JPH09239574A - エンジンバルブの製造方法とその装置 - Google Patents
エンジンバルブの製造方法とその装置Info
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- JPH09239574A JPH09239574A JP8044682A JP4468296A JPH09239574A JP H09239574 A JPH09239574 A JP H09239574A JP 8044682 A JP8044682 A JP 8044682A JP 4468296 A JP4468296 A JP 4468296A JP H09239574 A JPH09239574 A JP H09239574A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バルブフェース部に溝を形成し、該溝部に粉
末材を供給してレーザビームによって肉盛するものにお
いて、溝部のエッジ部が過熱して母材希釈が生じること
を抑制する。 【解決手段】 バルブ本体１のバルブフェースとなる部
分に溝部３を形成する。該溝部３に供給された肉盛用粉
末材料の粉末層表面にレーザビーム５を溝部３の周方向
に照射する。レーザビーム５を溝部３の幅より狭いビー
ムに絞ってバルブ半径方向にオシレートさせる。このオ
シレート幅を肉盛開始後に減少させる。
末材を供給してレーザビームによって肉盛するものにお
いて、溝部のエッジ部が過熱して母材希釈が生じること
を抑制する。 【解決手段】 バルブ本体１のバルブフェースとなる部
分に溝部３を形成する。該溝部３に供給された肉盛用粉
末材料の粉末層表面にレーザビーム５を溝部３の周方向
に照射する。レーザビーム５を溝部３の幅より狭いビー
ムに絞ってバルブ半径方向にオシレートさせる。このオ
シレート幅を肉盛開始後に減少させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車等のエンジン
バルブの製造方法とその装置に関する。
バルブの製造方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車用のエンジンの排気弁等と
して使用されるバルブで、特にバルブシートとの当り面
（バルブフェース）の耐摩耗性や耐食性を高めるため
に、図６に示すように、バルブ本体１の傘部２における
バルブフェースとなるべき部分に肉盛用の溝部３を形成
し、その肉盛用溝部３にバルブ本体１の材料とは異なる
耐摩耗性、耐食性の優れた材料からなる肉盛用粉末材料
４ａを供給し、その粉末層表面にレーザビーム５を照射
しつつバルブ本体１を回転してバルブフェースを肉盛材
４で被覆する方法がある。
して使用されるバルブで、特にバルブシートとの当り面
（バルブフェース）の耐摩耗性や耐食性を高めるため
に、図６に示すように、バルブ本体１の傘部２における
バルブフェースとなるべき部分に肉盛用の溝部３を形成
し、その肉盛用溝部３にバルブ本体１の材料とは異なる
耐摩耗性、耐食性の優れた材料からなる肉盛用粉末材料
４ａを供給し、その粉末層表面にレーザビーム５を照射
しつつバルブ本体１を回転してバルブフェースを肉盛材
４で被覆する方法がある。
【０００３】このようなエンジンバルブの製造方法にお
いては、その肉盛粉末材料４ａにおけるバルブ本体１の
半径方向に対する全域に亘って均等に加熱する必要があ
り、例えば母材が部分的に過熱されると、その母材の溶
融に起因して母材成分が肉盛材に溶け込む希釈が生じ、
肉盛材本来の耐摩耗性等が発揮できなかったり、肉盛材
の溶着不良や欠肉、溶けだれ等の欠陥が発生する。
いては、その肉盛粉末材料４ａにおけるバルブ本体１の
半径方向に対する全域に亘って均等に加熱する必要があ
り、例えば母材が部分的に過熱されると、その母材の溶
融に起因して母材成分が肉盛材に溶け込む希釈が生じ、
肉盛材本来の耐摩耗性等が発揮できなかったり、肉盛材
の溶着不良や欠肉、溶けだれ等の欠陥が発生する。
【０００４】そこで、これを防止する方法として従来、
予めレーザビーム５の溝部横断方向におけるエネルギー
分布形状を調べておき、このエネルギー分布形状に反映
するように溝３の横断形状を定めたものがある。すなわ
ち、使用するレーザビームのエネルギー分布プロフィー
ルが図７（ａ）のようである場合には溝部３の横断面形
状を図７（ｂ）に示すように、ｔＡ：ｔＢ：ｔＣ＝Ａ1
Ａ2 ：Ｂ1 Ｂ2 ：Ｃ1Ｃ2 となるように形成する。この
ような技術は特開昭６２−３４６９０号公報に記載され
ている。
予めレーザビーム５の溝部横断方向におけるエネルギー
分布形状を調べておき、このエネルギー分布形状に反映
するように溝３の横断形状を定めたものがある。すなわ
ち、使用するレーザビームのエネルギー分布プロフィー
ルが図７（ａ）のようである場合には溝部３の横断面形
状を図７（ｂ）に示すように、ｔＡ：ｔＢ：ｔＣ＝Ａ1
Ａ2 ：Ｂ1 Ｂ2 ：Ｃ1Ｃ2 となるように形成する。この
ような技術は特開昭６２−３４６９０号公報に記載され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なレーザビームを使用して肉盛する方法においては、肉
盛用の粉末材を溝部に供給するとともにレーザビームを
照射した状態で、レーザビームを溝部の周方向に沿って
相対的に移動させることから、肉盛開始時点におけるバ
ルブ本体の母材温度は室温と同じであり、レーザビーム
の照射による肉盛作業に伴い、レーザビームの熱が、そ
の後の肉盛位置の母体に伝熱し、後の肉盛位置程母材温
度が上昇し、肉盛終了時付近での母材温度は、肉盛開始
時点の温度に比べて高くなる。
なレーザビームを使用して肉盛する方法においては、肉
盛用の粉末材を溝部に供給するとともにレーザビームを
照射した状態で、レーザビームを溝部の周方向に沿って
相対的に移動させることから、肉盛開始時点におけるバ
ルブ本体の母材温度は室温と同じであり、レーザビーム
の照射による肉盛作業に伴い、レーザビームの熱が、そ
の後の肉盛位置の母体に伝熱し、後の肉盛位置程母材温
度が上昇し、肉盛終了時付近での母材温度は、肉盛開始
時点の温度に比べて高くなる。
【０００６】特に図６に示すようなバルブ本体側のエッ
ジ部３ａ，３ｂにおいては熱容量が小さいため、温度上
昇が顕著である。そのため、上記従来の技術において
は、バルブ本体の半径方向の肉盛に対しては有効である
としても、肉盛開始時点から肉盛終了時点まで、バルブ
本体の半径方向に対するビームエネルギー分布形状を同
じにして照射することから、図８に示すように、肉盛開
始時点（図の０の位置）でのエッジ部１ａ，１ｂの温度
が約９００℃とすると、肉盛終了時点（図の３６０度の
位置）でのエッジ部１ａ，１ｂの温度が１０００℃以上
になり、エッジ部１ａ，１ｂの母材の溶融が増加し、該
部での母材希釈が生じる問題がある。
ジ部３ａ，３ｂにおいては熱容量が小さいため、温度上
昇が顕著である。そのため、上記従来の技術において
は、バルブ本体の半径方向の肉盛に対しては有効である
としても、肉盛開始時点から肉盛終了時点まで、バルブ
本体の半径方向に対するビームエネルギー分布形状を同
じにして照射することから、図８に示すように、肉盛開
始時点（図の０の位置）でのエッジ部１ａ，１ｂの温度
が約９００℃とすると、肉盛終了時点（図の３６０度の
位置）でのエッジ部１ａ，１ｂの温度が１０００℃以上
になり、エッジ部１ａ，１ｂの母材の溶融が増加し、該
部での母材希釈が生じる問題がある。
【０００７】そこで本発明は、上記のような肉盛終了付
近でのエッジ部の溶融を抑え、全域に亘り母材希釈の少
ない均一な肉盛品質を得ることができる内燃機関用エン
ジンバルブの製造方法及びその装置を提供するものであ
る。
近でのエッジ部の溶融を抑え、全域に亘り母材希釈の少
ない均一な肉盛品質を得ることができる内燃機関用エン
ジンバルブの製造方法及びその装置を提供するものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第１の発明は、バルブ本体（１）のバルブフェー
スとなる部分に溝部（３）を形成し、該溝部（３）に供
給された肉盛用粉末材料（４ａ）の粉末層表面にレーザ
ビーム（５）を照射しつつレーザビーム（５）を溝部
（３）の周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジン
バルブの製造方法において、各肉盛時点におけるそのエ
ッジ部（３ａ，３ｂ）の温度が肉盛開始から肉盛終了ま
でほぼ均一になるように上記レーザビーム（５）の出力
エネルギー分布を制御することを特徴とするエンジンバ
ルブの製造方法である。
めに、第１の発明は、バルブ本体（１）のバルブフェー
スとなる部分に溝部（３）を形成し、該溝部（３）に供
給された肉盛用粉末材料（４ａ）の粉末層表面にレーザ
ビーム（５）を照射しつつレーザビーム（５）を溝部
（３）の周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジン
バルブの製造方法において、各肉盛時点におけるそのエ
ッジ部（３ａ，３ｂ）の温度が肉盛開始から肉盛終了ま
でほぼ均一になるように上記レーザビーム（５）の出力
エネルギー分布を制御することを特徴とするエンジンバ
ルブの製造方法である。
【０００９】本発明によれば、熱容量の少ないエッジ部
の全域において過熱されることを防止し、エッジ部の母
材成分が肉盛材に溶け込む母材希釈を抑制できる。第２
の発明は、バルブ本体（１）のバルブフェースとなる部
分に溝部（３）を形成し、該溝部（３）に供給された肉
盛用粉末材料（４ａ）の粉末層表面にレーザビーム
（５）を照射しつつレーザビーム（５）を溝部（３）の
周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジンバルブの
製造方法において、上記レーザビーム（５）を上記溝部
（３）の幅より狭いスポット径（Ｒ3 ）に絞って粉末層
表面に照射し、この絞られたレーザビーム（５）をバル
ブ半径方向にオシレートさせるとともにこのオシレート
幅（ｂ）を肉盛開始後において減少させることを特徴と
するエンジンバルブの製造方法である。
の全域において過熱されることを防止し、エッジ部の母
材成分が肉盛材に溶け込む母材希釈を抑制できる。第２
の発明は、バルブ本体（１）のバルブフェースとなる部
分に溝部（３）を形成し、該溝部（３）に供給された肉
盛用粉末材料（４ａ）の粉末層表面にレーザビーム
（５）を照射しつつレーザビーム（５）を溝部（３）の
周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジンバルブの
製造方法において、上記レーザビーム（５）を上記溝部
（３）の幅より狭いスポット径（Ｒ3 ）に絞って粉末層
表面に照射し、この絞られたレーザビーム（５）をバル
ブ半径方向にオシレートさせるとともにこのオシレート
幅（ｂ）を肉盛開始後において減少させることを特徴と
するエンジンバルブの製造方法である。
【００１０】本発明においては、前の肉盛位置でのレー
ザビームによる熱が後の肉盛位置のエッジ部に伝熱され
てその位置でのエッジ部の温度が上昇した場合、その後
の肉盛位置でのバルブ半径方向のレーザビームのオシレ
ート幅を減少させて、レーザビームのエネルギー分布幅
を狭めて、レーザビームによるエッジ部の加熱を上記上
昇温度分減少させることができる。そのため、各肉盛位
置でのエッジ部の過熱を防止し、母材希釈を抑制でき
る。
ザビームによる熱が後の肉盛位置のエッジ部に伝熱され
てその位置でのエッジ部の温度が上昇した場合、その後
の肉盛位置でのバルブ半径方向のレーザビームのオシレ
ート幅を減少させて、レーザビームのエネルギー分布幅
を狭めて、レーザビームによるエッジ部の加熱を上記上
昇温度分減少させることができる。そのため、各肉盛位
置でのエッジ部の過熱を防止し、母材希釈を抑制でき
る。
【００１１】第３の発明は、バルブ本体（１）のバルブ
フェースとなる部分に溝部（３）を形成し、該溝部
（３）に供給された肉盛用粉末材料（４ａ）の粉末層表
面にレーザビーム（５）を照射しつつレーザビーム
（５）を溝部（３）の周方向に相対的に移動させて肉盛
するエンジンバルブの製造装置において、上記レーザビ
ーム（５）を上記溝部（３）の幅より狭いスポット径
（Ｒ3 ）に絞って粉末層表面に照射する手段（６）と、
上記絞られたレーザビーム（５）をバルブ半径方向にオ
シレートさせる手段と、上記オシレート幅を変化させる
手段とからなることを特徴とするエンジンバルブの製造
装置である。
フェースとなる部分に溝部（３）を形成し、該溝部
（３）に供給された肉盛用粉末材料（４ａ）の粉末層表
面にレーザビーム（５）を照射しつつレーザビーム
（５）を溝部（３）の周方向に相対的に移動させて肉盛
するエンジンバルブの製造装置において、上記レーザビ
ーム（５）を上記溝部（３）の幅より狭いスポット径
（Ｒ3 ）に絞って粉末層表面に照射する手段（６）と、
上記絞られたレーザビーム（５）をバルブ半径方向にオ
シレートさせる手段と、上記オシレート幅を変化させる
手段とからなることを特徴とするエンジンバルブの製造
装置である。
【００１２】本発明においては、上記第２の発明の方法
を達成する装置を提供できる。第４の発明は、上記第３
の発明におけるレーザビームをバルブの半径方向にオシ
レートさせる手段とこのオシレート幅を変化させる手段
が、レーザビームを反射するオシレートミラー（７）と
このオシレートミラー（７）を往復揺動するガルバノメ
ータ（８）と、このガルバノメータ（８）の駆動のため
の基準信号波形を作るファンクションジェネレータ（１
０）と、ガルバノメータの振幅パターンを作る外部制御
装置（１２）と、上記外部制御装置（１２）で作られた
振幅パターンに応じて上記ファンクションジェネレータ
（１０）からの基準信号波形を増幅してその電流をガル
バノメータ（８）へ流すガルバノメータドライバー（１
１）で構成されていることを特徴とするエンジンバルブ
の製造装置である。
を達成する装置を提供できる。第４の発明は、上記第３
の発明におけるレーザビームをバルブの半径方向にオシ
レートさせる手段とこのオシレート幅を変化させる手段
が、レーザビームを反射するオシレートミラー（７）と
このオシレートミラー（７）を往復揺動するガルバノメ
ータ（８）と、このガルバノメータ（８）の駆動のため
の基準信号波形を作るファンクションジェネレータ（１
０）と、ガルバノメータの振幅パターンを作る外部制御
装置（１２）と、上記外部制御装置（１２）で作られた
振幅パターンに応じて上記ファンクションジェネレータ
（１０）からの基準信号波形を増幅してその電流をガル
バノメータ（８）へ流すガルバノメータドライバー（１
１）で構成されていることを特徴とするエンジンバルブ
の製造装置である。
【００１３】本発明においては、予め、外部制御装置
（１２）における振幅パターンを、ガルバノメータドラ
イバー（１１）での信号増幅率が経時的に（肉盛開始位
置からの肉盛位置の変化に応じて）減少するように設定
しておくことにより、ガルバノメータ（８）の振幅量も
経時的に減少する。
（１２）における振幅パターンを、ガルバノメータドラ
イバー（１１）での信号増幅率が経時的に（肉盛開始位
置からの肉盛位置の変化に応じて）減少するように設定
しておくことにより、ガルバノメータ（８）の振幅量も
経時的に減少する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１乃至図４に示す実施例に基い
て本発明の実施の形態について説明する。図１におい
て、１は自動車等のエンジンに使用されるエンジンバル
ブ本体で、適宜手段によりその周方向に所定速度で回転
される。２はそのバルブ本体１と一体成形された傘部
で、そのバルブフェースとなるべき部分に肉盛用の溝部
３が傘部２の全周に亘って形成されている。３ａ，３ｂ
は上記溝部３におけるバルブ半径方向の端部に形成され
たエッジ部である。
て本発明の実施の形態について説明する。図１におい
て、１は自動車等のエンジンに使用されるエンジンバル
ブ本体で、適宜手段によりその周方向に所定速度で回転
される。２はそのバルブ本体１と一体成形された傘部
で、そのバルブフェースとなるべき部分に肉盛用の溝部
３が傘部２の全周に亘って形成されている。３ａ，３ｂ
は上記溝部３におけるバルブ半径方向の端部に形成され
たエッジ部である。
【００１５】４は肉盛材で、肉盛用粉末材料４ａを上記
溝部３に盛り付けた状態でレーザビームを照射して溶融
し、溝部３に盛付状に固形化されたものである。上記バ
ルブ本体１の材料としては、オーステナイト系耐熱鋼で
ある２１Ｃｒ−４Ｎｉ鋼（Ｆｅ−２１％Ｃｒ−４％Ｎｉ
−９％Ｍｎ−０．５％Ｃ）を用い、バルブ傘径３０．５
ｍｍ、肉盛幅４，４ｍｍ、肉盛部表面（バルブフェース
面）の凸湾曲面の曲率半径Ｒ1 は５．０ｍｍとしてい
る。
溝部３に盛り付けた状態でレーザビームを照射して溶融
し、溝部３に盛付状に固形化されたものである。上記バ
ルブ本体１の材料としては、オーステナイト系耐熱鋼で
ある２１Ｃｒ−４Ｎｉ鋼（Ｆｅ−２１％Ｃｒ−４％Ｎｉ
−９％Ｍｎ−０．５％Ｃ）を用い、バルブ傘径３０．５
ｍｍ、肉盛幅４，４ｍｍ、肉盛部表面（バルブフェース
面）の凸湾曲面の曲率半径Ｒ1 は５．０ｍｍとしてい
る。
【００１６】また、上記肉盛用粉末材料４ａは、耐摩耗
性や耐食性に優れた材料、例えばステライトＮｏ．６
（１％Ｃ−２８％Ｃｒ−４．５％Ｗ−１％Ｓｉ残部Ｃ
ｏ）の粒度分布１００〜３５０メッシュの粉末を使用し
ている。
性や耐食性に優れた材料、例えばステライトＮｏ．６
（１％Ｃ−２８％Ｃｒ−４．５％Ｗ−１％Ｓｉ残部Ｃ
ｏ）の粒度分布１００〜３５０メッシュの粉末を使用し
ている。
【００１７】５はレーザビームを示し、高次マルチモー
ド分布を有するレーザ発振機から発射される。６は上記
のレーザビーム５を狭いビームに絞る光学系で、レーザ
ビームの光路途中に配設されており、図の実施例では放
物面鏡が使用され、レーザビーム５を反射集光するよう
になっている。
ド分布を有するレーザ発振機から発射される。６は上記
のレーザビーム５を狭いビームに絞る光学系で、レーザ
ビームの光路途中に配設されており、図の実施例では放
物面鏡が使用され、レーザビーム５を反射集光するよう
になっている。
【００１８】７はオシレートミラーで、上記放物面鏡６
で絞られたレーザビーム５を、溝部３に盛り付けられた
肉盛用粉末材料４ａの表面にスポット状に照射させるよ
うになっている。８はガルバノメータで、これに交番電
流を流すことでその回転軸９を往復回転し、該回転軸９
に固着されたオシレートミラー７を回転軸９を中心とし
て往復揺動し、上記放物面鏡６からのレーザビームを、
上記肉盛用粉末材料４ａの表面にスポット状に照射させ
ながらバルブ本体１の半径方向にオシレートさせるもの
である。
で絞られたレーザビーム５を、溝部３に盛り付けられた
肉盛用粉末材料４ａの表面にスポット状に照射させるよ
うになっている。８はガルバノメータで、これに交番電
流を流すことでその回転軸９を往復回転し、該回転軸９
に固着されたオシレートミラー７を回転軸９を中心とし
て往復揺動し、上記放物面鏡６からのレーザビームを、
上記肉盛用粉末材料４ａの表面にスポット状に照射させ
ながらバルブ本体１の半径方向にオシレートさせるもの
である。
【００１９】１０はファンクションジェネレータで、ガ
ルバノメータ８を駆動するための基準信号波形を作り、
その信号をガルバノメータドライバー１１に送信するよ
うになっている。その基準信号の一例を図２（ａ）に示
す。
ルバノメータ８を駆動するための基準信号波形を作り、
その信号をガルバノメータドライバー１１に送信するよ
うになっている。その基準信号の一例を図２（ａ）に示
す。
【００２０】１２は外部制御装置で、シーケンサー等に
よりガルバノメータ８の振幅パターンをディジタル信号
またはアナログ信号でガルバノメータドライバー１１に
送信するものである。その振幅パターンの信号の一例と
して図２（ｂ）に示す。
よりガルバノメータ８の振幅パターンをディジタル信号
またはアナログ信号でガルバノメータドライバー１１に
送信するものである。その振幅パターンの信号の一例と
して図２（ｂ）に示す。
【００２１】ガルバノメータドライバー１１は、上記外
部制御装置１２から送信された振幅パターンに応じて、
ファンクションジェネレータ１０から送信された基準信
号波形の増幅率を変化させ、その出力信号をガルバノメ
ータ８に送信し、上記振幅パターンに対応した振幅量で
ガルバノメータ８を振幅駆動するものである。図２
（ｃ）は上記ガルバノメータドライバー１１で増幅率が
変化された状態の波形で、図２（ｄ）は、上記図２
（ｃ）の信号によるガルバノメータ８の振幅変化量を示
す。
部制御装置１２から送信された振幅パターンに応じて、
ファンクションジェネレータ１０から送信された基準信
号波形の増幅率を変化させ、その出力信号をガルバノメ
ータ８に送信し、上記振幅パターンに対応した振幅量で
ガルバノメータ８を振幅駆動するものである。図２
（ｃ）は上記ガルバノメータドライバー１１で増幅率が
変化された状態の波形で、図２（ｄ）は、上記図２
（ｃ）の信号によるガルバノメータ８の振幅変化量を示
す。
【００２２】１３は上記溝部３に肉盛用粉末材料４ａを
供給する手段である粉末材供給ノズルである。次に上記
の構成によるエンジンバルブの製造方法について説明す
る。
供給する手段である粉末材供給ノズルである。次に上記
の構成によるエンジンバルブの製造方法について説明す
る。
【００２３】製造に際し、図１（ｃ）に示すように、溝
部３の曲率半径Ｒ2 を３．５ｍｍとし、レーザビーム５
のスポット径Ｒ3 を溝（断面が半径Ｒ2 の溝）３のバル
ブ本体半径方向の幅ａの０．６８倍（３ｍｍ）に絞り、
オシレート周波数を１００Ｈｚとし、バルブ本体の回転
速度を周速度で７．４ｍｍ／ｓｅｃとし、肉盛部表面の
曲率半径Ｒ1 を５．０ｍｍとした。
部３の曲率半径Ｒ2 を３．５ｍｍとし、レーザビーム５
のスポット径Ｒ3 を溝（断面が半径Ｒ2 の溝）３のバル
ブ本体半径方向の幅ａの０．６８倍（３ｍｍ）に絞り、
オシレート周波数を１００Ｈｚとし、バルブ本体の回転
速度を周速度で７．４ｍｍ／ｓｅｃとし、肉盛部表面の
曲率半径Ｒ1 を５．０ｍｍとした。
【００２４】また、肉盛時に照射するレーザビームとし
て出力２．４ｋｗ、また表面の曲率半径が５．０ｍｍの
肉盛部を形成するために供給したステライト粉末量はバ
ルブ１本当り２．４ｇとし、またレーザビーム照射時の
シールドガスとしては流量１０［リットル／ｍｉｎ］の
アルゴンガスを用い、シールドガスノズル口径を１２ｍ
ｍとした。
て出力２．４ｋｗ、また表面の曲率半径が５．０ｍｍの
肉盛部を形成するために供給したステライト粉末量はバ
ルブ１本当り２．４ｇとし、またレーザビーム照射時の
シールドガスとしては流量１０［リットル／ｍｉｎ］の
アルゴンガスを用い、シールドガスノズル口径を１２ｍ
ｍとした。
【００２５】そして、肉盛用粉末材料４ａを供給ノズル
１３から溝部３に供給しつつ、高次マルチモード分布を
有するレーザ発振機からのレーザビーム５を、放物面鏡
６で反射集光させるとともにオシレートミラー７で反射
させて、上記溝部３内に盛り付けされた肉盛用粉末材料
４ａの表面にスポット径Ｒ3 で照射し、かつ上記オシレ
ートミラー７を揺動してスポット部を図１（ｃ）に示す
ように、所定のオシレート振幅量ｂでオシレート（往復
振動）させる。
１３から溝部３に供給しつつ、高次マルチモード分布を
有するレーザ発振機からのレーザビーム５を、放物面鏡
６で反射集光させるとともにオシレートミラー７で反射
させて、上記溝部３内に盛り付けされた肉盛用粉末材料
４ａの表面にスポット径Ｒ3 で照射し、かつ上記オシレ
ートミラー７を揺動してスポット部を図１（ｃ）に示す
ように、所定のオシレート振幅量ｂでオシレート（往復
振動）させる。
【００２６】このレーザビーム５のスポット状の照射と
そのオシレートにより、盛り付けられた肉盛用粉末材料
４ａは、そのバルブ本体１の半径方向（溝部３の幅方
向）の全域に亘って溶融される。また、バルブ本体１が
回転されることにより、レーザビーム５のスポット部が
上記オシレートをしながら溝部３の周方向に移動し、溝
部３の周方向に盛り付けられた粉末状の肉盛用粉末材料
４ａが、周方向の全域に亘って溶融される。この溶融に
より、バルブ本体１である母材に肉盛材４が形成され
る。
そのオシレートにより、盛り付けられた肉盛用粉末材料
４ａは、そのバルブ本体１の半径方向（溝部３の幅方
向）の全域に亘って溶融される。また、バルブ本体１が
回転されることにより、レーザビーム５のスポット部が
上記オシレートをしながら溝部３の周方向に移動し、溝
部３の周方向に盛り付けられた粉末状の肉盛用粉末材料
４ａが、周方向の全域に亘って溶融される。この溶融に
より、バルブ本体１である母材に肉盛材４が形成され
る。
【００２７】上記のような肉盛作業において、予め外部
制御装置１２における振幅パターンを、ガルバノメータ
ドライバー１１での信号増幅率が経時的に（肉盛開始位
置からの肉盛位置の変化に応じて）減少するように設定
しておくことにより、ガルバノメータ８の増幅量も経時
的に減少する。
制御装置１２における振幅パターンを、ガルバノメータ
ドライバー１１での信号増幅率が経時的に（肉盛開始位
置からの肉盛位置の変化に応じて）減少するように設定
しておくことにより、ガルバノメータ８の増幅量も経時
的に減少する。
【００２８】このガルバノメータ８の振幅量の変化、す
なわちオシレート振幅量ｄの変化の一例を図３に示す。
この図３では、肉盛開始位置（図３の０点）ではオシレ
ート振幅量ｂを３．０ｍｍとし、その後、肉盛位置（レ
ーザビームのスポット照射位置）が溝部３の周方向に移
動するにつれてオシレート振幅量ｂを減少させ、肉盛終
了位置（図３の３６０度の位置）ではオシレート振幅量
ｂを２．５ｍｍとしている。
なわちオシレート振幅量ｄの変化の一例を図３に示す。
この図３では、肉盛開始位置（図３の０点）ではオシレ
ート振幅量ｂを３．０ｍｍとし、その後、肉盛位置（レ
ーザビームのスポット照射位置）が溝部３の周方向に移
動するにつれてオシレート振幅量ｂを減少させ、肉盛終
了位置（図３の３６０度の位置）ではオシレート振幅量
ｂを２．５ｍｍとしている。
【００２９】上記のようにオシレート振幅量ｂを３．０
ｍｍにすると、オシレート方向に対するレーザビームの
見掛けの出力エネルギーの分布は図４（ａ）の状態にな
り、また、オシレート振幅量ｂを２．５ｍｍにするとオ
シレート方向に対するレーザビームの見掛けの出力エネ
ルギーの分布は図４（ｂ）の状態になる。
ｍｍにすると、オシレート方向に対するレーザビームの
見掛けの出力エネルギーの分布は図４（ａ）の状態にな
り、また、オシレート振幅量ｂを２．５ｍｍにするとオ
シレート方向に対するレーザビームの見掛けの出力エネ
ルギーの分布は図４（ｂ）の状態になる。
【００３０】したがって、溝部３の両端のエッジ部３
ａ，３ｂにおけるレーザビームによる直接の加熱量は、
肉盛開始時付近では大きく、その後漸減することにな
る。このようにすることによって、前の肉盛位置での肉
盛作業に伴うレーザビームの熱が後の肉盛位置のエッジ
部に伝熱して該エッジ部の温度が上昇した場合に、後の
肉盛作業時において、上記上昇温度分だけレーザビーム
による直接の加熱量が低減されて、各肉盛溶接位置での
エッジ部３ａ，３ｂの温度をほぼ均一化することができ
る。
ａ，３ｂにおけるレーザビームによる直接の加熱量は、
肉盛開始時付近では大きく、その後漸減することにな
る。このようにすることによって、前の肉盛位置での肉
盛作業に伴うレーザビームの熱が後の肉盛位置のエッジ
部に伝熱して該エッジ部の温度が上昇した場合に、後の
肉盛作業時において、上記上昇温度分だけレーザビーム
による直接の加熱量が低減されて、各肉盛溶接位置での
エッジ部３ａ，３ｂの温度をほぼ均一化することができ
る。
【００３１】上記の条件下において上記図３に示すオシ
レート振幅量で実験した結果、肉盛開始時点から肉盛終
了までにおける各肉盛位置のエッジ部３ａ，３ｂの温度
は図５に示すようにほぼ９００℃に均一化されていた。
レート振幅量で実験した結果、肉盛開始時点から肉盛終
了までにおける各肉盛位置のエッジ部３ａ，３ｂの温度
は図５に示すようにほぼ９００℃に均一化されていた。
【００３２】その結果、エッジ部が加熱されることによ
る母材の希釈に起因する肉盛材４の耐摩耗性等の劣化、
肉盛材４の溶着不良や欠肉等の欠損の発生が防止され、
溝部３の周方向の全域に亘り高品質の肉盛を実現でき
た。
る母材の希釈に起因する肉盛材４の耐摩耗性等の劣化、
肉盛材４の溶着不良や欠肉等の欠損の発生が防止され、
溝部３の周方向の全域に亘り高品質の肉盛を実現でき
た。
【００３３】また、上記のように、レーザビームを、溝
部３の幅より絞ってオシレートさせ、かつ、このオシレ
ート振幅量を所望に制御できることから、溝部３の幅方
向（バルブ本体の半径方向）の見掛けのレーザビーム出
力分布を溝形状等に対して適正に整形させることもで
き、溝部３の幅方向に対する母材の希釈による肉盛材４
の耐摩耗性の劣化等の問題も解消できる。
部３の幅より絞ってオシレートさせ、かつ、このオシレ
ート振幅量を所望に制御できることから、溝部３の幅方
向（バルブ本体の半径方向）の見掛けのレーザビーム出
力分布を溝形状等に対して適正に整形させることもで
き、溝部３の幅方向に対する母材の希釈による肉盛材４
の耐摩耗性の劣化等の問題も解消できる。
【００３４】尚、本発明は上記の実施例の数値に限定さ
れるものではなく、上記の各数値は製造されるバルブに
応じて適宜設定するものである。
れるものではなく、上記の各数値は製造されるバルブに
応じて適宜設定するものである。
【００３５】
【発明の効果】以上のようであるから、本発明によれ
ば、肉盛開始時から肉盛終了時における各肉盛位置のエ
ッジ部の温度を適温にすることができるため、熱容量の
小さいエッジ部での母材希釈による肉盛材の耐摩耗性、
耐食性の低下及び溶着不良や欠肉等を抑制し、全域に亘
って良質で均一な肉盛が得られ、高品質なエンジンバル
ブが提供できる。
ば、肉盛開始時から肉盛終了時における各肉盛位置のエ
ッジ部の温度を適温にすることができるため、熱容量の
小さいエッジ部での母材希釈による肉盛材の耐摩耗性、
耐食性の低下及び溶着不良や欠肉等を抑制し、全域に亘
って良質で均一な肉盛が得られ、高品質なエンジンバル
ブが提供できる。
【図１】本発明の製造装置の実施例を示すもので、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は溝部の断面図、（ｃ）はレー
ザビームのオシレート状態を説明する図。
（ａ）は斜視図、（ｂ）は溝部の断面図、（ｃ）はレー
ザビームのオシレート状態を説明する図。
【図２】（ａ）はファンクションジェネレータの基準信
号波形を示す図、（ｂ）は外部制御装置からの振幅パタ
ーン信号の波形を示す図、（ｃ）はガルバノメータドラ
イバーの出力信号波形を示す図、（ｄ）はガルバノメー
タの振幅量を示す図。
号波形を示す図、（ｂ）は外部制御装置からの振幅パタ
ーン信号の波形を示す図、（ｃ）はガルバノメータドラ
イバーの出力信号波形を示す図、（ｄ）はガルバノメー
タの振幅量を示す図。
【図３】本発明の肉盛位置におけるオシレート振幅量を
示す特性図。
示す特性図。
【図４】本発明のオシレート方向に対するレーザビーム
出力エネルギー分布を示すもので、（ａ）はオシレート
振幅量が３．０ｍｍ、（ｂ）は２．５ｍｍの場合を示
す。
出力エネルギー分布を示すもので、（ａ）はオシレート
振幅量が３．０ｍｍ、（ｂ）は２．５ｍｍの場合を示
す。
【図５】本発明による肉盛位置とエッジ部の温度を示す
図。
図。
【図６】従来技術によるエンジンバルブの肉盛時の状況
を示す略正面図。
を示す略正面図。
【図７】従来技術を説明する図で、同図（ａ）はレーザ
ビームのエネルギー分布を示す線図、（ｂ）は肉盛用溝
部の断面形状を示す図。
ビームのエネルギー分布を示す線図、（ｂ）は肉盛用溝
部の断面形状を示す図。
【図８】従来技術による各肉盛位置に対するエッジ部の
温度を示す図。
温度を示す図。
１…エンジンバルブ本体 ３…肉盛用の溝
部 ３ａ，３ｂ…エッジ部 ４…肉盛部 ４ａ…肉盛用粉末材料 ５…レーザビー
ム ６…放物面ミラー ７…オシレート
ミラー ８…ガルバノメータ １０…ファンク
ションジェネレータ １１…ガルバノメータドライバー １２…外部制御
装置
部 ３ａ，３ｂ…エッジ部 ４…肉盛部 ４ａ…肉盛用粉末材料 ５…レーザビー
ム ６…放物面ミラー ７…オシレート
ミラー ８…ガルバノメータ １０…ファンク
ションジェネレータ １１…ガルバノメータドライバー １２…外部制御
装置
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０２Ｂ 26/10 １０４ Ｇ０２Ｂ 26/10 １０４Ｚ Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ
Claims (4)
- 【請求項１】 バルブ本体のバルブフェースとなる部分
に溝部を形成し、該溝部に供給された肉盛用粉末材料の
粉末層表面にレーザビームを照射しつつレーザビームを
溝部の周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジンバ
ルブの製造方法において、 各肉盛時点におけるそのエッジ部の温度が肉盛開始から
肉盛終了までほぼ均一になるように上記レーザビームの
出力エネルギー分布を制御することを特徴とするエンジ
ンバルブの製造方法。 - 【請求項２】 バルブ本体のバルブフェースとなる部分
に溝部を形成し、該溝部に供給された肉盛用粉末材料の
粉末層表面にレーザビームを照射しつつレーザビームを
溝部の周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジンバ
ルブの製造方法において、 上記レーザビームを上記溝部の幅より狭いスポット径に
絞って粉末層表面に照射し、この絞られたレーザビーム
をバルブ半径方向にオシレートさせるとともにこのオシ
レート幅を肉盛開始後において減少させることを特徴と
するエンジンバルブの製造方法。 - 【請求項３】 バルブ本体のバルブフェースとなる部分
に溝部を形成し、該溝部に供給された肉盛用粉末材料の
粉末層表面にレーザビームを照射しつつレーザビームを
溝部の周方向に相対的に移動させて肉盛するエンジンバ
ルブの製造装置において、 上記レーザビームを上記溝部の幅より狭いスポット径に
絞って粉末層表面に照射する手段と、 上記絞られたレーザビームをバルブ半径方向にオシレー
トさせる手段と、 上記オシレート幅を変化させる手段とからなることを特
徴とするエンジンバルブの製造装置。 - 【請求項４】 レーザビームをバルブの半径方向にオシ
レートさせる手段とこのオシレート幅を変化させる手段
が、レーザビームを反射するオシレートミラーとこのオ
シレートミラーを往復揺動するガルバノメータと、この
ガルバノメータの駆動のための基準信号波形を作るファ
ンクションジェネレータと、ガルバノメータの振幅パタ
ーンを作る外部制御装置と、上記外部制御装置で作られ
た振幅パターンに応じて上記ファンクションジェネレー
タからの基準信号波形を増幅してその電流をガルバノメ
ータへ流すガルバノメータドライバーで構成されている
ことを特徴とする請求項３記載のエンジンバルブの製造
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04468296A JP3375813B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | エンジンバルブの製造方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04468296A JP3375813B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | エンジンバルブの製造方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09239574A true JPH09239574A (ja) | 1997-09-16 |
| JP3375813B2 JP3375813B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=12698211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04468296A Expired - Fee Related JP3375813B2 (ja) | 1996-03-01 | 1996-03-01 | エンジンバルブの製造方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3375813B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040006159A (ko) * | 2002-07-11 | 2004-01-24 | 현대자동차주식회사 | 코발트기 레이져 클래딩 분말 |
| CN109877478A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-14 | 华南理工大学 | 一种基于拓扑优化和3d打印的充钠气门及其制造方法 |
-
1996
- 1996-03-01 JP JP04468296A patent/JP3375813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040006159A (ko) * | 2002-07-11 | 2004-01-24 | 현대자동차주식회사 | 코발트기 레이져 클래딩 분말 |
| CN109877478A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-14 | 华南理工大学 | 一种基于拓扑优化和3d打印的充钠气门及其制造方法 |
| CN109877478B (zh) * | 2019-02-20 | 2024-06-07 | 华南理工大学 | 一种基于拓扑优化和3d打印的充钠气门及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3375813B2 (ja) | 2003-02-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |