JP2907888B2 - 再溶融カムシャフトの製造方法 - Google Patents
再溶融カムシャフトの製造方法Info
- Publication number
- JP2907888B2 JP2907888B2 JP24910789A JP24910789A JP2907888B2 JP 2907888 B2 JP2907888 B2 JP 2907888B2 JP 24910789 A JP24910789 A JP 24910789A JP 24910789 A JP24910789 A JP 24910789A JP 2907888 B2 JP2907888 B2 JP 2907888B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- camshaft
- cam
- melted
- cam portion
- residual stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Gears, Cams (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は再溶融法により表面硬化させる再溶融カムシ
ャフトの製造方法に関し、特に高出力エンジンに使用さ
れるカムシャフトの耐摩耗性、耐ピッチング性の向上を
図った再溶融カムシャフトの製造方法に関する。
ャフトの製造方法に関し、特に高出力エンジンに使用さ
れるカムシャフトの耐摩耗性、耐ピッチング性の向上を
図った再溶融カムシャフトの製造方法に関する。
《従来の技術》 近年エンジンの出力は急速に高出力化しており、この
高出力化に伴い、カムシャフトのカム部には、より高い
面圧が加わるようになってきている。
高出力化に伴い、カムシャフトのカム部には、より高い
面圧が加わるようになってきている。
このため、カム部の耐摩耗性，耐熱性，耐腐食性等の
物性を向上させるべく、カムシャフトは従来、次のよう
な方法にて製造されていた。
物性を向上させるべく、カムシャフトは従来、次のよう
な方法にて製造されていた。
（１）カム部を形成する金属基材の表面層を、レーザー
ビーム，電子ビーム等のビーム熱エネルギやTIG溶接等
のアーク熱エネルギ等で再溶融して硬化させ、金属基材
表面に耐摩耗性合金チル層を形成する方法。
ビーム，電子ビーム等のビーム熱エネルギやTIG溶接等
のアーク熱エネルギ等で再溶融して硬化させ、金属基材
表面に耐摩耗性合金チル層を形成する方法。
（２）カム部を形成する金属基材の表面に、高合金化用
の金属粉末を、粉末のまま供給したり、溶媒に分散させ
てコーティングしたりあるいはバインダーでシート化し
て貼付するかした後、これら高合金化用の金属粉末と共
に金属基材表面を、レーザービーム，電子ビーム等のビ
ーム熱エネルギやTIG溶接等のアーク熱エネルギ等で再
溶融し、金属基材表面に耐摩耗性高合金チル層を形成す
る方法。
の金属粉末を、粉末のまま供給したり、溶媒に分散させ
てコーティングしたりあるいはバインダーでシート化し
て貼付するかした後、これら高合金化用の金属粉末と共
に金属基材表面を、レーザービーム，電子ビーム等のビ
ーム熱エネルギやTIG溶接等のアーク熱エネルギ等で再
溶融し、金属基材表面に耐摩耗性高合金チル層を形成す
る方法。
以上のような再溶融法によって得られるチル層は微細
な組織であり、カムシャフトのカム部に優れた耐摩耗
性，耐熱性，耐腐食性等の物性を付与する。
な組織であり、カムシャフトのカム部に優れた耐摩耗
性，耐熱性，耐腐食性等の物性を付与する。
尚、中空カムシャフトの再溶融チル層の形成手法につ
いては、特開昭58−50354号公報で提案されている。
いては、特開昭58−50354号公報で提案されている。
《発明が解決しようとする課題》 しかし、上述した（１），（２）の方法は、いずれも
金属基材の表面層をビーム熱エネルギやアーク熱エネル
ギ等で急激に加熱して再溶融するため、次のような問題
がある。
金属基材の表面層をビーム熱エネルギやアーク熱エネル
ギ等で急激に加熱して再溶融するため、次のような問題
がある。
すなわち、カムシャフトのカム部表面層に、再溶融時
の熱歪により引張残留応力が発生する。
の熱歪により引張残留応力が発生する。
しかも、このような熱エネルギに晒されるカム部表面
層の熱影響部がマルテンサイトに変態するため、カム部
表面層の引張残留応力が増加する。
層の熱影響部がマルテンサイトに変態するため、カム部
表面層の引張残留応力が増加する。
また一般的には、再溶融処理の後にカム部の表面層に
対して仕上げ研削加工を施すが、この仕上げ研削加工に
よっても残留応力が発生する。
対して仕上げ研削加工を施すが、この仕上げ研削加工に
よっても残留応力が発生する。
従って、製品化されるカムシャフトには、上記の熱歪
及びマルテンサイト変態に基因する引張残留応力に、研
削加工による残留応力が加わり、大きな残留応力が存在
することとなる。
及びマルテンサイト変態に基因する引張残留応力に、研
削加工による残留応力が加わり、大きな残留応力が存在
することとなる。
そしてこの大きな残留応力により、エンジン運転中カ
ムシャフトのカムノーズ部にピッチングが発生し、その
剥離材が周辺部材に巻き込まれてしまうといった事故が
発生するおそれがあった。またこのようなピッチングに
より、カム部の接触長さが縮小化し、これに伴ってカム
部の面圧が増大し、結果的にカム部の異常摩耗を誘発す
る可能性もあった。
ムシャフトのカムノーズ部にピッチングが発生し、その
剥離材が周辺部材に巻き込まれてしまうといった事故が
発生するおそれがあった。またこのようなピッチングに
より、カム部の接触長さが縮小化し、これに伴ってカム
部の面圧が増大し、結果的にカム部の異常摩耗を誘発す
る可能性もあった。
本発明は以上の諸点に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、カム部表面に再溶融合金チル
層を形成して製造されるカムシャフトにピッチングが発
生するのを規制できる（すなわち、耐ピッチング性に優
れる）と共に、耐摩耗性にも優れる再溶融カムシャフト
の製造方法を提案するにある。
その目的とするところは、カム部表面に再溶融合金チル
層を形成して製造されるカムシャフトにピッチングが発
生するのを規制できる（すなわち、耐ピッチング性に優
れる）と共に、耐摩耗性にも優れる再溶融カムシャフト
の製造方法を提案するにある。
《課題を解決するための手段》 本発明に係る再溶融カムシャフトの製造方法は、上記
目的を達成するために、カム部表面を再溶融処理してカ
ムシャフトを製造する方法において、再溶融処理後のカ
ム部中央部を中空加工することを特徴とする。
目的を達成するために、カム部表面を再溶融処理してカ
ムシャフトを製造する方法において、再溶融処理後のカ
ム部中央部を中空加工することを特徴とする。
また、前記中空加工による穿孔の方向が前記カムシャ
フトの軸方向であることを特徴とする。
フトの軸方向であることを特徴とする。
さらに、前記中空加工により穿設された孔内面を、再
溶融することを特徴とする。
溶融することを特徴とする。
《作 用》 本発明では、先ずカムシャフトのカム部表面を、上述
した方法（１），（２）と同様にして再溶融処理する。
した方法（１），（２）と同様にして再溶融処理する。
この再溶融処理により、カム部表面に微細組織の耐摩
耗性（高）合金チル層が形成され、カム部表面の耐摩耗
性，耐熱性，耐腐食性等の物性が向上する。
耗性（高）合金チル層が形成され、カム部表面の耐摩耗
性，耐熱性，耐腐食性等の物性が向上する。
次に、再溶融処理した後のカム部の中央部をドリル等
で穿孔して中空加工を施す。
で穿孔して中空加工を施す。
中空加工による穿孔部は剛性が低くなっており、再溶
融処理により発生している耐摩耗性（高）合金チル層中
の引張残留応力の影響を容易に受けることとなって、こ
の部分に圧縮応力が生じる。
融処理により発生している耐摩耗性（高）合金チル層中
の引張残留応力の影響を容易に受けることとなって、こ
の部分に圧縮応力が生じる。
この穿孔部における圧縮応力の発生により、耐摩耗性
（高）合金チル層中の引張残留応力が解放されて引張残
留応力を低減させることができ、これにより耐摩耗性
（高）合金チル層の耐摩耗特性，耐ピッチング特性が向
上する。
（高）合金チル層中の引張残留応力が解放されて引張残
留応力を低減させることができ、これにより耐摩耗性
（高）合金チル層の耐摩耗特性，耐ピッチング特性が向
上する。
中空加工による穿孔の方向は、一般にカムシャフトの
軸方向とすることが好ましい。このように構成すれば、
穿孔部をカムシャフトのシャフト貫通孔として用いるこ
とができる。
軸方向とすることが好ましい。このように構成すれば、
穿孔部をカムシャフトのシャフト貫通孔として用いるこ
とができる。
また中空加工により穿設された孔内面を、レーザビー
ム，電子ビーム等のビーム熱エネルギやTIG溶接等のア
ーク熱エネルギ等で再溶融するようにしても良い。この
ように穿孔部の内面を再溶融処理すれば、この部分に引
張応力を発生させることができ、この引張応力によって
カム部全体の応力バランスを崩してカム部表面に若干の
圧縮応力を付加させることにより、カム部表面の引張残
留応力を低減させることができる。
ム，電子ビーム等のビーム熱エネルギやTIG溶接等のア
ーク熱エネルギ等で再溶融するようにしても良い。この
ように穿孔部の内面を再溶融処理すれば、この部分に引
張応力を発生させることができ、この引張応力によって
カム部全体の応力バランスを崩してカム部表面に若干の
圧縮応力を付加させることにより、カム部表面の引張残
留応力を低減させることができる。
《実 施 例》 以下に、本発明の好適な実施例について詳述する。
実施例１ 第１図のステップに従ってカムシャフトを製造する。
先ずステップ１にて、鋳鉄製カムシャフト１のカム部
20表面を研削し、黒皮を除去する。
20表面を研削し、黒皮を除去する。
次いでステップ２にて、カム部20表面に図示しないア
クリル系の接着テープで合金粉末シート２を接着固定す
る。
クリル系の接着テープで合金粉末シート２を接着固定す
る。
この合金粉末シート２は、その組成がMo;2.5〜15.0wt
％,P;0.5〜3.0wt％,Cr;10wt％以下,C;1.5〜5.0wt％,Fe;
残で、粒度が100メッシュアンダーの合金粉末とアセト
ンで希釈したアクリル樹脂とを混練後、厚さ0.1〜1.0mm
でシート状に成形したものである。
％,P;0.5〜3.0wt％,Cr;10wt％以下,C;1.5〜5.0wt％,Fe;
残で、粒度が100メッシュアンダーの合金粉末とアセト
ンで希釈したアクリル樹脂とを混練後、厚さ0.1〜1.0mm
でシート状に成形したものである。
そしてこのシートを接着固定した後、カムシャフト１
を窒素ガスの雰囲気内で１時間，温度300℃で脱ろう処
理し、アセトン，アクリル樹脂を除去する。
を窒素ガスの雰囲気内で１時間，温度300℃で脱ろう処
理し、アセトン，アクリル樹脂を除去する。
この後ステップ３にて、表１の条件でTIGトーチ３先
端の電極４からのアーク熱にて高合金再溶融処理し、耐
摩耗性高合金チル層12を形成する。
端の電極４からのアーク熱にて高合金再溶融処理し、耐
摩耗性高合金チル層12を形成する。
続いてステップ４にて、図示省略のガンドリルを用い
てカム部20中央部に中空加工を施してカムシャフト１の
軸方向に孔５を穿設し、その後孔５の仕上げ加工を行な
う。
てカム部20中央部に中空加工を施してカムシャフト１の
軸方向に孔５を穿設し、その後孔５の仕上げ加工を行な
う。
そして、ステップ５にて処理部分を研削加工し、耐摩
耗性高合金チル層12の表面を平滑面12aとする。
耗性高合金チル層12の表面を平滑面12aとする。
ステップ４における仕上げ加工前のカムシャフト１の
カム部20表面に対し、ひずみゲージ法で引張応力を測定
した結果、後述の表３に示すように6.5kgf/mm2であっ
た。
カム部20表面に対し、ひずみゲージ法で引張応力を測定
した結果、後述の表３に示すように6.5kgf/mm2であっ
た。
この引張残留応力6.5kgf/mm2は、中空加工を施さなか
った後述の比較例１のカム部表面の引張残留応力14kgf/
mm2に比し、おおよそ55％も低くなっており、また中空
加工をステップ３の再溶融処理前に施した後術の比較例
２のカム部表面の引張残留応力10kgf/mm2に比し、35％
も低いものであった。
った後述の比較例１のカム部表面の引張残留応力14kgf/
mm2に比し、おおよそ55％も低くなっており、また中空
加工をステップ３の再溶融処理前に施した後術の比較例
２のカム部表面の引張残留応力10kgf/mm2に比し、35％
も低いものであった。
また、このカムシャフト１に対して仕上げ加工（ステ
ップ５）を行ない、表２に示す条件にてモータリングに
よる耐久テストを行なった。
ップ５）を行ない、表２に示す条件にてモータリングに
よる耐久テストを行なった。
この結果、本実施例のものでは、カムノーズ部にピッ
チングは発生していなかった。
チングは発生していなかった。
実施例２ 実施例１のステップ１〜ステップ４と全く同様に処理
した後、第２図（Ａ）に示す要領で、中空加工による穿
孔部５内部を再溶融処理した。すなわち同図に示すよう
に、穿孔部５内にビーム反射ミラー６をセットし、光源
７からレーザビーム８を照射した。
した後、第２図（Ａ）に示す要領で、中空加工による穿
孔部５内部を再溶融処理した。すなわち同図に示すよう
に、穿孔部５内にビーム反射ミラー６をセットし、光源
７からレーザビーム８を照射した。
これにより穿孔部５の内面が再溶融処理され、表面硬
化層5aが形成された。第２図（Ｂ）は、この状態のカム
部20の正面図である。
化層5aが形成された。第２図（Ｂ）は、この状態のカム
部20の正面図である。
以上のようにして製造されたカムシャフト１のカム部
20表面の引張残留応力を、ひずみゲージ法にて測定した
結果を、表３に合わせて示す。
20表面の引張残留応力を、ひずみゲージ法にて測定した
結果を、表３に合わせて示す。
表３から明らかなように、本例では4.0kgf/mm2の張残
留応力があり、比較例１の14kgf/mm2の引張残留応力の
おおよそ75％も低くなっており、比較例２の10kgf/mm2
の引張残留応力の60％も低いものであった。
留応力があり、比較例１の14kgf/mm2の引張残留応力の
おおよそ75％も低くなっており、比較例２の10kgf/mm2
の引張残留応力の60％も低いものであった。
また、仕上げ加工後実施例１と同じ条件でモータリン
グによる耐久テストを行った結果、カムノーズ部にピッ
チングは発生していなかった。
グによる耐久テストを行った結果、カムノーズ部にピッ
チングは発生していなかった。
比較例１ 実施例１のステップ４を省略する以外は実施例１と全
く同様にしてカムシャフトを製造し、このカムシャフト
のカム部の引張残留応力を、同様のひずみゲージ法にて
測定した。
く同様にしてカムシャフトを製造し、このカムシャフト
のカム部の引張残留応力を、同様のひずみゲージ法にて
測定した。
この結果を、表３に合わせて示す。
表３から明らかなように、カム部表面の再溶融処理の
後に中空加工を行わなかった場合、14kgf/mm2もの引張
残留応力が確認された。
後に中空加工を行わなかった場合、14kgf/mm2もの引張
残留応力が確認された。
また実施例１と同じ条件でモータリングによる耐久テ
ストを行った結果、カムノーズ部には目視で観察できる
程度のピッチングが発生していた。
ストを行った結果、カムノーズ部には目視で観察できる
程度のピッチングが発生していた。
比較例２ 実施例１のステップ３の再溶融処理前に中空加工を施
すと共に実施例１のステップ４を省略する以外は、実施
例１と全く同様にしてカムシャフトを製造し、このカム
シャフトのカム部を引張残留応力を、同様のひずみゲー
ジ法にて測定した。
すと共に実施例１のステップ４を省略する以外は、実施
例１と全く同様にしてカムシャフトを製造し、このカム
シャフトのカム部を引張残留応力を、同様のひずみゲー
ジ法にて測定した。
この結果も、表３に合わせて示す。
表３から明らかなように、カム部表面の再溶融処理前
に中空加工を行った場合は、10kgf/mm2もの引張残留応
力が確認された。
に中空加工を行った場合は、10kgf/mm2もの引張残留応
力が確認された。
また実施例１と同じ条件でモータリングによる耐久テ
ストを行った結果は、比較例１の場合と同様に、カムノ
ーズ部には目視で観察できる程度のピッチングが発生し
ていた。
ストを行った結果は、比較例１の場合と同様に、カムノ
ーズ部には目視で観察できる程度のピッチングが発生し
ていた。
《発明の効果》 以上詳述した本発明によれば、カム部表面の再溶融処
理の際に発生する引張残留応力を、再溶融処理後に行う
カム部中央の中空加工による穿孔部に生ずる圧縮応力で
解放させて低減させることができる。この結果、製品化
されるカムシャフトには大きな引張残留応力が存在せ
ず、ピッチングが発生するのを効果的に抑制することが
でき、耐摩耗特性，耐ピッチング特性に優れたカムシャ
フトを製造することができる。
理の際に発生する引張残留応力を、再溶融処理後に行う
カム部中央の中空加工による穿孔部に生ずる圧縮応力で
解放させて低減させることができる。この結果、製品化
されるカムシャフトには大きな引張残留応力が存在せ
ず、ピッチングが発生するのを効果的に抑制することが
でき、耐摩耗特性，耐ピッチング特性に優れたカムシャ
フトを製造することができる。
また中空加工による穿孔方向をカムシャフトの軸方向
とすることにより、穿孔部をカムシャフトのシャフト貫
通孔として利用することができる。
とすることにより、穿孔部をカムシャフトのシャフト貫
通孔として利用することができる。
さらに、中空加工により穿設した孔内面を再溶融処理
するようにすれば、この部分に引張応力を発生させるこ
とができ、この引張応力によってカム部全体の応力バラ
ンスを崩して部表面に若干の圧縮応力を付加させること
ができて、カム部表面の引張残留応力を低減することが
できる。
するようにすれば、この部分に引張応力を発生させるこ
とができ、この引張応力によってカム部全体の応力バラ
ンスを崩して部表面に若干の圧縮応力を付加させること
ができて、カム部表面の引張残留応力を低減することが
できる。
第１図は本発明の実施例１に係るカムシャフトの製造工
程を示す工程図、第２図（Ａ）は本発明の実施例２に係
るカム部中央に穿設された穿孔部内面を再溶融処理する
要領を示す斜視図、第２図（Ｂ）は同図（Ａ）の要領で
処理されたカム部の正面図である。 ２……カム部
程を示す工程図、第２図（Ａ）は本発明の実施例２に係
るカム部中央に穿設された穿孔部内面を再溶融処理する
要領を示す斜視図、第２図（Ｂ）は同図（Ａ）の要領で
処理されたカム部の正面図である。 ２……カム部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21D 9/00 - 9/44 C21D 9/50 C21D 1/09 F16H 53/02
Claims (3)
- 【請求項１】カム部表面を再溶融処理してカムシャフト
を製造する方法において、上記再溶融処理後のカム部中
央部を中空加工することを特徴とする再溶融カムシャフ
トの製造方法。 - 【請求項２】前記中空加工による穿孔の方向が前記カム
シャフトの軸方向であることを特徴とする請求項１に記
載の再溶融カムシャフトの製造方法。 - 【請求項３】前記中空加工により穿設された孔内面を、
再溶融することを特徴とする請求項１または２に記載の
再溶融カムシャフトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24910789A JP2907888B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 再溶融カムシャフトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24910789A JP2907888B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 再溶融カムシャフトの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115531A JPH03115531A (ja) | 1991-05-16 |
| JP2907888B2 true JP2907888B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=17188061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24910789A Expired - Lifetime JP2907888B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 再溶融カムシャフトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2907888B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA001503B1 (ru) * | 1996-01-15 | 2001-04-23 | Дзе Юниверсити Оф Теннесси Рисерч Корпорейшн | Способ повышения качества поверхности с помощью лазерной обработки |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP24910789A patent/JP2907888B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03115531A (ja) | 1991-05-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6117564A (en) | Weld repair process and article repaired thereby | |
| US3660882A (en) | Process for the production of turbine blades | |
| WO2020110891A1 (ja) | 造形用粉末 | |
| JPS61270335A (ja) | 内燃機関用肉盛バルブ | |
| JPH03115587A (ja) | 再溶融カムシャフトの製造方法 | |
| JPH09192880A (ja) | 準安定β型チタンのインサートを備えたαβ型チタン製の羽根の製造法及びその方法によって製造された羽根 | |
| US3855015A (en) | Work roll for hot rolling | |
| JP2907888B2 (ja) | 再溶融カムシャフトの製造方法 | |
| Groh | Effect of cooling rate from solution heat treatment on waspaloy microstructure and properties | |
| JPWO2007023936A1 (ja) | ショットピーニング方法 | |
| JP2749903B2 (ja) | カムシャフトの製造方法 | |
| JPH05179411A (ja) | アルミニウム合金製部材の表面改質方法 | |
| JPH03107413A (ja) | 耐摩性摺動部材の製造方法 | |
| JP2008138223A (ja) | 金型合金工具鋼の耐久性向上方法 | |
| JPH0461057B2 (ja) | ||
| JPH03107424A (ja) | カムシャフトの製造方法 | |
| WO2022210124A1 (ja) | 機械構造部品用鋼線およびその製造方法 | |
| JPH02185926A (ja) | カム部品の製造方法 | |
| JP2849496B2 (ja) | 高低圧一体ロータの製造法 | |
| JPH03188281A (ja) | 高合金再溶融カムシャフトの製造方法 | |
| JPH03115557A (ja) | 再溶融カムシャフトの製造方法 | |
| JP2022158884A (ja) | 機械構造部品用鋼線およびその製造方法 | |
| JPH0320478A (ja) | 高合金再溶融カムの製造方法 | |
| JPH0328383A (ja) | 高合金再溶融カムの製造方法 | |
| JP2022158882A (ja) | 機械構造部品用鋼線およびその製造方法 |