JPH01211603A - Manufacture of apex seal - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はロークリピストンエンジンのアペックスシール
の製造方法に関するものである。更に詳しくは、本発明
は鉄系基材からなるアペックスシールの摺動面の表面硬
化処理方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing an apex seal for a low-return piston engine. More specifically, the present invention relates to a method for surface hardening the sliding surface of an apex seal made of an iron base material.
（従来の技術およびその問題点）
ロークリピストンエンジンでは、繭形断面のローフハウ
ジンク内を三角形のロータが回転するようになっており
、ハウジンク内周面とロータ外周面との間に各作動室が
区画形成されるようになっている。この作動室相互間の
気密性を確保するために、ハウジング内周面を摺動する
ロータの各頂点部分にはアペックスシールを配置した構
成となっている。従って、このような高温、高圧の条件
下で使用されるアペックスシールは耐久性および耐熱性
に優れたものである必要がある。特に、ハウジング内周
面を摺動するアペックスシール摺動面は、耐摩耗性に優
れ、靭性があり、しかもハウシンク内周面との馴染性に
優れていることが必要とされる。(Prior art and its problems) In a low-repetition piston engine, a triangular rotor rotates inside a loaf housing with a cocoon-shaped cross section, and each actuator is connected between the inner circumferential surface of the housing and the outer circumferential surface of the rotor. The room is divided into sections. In order to ensure airtightness between the working chambers, an apex seal is arranged at each vertex of the rotor that slides on the inner peripheral surface of the housing. Therefore, the apex seal used under such high temperature and high pressure conditions needs to have excellent durability and heat resistance. In particular, the apex seal sliding surface that slides on the inner circumferential surface of the housing is required to have excellent wear resistance, toughness, and compatibility with the inner circumferential surface of the housing sink.
そのた必、従来においては例えば特開昭６１−１６３２
２９号公報に記載されているように、鉄系基材の表面に
Ｃｏ系金金属間化合物溶射し、この溶射部分に加熱処理
を施してこの金属間化含炭を基材中に分散させることに
よって、耐摩耗性および耐熱衝撃性に優れた慴動面を形
成するようにしている。しかしながら、このようなＣｏ
系の合金は高価であるという欠点がある。これに対して
安価な鉄系の合金を使用してアペックスシール摺動面を
形成する方法も知られている。例えば鉄系合金にビーム
熱処理を施して再溶融チル化をおこなって耐摩耗性を改
善している。しかるにこの方法では耐摩耗性は向上する
ものの、靭性が低下してしまい、チル部の欠損、折損な
どの問題が生ずる。さらには、再溶融時の素材の湯流れ
不良に起因した鋳巣の発生等の問題が併発するので好ま
しくない。Therefore, in the past, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-1632
As described in Publication No. 29, a Co-based gold intermetallic compound is thermally sprayed onto the surface of an iron-based base material, and the sprayed portion is heat-treated to disperse this intermetallic carbon-containing material into the base material. This creates a sliding surface with excellent wear resistance and thermal shock resistance. However, such Co
The disadvantage of these alloys is that they are expensive. On the other hand, a method of forming the apex seal sliding surface using an inexpensive iron-based alloy is also known. For example, iron-based alloys are subjected to beam heat treatment and remelted and chilled to improve wear resistance. However, although this method improves the wear resistance, the toughness decreases, leading to problems such as chipping and breakage of the chilled portion. Furthermore, problems such as the formation of blowholes due to poor flow of the material during remelting occur, which is not preferable.
本発明は上述の従来技術の問題点を解決するためになさ
れたものであり、鉄系合金を使用して耐摩耗性および靭
性に優れたアペックスシールを製造するための方法を実
現することを目的としている。The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to realize a method for manufacturing an apex seal with excellent wear resistance and toughness using a ferrous alloy. It is said that
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するために、本発明のアベックスジ〜
ルの製造方法においては、第１図のその工程図を示すよ
うに、鉄系基材の表面に鉄系の合金粉末を溶融肉盛りし
、この後に焼なましを行って残留歪等を除去し、機械加
工を施して必要とする形状のアペックスシールを得るよ
うにしている。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object,
As shown in the process diagram in Figure 1, in the manufacturing method of the steel, iron-based alloy powder is melted and overlaid on the surface of the iron-based base material, and then annealed to remove residual strain, etc. The apex seal is then machined to obtain the desired shape of the apex seal.
さらに４、このアペックスシールの摺動面を形成する上
記の肉盛り部に対して、窒化処理を施し、さらにこの後
に酸化処理を施して、必要とする摺動面の特性をこの肉
盛り部に付与するようにしている。Furthermore, the above-mentioned built-up portion that forms the sliding surface of this apex seal is subjected to a nitriding treatment, and then an oxidation treatment is performed to give the required sliding surface characteristics to this built-up portion. I am trying to grant it.
合金粉末の成分
本発明で使用する鉄系の合金粉末は、主要元素として、
Ｆｅ以外にＣＸＣｒ 、ＳＭｏ、ＷＸＶ、Ｃ。Components of alloy powder The iron-based alloy powder used in the present invention has as main elements:
In addition to Fe, CXCr, SMo, WXV, and C.
を以下の範囲で含有したものである。It contains within the following range.
Ｃ０，８〜 ２５重量％
Ｃｒ ３．５ 〜５．５重量％
ＭＯ−０，１５〜 ９．０重量％
Ｗ 、、−、、６，０〜１３．０重量％Ｖ −
３，０〜 ５．５重量％
ｃｏ ４．０〜１３．０重量％
ここに、各主要成分の含有理由を説明する。C0.8-25% by weight Cr 3.5-5.5% by weight MO-0.15-9.0% by weight W, -, 6.0-13.0% by weight V -
3.0 to 5.5% by weight co 4.0 to 13.0% by weight The reason for the inclusion of each main component will be explained here.
Ｃについて：
Ｃは基地の強化およびＣｒ、 Ｍｏ、ＷｌＶと結合して
炭化物を形成する元素である。Ｃの含有割合が０．８重
量％未満では、充分な炭化物が得られず、また充分な硬
度の基地が得られず、従って耐摩耗性が不足する。これ
に対して、Ｃが２，５重量％を越えると、溶融肉盛り部
が黒鉛化を生じ、やはり硬度、強度等が低下して好まし
くない。Regarding C: C is an element that strengthens the matrix and combines with Cr, Mo, and WlV to form carbides. If the content of C is less than 0.8% by weight, sufficient carbide and a base of sufficient hardness cannot be obtained, resulting in insufficient wear resistance. On the other hand, if C exceeds 2.5% by weight, graphitization occurs in the molten build-up portion, which is also undesirable because hardness, strength, etc. decrease.
Ｃｒ について。About Cr.
Ｃｒは、ＭＯｌＷ、Ｖと同様に、Ｃと結合して炭化物を
生成する元素である。また、焼きもどし軟化抵抗の向上
および黒鉛化防止の機能を発揮する。Cr, like MOLW and V, is an element that combines with C to form carbide. It also exhibits the function of improving resistance to tempering and softening and preventing graphitization.
このＣｒ の含有量が３．５重量％未満では、溶融肉盛
り部に充分な炭化物が得られず、またその耐摩耗性も不
充分となる。さらには、焼きもどしおよび窒化処理時に
おける熱処理によって、この肉盛り部の硬度低下が生じ
、またこの部分が黒鉛化して耐摩耗性、強度が低下して
しまう。これに対して、含有量が５５重量％を超えても
、肉盛り部の軟化、黒鉛化防止作用の向上を期待てきな
い。If the Cr content is less than 3.5% by weight, sufficient carbide cannot be obtained in the melt build-up portion, and the wear resistance thereof will also be insufficient. Furthermore, heat treatment during tempering and nitriding causes a decrease in hardness of this built-up portion, and this portion becomes graphitized, resulting in a decrease in wear resistance and strength. On the other hand, even if the content exceeds 55% by weight, no improvement can be expected in the softening of the built-up portion and the graphitization prevention effect.
ＭＯについて・
１ｖｉｏはＣｒ、Ｗ、Ｖと同様に、Ｃと結合して炭化物
を形成する元素である。また、基地の焼きもどし軟化抵
抗の向上、焼きもどし脆性化の防止の作用を果たす。こ
のＭＯの含有量が０．１５重量％未満では、炭化物の形
成が不充分となり、また焼きもどし軟化抵抗が低下する
ので、充分な硬度が得られず、耐摩耗性が悪化する。焼
きもどし脆性も低下して、肉盛り部分の欠損、折損等の
発生するおそれが生ずる。このＩｖＩｏ の含有量を９
．０重量％よりも多くしても、このＭｏ−を含有させる
ことによって得られる上述の効果の向上は得られない。About MO - 1vio is an element that combines with C to form carbide, like Cr, W, and V. It also functions to improve the tempering softening resistance of the base and prevent it from becoming brittle due to tempering. If the content of MO is less than 0.15% by weight, carbide formation will be insufficient and resistance to temper softening will decrease, so sufficient hardness will not be obtained and wear resistance will deteriorate. Tempering brittleness also decreases, leading to the risk of chipping, breakage, etc. of the built-up portion. The content of this IvIo is 9
．． Even if the content is more than 0% by weight, the above-mentioned effects obtained by including Mo- cannot be improved.
Ｗについて
＼■は、ＣｒＸＭＯ，Ｖと同様にＣと結合して炭化物を
形成する元素である。また、肉盛り部の基地に固溶して
焼きもどし軟化抵抗を高める作用を有している。このＷ
の含有量が６重量％未満では肉盛り部に充分な炭化物か
えられず、耐摩耗性も不充分となる。これに対して、含
有量が１３重量％を超えてもこのＷを加えることによる
効果の向上は望めない。Regarding W, \■ is an element that combines with C to form a carbide, similar to CrXMO and V. In addition, it dissolves in the base of the built-up part and has the effect of increasing resistance to tempering and softening. This W
If the content is less than 6% by weight, sufficient carbide cannot be transferred to the built-up portion, resulting in insufficient wear resistance. On the other hand, even if the content exceeds 13% by weight, no improvement in the effect can be expected by adding this W.
■について
■は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗと同様にＣと結合して炭化物を形
成する。また、肉盛り部の基地に固溶し、熱処理によっ
て二次硬化を起こしてこの肉盛り部の硬度を増加される
作用を有している。このＶの含有量が３．０重量％未満
の場合には、炭化物の形成および熱処理による炭化物の
析出が不十分となり、耐摩耗性が低下する。含有量が５
５重量％を超えてもこのＶを加えることによる硬度増加
の大幅な改善が得られないので、耐摩耗性のさらなる向
上を期待できない。Regarding (2), (2), like Cr, Mo, and W, combines with C to form a carbide. It also has the effect of solidly dissolving in the base of the built-up part and causing secondary hardening through heat treatment to increase the hardness of the built-up part. If the content of V is less than 3.0% by weight, the formation of carbides and the precipitation of carbides by heat treatment will be insufficient, resulting in a decrease in wear resistance. Content is 5
Even if the amount exceeds 5% by weight, no significant improvement in hardness can be obtained by adding V, so further improvement in wear resistance cannot be expected.
Ｃｏについて。About Co.
Ｃｏは、肉盛り部の基地に固溶して高温強度を向上させ
、焼きもどし軟化抵抗を増大させる働きを有している。Co dissolves in the base of the built-up portion and has the function of improving high-temperature strength and increasing tempering softening resistance.
また、二次マルテン化により基地の強化を助長し、炭化
物の析出硬化を増大させる機能もそなえている。このＣ
ｏの含有量が４．０重量％未満では、基地へのＣｏ Ｏ
固溶が少ないので、熱処理による基地の軟化、炭化物の
析出硬化が不充分になる。この含有量が１３．０重量％
を超えても、炭化物の析出、焼きもどし軟化抵抗のさら
なる改善を期待できない。It also has the function of promoting the strengthening of the matrix through secondary martenization and increasing the precipitation hardening of carbides. This C
When the content of O is less than 4.0% by weight, Co O to the base is
Since there is little solid solution, softening of the base and precipitation hardening of carbides due to heat treatment become insufficient. This content is 13.0% by weight
Even if it exceeds the above, further improvement in carbide precipitation and tempering softening resistance cannot be expected.
なお、上記の成分の他にＳｉ、Ｍｎ、ＰＸＳ等の不純物
が混入する場合がある。この場合には、これらの不純物
が肉盛り部の機械的特性に悪影響を与えないように、そ
れぞれの混入量を以下の範囲以下に抑えることが好まし
い。Note that impurities such as Si, Mn, and PXS may be mixed in in addition to the above-mentioned components. In this case, in order to prevent these impurities from adversely affecting the mechanical properties of the built-up portion, it is preferable to suppress the amount of each of these impurities to be contained within the following ranges.
Ｓｉ −０，４重量％以下
Ｍｎ １． Ｑ 重量％以下Ｐ ０
．０５重量％以下
Ｓ ０．０５重重量以下
上記の不純物のうちＭｎ は、Ｓが不純物として混入し
たことによる弊害を除去する作用がある。Si -0.4% by weight or less Mn 1. Q Weight% or less P 0
．． 0.05% by weight or less S 0.05% by weight or less Among the above impurities, Mn has the effect of eliminating the adverse effects caused by S mixed as an impurity.
従って、Ｓが不純物として混入する場合には、１ｖＩｎ
も混入すれば、Ｓの混入による弊害を除去することが
できるので好ましい。しかるに、この場合においても、
Ｍｎ の含有量は伸びの減少および割れの防止のために
上記の１％以下とする必要がある。Therefore, if S is mixed as an impurity, 1vIn
It is preferable to also mix in S, since the harmful effects caused by S in the mix can be eliminated. However, even in this case,
The content of Mn must be kept below the above 1% in order to reduce elongation and prevent cracking.
合金粉末の粒度
合金粉末の粒度としては、約５０μ〜約１５０μの範囲
が好ましい。粒度が５０μ未満の場合にはかかる粉末を
供給するための供給装置に目詰りが生ずるおそれがある
。また、粒度が１５０μを超えると、溶融肉盛り時に未
溶融の粉末が残り、この未溶融粉末が肉盛り部に残存し
てこの部分の欠陥発生の原因となるので好ましくない。Particle Size of Alloy Powder The particle size of the alloy powder is preferably in the range of about 50μ to about 150μ. If the particle size is less than 50 microns, there is a risk that a feeding device for feeding such powder may become clogged. Furthermore, if the particle size exceeds 150 μm, unmelted powder remains during melt build-up, and this unmelted powder remains in the build-up portion, causing defects in this portion, which is not preferable.
溶融肉盛り工程
溶融肉盛りは、例えば市販のプラズマ粉体溶接装置を使
用して行うことができる。この場合には、処理条件を次
のように設定すればよい。すなわち、電流値が４０〜８
０Ａ１加工速度が５０〜１５０ｍｍ／分、粉末供給量が
６〜２０ｇ／分とする。この理由は以下の通りである。Melt build-up process Melt build-up can be performed using, for example, a commercially available plasma powder welding device. In this case, the processing conditions may be set as follows. That is, when the current value is 40 to 8
The 0A1 processing speed is 50 to 150 mm/min, and the powder supply amount is 6 to 20 g/min. The reason for this is as follows.
電流が４０Ａ以下では、出力不足により基材およおび粉
末の溶融が不十分になるおそれがある。If the current is 40 A or less, there is a risk that the base material and powder will not be sufficiently melted due to insufficient output.
しかるに、８０Ａ以上の場合には、溶融部が高温になり
すぎて、いわゆる湯が沸きすぎてしまし、この結果、ブ
ローホールの発生するおそれがあり、また望ましいビー
ドの形成を期待出来なくなる。However, in the case of 80 A or more, the temperature of the melting zone becomes too high, so that the so-called hot water boils too much, and as a result, there is a risk that blowholes will occur, and the formation of desired beads cannot be expected.
加工速度が５０＋＋＋＋ｎ／分より遅いと、処理時間が
不必要に長くなり好ましくない。また、この速度が１５
０ｍｍ／分を超えると、肉盛り部と基材との密着強度が
弱くなり、歩留−りも低下してしまう。If the processing speed is slower than 50+++n/min, the processing time will be unnecessarily long, which is not preferable. Also, this speed is 15
If it exceeds 0 mm/min, the adhesion strength between the built-up part and the base material will be weakened, and the yield will also be reduced.
供給量が６ｇ／分より少ない場合には、粉末の供給が不
安定となり、所定の肉盛り厚さく通常は３〜３．５ ｍ
ｍ ）も得られない。また、２０ｇ／分を超える量とな
ると、肉盛り部の厚さが不必要に厚くなり、後加工に時
間を要することになるので好ましくない。If the supply rate is less than 6 g/min, the powder supply becomes unstable and the specified build-up thickness is usually 3 to 3.5 m.
m) is also not obtained. Moreover, if the amount exceeds 20 g/min, the thickness of the built-up portion will become unnecessarily thick and post-processing will take time, which is not preferable.
焼なまし処理工程
この工程での処理条件よしては、温度範囲が約４００〜
６３０℃であり、処理時間が約０．５〜３．０時間とす
ることが望ましい。４００℃未満で処理をおこなうと、
充分な歪取りのためには長時間を必要とするので効率が
悪い。また、６３０℃を超える高温下で処理すると、肉
盛り部および基材が軟化し、耐摩耗性に悪影響が及ぶの
で好ましくない。一方、処理時間が０．５時間未満では
充分な歪取り効果を期待できず、製品にクラック等の発
生するおそれが生ずる。また、処理時間が３時間程度で
歪取りが充分に行われるので、これ以上の処理時間は効
率の低下につながるので好ましくない。Annealing process Depending on the processing conditions in this process, the temperature range is approximately 400 -
It is desirable that the temperature is 630°C and the treatment time is about 0.5 to 3.0 hours. If processing is carried out below 400℃,
It is inefficient because it takes a long time to remove sufficient distortion. Furthermore, if the treatment is carried out at a high temperature exceeding 630° C., the built-up portion and the base material will soften, which will have an adverse effect on the wear resistance, which is not preferable. On the other hand, if the treatment time is less than 0.5 hours, a sufficient strain relief effect cannot be expected, and there is a risk that cracks or the like will occur in the product. Furthermore, since distortion can be sufficiently removed with a processing time of about 3 hours, a processing time longer than this is not preferable because it leads to a decrease in efficiency.
窒化処理工程
焼なまし処理の後に、肉盛り部の表面に硬化層を形成す
ることを目的として、肉盛り部に対して窒化処理を施す
。この窒化処理法には液体窒化処理法およびガス窒化処
理法とがあり、いずれの方法も採用することができる。Nitriding Process After the annealing process, nitriding is performed on the built-up part for the purpose of forming a hardened layer on the surface of the built-up part. This nitriding method includes a liquid nitriding method and a gas nitriding method, and either method can be adopted.
液体窒化処理を採用する場合には、５００℃〜６３０℃
の温度下で、０．５時間〜３時間の範囲で処理するのが
望ましい。すなわち、処理時間が５００℃未満では反応
が遅く充分な化合物層の形成が期待できない。６３０℃
を超えると、肉盛り部の硬度および基材（特に鋳鉄）の
内部硬さが低下するので好ましくない。一方、処理時間
が０．５時間より短いと、化合物層の形成が不充分とな
る。When liquid nitriding treatment is used, the temperature is 500°C to 630°C.
The treatment is preferably carried out at a temperature of 0.5 to 3 hours. That is, if the treatment time is less than 500° C., the reaction is slow and formation of a sufficient compound layer cannot be expected. 630℃
Exceeding this is not preferable because the hardness of the built-up portion and the internal hardness of the base material (particularly cast iron) decrease. On the other hand, if the treatment time is shorter than 0.5 hours, the formation of the compound layer will be insufficient.
また、３時間を超えて処理しても、化合物層の厚さは飽
和状態に達しているので、それ以上の処理時間は単に効
率を低下させるのみである。In addition, even if the treatment exceeds 3 hours, the thickness of the compound layer has reached a saturated state, so any longer treatment time will simply reduce the efficiency.
酸化処理工程
窒化処理によって肉盛り部の表面に硬化層を形成した後
には、初期の耐擦りきず性、馴染性の改善を目的として
、肉盛り部の表面を酸化して、数μの酸化物層を形成す
る。Oxidation treatment process After forming a hardened layer on the surface of the built-up part by nitriding treatment, the surface of the built-up part is oxidized to form an oxide layer of several micrometers with the aim of improving initial scratch resistance and conformability. form a layer.
この酸化処理は、前工程の窒化処理において液体窒化法
を採用−した場合には、この窒化処理の冷却工程におい
て行われる。この酸化処理は、水酸化物（ＫＯＨ、Ｎａ
ＣＲ）の雰囲気中においてこの成分の融点以上の温度条
件下で行なう。但し、この処理温度は５００℃以下の温
度で行うことが望ましい。５００℃を超えると、加工物
層の分解が起こるおそれがある。また、処理時間は約１
時間未満でよく、これ以上の時間にわたって処理しても
、表面に形成される酸化物の量の増加は期待できない。This oxidation treatment is performed in the cooling step of the nitriding treatment when a liquid nitriding method is adopted in the nitriding treatment in the previous step. This oxidation treatment is performed using hydroxide (KOH, Na
The process is carried out in an atmosphere of CR) at a temperature higher than the melting point of this component. However, it is desirable that this treatment be carried out at a temperature of 500° C. or lower. Above 500°C, decomposition of the workpiece layer may occur. Also, the processing time is approximately 1
The amount of oxide formed on the surface cannot be expected to increase even if the treatment is carried out for a longer period of time.
（実施例）
本発明の方法による効果を確認するために、本発明の方
法に従ってテストピースを作製すると共に、使用合金粉
末の成分を本発明によって規定された範囲を外れたもの
を使用して同一形状のテストピースを作製し、これらの
耐摩耗性、靭性および表面硬度を調べた。(Example) In order to confirm the effect of the method of the present invention, a test piece was prepared according to the method of the present invention, and the composition of the alloy powder used was outside the range specified by the present invention. Test pieces of this shape were prepared and their wear resistance, toughness, and surface hardness were investigated.
テストピース作製条件は以下のようにした。The test piece production conditions were as follows.
（１）テストピース基材：
材 質：５Ｓ４１ （ＪＩＳ規格）
寸 法：縦４Ｘ横９５×高さ１０（ｍｍ）（２）合金粉
末：表１を参照のこと
（３）肉盛り処理
電 圧−３０Ｖ
電 流：６０Ａ
加工速度：８５＋ｎｍ／分
プラズマガス、アルコシガス、流量３５１／分シールド
ガス：アルゴンガス、流量２５１／分肉盛り厚さ３〜３
．．５ｍｍ
（４）焼なまし処理。(1) Test piece base material: Material: 5S41 (JIS standard) Dimensions: Length 4 x Width 95 x Height 10 (mm) (2) Alloy powder: See Table 1 (3) Overlay processing voltage -30V Current: 60A Machining speed: 85+nm/min Plasma gas, alkoxy gas, flow rate 351/min Shield gas: Argon gas, flow rate 251/min Overlay thickness 3-3
．． ．． 5mm (4) Annealing treatment.
５６０℃の大気雰囲気中に２．５時間置き、その後徐冷
した。It was placed in an air atmosphere at 560° C. for 2.5 hours, and then slowly cooled.
（５）機械加工処理・
耐摩耗特性評価のためのテストピースとしては、第２図
に示すように、肉盛り部の断面形状が直径が２ ｍｍの
半円形状に仕上げられた、高さ（ｈ）８．５、長さ（ａ
） １０、および幅（ｂ）３（ｍｍ）のものを作製した
。(5) As shown in Fig. 2, the test piece for evaluating machining treatment and wear resistance characteristics was a semicircular cross-sectional shape with a diameter of 2 mm and a height ( h) 8.5, length (a
) 10, and a width (b) of 3 (mm) was produced.
これに対して、抗折テスト用のテストピースとしては、
第３図に示すように、高さ（ｈ）５、長さ（ａ） ８０
、幅ら）２（ｍｍ）、および肉盛り部の厚さ２ ｍｍ
のものを作製した。On the other hand, as a test piece for bending test,
As shown in Figure 3, height (h) 5, length (a) 80
, width et al.) 2 (mm), and thickness of built-up part 2 mm
I made one.
（６）窒化処理および酸化処理工程：
上記の形状に作製したテストピースを、ＮａＣβ、ＫＣ
ｌ等のンアン化合物からなる塩浴中（温度６００℃）に
２時間浸漬し、肉盛り部の表面に窒化処理を施した。(6) Nitriding treatment and oxidation treatment process: The test piece prepared in the above shape was
The surface of the built-up portion was nitrided by immersing it in a salt bath (temperature 600° C.) made of a compound such as 1, etc. for 2 hours.
この後に、これらのテストピースを、水酸化物の塩浴中
（３８０℃）に１０分間放置し、この後空冷し、窒化処
理された肉盛り部の表面に酸化層を形成した。Thereafter, these test pieces were left in a hydroxide salt bath (380° C.) for 10 minutes, and then air cooled to form an oxidized layer on the surface of the nitrided built-up portion.
Ｍ）
摩耗テスト
作製したテストピース肉盛り部の摩耗特性を、ピン−デ
ィスク型の摩耗テストによって評価した。M) Wear test The wear characteristics of the built-up portion of the prepared test piece were evaluated by a pin-disk type wear test.
このテストにおける使用ディスクおよびテスト条件は以
下のようにした。The disks used in this test and the test conditions were as follows.
ディスク、形 状 外径２０Ｏｎ＋ｎ＋および板厚２
０ｍｍの円盤
表面処理 硬質クロムメツキ層
（硬度 ８８０−９２０ Ｈｖ、
層厚 ２００μ）
テスト条件、潤 滑 な し
荷 重 ５ ｋｇ （０，５ｋｇ／ ｍｍ）周
速（ピン接地面での値）５ｍノ秒
テスト時間 ２０分
テスト結果−表２に示す
抗折テスト
作製した抗折テスト用ピースを使用して、次のようにし
て折損に対する抵抗性を評価した。Disk, shape: outer diameter 20On+n+ and plate thickness 2
0 mm disk surface treatment Hard chrome plating layer (hardness 880-920 Hv, layer thickness 200μ) Test conditions, no lubrication Load 5 kg (0.5 kg/mm) Circumference
Speed (value on pin contact surface) 5 msec Test time 20 minutes Test results - Breaking test shown in Table 2 Using the prepared bending test piece, resistance to breakage was evaluated as follows. .
第４図に示すように、治具１１にテストピース１２を固
定し、治具から１０ｍｍテストピース先端部を突出させ
、その先端から４ ｍｍの位置に、直径２ ｍｍの丸棒
で集中荷重Ｐを加えた。荷重量を増加させて折損した時
の荷重を測定した。テスト結果は表２に示しである。As shown in Fig. 4, the test piece 12 is fixed to a jig 11, the tip of the test piece is made to protrude 10 mm from the jig, and a concentrated load P is applied to the tip using a round bar with a diameter of 2 mm at a position 4 mm from the tip. added. The load at the time of breakage was measured by increasing the load amount. The test results are shown in Table 2.
表面硬度の測定
本発明における窒化処理による肉盛り部の硬度への影響
を調べるために、肉盛り後および窒化処理後において、
肉盛り部の表面硬度を測定した。Measurement of surface hardness In order to investigate the effect of nitriding in the present invention on the hardness of the build-up part, after build-up and after nitriding,
The surface hardness of the built-up part was measured.
この結果を表２に示しである。The results are shown in Table 2.
テスト結果
摩耗特性について二本発明の方法で製作したテストピー
ス（ＮＯ１〜Ｎ０５）において測定された摩耗量は６０
〜７５μである。すなわち、Ｎｏ、 １．２のように、
合金粉末における各主要成分の含有量が本発明によって
規定される範囲のほぼ中間の値の場合には摩耗量が６０
μである。これに対して、使用合金粉末の各主要成分が
本発明によって規定される範囲の下限値近傍の量だけ含
まれているテストピースＮｏ、 ４の場合にはこれらよ
りも大きな摩耗量７５μが測定されている。また、主要
成分の含有量が本発明によって規定される範囲の上限値
近傍の量だけ含んでいるテストピースＮｏ、 ５におい
ては、上記のテストピースＮｏ、 １〜３よりも僅かに
多い摩耗量６５μが測定されている。何れの場合におい
ても、ロークリエンジンのアペックスシールの摺動面に
必要な耐摩耗性を充分に備えていることが分かる。Test Results Regarding Wear Characteristics The amount of wear measured on the test pieces (NO1 to N05) manufactured using the method of the present invention was 60%.
~75μ. That is, as in No. 1.2,
When the content of each main component in the alloy powder is approximately in the middle of the range defined by the present invention, the wear amount is 60%.
μ. On the other hand, in the case of test piece No. 4, in which each main component of the alloy powder used was contained in an amount close to the lower limit of the range specified by the present invention, a larger wear amount of 75μ was measured. ing. In addition, test piece No. 5, in which the content of the main components was close to the upper limit of the range defined by the present invention, had a wear amount of 65μ, which was slightly higher than that of test pieces Nos. 1 to 3 above. is being measured. In either case, it can be seen that the sliding surface of the apex seal of the low cleaning engine has sufficient wear resistance.
しかるに、合金粉末の主要成分が本発明で規定する範囲
以外の量となっているテストピースＮｏ、 ６〜８にお
いては、そのうちのＮｏ、 ７を除いて摩耗量が本発明
によって製作したテストピースの場合の約２倍の量とな
っており、アペックスシール摺動面としては不適当であ
る。However, in test pieces Nos. 6 to 8, in which the main component of the alloy powder was in an amount outside the range specified by the present invention, except for No. 7, the wear amount was less than that of the test pieces manufactured according to the present invention. The amount is about twice that of the case, and is inappropriate as an apex seal sliding surface.
抗折強度について二本発明に従って製作したテストピー
スＮｏ、 １〜５では１１５ｋｇ以上の値を示しており
、アペックスシールとして必要な強度を備えていること
が分かる。これに対して、テストピースＮｏ、 ６〜８
においては、この強度が約２／３であり、アペンクスン
ールとしては使用するには強度が不足している。特に、
耐摩耗性は充分であったテストピースＮｏ、 ７におい
ては、その強度が５０１＜ ｇ未満であり、荷重増加中
にクラックの発生も確言忍された。Regarding the bending strength, test pieces Nos. 1 to 5 manufactured according to the present invention showed a value of 115 kg or more, indicating that they had the strength necessary as an apex seal. On the other hand, test piece No. 6-8
In this case, this strength is about 2/3, which is insufficient for use as an appendix rule. especially,
Test piece No. 7, which had sufficient abrasion resistance, had a strength of less than 501 g, and the occurrence of cracks was clearly observed during the load increase.
表面硬度について：表２に示すように、肉盛り部の表面
硬度は窒化処理によって、それ以前の状態よりも高くな
っていることがＳ忍ｔられる。この結果から、本発明に
よる方法によれば、肉盛り部の表面硬度がより高まると
いう副次的効果も得られることが分かる。Regarding surface hardness: As shown in Table 2, it can be seen that the surface hardness of the built-up portion is higher than that before nitriding treatment. From this result, it can be seen that the method according to the present invention also provides the secondary effect of further increasing the surface hardness of the built-up portion.
なお、表には示してないが、本発明の方法に従って作製
したテストピースＮｏ、 １〜５は、ロータハウジンク
内周面との間の初期馴染性も好ましいことが確言忍され
た。Although not shown in the table, it was confirmed that test pieces Nos. 1 to 5 produced according to the method of the present invention also had favorable initial compatibility with the inner circumferential surface of the rotor housing.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の方法においては、鉄系の
合金粉末を鉄系の基材に溶融肉盛りし、この肉盛り部を
焼戻しした後にさらに窒化処理するようにしている。こ
の結果、ロータリーエンジンのアペンクスシール摺動面
として要求される耐摩耗性および硬度が共に備わった鉄
系合金からなる摺動面を形成することが可能になる。(Effects of the Invention) As explained above, in the method of the present invention, iron-based alloy powder is melted and built up on an iron-based base material, and after this built-up part is tempered, it is further subjected to nitriding treatment. There is. As a result, it is possible to form a sliding surface made of an iron-based alloy that has both the wear resistance and hardness required for the uppenx seal sliding surface of a rotary engine.
第１図は本発明の方法を示す工程図、第２図は摩耗テス
トに用いたテストピースの形状を示す斜視図、第３図は
抗折テストに用いたテストピースの形状を示す側面図、
第４図は抗折テストの方法を示す説明図である。FIG. 1 is a process diagram showing the method of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the shape of the test piece used in the wear test, and FIG. 3 is a side view showing the shape of the test piece used in the bending test.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the method of bending test.
Claims (1)
シールを製造する方法において、アペックスシール摺動
面となる鉄系基材の表面に、Ｆｅ以外の主要成分として
、 Ｃ：０．８〜２．５重量％ Ｃｒ：３．５〜５．５重量％ Ｍｏ：０．１５〜９．０重量％ Ｗ：６．０〜１３．０重量％ Ｖ：３．０〜５．５重量％ Ｃｏ：４．０〜１３．０重量％ を含む鉄系合粉末を溶融肉盛りし、 溶融肉盛りした前記鉄系基材に焼なまし処理を施し、 焼なまし後の前記鉄系基材に対して所定の機械加工を施
し、 機械加工された前記鉄系基材の肉盛り部の表面を窒化処
理し、 さらに、窒化処理された前記肉盛り部の表面を酸化処理
する工程からなるアペックスシールの製造方法。[Claims] In a method for manufacturing an apex seal for a rotary piston engine from an iron base material, C:0. 8-2.5% by weight Cr: 3.5-5.5% by weight Mo: 0.15-9.0% by weight W: 6.0-13.0% by weight V: 3.0-5.5% by weight % Co: 4.0 to 13.0% by weight is melt-filled, the melt-filled iron-based base material is annealed, and the iron-based base material after annealing is heated. The method comprises the steps of subjecting the material to a predetermined machining process, nitriding the surface of the machined built-up part of the iron-based base material, and further oxidizing the surface of the nitrided built-up part. How to make Apex Seal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63034852A JPH01211603A (en) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | Manufacture of apex seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63034852A JPH01211603A (en) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | Manufacture of apex seal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01211603A true JPH01211603A (en) | 1989-08-24 |
Family
ID=12425708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63034852A Pending JPH01211603A (en) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | Manufacture of apex seal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01211603A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1053623C (en) * | 1996-08-09 | 2000-06-21 | 丰田自动车株式会社 | Independent steering suspension having high longitudinal compliance with high caster angle stability |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP63034852A patent/JPH01211603A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1053623C (en) * | 1996-08-09 | 2000-06-21 | 丰田自动车株式会社 | Independent steering suspension having high longitudinal compliance with high caster angle stability |
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