JPH01191701A - ライニング方法 - 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） 本発明はライニング方法、特に熱間静水圧加圧（以下、
ＨＩＰと略記する。）などの等方圧加圧方法を利用して
金属もしくは非金属粉末を鋳造もしくは鍛造などによっ
て作られた基材にライニングし、耐食、耐摩耗製品の特
性を向上する方法に関するものである。

（従来の技術） 鋳造もしくは鍛造などによって作られた基材の耐食、耐
摩耗特性を向上するため基材面に耐食。

耐摩耗皮膜を形成することは従来より広く行われており
、溶接肉盛法、クラッド法、更にＨＩＰもしくはホット
プレス法を利用した各種ライニング方法が知られている
が、溶接肉盛法、クラッド法では小径のシリンダ内面の
ライニングが困難であることから近時、ＨＩＰもしくは
ホットプレス法を利用するライニング方法の多用化が検
討されている。

ところで、従来、ＨＩＰもしくはホットプレス法を利用
して、耐食、耐摩耗部品等の表面に耐食。

耐摩耗皮膜を形成させる方法としては、（イ）第６図乃
至第８図に示すような横穴のないシリンダでは基材（２
１）とカプセル（２３）又は芯材梱…との間にＨＩＰ後
の収縮を考慮した間隙を設け、この間隙にライニング層
となる粉末（２２）　’を充填し、真空脱気、密封して
内外圧（第７図）又は外圧のみ（第８図）によりＨＩＰ
処理を行い、粉末（２２）　′と基材（２１）とを拡散
接合させ、その後、機械加工等によってカプセルを切削
除去して第６図に示すような基材（２１）内面に目的と
するライニング皮膜（２２）を有する製品を得る方法。

（０）シリンダ基材（１）の横穴（２４）にライニング
し、第９図に示すような製品を作る場合は第１０図乃至
１１図に示すように内カプセル（２５）と蓋（２６）　
（２６）　’を使用し、これらを外容器となる基材（２
１）と溶接（２７）　して前記（イ）と同様な操作で粉
末（２２）　′を充填し密封してＨＩＰによりライニン
グ層（２２）を基材内面に形成させる方法。

があり、一般的に行われている。

しかしながら、上記のようなＨＩＰを利用した従来のラ
イニング方法では、横穴のない形状の場合、第７図、第
８図に示すようにライニング層（２２）内面又は基材（
２１）との接合境界面に凹凸が生じ、内面の機械加工が
困難になったり（第７図）、又内面を加工してもライニ
ング層（２２）の不均一が発生しく第８図）使用上、好
ましくなく、一方、第９図の如き横穴（２４）を有する
製品等を作るにあたっては第１２図に示すように横穴部
ライニング材の収縮によって横穴部が第１２図（イ）の
ようにくびれ、また第１２図（０）のように横穴部で曲
がりが発生する。

そして、これらのくびれ１曲がりは第１１図（イ）（０
）（ハ）の各蓋形状に対応し、径のくびれ（１）では（
イ）　＞　（Ｅｌ）＞（ハ）の順となり、曲がり（θ）
では（イ）〉（ロ）〉（ハ）〉０°の順序となる。

しかも、更に上記従来法では横穴部に粉末を充填するの
が困難であり、この部分での充填率の不均一がさらに上
記の曲がり、くびれを助長する要因の１つになっている
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は叙上の如き実状に対処し、上記ＨＩＰを利用し
たライニング法の従来法の問題を解消することを課題と
し、特に予め設定したライニング厚をライニングした芯
金を使用することによりＨＩＰ時に起こるライニング材
の収縮を阻止し、ライニング厚の均一性を確保し、かつ
、従来法のくびれ１曲がりの発生を最小限に抑制するこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、上記目的に適合する本発明の特徴とするところは
、シリンダ等の基材内表面に前記ライニング皮膜を形成
するにあたり、目標とするライニング内径と同径かもし
くはそれより小径の芯金を用い、該芯金表面に予め溶射
、ＨＩＰもしくは溶接等により必要厚さのライニングを
行い、そのままもしくは機械加工を施し外カプセルもし
くは基村内に挿入セットして真空脱気し、もしくは脱気
することなしで密封し、その後、ＨＩＰなど等方圧加圧
処理し、のち機械加工等により芯金を除去して基材面に
ライニング層を形成せしめる点にある。

また、横穴を有するシリンダ等、２軸以上の多方向に交
わる製品のライニングにあたっては、該製品の基材のラ
イニング部全部のライニングもしくは所要一部を同じく
予め芯金に溶射、ＨＩＰ。

溶接等によりライニングしてそのままもしくは機械加工
して基材もしくはカプセル容器に挿入し、真空脱気し、
又は脱気することなく密封し、その後、ＨＩＰなど等方
圧加圧処理、次いで機械加工等により芯金を除去して基
材面にライニング層を形成せしめることにある。

（作用） しかして上記本発明方法によれば予め設定したライニン
グ厚を真密度もしくはそれに近いライニング材で芯金に
施していることからその後のＨ１Ｐ処理においてライニ
ング材の収縮は起こらず、設定通りの均一なライニング
層を容易に得ることができる。

また、凹凸が出来ないため爾後の内面の機械加工も容易
となる。

（実施例） 以下、更に添付図面を参照し、本発明の具体的な実施態
様を説明する。

第１図乃至第３図は本発明の１例として第１図に示すシ
リンダ基材（１）内面にライニング層（２）を形成する
場合であり、先ず、第２図（イ）に示すように一方に鍔
部（４）を有する芯金（３）を用い、その表面に合金等
を溶射、ＨＩＰ又は溶接等、適宜手段によってライニン
グ（２）シ、その後、そのまま又は必要に応じ旋削後、
機械加工により仕上げる。そして、この芯金（３）をカ
プセル兼用シリンダ母材の基材（１）に一方より挿入セ
ットし端部でＴＩＧ溶接（５）すると共に、上蓋（６）
を他方側端部に当て同様に溶接（７）シ、脱気管（８）
より真空脱気した後、脱気管（８）を密封溶接してＨＩ
Ｐ処理を行う。

処理後、ＢＴＡ法等により芯金（３）を取り除き、ホー
ニング等機械加工を施して内面仕上げを行い、第１図に
示すカプセル兼シリンダ母材（１）とライニング（２）
が完全に拡散接合した複合シリンダを得る。

なお、上記方法において芯金（３）は通常、目標とする
ライニング内径と同径か、もしくはそれより小径であり
、ライニング厚は予め設定する６又、芯金（３）を外カ
プセルもしくは基材（１）に挿入セット後、真空脱気す
ることが好ましいが、場合によっては脱気することなし
に密封しＨＩＰ処理に付すこともある。

第４図および第５図は本発明方法の他の実施例として第
４図の如き横穴（１１）付シリンダを製作する場合であ
り、横穴（１０を設ける位置に機械加工により横穴を穿
設加工し、その穴部に第５図（＋］）に示すような、予
め機械加工したライニング面を付した横穴カプセル面を
セットし、ＴＩＧ溶接０４）により装着して基材（１）
となるシリンダ母材を作る。

かくて上記基材（１）となるシリンダ母材に内カプセル
０ωを挿入し、溶接００シた後、内カプセル０５）と、
外カプセルとなる基材（１）との間に形成された間隙に
自溶性合金粉末θつを充填し、その後、上蓋側をＴＩＧ
溶接０９）シて脱気管Ｑωから真空脱気した後、密封し
てＨＩＰ処理する。

処理後は適宜、機械加工等により芯金を除去して基材に
ライニング（２）０２）が拡散接合された製品を得る。

なお、上記方法は横穴部分に芯金を利用する本発明方法
を適用し、他は粉末法による場合であるが、かかる一部
分に限らず、全部に本発明方法を適用することも可能で
あり、この場合には前記第１図乃至第３図による方法を
第４図、第５図におけるシリンダ母材のライニングに適
用することによって行うことができる。

また、本発明方法の場合には予め目標とする厚さを真密
度またはそれに近いライニング材で芯金に施しているた
めＨＩＰ時の収縮は殆ど考えら挑ず、そのためライニン
グを施した芯金を挿入セットするカプセル容器もしくは
基材とライニングした芯金との間隙は出来るだけ小さく
しておくことが肝要である。

次に本発明方法を適用し、第１図ならびに第４図に示す
各製品を作成した例を述べる。

（例１） 第１図に示す複合シリンダ（７０φ×３２φｘ９００ｆ
。

ライニング厚１．５ｔ）を製作するため第２図（イ）に
示すＳ　２５　Ｃからなる３１φ芯金にＮｉｌからなる
自溶性合金を溶射によりライニングし、その後、旋削に
より３５φに仕上げた。

次にその芯金を第２図（＋１）に示す如き内径３５φ。

外径７３φのカプセル兼シリンダ母材に挿入セットし、
ＴＩＧ溶接した後、上蓋を溶接により取り付け、脱気管
より真空脱気し、のち脱気管を密封溶接して第３図のシ
リンダカプセルとした。

これをその後、ＨＩＰ装置を使用、し、９５０″Ｃ１１
Ｃ１１Ｏ００／ｃｎの高温高圧ガス雰囲気にて５時間、
ＨＩＰ処理し、得られたものを取り出し、ＢＴＡ法によ
り芯金を除去し、ホーニングにより内面を仕上げた。

その結果はカプセル兼シリンダ母材とライニングが完全
に拡散接合した第１図の如き複合シリンダが製造できた
。

（例２） 第４図に示す横穴付シリンダ（７０φ×３２φ×９０Ｏ
Ｌ　１．５ｔライニング、５０　Ｘ　３０横穴付）を製
作するため下記の方法を実施した。

先ず、横穴を設ける位置に長さ５３ｍｍ、幅３３飾の横
穴を機械加工により加工し、その穴部に第５図（ロ）に
示す予めＮｉ基からなる自溶性合金を溶射し、その後、
機械加工したライニングを付けた横穴カプセルをセット
した後、ＴＩＧ溶接により装着してシリンダ母材とした
。

次いで、上記のシリンダ母材に第５図（イ）に示すよう
に内カプセルを挿入し、溶接した後、内カプセルと母材
との間に出来た間隙にＮｉ基自溶性合金粉末を充填し、
上蓋をＴＩＧ溶接により取り付け、脱気管から真空脱気
した後、密封し９５０°Ｃ９１Ｃ９１Ｏ００／ＣＴ１で
５時間ＨＩＰ処理した。

その結果は横穴付複合シリンダであるにかかわらず、曲
がりは０．０５＋ｎｍＬか発生せず、又、横穴内面およ
びシリンダ母材内面のライニングはシリンダ母材に完全
に拡散接合されていた。

（発明の効果） 本発明は以上述べた如く芯金を利用し、予め目標とする
ライニング内径と同径か又はそれより稍小径の芯金表面
に予め必要厚さライニングしてこれを基材にセットしＨ
ＩＰ処理すると共に、”処理後、芯金を除去して基材に
ライニングする方法であり、予め設定したライニング厚
を芯金にライニングしておくため、設定通りのライニン
グが得られ、かつ、接合境界形状も容易に設定できるた
めライニング厚の不均一が解消すると共に、内面に凹凸
ができないため内面の機械加工も容易となり、基材表面
に対するライニング形成を極めて適確に行うことが出来
る顕著な効果を有する。

また、本発明方法はライニングが２方向以上で交わる場
合にも従来の粉末法と異なり予め目標とするライニング
厚さを真密度もしくはそれに近いライニング材で芯金に
施しているためＨＩＰ時の収縮は殆どなく、そのため粉
末法で発生した（びれや曲がりを最小限に抑えることが
できると共に、横穴部など従来方法では粉末の充填が困
難であった部分のライニングをも容易に行うことができ
、鋳造もしくは鍛造等によって作られた基材表面に耐食
、耐摩耗皮膜を形成し、製品特性を向上させる方法とし
て今後における効用が大いに期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明方法の１例を示し、第１図は
製品形状の断面図、第２図（イ）は本発明方法の要部を
なす芯金の断面概要図、第２図（ロ）は基材となるシリ
ンダおよび上蓋の分解断面図、第３図はＨＩＰ処理処理
台ける組立状態断面図、第４図および第５図は本発明方
法の他の適用例で、第４図は製品形状を示す断面図、第
５図（イ）は組立状態断面図、第５図（ｔｌ）は横穴カ
プセル断面図、第６図乃至第１２図は従来方法例を示し
、第６図は製品形状例を示す断面図、第７図（（）　（
Ｅｌ）は内外圧によりＨＩＰ処理する例を示す工程概要
図、第８図＜４）　（ＩＩ）は外圧だけでＨＩＰする場
合の工程概要図、第９図（（）　（Ｅｌ）は他の製品形
状例を示す断面図および部分平面図、第１０図はＨＩＰ
処理処理台ける組立状態断面図、第１１図（（）　（［
１）　（ハ）は蓋部の各側を示す部分断面図、第１２図
（イ）　（０）は従来法における欠陥状況を示す平面図
および断面図である。 （１）・・・基材、　　　（２）　（１２）・・・ライ
ニング層。 （３）・・・芯金、　　　（５）　（７）　　・・・溶
接。 （６）（１８）　　・・・上蓋、　　（８）　（２０）
　　・・・脱気管。 （１１）・・・横穴、　　　（１３）　　・・・横穴カ
プセル。 （１４）　（１６）　（１９）・・・溶接、　（１５）
・・内カプセル。 （１７）・・・合金粉末。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリンダ等の基材面にライニングを行うにあたり、
   目標とするライニング内径と同径か又はそれより小径の
   芯金を用い、該芯金表面に予め溶射等、適宜手段によっ
   て所要厚さのライニングを施し、これをそのまま、もし
   くは機械加工して外カプセルもしくは基材内に挿入セッ
   トし、真空脱気を行い、もしくは行うことなしで密封し
   、その後等方圧加圧処理し、のち、機械加工等により芯
   金を除去し基材面にライニングすることを特徴とするラ
   イニング方法。 ２、横穴を有するシリンダ等、基材に２軸以上の多方向
   に交わるライニングをするにあたり、該基材の全部のラ
   イニング又は一部のライニングを予め芯金に溶射など適
   宜手段によってライニングしてそれをそのままもしくは
   機械加工して該ライニング個所に装着し、次いで基材も
   しくはカプセルに挿入し、真空脱気し又は脱気すること
   なく密封して等方圧加圧処理し、のち、機械加工等によ
   り芯金を除去して基材面にライニングすることを特徴と
   するライニング方法。