JPH09239566A - 異種金属材料の接合方法 - Google Patents
異種金属材料の接合方法Info
- Publication number
- JPH09239566A JPH09239566A JP8047657A JP4765796A JPH09239566A JP H09239566 A JPH09239566 A JP H09239566A JP 8047657 A JP8047657 A JP 8047657A JP 4765796 A JP4765796 A JP 4765796A JP H09239566 A JPH09239566 A JP H09239566A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- joining
- melting point
- point material
- temperature
- metal materials
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/22—Valve-seats not provided for in preceding subgroups of this group; Fixing of valve-seats
-
- 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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
- B23K20/023—Thermo-compression bonding
-
- 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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
- B23K20/2275—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer the other layer being aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F1/26—Cylinder heads having cooling means
- F02F1/36—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/38—Cylinder heads having cooling means for liquid cooling the cylinder heads being of overhead valve type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/241—Cylinder heads specially adapted to pent roof shape of the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/24—Cylinder heads
- F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
- F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Lift Valve (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 融点の異なる異種金属材料を必要十分な強度
で接合することができる異種金属材料の接合方法を提供
すること。 【構成】 融点の異なる異種金属材料（バルブシート６
を構成するＦｅ系燒結材とシリンダヘッド３を構成する
鋳造Ａｌ合金）を抵抗熱接合法によって接合する方法で
あって、接合界面の少なくとも低融点材料（鋳造Ａｌ合
金）側に塑性変形層２５を形成することによって両金属
材料（Ｆｅ系燒結材と鋳造Ａｌ合金）を金属学的に接合
する異種金属材料の接合方法において、低融点材料（鋳
造Ａｌ合金）の接合プロセスにおける温度が該低融点材
料の固相線温度を超えないように制御する。本発明によ
れば、両金属材料（Ｆｅ系燒結材と鋳造Ａｌ合金）の接
合界面に溶融反応層が形成されることがなく、両金属材
料を構成する金属原子（Ｆｅ原子とＡｌ原子）の固相拡
散によって両金属材料が金属学的に強固に接合され、両
金属材料（バルブシート６とシリンダヘッド３）を強固
に接合することができる。
で接合することができる異種金属材料の接合方法を提供
すること。 【構成】 融点の異なる異種金属材料（バルブシート６
を構成するＦｅ系燒結材とシリンダヘッド３を構成する
鋳造Ａｌ合金）を抵抗熱接合法によって接合する方法で
あって、接合界面の少なくとも低融点材料（鋳造Ａｌ合
金）側に塑性変形層２５を形成することによって両金属
材料（Ｆｅ系燒結材と鋳造Ａｌ合金）を金属学的に接合
する異種金属材料の接合方法において、低融点材料（鋳
造Ａｌ合金）の接合プロセスにおける温度が該低融点材
料の固相線温度を超えないように制御する。本発明によ
れば、両金属材料（Ｆｅ系燒結材と鋳造Ａｌ合金）の接
合界面に溶融反応層が形成されることがなく、両金属材
料を構成する金属原子（Ｆｅ原子とＡｌ原子）の固相拡
散によって両金属材料が金属学的に強固に接合され、両
金属材料（バルブシート６とシリンダヘッド３）を強固
に接合することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、融点の異なる異種
金属材料を抵抗熱接合法によって接合する異種金属材料
の接合方法に関する。
金属材料を抵抗熱接合法によって接合する異種金属材料
の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、４サイクルエンジンにおいて
は、燃焼室に開口する吸・排気ポートが吸・排気バルブ
によってそれぞれ適当なタイミングで開閉されて所要の
ガス交換がなされるが、シリンダヘッドの吸・排気ポー
トの開口部周縁には、吸・排気バルブが間欠的に着座す
べきバルブシートが一般には圧入によって組み付けられ
ている。例えば、図１８に示すようにシリンダヘッド１
０３の吸気ポート１０４と排気ポート１０５の開口部周
縁には、吸気バルブ１０１、排気バルブ１０２がそれぞ
れ間欠的に着座すべきバルブシート１０６，１０７が圧
入によって装着されている。
は、燃焼室に開口する吸・排気ポートが吸・排気バルブ
によってそれぞれ適当なタイミングで開閉されて所要の
ガス交換がなされるが、シリンダヘッドの吸・排気ポー
トの開口部周縁には、吸・排気バルブが間欠的に着座す
べきバルブシートが一般には圧入によって組み付けられ
ている。例えば、図１８に示すようにシリンダヘッド１
０３の吸気ポート１０４と排気ポート１０５の開口部周
縁には、吸気バルブ１０１、排気バルブ１０２がそれぞ
れ間欠的に着座すべきバルブシート１０６，１０７が圧
入によって装着されている。
【０００３】ところで、圧入型バルブシートは必要強度
及び剛性を確保する必要からその厚さが比較的厚く、
又、所定の圧入代を要するためにその高さ寸法も比較的
大きく設定されている。このため、複数のバルブを備え
る多バルブエンジンにあっては、バルブ間の距離が大き
くなり、バルブの大径化或はバルブの燃焼ドーム中心近
傍への配置に限界があり、吸入ガス量の増大を図ること
ができなかった。
及び剛性を確保する必要からその厚さが比較的厚く、
又、所定の圧入代を要するためにその高さ寸法も比較的
大きく設定されている。このため、複数のバルブを備え
る多バルブエンジンにあっては、バルブ間の距離が大き
くなり、バルブの大径化或はバルブの燃焼ドーム中心近
傍への配置に限界があり、吸入ガス量の増大を図ること
ができなかった。
【０００４】他方、内燃エンジンの分野においては、近
年、高速化の一環として多バルブ化が進んでおり、シリ
ンダヘッドの各気筒には複数の吸・排気ポートが近接し
て配置されるため、各ポートの間隔が狭くなりつつあ
り、斯かる状況下でバルブシートを吸・排気ポートの周
縁に従来通り圧入すると、シリンダヘッドのポート間に
割れが発生する等の問題が生ずる。
年、高速化の一環として多バルブ化が進んでおり、シリ
ンダヘッドの各気筒には複数の吸・排気ポートが近接し
て配置されるため、各ポートの間隔が狭くなりつつあ
り、斯かる状況下でバルブシートを吸・排気ポートの周
縁に従来通り圧入すると、シリンダヘッドのポート間に
割れが発生する等の問題が生ずる。
【０００５】そこで、バルブシートを例えばＦｅ系燒結
材で構成し、これを抵抗熱接合法によってシリンダヘッ
ドの吸・排気ポート周縁に接合する試みがなされてい
る。この抵抗熱接合法は、溶融反応層を形成することな
く、且つ、接合界面の少なくとも低融点材料側に塑性変
形層を形成することによって融点の異なる異種金属材料
を金属学的に接合する方法である。
材で構成し、これを抵抗熱接合法によってシリンダヘッ
ドの吸・排気ポート周縁に接合する試みがなされてい
る。この抵抗熱接合法は、溶融反応層を形成することな
く、且つ、接合界面の少なくとも低融点材料側に塑性変
形層を形成することによって融点の異なる異種金属材料
を金属学的に接合する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、融点の
異なる異種金属材料を上記抵抗熱接合法によって必要十
分な強度で接合することは必ずしも容易ではなく、金属
材料の種類によっては実用に耐え得る接合強度を確保す
ることができなかった。つまり、両金属材料の接合に必
要十分な強度を確保するための普遍的な接合条件が見出
されていなかった。
異なる異種金属材料を上記抵抗熱接合法によって必要十
分な強度で接合することは必ずしも容易ではなく、金属
材料の種類によっては実用に耐え得る接合強度を確保す
ることができなかった。つまり、両金属材料の接合に必
要十分な強度を確保するための普遍的な接合条件が見出
されていなかった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、融点の異なる異種金属材料を
必要十分な強度で接合することができる異種金属材料の
接合方法を提供することにある。
で、その目的とする処は、融点の異なる異種金属材料を
必要十分な強度で接合することができる異種金属材料の
接合方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、融点の異なる異種金属材料
を抵抗熱接合法によって接合する方法であって、接合界
面の少なくとも低融点材料側に塑性変形層を形成するこ
とによって両金属材料を金属学的に接合する異種金属材
料の接合方法において、低融点材料の接合プロセスにお
ける温度が該低融点材料の固相線温度を超えないように
制御することを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、融点の異なる異種金属材料
を抵抗熱接合法によって接合する方法であって、接合界
面の少なくとも低融点材料側に塑性変形層を形成するこ
とによって両金属材料を金属学的に接合する異種金属材
料の接合方法において、低融点材料の接合プロセスにお
ける温度が該低融点材料の固相線温度を超えないように
制御することを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記両金属材料の固相線温度の差を３４０
℃以上に設定することを特徴とする。
明において、前記両金属材料の固相線温度の差を３４０
℃以上に設定することを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記低融点材料の接合プロセスにお
ける温度を該低融点材料が接合界面付近において固相の
まま塑性流動し得る温度範囲内に設定することを特徴と
する。
載の発明において、前記低融点材料の接合プロセスにお
ける温度を該低融点材料が接合界面付近において固相の
まま塑性流動し得る温度範囲内に設定することを特徴と
する。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記低融点材料の接合プロセスにおける温
度を、前記温度範囲内であって、且つ、該低融点材料の
固相線温度に近い温度に設定することを特徴とする。
明において、前記低融点材料の接合プロセスにおける温
度を、前記温度範囲内であって、且つ、該低融点材料の
固相線温度に近い温度に設定することを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１〜３又は
４記載の発明において、高融点材料の接合プロセスにお
ける温度が該高融点材料の相変態点温度を超えないよう
制御することを特徴とする。
４記載の発明において、高融点材料の接合プロセスにお
ける温度が該高融点材料の相変態点温度を超えないよう
制御することを特徴とする。
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１〜４又は
５記載の発明において、電極への電流供給パターン、電
極による加圧力パターン、電極の変位速度パターン等を
制御することによって高融点材料の低融点材料への沈み
量を制御することを特徴とする。
５記載の発明において、電極への電流供給パターン、電
極による加圧力パターン、電極の変位速度パターン等を
制御することによって高融点材料の低融点材料への沈み
量を制御することを特徴とする。
【００１４】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、電極への通電時間を少なくとも低融点材料
が固相のまま塑性流動し得るに必要十分な時間に設定す
ることを特徴とする。
明において、電極への通電時間を少なくとも低融点材料
が固相のまま塑性流動し得るに必要十分な時間に設定す
ることを特徴とする。
【００１５】請求項８記載の発明は、請求項１〜６又は
７記載の発明において、高融点材料としてのＦｅ系燒結
材から成るバルブシートを低融点材料としての鋳造Ａｌ
合金から成るシリンダヘッドに接合することを特徴とす
る。
７記載の発明において、高融点材料としてのＦｅ系燒結
材から成るバルブシートを低融点材料としての鋳造Ａｌ
合金から成るシリンダヘッドに接合することを特徴とす
る。
【００１６】従って、請求項１又は２記載の発明によれ
ば、抵抗熱接合法によって異種金属材料が金属学的に接
合されるが、低融点材料の接合プロセスにおける温度が
該低融点材料の固相線温度以下に抑えられるため、両金
属材料の接合界面に溶融反応層が形成されることがな
く、両金属材料を構成する金属原子の固相拡散によって
両金属材料が金属学的に強固に接合され、異種金属材料
を必要十分な強度で接合することができる。尚、少なく
とも低融点材料がその固相線温度以上に加熱されると、
金属材料の接合面に形成される酸化被膜の厚さが厚くな
るとともに、接合界面付近に溶融反応層が形成され、厚
い酸化被膜が溶融反応層に溶け込んで両金属材料の接合
強度を下げてしまう。
ば、抵抗熱接合法によって異種金属材料が金属学的に接
合されるが、低融点材料の接合プロセスにおける温度が
該低融点材料の固相線温度以下に抑えられるため、両金
属材料の接合界面に溶融反応層が形成されることがな
く、両金属材料を構成する金属原子の固相拡散によって
両金属材料が金属学的に強固に接合され、異種金属材料
を必要十分な強度で接合することができる。尚、少なく
とも低融点材料がその固相線温度以上に加熱されると、
金属材料の接合面に形成される酸化被膜の厚さが厚くな
るとともに、接合界面付近に溶融反応層が形成され、厚
い酸化被膜が溶融反応層に溶け込んで両金属材料の接合
強度を下げてしまう。
【００１７】請求項３記載の発明によれば、低融点材料
の接合プロセスにおける温度は該低融点材料が接合界面
付近において固相のまま塑性流動し得る温度範囲内に設
定されるため、金属材料の接合面に形成される酸化被膜
や接合面に付着した汚れが低融点材料の接合界面付近で
の塑性流動によって破壊されて接合界面外に排出され、
従って、接合界面への酸化被膜や汚れの巻き込みが防が
れ、両金属材料の直接接触による健全な接合界面が得ら
れ、異種金属材料の強固な接合が可能となる。
の接合プロセスにおける温度は該低融点材料が接合界面
付近において固相のまま塑性流動し得る温度範囲内に設
定されるため、金属材料の接合面に形成される酸化被膜
や接合面に付着した汚れが低融点材料の接合界面付近で
の塑性流動によって破壊されて接合界面外に排出され、
従って、接合界面への酸化被膜や汚れの巻き込みが防が
れ、両金属材料の直接接触による健全な接合界面が得ら
れ、異種金属材料の強固な接合が可能となる。
【００１８】請求項４記載の発明によれば、低融点材料
の接合プロセスにおける温度が該低融点材料に固有な固
相線温度以下であって、且つ、この固相線温度に近い温
度に設定されるため、塑性変形層での残留応力が小さく
抑えられるとともに、低融点材料の接合界面付近での塑
性流動が活発化し、金属材料の接合面に形成される酸化
被膜や接合面に付着した汚れが低融点材料の塑性流動に
よって接合界面外に積極的に排出され、異種金属材料が
より強固に接合される。
の接合プロセスにおける温度が該低融点材料に固有な固
相線温度以下であって、且つ、この固相線温度に近い温
度に設定されるため、塑性変形層での残留応力が小さく
抑えられるとともに、低融点材料の接合界面付近での塑
性流動が活発化し、金属材料の接合面に形成される酸化
被膜や接合面に付着した汚れが低融点材料の塑性流動に
よって接合界面外に積極的に排出され、異種金属材料が
より強固に接合される。
【００１９】請求項５記載の発明によれば、高融点材料
の接合プロセスにおける温度が該高融点材料の相変態点
温度以下に抑えられるため、該高融点材料の相変態によ
る著しい硬化が防がれ、高融点材料に要求される機能が
損なわれることがない。
の接合プロセスにおける温度が該高融点材料の相変態点
温度以下に抑えられるため、該高融点材料の相変態によ
る著しい硬化が防がれ、高融点材料に要求される機能が
損なわれることがない。
【００２０】請求項６記載の発明によれば、高融点材料
の低融点材料への沈み量を設計的に要求される値に設定
することができる。
の低融点材料への沈み量を設計的に要求される値に設定
することができる。
【００２１】請求項７記載の発明によれば、電極への通
電時間を少なくとも低融点材料が固相のまま塑性流動し
得るに必要十分な時間に設定したため、請求項３記載の
発明と同様の効果が得られる。
電時間を少なくとも低融点材料が固相のまま塑性流動し
得るに必要十分な時間に設定したため、請求項３記載の
発明と同様の効果が得られる。
【００２２】請求項８記載の発明によれば、内燃エンジ
ンのバルブシートをシリンダヘッドに強固に接合するこ
とができる。
ンのバルブシートをシリンダヘッドに強固に接合するこ
とができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００２４】本実施の形態では、４サイクルエンジンの
シリンダヘッドにバルブシートを本発明方法によって接
合する場合について説明する。
シリンダヘッドにバルブシートを本発明方法によって接
合する場合について説明する。
【００２５】先ず、４サイクルエンジンのシリンダヘッ
ド構造を図１に基づいて概説する。
ド構造を図１に基づいて概説する。
【００２６】図１は４サイクル５バルブエンジンのシリ
ンダヘッドの縦断面図、図２は図１のＡ部（吸気側のバ
ルブシート部）の拡大詳細図であり、該４サイクルエン
ジンは各気筒について３つの吸気バルブ１−１，１−２
（１−１は両側の吸気バルブ、１−２は中央の吸気バル
ブ（センターバルブ））と２つの排気バルブ２を備えて
いる。そして、軽量な鋳造Ａｌ合金で構成されるシリン
ダヘッド３に形成された３つの吸気ポート４と２つの排
気ポート５はそれぞれ前記吸気バルブ１−１，１−２、
排気バルブ２によって適当なタイミングで開閉され、こ
れによって所要のガス交換がなされる。尚、シリンダヘ
ッド３の材料である鋳造Ａｌ合金としては、ＪＩＳ：Ａ
Ｃ２Ｂ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４Ｃ等が選定される。
ンダヘッドの縦断面図、図２は図１のＡ部（吸気側のバ
ルブシート部）の拡大詳細図であり、該４サイクルエン
ジンは各気筒について３つの吸気バルブ１−１，１−２
（１−１は両側の吸気バルブ、１−２は中央の吸気バル
ブ（センターバルブ））と２つの排気バルブ２を備えて
いる。そして、軽量な鋳造Ａｌ合金で構成されるシリン
ダヘッド３に形成された３つの吸気ポート４と２つの排
気ポート５はそれぞれ前記吸気バルブ１−１，１−２、
排気バルブ２によって適当なタイミングで開閉され、こ
れによって所要のガス交換がなされる。尚、シリンダヘ
ッド３の材料である鋳造Ａｌ合金としては、ＪＩＳ：Ａ
Ｃ２Ｂ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ４Ｃ等が選定される。
【００２７】ところで、前記シリンダヘッド３の下面に
は、燃焼室１６を構成する凹状の燃焼ドーム３ａが形成
されており、同シリンダヘッド３に形成された前記吸気
ポート４と排気ポート５の燃焼室１６への開口部周縁に
は、前記吸気バルブ１−１，１−２、排気バルブ２がそ
れぞれ間欠的に着座すべきバルブシート６，７が各々装
着されている。
は、燃焼室１６を構成する凹状の燃焼ドーム３ａが形成
されており、同シリンダヘッド３に形成された前記吸気
ポート４と排気ポート５の燃焼室１６への開口部周縁に
は、前記吸気バルブ１−１，１−２、排気バルブ２がそ
れぞれ間欠的に着座すべきバルブシート６，７が各々装
着されている。
【００２８】而して、吸気バルブ１−１，１−２と排気
バルブ２はそれぞれバルブガイド８，９に摺動自在に挿
通しており、これらはバルブスプリング１０，１１によ
って閉じ方向に付勢されている。そして、吸気バルブ１
−１，１−２と排気バルブ２は、バルブリフタ１２，１
３に摺接しながら回転するカム１４，１５によってそれ
ぞれ適当なタイミングで駆動される。
バルブ２はそれぞれバルブガイド８，９に摺動自在に挿
通しており、これらはバルブスプリング１０，１１によ
って閉じ方向に付勢されている。そして、吸気バルブ１
−１，１−２と排気バルブ２は、バルブリフタ１２，１
３に摺接しながら回転するカム１４，１５によってそれ
ぞれ適当なタイミングで駆動される。
【００２９】ここで、バルブシート６，７について説明
する。
する。
【００３０】本実施の形態においては、バルブシート
６，７は接合型バルブシートであって、これらは耐衝撃
性、耐摩耗性及び高温強度に優れたＦｅ系燒結材によっ
てリング状に成形されており、本発明に係る抵抗熱接合
法によってシリンダヘッド３に金属学的によって接合さ
れている。尚、バルブシート６，７に高い熱伝導性や耐
衝撃性等を付与するため、該バルブシート６，７の材質
であるＦｅ系燒結材にはＣｕ等の金属が溶浸処理によっ
て充填されている。
６，７は接合型バルブシートであって、これらは耐衝撃
性、耐摩耗性及び高温強度に優れたＦｅ系燒結材によっ
てリング状に成形されており、本発明に係る抵抗熱接合
法によってシリンダヘッド３に金属学的によって接合さ
れている。尚、バルブシート６，７に高い熱伝導性や耐
衝撃性等を付与するため、該バルブシート６，７の材質
であるＦｅ系燒結材にはＣｕ等の金属が溶浸処理によっ
て充填されている。
【００３１】ここで、吸気側のバルブシート６の接合部
の詳細を図２に示すが、該バルブシート６とシリンダヘ
ッド３との接合界面を境としてシリンタヘッド３側には
後述の塑性変形層２５が形成されている。このバルブシ
ート６の内周部には３つのテーパ面６ａ，６ｂ，６ｃが
形成されており、テーパ面６ｂが前記吸気バルブ１−
１，１−２の当り面（着座面）となっている。又、バル
ブシート６の外周面には２つのテーパ面６ｄ，６ｅが形
成され、両テーパ面６ｄ，６ｅが交わる部分は鈍角の突
起部６ｆを構成している。尚、排気側のバルブシート７
の断面形状も吸気側のバルブシート６のそれと同様であ
るため、これについての説明は省略する。
の詳細を図２に示すが、該バルブシート６とシリンダヘ
ッド３との接合界面を境としてシリンタヘッド３側には
後述の塑性変形層２５が形成されている。このバルブシ
ート６の内周部には３つのテーパ面６ａ，６ｂ，６ｃが
形成されており、テーパ面６ｂが前記吸気バルブ１−
１，１−２の当り面（着座面）となっている。又、バル
ブシート６の外周面には２つのテーパ面６ｄ，６ｅが形
成され、両テーパ面６ｄ，６ｅが交わる部分は鈍角の突
起部６ｆを構成している。尚、排気側のバルブシート７
の断面形状も吸気側のバルブシート６のそれと同様であ
るため、これについての説明は省略する。
【００３２】次に、吸気側のバルブシート６のシリンダ
ヘッド３への接合プロセスを図３乃至図に基づいて説明
する。尚、図３は抵抗溶接機の概略構成図、図４乃至図
９はバルブシートの接合プロセスを説明するための部分
断面図、図１０は図６のＢ部拡大詳細図である。
ヘッド３への接合プロセスを図３乃至図に基づいて説明
する。尚、図３は抵抗溶接機の概略構成図、図４乃至図
９はバルブシートの接合プロセスを説明するための部分
断面図、図１０は図６のＢ部拡大詳細図である。
【００３３】図３に示す抵抗溶接機２０は、加圧装置２
１と、該加圧装置２１によって加圧される電極２２と、
該電極２２に給電するための不図示の給電装置を含んで
構成されている。電極２２はＣｕ又はその合金で構成さ
れ、その中心部には円孔２２ａが貫設されており、該円
孔２２ａには丸棒状のガイドバー２３が摺動自在に嵌挿
されている。
１と、該加圧装置２１によって加圧される電極２２と、
該電極２２に給電するための不図示の給電装置を含んで
構成されている。電極２２はＣｕ又はその合金で構成さ
れ、その中心部には円孔２２ａが貫設されており、該円
孔２２ａには丸棒状のガイドバー２３が摺動自在に嵌挿
されている。
【００３４】而して、上記構成を有する抵抗溶接機２０
にはシリンダヘッド３とシートリング材６’が図示のよ
うにセットされる。即ち、シリンダヘッド３は、これに
形成されたバルブガイド孔３ｂに抵抗溶接機２０の前記
ガイドバー２３が嵌合されることによって位置決めさ
れ、該シリンダヘッド３に形成された吸気ポート４の開
口部周縁が電極２２に対して正確に位置決めされる。
尚、シートリング材６’はバルブシート６の素材であっ
て、これはＦｅ系燒結材によってリング状に成形され、
その断面形状の詳細は図４に示される。
にはシリンダヘッド３とシートリング材６’が図示のよ
うにセットされる。即ち、シリンダヘッド３は、これに
形成されたバルブガイド孔３ｂに抵抗溶接機２０の前記
ガイドバー２３が嵌合されることによって位置決めさ
れ、該シリンダヘッド３に形成された吸気ポート４の開
口部周縁が電極２２に対して正確に位置決めされる。
尚、シートリング材６’はバルブシート６の素材であっ
て、これはＦｅ系燒結材によってリング状に成形され、
その断面形状の詳細は図４に示される。
【００３５】上記シートリング材６’のシリンダヘッド
３への接合に際しては、図４に示すように、該シートリ
ング材６’はその外周の突起部６ａ’がシリンダヘッド
３の吸気ポート４の開口部周縁に当接する状態でセット
され、その後、図３に示す加圧装置２１によって電極２
２がガイドバー２３に沿って下動されてシートリング材
６’の内周テーパ面６ｂ’に嵌合され、シートリング材
６’が電極２２によって所定の加圧力Ｐで加圧され始め
る。
３への接合に際しては、図４に示すように、該シートリ
ング材６’はその外周の突起部６ａ’がシリンダヘッド
３の吸気ポート４の開口部周縁に当接する状態でセット
され、その後、図３に示す加圧装置２１によって電極２
２がガイドバー２３に沿って下動されてシートリング材
６’の内周テーパ面６ｂ’に嵌合され、シートリング材
６’が電極２２によって所定の加圧力Ｐで加圧され始め
る。
【００３６】上述のようにシートリング材６’を電極２
２によって加圧しながら、電極２２によってシートリン
グ材６’に通電がなされると、該シートリング材６’か
らシリンダヘッド３へと電流が流れ、両者の接触部及び
その周辺が加熱される。すると、シートリング材６’の
材質であるＦｅ系燒結材よりも変形抵抗の小さな鋳造Ａ
ｌ合金製のシリンダヘッド３が図５に示すように塑性変
形し、シートリング材６’がシリンダヘッド３に沈み込
んでいく。
２によって加圧しながら、電極２２によってシートリン
グ材６’に通電がなされると、該シートリング材６’か
らシリンダヘッド３へと電流が流れ、両者の接触部及び
その周辺が加熱される。すると、シートリング材６’の
材質であるＦｅ系燒結材よりも変形抵抗の小さな鋳造Ａ
ｌ合金製のシリンダヘッド３が図５に示すように塑性変
形し、シートリング材６’がシリンダヘッド３に沈み込
んでいく。
【００３７】ここで、電極２２への電流供給パターンと
加圧力パターン及びシートリング材の沈み量（電極２２
の軸方向変位）或は変位速度（電極２２の軸方向変位の
時間的変化率）の例を図１１、図１２にそれぞれ示す
が、図１１に示す例では、電流Ｉは途中で一旦下げられ
た後に再び同一値が供給され、加圧力Ｐは２段階的に加
えられ、シートリング材６’の沈み量Ｓは最終値まで非
線形的に増大せしめられている。又、図１２に示す例で
は、電流Ｉは次第に増大するよう段階的（３段階）に供
給され、加圧力Ｐは最終値まで瞬時に加えられ、シート
リング材６’の沈み量Ｓは最終値まで非線形的に増大せ
しめられている。
加圧力パターン及びシートリング材の沈み量（電極２２
の軸方向変位）或は変位速度（電極２２の軸方向変位の
時間的変化率）の例を図１１、図１２にそれぞれ示す
が、図１１に示す例では、電流Ｉは途中で一旦下げられ
た後に再び同一値が供給され、加圧力Ｐは２段階的に加
えられ、シートリング材６’の沈み量Ｓは最終値まで非
線形的に増大せしめられている。又、図１２に示す例で
は、電流Ｉは次第に増大するよう段階的（３段階）に供
給され、加圧力Ｐは最終値まで瞬時に加えられ、シート
リング材６’の沈み量Ｓは最終値まで非線形的に増大せ
しめられている。
【００３８】ところで、本実施の形態においては、低融
点材料である鋳造Ａｌ合金製のシリンダヘッド３の接合
プロセスにおける温度は鋳造Ａｌ合金の固相線温度を超
えないよう制御され、鋳造Ａｌ合金が接合界面付近にお
いて固相のまま塑性流動し得る温度範囲内に設定され
る。尚、抵抗溶接機２０の電極２２への通電時間は、鋳
造Ａｌ合金が接合界面付近において固相のまま塑性流動
し得るに必要十分な通電時間とされる。
点材料である鋳造Ａｌ合金製のシリンダヘッド３の接合
プロセスにおける温度は鋳造Ａｌ合金の固相線温度を超
えないよう制御され、鋳造Ａｌ合金が接合界面付近にお
いて固相のまま塑性流動し得る温度範囲内に設定され
る。尚、抵抗溶接機２０の電極２２への通電時間は、鋳
造Ａｌ合金が接合界面付近において固相のまま塑性流動
し得るに必要十分な通電時間とされる。
【００３９】ところで、本発明に係る接合方法において
は、融点の異なる異種金属の各固相線温度の差は３４０
℃以上に設定される。尚、一般に金属の融点とは、液相
が発現する下限温度として定義される。
は、融点の異なる異種金属の各固相線温度の差は３４０
℃以上に設定される。尚、一般に金属の融点とは、液相
が発現する下限温度として定義される。
【００４０】ここで、鋳造Ａｌ合金が固相のまま塑性流
動し得る温度範囲を各種材質：ＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｂ，Ａ
Ｃ２Ｂについて図１３にそれぞれ示す。図１３におい
て、Ｌは液相、Ｌ＋Ｓは固・液混合相、Ｓは固相であ
り、ＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ２Ｂについての固相線温
度はそれぞれ５５５℃，５２０℃，５２０℃である。そ
して、固相のまま塑性流動し得る温度範囲は、図１３に
斜線にて示すように、ＡＣ４Ｃについては４００℃〜５
５５℃、ＡＣ４ＢとＡＣ２Ｂについては共に４５０℃〜
５２０℃である。尚、高融点材料であるＦｅ系燒結材の
固相線温度は約１０８０℃であるため、該Ｆｅ系燒結材
の固相線温度と低融点材料である鋳造Ａｌ合金の固相線
温度との差は３４０℃以上となる。
動し得る温度範囲を各種材質：ＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｂ，Ａ
Ｃ２Ｂについて図１３にそれぞれ示す。図１３におい
て、Ｌは液相、Ｌ＋Ｓは固・液混合相、Ｓは固相であ
り、ＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ２Ｂについての固相線温
度はそれぞれ５５５℃，５２０℃，５２０℃である。そ
して、固相のまま塑性流動し得る温度範囲は、図１３に
斜線にて示すように、ＡＣ４Ｃについては４００℃〜５
５５℃、ＡＣ４ＢとＡＣ２Ｂについては共に４５０℃〜
５２０℃である。尚、高融点材料であるＦｅ系燒結材の
固相線温度は約１０８０℃であるため、該Ｆｅ系燒結材
の固相線温度と低融点材料である鋳造Ａｌ合金の固相線
温度との差は３４０℃以上となる。
【００４１】一方、高融点材料であるＦｅ系燒結材製の
シートリング材６’の接合プロセスにおける温度は、該
Ｆｅ系燒結材の相変態点温度を超えないよう制御され
る。ここで、Ｆｅ系燒結材の昇温時のＴＭＡ曲線を図１
４に示すが、Ｆｅ系燒結材の相変態点温度は図示のよう
に８３８．３℃であり、シートリング材６’の接合プロ
セスにおける温度はこの相変態点温度（８３８．３℃）
以下に抑えられる。
シートリング材６’の接合プロセスにおける温度は、該
Ｆｅ系燒結材の相変態点温度を超えないよう制御され
る。ここで、Ｆｅ系燒結材の昇温時のＴＭＡ曲線を図１
４に示すが、Ｆｅ系燒結材の相変態点温度は図示のよう
に８３８．３℃であり、シートリング材６’の接合プロ
セスにおける温度はこの相変態点温度（８３８．３℃）
以下に抑えられる。
【００４２】而して、前述の温度範囲で前述のようにシ
ートリング材６’とシリンダヘッド３との接触部及びそ
の周辺が加熱されると、温度上昇によって活発化した原
子運動の結果、図１０に示すようにＦｅ原子とＡｌ原子
の固相拡散が起き、この固相拡散によってシートリング
材６’がシリンダヘッド３に金属学的に強固に接合さ
れ、図１５に示すように、Ｆｅ−Ａｌ合金組成を有する
非常に薄い固相拡散層２４が形成される。尚、図１５は
シートリング材６’とシリンダヘッド３との接合界面付
近における鋳造Ａｌ合金の主成分Ａｌの濃度分布を示す
図である。
ートリング材６’とシリンダヘッド３との接触部及びそ
の周辺が加熱されると、温度上昇によって活発化した原
子運動の結果、図１０に示すようにＦｅ原子とＡｌ原子
の固相拡散が起き、この固相拡散によってシートリング
材６’がシリンダヘッド３に金属学的に強固に接合さ
れ、図１５に示すように、Ｆｅ−Ａｌ合金組成を有する
非常に薄い固相拡散層２４が形成される。尚、図１５は
シートリング材６’とシリンダヘッド３との接合界面付
近における鋳造Ａｌ合金の主成分Ａｌの濃度分布を示す
図である。
【００４３】尚、一般に金属学的結合としては、機械的
締結に対する概念として接合界面そのものに相互に働く
結合力によって相対変位が抑制されるような結合という
定義がある他、金属結合（自由電子を媒介とした原子間
の結合）、共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結
合論上分類されている結合様式もある。又、金属材料を
構成する原子の相互拡散（固相拡散、液相拡散）等のよ
うなプロセスによって分類されている結合様式の定義が
ある。本発明方法においては、主には異種金属材料を構
成する原子の固相拡散プロセスと上記定義の結合様式の
１つ以上の組合せによって両金属材料が接合される。
締結に対する概念として接合界面そのものに相互に働く
結合力によって相対変位が抑制されるような結合という
定義がある他、金属結合（自由電子を媒介とした原子間
の結合）、共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結
合論上分類されている結合様式もある。又、金属材料を
構成する原子の相互拡散（固相拡散、液相拡散）等のよ
うなプロセスによって分類されている結合様式の定義が
ある。本発明方法においては、主には異種金属材料を構
成する原子の固相拡散プロセスと上記定義の結合様式の
１つ以上の組合せによって両金属材料が接合される。
【００４４】又、同時にシリンダヘッド３を構成する鋳
造Ａｌ合金はシートリング材６’との接合界面において
図１０の矢印方向の塑性流れを生じ、両金属材料の表面
に被覆されていた酸化被膜は鋳造Ａｌ合金の上記塑性流
れによって破壊されて接合界面外へ押し出され、更に、
両金属材料の接合面に付着していた汚れも鋳造Ａｌ合金
の塑性流れによって接合界面外へ排出されるため、酸化
被膜や汚れが接合界面に巻き込まれることがない。
造Ａｌ合金はシートリング材６’との接合界面において
図１０の矢印方向の塑性流れを生じ、両金属材料の表面
に被覆されていた酸化被膜は鋳造Ａｌ合金の上記塑性流
れによって破壊されて接合界面外へ押し出され、更に、
両金属材料の接合面に付着していた汚れも鋳造Ａｌ合金
の塑性流れによって接合界面外へ排出されるため、酸化
被膜や汚れが接合界面に巻き込まれることがない。
【００４５】而して、前述のように電極２２への電流供
給パターン、電極２２による加圧力パターン、電極２２
の変位パターン等を制御することによって（図１１及び
図１２参照）、図７に示すようにシートリング材６’が
シリンダヘッド３に所定量だけ沈み込むと、電極２２へ
の通電が終了し、シートリング材６’はシリンダヘッド
３の吸気ポート４の開口部周縁に強固に接合される。そ
して、図７及び図１５に示すように接合界面を境として
シリンダヘッド３側（Ａｌ合金側）には所定厚さの塑性
変形層２５が形成される。
給パターン、電極２２による加圧力パターン、電極２２
の変位パターン等を制御することによって（図１１及び
図１２参照）、図７に示すようにシートリング材６’が
シリンダヘッド３に所定量だけ沈み込むと、電極２２へ
の通電が終了し、シートリング材６’はシリンダヘッド
３の吸気ポート４の開口部周縁に強固に接合される。そ
して、図７及び図１５に示すように接合界面を境として
シリンダヘッド３側（Ａｌ合金側）には所定厚さの塑性
変形層２５が形成される。
【００４６】以上のようにしてシートリング材６’がシ
リンダヘッド３の吸気ポート４の開口部周縁に金属学的
に接合されると、図８示すように、電極２２を取り除い
てシートリング材６’への加圧を解除し、最後に図９に
示すようにシートリング材６’を機械加工によって所定
の形状に仕上加工してバルブシート６として仕上げれ
ば、該バルブシート６のシリンダヘッド３への接合作業
が完了し、バルブシート６はシリンダヘッド３の吸気ポ
ート４の開口部周縁に強固に接合されて一体化される。
リンダヘッド３の吸気ポート４の開口部周縁に金属学的
に接合されると、図８示すように、電極２２を取り除い
てシートリング材６’への加圧を解除し、最後に図９に
示すようにシートリング材６’を機械加工によって所定
の形状に仕上加工してバルブシート６として仕上げれ
ば、該バルブシート６のシリンダヘッド３への接合作業
が完了し、バルブシート６はシリンダヘッド３の吸気ポ
ート４の開口部周縁に強固に接合されて一体化される。
【００４７】尚、以上は吸気側のバルブシート６の接合
プロセスについて説明したが、排気側のバルブシート７
も同様にしてシリンダヘッド３に強固に接合される。
プロセスについて説明したが、排気側のバルブシート７
も同様にしてシリンダヘッド３に強固に接合される。
【００４８】以上のように、本発明に係る接合方法によ
れば、抵抗熱接合法によってバルブシート６，７がシリ
ンダヘッド３に金属学的に接合されるが、シリンダヘッ
ド３を構成する鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温
度が鋳造Ａｌ合金の固相線温度以下に抑えられるため、
両金属材料の接合界面に溶融反応層が形成されることが
なく、両金属材料を構成するＦｅ原子とＡｌ原子の固相
拡散によってバルブシート６，７がシリンダヘッド３の
吸・排気ポート４，５の開口部周縁に金属学的に強固に
接合される。
れば、抵抗熱接合法によってバルブシート６，７がシリ
ンダヘッド３に金属学的に接合されるが、シリンダヘッ
ド３を構成する鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温
度が鋳造Ａｌ合金の固相線温度以下に抑えられるため、
両金属材料の接合界面に溶融反応層が形成されることが
なく、両金属材料を構成するＦｅ原子とＡｌ原子の固相
拡散によってバルブシート６，７がシリンダヘッド３の
吸・排気ポート４，５の開口部周縁に金属学的に強固に
接合される。
【００４９】尚、シリンダヘッド３を構成する鋳造Ａｌ
合金（低融点材料）がこれに固有な固相線温度以上に加
熱されると、バルブシート６，７とシリンダヘッド３の
接合面に形成される酸化被膜の厚さが厚くなるととも
に、接合界面付近に溶融反応層が形成され、厚い酸化被
膜や汚れが溶融反応層に溶け込むのに加え、凝固収縮に
伴う欠陥や残留応力が発生するため、バルブシート６，
７のシリンダヘッド３への接合強度を下げてしまう。こ
れに対して鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温度を
前記温度範囲（図１３参照）の下限値よりも低い温度に
設定すると、該鋳造Ａｌ合金の活発な塑性流れが殆ど発
生せず、塑性流れによる酸化被膜や汚れの接合界面外へ
の排出が積極的に行われないばかりか、塑性変形層に大
きな残留応力が発生するため、バルブシート６，７のシ
リンダヘッド３への接合強度が低下し、実用に耐え得る
接合強度を確保することが不可能となる。従って、塑性
変形層２５での残留応力を小さく抑えるとともに、鋳造
Ａｌ合金の接合流れを活性化させて酸化被膜や汚れを接
合界面外に積極的に排出して高い接合強度を得るために
は、鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温度は前記温
度範囲（図１３参照）内であって、且つ、該鋳造Ａｌ合
金の固相線温度に近い値に設定すべきである。
合金（低融点材料）がこれに固有な固相線温度以上に加
熱されると、バルブシート６，７とシリンダヘッド３の
接合面に形成される酸化被膜の厚さが厚くなるととも
に、接合界面付近に溶融反応層が形成され、厚い酸化被
膜や汚れが溶融反応層に溶け込むのに加え、凝固収縮に
伴う欠陥や残留応力が発生するため、バルブシート６，
７のシリンダヘッド３への接合強度を下げてしまう。こ
れに対して鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温度を
前記温度範囲（図１３参照）の下限値よりも低い温度に
設定すると、該鋳造Ａｌ合金の活発な塑性流れが殆ど発
生せず、塑性流れによる酸化被膜や汚れの接合界面外へ
の排出が積極的に行われないばかりか、塑性変形層に大
きな残留応力が発生するため、バルブシート６，７のシ
リンダヘッド３への接合強度が低下し、実用に耐え得る
接合強度を確保することが不可能となる。従って、塑性
変形層２５での残留応力を小さく抑えるとともに、鋳造
Ａｌ合金の接合流れを活性化させて酸化被膜や汚れを接
合界面外に積極的に排出して高い接合強度を得るために
は、鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温度は前記温
度範囲（図１３参照）内であって、且つ、該鋳造Ａｌ合
金の固相線温度に近い値に設定すべきである。
【００５０】又、本発明に係る接合方法によれば、低融
点材料である鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温度
は該鋳造Ａｌ合金が接合界面付近において固相のまま塑
性流動し得る温度範囲内に設定されるため、両金属材料
の接合面に形成される酸化被膜や接合面に付着した汚れ
がＡｌ合金材の接合界面付近での塑性流動によって破壊
されて接合界面外に排出され、酸化被膜や汚れの接合界
面への巻き込みが防がれ、両金属材料の直接接触による
健全な接合界面が得られ、バルブシート６，７のシリン
ダヘッド３への強固な接合が可能となる。
点材料である鋳造Ａｌ合金の接合プロセスにおける温度
は該鋳造Ａｌ合金が接合界面付近において固相のまま塑
性流動し得る温度範囲内に設定されるため、両金属材料
の接合面に形成される酸化被膜や接合面に付着した汚れ
がＡｌ合金材の接合界面付近での塑性流動によって破壊
されて接合界面外に排出され、酸化被膜や汚れの接合界
面への巻き込みが防がれ、両金属材料の直接接触による
健全な接合界面が得られ、バルブシート６，７のシリン
ダヘッド３への強固な接合が可能となる。
【００５１】更に、本発明方法によれば、バルブシート
６，７を構成する高融点材料であるＦｅ燒結材の接合プ
ロセスにおける温度が該Ｆｅ燒結材の相変態点温度以下
に抑えられるため、該Ｆｅ燒結材の相変態（マルテンサ
イト化）による著しい硬化が防がれ、バルブシート６，
７に十分な靭性が確保され、これらに要求される高い耐
衝撃性等の機能が損なわれることがない。
６，７を構成する高融点材料であるＦｅ燒結材の接合プ
ロセスにおける温度が該Ｆｅ燒結材の相変態点温度以下
に抑えられるため、該Ｆｅ燒結材の相変態（マルテンサ
イト化）による著しい硬化が防がれ、バルブシート６，
７に十分な靭性が確保され、これらに要求される高い耐
衝撃性等の機能が損なわれることがない。
【００５２】その他、本発明方法によれば、バルブシー
ト６，７のシリンダヘッド３への沈み量を設計的に要求
される値に設定することができる。
ト６，７のシリンダヘッド３への沈み量を設計的に要求
される値に設定することができる。
【００５３】ここで、本発明方法によってシリンダヘッ
ドに接合されたバルブシートの接合強度を測定した結果
を図１６に示す。即ち、図１６はシリンダヘッドの材質
としてそれぞれＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ２Ｂを選定
し、各材質のシリンダヘッドに接合されたバルブシート
を引き剥すに要する荷重（剥離荷重）を測定した結果を
示すが、何れの場合も剥離荷重は許容レベルをクリヤー
し、各バルブシートの接合強度は十分実用に耐え得る値
を示している。
ドに接合されたバルブシートの接合強度を測定した結果
を図１６に示す。即ち、図１６はシリンダヘッドの材質
としてそれぞれＡＣ４Ｃ，ＡＣ４Ｂ，ＡＣ２Ｂを選定
し、各材質のシリンダヘッドに接合されたバルブシート
を引き剥すに要する荷重（剥離荷重）を測定した結果を
示すが、何れの場合も剥離荷重は許容レベルをクリヤー
し、各バルブシートの接合強度は十分実用に耐え得る値
を示している。
【００５４】ところで、実際の内燃エンジンにおいて
は、バルブシートは高温の燃焼ガスに長時間晒されるた
め、実用に耐え得るだけの耐久強度を備えている必要が
ある。
は、バルブシートは高温の燃焼ガスに長時間晒されるた
め、実用に耐え得るだけの耐久強度を備えている必要が
ある。
【００５５】そこで、異なる接合加熱条件（条件１，
２，３）において接合されたバルブシートの接合直後の
接合強度（剥離荷重）と３００℃の温度に２４時間保持
した後の接合強度（耐久強度）を測定した結果を図１７
に示す。図１７に示すように、条件１，３においてはバ
ルブシートの接合強度（剥離荷重）は耐久後に低下して
いるが、条件２においてはバルブシートの接合強度（剥
離荷重）は耐久後においても低下しておらず、接合直後
の接合強度（剥離荷重）と同等の値を示す。
２，３）において接合されたバルブシートの接合直後の
接合強度（剥離荷重）と３００℃の温度に２４時間保持
した後の接合強度（耐久強度）を測定した結果を図１７
に示す。図１７に示すように、条件１，３においてはバ
ルブシートの接合強度（剥離荷重）は耐久後に低下して
いるが、条件２においてはバルブシートの接合強度（剥
離荷重）は耐久後においても低下しておらず、接合直後
の接合強度（剥離荷重）と同等の値を示す。
【００５６】尚、以上は本発明を特に内燃エンジンにお
けるバルブシートのシリンダヘッドへの接合方法につい
て説明したが、本発明は耐摩耗性の高いＳＫＤ材等から
成るシート材を軽量なＡｌ合金やＭｇ合金等から成るバ
ルブリフタの頂面に接合する場合の他、融点の異なる他
の任意の異種金属材料の接合に対して適用し得ることは
勿論である。
けるバルブシートのシリンダヘッドへの接合方法につい
て説明したが、本発明は耐摩耗性の高いＳＫＤ材等から
成るシート材を軽量なＡｌ合金やＭｇ合金等から成るバ
ルブリフタの頂面に接合する場合の他、融点の異なる他
の任意の異種金属材料の接合に対して適用し得ることは
勿論である。
【００５７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、融点の異なる異種金属材料を抵抗熱接合法によ
って接合する方法であって、接合界面の少なくとも低融
点材料側に塑性変形層を形成することによって両金属材
料を金属学的に接合する異種金属材料の接合方法におい
て、低融点材料の接合プロセスにおける温度が該低融点
材料の固相線温度を超えないように制御するようにした
ため、両金属材料の接合界面に溶融反応層が形成される
ことがなく、両金属材料を構成する金属原子の固相拡散
によって両金属材料が金属学的に強固に接合され、異種
金属材料を必要十分な強度で接合することができるとい
う効果が得られる。
よれば、融点の異なる異種金属材料を抵抗熱接合法によ
って接合する方法であって、接合界面の少なくとも低融
点材料側に塑性変形層を形成することによって両金属材
料を金属学的に接合する異種金属材料の接合方法におい
て、低融点材料の接合プロセスにおける温度が該低融点
材料の固相線温度を超えないように制御するようにした
ため、両金属材料の接合界面に溶融反応層が形成される
ことがなく、両金属材料を構成する金属原子の固相拡散
によって両金属材料が金属学的に強固に接合され、異種
金属材料を必要十分な強度で接合することができるとい
う効果が得られる。
【図１】接合型バルブシートを備える４サイクルエンジ
ンのシリンダヘッドの縦断面図である。
ンのシリンダヘッドの縦断面図である。
【図２】図１のＡ部（吸気側のバルブシート部）拡大詳
細図である。
細図である。
【図３】接合型バルブシートの接合プロセスを説明する
ための半裁断面図である。
ための半裁断面図である。
【図４】抵抗溶接機の概略構成図である。
【図５】バルブシートの接合プロセスを説明するための
部分断面図である。
部分断面図である。
【図６】バルブシートの接合プロセスを説明するための
部分断面図である。
部分断面図である。
【図７】バルブシートの接合プロセスを説明するための
部分断面図である。
部分断面図である。
【図８】バルブシートの接合プロセスを説明するための
部分断面図である。
部分断面図である。
【図９】バルブシートの接合プロセスを説明するための
部分断面図である。
部分断面図である。
【図１０】図６のＢ部拡大詳細図である。
【図１１】供給電流と加圧力及び電極の軸方向変位パタ
ーンを示す図である。
ーンを示す図である。
【図１２】供給電流と加圧力及び電極の軸方向変位パタ
ーンを示す図である。
ーンを示す図である。
【図１３】シリンダヘッドの各種材質（ＡＣ４Ｃ，ＡＣ
４Ｂ，ＡＣ２Ｂ）の接合プロセスにおける温度範囲を示
す図である。
４Ｂ，ＡＣ２Ｂ）の接合プロセスにおける温度範囲を示
す図である。
【図１４】バルブシートの材料であるＦｅ系燒結材の昇
温時のＴＭＡ曲線を示す図である。
温時のＴＭＡ曲線を示す図である。
【図１５】バルブシートとシリンダヘッドの接合界面近
傍の構造を示す図である。
傍の構造を示す図である。
【図１６】バルブシートの接合強度（剥離荷重）を測定
した結果を示す図である。
した結果を示す図である。
【図１７】バルブシートの接合直後の接合強度（剥離荷
重）と耐久後（３００℃の温度に２４時間保持）後の接
合強度（耐久強度）を測定した結果を示す図である。
重）と耐久後（３００℃の温度に２４時間保持）後の接
合強度（耐久強度）を測定した結果を示す図である。
【図１８】圧入型バルブシートを備える４サイクルエン
ジンのシリンダヘッドの縦断面図である。
ジンのシリンダヘッドの縦断面図である。
【符号の説明】 ３ シリンダヘッド（低融点材料） ６，７ バルブシート（高融点材料） ２０ 抵抗溶接機 ２１ 加圧装置 ２２ 電極 ２５ 塑性変形層
Claims (8)
- 【請求項１】 融点の異なる異種金属材料を抵抗熱接合
法によって接合する方法であって、接合界面の少なくと
