JPH01111855A - 鋳鉄部材への肉盛方法 - 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〕 この発明は、鋳鉄部材の表面に肉盛層を形成するための
肉盛方法に関する。

［従来の技術］ 鋳鉄部材の表面に、例えば耐摩耗性の向上などを目的と
して、肉盛法により合金層を形成することは一般に良く
知られている。

例えば、ロークリピストンエンジンの隣接する作動室間
をシールするアペックスシールでは、ロータハウジング
の内周面との摺接部に耐摩耗性、耐熱衝撃性などが要求
されるが、上記アペックスシールの製造方法として、例
えば、特開昭６２−４５９０１号公報では、肉盛材料を
、短時間で厚く基材上に肉盛することができ、肉盛層へ
の基材成分の拡散、溶込みを抑制することができるプラ
ズマ粉体肉盛方法を用いて、高温下での耐摩耗性及び耐
熱衝撃性に秀れた材料を鋳鉄基材上に肉盛りするように
したアペックスシールの製造方法が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、周知のように、鋳鉄材料には黒鉛が多爪に含
有されているので、鋳鉄表面に肉盛を行う場合、肉盛時
に鋳鉄表面部の黒鉛が溶けてガスが発生し、このガスが
肉盛層内に閉じ込められることに起因するガス欠陥、所
謂、ブローホールが発生しやすいという間層かある。

この問題に対して、例えばアルミニウム等の脱酸剤を用
いてガスの発生を抑制することが考えられるり（、この
方法では、確かに、脱酸剤の作用によりガスの発生を抑
制することができるものの、脱酸剤成分が肉盛層内に溶
は込んで肉盛層の合金成分を変化させてしまうためζ肉
盛層の所定の特性（例えば耐摩耗性など）が得難いとい
う問題があった。

また、肉盛法における他の重要な問題の！つとして、肉
盛による基材の熱変形の問題がある。

すなわち、第５図の破線で示すように、肉盛前は平坦で
あった基材５２は、肉盛すべき部分の表面５２ｃに肉盛
Ｂ５３が形成されるが、溶融した高温の肉盛層５３が冷
却・凝固する際に、両端部では冷却が早く、中央部では
冷却が遅いために冷却・凝固が不均一となり、第５図に
おいて実線で示すように、肉盛層５３の中央部を底部と
して凹状に変形するという問題がある。

上記熱変形の問題に対しては、第６図及び第７図に示す
ように、基材５２を、熱伝導率の高い、例えば銅合金で
形成された冷し金５４で保持するとともに、該冷し金５
４の内部の基材保持部５４ａの近傍に冷却水通路５５．
５５を設けて冷却水を流すようにし、肉盛時の基材５２
の温度上昇を抑制することにより、基材５２の熱変形を
抑制することが一般に行なわれているが、十分な熱変形
防止効果を得ることは難しいという問題があった。

［発明の目的］ この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、鋳鉄部材表面の黒鉛を除去することにより、ブロー
ホールの発生を防止するとともに基材の変形を軽減する
ことができる鋳鉄部材への肉盛方法を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、この発明は、鋳鉄部材上に肉盛層を形成する
肉盛方法において、上記鋳鉄部材の肉盛層を形成すべき
部分の表面部にブラスト処理を施し、該表面部の黒鉛を
除去するとともに、肉盛による上記鋳鉄部材の変形に対
応して、この変形と逆方向の変形を予め上記鋳鉄部材に
与え、その後に上記表面部に肉盛層を形成するようにし
たちのである。

［発明の効果コ この発明によれば、肉盛を行なう前に、鋳鉄部材の肉盛
層を形成すべき部分の表面部にブラスト処理を施すこと
により、上記表面部に存在する黒鉛を除去するようにし
たので、肉盛時のガスの発生を防止し、ブローホールの
発生を防止することができる。

また、上記ブラスト処理により、肉盛による鋳鉄部材の
変形に対応して、この変形と逆方向の変形を予め上記鋳
鉄部材に与えるようにしたので、肉盛後の鋳鉄部材の変
形奄を大幅に低減させることができる。

更に、本発明によれば、上記ブラスト処理で黒鉛を除去
することにより、鋳鉄部材の肉盛層を形成すべき部分の
表面を適当に粗化することができるので、肉盛層と鋳鉄
部材との密着強度を向上させることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しつつ説明
する。

（１）　　基材 肉盛を行うべき基材としては、第１表に示す化学成分を
有する合金鋳鉄材料により、縦８ｍｍＸ横５ｍｍの矩形
断面を有する長さ１００ｍｍの棒状の鋳鉄部材２（第１
図参照）を形成して用いた。

