JPH01104487A - 鋳鉄製シリンダライナのレーザ肉盛方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は舶用ディーゼルエンジンやコンプレッサ等に使
用される鋳鉄製シリンダライナのレーザ肉盛方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 内燃機関のシリンダは、第３図に示す如き円筒状のシリ
ンダライナ１を通常行しており、該シリンダライナ１は
、ピストンリングとの摺動摩擦に゛よる摩耗を防止する
ために、一般に、普通鋳鉄に特殊元素を添加して耐摩耗
性及び耐焼付性を向上させてなる特殊鋳鉄製としである
。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記従来のシリンダライナ１にあっても、ピ
ストンリングとの摩擦によって、特に、ピストンリング
面圧の大きい上死点領域２に局部的に大きな摩耗を生じ
る欠点があった。

すなわち、シリンダライナ１は、第４図の摩耗パターン
に示す如く、トップリングの上死点で最大摩耗となるた
め、上死点領域２の摩耗量が限界に達した場合には、た
とえ上死点領域２以外の部分に殆ど摩耗が発生していな
くても新しいシリンダライナと交換しなければならず、
メンテナンスが大変で、コストアップとなっていた。殊
に、最近では燃料（重油）が粗悪化しているため、運転
時間あたりの摩耗量が増加し、シリンダライナの寿命が
短くなる傾向があった。

又、近年、低燃費を目的としたシリンダ内最高圧力の増
大により上死点領域２は潤滑条件が厳しいため、シリン
ダライナ１とピストンリングとの焼付（スカフイング）
事故が突発し、これらを取替えねば運転が続行できなく
なる事態に至ることがあった。

更に、シリンダライナに対して摺動するピストンリング
は約１年間の使用で摩耗限界に達するので、ピストンリ
ングを取替える度にオーバーホールを行う必要があった
。

上記諸問題を解決すべく、従来、シリンダライナ１の内
壁面に異種金属を溶着させ、上死点領域２を二層金属化
させることが考えられたが鋳鉄に異種金属を溶着するこ
とが困難であるため、血圧が高く局部的に摩耗の大きい
部分の二層金属化が実現できなかった。

そこで、本発明は、従来困難とされていた鋳鉄一体型シ
リンダライナの内壁面に耐摩耗性、耐焼付性に優れた異
種金属を溶着することを可能とし、内壁面の耐摩耗性、
耐焼付性を向上して内燃機関を長時間安定した状態で運
転させることができるようにすると共に、保守費の低減
化を図ろうとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、シリンダライナ
内面の最も摩擦の大きい領域を予熱した後、該領域にエ
ネルギー密度の高いレーザ光を照射することにより、耐
摩耗性、耐焼付性に優れた金属を溶着して材料溶着層を
肉盛形成する方法とする。　　　。

［作　　用］ エネルギー密度の高いレーザ光を用いるため、異種金属
であってもライナ母材に溶着して肉盛される。したがっ
て、肉盛形成された材料溶着層により、シリンダライナ
内面は、摩耗しにくくなり、ピストンリングとの焼付が
防止される。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法を実施するための装置の一例を示
すもので、３は従来と同様に特殊鋳鉄を使用したシリン
ダライナ１を支持ローラ４等により水平に保持して回転
駆動する゛ための回転保持装置、５はレーザ照射部６を
前後方向に移動可能に備えてなる５ＫＷＣα発娠器であ
るレーザ照射装置、７は上記レーザ照射部６の移動に同
期して肉盛用ワイヤ８を供給できるようにしたワイヤ供
給装置、９はシリンダライナ１を予熱するための予熱装
置である。なお、上記肉盛用ワイヤ８としては、耐摩耗
性、耐焼付性材を使用する。

かかる構成としである装置を用いて本発明の肉盛方法を
実施する場合の一例を示すと、先ず、シリンダライナ１
を回転保持装置３にセットして、予熱装置９によりシリ
ンダライナ１の特に上死点領域２を３００〜５００℃に
予熱する。次いで、レーザ照射装置５のレーザ照射部６
をシリンダライナ１内に挿入して、該シリンダライナ１
の内壁面における上死点領域２の軸方向一端部位置に対
向させた状態で、上記予熱部の表面に耐摩耗性、耐焼付
性に優れた材料をレーザ肉盛する。この場合、、回転保
持装置３を駆動してシリンダライナ１を定速回転させる
と共に、上記レーザ照射部６を一定速度で上死点領域２
の軸方向他端部へ向けて移動させつつ、レーザ照射部６
よりエネルギー密度の高いレーザ光を照射し、且つ該レ
ーザ光中に、レーザ照射部６の移動に同期させてフラッ
クスの送給と共にワイヤ供給装置７から肉盛用ワイヤ８
を供給する。

これにより、肉盛用ワイヤ８をシリンダライナ１の上死
点領域２の表面に連続的に溶着して肉盛させて行き、第
２図に示す如く、上記上死点領域２に材料溶着層１０を
形成する。

このように、熱影響領域が小さく、エネルギー密度の高
いレーザ光を用いることにより、鋳鉄一体型シリンダラ
イナ１の上死点領域２の内壁面に耐摩耗性、耐焼付性に
優れた異種金属を溶着させて材料溶着層１０を肉盛形成
することができて、シリンダライナ１の内壁面の摩耗の
大きい部分に、二層金属化を実現させることを可能とし
たので、シリンダライナ１の内壁面は、トップリング等
の集中摩擦を受けたとしても極めて摩耗しにくくなり、
焼付を起さなくなる。

したがって、シリンダライナ１の寿命が長くなり、保守
費を低減することができ、しかも粗悪燃料に対しても充
分耐えることができる。又、上記肉盛用ワイヤ８として
シリンダライナ１の母材より摩擦係数の小さい材質を選
定することにより、ピストンリングの摩耗も減少し、ピ
ストンリング取替えのためのオーバーホール間隔を大幅
に延長することが可能となり、３〜４年間無開放運転が
可能となる。

次に、本発明の方法を実施する場合の他の例を説明する
。前記の実施例では、レーザ光の照射により、肉盛用ワ
イヤ８をシリンダライナ１の上死点領域２の表面に直接
溶着させて肉盛させるようにした場合であるが、かかる
方法に代えて、シリンダライナ１を３００〜５００℃に
予熱した後、肉盛用ワイヤ８を溶着させる前に、シリン
ダライナ１の上死点領域２の表面に予め鉄ニッケル又は
ニッケルをレーザ肉盛して母材への溶着に対するなじみ
をよくし、その上に耐摩耗性、耐焼付性に優れた材料を
レーザ光の照射によって溶着し、肉盛するようにする。

なお、上記実施例では、シリンダライナ１の上死点領域
２に材料溶着層１０を形成するために異種金属を溶着さ
せたが、シリンダライナ１の母材である特殊鋳鉄はもと
もとある程度耐摩耗性を有しているので、同種金属によ
り材料溶着層１０を形成するようにしてもよく、又、材
料溶着層１０を形成するために肉盛用金属としてワイヤ
８を使用したが、粉末金属を用いてもよく、更に内燃機
関に限らずコンプレツリ等で使用されるシリンダライナ
に対して同様に実施してもよく、その飽水発明の要旨を
逸脱しない限り種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の鋳鉄製シリンダライナのレー
ザ肉盛方法によれば、エネルギー密度の高いレーザ光の
照射により、シリンダライナの内壁面における最も摩耗
量の多い領域に耐摩耗性、耐焼付性に優れた金属を溶着
して材料溶着層を肉盛形成して部分的に多層化するよう
にしたので、次の如き効果を発揮する。

（１）シリンダライナの局部的摩耗の減少により寿命を
長くすることができ、内燃機関を長期間安定した状態で
運転させることができ、保守費を低減することができる
。

（１１）　　多層化となる材料溶着層にライナ母材より
耐焼付性能に優れた金属を採用することにより、シリン
ダライナとピストンリングの焼付事故防止に極めて有利
となる。

（ｉｉＤ　　局部的に摩耗限界に達したため従来、聞知
を余儀なくされていたような中古めシリンダライナを安
価に再生することが可能となる。

特　多層化となる材料溶着層にライナ母材より摩擦係数
の小さい金属を採用することにより、ピストンリングの
摩耗も減少させることができ、ピストンリング取替えの
ためのオーバーホール間隔を従来より大幅に延長するこ
とが可能となり、メンテナンスコストの低減、機関の稼
動率の向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の一例を示
す概略図、第２図は本発明の方法によりシリンダライナ
の内面に材料が溶着された状態を示すシリンダライナの
断面図、第３図は従来のシリンダライナの断面図、第４
図はシリンダライナの摩耗パターンを示す図である。 １・・・シリンダライナ、２・・・上死点領域、５・・
・レーザ照射装置、８・・・肉盛用ワイヤ、１０・・・
材料溶着層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）シリンダライナ内面の最も摩擦の大きい領域を予熱
   した後、該領域にエネルギー密度の高いレーザ光を照射
   することにより、耐摩耗性、耐焼付性に優れた金属を溶
   着して材料溶着層を肉盛形成することを特徴とする鋳鉄
   製シリンダライナのレーザ肉盛方法。