JP2943245B2

JP2943245B2 - 金属系部品の表面改質方法及びその装置

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Publication number: JP2943245B2
Application number: JP13967790A
Authority: JP
Inventors: 正上村; 明辻村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH04362A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、高密度エネルギを利用する金属系部品の表
面改質方法及びその装置に関する。

［従来の技術及びその課題］近来にあっては、アルミ鋳物部品などの金属系部品を
部分的に強化（表面改質）する技術が求められている。

その背景として、例えば自動車部品の分野において
は、エンジンの高出力化に伴い、アルミ鋳物或いは鋳鉄
製シリンダヘッドに、温度上昇による熱負荷と同時に、
機械的負荷の増大が生じる問題がある。

即ち第12図に示すように、このような負荷の増大によ
り、シリンダヘッド１の下面２、特に他の部位より比較
的肉薄な部分である吸気ポート３と排気ポート４との間
（弁間部）、及びこれらと燃料噴射ノズル孔（或いは予
燃焼室孔）５との間の部分６に、熱キレツが生じてしま
う。

また第13図に示すように、ピストン７においても負荷
の大きい燃焼室８の周囲（図中斜線にて示す）が強化さ
れるべき部位となる。

この様な部位の表面を改質するための新しい技術とし
て、再溶融処理（リメルティング）があり、耐熱キレツ
性の向上に一定程度の成果が認められたとの報告がある
（金沢・三宅他２名,TIG再溶融による弁間強化アルミ合
金シリンダヘッドの開発，トヨタ技術vol37 NO.2（198
7）,P112〜119）。

そしてこの再溶融処理よりも更に一層の耐熱性などの
強化を図るために、「合金再溶融処理」が種々研究され
てきた。その技術内容及び、各々が有する課題は次の通
りである。

TIG溶接法…TIGで再溶融と同時にTIGアーク中に耐熱
金属粉末を粉末供給装置で供給する。この方法の場合、
耐熱金属及び合金の添加量は、容積比で10％以下であ
り、耐熱性向上の効果が少ない。添加量を多くすると、
母材（アルミ鋳物）から放出されるガスが溶融池にトラ
ップされ、ガス欠陥を生ずる。

電子ビーム法…あらかじめ改質対象の表面に耐熱金属
を配置しておき、これを溶融させるものである。

この場合、減圧下での処理が必要であり、耐熱金属と
して粉末を用いると減圧時に飛散してしまうため、粉末
金属を被処理体に溶射工法を用いて予め被覆させておく
必要がある。従って当然その処理費用分が高価になる。
また耐熱金属粉末や溶接ワイヤの供給方法が複雑であ
る。

レーザ法…電子ビームのように減圧が不要で、大気中
の処理が可能である。アルミ鋳物にレーザで合金再溶融
する場合、添加金属元素が黒系の色をしている必要があ
ると同時に、被処理体の処理部分に黒色の塗色を施して
おく必要がある。また装置が高価である。

プラズマ溶接法…TIGと同じに考えればよいが、TIG法
に比べ溶け込みの深さが20〜30％浅くなる。また添加量
を多くするとTIGと同じ欠点がある。

即ち、従来の合金再溶融処理方法にはそれぞれ特有の
欠点があり、実際に採用できる方法とは言い難かった。

そこで本発明は、耐熱元素の添加量を多くでき、しか
も安価でガス欠陥等の溶接欠陥のない金属系部品の表面
改質方法及びその装置を提供すべく創案されたものであ
る。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの照射に
よって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加
するものである。

また本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの照
射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により
付加し、さらに高密度エネルギ源にて再溶融させるもの
である。

さらに本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの
照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接によ
り少なくとも二回に亘って繰り返し付加するものであ
る。

そして本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの
照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接によ
り少なくとも二回に亘って繰り返し付加し、さらに高密
度エネルギ源にて再溶融させるものである。

上記肉盛り溶接は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被
覆させたカプセル粒子の粉末を使用して為されることが
望ましい。