第１表 （２）肉盛材料としては、第２表に示す化学成分を有す
るコバルト基合金を粉末状にしたものを用いた。

第２表 （３）肉盛方法 基材への肉盛は、市販のプラズマ粉体肉盛装置を用いて
、上記第２表に示す化学成分を有する粉末状の肉盛材料
をプラズマトーチに供給しつつ、第１図に示すように、
該プラズマトーチｌを基材２の長手方向に所定の速度（
溶接速度）で移動させて行い、上記基材２の長手方向に
肉盛層３を形成した。

また、肉盛条件は以下に示す通りであった。

・電流、６０（Ａ） ・電圧：３０（Ｖ） ・溶接速度：８５（ｍｍ／分） ・肉盛材料送給量、１５（ｇ／分） ・プラズマガス：アルゴン、送給ｍ：　３．５（１２／
分）・シールドガス：アルゴン、送給ｆｆｉ：　２５Ｃ
Ｑ／分）（４）ブラスト処理法 本実施例では、基材の肉盛すべき部分の表面部の黒鉛を
除去するとともに、肉盛によって基材に生じる熱変形に
対応した逆方向の変形を予め基材に与えることを目的と
して、肉盛作業に先立って、□基材の肉盛すべき部分の
表面部に対してブラスト処理を施した。

上記ブラスト処理は、市販のブラスト処理装置、及び粒
度５０〜１５０（μ）の市販のアルミナ製ブラスト材を
用いて行った。

以下、肉盛によって基材に生じる熱変形に対応した逆方
向の変形を予め基材に与えるためのブラスト方法につい
て説明する。

第２ａ図に示すように、基材２を、その肉盛すべき部分
の表面部２Ｃを上方に向けた状態で、中央部に凸状の突
起部５ａを存するブラスト治具５の上に載置し、上記基
材２とブラスト治具５の一端（例えば右端）をバイス６
で互いに固定する。そして、その状態で、第２ａ図にお
いて矢印で示すように、ブラスト治具５の突起部５ａよ
り左方に位置する基材２の表面部２Ｃの左側部分２ａの
みに対して所定時間のブラスト処理を行う。この結果、
第２ａ図において破線で示すように、基材２の上記左側
部分２ａは、ブラスト治具５の突起部５ａを支点として
下方に湾曲する。

次に、第２ｂ図に示すように、基材２とブラスト治具５
の左端部をバイス６で固定し、ブラスト治具５の突起部
５ａより右方に位置する上記基材２の表面部２Ｃの右側
部分２ｂのみに対して所定時間のブラスト処理を行う。

この結果、第２ｂ図において破線で示すように、°基材
２の上記右側部分２ｂは、ブラスト治具５の突起部５ａ
を支点として下方に湾曲する。

すなわち、上記ブラスト治具５を用いて、基材２の表面
部２Ｃの左側部分２ａと右側部分２ｂとに対して別々に
ブラスト処理を施すことにより、基材２を、第２Ｃ図に
示すように、肉盛すべき部分の表面部２Ｃの中央部を頂
部として凸状に変形させることができる。この変形状態
は、第５図において実線で示したような肉盛による熱変
形に略対応した逆方向の変形に相当する。

本実施例では、プラス・ト処理におけるブラスト材の噴
射圧力を５　（ｋｇ／　ｃｍつとし、基材２の表面部２
Ｃの左側部分２ａ及び右側部分２ｂそれぞれに対する処
理時間ｔを、　３０秒間、２０秒間、及び１５秒間に変
化させてブラスト処理を行った。

（５）試験 上記ブラスト処理時間ｔを３０秒間、２０秒間、および
１５秒間に変えてブラスト処理を行った３種類の本発明
実施例と、上記処理時間ｔを１０秒間とした比較例！、
及びブラスト処理を行わなかった比較例２とについて、
ブラスト処理による基材の変形量の測定、肉盛後の基材
の変形量の測定、肉盛後におけ′るブローホールの発生
度合の調査、及び肉盛層と基材との密着強度の測定をそ
れぞれ行った。

尚、上記３種類の本発明実施例及び２種類の比較例はい
ずれも、第（り項で説明した基材に、第（３）項で説明
した肉盛方法により第（２）項に示した肉盛材料を肉盛
したものである。

■　基材の変形量の測定 ブラスト処理による基材の変形量及び肉盛後の基材の変
形量の測定は、第３ａ図に示すように、基材２の肉盛す
べき表面部２Ｃ又は肉盛層３を上方に向けて、凸状に変
形した場合を変形量（＋）とし、第３ｂ図に示すように
、凹状に変形した場合を変形量（−）として、その上下
方向の基材２の変形量の最大値を測定して行った。

ブラスト処理による基材の変形量及び肉盛後の基材の変
形量は、それぞれ、第３表の第■欄及び第■欄に示す通
りであった。

すなわち、ブラスト処理時間ｔが長い程、ブラスト処理
による凸状の変形が大きく、肉盛作業に先立って、適当
な変形量の凸状の変形を予め基材に与えておくことによ
り肉盛後の基材の変形量を低減させることができること
が確認された。

■　ブローホールの発生度合 肉盛層におけるブローホールの発生度合は、肉盛層をマ
クロ観察することにより調査した。

調査結果は、第３表の第■欄に示す通りであった。

第３表の第■欄において、Ｏ印はブローホールの発生が
ほとんど認められなかったことを、Δ印は若干のブロー
ホールの発生が認められたことを、またＸ印は多量のブ
ローホールの発生が認められたことを、それぞれ示して
いる。

すなわち、１５秒間以上のブラスト処理を行った本発明
実施例については、いずれもブローホールの発生がほと
んど見られず、所定時間（１５秒間）以上のブラスト処
理によみブローホール発生の防止効果が確認された。

■　密着強度試験 肉盛層と基材との密着強度は、肉盛を行った鋳鉄部材を
切断して長さ１０ｍｍの試験片を採取し、第４図に示す
ように、該試験片１１の基材部１２を固定治具１４に固
定するとともに、肉盛部Ｉ３に対して剪断治具１５によ
り剪断荷重Ｐを加え、基材１２と肉盛部１３との境界部
分１３ａが剪断破壊を生じるときの剪断応力を求めて評
価した。

試験結果は、第３表の第■欄に示す通りであり、ブラス
ト処理時間ｔを１５秒間以上とした本発明実施例１，２
．３は、いずれも比較例１．２に比べて上記剪断応力が
高く、また、ブラスト処理を施した比較例１は、ブラス
ト処理を行わなかった比較例２に比べて剪断応力が高く
なっており、ブラスト処理が、肉盛層１３と基材１２と
の密着強度を向上させることを確認することができた。

以上、説明したように、本実施例によれば肉盛を行う前
に、鋳鉄基材２の肉盛層３を形成する部分の表面部２Ｃ
にブラスト処理を施すことにより、上記表面部２Ｃに存
在する黒鉛を除去するようにしたので、肉盛時のガスの
発生を防止し、ブローホールの発生を防止することがで
きる。

また、上記ブラスト処理により、肉盛による鋳鉄基材２
の変形（凹状の変形）に対応して、この変形と逆方向の
変形（凸状の変形）を予め上記鋳鉄基材２に与えるよう
にしたので、肉盛後の鋳鉄基材２の変形量を大幅に低減
させることができるのである。

更に、本実施例によれば、上記−ブラスト処理で黒鉛を
除去することにより、鋳鉄基材２の肉盛層３を形成すべ
き部分の表面２ｃを適当に粗化することができるので、
肉盛層３と鋳鉄基材２との密着強度を向上させることが
できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る肉盛方法を説明するため
の鋳鉄基材の斜視図、第２ａ図及び第２ｂ図は本発明の
実施例に係るブラスト処理方法を説明するためのブラス
ト治具及び鋳鉄基材の正面図、第２ｃ図はブラスト処理
後の鋳鉄基材の正面図、第３ａ図及び第３ｂ図は鋳鉄基
材の変形量の測定方法を説明するための鋳鉄基材の正面
図、第４図は密着強度試験の試験装置の概略斜視図、第
５図は従来例に係る肉盛方法による鋳鉄基材の変形を説
明するための鋳鉄基材の正面図、第６図は従来例に係る
肉盛方法に用いられる冷し金の正面図、第７図は第６図
を“Ａ”−”Ａ”線で切断して示した冷し金の縦断面図
である。 ２・・・鋳鉄基材、２ｃ・・・表面部、３・・・肉盛層
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳鉄部材上に肉盛層を形成する肉盛方法において
   、 上記鋳鉄部材の肉盛層を形成すべき部分の表面部にブラ
   スト処理を施し、該表面部の黒鉛を除去するとともに、
   肉盛による上記鋳鉄部材の変形に対応して、この変形と
   逆方向の変形を予め上記鋳鉄部材に与え、その後に上記
   表面部に肉盛層を形成することを特徴とする鋳鉄部材へ
   の肉盛方法。