JP3147426B2 - 鋳鉄部品の表面改質方法 - Google Patents
鋳鉄部品の表面改質方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリンダヘッド等の切
削加工を行って使用する鋳鉄部品の表面を改質する方法
に関するものである。
削加工を行って使用する鋳鉄部品の表面を改質する方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近来にあっては鋳鉄製の部品を部分的に
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、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。
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、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。
【０００３】すなわちこのような負荷増大により、シリ
ンダヘッドの下面、特に他の部位より比較的肉薄な部分
である吸気ポートと排気ポートとの間（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）との間
の部分に、熱キレツが生じてしまう。
ンダヘッドの下面、特に他の部位より比較的肉薄な部分
である吸気ポートと排気ポートとの間（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）との間
の部分に、熱キレツが生じてしまう。
【０００４】この対策としては従来、耐熱成分（Ｃｒ，
Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ等）を適量添加して合金化する、熱キ
レツ発生部位に鉄鋼材料，耐熱金属材料を鋳包む、加工
後にガス又は液体中で窒化処理を行って表面に窒化層を
形成する、等が行われてきたが、鋳造性の悪化（合金
化）、大幅な工数増大（鋳包み）、高温による変形（窒
化処理）などの問題点があった。
Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎｉ等）を適量添加して合金化する、熱キ
レツ発生部位に鉄鋼材料，耐熱金属材料を鋳包む、加工
後にガス又は液体中で窒化処理を行って表面に窒化層を
形成する、等が行われてきたが、鋳造性の悪化（合金
化）、大幅な工数増大（鋳包み）、高温による変形（窒
化処理）などの問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで本出願人は、
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ことを基
本技術とする「金属系部品の表面を改質する方法及びそ
の装置」を創案し、出願した（特願平２−１３９６７７
号）。この技術によって、上記問題点はことごとく解決
され、耐熱元素の添加量を多くでき、しかもガス欠陥な
どの溶接欠陥のない表面改質が達成されることとなっ
た。
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基
本技術とする「金属系部品の表面を改質する方法及びそ
の装置」を創案し、出願した（特願平２−１３９６７７
号）。この技術によって、上記問題点はことごとく解決
され、耐熱元素の添加量を多くでき、しかもガス欠陥な
どの溶接欠陥のない表面改質が達成されることとなっ
た。
【０００６】そしてこの出願には、耐熱元素を核粒子と
し、Ｃｕ粒子等を被覆粒子としたカプセル粒子を製造し
て、この粉末を鞘材に充填させた溶接ワイヤーにより肉
盛り溶接を行う技術が含まれている。ここに、そのカプ
セル粒子の粉末入り溶接ワイヤーを用いて、改質対象の
部位に凹部を形成してから、これに肉盛り溶接を行うこ
とで、溶融工程を省いたより簡易な改質方法とすること
が考えられる。
し、Ｃｕ粒子等を被覆粒子としたカプセル粒子を製造し
て、この粉末を鞘材に充填させた溶接ワイヤーにより肉
盛り溶接を行う技術が含まれている。ここに、そのカプ
セル粒子の粉末入り溶接ワイヤーを用いて、改質対象の
部位に凹部を形成してから、これに肉盛り溶接を行うこ
とで、溶融工程を省いたより簡易な改質方法とすること
が考えられる。
【０００７】しかしながらこのようにすると、図８に示
すように、肉盛りされた溶着金属中にＣｕ微粒子が分散
すると共に、溶着金属層１の上部にＣｕに富む層２が形
成されて（「鋳鉄の溶接法」，特開昭５４−１４８１４
９号公報、等参照）、溶着金属１と母材３との間に融合
線部４が生じてしまう。この融合線部４は、白銑或いは
マルテンサイトの生成によるもので、キレツは生じない
ものの、切削加工面５がこれを横断する形になるため、
切削が困難であると同時に、表面に露出してしまう。こ
の融合線部４は熱膨張係数が小さく、かつ脆弱な性質が
ある為、例えばシリンダヘッドに適用した場合は、内燃
機関運転中にキレツが生じるおそれがある。すなわち白
銑及びマルテンサイト組織は、熱衝撃及び熱疲労強度が
非常に低い。
すように、肉盛りされた溶着金属中にＣｕ微粒子が分散
すると共に、溶着金属層１の上部にＣｕに富む層２が形
成されて（「鋳鉄の溶接法」，特開昭５４−１４８１４
９号公報、等参照）、溶着金属１と母材３との間に融合
線部４が生じてしまう。この融合線部４は、白銑或いは
マルテンサイトの生成によるもので、キレツは生じない
ものの、切削加工面５がこれを横断する形になるため、
切削が困難であると同時に、表面に露出してしまう。こ
の融合線部４は熱膨張係数が小さく、かつ脆弱な性質が
ある為、例えばシリンダヘッドに適用した場合は、内燃
機関運転中にキレツが生じるおそれがある。すなわち白
銑及びマルテンサイト組織は、熱衝撃及び熱疲労強度が
非常に低い。
【０００８】そこで本発明は、上記事情に鑑み、融合線
部による悪影響のない肉盛り溶接による簡易な表面改質
方法を提供すべく創案されたものである。
部による悪影響のない肉盛り溶接による簡易な表面改質
方法を提供すべく創案されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダヘッ
ド等の切削加工を行って使用する鋳鉄部品の表面を改質
するに際して、耐熱金属の核粒子にＣｕ粒子を被覆させ
たカプセル粒子をＣｕ製の鞘材に充填させて溶接ワイヤ
を形成しておき、鋳鉄部品の改質対象の部位に凹部を形
成すると共にこの凹部の周囲に切削加工面よりも深く凹
部よりも浅い窪み部を形成した後、凹部に溶接ワイヤを
使用して肉盛り溶接し、Ｃｕに富む成分を窪み部に溶出
させて溶着金属層を形成するものである。
ド等の切削加工を行って使用する鋳鉄部品の表面を改質
するに際して、耐熱金属の核粒子にＣｕ粒子を被覆させ
たカプセル粒子をＣｕ製の鞘材に充填させて溶接ワイヤ
を形成しておき、鋳鉄部品の改質対象の部位に凹部を形
成すると共にこの凹部の周囲に切削加工面よりも深く凹
部よりも浅い窪み部を形成した後、凹部に溶接ワイヤを
使用して肉盛り溶接し、Ｃｕに富む成分を窪み部に溶出
させて溶着金属層を形成するものである。
【００１０】
【作用】上記方法によって、溶着金属層と母材との間に
生成する融合線部は、切削加工面よりも下に位置され
る。
生成する融合線部は、切削加工面よりも下に位置され
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係わる鋳鉄部品の表面改質方
法の一実施例を、添付図面に従って説明する。
法の一実施例を、添付図面に従って説明する。
【００１２】まず図１に示すようなカプセル粒子１１を
製造する。このカプセル粒子１１を製造するに際して
は、耐熱金属の粒子、例えばＣｒの微粒子と、それより
も粒径が小さいＣｕ粒子とを用意する。これら粒子の重
量比は、Ｃｒ：Ｃｕ＝4:6 〜3:7 とするのが好ましい。
そしてＣｒ粒子にＣｕ粒子を静電付着させてから、回転
翼を備えた容器（遠心転動装置）に入れ、数分間遠心転
動させて衝撃力を与える。この衝撃作用により、Ｃｕ粒
子はＣｒ粒子の表面に強固に密着して、Ｃｒ粒子を核粒
子１２とし、Ｃｕ粒子を被覆粒子１３としたカプセル粒
子１１が得られる。
製造する。このカプセル粒子１１を製造するに際して
は、耐熱金属の粒子、例えばＣｒの微粒子と、それより
も粒径が小さいＣｕ粒子とを用意する。これら粒子の重
量比は、Ｃｒ：Ｃｕ＝4:6 〜3:7 とするのが好ましい。
そしてＣｒ粒子にＣｕ粒子を静電付着させてから、回転
翼を備えた容器（遠心転動装置）に入れ、数分間遠心転
動させて衝撃力を与える。この衝撃作用により、Ｃｕ粒
子はＣｒ粒子の表面に強固に密着して、Ｃｒ粒子を核粒
子１２とし、Ｃｕ粒子を被覆粒子１３としたカプセル粒
子１１が得られる。
【００１３】次にこのカプセル粒子１１の粉末を、図２
に示すようにＣｕ製の鞘材１４の中に充填し、適宜線引
きして細い溶接ワイヤ１５を製造する。
に示すようにＣｕ製の鞘材１４の中に充填し、適宜線引
きして細い溶接ワイヤ１５を製造する。
【００１４】一方、切削加工を行って使用する鋳鉄部
品、例えばシリンダヘッド１６の改質対象となる部位
（弁間部など）１７に、所定の深さの凹部１８を形成す
ると共に、その周囲に、切削加工面１９よりも深く、か
つ凹部１８よりも浅い窪み部２０を形成する。これらは
鋳造時に適宜な型によって同時に成形してもよく、鋳造
後に加工してもよい。
品、例えばシリンダヘッド１６の改質対象となる部位
（弁間部など）１７に、所定の深さの凹部１８を形成す
ると共に、その周囲に、切削加工面１９よりも深く、か
つ凹部１８よりも浅い窪み部２０を形成する。これらは
鋳造時に適宜な型によって同時に成形してもよく、鋳造
後に加工してもよい。
【００１５】次に図４に示すように、ＭＩＧ溶接機２１
に前工程で製造した溶接ワイヤ１５をセットし、この溶
接ワイヤ１５を消耗電極として肉盛り溶接を行う。この
ときの溶接対象は、図中破線で示した凹部１８の範囲と