本発明は、アルミ鋳物の表面等の改質対象部位を高密
度エネルギ源にて溶融させた直後に、耐熱元素を含有さ
せたワイヤを電極とするMIG溶接法により肉盛り溶接す
るものである。

上記肉盛り溶接は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被
覆させたカプセル粒子を鞘材の内に充填させた複合ワイ
ヤを使用して為されることが望ましい。

さらに本発明は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆
させたカプセル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤ
を形成し、この複合ワイヤを溶加材として改質対象とな
る部位に肉盛り溶接した後、耐熱鋼製の溶接ワイヤを用
いて肉盛り溶接するものである。

これら肉盛り溶接のうち少なくとも一方は、MIG溶接
法によって為されることが望ましい。

そして本発明は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆
させたカプセル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤ
を形成しておき、改質対象となる部位に高密度エネルギ
を照射して溶融させた後、複合ワイヤを溶加材とするMI
G溶接法により肉盛り溶接し、その後、耐熱鋼製の溶接
ワイヤを用いてMIG溶接法により肉盛り溶接するもので
ある。

上記高密度エネルギは、TIGアークであることが望ま
しい。

また本発明は上記方法を実施するための装置であっ
て、改質対象の部位に高密度エネルギを照射するための
第一の溶接機構と、この第一の溶接装置の溶接方向後方
に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する第二の溶
接機構とを備えたものである。

さらに本発明は、改質対象の部位に高密度エネルギを
照射するための第一の溶接機構と、この第一の溶接装置
の溶接方向後方に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶
接する第二の溶接機構と、この第二の溶接機構の溶接方
向後方に設けられ高密度エネルギを照射する第三の溶接
機構を備えたものである。

上記第二の溶接機構は、二台の直列に配置された溶接
機で成るものとしてもよい。

また上記第一の溶接機構は、TIG溶接トーチであるこ
とが望ましい。

さらに上記第二の溶接機構は、MIG溶接機であること
が望ましい。

［実施例］以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明す
る。

まず第１図によって、本発明に係わる金属系部品の表
面改質方法及び、これを実施するための装置である金属
系部品の表面改質装置の第一の実施例を説明する。

この表面改質方法は、改質対象の部位であるアルミ鋳
物製のシリンダヘッドの表面11を、高密度エネルギの照
射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により
付加するものである。そしてこの表面改質装置は、改質
対象の部位11に高密度エネルギを照射するための第一の
溶接機構と、この第一の溶接装置の溶接方向Ａ後方に設
けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する第二の溶接機
構とにより主として構成されている。

本実施例にあっては、耐熱元素としてNiの微粉末を使
用していると共に、第一の溶接機構としてTIG溶接トー
チ12を用い、第二の溶接機構としてプラズマ溶接機13を
用いている。

TIG溶接トーチ12は、TIG溶接を行うための装置であ
り、アークを発生させるための電極14と、シールドのた
めの不活性ガスＧを噴出させるノズル15とを有して形成
されている。

プラズマ溶接機13は、アークを飛ばすための電極（タ
ングステン棒）16と、これを囲んで作動ガスを噴出させ
る内ノズル17と、微粉末Ｂを供給する外ノズル18とを備
えて成る。そして、内ノズル17と作動ガスとによって、
アークを絞るように拘束してエネルギ密度を高めると共
に、微粉末Ｂを母材に吹き付けて、肉盛り溶接（溶射）
するようになっている。

そしてこの装置によって表面改質を行うに際しては、
これらTIGトーチ12とプラズマ溶接機13とを所定の間隔
を隔てたまま、部位の表面11に沿って溶接方向Ａに移動
させる。

これで表面11にはTIGアークの加熱によって溶融層19
が形成され、その直後にプラズマアークの肉盛りがなさ
れて、所望の量のNi粉末が添加された合金化層20が形成
されることになる。

このとき、TIGアークで加熱されることで、ブローホ
ールの原因となる微少なガス（ポロシティー欠陥）が母
材から溶出されるので、添加量を多くしてもガス欠陥が
生じることがない。即ち多量のNiを含む、例えば15％以
上の添加量で成る濃度の高い合金化層20を得ることがで
きるものである。

そして、TIGアークの余熱効果により、プラズマアー
クの溶接割れが防止でき、且つ溶け込みを深くすること
ができる。

なお高密度エネルギを照射する第一の溶接機構として
は、本実施例のTIGトーチ12の他、電子ビームやレー
ザ、プラズマなどを用いることができる。

また耐熱元素としては、Niの他、Cr,Moなどの耐熱金
属でもよい。さらに、異種物質粒子を複合させたカプセ
ル粒子を使用してもよい。

このカプセル粒子を製造するに際しては、第２図に示
すように、まず核となるNi粒子21に、その1/10程度の粒
径を有したアルミ粒子22を静電付着させ、これを8,000
〜16,000rpmの回転翼を備えた容器（遠心転動装置）の
内に投入し、１〜10分間、気流による衝撃力を与える。
この衝撃作用により、アルミ粒子22がNi粒子21に強固に
付着して、第３図に示すように、Ni粒子を核23とし、こ
れよりも小径のアルミ被覆粒子24が囲繞して成るカプセ
ル粒子が得られる。そしてこのカプセル粒子を多数集合
させて、耐熱元素を含有した粉末とする（第４図参
照）。

このようなカプセル粒子25の粉末を使用することで、
合金化層20の外側が同質のアルミとなり、アルミ母材と
のなじみ性がより一層良くなると共に、Niとアルミとの
混合を均一にでき、合金化層20の品質の向上に寄与でき
る。

なお、カプセル粒子の核に使用する耐熱元素として
は、Niのほか、他の耐熱性を有する金属（Cr,Co,Moな
ど）、或いはAl₂O₃,SiC,Si₃N₄,CuOなどのセラミックス
粒子を採用することもできる。また被覆粒子としては、
アルミの他、アルミとなじみ性のある金属（Cu,CU合金
など）を使用すればよい。

次に本発明の第二の実施例を第５図乃至第７図によっ
て説明する。

この実施例では、第一の実施例と同様に配置した第一
及び第二の溶接機構によって、高密度エネルギを照射し
て溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加する
ものであるが、第一の溶接機構にTIG溶接トーチ31を用
い、第二の溶接機構にはMIG溶接機32を用いている。

MIG溶接機32は、シールドガスＧを吹き出すためのノ
ズル33と、溶接ワイヤを順次送り出すワイヤ送給装置34
とを備え、このワイヤを消耗電極としてアーク溶接を行
うようになっている。本実施例にあってはワイヤとし
て、前記第一の実施例で示したカプセル粒子25を含有さ
せた複合ワイヤ35を使用している。

この複合ワイヤ35を製造するに際しては、第６図に示
すように、アルミ展伸材によって製造した鞘材（パイ
プ）36に、カプセル粒子35の粉末をその中空部に充填す
る。そしてこのパイプ36を線引きして、第７図に示すよ
うに、直径0.8〜1.6mmの複合ワイヤ35を形成する。この
複合ワイヤ35のカプセル粒子25充填以降の工程は、公知
のフラックス入りワイヤ（flux−cored wire）と同様に
行えばよい。

そしてTIG溶接トーチ31を先行させ、次いでMIG溶接機
32により肉盛り溶接することで、改質対象の表面11に溶
融層19を形成すると共に、複合ワイヤ35の溶滴によって
耐熱元素（Ni）が付加された合金化層37が得られる。

この表面11は、MIG溶接を行う際に障害となる酸化物
（Al₂O₃）38で覆われているが、先行するTIGアークによ
ってこれが破壊され、母材（アルミ）の新しい層が表面
に出てくることで、MIG溶接による肉盛りが可能になっ
たものである。即ち事前の切削加工なしで、溶接速度が
速いというMIG溶接の利点が生かせると共に、再溶融の
過程でガスの溶出がなされ、ポロシティー欠陥によるブ
ローホールの発生を防いで、溶接欠陥のない合金化層37
を形成することができる。

そして、TIGアークの余熱効果により母材（アルミ）
とワイヤとのなじみが良くなり、溶接割れが防止でき、
且つ溶け込みを深くすることができる。

また本実施例にあっては、Niを核23としたカプセル粒
子25の粉末により複合ワイヤ35を製造するようにしたの
で、溶接割れの発生を防ぐことができる。即ち溶融層19
中に、Niはアルミ合金鋳物とのなじみ性が確保されてい
るアルミのマトリックス中に粒子として均一に分散・配
置される形になるので、耐熱金属のみで盛り金する際の
割れの要因が除かれるものである。

従って、添加耐熱元素の濃度の制限がより大幅に緩和
され、またカプセル粒子25における耐熱元素粒子の径
（アルミ粒子径との比）を変えることで、任意の濃度と
することができる。

また複合ワイヤ35を使用することで、溶接の際の電気
抵抗が均一になる。これは、耐熱元素粒子とアルミ粒子
との混合物を製造する場合、均一に混合することが困難
であるという事情がある。従って、混合粒子の不均一に
よって、電気抵抗がワイヤの長さ方向で異なってしま
い、安定した溶接肉盛りを行うことが非常に困難となっ
てしまう。本実施例は、この様な困難を未然に防いでい
るものである。

なお鞘材36としては、アルミ製のパイプの他、アルミ
となじみ性がよく延性がある金属（銅など）であれば、
その様なものを採用しても構わない。さらにその形状
（断面）は、第７図に限るものではなく、カプセル粒子
25の粉末を充填できるものであればどのようなものでも
よい。例えば、フラックス入りワイヤで供用されている
種々の形状から選択すればよい。

次に第８図によって、本発明の第三の実施例を説明す
る。

この表面改質方法は、改質対象の部位11を高密度エネ
ルギの照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶
接により付加し、さらに高密度エネルギ源にて再溶融さ
せるものである。そして表面改質装置は、前記第二の実
施例と同様に配置された第一の溶接機構たるTIG溶接ト
ーチ41及び第二の溶接機構たるMIG溶接機42の後方に、
さらに高密度エネルギを照射する第三の溶接機構が設け
られて構成されている。

本実施例にあっては、第三の溶接機構としてTIG溶接
トーチ43を用いている。

従って、先行するTIG溶接トーチ41によって溶融層44
を形成し、その後MIG溶接機に42よって複合ワイヤ35を
使った肉盛り溶接を行って合金化層45を形成した後、TI
G溶接トーチ43によって再溶融させることになる。

このようにすることによって、耐熱元素（Ni）が多量
に付加され、且つ溶接欠陥のない合金化層45を、さらに
組織の均一化がなされた良質の再溶融合金層46とするこ
とができる。

次に第９図によって、本発明の第四の実施例を説明す
る。

この表面改質方法は、前記第二及び第三の実施例で示
したものと同様な複合ワイヤを溶加材として、改質対象
となる部位に肉盛り溶接した後、耐熱鋼製の溶接ワイヤ
51を用いて肉盛り溶接するものである。

本実施例にあっては、改質対象の部位として鋳鉄製の
シリンダヘッドの弁間部52とし、複合ワイヤ53は、Coを
核粒子としてCuの被覆粒子で囲んだカプセル粒子を、Cu
製パイプに充填して形成したものである。またこの方法
を実施するための装置として、二台のMIG溶接機54,55を
直列に配置した構成を用いている。

従って、複合ワイヤ53を前方のMIG溶接機54にセット
すると共に、耐熱鋼製の溶接ワイヤ51を備えたMIG溶接
機54を、その溶接方向Ａ後方に所定の間隔を保ったまま
シリンダヘッドの弁間部の表面52に沿って移動させるこ
とで、まず複合ワイヤ53を溶加材とした肉盛り溶接を行
う。即ち当該部位52に、Coが適宜添加された耐熱合金層
56が形成されることになる。

さらにこの肉盛りを行った直後に、後方のMIG溶接機5
5によって当該部位52に肉盛り溶接を行う。これでカプ
セル粒子による第一の耐熱合金層56の上に、さらに耐熱
鋼による第二の耐熱合金層57が盛られることになる。

このように、Coを核としてCuで囲んだカプセル粒子を
Cu製パイプに充填して複合ワイヤ53を形成し、この複合
ワイヤ53を溶加材にして該当部位に肉盛りし、さらに耐
熱鋼製の溶接ワイヤ51で肉盛りするようにしたので、先
行する肉盛り工程が、次工程の耐熱鋼肉盛りの余熱効果
をもたらし、溶接性が良好になると共に、Co及び耐熱鋼
の濃度を高めることができ、耐熱強度を大幅に向上させ
ることができる。

また、従来鋳鉄部品の肉盛り溶接に伴って発生したセ
メンタイトの析出及び割れの発生を防ぐことができる。

即ち、第一の耐熱合金層56のCoは、Cuに囲まれている
ので鋳鉄と接触することがないこと、さらにセメントタ
イトは合金化された層にほとんど析出されず、あっても
その量は極めて限られたものであることとにより、脆弱
化及び被削性の低下となるおそれはない。

さらに、Coが鋳鉄とのなじみ性が高いCuのマトリック
ス中に粒子として均一に分散・配置された形になるの
で、耐熱金属のみで盛り金する際の割れの要因が緩和さ
れて、溶接欠陥のない健全な強化層が得られる。そして
この第一の耐熱合金層56は、鋳鉄と第二の耐熱合金層と
を緩衝する機能を果たし、溶接キレツの発生が防止され
ることとなる。

さらに、肉盛り溶接に溶接速度の速いMIGを使ったの
で、生産性が高く極めて実際的な局部強化方法として提
供できる。

なお、カプセル粒子としては、前記Co−Cuの組み合わ
せのほかにも種々考えられ、耐熱元素としてCr,Moな
ど、或いはSiC,CuO,Al₂O₃,Si₃N₄などのセラミックス粒
子を採用することもできる。また被覆粒子及び鞘材は、
Cuの他、鋳鉄となじみ性の良い金属であればよい。

次に第10図によって、本発明の第五の実施例を説明す
る。

この表面改質方法は、改質対象の部位61を高密度エネ
ルギの照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶
接により少なくとも二回に亘って繰り返し付加するもの
であって、その耐熱元素の付加を、前記第四の実施例の
複合ワイヤ53を溶加材とする肉盛り溶接と、その後の耐
熱鋼製の溶接ワイヤ51を用いた肉盛り溶接とで行うもの
である。

即ちこれを実施するための装置として、第一の溶接機
構たるTIG溶接トーチ62と、第二の溶接機構たる二台直
列に配置されたMIG溶接機63,64とが構成されている。

この装置により、まずTIG溶接トーチ62によるTIGアー
クによって溶融層65を形成すると共に、この溶融層65
に、Coが適宜分散されて添加された第一の耐熱合金層66
と、その上に盛り付けられた耐熱鋼添加の第二の耐熱合
金層67が形成されることになる。

このようにすることで、アルミ合金鋳物を対象とした
ときにあっても事前の切削加工が不要になると共に、大
幅な耐熱強度の向上及び割れの発生防止が達成できる。

さらにTIGアークによる溶融が肉盛り溶接の余熱にな
ることで、溶け込みが深く、より一層の溶接性の向上が
図れる。

なお、第二の溶接機構におけるワイヤの組み合わせと
しては、複合ワイヤ＋耐熱鋼製ワイヤに限らず、この順
番が前後した耐熱鋼＋複合、或いは同様なワイヤを重ね
る耐熱鋼＋耐熱鋼、複合＋複合とすることも考えらる。

また、前記第四及び第五の実施例における耐熱鋼製の
溶接ワイヤ51としては、次のものが使用できる。

SUS304系…JIS Z 3321 Y308,Y308L SUS309系…JIS Z 3321 Y309,Y309L SUS316系…JIS Z 3321 Y316,Y316L Ni系…AWS A5.14 ER Ni−１インコネル系…AWS A5.14 ER NiCr−３次に第11図によって、本発明の第六の実施例を説明す
る。

この表面改質方法は、改質対象の部位71を高密度エネ
ルギの照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶
接により少なくとも二回に亘って繰り返し付加し、さら
に高密度エネルギ源にて再溶融させるものである。その
表面改質装置は、前記第五の実施例で示した第一の溶接
機構たるTIG溶接トーチ72と、第二の溶接機構たる二台
直列に配置されたMIG溶接機73,74と、その後方に設けら
れた第三の溶接機構たるTIG溶接トーチ75とによって構
成されている。

従って、まずTIG溶接トーチ72によるTIGアークによっ
て溶融層76を形成すると共に、この溶融層76に複合ワイ
ヤ77によって肉盛りすることでCoが適宜分散されて添加
された第一の耐熱合金層78と、その上に耐熱鋼製の溶接
ワイヤ79を使用して盛り付けられた耐熱鋼添加の第二の
耐熱合金層80が形成され、この第二の耐熱合金層80がTI
G溶接トーチ75によって再溶融することになる。

このようにすることによって、耐熱強度の大幅な強化
が達成されると共に、その組織が均一化された再溶融耐
熱合金層81が形成されるものである。

なお、以上の第一乃至第六の実施例では、溶融のため
の溶接機構としてTIG溶接トーチを、また耐熱元素を添
加するための溶接機構としてプラズマ溶接機或いはMIG
溶接機を示したが、この組み合わせは他にも種々考えら
れる。その適用可能な溶接機構（溶接法）をまとめて第
１表に示す。

また同表に示した各溶接法を採用した場合の利点とし
ては、次の事項があげられる。

TIG;安価である、溶け込みが深いプラズマ；粉末供給が簡単にできる電子ビーム；合金化層を深くできるレーザ；合金化層を深くできる MIG;溶接速度が速い［発明の効果］以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果
を発揮する。

（１）請求項１及び12記載の方法及び装置によれば、耐
熱元素の添加量を多くでき、しかもガス欠陥等の溶接欠
陥のない表面改質が達成される。

（２）請求項２及び13記載の方法及び装置によれば、耐
熱元素の添加量を多くでき、溶接欠陥がなく、しかも合
金化層組織の均一化が達成される。

（３）請求項３及び14記載の方法及び装置によれば、溶
接欠陥が防止でき、耐熱強度の大幅な向上が達成され
る。

（４）請求項４及び14記載の方法及び装置によれば、溶
接欠陥防止、耐熱強度の大幅な向上がなされ、合金化層
組織の均一化が達成される。

（５）請求項５及び７記載の方法によれば、より一層の
溶接欠陥防止及び均一化が達成される。

（６）請求項６記載の方法によれば、切削加工不要で溶
接欠陥のない高耐熱製の合金化層が形成できる。

（７）請求項８記載の方法によれば、大幅に耐熱強度の
向上が達成でき、しかも健全で溶接性の良好な耐熱合金
層が形成できる。

（８）請求項９記載の方法によれば、さらに、溶接速度
を速くでき、生産性が向上される。

（９）請求項10記載の方法によれば、事前の切削加工が
不要になると共に、溶接欠陥がなく、より高耐熱性で成
る合金化層が形成できる。

（10）請求項11記載の方法によれば、さらに、安価で肉
盛り溶接の溶け込みを深くすることができる。

（11）請求項15記載の装置によれば、安価で肉盛り溶接
の溶け込みの深い合金化層が得られる。

（12）請求項16記載の装置によれば、溶接速度を速くで
き、生産性が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる金属系部品の表面改質方法及び
その装置の第一の実施例を示した側断面図、第２図はそ
の粉末に適用されるカプセル粒子の製造過程を示した断
面図、第３図は製造されたカプセル粒子の断面図、第４
図はその集合体である粉末の構成図、第５図は本発明の
第二の実施例を示した側断面図、第６図はそのワイヤに
適用される複合ワイヤの製造過程を示した斜視図、第７
図は製造された複合ワイヤの斜視図、第８図は本発明の
第三の実施例を示した側断面図、第９図は本発明の第四
の実施例を示した側断面図、第10図は本発明の第五の実
施例を示した側断面図、第11図は本発明の第六の実施例
を示した側断面図、第12図は従来技術の課題を説明する
ためのシリンダヘッドの下面図、第13図は同じくピスト
ンの斜視図である。図中、11は改質対象の部位、12は第一の溶接機構たるTI
G溶接トーチ、13は第二の溶接機構たるプラズマ溶接
機、25はカプセル粒子、32は他の第二の溶接機構たるMI
G溶接機、35は複合ワイヤ、43は第三の溶接機構たるTIG
溶接トーチ、51は耐熱鋼製の溶接ワイヤである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】改質対象の部位を高密度エネルギの照射に
よって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加
することを特徴とする金属系部品の表面改質方法。
【請求項２】改質対象の部位を高密度エネルギの照射に
よって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加
し、さらに高密度エネルギ源にて再溶融させることを特
徴とする金属系部品の表面改質方法。
【請求項３】改質対象の部位を高密度エネルギの照射に
よって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により少な
くとも二回に亘って繰り返し付加することを特徴とする
金属系部品の表面改質方法。
【請求項４】改質対象の部位を高密度エネルギの照射に
よって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により少な
くとも二回に亘って繰り返し付加し、さらに高密度エネ
ルギ源にて再溶融させることを特徴とする金属系部品の
表面改質方法。
【請求項５】上記肉盛り溶接が、耐熱元素の核粒子に金
属粒子を被覆させたカプセル粒子の粉末を使用して為さ
れる請求項１乃至４のいずれかに記載の金属系部品の表
面改質方法。
【請求項６】アルミ鋳物の表面等の改質対象部位を高密
度エネルギ源にて溶融させた直後に、耐熱元素を含有さ
せたワイヤを電極とするMIG溶接法により肉盛り溶接す
ることを特徴とする金属系部品の表面改質方法。
【請求項７】上記肉盛り溶接が、耐熱元素の核粒子に金
属粒子を被覆させたカプセル粒子を鞘材の内に充填させ
た複合ワイヤを使用して為される請求項１乃至４又は６
のいずれかに記載の金属系部品の表面改質方法。
【請求項８】耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆させた
カプセル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤを形成
し、該複合ワイヤを溶加材として改質対象となる部位に
肉盛り溶接した後、耐熱鋼製の溶接ワイヤを用いて肉盛
り溶接することを特徴とする金属系部品の表面改質方
法。
【請求項９】上記肉盛り溶接のうち少なくとも一方が、
MIG溶接法によって為される請求項８記載の金属系部品
の表面改質方法。
【請求項１０】耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆させ
たカプセル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤを形
成しておき、改質対象となる部位に高密度エネルギを照
射して溶融させた後、上記複合ワイヤを溶加材とするMI
G溶接法により肉盛り溶接し、その後、耐熱鋼製の溶接
ワイヤを用いてMIG溶接法により肉盛り溶接することを
特徴とする金属系部品の表面改質方法。
【請求項１１】上記高密度エネルギが、TIGアークであ
る請求項１乃至10のいずれかに記載の金属系部品の表面
改質方法。
【請求項１２】改質対象の部位に高密度エネルギを照射
するための第一の溶接機構と、該第一の溶接装置の溶接
方向後方に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する
第二の溶接機構とを備えたことを特徴とする金属系部品
の表面改質装置。
【請求項１３】改質対象の部位に高密度エネルギを照射
するための第一の溶接機構と、該第一の溶接装置の溶接
方向後方に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する
第二の溶接機構と、該第二の溶接機構の溶接方向後方に
設けられ高密度エネルギを照射する第三の溶接機構を備
えたことを特徴とする金属系部品の表面改質装置。
【請求項１４】上記第二の溶接機構が、二台の直列に配
置された溶接機で成る請求項12又は13記載の金属系部品
の表面改質装置。
【請求項１５】上記第一の溶接機構が、TIG溶接トーチ
である請求項12乃至14のいずれかに記載の金属系部品の
表面改質装置。
【請求項１６】上記第二の溶接機構が、MIG溶接機であ
る請求項12乃至15のいずれかに記載の金属系部品の表面
改質装置。