JPH02274382A - エンジンバルブの肉盛溶接方法 - Google Patents
エンジンバルブの肉盛溶接方法Info
- Publication number
- JPH02274382A JPH02274382A JP1092629A JP9262989A JPH02274382A JP H02274382 A JPH02274382 A JP H02274382A JP 1092629 A JP1092629 A JP 1092629A JP 9262989 A JP9262989 A JP 9262989A JP H02274382 A JPH02274382 A JP H02274382A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- overlay
- engine valve
- welding
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005552 hardfacing Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 52
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 27
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 5
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 20
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
- B23K35/325—Ti as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3046—Co as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/14—Titanium or alloys thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
- Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
- Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
- Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
- Y10T428/12847—Cr-base component
- Y10T428/12854—Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
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〕
本発明はチタンまたはチタン合金材料(以下チタン材料
という)からなるエンジンバルブの例えばフェース面並
びに軸端部の硬化肉盛溶接方法に関するものである。
という)からなるエンジンバルブの例えばフェース面並
びに軸端部の硬化肉盛溶接方法に関するものである。
(従来の技術)
自動車等のエンジンの吸気・排気パルプのフェース面は
肉盛処理を施すことにより、高温雰囲気下での耐摩耗性
を向上させることが必要とされている。このため従来か
ら耐熱鋼素材、例えばJIS4311規定によるマルテ
ンサイト系5UH3等をエンジンパルプ素材として用い
、そのフェース面上にCo基のステライト合金を硬化肉
盛している。
肉盛処理を施すことにより、高温雰囲気下での耐摩耗性
を向上させることが必要とされている。このため従来か
ら耐熱鋼素材、例えばJIS4311規定によるマルテ
ンサイト系5UH3等をエンジンパルプ素材として用い
、そのフェース面上にCo基のステライト合金を硬化肉
盛している。
ステライト合金は高い硬度を有し、耐熱衝撃性に優れる
ことから良く用いられている。
ことから良く用いられている。
他方、エンジンバルブ素材の軽量化を目的として、チタ
ン合金の検討が行われるようになってきた。
ン合金の検討が行われるようになってきた。
従来かかる素材の硬化肉盛溶接法として特開昭61−2
3574号公報に記載されているようなチタン基合金材
料からなるエンジンバルブフェース面にチタンと金属炭
化物とから構成される硬化肉盛溶接法が提案されている
。
3574号公報に記載されているようなチタン基合金材
料からなるエンジンバルブフェース面にチタンと金属炭
化物とから構成される硬化肉盛溶接法が提案されている
。
この提案ではTi粉末と高硬度の金属炭化物との混合粉
末を用い、かつ前記炭化物をTi肉盛層中に粒子状分散
せしめることにより肉盛部の高硬度化をはかることを特
徴とするものであって、混合粉末を総て溶融させること
によって肉盛材質部の高硬度化をはかるものではない。
末を用い、かつ前記炭化物をTi肉盛層中に粒子状分散
せしめることにより肉盛部の高硬度化をはかることを特
徴とするものであって、混合粉末を総て溶融させること
によって肉盛材質部の高硬度化をはかるものではない。
また、特開昭62−270277号公報に各種硬化元素
および硬化ガスについての記載がなされているがチタン
合金材料表面からの肉盛厚さを得ることを目的とした本
発明の肉盛溶接材料の成分組成と異なるものである。
および硬化ガスについての記載がなされているがチタン
合金材料表面からの肉盛厚さを得ることを目的とした本
発明の肉盛溶接材料の成分組成と異なるものである。
一方、該素材上に従来のステライト合金だけを肉盛材料
とした硬化肉盛溶接を行うと化合物が著しく生成し、脆
い接合部を形成するため実用上の問題があった。
とした硬化肉盛溶接を行うと化合物が著しく生成し、脆
い接合部を形成するため実用上の問題があった。
(発明が解決しようとする課題)
本発明はチタン材料からなるエンジンバルブの例えばフ
ェース面及び軸端部の肉盛接合部に脆い化合物層の生成
がなく耐熱衝撃性の優れた厚肉硬化肉盛ビードを得るこ
とのできる肉盛溶接方法の提供を目的とするものである
。
ェース面及び軸端部の肉盛接合部に脆い化合物層の生成
がなく耐熱衝撃性の優れた厚肉硬化肉盛ビードを得るこ
とのできる肉盛溶接方法の提供を目的とするものである
。
(課題を解決するための手段)
本発明者等は種々検討を重ねた結果、チタン材料からな
る素材表面上に、チタン材料とCO、チタン材料とCo
及びCo基合金、またはチタン材料とC。
る素材表面上に、チタン材料とCO、チタン材料とCo
及びCo基合金、またはチタン材料とC。
基合金からなる粉末のいずれかを用いてプラズマ肉盛溶
接した後、時効処理することにより従来の耐熱鋼による
エンジンバルブのステライト合金肉盛によるものと同等
の接合性能、硬さおよび肉盛厚さがチタン材料に対して
も得られるとの知見を得た。
接した後、時効処理することにより従来の耐熱鋼による
エンジンバルブのステライト合金肉盛によるものと同等
の接合性能、硬さおよび肉盛厚さがチタン材料に対して
も得られるとの知見を得た。
本発明の要旨はチタン材料からなるエンジンバルブのフ
ェース面及び軸端部上に硬化肉盛材料としてチタン材料
と1wt%以上90wt%以下のCoからなる粉末によ
り肉盛した後、時効処理することを特徴とするエンジン
バルブの肉盛溶接方法、チタン材料を25wt%以上含
有し、1wt%以上50tvt%以下のCO及び1wt
%以上50wt%以下のCo基合金からなる粉末により
肉盛した後、時効処理することを特徴とするエンジンバ
ルブの肉盛溶接方法、及びチタン材料と1wt%以上5
0wt%以下のCo基合金からなる粉末により肉盛した
後、時効処理することを特徴とするエンジンバルブの肉
盛溶接方法、また上記肉盛用粉末は予め、二種以上の粉
末により混合製造されたものであるエンジンバルブの肉
盛溶接方法、または肉盛用混粉束は予め溶融合金化して
製造されたものであるエンジンバルブの肉盛溶接方法に
ある。
ェース面及び軸端部上に硬化肉盛材料としてチタン材料
と1wt%以上90wt%以下のCoからなる粉末によ
り肉盛した後、時効処理することを特徴とするエンジン
バルブの肉盛溶接方法、チタン材料を25wt%以上含
有し、1wt%以上50tvt%以下のCO及び1wt
%以上50wt%以下のCo基合金からなる粉末により
肉盛した後、時効処理することを特徴とするエンジンバ
ルブの肉盛溶接方法、及びチタン材料と1wt%以上5
0wt%以下のCo基合金からなる粉末により肉盛した
後、時効処理することを特徴とするエンジンバルブの肉
盛溶接方法、また上記肉盛用粉末は予め、二種以上の粉
末により混合製造されたものであるエンジンバルブの肉
盛溶接方法、または肉盛用混粉束は予め溶融合金化して
製造されたものであるエンジンバルブの肉盛溶接方法に
ある。
以下、本発明の詳細な説明する。
(作 用)
本発明でエンジンバルブ素材を構成するチタン材料とし
ては、チタンもしくはチタン合金が用いられ得るもので
あるが、一般にはチタン合金が好適である。チタン合金
としては、代表的なTi −6Af−4V合金をはじめ
Ti−6Al 2Sn 4Zr−2MO合金および
Ti−5Aβ−2,5Sn合金等がエンジンバルブ素材
として適当である。
ては、チタンもしくはチタン合金が用いられ得るもので
あるが、一般にはチタン合金が好適である。チタン合金
としては、代表的なTi −6Af−4V合金をはじめ
Ti−6Al 2Sn 4Zr−2MO合金および
Ti−5Aβ−2,5Sn合金等がエンジンバルブ素材
として適当である。
肉盛用粉末材料として用いられるCo基合金としては、
ステライト合金(商品名)がある。代表的な呼称と主な
成分はステライトkl(30Cr−2,5Cl51−l
Mn lMo−3Fe−3Ni−12,5W−Ban
、 Go) 、ステライトN(L 6 (28Cr
−1,IC−I Si −I Mn −I Mo −3
Fe −3Ni −4W−BaI!、Go)。
ステライト合金(商品名)がある。代表的な呼称と主な
成分はステライトkl(30Cr−2,5Cl51−l
Mn lMo−3Fe−3Ni−12,5W−Ban
、 Go) 、ステライトN(L 6 (28Cr
−1,IC−I Si −I Mn −I Mo −3
Fe −3Ni −4W−BaI!、Go)。
ステライトkl 2 (29Cr−1,4G−1,4S
i−IMn −lMo−3Fe−3Ni −8W−Ba
d!、 Co) 、ステライトNa21 (27Cr
−0,25C−2Si−IMn−5,5Mo 2Fe
−2,8Ni−Baf、 Co)等である。
i−IMn −lMo−3Fe−3Ni −8W−Ba
d!、 Co) 、ステライトNa21 (27Cr
−0,25C−2Si−IMn−5,5Mo 2Fe
−2,8Ni−Baf、 Co)等である。
他のCo基合金としては、CoCrAfY合金(例えば
、29Cr−6^12− I Y−Bad、 Co)お
よびCoNtCrAfY合金(例えば、32Ni −2
1Cr−8Affi −0、5Y−Bad!、 Co)
などのMCrAjl!X合金が挙げられる。
、29Cr−6^12− I Y−Bad、 Co)お
よびCoNtCrAfY合金(例えば、32Ni −2
1Cr−8Affi −0、5Y−Bad!、 Co)
などのMCrAjl!X合金が挙げられる。
本発明者らはチタン材料にステライト合金を肉盛したと
きに生ずる結合部の劣化は化合物相の生成に起因するも
のと考え、劣化を抑制し得る材料について種々検討した
ところ、肉盛材料としてチタン材料粉末にCo粉、Co
基台金粉の混合成分系による肉盛は結合部に劣化が生じ
ないこと、チタン材料粉末の量が肉盛厚さの制御に有効
であること、Co粉の添加が肉盛溶接ビート端部のヌレ
性に効果的であること、更にチタン材料粉末を用いれば
C。
きに生ずる結合部の劣化は化合物相の生成に起因するも
のと考え、劣化を抑制し得る材料について種々検討した
ところ、肉盛材料としてチタン材料粉末にCo粉、Co
基台金粉の混合成分系による肉盛は結合部に劣化が生じ
ないこと、チタン材料粉末の量が肉盛厚さの制御に有効
であること、Co粉の添加が肉盛溶接ビート端部のヌレ
性に効果的であること、更にチタン材料粉末を用いれば
C。
基合金として代表的なステライト合金粉の添加が可能と
なり、しかも肉盛後の時効処理により硬化が顕在化する
ことから従来のステライト合金による肉盛と同等の硬度
と肉盛厚さが得られるという知見を得た。
なり、しかも肉盛後の時効処理により硬化が顕在化する
ことから従来のステライト合金による肉盛と同等の硬度
と肉盛厚さが得られるという知見を得た。
次に本発明の重盗用粉末材料は複数成分からなるが、特
にチタン合金粉では純Ti粉末と6AZ−4V粉末の素
粉未混合による方法がある。素粉未混合によるTi合金
成分粉は溶融Ti合金粉に比して細粒であることから、
肉盛材としての溶融効率を上げるべく混合粉末系で構成
される肉盛材料に極めて適している。チタン材料とCo
または/およびC。
にチタン合金粉では純Ti粉末と6AZ−4V粉末の素
粉未混合による方法がある。素粉未混合によるTi合金
成分粉は溶融Ti合金粉に比して細粒であることから、
肉盛材としての溶融効率を上げるべく混合粉末系で構成
される肉盛材料に極めて適している。チタン材料とCo
または/およびC。
基合金からなり適正な成分設計による成分組成の肉盛用
粉末を得る方法として例えばV型ミキサー等により複数
の粉末を混合し所定の成分比率を得る方法があるが、長
時間の肉盛溶接を行うと混合粉末の粒径、形状2粒度分
布、比重等の影響により初期の混合比率に変動をきたす
恐れがある。従って長時間安定して成分比率を維持する
ためには、予め所定の成分比率で合金化してお゛くこと
が極めて有効である。
粉末を得る方法として例えばV型ミキサー等により複数
の粉末を混合し所定の成分比率を得る方法があるが、長
時間の肉盛溶接を行うと混合粉末の粒径、形状2粒度分
布、比重等の影響により初期の混合比率に変動をきたす
恐れがある。従って長時間安定して成分比率を維持する
ためには、予め所定の成分比率で合金化してお゛くこと
が極めて有効である。
合金化方法としては例えば、肉盛材料に必要な成分を予
め高清浄な雰囲気で溶解し、凝固させ、得られた溶解材
を高速回転させながらプラズマアーク等を熱源として溶
解材を溶融しつつ遠心力効果により飛散させることによ
り肉盛用の粉末を得る方法がある。また、上記の溶解材
の代わりに、冷間静水圧を利用して肉盛材料に必要な成
分を固形化処理した後、焼結処理を施して得た焼結体を
溶融飛散させてもよい。
め高清浄な雰囲気で溶解し、凝固させ、得られた溶解材
を高速回転させながらプラズマアーク等を熱源として溶
解材を溶融しつつ遠心力効果により飛散させることによ
り肉盛用の粉末を得る方法がある。また、上記の溶解材
の代わりに、冷間静水圧を利用して肉盛材料に必要な成
分を固形化処理した後、焼結処理を施して得た焼結体を
溶融飛散させてもよい。
本発明による肉盛用粉末の各成分は顕著な肉盛特性を有
している。すなわちチタン材料にCo粉を一定比率で混
合させた成分で肉盛溶接を行った所、肉盛部の厚さと硬
さ及び肉盛溶接ビート端部のヌレ性(広がり性)に密接
な相関があることを見いだした。両者の関係においてチ
タン材料台存置が増加するに従い肉盛厚さが増加し、又
Co含有量が多くなるに従い硬度は高くなり、かっ肉盛
溶接ビート端部のヌレ性(広がり性)が良くなることを
確かめた。
している。すなわちチタン材料にCo粉を一定比率で混
合させた成分で肉盛溶接を行った所、肉盛部の厚さと硬
さ及び肉盛溶接ビート端部のヌレ性(広がり性)に密接
な相関があることを見いだした。両者の関係においてチ
タン材料台存置が増加するに従い肉盛厚さが増加し、又
Co含有量が多くなるに従い硬度は高くなり、かっ肉盛
溶接ビート端部のヌレ性(広がり性)が良くなることを
確かめた。
第1図に本発明に係わる粉末の混合成分比率と硬さ、肉
盛厚さの関係を示すグラフを提示する。
盛厚さの関係を示すグラフを提示する。
所定の硬度と肉盛厚さを得る範囲としてチタン材料粉に
対するCo粉の添加量は1&4t%以上、9゜wt%t
%が適当である。下限1wt%以上になると時効処理に
よる硬度上昇効果が顕在化し、上限9゜wt%を超える
と肉盛厚さが不足する。
対するCo粉の添加量は1&4t%以上、9゜wt%t
%が適当である。下限1wt%以上になると時効処理に
よる硬度上昇効果が顕在化し、上限9゜wt%を超える
と肉盛厚さが不足する。
次にチタン材料粉とCo粉さらにCo基台金粉による混
合粉末で肉盛溶接を行った所、Co基合金粉含有比率の
増加に従い高硬度の肉盛部材質が得られることを確かめ
た。
合粉末で肉盛溶接を行った所、Co基合金粉含有比率の
増加に従い高硬度の肉盛部材質が得られることを確かめ
た。
本発明でチタン材料粉添加量の下限を25wt%とした
のは、これを下回ると所定の肉盛厚さが得られないため
である。 Co基台金粉の下限値を1wt%としたのは
、それ以上で時効処理による硬度上昇効果が顕在化する
ためである。50wt%を超えると肉盛部にワレが生じ
る。Co粉はCo基台金粉の添加量を考慮して50wt
%を上限とした。
のは、これを下回ると所定の肉盛厚さが得られないため
である。 Co基台金粉の下限値を1wt%としたのは
、それ以上で時効処理による硬度上昇効果が顕在化する
ためである。50wt%を超えると肉盛部にワレが生じ
る。Co粉はCo基台金粉の添加量を考慮して50wt
%を上限とした。
第2図に本発明に係わる粉末混合成分比率と硬さの関係
を示すグラフの一例を提示する。
を示すグラフの一例を提示する。
更にチタン材料粉とCo基台金粉による混合粉末で肉盛
溶接を行いCo基合金粉混合量の増加に従いチタン材料
粉量を減少させた肉盛部材質は前述と同様にCo基合金
粉量の含有比率の増加に従い高硬度の肉盛材質が得られ
ることを発見した。
溶接を行いCo基合金粉混合量の増加に従いチタン材料
粉量を減少させた肉盛部材質は前述と同様にCo基合金
粉量の含有比率の増加に従い高硬度の肉盛材質が得られ
ることを発見した。
本発明でCo基台金粉添加量の下限を1wt%、上限を
50wt%としたのは前述と同様1wt%以上の添加に
より時効処理による硬度上昇効果が顕在化するためであ
り、上限50wt%を超えると肉盛部にワレが生じるた
めである。
50wt%としたのは前述と同様1wt%以上の添加に
より時効処理による硬度上昇効果が顕在化するためであ
り、上限50wt%を超えると肉盛部にワレが生じるた
めである。
第3図に本発明に係わる粉末混合成分比率と硬さの関係
を示すグラフの一例を提示する。
を示すグラフの一例を提示する。
図示しないがチタン材料粉の代わりに純Tiと6Af−
4Vの素粉束による混合粉を用いた場合も同様の傾向で
ある。
4Vの素粉束による混合粉を用いた場合も同様の傾向で
ある。
第4図に本発明に係わる時効処理温度と硬さの関係を示
すグラフを提示する。
すグラフを提示する。
本発明の肉盛成分はいずれも肉盛後の時効処理により肉
盛部の顕著な硬度上昇化が図れることを確かめた。
盛部の顕著な硬度上昇化が図れることを確かめた。
時効処理温度450″C1時効処理時間2時間で顕著な
硬度上昇を示した。
硬度上昇を示した。
本発明方法では、上記の混合成分をエンジンバルブフェ
ース面または軸端部に肉盛した後、時効処理を施す。
ース面または軸端部に肉盛した後、時効処理を施す。
また、肉盛溶接法としてプラズマアーク肉盛法の他に各
種の方法が考えられるが、例えばTIG肉盛法、レーザ
肉盛法、電子ビーム肉盛法等がありこれらはいずれも本
発明の肉盛溶接方法として適用できる。
種の方法が考えられるが、例えばTIG肉盛法、レーザ
肉盛法、電子ビーム肉盛法等がありこれらはいずれも本
発明の肉盛溶接方法として適用できる。
第5図(a)にエンジンバルブの概要を示す。
同図において、2はバルブフェースであり、特に図中の
3の部分はエンジンの吸気口もしくは排気口の弁座に着
座するために摩耗しやす(、耐摩耗性を要し、この部分
を硬化肉盛溶接して保護せねばならない、5はバルブ軸
端硬化肉盛部であり同様に耐摩耗性を要し、この部分の
保護が必要である。
3の部分はエンジンの吸気口もしくは排気口の弁座に着
座するために摩耗しやす(、耐摩耗性を要し、この部分
を硬化肉盛溶接して保護せねばならない、5はバルブ軸
端硬化肉盛部であり同様に耐摩耗性を要し、この部分の
保護が必要である。
なお第5図(ハ)はバルブフェース部分の拡大断面図で
あり、同図において4は表面硬化肉盛溶接部である。
あり、同図において4は表面硬化肉盛溶接部である。
以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例1)
本発明に基づく効果を確認するためにチタン合金素材に
よるエンジンバルブのフェース面端部円周上にチタン材
料粉とCo粉の混合成分系粉末を用いて下記の条件でプ
ラズマ肉盛溶接および時効処理を実施し硬化肉盛部を得
ることができた。
よるエンジンバルブのフェース面端部円周上にチタン材
料粉とCo粉の混合成分系粉末を用いて下記の条件でプ
ラズマ肉盛溶接および時効処理を実施し硬化肉盛部を得
ることができた。
(1)チタ/材料:Ti−6Aj!−4V合金(2)肉
盛粉末材料: Ti−6Aj! −4V合金粉90wt
%、 Co粉10wt% (3)肉盛溶接条件:溶接電流50A 溶接速度500 mm/sin シールドガス純Ar(301 /論in ) (4)肉盛厚さ二〇、8血 (5)時効処理条件:温度450“C1保定時間=2時
間 (6) 肉盛部硬度:平均ビッカース硬度Hv600
(実施例2) 次に同じく本発明の効果を確認するために前述と同形状
のチタン合金素材によるエンジンバルブを用いてチタン
材料粉とCo粉およびステライト合金の混合成分系粉末
を用いて下記の条件でプラズマ肉盛溶接および時効処理
を実施し硬化肉盛部を得ることができた。
盛粉末材料: Ti−6Aj! −4V合金粉90wt
%、 Co粉10wt% (3)肉盛溶接条件:溶接電流50A 溶接速度500 mm/sin シールドガス純Ar(301 /論in ) (4)肉盛厚さ二〇、8血 (5)時効処理条件:温度450“C1保定時間=2時
間 (6) 肉盛部硬度:平均ビッカース硬度Hv600
(実施例2) 次に同じく本発明の効果を確認するために前述と同形状
のチタン合金素材によるエンジンバルブを用いてチタン
材料粉とCo粉およびステライト合金の混合成分系粉末
を用いて下記の条件でプラズマ肉盛溶接および時効処理
を実施し硬化肉盛部を得ることができた。
(1)チタン材料:Ti−6八β−4V合金(2)肉盛
粉末材料:Ti−6Aj! 4V合金粉80饅t%、
Co粉10軛t%。
粉末材料:Ti−6Aj! 4V合金粉80饅t%、
Co粉10軛t%。
ステライト合金粉10wt%
(3)肉盛溶接条件:溶接電流50A
溶接速度500 nm/n+in
シールドガス純Ar(30f
7m1n)
(4)肉盛厚さ:0.8nn
(5)時効処理条件:温度450°C1保定時間2時間
(6)肉盛部硬度:平均ビッカース硬度Hシロ00(実
施例3) 次に同じく本発明の効果を確認するために前述と同形状
のチタン材料によるエンジンバルブを用いてチタン材料
粉とステライト合金粉の混合成分系粉末を用いて下記の
条件でプラズマ肉盛溶接および時効処理を実施し硬化肉
盛部を得ることができた。
施例3) 次に同じく本発明の効果を確認するために前述と同形状
のチタン材料によるエンジンバルブを用いてチタン材料
粉とステライト合金粉の混合成分系粉末を用いて下記の
条件でプラズマ肉盛溶接および時効処理を実施し硬化肉
盛部を得ることができた。
(1)チタン材料: Ti−6AI!、−4V合金(2
)肉盛粉末材料: Ti−6Al −4V合金粉80w
t%、ステライト合 金粉20wt% (3)肉盛熔接条件:溶接電流50A 溶接速度500鵬/ m i n シールドガス純Ar(30j2 /akin) (4)肉盛厚さ:0.8mm (5)時効処理条件:温度450°C1保定時間2時間 (6)肉盛部硬度:平均ビッカース硬度Hv600(実
施例4) 次に同じく本発明の効果をバルブ軸端部において確認す
るために前述と同形状のチタン材料によるエンジンバル
ブを用いてチタン材料粉とステライト合金粉の混合成分
系粉末を用いて下記の条件でプラズマ肉盛溶接および時
効処理を実施し軸端部上に硬化肉盛部を得ることが出来
た。
)肉盛粉末材料: Ti−6Al −4V合金粉80w
t%、ステライト合 金粉20wt% (3)肉盛熔接条件:溶接電流50A 溶接速度500鵬/ m i n シールドガス純Ar(30j2 /akin) (4)肉盛厚さ:0.8mm (5)時効処理条件:温度450°C1保定時間2時間 (6)肉盛部硬度:平均ビッカース硬度Hv600(実
施例4) 次に同じく本発明の効果をバルブ軸端部において確認す
るために前述と同形状のチタン材料によるエンジンバル
ブを用いてチタン材料粉とステライト合金粉の混合成分
系粉末を用いて下記の条件でプラズマ肉盛溶接および時
効処理を実施し軸端部上に硬化肉盛部を得ることが出来
た。
(1)チタン材料:Ti−61J−4V合金(2)軸端
部形状ニアmo+φ (3)肉盛粉末材料:Ti−6Aj−4V合金粉80w
t%、ステライト合金粉 20wt% (4)肉盛溶接条件:溶接電流50A シールドガス純八r(301 7m1n) (5)肉盛厚さ:2mm (6)時効処理条件:温度450°C1保定時間2時間 (7)肉盛部硬度:平均ビッカース硬度11v600第
1表に実施例のステライト合金粉肉盛材料の組成を示す
。
部形状ニアmo+φ (3)肉盛粉末材料:Ti−6Aj−4V合金粉80w
t%、ステライト合金粉 20wt% (4)肉盛溶接条件:溶接電流50A シールドガス純八r(301 7m1n) (5)肉盛厚さ:2mm (6)時効処理条件:温度450°C1保定時間2時間 (7)肉盛部硬度:平均ビッカース硬度11v600第
1表に実施例のステライト合金粉肉盛材料の組成を示す
。
次に得られたエンジンバルブについて熱衝撃試験を行っ
た。試験条件としてはバーナーにて硬化肉盛部を500
°Cに加熱後、ただちに水冷する繰返し実験を行い素材
と肉盛部の剥離状況を調査した。100回の繰返し試験
で前記いずれの実施例においても剥離は見られず、接合
部の耐熱衝撃性に優れたエンジンバルブのフェース面上
および軸端部上の硬化肉盛を得ることができた。
た。試験条件としてはバーナーにて硬化肉盛部を500
°Cに加熱後、ただちに水冷する繰返し実験を行い素材
と肉盛部の剥離状況を調査した。100回の繰返し試験
で前記いずれの実施例においても剥離は見られず、接合
部の耐熱衝撃性に優れたエンジンバルブのフェース面上
および軸端部上の硬化肉盛を得ることができた。
(発明の効果)
以上の実施例からも明らかなように本発明を用いればチ
タン材料によるエンジンバルブのフェース面上および軸
端部上にチタン材料、 Co、 Co基合金からなる混
合成分系粉末の肉盛溶接材料により脆い化合物が生成せ
ず、耐熱衝撃性と耐摩耗性の優れた厚肉表面硬化肉盛溶
接が可能となり工業的にその効果は極めて大きいもので
ある。
タン材料によるエンジンバルブのフェース面上および軸
端部上にチタン材料、 Co、 Co基合金からなる混
合成分系粉末の肉盛溶接材料により脆い化合物が生成せ
ず、耐熱衝撃性と耐摩耗性の優れた厚肉表面硬化肉盛溶
接が可能となり工業的にその効果は極めて大きいもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はチタン材料とCoの混合比率が及ぼす肉盛厚さ
と硬さの関係を示すグラフ、第2図はチタン材料とCo
及びステライト合金の混合比率が及ぼす硬さの関係を示
すグラフ、第3図はチタン材料とステライト合金の混合
比率が及ぼす硬さの関係を示すグラフ、第4図は時効処
理温度と硬さの関係を示すグラフ、第5図(a)は本発
明のエンジンバルブのフェース面上ならびに軸端部上に
硬化肉盛溶接を施した概略説明図、第5図(b)はフェ
ース部分〔第5図(a)の円内〕の拡大断面図である。 l・・・エンジンバルブ、2・・・バルブフェース、3
・・・硬化肉盛溶接部、 4・・・バルブフェース表面硬化 肉盛溶接部、 5・・・バルブ軸端部表面硬化肉盛溶接部 (wt″/、) ((1’) 時効処理後 (450°(=t2時間) (b) 内盛まま 第1図 噸−−Co粉(a/a) (α)時効(哩恢(450’CX 2時層)Cb)肉盛
まよ 内蚤話 350で 450’C5″50て L−一一÷時共処理展度 第5図 (cL) (b) バルブ#燭剛表面硬イヒ弯盛烙綾罰
と硬さの関係を示すグラフ、第2図はチタン材料とCo
及びステライト合金の混合比率が及ぼす硬さの関係を示
すグラフ、第3図はチタン材料とステライト合金の混合
比率が及ぼす硬さの関係を示すグラフ、第4図は時効処
理温度と硬さの関係を示すグラフ、第5図(a)は本発
明のエンジンバルブのフェース面上ならびに軸端部上に
硬化肉盛溶接を施した概略説明図、第5図(b)はフェ
ース部分〔第5図(a)の円内〕の拡大断面図である。 l・・・エンジンバルブ、2・・・バルブフェース、3
・・・硬化肉盛溶接部、 4・・・バルブフェース表面硬化 肉盛溶接部、 5・・・バルブ軸端部表面硬化肉盛溶接部 (wt″/、) ((1’) 時効処理後 (450°(=t2時間) (b) 内盛まま 第1図 噸−−Co粉(a/a) (α)時効(哩恢(450’CX 2時層)Cb)肉盛
まよ 内蚤話 350で 450’C5″50て L−一一÷時共処理展度 第5図 (cL) (b) バルブ#燭剛表面硬イヒ弯盛烙綾罰
Claims (5)
- (1)チタン材料からなるエンジンバルブに、チタン材
料と1wt%以上90wt%以下のCoからなる粉末に
より肉盛を施した後、時効処理することを特徴とするエ
ンジンバルブの肉盛溶接方法。 - (2)チタン材料からなるエンジンバルブに、チタン材
料を25wt%以上含有し、1wt%以上50wt%以
下のCo及び1wt%以上50wt%以下のCo基合金
からなる粉末により肉盛を施した後、時効処理すること
を特徴とするエンジンバルブの肉盛溶接方法。 - (3)チタン材料からなるエンジンバルブに、チタン材
料と1wt%以上50wt%以下のCo基合金からなる
粉末により肉盛を施した後、時効処理することを特徴と
するエンジンバルブの肉盛溶接方法。 - (4)肉盛用粉末は予め、二種以上の粉末により混合製
造されたものである請求項1〜3のいずれかに記載のエ
ンジンバルブの肉盛溶接方法。 - (5)肉盛用粉末は予め、溶融合金化して製造されたも
のである請求項1〜3のいずれかに記載のエンジンバル
ブの肉盛溶接方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1092629A JPH02274382A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | エンジンバルブの肉盛溶接方法 |
US07/507,854 US5226977A (en) | 1989-04-12 | 1990-04-12 | Method of hardfacing an engine valve of a titanium material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1092629A JPH02274382A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | エンジンバルブの肉盛溶接方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02274382A true JPH02274382A (ja) | 1990-11-08 |
Family
ID=14059737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1092629A Pending JPH02274382A (ja) | 1989-04-12 | 1989-04-12 | エンジンバルブの肉盛溶接方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5226977A (ja) |
JP (1) | JPH02274382A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080092383A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Process for the production of components for combustion engines or turbines |
JP5676808B1 (ja) * | 2014-06-25 | 2015-02-25 | 電源開発株式会社 | 溶接用Co基合金、溶加材及び肉盛金属部材 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0750689B1 (en) * | 1994-03-17 | 2002-09-04 | The Westaim Corporation | Low friction cobalt-based coatings for titanium |
JPH0893416A (ja) * | 1994-09-21 | 1996-04-09 | Fuji Oozx Inc | 内燃機関用タペット及びその製造方法 |
JPH08303216A (ja) * | 1995-05-08 | 1996-11-19 | Fuji Oozx Inc | 内燃機関用タペットの製造方法 |
JPH10148106A (ja) * | 1996-11-19 | 1998-06-02 | Fuji Oozx Inc | アルミニウム製内燃機関用タペット及びその製法 |
US8698038B2 (en) * | 2008-09-18 | 2014-04-15 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for the automated application of hardfacing material to rolling cutters of earth-boring drill bits |
US9439277B2 (en) * | 2008-10-23 | 2016-09-06 | Baker Hughes Incorporated | Robotically applied hardfacing with pre-heat |
US8450637B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-05-28 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus for automated application of hardfacing material to drill bits |
WO2010053710A2 (en) * | 2008-10-29 | 2010-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for robotic welding of drill bits |
BRPI0923809A2 (pt) * | 2008-12-31 | 2015-07-14 | Baker Hughes Inc | Método e aparelho para aplicação automatizada de material de revestimento duro em cortadores rolantes de brocas de perfuração de terra tipo híbridas, brocas híbridas compreendendo tais elementos de corte de dentes de aço com revestimento duro, e métodos de uso das mesmas |
US8347908B2 (en) * | 2009-08-27 | 2013-01-08 | Honeywell International Inc. | Lightweight titanium aluminide valves and methods for the manufacture thereof |
DE102016200739A1 (de) * | 2016-01-20 | 2017-07-20 | Mahle International Gmbh | Metallisches Hohlventil für eine Brennkraftmaschine eines Nutzkraftfahrzeugs |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5830361B2 (ja) * | 1979-02-26 | 1983-06-29 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用耐摩耗性部材の製造方法 |
JPS6034624B2 (ja) * | 1980-12-24 | 1985-08-09 | 日立粉末冶金株式会社 | 内燃機関の動弁機構部材 |
DE3219071A1 (de) * | 1982-05-21 | 1983-11-24 | Udo Dr. 4300 Essen König | Verfahren zum plattieren von titan mit einer harten schicht |
US5035958A (en) * | 1983-12-27 | 1991-07-30 | General Electric Company | Nickel-base superalloys especially useful as compatible protective environmental coatings for advanced superaloys |
JPS61270335A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-29 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用肉盛バルブ |
DE3773258D1 (de) * | 1986-05-18 | 1991-10-31 | Daido Steel Co Ltd | Verschleissfeste gegenstaende aus titan oder aus einer titanlegierung. |
GB8711697D0 (en) * | 1987-05-18 | 1987-06-24 | Secr Defence Brit | Coated titanium articles(ii) |
US4878953A (en) * | 1988-01-13 | 1989-11-07 | Metallurgical Industries, Inc. | Method of refurbishing cast gas turbine engine components and refurbished component |
US5077140A (en) * | 1990-04-17 | 1991-12-31 | General Electric Company | Coating systems for titanium oxidation protection |
-
1989
- 1989-04-12 JP JP1092629A patent/JPH02274382A/ja active Pending
-
1990
- 1990-04-12 US US07/507,854 patent/US5226977A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080092383A1 (en) * | 2006-10-20 | 2008-04-24 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Process for the production of components for combustion engines or turbines |
JP5676808B1 (ja) * | 2014-06-25 | 2015-02-25 | 電源開発株式会社 | 溶接用Co基合金、溶加材及び肉盛金属部材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5226977A (en) | 1993-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0246828B1 (en) | Wear-resistant titanium or titanium alloy members | |
US8603264B2 (en) | Weldable, crack-resistant Co-based alloy and overlay | |
JPH02274382A (ja) | エンジンバルブの肉盛溶接方法 | |
US20080142575A1 (en) | Braze material and processes for making and using | |
JP4472979B2 (ja) | 肉盛用耐摩耗性銅基合金 | |
US5951792A (en) | Method for welding age-hardenable nickel-base alloys | |
JPH1029088A (ja) | ニッケル基ろう付材 | |
JPH0525655A (ja) | アルミニウム系母材の表面硬化方法および表面硬化アルミニウム系部材 | |
JP4603808B2 (ja) | 肉盛耐摩耗銅基合金 | |
JPS61270335A (ja) | 内燃機関用肉盛バルブ | |
CA2892986C (en) | Imparting high-temperature wear resistance to turbine blade z-notches | |
JPS62270277A (ja) | Ti基合金製耐摩部材の製造方法 | |
US6927361B2 (en) | Surface oxide weld penetration enhancement method and article | |
JPS6221465A (ja) | アルミニウム系母材への2層肉盛方法 | |
JPH01197067A (ja) | Ti基合金製エンジンバルブの製造方法 | |
JPH01215463A (ja) | エンジンバルブの肉盛溶接方法 | |
JP2000005889A (ja) | レーザ溶接方法 | |
O'Donnell | Joining of Oxide-Dispersion-Strengthened Materials | |
JPH08325636A (ja) | 基体にろう付けされた要素を備えた構造部品の製造方法 | |
JPS63165073A (ja) | エンジンバルブの複合肉盛溶接方法 | |
JPH0480991B2 (ja) | ||
JPH02277762A (ja) | チタンまたはチタン合金の表面硬化法 | |
JPH0610081A (ja) | 排気用チタンバルブを備えたエンジン | |
JPH01118397A (ja) | 肉盛材料 | |
Huang et al. | WIDE GAP DIFFUSION BRAZING REPAIR |