する。
に前工程で製造した溶接ワイヤ１５をセットし、この溶
接ワイヤ１５を消耗電極として肉盛り溶接を行う。この
ときの溶接対象は、図中破線で示した凹部１８の範囲と
する。
【００１６】このように肉盛り溶接を行うと、図５に示
すように低融点成分であるＣｕ成分２２が凹部１８の上
方に融出し、さらに図中矢印にて示したように、窪み部
２０へと溶出する。
すように低融点成分であるＣｕ成分２２が凹部１８の上
方に融出し、さらに図中矢印にて示したように、窪み部
２０へと溶出する。
【００１７】これで図６に示すように、上部にＣｕに富
む層２２を有した溶着金属層２３が形成され、Ｃｕに富
む層２２は、窪み部２０の底面ないし周側縁に立脚する
ように分布する。そして白銑（チル）及びマルテンサイ
ト層で成る融合線部２４は、溶着金属層２３と母材（鋳
鉄）２５との間に生成される。
む層２２を有した溶着金属層２３が形成され、Ｃｕに富
む層２２は、窪み部２０の底面ないし周側縁に立脚する
ように分布する。そして白銑（チル）及びマルテンサイ
ト層で成る融合線部２４は、溶着金属層２３と母材（鋳
鉄）２５との間に生成される。
【００１８】従って図７に示すように、肉盛り溶接終了
後に切削加工を行うと、Ｃｕに富む層２２の大部分は取
り除かれ、加工表面にはＣｕに富む層２２の一部と、Ｃ
ｕ成分が点在したＣｒで成る溶着金属層２３のみが露出
する。
後に切削加工を行うと、Ｃｕに富む層２２の大部分は取
り除かれ、加工表面にはＣｕに富む層２２の一部と、Ｃ
ｕ成分が点在したＣｒで成る溶着金属層２３のみが露出
する。
【００１９】このように、Ｃｒ核粒子１２にＣｕ被覆粒
子１３で被覆させたカプセル粒子１１をＣｕ製の鞘材１
４に充填させて溶接ワイヤ１５を形成しておき、シリン
ダヘッド１６の改質対象の部位１７に凹部１８及び窪み
部２０を形成し、カプセル粒子１１入りの溶接ワイヤ１
５を使用して肉盛り溶接して溶着金属層２３を形成する
ようにしたので、窪み部２０の周縁における切削加工面
１９のレベルには、鋳鉄となじみ性がよいＣｕに富む層
２２が分布するようになり、融合線部２４は切削加工面
１９よりも下方に位置される。すなわち、切削が困難に
なることがないと共に、融合線部２４が加工後の表面に
露出することがなくなり、耐熱強度を低下させることな
く、Ｃｒ成分が添加された任意の深さの溶着金属層２３
が得られ、所望する改質が簡易に実現する。
子１３で被覆させたカプセル粒子１１をＣｕ製の鞘材１
４に充填させて溶接ワイヤ１５を形成しておき、シリン
ダヘッド１６の改質対象の部位１７に凹部１８及び窪み
部２０を形成し、カプセル粒子１１入りの溶接ワイヤ１
５を使用して肉盛り溶接して溶着金属層２３を形成する
ようにしたので、窪み部２０の周縁における切削加工面
１９のレベルには、鋳鉄となじみ性がよいＣｕに富む層
２２が分布するようになり、融合線部２４は切削加工面
１９よりも下方に位置される。すなわち、切削が困難に
なることがないと共に、融合線部２４が加工後の表面に
露出することがなくなり、耐熱強度を低下させることな
く、Ｃｒ成分が添加された任意の深さの溶着金属層２３
が得られ、所望する改質が簡易に実現する。
【００２０】またカプセル粒子１１を溶接ワイヤ１５に
使用したことで、Ｃｒ粒子を単独で盛り金した場合の溶
着金属における割れなどの溶接欠陥の発生を未然に防ぐ
ことができる。
使用したことで、Ｃｒ粒子を単独で盛り金した場合の溶
着金属における割れなどの溶接欠陥の発生を未然に防ぐ
ことができる。
【００２１】なお耐熱金属としてはＣｒの他、Ｍｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｏなどが使用できる。
ｉ，Ｃｏなどが使用できる。
【００２２】
【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。
な優れた効果を発揮する。
【００２３】耐熱金属の核粒子にＣｕ粒子を被覆させた
カプセル粒子をＣｕ製の鞘材に充填させて溶接ワイヤを
形成しておき、鋳鉄部品の改質対象の部位に凹部を形成
すると共に所定深さの窪み部を形成した後、凹部にその
溶接ワイヤを使用して肉盛り溶接し、Ｃｕに富む成分を
記窪み部に溶出させて溶着金属層を形成するようにした
ので、溶着金属層と母材との間に生成する融合線部は、
切削加工面よりも下に位置され、切削加工性の低下及び
耐熱強度の低下が防止されて、所望の改質が簡易に実現
される。
カプセル粒子をＣｕ製の鞘材に充填させて溶接ワイヤを
形成しておき、鋳鉄部品の改質対象の部位に凹部を形成
すると共に所定深さの窪み部を形成した後、凹部にその
溶接ワイヤを使用して肉盛り溶接し、Ｃｕに富む成分を
記窪み部に溶出させて溶着金属層を形成するようにした
ので、溶着金属層と母材との間に生成する融合線部は、
切削加工面よりも下に位置され、切削加工性の低下及び
耐熱強度の低下が防止されて、所望の改質が簡易に実現
される。
【図１】本発明に係わる鋳鉄部品の表面改質方法の一実
施例を説明するためのカプセル粒子の断面図である。
施例を説明するためのカプセル粒子の断面図である。
【図２】図１の次の工程を示した斜視図である。
【図３】図２の次の工程を示した断面図である。
【図４】図３の次の工程を示した断面図である。
【図５】図４の次の工程を示した断面図である。
【図６】図５の次の工程を示した断面図である。
【図７】図６の次の工程を示した断面図である。
【図８】従来の鋳鉄部品の表面改質方法における課題を
説明するための断面図である。
説明するための断面図である。
１１ カプセル粒子 １２ 核粒子 １３ 被覆粒子 １４ 鞘材 １５ 溶接ワイヤ １６ シリンダヘッド １７ 改質対象の部位 １８ 凹部 １９ 切削加工面 ２０ 窪み部 ２２ Ｃｕに富む層 ２３ 溶着金属層
フロントページの続き (72)発明者 松並 裕司 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (56)参考文献 特開 平４−135091（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−146283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−65340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/04 F02F 1/24 F02F 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】 シリンダヘッド等の切削加工を行って使
用する鋳鉄部品の表面を改質するに際して、耐熱金属の
核粒子にＣｕ粒子を被覆させたカプセル粒子をＣｕ製の
鞘材に充填させて溶接ワイヤを形成しておき、上記鋳鉄
部品の改質対象の部位に凹部を形成すると共に該凹部の
周囲に上記切削加工面よりも深く上記凹部よりも浅い窪
み部を形成した後、上記凹部に上記溶接ワイヤを使用し
て肉盛り溶接し、Ｃｕに富む成分を上記窪み部に溶出さ
せて溶着金属層を形成することを特徴とする鋳鉄部品の
表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23628491A JP3147426B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 鋳鉄部品の表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23628491A JP3147426B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 鋳鉄部品の表面改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0577043A JPH0577043A (ja) | 1993-03-30 |
| JP3147426B2 true JP3147426B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=16998511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23628491A Expired - Fee Related JP3147426B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 鋳鉄部品の表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3147426B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101563531B1 (ko) * | 2015-04-14 | 2015-10-27 | (주)이피에스엔지니어링 | 해상 지지구조물의 콘크리트 기초와 강관말뚝 간의 결합방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5627033B2 (ja) * | 2012-05-10 | 2014-11-19 | 株式会社新日南 | 混練装置 |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP23628491A patent/JP3147426B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101563531B1 (ko) * | 2015-04-14 | 2015-10-27 | (주)이피에스엔지니어링 | 해상 지지구조물의 콘크리트 기초와 강관말뚝 간의 결합방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0577043A (ja) | 1993-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |