に接しないように配設されている。
従って、この冷却管９の内部から、該冷却管９の外周面
と空洞８の内周面との隙間にかけては、冷却水を通す冷
却水流路10を構成している。この冷却水流路10の入口、
すなわち冷却管９の下端には図示しない送水ポンプが接
続されている。この冷却水の温度及び圧力は、後述する
溶射処理作業時に下部保持具３が室温前後を維持するよ
うな温度及び圧力に設定することが好ましい。なぜな
ら、溶射作業時に下部保持具３を室温よりかなり低い温
度まで冷却すると、該下部保持具３の外表面が結露し
て、水蒸気を発生させる原因となり、均一な溶射層が得
られないおそれがあるからである。

次に、以上のように構成された溶射処理装置１を使用
して行うバルブリフタ21の溶射処理方法について説明す
る。

まず、バルブリフタ21の端壁22を上部保持具２と下部
保持具３とにより挾み、側壁23の内周面と下部保持具３
との隙間を全周に亘って略均一に合わせる。

次に、回転駆動装置によりバルブリフタ21をその軸回
りにゆっくり回転させながら、該バルブリフタ21の側方
にセットした上下動する溶射ガン４から側壁23に耐摩耗
性材料を溶射して溶射層11を形成する。ここで、バルブ
リフタ21の回転速度は400〜600rpm程度が適当である。
また、本実施例では耐摩耗性材料としてNi−Cr−Ｂ−Si
合金を使用し、溶射温度は約1000℃とした。

上記溶射途中から溶射直後にかけては、送水ポンプを
作動させて下部保持具３の冷却水流路10に冷却水を通
し、前記の通り下部保持具３を前記バルブリフタ21から
溶射熱の伝導を受けても室温前後に維持されるように水
冷する。同時に、空気ポンプを作動させ、下部保持具３
の噴出孔６からバルブリフタ21の端壁22及び側壁23の内
面に冷却空気を噴出させて該バルブリフタ21を空冷す
る。

従って、バルブリフタ21は次の作用により効果的に強
制冷却される。

前記水冷により溶射時に室温前後に維持されている下
部保持具３に対して、バルブリフタ21から溶射による熱
が迅速に伝導する。

前記空冷により該バルブリフタ21は直接的に放熱す
る。このとき、上記の通り下部保持具３は室温前後に維
持されているので、冷却空気は下部保持具３を通っても
室温以上に加熱されて冷却効果を下げるようなことはな
い。

上記効果に加え、下部保持具３が室温前後に維持され
ることにより結露による水蒸気発生のおそれがなく、均
一な溶射層が得られる。また、下部保持具３が熱膨張す
ることもないので、前記クリアランス調整をしなくても
バルブリフタ21を適正に保持することができる。さら
に、溶射処理作業を連続して繰り返しても、下部保持具
３の熱劣化は起こらない。

なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるもので
はなく、例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない
範囲で任意に変更して具体化することもできる。

（１）下部保持具の外形は円柱に限定されず、例えば角
柱でもよい。

（２）冷却水流路も前記空洞８と冷却管９により構成さ
れるものに限定されず、例えば孔を連続形成してなるも
のや、湾曲する冷却管を下部保持具に鋳込んで形成した
もの等でもよい。また、冷却水流路の本数は１本でも２
本以上でもよい。

（３）噴出孔の位置も前記傾斜面５に限定されず、例え
ば下部保持具３の側面上部でもよい。また、噴出孔の数
は１個でも２個以上でもよいが、空冷効果の点では２個
以上が好ましく、２〜４個が一般的である。

（４）空気通路も前記冷却水流路と同じく適宜変更する
ことができる。また、噴出孔を２個以上設けた場合、空
気通路を途中まで共通にして途中から分岐してもよい。

（５）前記水冷及び空冷は少なくとも溶射途中に行えば
よいが、実施例のように溶射直後にも行うことにより冷
却効果を高めることができる。

（６）上部保持具に上記冷却水流路を設けてもよく、こ
の場合、熱伝導によるバルブリフタの冷却効果はさらに
高くなる。

（７）本発明は、アルミニウム合金以外にも前述した各
種軽合金よりなるバルブリフタの溶射に適用することが
できる。

［発明の効果］本発明は、上記の通り構成されているので、軽合金製
のバルブリフタの硬度低下を生じさせることなく、均一
な溶射層を形成することができるとともに、円滑な溶射
処理作業ができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した溶射処理装置の実施例の断
面図、第２図は従来例の断面図である。１……直打式バルブリフタの溶射処理装置、２……上部保持具、３……下部保持具、４……溶射ガン、６……噴出孔、７……空気通路、８……冷却水流路としての空洞、９……冷却水流路としての冷却管、 10……冷却水流路、11……溶射層、 21……バルブリフタ、22……端壁、 23……側壁。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軽合金により形成された倒立カップ状のバ
ルブリフタ（21）の端壁（22）を上部保持具（２）と下
部保持具（３）とにより挾んで軸回りに回転させなが
ら、該バルブリフタ（21）の側方から該バルブリフタ
（21）の側壁（23）の外周面に耐摩耗性材料を溶射して
溶射層（11）を形成するとともに、少なくとも該溶射途
中には前記下部保持具（３）に冷却水を通して該下部保
持具（３）を水冷するとともに、該下部保持具（３）よ
りバルブリフタ（21）に冷却空気を噴出させて該バルブ
リフタ（21）を空冷することを特徴とする直打式バルブ
リフタの溶射処理方法。
【請求項２】軽合金により形成された倒立カップ状のバ
ルブリフタ（21）の端壁（22）を挾む上部保持具（２）
及び下部保持具（３）と、前記上部保持具（２）及び下
部保持具（３）を軸回りに回転させる回転駆動装置と、
前記バルブリフタ（21）の側壁（23）の側方に配置され
た溶射ガン（４）とからなる溶射処理装置において、前記下部保持具（３）には前記バルブリフタ（21）に向
けて開口する噴出孔（６）と、該噴出孔（６）に連通し
冷却空気を通す空気通路（７）と、該下部保持具（３）
内に冷却水を通す冷却水流路（8,9,10）とを設けたこと
を特徴とする直打式バルブリフタの溶射処理装置。