JPH08224681A - Built-up welding method for valve seat of cylinder head - Google Patents

Built-up welding method for valve seat of cylinder head

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JPH08224681A
JPH08224681A JP7033445A JP3344595A JPH08224681A JP H08224681 A JPH08224681 A JP H08224681A JP 7033445 A JP7033445 A JP 7033445A JP 3344595 A JP3344595 A JP 3344595A JP H08224681 A JPH08224681 A JP H08224681A
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laser beam
valve seat
powder
cylinder head
powder supply
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公男 西村
Hidenobu Matsuyama
秀信 松山
Masaru Takenouchi
優 竹之内
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Abstract

PURPOSE: To stabilize powder feeding density and to eliminate deviation between a powder feeding position and an irradiation position of a laser beam on the surface of a seat. CONSTITUTION: The seat surface 2a of a valve seat 2 is irradiated with a laser beam 3 while a powder 5 is supplied from a powder feeding nozzle 4 to the surface. The valve seat 2 is rotatably moved in the circumferential direction against the laser beam 3 to form a build-up layer 6 on the entire circumference of the seat surface 2a of the valve seat 2. The angle formed by the normal line (a) of a cross-sectionally circular-arc seat surface 2a with the powder feeding nozzle 4 is set to 0-20 deg., and the angle formed by the powder feeding nozzle 4 with the laser beam 3 is set to 5-20 deg..

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のアルミニウ
ム合金製シリンダヘッドにおけるバルブシートの肉盛り
方法に関し、さらに詳しくはバルブシートのシート面の
耐熱性,耐摩耗性等の向上を目的として銅系合金等の肉
盛り層を形成する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for depositing a valve seat in an aluminum alloy cylinder head of an internal combustion engine, and more specifically, for improving the heat resistance and wear resistance of the seat surface of the valve seat, copper is used. The present invention relates to a method for forming a built-up layer such as a system alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋼管等の基材の物理的,機械的性質の向
上を目的としたレーザクラッディング法と称される技術
では、例えば特開昭62−183989号公報に示され
ているように、基材表面に要求特性に応じた材料の粉末
を供給しながらレーザビームを照射し、その粉末を一旦
溶融させて固化させることにより肉盛りしてクラッド層
を形成することを基本としている。
2. Description of the Related Art A technique called a laser cladding method for improving the physical and mechanical properties of a base material such as a steel pipe is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-183989. Basically, a cladding layer is formed by irradiating a laser beam while supplying a powder of a material according to required characteristics to the surface of a base material, melting and solidifying the powder once, and overlaying the powder to form a cladding layer.

【0003】一方、このレーザクラッディング法を応用
して、アルミニウム合金製のシリンダヘッドのバルブシ
ートに銅系合金等の肉盛り層を形成することが行われて
いる。このバルブシートの肉盛り方法は、図7,8に示
すように、加工対象となるシリンダヘッド1のバルブシ
ート2のシート面2aを予め所定の曲率をもった断面円
弧状の溝形状に形成するとともに、この溝形状の曲率に
対する法線aが鉛直方向を指向するようにシリンダヘッ
ド1全体を45度傾斜させ、シート面2aに粉末供給ノ
ズル4から銅系合金等の粉末5を連続供給しながらレー
ザビーム3を照射して、シリンダヘッド1とレーザビー
ム3とをバルブシート2の軸心bを回転中心としてその
バルブシート2の円周方向に沿って相対回転させること
により肉盛り層6を形成するようにしている。
On the other hand, by applying this laser cladding method, a built-up layer of a copper alloy or the like is formed on a valve seat of a cylinder head made of an aluminum alloy. As shown in FIGS. 7 and 8, in this valve seat build-up method, the seat surface 2a of the valve seat 2 of the cylinder head 1 to be processed is formed in advance into a groove shape having a predetermined curvature and an arcuate cross section. At the same time, the entire cylinder head 1 is tilted by 45 degrees so that the normal line a to the curvature of the groove shape is oriented in the vertical direction, and the powder 5 such as a copper alloy is continuously supplied from the powder supply nozzle 4 to the seat surface 2a. The laser beam 3 is irradiated, and the cylinder head 1 and the laser beam 3 are relatively rotated about the axis b of the valve seat 2 along the circumferential direction of the valve seat 2 to form the buildup layer 6. I am trying to do it.

【0004】ここで、図8に示すように、前記法線aに
対する粉末供給ノズル4の傾斜角度θは45°に設定さ
れ、その粉末供給ノズル4の軸心cが、シート面2a上
でのレーザビーム照射位置を指向するようにセットされ
ている。
Here, as shown in FIG. 8, the inclination angle θ of the powder supply nozzle 4 with respect to the normal line a is set to 45 °, and the axis c of the powder supply nozzle 4 is on the seat surface 2a. It is set so as to direct the laser beam irradiation position.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の肉
盛り方法では、図8に示すように45°傾けた方向から
シート面2a上に粉末5を投入するために、シート面2
a上に落下した粉末5が大きく広がるように飛散してそ
のシート面2aからこぼれ落ちる量が多く、粉末5の供
給歩留まりが悪いほか、上記のシート面2a上での粉末
5の広がりはそのシート面2aの長手方向で大きくなる
ことから、実際のレーザビーム照射位置での粉末5が不
足してそのレーザビーム照射位置での粉末供給密度が低
下することになる。その結果、粉末供給密度の割にはレ
ーザビーム3による熱投与量が大きくなりすぎて、母材
希釈と称される加工不良が発生する。すなわち、粉末5
が一旦溶融して固化することによって形成された肉盛り
層6のなかにシリンダヘッド1自体の母材が溶け込んで
希釈されてしまい、これによって肉盛り層6本来の性能
を発揮できなくなることがある。
In the conventional padding method as described above, as shown in FIG. 8, since the powder 5 is charged onto the seat surface 2a from the direction inclined by 45 °, the seat surface 2
A large amount of the powder 5 that has fallen onto the sheet a is scattered and spills from the sheet surface 2a, so that the supply yield of the powder 5 is poor, and the spread of the powder 5 on the sheet surface 2a is caused by the sheet. Since it becomes large in the longitudinal direction of the surface 2a, the powder 5 at the actual laser beam irradiation position becomes insufficient, and the powder supply density at the laser beam irradiation position decreases. As a result, the amount of heat dosed by the laser beam 3 becomes too large for the powder supply density, and a processing defect called base material dilution occurs. That is, powder 5
In some cases, the base material of the cylinder head 1 itself is melted and diluted in the build-up layer 6 formed by once melting and solidifying, whereby the original performance of the build-up layer 6 may not be exhibited. .

【0006】また、従来の方法では、加工位置の上下方
向でのばらつきの影響を受けやすく、特にレーザビーム
照射位置であるところのシート面2aの位置が図7,8
の高さ方向でばらつくと、レーザビーム照射位置に対し
て粉末供給ノズル4の指向方向がレーザビーム3とバル
ブシート2との相対回転方向で大きくずれてしまい、こ
れによって上記と同様に粉末5の供給歩留まりの低下と
母材希釈等の加工不良を招くこととなって好ましくな
い。
Further, in the conventional method, the processing position is easily influenced by the variation in the vertical direction, and in particular, the position of the sheet surface 2a at the laser beam irradiation position is shown in FIGS.
Of the powder supply nozzle 4 with respect to the laser beam irradiation position is largely deviated in the relative rotation direction between the laser beam 3 and the valve seat 2, and this causes the powder 5 to move in the same manner as described above. It is not preferable because it leads to a decrease in supply yield and processing defects such as dilution of the base material.

【0007】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、特に粉末の供給
歩留まりの向上と加工品質の向上を図ったバルブシート
の肉盛り方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a valve seat padding method which is particularly aimed at improving the powder supply yield and the processing quality. To do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、シリンダヘッドのバルブシートのシート面に粉末供
給ノズルから肉盛り材料の粉末を連続供給してその粉末
の上からレーザビームを照射し、シリンダヘッドとレー
ザビームとをバルブシートの円周方向に相対回転させる
ことでシート面の全周に肉盛り層を形成するようにした
シリンダヘッドにおけるバルブシートの肉盛り方法にお
いて、前記シート面に対して垂直な線と、粉末供給ノズ
ルとのなす角度を0〜20°に設定し、かつ前記粉末供
給ノズルとレーザビームの光軸とのなす角度を5〜20
°に設定したことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, powder of a build-up material is continuously supplied from a powder supply nozzle to a seat surface of a valve seat of a cylinder head, and a laser beam is irradiated from above the powder. The cylinder head and the laser beam are relatively rotated in the circumferential direction of the valve seat to form a build-up layer on the entire circumference of the seat surface. The angle between the line perpendicular to the powder supply nozzle and the powder supply nozzle is set to 0 to 20 °, and the angle between the powder supply nozzle and the optical axis of the laser beam is set to 5 to 20.
The feature is that it is set to °.

【0009】ここで、シート面に対して垂直な線と、粉
末供給ノズルとのなす角度を0〜20°とし、また、粉
末供給ノズルとレーザビームとのなす角度を5〜20°
としているのは、20°を越えると粉末供給ノズルから
シート面上に落下した粉末が大きく広がりすぎて飛散
し、シート面からこぼれ落ちる量が多くなって粉末供給
歩留まりの低下を招くとともに、レーザビーム照射位置
での粉末供給密度が低下するためである。
Here, the angle formed by the line perpendicular to the sheet surface and the powder supply nozzle is 0 to 20 °, and the angle formed by the powder supply nozzle and the laser beam is 5 to 20 °.
The reason is that if the angle exceeds 20 °, the powder dropped from the powder supply nozzle onto the sheet surface spreads too much and scatters, resulting in a large amount of powder spilling from the sheet surface, leading to a decrease in the powder supply yield and the laser beam. This is because the powder supply density at the irradiation position decreases.

【0010】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の構成に加えて、前記シート面上でのレーザビームの光
軸と粉末供給ノズルの軸心とのオフセット量が、シリン
ダヘッドとレーザビームの相対回転方向で±2mm以内
に設定されていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the offset amount between the optical axis of the laser beam and the axis of the powder supply nozzle on the sheet surface is the same as that of the cylinder head. It is characterized in that the relative rotation direction of the laser beam is set within ± 2 mm.

【0011】上記のオフセット量が±2mmを越える
と、レーザビーム照射位置に粉末が安定して供給され
ず、母材希釈等の加工不良を招くことになる。
When the offset amount exceeds ± 2 mm, the powder is not stably supplied to the laser beam irradiation position, resulting in processing defects such as dilution of the base material.

【0012】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の構成に加えて、前記シート面上でのレーザビ
ームの照射位置と、粉末供給ノズルの先端とのなす距離
が5〜50mmに設定されていることを特徴としてい
る。
According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the distance between the irradiation position of the laser beam on the sheet surface and the tip of the powder supply nozzle is 5 to 5. It is characterized by being set to 50 mm.

【0013】上記のシート面上でのレーザビーム照射位
置と、粉末供給ノズルの先端とのなす距離が5〜50m
mの範囲としているのは、5mm未満では加工部位から
発生する反射光および熱で粉末供給ノズルが溶損した
り、あるいはスパッタ付着等のトラブルが発生するため
であり、また50mmを越えると適度な粉末供給密度が
得られず、母材希釈やクラック等の欠陥発生頻度が増大
するためである。
The distance between the laser beam irradiation position on the sheet surface and the tip of the powder supply nozzle is 5 to 50 m.
The range of m is less than 5 mm because the powder supply nozzle may be melted or damaged due to reflected light and heat generated from the processed portion, or spatter adhesion may occur. This is because the supply density cannot be obtained and the frequency of defects such as dilution of the base material and cracks increases.

【0014】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の
いずれかに記載の構成に加えて、前記粉末供給ノズルの
内径が1〜5mmに設定されていることを特徴としてい
る。
In addition to the structure according to any one of claims 1 to 3, the invention according to claim 4 is characterized in that the inner diameter of the powder supply nozzle is set to 1 to 5 mm.

【0015】この粉末供給ノズルの内径は、ノズル自体
の傾斜角度によっても決定されるが、内径が1mm未満
では粉末の詰まり等が発生して粉末の連続供給を安定し
て行えなくなり、また内径が5mmを越えると粉末の供
給量が多くなりすぎて粉末供給歩留まりが低下すること
になる。
The inner diameter of the powder supply nozzle is also determined by the inclination angle of the nozzle itself, but if the inner diameter is less than 1 mm, the powder may become clogged and the continuous supply of the powder cannot be performed stably, and the inner diameter of the powder supply nozzle may be too small. If it exceeds 5 mm, the powder supply amount becomes too large and the powder supply yield decreases.

【0016】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
いずれかに記載の構成に加えて、前記シート面が、予め
断面凹状の溝形状に形成されていることを特徴としてい
る。
In addition to the structure according to any one of claims 1 to 4, the invention according to claim 5 is characterized in that the seat surface is previously formed in a groove shape having a concave cross section.

【0017】[0017]

【作用】請求項1に記載の発明によると、粉末供給ノズ
ルからの粉末の供給方向を、シート面に対してほぼ直角
に近い方向としたことにより、そのシート面上での粉末
の広がりや落ちこぼれる量が少なくなって粉末の供給歩
留まりが向上するとともに、レーザビーム照射位置と粉
末とのずれ量が少なくなる。
According to the first aspect of the invention, the powder is supplied from the powder supply nozzle in a direction substantially perpendicular to the sheet surface, so that the powder spreads or falls on the sheet surface. The powder supply amount is reduced and the powder supply yield is improved, and the deviation amount between the laser beam irradiation position and the powder is reduced.

【0018】請求項2に記載の発明によると、シート面
上でのレーザビームと粉末供給ノズルの軸心とのオフセ
ット量が所定の範囲内になるように管理することによ
り、レーザビーム照射位置に対して粉末供給が正確に、
かつ安定して行われるようになる。
According to the second aspect of the present invention, the laser beam irradiation position is controlled by controlling the offset amount between the laser beam on the sheet surface and the axis of the powder supply nozzle to fall within a predetermined range. On the contrary, powder supply is accurate,
And it becomes stable.

【0019】請求項3に記載の発明によると、レーザビ
ーム照射位置から粉末供給ノズル先端までの距離を所定
の寸法に設定したことにより、粉末供給ノズルを近付け
過ぎた場合のようなノズルの溶損やスパッタの付着を防
止し、なおかつレーザビーム照射位置で最適な粉末供給
密度を確保しつつ母材希釈等の加工不良を未然に防止で
きるようになる。
According to the third aspect of the present invention, the distance from the laser beam irradiation position to the tip of the powder supply nozzle is set to a predetermined dimension, so that the melting damage of the nozzle when the powder supply nozzle is brought too close It is possible to prevent adhesion of dust and spatter, and yet to prevent processing defects such as dilution of the base material while securing an optimum powder supply density at the laser beam irradiation position.

【0020】請求項4に記載の発明によると、粉末供給
ノズルの内径の特定の寸法に設定したことにより、ノズ
ルの詰まり等を未然に防止して粉末の供給を安定して行
える。
According to the fourth aspect of the present invention, by setting the inner diameter of the powder supply nozzle to a specific dimension, clogging of the nozzle can be prevented and the powder can be stably supplied.

【0021】請求項5に記載の発明によると、シート面
が予め断面凹状の溝形状に形成されているため、粉末の
保有容量が大きく、かつ安定したものとなって、肉盛り
加工の安定化が図れるほか、粉末の歩留まりも向上す
る。
According to the invention described in claim 5, since the sheet surface is previously formed in the shape of a groove having a concave cross section, the powder holding capacity is large and stable, and the build-up processing is stabilized. Besides, the yield of powder is improved.

【0022】[0022]

【実施例】図1,2は本発明の一実施例を示す図で、図
1は図7のA−A線断面に相当しているとともに、図2
は図7の要部拡大図であって、図7,8と共通する部分
には同一符号を付してある。
1 and 2 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 corresponds to a cross section taken along the line AA of FIG.
7 is an enlarged view of a main part of FIG. 7, and parts common to FIGS. 7 and 8 are given the same reference numerals.

【0023】図1,2に示すように、シリンダヘッド1
は従来と同様に例えばJIS AC2A材に相当するア
ルミニウム合金にて形成されているとともに、加工対象
となるバルブシート2のシート面2a、すなわち予め断
面円弧状の溝形状に形成されたバルブシート2のシート
面2aの断面曲率の法線aが鉛直姿勢となるように、シ
リンダヘッド1全体が傾斜した姿勢で図示外の治具に位
置決めクランプされる。そして、肉盛り加工時には、加
工対象となるバルブシート2の軸心b(図7参照)を回
転中心としてシリンダヘッド1全体が所定速度で回転駆
動される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylinder head 1
Is formed of an aluminum alloy corresponding to JIS AC2A material as in the conventional case, and the seat surface 2a of the valve seat 2 to be processed, that is, the valve seat 2 previously formed in a groove shape having an arcuate cross section is formed. The cylinder head 1 is entirely positioned and clamped by a jig (not shown) in a tilted posture so that the normal a of the sectional curvature of the seat surface 2a is in a vertical posture. Then, during the overlay processing, the entire cylinder head 1 is rotationally driven at a predetermined speed with the axis b (see FIG. 7) of the valve seat 2 to be processed as the center of rotation.

【0024】また、前記バルブシート2のシート面2a
にはその法線a方向からレーザビーム3が照射されると
ともに、レーザビーム3の光軸からバルブシート2の回
転方向後方側に所定角度傾斜した位置には粉末供給ノズ
ル4が設けられ、この粉末供給ノズル4からレーザビー
ム照射部に対して銅系合金材料の粉末5が所定量ずつ連
続供給される。ここで使用される銅系合金粉末は、例え
ばCu−15.5%、Ni−14.1%、Co−0.9
1%、Al−1.58%、V−1.84%、Nb−2.
78%、Si−残部、の組成のものとする。
The seat surface 2a of the valve seat 2
Is irradiated with the laser beam 3 from the direction of its normal line a, and a powder supply nozzle 4 is provided at a position inclined by a predetermined angle to the rear side in the rotational direction of the valve seat 2 from the optical axis of the laser beam 3. The powder 5 of the copper-based alloy material is continuously supplied from the supply nozzle 4 to the laser beam irradiation portion by a predetermined amount. The copper alloy powder used here is, for example, Cu-15.5%, Ni-14.1%, Co-0.9.
1%, Al-1.58%, V-1.84%, Nb-2.
The composition is 78% and Si-balance.

【0025】本実施例では、図1,2に示したシリンダ
ヘッド1に加工送りとして図7に示すバルブシート2の
軸心bを回転中心として0.8m/minの回転送りを
与える一方、シート面2aの法線aとレーザビーム3の
照射方向(光軸)とを一致させた上で、そのレーザビー
ムの照射方向に対して20°の傾斜角度をもつ粉末供給
ノズル4から45g/minで前記銅系合金材料の粉末
5をバルブシートのシート面2aに連続供給しながら、
レーザ出力が4.0kWで出力モードがリングモードの
レーザビーム3を線状に形成して、そのレーザビーム3
の幅方向を加工送り方向に合わせて照射しながらシート
面2aの肉盛り加工を行って肉盛り層6を形成した。
In this embodiment, the cylinder head 1 shown in FIGS. 1 and 2 is provided with a rotary feed of 0.8 m / min about the axis b of the valve seat 2 shown in FIG. After making the normal line a of the surface 2a and the irradiation direction (optical axis) of the laser beam 3 coincide with each other, 45 g / min from the powder supply nozzle 4 having an inclination angle of 20 ° with respect to the irradiation direction of the laser beam. While continuously supplying the powder 5 of the copper-based alloy material to the seat surface 2a of the valve seat,
A laser beam 3 having a laser output of 4.0 kW and an output mode of a ring mode is linearly formed, and the laser beam 3 is formed.
The sheet surface 2a was subjected to the overlay processing while irradiating the width direction of the sheet with the processing feed direction to form the overlay layer 6.

【0026】なお、図1のレーザビーム照射部から粉末
供給ノズル4の先端までの距離(スタンドオフ)fを1
0mm、粉末供給ノズル4の内径Dを3.4mmとし、
さらに図1に示すシート面2a上におけるレーザビーム
3の光軸(法線a)と粉末供給ノズル4の軸心cとの加
工送り方向でのオフセット量が±2mm以内となるよう
に規制した。
The distance (standoff) f from the laser beam irradiation unit in FIG. 1 to the tip of the powder supply nozzle 4 is set to 1
0 mm, the inner diameter D of the powder supply nozzle 4 is 3.4 mm,
Further, the offset amount in the working feed direction between the optical axis (normal line a) of the laser beam 3 and the axis c of the powder supply nozzle 4 on the sheet surface 2a shown in FIG. 1 was regulated within ± 2 mm.

【0027】その結果、肉盛り層6側への母材の溶け込
みによるいわゆる母材希釈やクラックの発生の全くない
良好な肉盛り層6をバルブシート2に形成できることが
確認された。
As a result, it has been confirmed that the valve seat 2 can be formed with a good build-up layer 6 which is free from so-called base material dilution and cracks caused by the melted base material on the build-up layer 6 side.

【0028】なお、前記肉盛り層6が形成されたシリン
ダヘッド1のバルブシート2は、図2に示すようにその
肉盛り層6の一部切除するようなを切削加工が後工程で
施されて、最終的に製品機能の上で必要とされる所定の
シート面形状2bに仕上げられる。
The valve seat 2 of the cylinder head 1 on which the build-up layer 6 is formed is subjected to a cutting process in a post process so as to partially cut off the build-up layer 6 as shown in FIG. Finally, a predetermined sheet surface shape 2b required for product function is finished.

【0029】図3は、上記と同条件のもとでJIS A
C2A材に相当するアルミニウム合金の試料(角材)1
1に肉盛り層6を形成した場合の断面の顕微鏡写真、図
4は図3の断面の模式図であって、その肉盛り層6には
母材希釈やクラックが全く発生していないことがわか
る。
FIG. 3 shows JIS A under the same conditions as above.
Aluminum alloy sample (square) corresponding to C2A material 1
1 is a photomicrograph of a cross section when the build-up layer 6 is formed, and FIG. 4 is a schematic view of the cross section of FIG. Recognize.

【0030】比較例として、図8に示すように、肉盛り
層形成面に垂直な法線a(レーザビーム3の光軸)に対
し45°傾けた粉末供給ノズル4から銅系合金材料の粉
末5を連続供給し、それ以外の条件を上記と全く同様に
設定して試料11に肉盛り層6を形成した場合の断面の
顕微鏡写真および模式図を図5,6に示す。
As a comparative example, as shown in FIG. 8, the powder of the copper-based alloy material is supplied from the powder supply nozzle 4 inclined by 45 ° with respect to the normal line a (the optical axis of the laser beam 3) perpendicular to the surface where the buildup layer is formed. 5 and 6 are cross-sectional micrographs and schematic diagrams in the case where 5 is continuously supplied and the other conditions are set in exactly the same manner as above to form the built-up layer 6 on the sample 11.

【0031】この比較例の場合には、図5,6から明ら
かなように、肉盛り層6の幅方向両端部に母材の溶け込
みによる変質層12が発生しており、なおかつ一方の変
質層12を中心にクラック13が発生している。
In the case of this comparative example, as is clear from FIGS. 5 and 6, an altered layer 12 due to the melting of the base material is generated at both widthwise ends of the overlay layer 6, and one of the altered layers is still present. A crack 13 occurs around 12.

【0032】[0032]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、バルブ
シートのシート面に対して垂直な線と粉末供給ノズルと
のなす角度を0〜20°に設定するとともに、粉末供給
ノズルとレーザビームとのなす角度を5〜20°に設定
したことにより、粉末供給ノズからシート面に落下する
粉末の無用な広がりが少なくなってシート面からこぼれ
おちる粉末が少なくなることから、粉末の供給歩留まり
が向上するほか、レーザビーム照射位置と粉末供給位置
とのオフセット量が小さくなってそのレーザビーム照射
位置で最適な粉末供給密度が得られるため、母材希釈と
称される肉盛り層側への母材の溶け込みやクラック等の
欠陥の発生がなくなって、肉盛り加工品質が大幅に向上
する。
According to the invention described in claim 1, the angle formed by the line perpendicular to the seat surface of the valve seat and the powder supply nozzle is set to 0 to 20 °, and the powder supply nozzle and the laser are set. By setting the angle formed by the beam to 5 to 20 °, the unnecessary spread of the powder falling from the powder supply nozzle to the sheet surface is reduced, and the powder spilled from the sheet surface is reduced, so that the powder supply yield is improved. In addition to the improvement, the offset amount between the laser beam irradiation position and the powder supply position is reduced, and the optimum powder supply density can be obtained at the laser beam irradiation position. The occurrence of defects such as melting and cracks in the material is eliminated and the quality of the overlay processing is greatly improved.

【0033】特に、請求項2に記載の発明のように、シ
ート面上におけるレーザビームと粉末供給ノズルの軸心
とのオフセット量を±2mm以内になるように管理する
ことにより、レーザビーム照射位置に対する粉末供給が
正確かつ安定して行われるようになって、一段と加工品
質の向上が図れるようになる。
Particularly, as in the second aspect of the invention, the laser beam irradiation position is controlled by controlling the offset amount between the laser beam on the sheet surface and the axis of the powder supply nozzle to be within ± 2 mm. As a result, the powder can be accurately and stably supplied to, and the processing quality can be further improved.

【0034】請求項3に記載の発明によれば、レーザビ
ーム照射位置から粉末供給ノズル先端までの距離を5〜
50mmに設定したことにより、上記の効果に加えて、
粉末供給ノズルを加工部位に近付けずぎた場合のような
ノズルの溶損やスパッタの付着を未然に防止できるほ
か、シート面上での粉末の無理な広がりや飛散がなくな
って最適な粉末供給密度が得られ、これによってもまた
母材希釈等の加工不良を防止して加工品質の向上に大き
く貢献できる利点がある。
According to the third aspect of the invention, the distance from the laser beam irradiation position to the tip of the powder supply nozzle is 5 to 5.
By setting to 50mm, in addition to the above effects,
It is possible to prevent meltdown of the nozzle and adhesion of spatter when the powder supply nozzle is brought close to the processing part, and to prevent the powder from spreading undesirably on the sheet surface and scattering, and the optimum powder supply density can be obtained. This is also obtained, and this also has an advantage that processing defects such as dilution of the base material can be prevented and the processing quality can be greatly improved.

【0035】請求項4に記載の発明によれば、粉末供給
ノズルの内径を1〜5mmに設定したことにより、上記
の効果に加えて、ノズルの詰まりを未然に防止してより
一層の粉末供給の安定化が図れるようになる。
According to the invention described in claim 4, by setting the inner diameter of the powder supply nozzle to 1 to 5 mm, in addition to the above effects, the clogging of the nozzle is prevented and the powder supply is further improved. Can be stabilized.

【0036】請求項5に記載の発明によれば、シート面
が予め断面凹状の溝形状に形成されているため、上記の
効果に加えて、粉末の保有容量が大きく、かつ安定した
ものとなって、一層の粉末の供給歩留まりの向上と肉盛
り加工品質の向上が図れるようになる。
According to the invention described in claim 5, since the sheet surface is previously formed in a groove shape having a concave cross section, in addition to the above effects, the powder holding capacity is large and stable. As a result, it is possible to further improve the powder supply yield and the quality of the overlay processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す図で、図7のA−A線
断面に相当する断面説明図。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention and is a sectional explanatory view corresponding to a section taken along the line AA of FIG. 7.

【図2】図7の要部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図3】本発明方法によって形成された肉盛り層の断面
の金属組織を示す顕微鏡写真。
FIG. 3 is a micrograph showing a metal structure of a cross section of a built-up layer formed by the method of the present invention.

【図4】図3の断面の模式図。FIG. 4 is a schematic view of the cross section of FIG.

【図5】従来方法によって形成された肉盛り層の断面の
金属組織を示す顕微鏡写真。
FIG. 5 is a micrograph showing a metal structure of a cross section of a built-up layer formed by a conventional method.

【図6】図5の断面の模式図。FIG. 6 is a schematic view of the cross section of FIG.

【図7】従来のシリンダヘッドにおけるバルブシートの
肉盛り方法を示す断面説明図。
FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view showing a method of overlaying a valve seat in a conventional cylinder head.

【図8】図7のA−A線に沿う断面説明図。FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【符号の説明】 1…シリンダヘッド 2…バルブシート 2a…シート面 3…レーザビーム 4…粉末供給ノズル 5…銅系合金材料の粉末 6…肉盛り層[Explanation of Codes] 1 ... Cylinder head 2 ... Valve seat 2a ... Seat surface 3 ... Laser beam 4 ... Powder supply nozzle 5 ... Copper-based alloy material powder 6 ... Build-up layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダヘッドのバルブシートのシート
面に粉末供給ノズルから肉盛り材料の粉末を連続供給し
てその粉末の上からレーザビームを照射し、シリンダヘ
ッドとレーザビームとをバルブシートの円周方向に相対
回転させることでシート面の全周に肉盛り層を形成する
ようにしたシリンダヘッドにおけるバルブシートの肉盛
り方法において、 前記シート面に対して垂直な線と、粉末供給ノズルとの
なす角度を0〜20°に設定し、かつ前記粉末供給ノズ
ルとレーザビームの光軸とのなす角度を5〜20°に設
定したことを特徴とするシリンダヘッドにおけるバルブ
シートの肉盛り方法。
1. A powder of a build-up material is continuously supplied to a seat surface of a valve seat of a cylinder head from a powder supply nozzle, and a laser beam is irradiated from above the powder, so that the cylinder head and the laser beam are circled on the valve seat. In a method for depositing a valve seat in a cylinder head, which is configured to form a buildup layer on the entire circumference of a seat surface by relatively rotating in the circumferential direction, a line perpendicular to the seat surface and a powder supply nozzle A method for depositing a valve seat in a cylinder head, wherein the angle formed is set to 0 to 20 °, and the angle formed between the powder supply nozzle and the optical axis of the laser beam is set to 5 to 20 °.
【請求項2】 前記シート面上でのレーザビームの光軸
と粉末供給ノズルの軸心とのオフセット量が、シリンダ
ヘッドとレーザビームの相対回転方向で±2mm以内に
設定されていることを特徴とする請求項1記載のシリン
ダヘッドにおけるバルブシートの肉盛り方法。
2. The offset amount between the optical axis of the laser beam and the axis of the powder supply nozzle on the sheet surface is set within ± 2 mm in the relative rotation direction of the cylinder head and the laser beam. The method for building up a valve seat in a cylinder head according to claim 1.
【請求項3】 前記シート面上でのレーザビームの照射
位置と、粉末供給ノズルの先端とのなす距離が5〜50
mmに設定されていることを特徴とする請求項1または
2記載のシリンダヘッドにおけるバルブシートの肉盛り
方法。
3. The distance between the irradiation position of the laser beam on the sheet surface and the tip of the powder supply nozzle is 5 to 50.
3. The valve seat build-up method for a cylinder head according to claim 1, wherein the valve seat is set to mm.
【請求項4】 前記粉末供給ノズルの内径が1〜5mm
に設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいず
れかに記載のシリンダヘッドにおけるバルブシートの肉
盛り方法。
4. The inner diameter of the powder supply nozzle is 1 to 5 mm
4. The method for building up a valve seat in a cylinder head according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記シート面が、予め断面凹状の溝形状
に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいず
れかに記載のシリンダヘッドにおけるバルブシートの肉
盛り方法。
5. The method of overlaying a valve seat in a cylinder head according to claim 1, wherein the seat surface is previously formed in a groove shape having a concave cross section.
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