JPH10286685A - レーザビームによる肉盛り方法及び肉盛り構造 - Google Patents
レーザビームによる肉盛り方法及び肉盛り構造Info
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- JPH10286685A JPH10286685A JP9097414A JP9741497A JPH10286685A JP H10286685 A JPH10286685 A JP H10286685A JP 9097414 A JP9097414 A JP 9097414A JP 9741497 A JP9741497 A JP 9741497A JP H10286685 A JPH10286685 A JP H10286685A
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 始端部と終端部とが重なり合うオーバラップ
部において未溶着部やクラックの発生しない高品質な肉
盛り層を形成する。 【解決手段】 アルミニウム合金からなる金属母材１１
の表面に銅合金粉末５を投入しつつレーザビーム９を金
属母材１１に対して相対移動させて照射し、銅合金粉末
５を溶融させて肉盛り層１を形成する際に、肉盛り層１
の肉盛り作業開始部となる始端部Ｓに、肉盛り作業終了
部となる終端部Ｅを重ねて肉盛り層１を形成する。この
とき、始端部Ｓの表面１ａの金属母材１１の表面に対す
る傾斜角度θを、８°＜θ＜２７°となるようにする。
部において未溶着部やクラックの発生しない高品質な肉
盛り層を形成する。 【解決手段】 アルミニウム合金からなる金属母材１１
の表面に銅合金粉末５を投入しつつレーザビーム９を金
属母材１１に対して相対移動させて照射し、銅合金粉末
５を溶融させて肉盛り層１を形成する際に、肉盛り層１
の肉盛り作業開始部となる始端部Ｓに、肉盛り作業終了
部となる終端部Ｅを重ねて肉盛り層１を形成する。この
とき、始端部Ｓの表面１ａの金属母材１１の表面に対す
る傾斜角度θを、８°＜θ＜２７°となるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属母材表面に
他金属材料を投入しつつレーザビームを照射し、前記他
金属材料を溶融させて肉盛り層を形成するレーザビーム
による肉盛り方法及び肉盛り構造に関する。
他金属材料を投入しつつレーザビームを照射し、前記他
金属材料を溶融させて肉盛り層を形成するレーザビーム
による肉盛り方法及び肉盛り構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームを照射して他金属材料によ
る肉盛り層を金属母材上に形成する技術は、例えば自動
車用エンジンのシリンダヘッドにおけるバルブシート部
に適用されている（例えば特開平２−１９６１１７号公
報参照）。図６は、シリンダヘッド１０１におけるバル
ブシート部１０３周辺の断面図で、吸気（排気）ポート
１０５の燃焼室側に開口する開口端１０５ａは、吸気
（排気）バルブ１０７によって開閉され、この吸気（排
気）バルブ１０７の傘部１０７ａがバルブシート部１０
３におけるシート面１０３ａに密接可能である。
る肉盛り層を金属母材上に形成する技術は、例えば自動
車用エンジンのシリンダヘッドにおけるバルブシート部
に適用されている（例えば特開平２−１９６１１７号公
報参照）。図６は、シリンダヘッド１０１におけるバル
ブシート部１０３周辺の断面図で、吸気（排気）ポート
１０５の燃焼室側に開口する開口端１０５ａは、吸気
（排気）バルブ１０７によって開閉され、この吸気（排
気）バルブ１０７の傘部１０７ａがバルブシート部１０
３におけるシート面１０３ａに密接可能である。
【０００３】上記バルブシート部は、エンジン稼働中
に、バルブが繰り返し当接したり、高温にさらされるな
ど、苛酷な条件下にあることから、上記シリンダヘッド
を、軽量化などの観点からアルミニウム合金とした場合
には、摩耗や溶損が発生する恐れがあり、このため耐熱
性及び耐摩耗性の高い他の金属材料による肉盛り層を形
成することで、上記した問題が解消される。なお、肉盛
り層形成後は、機械加工によってバルブシート面を形成
する。
に、バルブが繰り返し当接したり、高温にさらされるな
ど、苛酷な条件下にあることから、上記シリンダヘッド
を、軽量化などの観点からアルミニウム合金とした場合
には、摩耗や溶損が発生する恐れがあり、このため耐熱
性及び耐摩耗性の高い他の金属材料による肉盛り層を形
成することで、上記した問題が解消される。なお、肉盛
り層形成後は、機械加工によってバルブシート面を形成
する。
【０００４】他の金属材料を肉盛りする技術は、従来か
ら行われている、バルブシート部に形成した凹部に鋳鉄
や鉄系焼結材からなるバルブシート材を圧入する技術に
比べ、シリンダヘッド本体（金属母材）とバルブシート
材となる肉盛り層との間の密着度が高いことから、両者
間の熱伝導性が良好であり、このため、バルブシート部
やバルブの熱負荷が低減されて、耐久性の向上及び、エ
ンジンの出力性能向上を達成することが可能となる。
ら行われている、バルブシート部に形成した凹部に鋳鉄
や鉄系焼結材からなるバルブシート材を圧入する技術に
比べ、シリンダヘッド本体（金属母材）とバルブシート
材となる肉盛り層との間の密着度が高いことから、両者
間の熱伝導性が良好であり、このため、バルブシート部
やバルブの熱負荷が低減されて、耐久性の向上及び、エ
ンジンの出力性能向上を達成することが可能となる。
【０００５】上記したバルブシート部のようなリング状
の部分に肉盛り層を形成する場合には、図７の平面図で
示すように、肉盛り層１の肉盛り作業開始部となる始端
部Ｓに終端部Ｅを重ね合わせてオーバラップ部Ｌを形成
する必要があり、これにより、この部位の肉盛り量が確
保されるものとなる。
の部分に肉盛り層を形成する場合には、図７の平面図で
示すように、肉盛り層１の肉盛り作業開始部となる始端
部Ｓに終端部Ｅを重ね合わせてオーバラップ部Ｌを形成
する必要があり、これにより、この部位の肉盛り量が確
保されるものとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、肉盛り層を
始端部と終端部とで重ね合わせた場合には、そのオーバ
ラップ部Ｌにおいて、未溶着部やクラックなどの欠陥が
発生しやすいものとなっている。図８及び図９は、粉末
供給ノズル３から供給された他金属材料である銅合金粉
末５にレーザビーム９を照射して金属母材１１上に肉盛
り層１を形成している状態を、オーバラップ部Ｌ周辺の
断面図として示したものである。
始端部と終端部とで重ね合わせた場合には、そのオーバ
ラップ部Ｌにおいて、未溶着部やクラックなどの欠陥が
発生しやすいものとなっている。図８及び図９は、粉末
供給ノズル３から供給された他金属材料である銅合金粉
末５にレーザビーム９を照射して金属母材１１上に肉盛
り層１を形成している状態を、オーバラップ部Ｌ周辺の
断面図として示したものである。
【０００７】図８におけるオーバラップ部Ｌの構造は、
始端部Ｓの表面１ａの金属母材１１の表面に対する傾斜
角度θが７０度程度と大きく、このような場合には、始
端部Ｓに対して終端部Ｅが重なり始める際に、傾斜角度
θが大きいために溶融状態の終端部Ｅが始端部Ｓに付着
しにくく、金属母材１１上における始端部Ｓの表面１ａ
に対する肉盛り層１の重なり開始部分Ｐが、溶着しにく
く未溶着部となってクラック発生の原因となる。一方、
図９におけるオーバラップ部Ｌの構造は、傾斜角度θが
５度程度と小さく、このような場合には、金属母材１１
への入熱が過大となって金属母材１１の溶融量が増大
し、溶融状態の肉盛り層１への金属母材１１の混入量が
増大して凝固後に肉盛り層１にクラックＣが発生しやす
いものとなる。
始端部Ｓの表面１ａの金属母材１１の表面に対する傾斜
角度θが７０度程度と大きく、このような場合には、始
端部Ｓに対して終端部Ｅが重なり始める際に、傾斜角度
θが大きいために溶融状態の終端部Ｅが始端部Ｓに付着
しにくく、金属母材１１上における始端部Ｓの表面１ａ
に対する肉盛り層１の重なり開始部分Ｐが、溶着しにく
く未溶着部となってクラック発生の原因となる。一方、
図９におけるオーバラップ部Ｌの構造は、傾斜角度θが
５度程度と小さく、このような場合には、金属母材１１
への入熱が過大となって金属母材１１の溶融量が増大
し、溶融状態の肉盛り層１への金属母材１１の混入量が
増大して凝固後に肉盛り層１にクラックＣが発生しやす
いものとなる。
【０００８】そこで、この発明は、始端部と終端部とが
重なり合うオーバラップ部において未溶着部やクラック
の発生しない高品質な肉盛り層を形成することを目的と
している。
重なり合うオーバラップ部において未溶着部やクラック
の発生しない高品質な肉盛り層を形成することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、金属母材表面に他金属材料を
投入しつつレーザビームを前記金属母材に対して相対移
動させて照射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層
を形成するレーザビームによる肉盛り方法において、前
記肉盛り層の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り
作業終了部となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際
に、前記始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度θ
を、８°＜θ＜２７°となるように肉盛り作業を行うも
のとしてある。
に、この発明は、第１に、金属母材表面に他金属材料を
投入しつつレーザビームを前記金属母材に対して相対移
動させて照射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層
を形成するレーザビームによる肉盛り方法において、前
記肉盛り層の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り
作業終了部となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際
に、前記始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度θ
を、８°＜θ＜２７°となるように肉盛り作業を行うも
のとしてある。
【００１０】図１〜図３は、被検査ワークを三つとし
て、傾斜角度θに対するクラックの発生状況を表にして
示したもので、「○」が全てのワークにクラックの発生
がない場合、「△」が一つまたは二つにクラックが発生
した場合、「×」が全てのワークにクラックの発生があ
った場合である。
て、傾斜角度θに対するクラックの発生状況を表にして
示したもので、「○」が全てのワークにクラックの発生
がない場合、「△」が一つまたは二つにクラックが発生
した場合、「×」が全てのワークにクラックの発生があ
った場合である。
【００１１】図１は、傾斜角度θが５度〜４０度までを
５度間隔で検査したもので、傾斜角度θが５度及び、３
０度以上では、全てのワークにクラックの発生があり、
２５度では一つのワークにクラックの発生が見られた。
図２は、図１において、クラック発生頻度の高い５度及
び、同頻度の低い１０度近辺の傾斜角度θを、３度から
１４度まで１度間隔で検査した結果である。これによれ
ば、７度以下では全てのワークに、８度では一つのワー
クに、それぞれクラックの発生が見られ、９度以上では
クラックの発生が見られなかった。図３は、図１におい
て、クラックが発生しうる２５度及び３０度近辺の傾斜
角度θを、１度間隔で検査した結果である。これによれ
ば、２６度以下では全てのワークにクラックの発生がな
く、２９度以上では全てのワークにクラックの発生が見
られ、その中間の２７度では一つ、２８度では二つのワ
ークにそれぞれクラックの発生が見られた。
５度間隔で検査したもので、傾斜角度θが５度及び、３
０度以上では、全てのワークにクラックの発生があり、
２５度では一つのワークにクラックの発生が見られた。
図２は、図１において、クラック発生頻度の高い５度及
び、同頻度の低い１０度近辺の傾斜角度θを、３度から
１４度まで１度間隔で検査した結果である。これによれ
ば、７度以下では全てのワークに、８度では一つのワー
クに、それぞれクラックの発生が見られ、９度以上では
クラックの発生が見られなかった。図３は、図１におい
て、クラックが発生しうる２５度及び３０度近辺の傾斜
角度θを、１度間隔で検査した結果である。これによれ
ば、２６度以下では全てのワークにクラックの発生がな
く、２９度以上では全てのワークにクラックの発生が見
られ、その中間の２７度では一つ、２８度では二つのワ
ークにそれぞれクラックの発生が見られた。
【００１２】以上より、傾斜角度θが、８°＜θ＜２７
°となるように肉盛り作業を行うことで、未溶着部及び
クラックがほとんど発生しない高品質な肉盛り層が得ら
れることになる。
°となるように肉盛り作業を行うことで、未溶着部及び
クラックがほとんど発生しない高品質な肉盛り層が得ら
れることになる。
【００１３】第２に、金属母材表面に他金属材料を投入
しつつレーザビームを前記金属母材に対して相対移動さ
せて照射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形
成するレーザビームによる肉盛り方法において、前記肉
盛り層の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業
終了部となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、
前記始端部における肉盛り作業時での前記他金属材料の
供給量を、他の定常部分における同供給量より少なくし
て肉盛り作業を行うものとしてある。
しつつレーザビームを前記金属母材に対して相対移動さ
せて照射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形
成するレーザビームによる肉盛り方法において、前記肉
盛り層の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業
終了部となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、
前記始端部における肉盛り作業時での前記他金属材料の
供給量を、他の定常部分における同供給量より少なくし
て肉盛り作業を行うものとしてある。
【００１４】始端部における他金属材料の供給量を、他
の定常部分の同供給量と同じとした場合には、始端部の
肉盛り量が多すぎて、始端部表面の金属母材表面に対す
る傾斜角度が大きくなり、溶融状態の終端部を始端部に
重ね合わせる際に、その重なり開始部分に未溶着部が発
生し、クラック発生の原因となる。このため、始端部で
の供給量を他の定常部分の供給量より少なくすること
で、始端部の肉盛り量を抑えることができ、重なり部分
における未溶着部及びクラックの発生が防止される。
の定常部分の同供給量と同じとした場合には、始端部の
肉盛り量が多すぎて、始端部表面の金属母材表面に対す
る傾斜角度が大きくなり、溶融状態の終端部を始端部に
重ね合わせる際に、その重なり開始部分に未溶着部が発
生し、クラック発生の原因となる。このため、始端部で
の供給量を他の定常部分の供給量より少なくすること
で、始端部の肉盛り量を抑えることができ、重なり部分
における未溶着部及びクラックの発生が防止される。
【００１５】第３に、始端部における他金属材料の供給
量ｍを、他の定常部分の同供給量をｎとした場合、０．
４ｎ＜ｍ＜０．７ｎとして肉盛り作業を行うものとして
ある。
量ｍを、他の定常部分の同供給量をｎとした場合、０．
４ｎ＜ｍ＜０．７ｎとして肉盛り作業を行うものとして
ある。
【００１６】始端部における他金属材料の供給量が、他
の定常部分の同供給量の７０％以上であると、始端部表
面の金属母材表面に対する傾斜角度が２７度以上と大き
くなる。この場合には、始端部に対して溶融状態の終端
部を重ね合わせる際に、傾斜角度が大きいために、終端
部の始端部に対する重なり開始部分に未溶着部が発生す
る。
の定常部分の同供給量の７０％以上であると、始端部表
面の金属母材表面に対する傾斜角度が２７度以上と大き
くなる。この場合には、始端部に対して溶融状態の終端
部を重ね合わせる際に、傾斜角度が大きいために、終端
部の始端部に対する重なり開始部分に未溶着部が発生す
る。
【００１７】一方、始端部における他金属材料の供給量
が、他の定常部分の同供給量の４０％以下では、傾斜角
度が８°以下と小さくなり、この場合には金属母材への
入熱が大きくなりすぎて金属母材の溶融量が増大し、溶
融状態の他金属材料内に金属母材が多量に混入して凝固
時に肉盛り層にクラックが発生する。
が、他の定常部分の同供給量の４０％以下では、傾斜角
度が８°以下と小さくなり、この場合には金属母材への
入熱が大きくなりすぎて金属母材の溶融量が増大し、溶
融状態の他金属材料内に金属母材が多量に混入して凝固
時に肉盛り層にクラックが発生する。
【００１８】このため、始端部での他の金属材料の供給
量を、他の定常部分の同供給量の４０％より多く、かつ
７０％より少なくすることで、未溶着部やクラックの発
生のない高品質な肉盛り層が得られる。
量を、他の定常部分の同供給量の４０％より多く、かつ
７０％より少なくすることで、未溶着部やクラックの発
生のない高品質な肉盛り層が得られる。
【００１９】第４に、金属母材表面に他金属材料を投入
しつつレーザビームを前記金属母材に対して相対移動さ
せて照射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形
成するレーザビームによる肉盛り構造において、前記肉
盛り層の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業
終了部となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、
前記始端部における肉盛り層表面の前記金属母材表面に
対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°となっている。
しつつレーザビームを前記金属母材に対して相対移動さ
せて照射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形
成するレーザビームによる肉盛り構造において、前記肉
盛り層の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業
終了部となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、
前記始端部における肉盛り層表面の前記金属母材表面に
対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°となっている。
【００２０】前述した図１〜図３に示したように、傾斜
角度θが、８°＜θ＜２７°となっていると、未溶着部
及びクラックがほとんど発生しない高品質な肉盛り層が
得られることになる。
角度θが、８°＜θ＜２７°となっていると、未溶着部
及びクラックがほとんど発生しない高品質な肉盛り層が
得られることになる。
【００２１】第５に、金属母材がエンジンのシリンダヘ
ッドにおけるバルブシート部を構成するアルミニウム合
金で、他金属材料が銅合金である。
ッドにおけるバルブシート部を構成するアルミニウム合
金で、他金属材料が銅合金である。
【００２２】アルミニウム合金により軽量化したシリン
ダヘッドのバルブシート部に、耐熱性及び耐摩耗性の高
い銅合金で、未溶着部及びクラックが発生しない高品質
な肉盛り層が形成され、エンジン稼働時において、バル
ブシート面を構成する肉盛り層の熱がシリンダヘッド本
体側に伝達しやすくなり、バルブシート部やバルブの熱
負荷が軽減されて耐久性の向上及び、エンジンの出力性
能向上が期待できる。
ダヘッドのバルブシート部に、耐熱性及び耐摩耗性の高
い銅合金で、未溶着部及びクラックが発生しない高品質
な肉盛り層が形成され、エンジン稼働時において、バル
ブシート面を構成する肉盛り層の熱がシリンダヘッド本
体側に伝達しやすくなり、バルブシート部やバルブの熱
負荷が軽減されて耐久性の向上及び、エンジンの出力性
能向上が期待できる。
【００２３】
【発明の効果】第１の発明によれば、肉盛り層の始端部
に終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、始端部表面
の金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７
°となるように肉盛り作業を行うようにしたので、傾斜
角度の過小による肉盛り層のクラック発生及び、傾斜角
度の過大による未溶着部の発生を防止でき、高品質な肉
盛り層を得ることができる。
に終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、始端部表面
の金属母材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７
°となるように肉盛り作業を行うようにしたので、傾斜
角度の過小による肉盛り層のクラック発生及び、傾斜角
度の過大による未溶着部の発生を防止でき、高品質な肉
盛り層を得ることができる。
【００２４】第２の発明によれば、始端部の肉盛り作業
時での他金属材料の供給量を、他の定常部分における同
供給量より少なくして肉盛り作業を行うようにしたの
で、始端部における肉盛り量を抑えることができ、始端
部と終端部との重なり部分における未溶着部が解消さ
れ、クラックの発生を防止することができる。
時での他金属材料の供給量を、他の定常部分における同
供給量より少なくして肉盛り作業を行うようにしたの
で、始端部における肉盛り量を抑えることができ、始端
部と終端部との重なり部分における未溶着部が解消さ
れ、クラックの発生を防止することができる。
【００２５】第３の発明によれば、始端部における他金
属材料の供給量ｍを、他の定常部分の同供給量をｎとし
た場合、０．４ｎ＜ｍ＜０．７ｎとして肉盛り作業を行
うようにしたので、金属母材の溶融量増大による肉盛り
層のクラック発生及び、始端部表面の金属母材表面に対
する傾斜角度の過大による未溶着部の発生を防止でき、
高品質な肉盛り層を得ることができる。
属材料の供給量ｍを、他の定常部分の同供給量をｎとし
た場合、０．４ｎ＜ｍ＜０．７ｎとして肉盛り作業を行
うようにしたので、金属母材の溶融量増大による肉盛り
層のクラック発生及び、始端部表面の金属母材表面に対
する傾斜角度の過大による未溶着部の発生を防止でき、
高品質な肉盛り層を得ることができる。
【００２６】第４の発明によれば、肉盛り層の終端部が
重ね合わされた同始端部における肉盛り層表面の金属母
材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°となっ
ているので、傾斜角度の過小による肉盛り層のクラック
発生及び、傾斜角度の過大による未溶着部の発生を防止
でき、高品質な肉盛り層を得ることができる。
重ね合わされた同始端部における肉盛り層表面の金属母
材表面に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°となっ
ているので、傾斜角度の過小による肉盛り層のクラック
発生及び、傾斜角度の過大による未溶着部の発生を防止
でき、高品質な肉盛り層を得ることができる。
【００２７】第５の発明によれば、アルミニウム合金に
より軽量化したシリンダヘッドのバルブシート部に、耐
熱性及び耐摩耗性の高い銅合金で、未溶着部及びクラッ
クが発生しない高品質な肉盛り層が形成され、エンジン
稼働時において、バルブシート面を構成する肉盛り層の
熱がシリンダヘッド本体側に伝達しやすくなり、バルブ
シート部やバルブの熱負荷が軽減されて耐久性の向上及
び、エンジンの出力性能向上が期待できる。
より軽量化したシリンダヘッドのバルブシート部に、耐
熱性及び耐摩耗性の高い銅合金で、未溶着部及びクラッ
クが発生しない高品質な肉盛り層が形成され、エンジン
稼働時において、バルブシート面を構成する肉盛り層の
熱がシリンダヘッド本体側に伝達しやすくなり、バルブ
シート部やバルブの熱負荷が軽減されて耐久性の向上及
び、エンジンの出力性能向上が期待できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
面に基づき説明する。
【００２９】図４は、この発明の実施の一形態に係わる
レーザビームによる肉盛り方法を示している。ここで
は、前記図７及び図８と同様に、金属母材１１となるエ
ンジンのシリンダヘッドにおけるリング状のバルブシー
ト部に、肉盛り層１を形成するものであり、肉盛り層１
の肉盛り作業開始部となる始端部Ｓと、肉盛り作業終了
部となる終端部Ｅとが重なり合うオーバラップ部Ｌが存
在する。シリンダヘッドは、アルミニウム系合金（ＪＩ
Ｓ：ＡＣ２Ａ材）であり、肉盛り層１を構成する他金属
材料としては、銅合金（Ｎｉ：１５．５％，Ｃｏ：１
４．１％，Ａｌ：０．９１％，Ｖ：１．５８％，Ｎｂ−
１．８４％，Ｓｉ：２．７８％，残部Ｃｕ）の粉末とす
る。
レーザビームによる肉盛り方法を示している。ここで
は、前記図７及び図８と同様に、金属母材１１となるエ
ンジンのシリンダヘッドにおけるリング状のバルブシー
ト部に、肉盛り層１を形成するものであり、肉盛り層１
の肉盛り作業開始部となる始端部Ｓと、肉盛り作業終了
部となる終端部Ｅとが重なり合うオーバラップ部Ｌが存
在する。シリンダヘッドは、アルミニウム系合金（ＪＩ
Ｓ：ＡＣ２Ａ材）であり、肉盛り層１を構成する他金属
材料としては、銅合金（Ｎｉ：１５．５％，Ｃｏ：１
４．１％，Ａｌ：０．９１％，Ｖ：１．５８％，Ｎｂ−
１．８４％，Ｓｉ：２．７８％，残部Ｃｕ）の粉末とす
る。
【００３０】金属母材１１上に粉末供給ノズル３から上
記した銅合金の粉末５を供給し、供給した金属母材１１
上の銅合金粉末に対してレーザビーム９を照射する。こ
れにより、銅合金粉末が溶融後、凝固して肉盛り層１が
形成されることになる。レーザビーム照射時には、レー
ザビーム９と粉末供給ノズル３は、移動せず固定された
状態であり、シリンダヘッド自体をバルブシートの中心
軸線を中心として回転させることで、バルブシートの全
周にわたり肉盛り層１が形成されるものとなる。
記した銅合金の粉末５を供給し、供給した金属母材１１
上の銅合金粉末に対してレーザビーム９を照射する。こ
れにより、銅合金粉末が溶融後、凝固して肉盛り層１が
形成されることになる。レーザビーム照射時には、レー
ザビーム９と粉末供給ノズル３は、移動せず固定された
状態であり、シリンダヘッド自体をバルブシートの中心
軸線を中心として回転させることで、バルブシートの全
周にわたり肉盛り層１が形成されるものとなる。
【００３１】加工条件は次の通りである。
【００３２】レーザビームモード：リングモード レーザ出力：４．０ｋＷ レーザ照射方向：金属母材表面の法線方向 レーザビームの金属母材に対する相対移動速度：０．８
m/min 銅合金粉末の供給量：４０g/min 始端部での銅合金粉末の供給量：２６g/min 粉末供給ノズルの金属母材表面に対する傾斜角度α：７
０度 粉末供給ノズルのノズル内径（直径）：３mm スタンドオフ（Ｔ）：１０mm 図５は、加工開始からの時間経過に対する銅合金粉末５
の供給量の変化を示したもので、オーバラップ部Ｌに対
応する始端部Ｓを形成する際の時間ｔ1までにおける供
給量ｍを、時間ｔ2後の他の定常部分の供給量ｎ（４０g
/min）に対し、４０％と７０％との間の６５％、すなわ
ち２６g/minとしてある。
m/min 銅合金粉末の供給量：４０g/min 始端部での銅合金粉末の供給量：２６g/min 粉末供給ノズルの金属母材表面に対する傾斜角度α：７
０度 粉末供給ノズルのノズル内径（直径）：３mm スタンドオフ（Ｔ）：１０mm 図５は、加工開始からの時間経過に対する銅合金粉末５
の供給量の変化を示したもので、オーバラップ部Ｌに対
応する始端部Ｓを形成する際の時間ｔ1までにおける供
給量ｍを、時間ｔ2後の他の定常部分の供給量ｎ（４０g
/min）に対し、４０％と７０％との間の６５％、すなわ
ち２６g/minとしてある。
【００３３】以上の条件で肉盛り加工を行ったところ、
始端部Ｓにおける肉盛り層１の表面１ａの金属母材１１
に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°の範囲に収ま
り、これによりオーバラップ部Ｌにおける未溶着部及び
クラックの発生がほぼ解消され、高品質な肉盛り層が得
られるものとなる。
始端部Ｓにおける肉盛り層１の表面１ａの金属母材１１
に対する傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°の範囲に収ま
り、これによりオーバラップ部Ｌにおける未溶着部及び
クラックの発生がほぼ解消され、高品質な肉盛り層が得
られるものとなる。
【図１】この発明に係わるレーザビームによる肉盛り方
法において、始端部表面の傾斜角度を５度〜４０度とし
た場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図で
ある。
法において、始端部表面の傾斜角度を５度〜４０度とし
た場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図で
ある。
【図２】この発明に係わるレーザビームによる肉盛り方
法において、始端部表面の傾斜角度を３度〜１４度とし
た場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図で
ある。
法において、始端部表面の傾斜角度を３度〜１４度とし
た場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図で
ある。
【図３】この発明に係わるレーザビームによる肉盛り方
法において、始端部表面の傾斜角度を２４度〜３４度と
した場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図
である。
法において、始端部表面の傾斜角度を２４度〜３４度と
した場合のクラックの発生状況を表にして示した説明図
である。
【図４】この発明の実施の一形態に係わるレーザビーム
による肉盛り方法の具体例を示す説明図である。
による肉盛り方法の具体例を示す説明図である。
【図５】図４の肉盛り方法における銅合金粉末の供給量
の変化を示す説明図である。
の変化を示す説明図である。
【図６】シリンダヘッドにおけるバルブシート部周辺の
断面図である。
断面図である。
【図７】始端部に終端部を重ね合わせたオーバラップ部
を備えた肉盛り層の平面図である。
を備えた肉盛り層の平面図である。
【図８】始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度が
大きい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
大きい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
【図９】始端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度が
小さい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
小さい場合のオーバラップ部周辺の断面図である。
１ 肉盛り層 １ａ 始端部表面 ５ 銅合金粉末（他金属材料） ９ レーザビーム １１ 金属母材 Ｓ 始端部 Ｅ 終端部 θ 傾斜角度
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 Ｓ
Claims (5)
- 【請求項１】 金属母材表面に他金属材料を投入しつつ
レーザビームを前記金属母材に対して相対移動させて照
射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形成する
レーザビームによる肉盛り方法において、前記肉盛り層
の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業終了部
となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、前記始
端部表面の金属母材表面に対する傾斜角度θを、８°＜
θ＜２７°となるように肉盛り作業を行うことを特徴と
するレーザビームによる肉盛り方法。 - 【請求項２】 金属母材表面に他金属材料を投入しつつ
レーザビームを前記金属母材に対して相対移動させて照
射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形成する
レーザビームによる肉盛り方法において、前記肉盛り層
の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業終了部
となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、前記始
端部における肉盛り作業時での前記他金属材料の供給量
を、他の定常部分における同供給量より少なくして肉盛
り作業を行うことを特徴とするレーザビームによる肉盛
り方法。 - 【請求項３】 始端部における他金属材料の供給量ｍ
を、他の定常部分の同供給量をｎとした場合、０．４ｎ
＜ｍ＜０．７ｎとして肉盛り作業を行うことを特徴とす
る請求項２記載のレーザビームによる肉盛り方法。 - 【請求項４】 金属母材表面に他金属材料を投入しつつ
レーザビームを前記金属母材に対して相対移動させて照
射し、前記他金属材料を溶融させて肉盛り層を形成する
レーザビームによる肉盛り構造において、前記肉盛り層
の肉盛り作業開始部となる始端部に、肉盛り作業終了部
となる終端部を重ねて肉盛り層を形成する際に、前記始
端部における肉盛り層表面の前記金属母材表面に対する
傾斜角度θが、８°＜θ＜２７°となっていることを特
徴とするレーザビームによる肉盛り構造。 - 【請求項５】 金属母材がエンジンのシリンダヘッドに
おけるバルブシート部を構成するアルミニウム合金で、
他金属材料が銅合金であることを特徴とする請求項４記
載のレーザビームによる肉盛り構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09741497A JP3409631B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | レーザビームによる肉盛り方法及び肉盛り構造 |
| US09/054,505 US6114053A (en) | 1997-04-15 | 1998-04-03 | Method of overlaying by laser beam and overlaying structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09741497A JP3409631B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | レーザビームによる肉盛り方法及び肉盛り構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10286685A true JPH10286685A (ja) | 1998-10-27 |
| JP3409631B2 JP3409631B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=14191828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09741497A Expired - Fee Related JP3409631B2 (ja) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | レーザビームによる肉盛り方法及び肉盛り構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6114053A (ja) |
| JP (1) | JP3409631B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018158347A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | トヨタ自動車株式会社 | 肉盛層の製造方法及びその製造装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7149514B1 (en) | 1997-07-30 | 2006-12-12 | Bellsouth Intellectual Property Corp. | Cellular docking station |
| US20080207197A1 (en) | 1997-07-30 | 2008-08-28 | Steven Tischer | Apparatus, method, and computer-readable medium for interfacing devices with communications networks |
| DE19915038A1 (de) * | 1999-04-01 | 2000-10-26 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Leichtmetallzylinderblock, Verfahren zu seiner Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US7120454B1 (en) | 2001-12-26 | 2006-10-10 | Bellsouth Intellectual Property Corp. | Auto sensing home base station for mobile telephone with remote answering capabilites |
| US8526466B2 (en) | 2002-07-15 | 2013-09-03 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method for prioritizing communications between devices |
| US8000682B2 (en) | 2002-07-15 | 2011-08-16 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method for restricting access to data |
| US8543098B2 (en) | 2002-07-15 | 2013-09-24 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method for securely providing communications between devices and networks |
| US8416804B2 (en) | 2002-07-15 | 2013-04-09 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method for providing a user interface for facilitating communications between devices |
| US8554187B2 (en) | 2002-07-15 | 2013-10-08 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method for routing communications between networks and devices |
| US7200424B2 (en) | 2002-07-15 | 2007-04-03 | Bellsouth Intelectual Property Corporation | Systems and methods for restricting the use and movement of telephony devices |
| US8275371B2 (en) | 2002-07-15 | 2012-09-25 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method for providing communications and connection-oriented services to devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216894A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-26 | Toyota Motor Corp | アルミニウム系母材への肉盛方法 |
| 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 |
| JPH02196117A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-02 | Toyota Motor Corp | シリンダヘッド |
| JP3591147B2 (ja) * | 1996-07-19 | 2004-11-17 | 日産自動車株式会社 | レーザービームによる肉盛方法 |
-
1997
- 1997-04-15 JP JP09741497A patent/JP3409631B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-03 US US09/054,505 patent/US6114053A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018158347A (ja) * | 2017-03-22 | 2018-10-11 | トヨタ自動車株式会社 | 肉盛層の製造方法及びその製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6114053A (en) | 2000-09-05 |
| JP3409631B2 (ja) | 2003-05-26 |
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