JPH0762424A - レーザ焼入れ用レーザ吸収剤 - Google Patents

レーザ焼入れ用レーザ吸収剤

Info

Publication number
JPH0762424A
JPH0762424A JP21176593A JP21176593A JPH0762424A JP H0762424 A JPH0762424 A JP H0762424A JP 21176593 A JP21176593 A JP 21176593A JP 21176593 A JP21176593 A JP 21176593A JP H0762424 A JPH0762424 A JP H0762424A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
absorber
hardening
quenching
cast iron
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.)
Granted
Application number
JP21176593A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3067480B2 (ja
Inventor
Yoshiro Suzuki
芳郎 鈴木
Hiroshi Kaneshige
博 兼重
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP5211765A priority Critical patent/JP3067480B2/ja
Publication of JPH0762424A publication Critical patent/JPH0762424A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3067480B2 publication Critical patent/JP3067480B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の主要な目的は、ワーク表面に溶融を生
じさせることなく効率良く所定の焼入れ温度まで急速加
熱できるようなレーザ吸収剤を提供することにある。 【構成】レーザ焼入れを行う際に鋳鉄製のワークの表面
に塗布するレーザ吸収剤であって、MoS2 を16重量
%、黒鉛を3重量%を含み、バインダとしてアクリル系
樹脂を用いるとともに、溶剤としてハイドロクロロフロ
ロカーボンを用いている。このレーザ吸収剤をワークの
表面に塗布したのち、レーザビームを照射することによ
ってスポット状にエネルギーを集中させ、所定の焼入れ
温度まで加熱する。このレーザ吸収剤に含まれているM
oS2 は、鋳鉄の溶融温度付近で分解するため、ワーク
表面が溶融することなく所定の焼入れ温度まで急速加熱
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に鋳鉄製のワークを
レーザ焼入れする場合に好適なレーザ吸収剤に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば鋳鉄製のシリンダブロックを用い
たディーゼルエンジン等において、シリンダブロックの
筒穴(シリンダボア)の内面に耐摩耗性のライナーを挿
入することが行われているが、部品点数の削減やコスト
の低減化を図るために、ライナーを用いないシリンダブ
ロックが要望されている。このようなライナーレスのシ
リンダブロックは、筒穴内面に直接ピストンやピストン
リングが接するため、例えば自動車用エンジンのように
高回転域で使われるエンジンにおいては、筒穴内面の耐
摩耗性をいかにして高めるかが重要な課題である。
【0003】そこで筒穴の耐摩耗性を高める手段とし
て、筒穴内面を焼入れ等の熱処理によって調質すること
が考えられている。このため本発明者らは、シリンダブ
ロックの筒穴内面にレーザビームによるスポット状の焼
入れを行う技術を開発し、種々の試験と試作等を行って
きた。レーザビームによる焼入れは、筒穴の内面に高密
度エネルギーを集中させて短時間の局部急速加熱を行っ
たのち、シリンダブロック内部への熱拡散による自己冷
却作用によって急冷させ、マルテンサイト組織を得るよ
うにしている。従ってレーザ焼入れにおいては、レーザ
ビームを効率良く吸収させるために、レーザ吸収剤をワ
ークの表面に塗布するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したレーザ吸収剤
はレーザビームの吸収効率が高いことも重要であるが、
単にレーザビームの吸収効率が良いだけではワークの材
質によっては焼入部にチル(溶融)を生じてしまって、
焼入れ品質がかえって悪くなることがある。例えば前述
した鋳鉄製シリンダブロックのレーザ焼入れに際して、
黒鉛を主成分とするレーザ吸収剤を用いた場合、焼入部
の温度が鋳鉄の溶融温度よりも高くなり、チルが生じて
しまう。また、特開平2−19420号公報に記載され
ているように窒化ホウ素からなるレーザ吸収剤も知られ
ているが、鋳鉄製ワークのレーザ焼入れに適していると
は言えないものであった。
【0005】従って本発明の目的は、鋳鉄製のワークに
レーザ焼入れを行うに当って、ワーク表面を溶融温度直
前まで急速加熱することができ、溶融による害を防止で
きるようなレーザ吸収剤を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明のレーザ吸収剤は、MoS2 を15〜
19重量%、黒鉛を2〜5重量%含有し、残部が主とし
てバインダと溶剤であることを特徴とする。溶剤はハイ
ドロクロロフロロカーボン(HCFC)が適しており、
この溶剤を用いた場合のバインダはアクリル系樹脂が適
している。
【0007】
【作用】本発明のレーザ吸収剤をワークの表面に塗布し
たのち、例えばCO2 レーザ発振器等から出力されるレ
ーザビームによるスポット状の焼入れが実施される。レ
ーザによる焼入れは加熱面積が小さいため、ビームを一
定方向に走行させながらビーム照射による高密度エネル
ギーをワーク表面に集中させる。照射されたレーザビー
ムはレーザ吸収剤によって瞬時に吸収され、短時間で効
果的な局部急速加熱が行われる。レーザ照射後は、加熱
された箇所の熱がワークの内部を拡散することによって
急冷されるため、この自己冷却作用によって焼入れマル
テンサイト組織が得られる。
【0008】本発明のレーザ吸収剤は、鋳鉄の溶融温度
付近で分解してレーザ吸収効果が落ちるため、ワーク表
面の溶融が回避される。鋳鉄は炭素を 1.7〜4.5 mass%
含有する鉄−炭素合金であり、鋳造性の改善のため、あ
るいは不純物として、Si,Mn,P,Sを含有する場
合もある。鋳鉄の融点は一般鋼に比べて低く、例えば1
160℃前後である。
【0009】
【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図3はワークの一例としてのシリンダ
ブロック10を示している。このシリンダブロック10
はFC250 等の鋳鉄によって鋳造され、ピストン11
を挿入する筒穴12が形成されている。この筒穴12の
内面12aに、図4に示すような多数のスポット状レー
ザ焼入部15を含む調質部分16が設けられている。
【0010】各焼入部15は互いに実質的に共通の形状
であり、それぞれ筒穴12の周方向に沿う横長な形状を
なしている。焼入部15の長さLの一例は15mm、幅W
の一例は3.5mm前後である。焼入れ深さの一例は0.
2mm以上が望ましいが、調質の目的によっては10〜1
5μm程度の焼入れ深さでも効果が認められる場合があ
る。これらの焼入部15は、筒穴12の周方向に所定ピ
ッチP1 で複数箇所に設けられているとともに、筒穴1
2の軸線方向に所定ピッチP2 で複数列設けられてい
る。ピッチP2 の一例は5mmである。
【0011】上記焼入部15を含む調質部分16は、図
5に例示した一連の工程を経てレーザ焼入れ等の処理が
行われる。機械加工工程S1では、筒穴12の内面12
aがボーリングマシン等の工作機械によって所定の内径
に切削される。この工程S1が実施された筒穴12の内
面12aには研削油が付着しているため、機械加工後に
洗浄工程S2が実施され、筒穴12の内面洗浄と乾燥が
行われる。
【0012】洗浄工程S2が終了したのち、レーザ吸収
剤塗布工程S3において、図1に例示した塗布装置40
を用いて、レ−ザ吸収剤が筒穴12の内面12aに塗布
される。塗布装置40は、筒穴12に挿入される塗布ノ
ズル41と、この塗布ノズル41を回転させる機構42
と、塗布ノズル41を上下させる昇降機構43などから
なり、筒穴内面12aに所定の膜厚となるように上記レ
ーザ吸収剤を吹付けるようになっている。
【0013】鋳鉄製のシリンダブロック10に使われる
本実施例のレーザ吸収剤は、主剤として15〜19wt%
のMoS2 と2〜5wt%の黒鉛を含有するとともに、バ
インダとしてのアクリル系樹脂を6〜10wt%添加し、
溶剤としてのハイドロクロロフロロカーボン(CF3
2 CHCl2 +CClF2 CF2 CHClF)66〜
77wt%で溶いたものである。特に好ましいMoS2
含有量は16wt%、黒鉛が3wt%であった。このレーザ
吸収剤の塗布厚は25μm〜45μm程度がよい。
【0014】なお、黒鉛の含有量が2wt%未満の場合
と、MoS2 の含有量が19wt%を越える場合には、C
2 レーザの吸収効率が低過ぎるため過大なレーザビー
ムパワーが必要となり、小さなパワーでは所定温度に到
達しにくくなる。一方、黒鉛が5wt%を越える場合と、
MoS2 が15wt%未満の場合には、レーザの吸収効率
が高過ぎて鋳鉄の場合に溶融を生じるようになる。この
ためMoS2 と黒鉛の含有量を前記範囲に限定する。
【0015】溶剤にハイドロクロロフロロカーボン(H
CFC)を用いる理由は、フロン系の溶剤に比べてオゾ
ン破壊係数が低く、しかも不燃性であることなどによる
が、HCFCは溶解するバインダの種類が少ないことが
欠点として挙げられる。この問題は、HCFCに対して
溶解性の良いアクリル樹脂をバインダに用いることによ
り解決した。
【0016】焼入れ工程S4において、図2に例示した
レーザ焼入れ装置50によってレーザビームによる焼入
れが行われる。焼入れ装置50の一例は、筒穴12の内
部に挿入される加工ヘッド51と、レーザ発生手段の一
例としてCO2 レーザ発振器52と、このレーザ発振器
52によって発生させた10.6μmの波長のレーザビ
ームを加工ヘッド51に導く光学系53などを備えてい
る。
【0017】このレーザ焼入れ装置50によって筒穴1
2の内面12aに周方向に所定間隔でレーザビームを走
行させながら高密度エネルギーを集中させ、チル(溶
融)を出さない程度の温度まで短時間で急速加熱を行
う。加熱温度の一例は980℃〜1120℃であり、要
するに鋳鉄のA1 変態点以上の温度に設定される。加熱
時間の一例は0.2秒程度である。
【0018】レーザ発振器52は、個々の焼入部15に
おいて蓄熱状況を考慮したパワーに個別設定され、NC
パワー制御が実行される。レーザビームによって急速加
熱された箇所は、レーザの照射を停止した時に、熱が急
速にシリンダブロック10内を伝って拡散し、急冷状態
になることによって、焼入れ前のパーライトとフェライ
トの混合組織が焼入れマルテンサイトに変化する。こう
して、筒穴12の円周方向に順次焼入れが実施される。
【0019】図6は本実施例のレーザ吸収剤(モリブデ
ン・グラファイト系)を用いた場合と、比較例(窒化ホ
ウ素系およびモリブデン系のレーザ吸収剤)を用いた場
合のワーク表面温度を示している。本実施例のレーザ吸
収剤を用いた場合には、溶融温度に達する直前まで急速
加熱されるが、溶融温度直前でMoS2 が分解してレー
ザ吸収効果が落ちるため、ワーク表面にチルを生じるこ
となく効果的な急速加熱が行える。
【0020】上述の焼入れ工程S4を実施したのちに、
焼戻し工程S5が実施される。焼戻し工程S5において
は、加熱手段の一例としての高周波誘導コイルによっ
て、筒穴内面12aが所定のテンパー温度(例えば30
0℃〜350℃)に加熱されたのち、空気中で放置され
る。
【0021】そののち、ホーニング工程S6において、
ホーニング機によって筒穴12の内面12aにホーニン
グ加工が行われる。ホーニング機は、回転駆動機構によ
って回転させられる回転ヘッドに砥石を設けたものであ
り、砥石を筒穴内面12aにスパイラル状に擦りつける
ことにより、いわゆるクロスハッチと称される多数の微
細な斜状の擦り溝が形成される。この擦り溝はエンジン
運転中にオイルを保持する機能を果たす。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、レーザビームの吸収効
率が良く、しかもワーク表面に溶融を生じることなく焼
入れに適した温度まで急速加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ吸収剤塗布装置の概略を示す側面図。
【図2】レーザ焼入れ装置の概略図。
【図3】レーザによるスポット状の焼入部を有するシリ
ンダブロックの斜視図。
【図4】図3に示されたシリンダブロックの筒穴内面の
一部の展開図。
【図5】図3に示されたシリンダブロックの筒穴内面の
加工工程を示す工程説明図。
【図6】本発明のレーザ吸収剤を用いた場合と比較例の
レーザ吸収剤を用いた場合のワーク表面温度を示すタイ
ムチャート。
【符号の説明】 10…シリンダブロック(ワーク)、15…焼入部、4
0…レーザ吸収剤塗布装置、50…レーザ焼入れ装置。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ焼入れを行う際にワークの表面に塗
    布するレーザ吸収剤であって、 MoS2 を15〜19重量%、黒鉛を2〜5重量%含有
    し、残部が主としてバインダと溶剤であることを特徴と
    するレーザ焼入れ用レーザ吸収剤。
  2. 【請求項2】上記バインダがアクリル系樹脂であり、上
    記溶剤がハイドロクロロフロロカーボンである請求項1
    記載のレーザ吸収剤。
JP5211765A 1993-08-26 1993-08-26 レーザ焼入れ用レーザ吸収剤 Expired - Fee Related JP3067480B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5211765A JP3067480B2 (ja) 1993-08-26 1993-08-26 レーザ焼入れ用レーザ吸収剤

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5211765A JP3067480B2 (ja) 1993-08-26 1993-08-26 レーザ焼入れ用レーザ吸収剤

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0762424A true JPH0762424A (ja) 1995-03-07
JP3067480B2 JP3067480B2 (ja) 2000-07-17

Family

ID=16611216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5211765A Expired - Fee Related JP3067480B2 (ja) 1993-08-26 1993-08-26 レーザ焼入れ用レーザ吸収剤

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3067480B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2086306A1 (en) * 1997-04-04 2009-08-05 Delta Design, Inc. Temperature control system for an electronic device
JP2013083003A (ja) * 2012-11-26 2013-05-09 Yanmar Co Ltd 内燃機関用鋳鉄製シリンダブロックのライナ表面部の硬化処理方法
CN116572493A (zh) * 2023-07-07 2023-08-11 成都希德光安全科技有限公司 复合激光防护板及其加工工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2086306A1 (en) * 1997-04-04 2009-08-05 Delta Design, Inc. Temperature control system for an electronic device
JP2013083003A (ja) * 2012-11-26 2013-05-09 Yanmar Co Ltd 内燃機関用鋳鉄製シリンダブロックのライナ表面部の硬化処理方法
CN116572493A (zh) * 2023-07-07 2023-08-11 成都希德光安全科技有限公司 复合激光防护板及其加工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
JP3067480B2 (ja) 2000-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103442837B (zh) 复合钢部件的制造方法
JPH02285024A (ja) 無心焼入れした転がり軸受鋼から転がり軸受部材を製造する方法
JPH0762424A (ja) レーザ焼入れ用レーザ吸収剤
JPH074303A (ja) エンジン用シリンダとこのシリンダの内面調質方法
JPH10121125A (ja) 鋼部材の表面処理方法及び表面処理鋼部材
KR100596187B1 (ko) 레이저를 이용한 철도차량의 차륜 열처리방법
GB2160227A (en) Heat treatment process
Megaw Laser surface treatments
RU2025509C1 (ru) Способ упрочнения поверхности стальных изделий
RU2025538C1 (ru) Способ упрочнения поверхности стальных изделий малой массы
JPH0679541A (ja) 高周波焼入れトルク伝動軸の形成法
KR0162029B1 (ko) 전자빔을 이용한 열연롤의 표면경화방법
Migliore Heat treating with lasers
JPS5811740A (ja) コイルバネの表面硬化熱処理方法
JPS5976816A (ja) 表面焼入れ法
JP2689801B2 (ja) 熱間圧延ロールの表面疵除去方法
JPS5857510B2 (ja) 鋼機械部品の部分的浸炭層除去方法
Xu et al. Pulsed laser surface hardening of ferrous alloys
JP3196429B2 (ja) レーザ焼入れ方法
JPS55138020A (en) Poppet valve for internal combustion engine
JPH0578731A (ja) マルテンサイト系ステンレス鋼の硬化処理法
JPH0741933A (ja) 局部加熱火炎浸炭熱処理装置
SU1325092A1 (ru) Способ поверхностной электроконтактной закалки деталей
SU711130A1 (ru) Способ термической обработки инструмента
SU1209723A1 (ru) Способ термической обработки быстрорежущей стали

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000418

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080519

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090519

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100519

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees