JP3151729U - Rods such as piston rods and welding overlays thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】クロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンとともにシリンダ内とクランクケース内を上下に往復運動をして摩耗するピストンロッドを、ロッド外周面を削正加工して小径の異径サイズのものとすることなく、表層剥離も生じなく、他のシリンダとの互換性を維持でき、品質を十分に保持できて、耐久性の向上がはかれように補修したピストンロッドとそのために使用する溶接肉盛装置を提供する。【解決手段】摺動状態で使用されて、摺動面に摩耗が生じるピストンロッド等のロッド1の外周摺動面に所要の溶接肉盛用の溶着金属4を被覆するもので、炭素鋼鍛鋼品や機械構造用炭素鋼鋼材のロッドの外周摺動面に溶接を行って所要の溶接肉盛の溶着金属を被覆するようにしている。【選択図】図1A piston rod that wears by reciprocating up and down in a cylinder and a crankcase together with a piston of a crosshead type diesel engine or the like is made by machining the outer peripheral surface of the rod to have a small diameter and a different diameter. Without causing surface peeling, the compatibility with other cylinders can be maintained, quality can be maintained sufficiently, and the piston rod has been repaired so as to improve durability, and the weld overlay used for that purpose. I will provide a. Carbon steel forged steel is used in which a welding metal 4 for welding build-up is coated on the outer peripheral sliding surface of a rod 1 such as a piston rod that is used in a sliding state and wears on the sliding surface. Products and machine structural carbon steel steel rods are welded to the outer peripheral sliding surfaces of the rods to cover the required weld overlay. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、機械要素の補修分野における、船舶のクロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッド等のロッドおよびその溶接肉盛装置に関するものである。 The present invention relates to a rod such as a piston rod of a ship crosshead type diesel engine or the like and a weld overlay apparatus thereof in the field of repairing mechanical elements.
クロスヘッド型ディーゼル機関等では、ピストンの下部にピストンロッドを連結し、ピストンとともにシリンダ内とクランクケース内を上下に往復運動している。そして、シリンダケースとクランクケースとの境界にパッキンボックスを設置して、爆発による燃焼生成物がクランクケース内に侵入しないようしている。 In a crosshead type diesel engine or the like, a piston rod is connected to a lower part of a piston, and reciprocates up and down in the cylinder and the crankcase together with the piston. A packing box is installed at the boundary between the cylinder case and the crankcase to prevent the combustion products from the explosion from entering the crankcase.
しかし、このパッキンボックスのパッキンがピストンロッドの外周面を摩耗して、ついにはシール効果がなくなり、シリンダ内の爆発による燃焼生成物がクランクケース内に侵入し、機関の潤滑油を劣化させて潤滑油として使用に耐えなくさせたり、最悪の場合はクランク内で火災に至らしめるおそれのあるものであった。 However, the packing of this packing box wears the outer peripheral surface of the piston rod, and finally the sealing effect is lost, and combustion products from the explosion in the cylinder enter the crankcase, deteriorating the lubricating oil of the engine and lubricating it. It could endure use as an oil or, in the worst case, could lead to a fire in the crank.
そこで、摩耗限界に達したピストンロッドのロッド外周面を削正加工し、ピストンロッドもパッキンボックスのパッキンも小径の異径サイズのものにして使用継続するようにしている。
いる。
Therefore, the rod outer peripheral surface of the piston rod that has reached the wear limit is rectified, and the piston rod and the packing of the packing box are made to have a small diameter and a different diameter so as to continue use.
Yes.
しかし、この場合、他のシリンダとの互換性がなくなるとともに、メンテナンスの管理が煩雑となる。また、修理費用が膨大になり、かつ、異径サイズのピストンロッドに修理可能寸法に限界がある。さらに、溶射による補修も考えられるが、使用中に表層剥離につながるケースがあり、信頼性に欠ける等の課題があった。 However, in this case, compatibility with other cylinders is lost, and maintenance management becomes complicated. In addition, the repair cost becomes enormous, and there is a limit to the dimensions that can be repaired for piston rods of different diameters. Furthermore, although repair by thermal spraying is also conceivable, there are cases in which surface layer peeling occurs during use, and there are problems such as lack of reliability.
本考案は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、摺動状態で使用されて、摺動面に摩耗が生じるピストンロッド等のロッドの外周摺動面に所要の溶接肉盛用の溶着金属を被覆したことを特徴とするピストンロッド等のロッドを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above points, and in order to solve the above-described problems, the present invention is used in an outer peripheral sliding surface of a rod such as a piston rod which is used in a sliding state and wears on the sliding surface. The present invention provides a rod such as a piston rod, which is coated with a required weld metal for welding overlay.
また、炭素鋼鍛鋼品(JIS−G3201 以下同じ)や機械構造用炭素鋼鋼材(JIS−G4051 以下同じ)のロッドの外周摺動面に溶接を行って所要の溶接肉盛の溶着金属を被覆して補修したピストンロッド等のロッドを提供するものである。 In addition, welding is performed on the outer peripheral sliding surfaces of rods of carbon steel forged products (JIS-G3201 and the same) and carbon steel materials for machine structures (JIS-G4051 and the same) to cover the required weld overlay welding metal. It provides rods such as piston rods that have been repaired.
さらに、クロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドの所定量減耗した外周摺動面に所定の炭素当量Ceq(%)に対して予熱温度PT(℃)=Ceq×K(K=350〜500)で溶接肉盛するロッドを予熱し、摩耗したロッドの外周摺動面に溶接で溶接肉盛補修の溶着金属を被覆し、溶接肉盛後に350〜400℃×1.5〜2.0Hrの熱処理を行い、さらに約10Hr保温徐冷して補修したピストンロッド等のロッドを提供するものである。 Further, a preheat temperature PT (° C.) = Ceq × K (K = 350 to 500) with respect to a predetermined carbon equivalent Ceq (%) on the outer peripheral sliding surface of a piston rod of a crosshead type diesel engine or the like that has been worn out by a predetermined amount. Pre-heat the rod to be welded, coat the welded outer welded metal on the outer peripheral sliding surface of the worn rod, and heat-treat at 350 to 400 ° C x 1.5 to 2.0 hours after welding. In addition, a rod such as a piston rod that has been repaired by heating and cooling for about 10 hours is provided.
さらに、クロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドの所定量減耗した外周摺動面に所定の炭素当量Ceq(%)に対して予熱温度PT(℃)=Ceq×K(K=350〜500)で溶接肉盛するロッドを予熱し、摩耗したロッドの外周摺動面に溶接で溶接肉盛補修の溶着金属を被覆し、溶接肉盛後にロッドを500〜600℃の温度に昇温し、その後多段階にわたって30〜80℃/hで温度を低下して各段階でそれぞれ1時間以上保持する熱処理を行って補修したピストンロッド等のロッドを提供するものである。 Further, a preheat temperature PT (° C.) = Ceq × K (K = 350 to 500) with respect to a predetermined carbon equivalent Ceq (%) on the outer peripheral sliding surface of a piston rod of a crosshead type diesel engine or the like that has been worn out by a predetermined amount. The rod to be welded is preheated, and the outer peripheral sliding surface of the worn rod is covered with a weld metal for welding overlay repair. After welding, the rod is heated to a temperature of 500 to 600 ° C. The present invention provides a rod such as a piston rod that has been repaired by performing a heat treatment in which the temperature is lowered at 30 to 80 ° C./h over each stage and held at each stage for 1 hour or more.
さらにまた、摺動状態で使用されて、摺動面に摩耗が生じて外周摺動面に所要の溶接肉盛用の溶着金属を被覆するピストンロッド等のロッドを水平にして旋回装置に所定の回転速度で回転自在に配設するとともに、水平にしたロッドの外周摺動面の上面に溶接用ノズルを対向して所定の速度でロッドの上面にそって平行に走行自在にキャリッジを配設し、上記ロッドの溶接用ノズルの前方に1ないし複数の予熱用バーナを配設して炭素当量Ceq(%)に対して予熱温度PT(℃)=Ceq×K(K=350〜500)で溶接肉盛するロッドを予熱し、摩耗したロッドの外周摺動面に溶接で溶接肉盛補修の溶着金属を被覆するようにしたことを特徴とするピストンロッド等のロッド溶接肉盛装置を提供するものである。 Furthermore, when the sliding surface is worn, the sliding surface is worn and the outer peripheral sliding surface is covered with the required welding metal for welding overlay, and the rod such as a piston rod is leveled to the swivel device. In addition to being arranged so as to be rotatable at a rotational speed, a carriage is arranged so as to run parallel to the upper surface of the rod at a predetermined speed with the welding nozzle facing the upper surface of the outer peripheral sliding surface of the horizontal rod. One or a plurality of preheating burners are arranged in front of the rod welding nozzle and welded at a preheating temperature PT (° C.) = Ceq × K (K = 350 to 500) with respect to the carbon equivalent Ceq (%). Providing a rod welding and overlaying device for piston rods, etc., characterized in that the rod to be built up is preheated and the outer peripheral sliding surface of the worn rod is covered with a weld metal for welding overlay repair by welding It is.
またさらに、ロッドの上面の温度を温度センサーで検出して1ないし複数の予熱用バーナの予熱量を調節するようにしたピストンロッド等のロッド溶接肉盛装置を提供するものである。 Furthermore, the present invention provides a rod welding build-up device such as a piston rod that detects the temperature of the upper surface of the rod with a temperature sensor and adjusts the amount of preheating of one or more preheating burners.
本考案のピストンロッド等のロッドは、請求項1のように摺動状態で使用されて摺動面に摩耗が生じるピストンロッド等のロッドの外周摺動面に所要の溶接肉盛用の溶着金属を被覆したことによって、他のシリンダとの互換性を維持でき、メンテナンスの管理も容易で、また修理費用も割安になり、複数回のピストンロッドの修理も可能で、表層剥離も生じなく、品質を十分に保持できて、耐久性の向上がはかれる。
A rod such as a piston rod of the present invention is a weld metal for welding build-up required on the outer peripheral sliding surface of a rod such as a piston rod that is used in a sliding state and wears on the sliding surface as in
また、請求項2のように炭素鋼鍛鋼品や機械構造用炭素鋼鋼材のロッドの外周摺動面に溶接を行って所要の溶接肉盛の溶着金属を被覆して補修することによって、上記したように効果的な補修をすることができる。
Further, as described in
さらに、請求項3のようにクロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドの所定量摩耗した外周摺動面に所定の炭素当量Ceq(%)に対して予熱温度PT(℃)=Ceq×K(K=350〜500)で溶接肉盛するロッドを予熱し、摩耗したロッドの外周摺動面に溶接で溶接肉盛補修の溶着金属を被覆し、溶接肉盛後に350〜400℃×1.5〜2.0Hrの熱処理を行い、さらに約10Hr保温徐冷して補修することによって、クロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドを上記したようにして耐久性よく補修することができる。
Furthermore, the preheating temperature PT (° C.) = Ceq × K (K) with respect to a predetermined carbon equivalent Ceq (%) on the outer peripheral sliding surface of the piston rod of a crosshead type diesel engine or the like worn as in
さらに、請求項4のようにクロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドの所定量摩耗した外周摺動面に所定の炭素当量Ceq(%)に対して予熱温度PT(℃)=Ceq×K(K=350〜500)で溶接肉盛するロッドを予熱し、摩耗したロッドの外周摺動面に溶接で溶接肉盛補修の溶着金属を被覆し、溶接肉盛後にロッドを500〜600℃の温度に昇温し、その後多段階にわたって30〜80℃/hで温度を低下して各段階でそれぞれ1時間以上保持する熱処理を行って補修することによって、高炭素含有の炭素鋼鍛鋼品や機械構造用炭素鋼鋼材のロッドの応力除去および低温割れ等を有効に防止でき、上記したようにクロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドを耐久性よく補修することができる。 Furthermore, the preheating temperature PT (° C.) = Ceq × K (K) with respect to a predetermined carbon equivalent Ceq (%) on the outer peripheral sliding surface of a piston rod of a crosshead type diesel engine or the like worn as in claim 4. = 350 to 500) Preheat the rod to be welded, and cover the outer peripheral sliding surface of the worn rod with a weld metal for welding overlay repair. After welding, the rod is heated to a temperature of 500 to 600 ° C. For high-carbon carbon steel forgings and machine structures by heating and then repairing them by performing heat treatment that lowers the temperature at 30 to 80 ° C / h over multiple stages and maintains each stage for 1 hour or more. It is possible to effectively prevent stress removal and cold cracking of the carbon steel rod, and as described above, it is possible to repair the piston rod of a crosshead type diesel engine or the like with high durability.
またさらに、請求項5のように摺動状態で使用されて、摺動面に摩耗が生じて外周摺動面に所要の溶接肉盛用の溶着金属を被覆するピストンロッド等のロッドを水平にして旋回装置に所定の回転速度で回転自在に配設するとともに、水平にしたロッドの外周摺動面の上面に溶接用ノズルを対向して所定の速度でロッドの上面にそって平行に走行自在にキャリッジを配設し、上記ロッドの溶接用ノズルの前方に1ないし複数の予熱用バーナを配設して炭素当量Ceq(%)に対して予熱温度PT(℃)=Ceq×K(K=350〜500)で溶接肉盛するロッドを予熱し、摩耗したロッドの外周摺動面に溶接で溶接肉盛補修の溶着金属を被覆するようにしたことによって、摺動状態で使用されて、摺動面に摩耗が生じるピストンロッド等のロッドの外周摺動面を均一状に所要の予熱温度に予熱できてクロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドを低温割れを生じることなく、耐久性よく補修することができる。
Furthermore, the rod such as a piston rod that is used in a sliding state as in
またさらに 請求項6のようにロッドの上面の温度を温度センサーで検出して1ないし複数の予熱用バーナの予熱量を調節するようにしたことによって、ピストンロッド等のロッドの外周摺動面を均一状に所要の予熱温度に予熱できて上記したようにして耐久性よく補修することができる。 Furthermore, as described in claim 6, by detecting the temperature of the upper surface of the rod with a temperature sensor and adjusting the preheating amount of one or more preheating burners, the outer peripheral sliding surface of a rod such as a piston rod can be adjusted. It can be preheated uniformly to the required preheating temperature and repaired with good durability as described above.
本考案のピストンロッド等のロッドおよびその溶接肉盛装置は、摺動状態で使用されて、摺動面に摩耗が生じるピストンロッド等のロッドの外周摺動面に所要の溶接肉盛用の溶着金属を被覆することを特徴としている。 The rod of the present invention, such as a piston rod, and its welding build-up device are used in a sliding state, and wear occurs on the sliding surface. It is characterized by covering with metal.
ピストンロッド1は、図1のように船舶等で使用されているクロスヘッド型ディーゼル機関のピストンロッドや、鍛造油圧プレス、射出成形装置等のピストンロッドのパッキンやブッシュ等でロッド外周面が摺動して摩耗し、再利用されるものに適用できる。その材質としては、高負荷や過酷な使用状態での耐久性が必要なことから、炭素鋼鍛鋼品や機械構造用炭素鋼鋼材の比較的大きい直径の、再利用に値するものに適用できるものである。
As shown in FIG. 1, the
たとえば、船舶等で使用されているクロスヘッド型ディーゼル機関の100〜500mm径、1000〜4000mm長さ等のピストンロッド1は、3〜5年使用されると、ロッド1の外周摺動面が1〜4mm程減耗し、継続して使用するのに差し支えが生じる。そのため、オーバーホールするのに、図2のようにピストンヘッド2を取り外し、荒削り下地加工したピストンロッド1をサブマージアーク等の溶接装置3に水平状態として回転可能に装着して所要の溶着金属4を溶接肉盛して被覆して補修するようにしている。
For example, when a
ピストンロッド1としては、炭素鋼鍛鋼品や機械構造用炭素鋼鋼材のものについて、該当する溶着金属材料に化学成分C、Si、Mn、P、S、Cr、Moを含んだものを使用し、たとえばSF490A、SF590A等の炭素鋼鍛鋼品やS45CやS55C等の機械構造用炭素鋼鋼材について、溶着金属材料がG50/US−511 JIS−Z3183 S641−1CMまたはG80/US−511 JIS−Z3183 S641−1CM(いずれも神戸製鋼製品)等の所要品をJIS−Z3183 S641−1CMに準拠して使用できる。
As the
また、たとえば、サブマージアーク等の溶接装置3による肉盛溶接は、ロッド1の外周摺動面に上記した溶接肉盛補修の溶着金属4を1層ないし多層に被覆して補修する炭素当量について
Ceq(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15…(1) に対し、
溶接肉盛するロッド1の予熱温度
PT(℃)=Ceq×K (K=350〜500) … (2)で溶接肉盛するロッド1を予熱する。溶接肉盛後に350〜400℃×1.5〜2.0Hrの熱処理を行い、熱処理後直ちに保温材中で約10Hr保温冷却処理して行える。
In addition, for example, overlay welding by a
Preheating temperature of
そして、サブマージアーク等の溶接装置3の予熱としては、図2のようにピストンロッド1を水平ローラ5に搭載して一端部を旋回装置6に装着し、溶接ノズル7の前方側に予熱用バーナやヒータ等の加熱手段8を1ないし複数個を一定間隔等に拡縮装置等を介したりしてロッド1の表面に対向して配設し、キャリッジ9に搭載して所要の速度で走行駆動自在とした溶接ノズル7の送り込み量に相対的に対応して上記した予熱温度を保持できるように熱調整できる。
As preheating of the
また、ロッド1の肉盛溶接後の他の熱処理としては、電気炉等の熱処理炉で、図3のようにロッド1を500〜600℃の温度に昇温し、その後数段階から十数段階の多段階にわたって30〜80℃/hで温度を低下して各段階の温度でそれぞれ1時間以上保持する熱処理を行って補修することによって、1層ないし多層の溶接肉盛での高炭素含有の炭素鋼鍛鋼品や機械構造用炭素鋼鋼材のロッドの応力除去、溶着金属とHAZ部分の均一徐冷効果を高められ、組織の均一化がはかれ、低温割れ等の原因を有効に除去するようにできる。数段階から十数段階の多段階にわたる熱処理は、ロッド1の材質、径、長さ等に対応して適宜に決定でき、また30〜80℃/hで温度を低下して1時間以上、好ましくは2〜4時間保持することが、応力除去、溶着金属とHAZ部分の組織の均一化に好ましい。
Further, as another heat treatment after overlay welding of the
また、図4のように溶接肉盛するピストンロッド1のまわりに耐熱性の蛇腹等の保温筒10を伸縮可能等に被覆して、加熱手段8の省エネルギー化をはかるようにすることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 4, it is preferable that the
このようにして処理材の炭素当量に対応して所要の予熱温度、熱処理を行って、低温割れの防止、応力除去ができることが分かり、クロスヘッド型ディーゼル機関等のピストンロッドを耐久性よく、複数回のピストンロッドの修理も可能で、表層剥離も生じなく、品質を十分に保持できて、耐久性の向上がはかれる。 In this way, it is understood that cold cracking can be prevented and stress can be removed by performing the required preheating temperature and heat treatment corresponding to the carbon equivalent of the treated material. The piston rod can be repaired twice, the surface layer does not peel off, the quality can be maintained sufficiently, and the durability can be improved.
表1は、本考案の一実施例のクロスヘッド型ディーゼル機関のピストンロッド1の化学成分表である。
表1 ピストンロッドの化学成分表
Table 1 Chemical composition table of piston rod
表2は、上記表1に対応した溶接装置3による肉盛溶接の溶着金属の化学成分表である。
表2 肉盛溶接ロッドの溶接棒の化学成分例
Table 2 Example of chemical composition of welding rod of overlay welding rod
溶接装置3による補修は、図2のようにピストン2をはずして所定の荒削り下処理したピストンロッド1を水平ローラ5に搭載して一端部を旋回装置6に装着して一定の回転速度で回転駆動するようにし、溶接ノズル7の前方側に予熱用バーナの加熱手段8を複数個を所定間隔でロッド1の表面に対向して配設して上記した予熱温度に予熱し、予熱温度に対応して溶接ノズル7の送り込み量を調整して対応して肉盛溶接するようにしている。溶接装置3は、交流アーク電流を使用し、下向き、単パス、溶接電流400〜420A、溶接電圧30〜35V、溶接速度約58cm/minの自動溶接で行った。
As shown in FIG. 2, the repair by the
溶接装置3としては、溶接するロッド1の炭素当量として、上記した式(1)のCeqにもとずいた予熱温度の180〜250℃で加熱し、溶接ノズル7に上記した所要の溶接棒、フラックスの溶接材料を供給し、ロッド1の表面を表面温度計11で表面温度を測定して予熱温度を確認しながら摩耗したSF590A、300mm径、3000mm長さのピストンロッド1の外周摺動面に1層の溶着金属4を被覆した。そして、溶接肉盛後に350〜400℃×1.5〜2.0Hrの熱処理を行い、熱処理後直ちに保温材中で約10Hr保温冷却を行った。
As the
なお、肉盛溶接後の熱処理として、図3のようにロッド1を約580℃の温度に昇温し、その後70℃/hで冷却して約510℃の温度に低下して3時間保持し、また80℃/hで冷却して約430℃の温度に低下して3時間保持し、さらに80℃/hで冷却して350℃の温度で3時間保持するようにもでき、このように3段階にわたる熱処理を行って徐冷し、溶接肉盛によるロッドの応力除去および低温割れ等を有効に防止するようにできる。
As a heat treatment after build-up welding, the
溶接肉盛後、上記のようにして熱処理をし、保温徐冷を施し、所定の精度に仕上げ研磨し、外観検査、非破壊検査を行って製品化した。その結果、低温割れはなく、外観、内部の状況は良好で、品質も十分に保証できるものであった。 After welding overlaying, heat treatment was performed as described above, heat insulation and cooling were performed, finish polishing was performed with a predetermined accuracy, and appearance inspection and nondestructive inspection were performed to produce a product. As a result, there was no cold cracking, the appearance and the internal condition were good, and the quality could be sufficiently guaranteed.
上記では、サブマージアークの溶接装置3について述べたが、被覆アーク溶接、ティグ溶接、炭酸ガスアーク溶接、プラズマアーク溶接等にも適用でき、またピストンロッド1としては炭素鋼鍛鋼品の高炭素鋼のものについて説明したが、機械構造用炭素鋼鋼材の高炭素鋼のものについても適用できる。さらに、補修のものだけでなく、必要により新製品のものについても、ピストンロッドの外周面に上記のように予め溶接肉盛りして仕上げして耐久性を向上するようにできる。
Although the submerged
本考案のピストンロッドおよびその溶接肉盛装置は、上記したクロスヘッド型ディーゼル機関ピストンロッドや、鍛造油圧プレス、射出成形装置等のピストンロッドのパッキンやブッシュ等でロッド外周面が摺動して摩耗し、再利用されるもの等に利用できる。 The piston rod of the present invention and its weld build-up device are worn out by sliding the outer peripheral surface of the rod with the above-described crosshead type diesel engine piston rod, packing or bushing of the piston rod of a forging hydraulic press, injection molding device, etc. And can be used for re-used items.
1…ピストンロッド 2…ピストンヘッド 3…溶接装置 4…溶接金属
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