JPH0899171A - 鋳鉄用局部耐熱強化方法及びこれに使用する溶接用線材 - Google Patents

鋳鉄用局部耐熱強化方法及びこれに使用する溶接用線材

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JPH0899171A
JPH0899171A JP6237234A JP23723494A JPH0899171A JP H0899171 A JPH0899171 A JP H0899171A JP 6237234 A JP6237234 A JP 6237234A JP 23723494 A JP23723494 A JP 23723494A JP H0899171 A JPH0899171 A JP H0899171A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 局部耐熱強化を溶接肉盛りによって行い、そ
の方法における予熱・後熱を不要にすることで工数及び
作業時間を削減する。 【構成】 耐熱物質と微量のアルミとを内部に含む溶接
用線材(溶接ワイヤ1)により、鋳鉄材の強化対象の部
位7に溶接肉盛りを行う。溶接ワイヤ1は、鋳鉄となじ
み性のよい鞘材に、耐熱物質の核粒子にそれよりも適宜
小径のアルミ粒子を被覆させたカプセル粒子を充填させ
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳鉄用局部耐熱強化方
法及びこれに使用する溶接用線材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋳鉄材への溶接肉盛り用溶接材料として
は、大別して純Ni及びNi+Fe(Ni単味の低コス
ト材料)の二種類が知られており、通常、アーク溶接用
の溶接棒として市販されている。鋳鉄に溶接肉盛りする
場合の条件としては溶接肉盛り部に焼き入れ組織及び
冷硬組織(チル)を生じないこと、母材との濡れ性が
良いこと、溶接時のガス欠陥を生じないこと、安価
であること、肉盛り部の性質が母材よりも優れている
こと、溶接時に亀裂を生じないこと、があげられる。
このような条件を満たすものとして、Ni系のものが高
価ではあるが利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのようなN
i系の溶接材料は、予熱或いは後熱が不要であるとされ
ているが、実際には肉盛り部に冷硬組織及び焼き入れ組
織が生じ、特に熱的負荷に極めて弱いものとなること
が、本発明者らの実験によって確認されている。すなわ
ち、鋳鉄材に対して溶接肉盛りにより耐熱強化を行う際
には予熱・後熱が必ず要求され、工数が多く、時間がか
かる作業になってしまうという問題があった。
【0004】そこで本発明は、上記事情に鑑み、工数及
び作業時間を削減できる鋳鉄用局部耐熱強化方法及びこ
れに使用する溶接用線材を提供すべく創案されたもので
ある。なお本発明に関連する従来技術としては特開平4
−4975号公報がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱物質と微
量のアルミとを内部に含む溶接用線材により、鋳鉄材の
強化対象の部位に溶接肉盛りを行うものである。また本
発明はこの方法に使用するものであって、鋳鉄となじみ
性のよい鞘材に、耐熱物質の核粒子にそれよりも適宜小
径のアルミ粒子を被覆させたカプセル粒子を充填させて
成るものである。
【0006】
【作用】上記構成によって、溶接用線材にカプセル粒子
として含まれた耐熱物質が鋳鉄材の強化対象の部位に溶
接肉盛りされる。アルミは溶接金属が溶融状態にあると
きに接種剤として添加され、チル防止効果が発揮され
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
【0008】図1は、本発明に係わる鋳鉄用局部耐熱強
化方法及びこれに使用する溶接用線材の一実施例を示し
たものである。その鋳鉄用局部耐熱強化方法は、耐熱物
質たるNi粉末と微量のアルミとを内部に含む溶接ワイ
ヤ(溶接用線材)1により、鋳鉄材の強化対象の部位に
溶接肉盛りを行うものであり、溶接ワイヤ1は、鋳鉄と
なじみ性のよい鞘材に、Ni粉末及びアルミ粒子による
カプセル粒子が充填されて構成されている。
【0009】Ni粉末及びアルミ粒子のカプセル粒子を
製造するには、ハイブリダイゼーション法が適してい
る。すなわち図2に示すように、粒径が約100 〜500 μ
mのNi粉末の粒子2の表面に、粒径約5 〜50μmのア
ルミ粒子3を強固に付着させて被覆させ、カプセル粒子
4を得る。アルミは微量でよく、例えば溶接ワイヤ1全
体に対して約4 %の量とする。このカプセル粒子4の粉
末を鞘材となる鉄系等の素材で成るパイプに充填し、こ
れを線引きして直径1.2mm 程度の溶接ワイヤ1を製造す
る。この溶接ワイヤ1を、図1に示したようなMIG溶
接装置5にセットする。
【0010】MIG溶接装置5は、Ar等の不活性ガス
をシールドガスとして吹き出すためのノズル6と、溶接
ワイヤ1を順次送り出すためのワイヤ供給機構7とを備
え、その溶接ワイヤ1を消耗電極にしてアーク溶接を行
うものである。このMIG溶接装置5を、耐熱強化対象
の鋳鉄材の部位7に対向させる。耐熱強化対象として
は、例えば図3に示すような高負荷エンジン用の鋳鉄製
シリンダヘッドの下面8があげられる。特に図中斜線A
にて示したように、他の部位よりも比較的肉薄な、吸気
ポート9と排気ポート10の間(弁間部)及びこれらポ
ート9,10と燃料噴射ノズル孔(予燃焼室孔)11と
の間の部分が、耐熱強化すべき部位となる。そしてMI
G溶接装置5を所定の電圧E,電流I,速度で、弁間部
と燃料噴射ノズル孔11とを結ぶ線12に沿って相対移
動させ(溶接方向B)、溶接肉盛りにより所定量のNi
成分が溶け込んだ溶接金属(耐熱合金層)13を形成し
て行く。この溶接肉盛りの過程で、溶接ワイヤ1の内部
に含まれたアルミは溶接金属13が溶融状態にあるとき
に接種剤として添加され、チル防止効果が発揮される。
【0011】このアルミのチル防止効果は、鉄の鋳造技
術において利用されている。すなわち大規模な工場等に
おいて、キュポラ溶解した鋳鉄溶湯の保持炉から鋳込み
用取鍋に移す際に、鋳鉄の黒鉛化及び金属組織の正常化
のためにアルミ接種(約1 〜10%のアルミ及びアルミ合
金の添加)が行われている。ただしこの方法のデメリッ
トとして、アルミが溶湯の流れにはじかれて歩留まりが
悪い、直接高温の雰囲気に晒されるために酸化しやすく
ドロス欠陥を引き起こす、フェーディング現象で接種剤
の効果が時間の経過につれ低下する、といった事項があ
げられる。特に酸化防止のためには、元湯も低Si成分
とする必要がある、或いはアルミと同時にカルシウム系
の接種剤を必要とする、という不都合があった。
【0012】これに対して本発明によるアルミ添加は、
フェーディング現象がなく、しかも非常に微量の添加で
接種剤と同等以上の効果が得られるものである。そして
鞘材内に充填されているために、アルミが高温雰囲気或
いは大気に触れることがなく、酸化のおそれがない。従
ってカルシウム系の接種剤が不要であり、ドロス欠陥が
生じることもない。こうした利点は、溶解法(インゴッ
トモールド法)と比べ、短時間で凝固する溶接肉盛りの
特長を生かしたことによるものである。すなわちアルミ
のチル防止作用を有効に発揮させることで、予熱や後熱
を行わなくてすみ、溶接ワイヤ1を使用した溶接肉盛り
により鋳鉄材の局部耐熱強化を行うに際して、大幅な工
数及び作業時間の削減が達成される。また本実施例にあ
っては、カプセル粒子4の形でNi及びアルミの粉末を
溶接ワイヤ1に含有させたので、均一な耐熱合金層(1
3)が形成できると共に、万遍無くアルミ添加ができ
る。なお耐熱物質としては本実施例のNiに限らず、C
r,Mo等を使用してもよい。
【0013】次に具体的な実施例として、本発明者らが
上記実施例に従って肉盛り溶接した実験結果を示す。溶
接条件としては、カプセル粒子4を内部に充填させた溶
接ワイヤ1の径を1.2mm 、MIG溶接装置5の電流Iを
300 A、電圧Eを30V、溶接速度を200mm/min 、シール
ドガスをArとした。この溶接条件下で図4及び図5に
示すように、鋳鉄材21に対して、予熱及び後熱なしで
肉盛り溶接を行った後、硬度を測定した。硬度測定は肉
盛り部22の中央を基準とし、表面よりも若干下方の位
置23を、肉盛り部22、ボンド部(熱影響部を含む)
24、母材21の各部分に亘って1mm 間隔で、溶接方向
Bの三箇所(始端部S,中央部C,終端部E)について
行った。また対比のために、同じ溶接条件下で行った純
Ni製の溶接ワイヤによる溶接肉盛りに対しても、同様
に測定した。この硬度測定結果を図6及び図7に示す。
図6に示したように、本発明のものは、肉盛り部22及
びボンド部24に、母材21の硬度値と比べて大幅な硬
度アップはなかった。また純Ni製の溶接ワイヤのもの
よりも低めの硬度値が得られた。図7のボンド部24に
おける純Ni製の溶接ワイヤのものとの比較では、本発
明のものが約130 〜170 Hv、硬度が低かった。さらに
本発明の肉盛り部22の金属組織写真をみてもチル及び
焼き入れ組織の存在は認められなかった。すなわちこの
実験で、本発明の方法によるアルミ添加がチル防止に極
めて効果的に作用していることがあきらかとなり、本発
明が極めて有効であることが実証された。
【0014】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、耐熱物質
の溶接肉盛りによって対象部位を耐熱強化できると共
に、予熱及び後熱が不要になって、工数及び作業時間を
削減できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる鋳鉄用局部耐熱強化方法及びこ
れに使用する溶接用線材の一実施例を示した側断面図で
ある。
【図2】本発明に係わる溶接用線材を説明するためのカ
プセル粒子の断面図である。
【図3】鋳鉄材の強化対象の部位であるシリンダヘッド
の下面図である。
【図4】本発明の作用効果を示す肉盛り溶接の実験条件
を説明するための断面図である。
【図5】図4の斜視図である。
【図6】本発明の作用効果を説明するための肉盛り溶接
の実験結果を示した硬度分布図である。
【図7】本発明の作用効果を説明するための肉盛り溶接
の実験によるボンド部の硬度測定結果図である。
【符号の説明】
1 溶接ワイヤ(溶接用線材) 2 Ni粉末の粒子(耐熱物質の核粒子) 3 アルミ粒子 4 カプセル粒子 7 強化対象の部位 8 シリンダヘッド(鋳鉄材)の下面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23K 35/362 320 35/368 E C21D 9/50 101 Z // B23K 103:06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱物質と微量のアルミとを内部に含む
    溶接用線材により、鋳鉄材の強化対象の部位に溶接肉盛
    りを行うことを特徴とする鋳鉄用局部耐熱強化方法。
  2. 【請求項2】 鋳鉄となじみ性のよい鞘材に、耐熱物質
    の核粒子にそれよりも適宜小径のアルミ粒子を被覆させ
    たカプセル粒子を充填させて成る鋳鉄用局部耐熱強化方
    法に使用する溶接用線材。
JP23723494A 1994-09-30 1994-09-30 鋳鉄用局部耐熱強化方法及びこれに使用する溶接用線材 Expired - Fee Related JP3546483B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021524810A (ja) * 2018-05-23 2021-09-16 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 球状黒鉛を含む鋳鉄の形成溶接及び補修溶接

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