も低融点材料側に塑性変形層を形成することによって両
金属材料を金属学的に接合する異種金属材料の接合方法
において、 低融点材料の接合プロセスにおける温度が該低融点材料
の固相線温度を超えないように制御することを特徴とす
る異種金属材料の接合方法。 - 【請求項２】 前記両金属材料の固相線温度の差が３４
０℃以上に設定されることを特徴とする請求項１記載の
異種金属材料の接合方法。 - 【請求項３】 前記低融点材料の接合プロセスにおける
温度は、該低融点材料が接合界面付近において固相のま
ま塑性流動し得る温度範囲内に設定されることを特徴と
する請求項１又は２記載の異種金属材料の接合方法。 - 【請求項４】 前記低融点材料の接合プロセスにおける
温度は、前記温度範囲内であって、且つ、該低融点材料
の固相線温度に近い温度に設定されることを特徴とする
請求項３記載の異種金属材料の接合方法。 - 【請求項５】 高融点材料の接合プロセスにおける温度
が該高融点材料の相変態点温度を超えないよう制御する
ことを特徴とする請求項１〜３又は４記載の異種金属材
料の接合方法。 - 【請求項６】 電極への電流供給パターン、電極による
加圧力パターン、電極の変位速度パターン等を制御する
ことによって高融点材料の低融点材料への沈み量を制御
することを特徴とする請求項１〜４又は５記載の異種金
属材料の接合方法。 - 【請求項７】 電極への通電時間は、少なくとも低融点
材料が固相のまま塑性流動し得るに必要十分な時間に設
定されることを特徴とする請求項６記載の異種金属材料
の接合方法。 - 【請求項８】 高融点材料としてのＦｅ系燒結材から成
るバルブシートを低融点材料としての鋳造Ａｌ合金から
成るシリンダヘッドに接合することを特徴とする請求項
１〜６項又は７記載の異種金属材料の接合方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04765796A JP3546261B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 異種金属材料の接合方法 |
| US08/804,456 US5860401A (en) | 1996-03-05 | 1997-02-25 | Bonded valve seat and method |
| EP97103662A EP0794030A1 (en) | 1996-03-05 | 1997-03-05 | Method for joining metals and valve seat provided in a cylinder head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04765796A JP3546261B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 異種金属材料の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09239566A true JPH09239566A (ja) | 1997-09-16 |
| JP3546261B2 JP3546261B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=12781337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04765796A Expired - Fee Related JP3546261B2 (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 異種金属材料の接合方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5860401A (ja) |
| EP (1) | EP0794030A1 (ja) |
| JP (1) | JP3546261B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002235514A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toyota Industries Corp | バルブシートの接合構造 |
| WO2012081440A1 (ja) * | 2010-12-14 | 2012-06-21 | 日産自動車株式会社 | 導電材料の接合体 |
| WO2014080791A1 (ja) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 株式会社エフ・シ－・シ－ | 一体部材の製造方法及び一体部材 |
| JP2020001079A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | 本田技研工業株式会社 | 接合装置及び接合方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19540398C1 (de) * | 1995-10-30 | 1997-03-27 | Daimler Benz Ag | Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen |
| WO1999019271A1 (de) * | 1997-10-13 | 1999-04-22 | Ceramtec Ag Innovative Ceramic Engineering | Verfahren zur erhöhung der verschleissbeständigkeit eines werkstückes |
| SE517687C2 (sv) * | 1997-12-23 | 2002-07-02 | Scania Cv Ab | Cylinderhuvud för förbränningsmotorer |
| DE19806636A1 (de) * | 1998-02-18 | 1999-08-19 | Prym William Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Verbinden von zwei aus härtemäßig zueinander unterschiedlichen Metallen bestehenden Teilen mittels Laserlicht |
| EP1074329B1 (en) * | 1999-08-06 | 2004-05-19 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Diffusion joining structure |
| DE102007031464A1 (de) * | 2006-07-17 | 2008-01-24 | Alstom Technology Ltd. | Dampfeinlassventil einer Dampfturbine |
| NL2001869C2 (nl) * | 2008-08-01 | 2010-02-02 | Stichting Materials Innovation | Cilinderkop met klepzitting alsmede werkwijze voor het vervaardigen daarvan. |
| US8662045B2 (en) * | 2009-08-03 | 2014-03-04 | GM Global Technology Operations LLC | Cylinder head assembly for an internal combustion engine |
| WO2016027650A1 (ja) * | 2014-08-18 | 2016-02-25 | オリジン電気株式会社 | 金属接合体及び金属接合体の製造方法 |
| CN116164151B (zh) * | 2023-04-21 | 2023-07-18 | 东方电气集团东方电机有限公司 | 球阀安装结构以及水力发电系统 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3436805A (en) * | 1965-08-09 | 1969-04-08 | North American Rockwell | Method of joining aluminum and ferrous members |
| DE2060728A1 (de) * | 1970-12-10 | 1972-06-29 | Kernforschungsanlage Juelich | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen Werkstuecken aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Schmelzpunkt |
| JPS58183804A (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-27 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の軽合金製シリンダヘツド |
| JPS62150014A (ja) * | 1985-12-25 | 1987-07-04 | Toyota Motor Corp | アルミニウム合金製バルブシ−トレスシリンダヘツド |
| US4791259A (en) * | 1987-01-28 | 1988-12-13 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for retaining a valve seat insert |
| US4831976A (en) * | 1987-02-02 | 1989-05-23 | General Motors Corporation | Engine with valve seat inserts and method of retaining |
| US4896638A (en) * | 1988-12-07 | 1990-01-30 | Ford Motor Company | Fabricating internal combustion engine cylinder heads with close tolerance internal surfaces |
| JP3287916B2 (ja) * | 1993-07-20 | 2002-06-04 | ヤマハ発動機株式会社 | バルブシートの接合構造 |
| DE4409451A1 (de) * | 1994-03-18 | 1995-09-21 | Manfred Wanzke | Verfahren zum Verbinden unterschiedlicher metallischer Werkstoffe |
| JPH08312800A (ja) * | 1995-05-15 | 1996-11-26 | Yamaha Motor Co Ltd | 接合型バルブシート |
-
1996
- 1996-03-05 JP JP04765796A patent/JP3546261B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-25 US US08/804,456 patent/US5860401A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-05 EP EP97103662A patent/EP0794030A1/en not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002235514A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-08-23 | Toyota Industries Corp | バルブシートの接合構造 |
| WO2012081440A1 (ja) * | 2010-12-14 | 2012-06-21 | 日産自動車株式会社 | 導電材料の接合体 |
| JP5786866B2 (ja) * | 2010-12-14 | 2015-09-30 | 日産自動車株式会社 | 導電材料の接合体 |
| WO2014080791A1 (ja) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 株式会社エフ・シ－・シ－ | 一体部材の製造方法及び一体部材 |
| CN104812517A (zh) * | 2012-11-22 | 2015-07-29 | 株式会社F.C.C. | 一体构件制造方法及一体构件 |
| JP5897712B2 (ja) * | 2012-11-22 | 2016-03-30 | 株式会社エフ・シー・シー | 一体部材の製造方法及び一体部材 |
| US9987704B2 (en) | 2012-11-22 | 2018-06-05 | Kabushiki Kaisha F.C.C. | Method for manufacturing an integrated member and an integrated member |
| CN104812517B (zh) * | 2012-11-22 | 2018-11-16 | 株式会社F.C.C. | 一体构件制造方法及一体构件 |
| US10286478B2 (en) | 2012-11-22 | 2019-05-14 | Kabushiki Kaisha F.C.C. | Method for manufacturing an integrated member and an integrated member |
| JP2020001079A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | 本田技研工業株式会社 | 接合装置及び接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3546261B2 (ja) | 2004-07-21 |
| US5860401A (en) | 1999-01-19 |
| EP0794030A1 (en) | 1997-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3740858B2 (ja) | 接合金属部材及び該部材の接合方法 | |
| JP3752830B2 (ja) | 接合金属部材及び該部材の接合方法 | |
| JPH09239566A (ja) | 異種金属材料の接合方法 | |
| JPH0734965A (ja) | バルブシートの接合構造 | |
| JP3380081B2 (ja) | バルブシート | |
| EP0723069B1 (en) | A valve seat for a cylinder head and a method for producing the valve seat within a cylinder head | |
| JPH08312800A (ja) | 接合型バルブシート | |
| US6868814B2 (en) | Method for manufacturing a multi-part valve for internal combustion engines | |
| JP5015393B2 (ja) | シート肉盛を施されたエンジンバルブおよびその製作方法 | |
| JPH08270500A (ja) | 内燃エンジン | |
| JP3752866B2 (ja) | 接合金属部材の接合方法 | |
| JPH08277746A (ja) | 内燃エンジン | |
| JPH0658116A (ja) | バルブシート | |
| EP0730085B1 (en) | A cylinder head and a method for producing a valve seat | |
| JPH10121921A (ja) | 内燃機関のバルブシート | |
| JPH08270499A (ja) | 接合型バルブシート | |
| JP3416829B2 (ja) | シリンダヘッドおよびその製造方法 | |
| JP2000240504A (ja) | バルブシート付きシリンダヘッド | |
| JPH09317552A (ja) | 内燃エンジン | |
| JP3412001B2 (ja) | バルブシートの接合方法 | |
| JP4013297B2 (ja) | 金属部材の接合方法 | |
| JPH11285846A (ja) | 金属部材の接合方法 | |
| JP4178568B2 (ja) | 金属部材の接合方法 | |
| JPH07189628A (ja) | 接合型バルブシート | |
| JPH0441606A (ja) | 内燃機関の弁の製造方法 |
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: 20040107 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040119 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040325 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |