JPS5848622A - 鋳鉄製摺動部材の再溶融表面硬化熱処理法 - Google Patents

鋳鉄製摺動部材の再溶融表面硬化熱処理法

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JPS5848622A
JPS5848622A JP14078181A JP14078181A JPS5848622A JP S5848622 A JPS5848622 A JP S5848622A JP 14078181 A JP14078181 A JP 14078181A JP 14078181 A JP14078181 A JP 14078181A JP S5848622 A JPS5848622 A JP S5848622A
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JP
Japan
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remelting
heat treatment
cast iron
sliding member
remelted
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Pending
Application number
JP14078181A
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English (en)
Inventor
Muneya Takagi
高木 宗谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00Heat treatments of cast-iron

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳鉄製摺動部材の表面硬化処理法に係り、更に
詳細には高エネルギー密度源による再溶融表面硬化熱処
理法に係る。
自動車用エンジンに組込まれるカムシャフトの如き鋳鉄
製震動部材の摺動面の耐摩耗性を向上させる一つの手段
として、TNGアーク、レーザ、電子ビーム等の高エネ
ルギー密度源により耐摩耗性の要求される摺動面を再溶
融し、その部分にチル組織を生成させる所謂再溶融表面
硬化熱処理法が知られている。かかる再溶融表面硬化熱
処理法によれば、鋳鉄製摺動部材の耐摩耗性が要求され
る部分の表面のみを、再溶融チル層によって選択的に硬
化させることができる。
しかし従来のかかる高エネルギー密度源による再溶融表
面硬化熱処理法に於ては、鋳鉄製摺動部材の耐摩耗性が
要求される部分に対し高エネルギー密度源がメアンダ状
にて連続的に照射され、その部分の表面全体が再溶融さ
れるので、鋳鉄製摺動部材が受ける再溶融による熱影響
が大きく、従って再溶融表面硬化熱処理された部分の成
形等のために行なわれる仕上げ研磨等の取り代が大きく
なり、またこのことに対応して再溶融による溶融深さを
大きくしなければならないという悪循環的な不具合があ
る。
また、上述の如く鋳鉄製摺動部材に対する入熱が大きく
なると、その再溶融チル層に割れやブローホールなどの
欠陥が生じ易くなる。更に、かくして摺動部を必要以上
に深く再溶融することは、エネルギを浪費することにも
なり、またそのことによって鋳鉄製摺動部材の生産性が
低下する。
本発明は、^エネルギー密度源による従来の再溶融表面
硬化熱処理法に於ける上述の如き不具合に鑑み、かかる
不具合を生じることのない改善された再溶融表面硬化熱
処理法を提供することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、鋳鉄製摺動部材の摺動
向を再溶融して硬化する熱処理法に於て、前記鋳鉄製摺
動部材の摺動方向に見て千鳥配列された複数個の点状部
にて前記摺動向を高エネルギー密度源により再溶融する
ことを特徴とする熱処理法によって達成される。
かかる本発明による鋳鉄製摺動部材の再溶融表面硬化熱
処理法によれば、再溶融により鋳I/A−摺動部材に与
えられる熱影響が低減されるので、再溶融表向硬化熱処
理後の仕上げ研磨の如き後処理の加工鏝を低減すること
が丘き、これにより鋳鉄製摺動部材の生産性を向上させ
ることができるのみならず、エネルギ使用量が低減され
ることによって、鋳鉄製摺動部材の製造コストを低減す
ることができる。
まIC本発明による鋳鉄製摺動部材の再溶融表面硬化熱
処理法によれば、割れやプ゛0−ホールの如き欠陥のな
い耐摩耗性に優れた摺動部を有する鋳鉄製摺動部材を製
造することができ、更に鋳鉄製摺動部材の材質によって
は、所謂全面再溶融による従来の再溶融表面硬化熱処理
法による場合よりも被処理部の耐摩耗性を^くすること
ができる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細−に説明する。
第1図乃至第7図は、本願発明者が自動車用エンジンの
カムシャフトのカム部外周面に対し行なった種々の試験
的熱処理を示すカム部の解図的斜視図であり、特に第3
図は第2図に示されたカムをそのシャフト部の軸線に垂
直な平面にて切断した場合の解図的lli面図である。
尚、これらの図に於て、第1図に示された部分と実質的
に同一の部分は第1図に付された符号と同一の符号によ
り示されている。
級1」11鶏JLL 第1図に示されている如く、カムシャフト1のカム部2
の外周面3を、そのシャフト部40軸線5に平行に延在
し互いに隔置された複数個のビードを生じ再溶融パター
ンにて、下記の表1に示す再溶融条件により再溶融を行
なった。尚、カムの全長は480 as、カムシャフト
の直径は30−―、カムの幅は8〜17−であった。
L 項目          条件 使用装置    :パルスTIG溶接機使用電極   
 :W−Th電極(φ3.2ms>ピーク電流   :
 90 A x 0 、2secベース電流   : 
60AXO12SθG電   圧       : 2
5V ビーム送り速度 : 1511/5eCiトーチ角θ 
  :20・ シールドガス圧 : 1 、 Oka/−s2ビード幅
    :3.5ms 溶込み深さ   :2.Oms 尚この場合、第2図に詳細に示されている如く、カムノ
ーズ7の頂点部の両側±30’の領域に於ては、ビード
6を互いにオーバラップさせて緻密な再溶融部を形成し
、またカムノーズ7の頂点部の両側±30〜90°の領
域に於ては、ビード6の間隔を徐々に拡大して再溶融さ
れていない部分8を増大した。
かくして再溶融表向硬化熱処理法されたカムシャフトを
、1800CC4気鶴4サイクルエンジンに組込み、下
記の表2に示す試験条件にて耐摩耗性試験を行なった。
L 試験時11[hrl       500回転数[rp
儀]      2000使用オイル      10
w/30 オイル交換       40h「毎 スプリング荷重    通常の1.5倍油温[’C] 
       90±5この耐摩耗性試験の結果、緻密
に再溶融されたカムノーズ部は殆ど摩耗しておらず、十
分な耐摩耗性をは有していることが確1されたが、再溶
融されていない部分8には硬いロッカーアームに対し断
続的に接触した結果によるものと思われるピッチングや
スカッフィング等の異常摩耗が生じていることが認めら
れた。
区1」L1塁N!2 第3図に示されている如く、カム外周面3に沿ってその
摺動方向に延在し互いに3.2−一装置された3本のビ
ード6を生じる再溶融パターンにて、試験的熱地l11
と同一の再溶融条件にて再溶融表向硬化熱処理を行ない
、試験的熱地*iの場合と同様の耐摩耗性試験を行なっ
た。
その結果、カムノーズ7の部分に於ける再溶融されてい
ない部分8にスカッフィングやピッチングが発生し、そ
れらがカム外周面3に沿ってその摺動方向に発達したも
のと思われる異常摩耗が認められた。
威肩」を隨ffi!3 第4図に示されている如く、カム外周面3に沿りてシャ
フト部4の軸線5に対し45′傾斜し互いに5.011
111Fされた複数個のビード6を生じる再溶融パター
ンにて再溶融した点を除き、試験的熱処理1と同一の再
溶融条件にて再溶融を行ない、試験灼熱処IP1の場合
と同様の耐摩耗性試験を行なった。
この試験的熱処理は上述の試験的熱処理1及び2に於け
る不゛具合を低減せんとして試たものであるが、耐摩耗
性試験の結果、試験的熱処理1及び2に於ける如き異常
摩耗には至っていないが、再溶融されていない部分8に
若干のスカッフィングやピッチングが発生していること
が認められた。
k呈潰J1口L( 第5図に示されている如く、カム外周面3に沿って軸線
5に対し±45°の角度にて延在し互いに5.0−一隔
1された複数個のビード6を生じる再溶融パターンであ
る点を除き、試験灼熱処理1と同一の再溶融条件にて再
溶融を行ない、試験的熱処理1の場合と同様の耐摩耗性
試験を行なった。
この試験灼熱処理は上述の試験灼熱処理1〜3の結果に
鑑み、ビード6の密度を増大させ再溶融ぎれていない部
分8を低減することにより、耐摩耗性の向上を図るべく
行なったものであるが、耐摩耗性試験の結果、上述の試
験的熱処理1〜3の場合に比べ、カム部に対する熱影響
が大きいことによるカム外周WJ3の歪みが大きく、こ
の点で問題があることが確認された。
試験灼熱処理5 第6図に示されている如く、長さ3.0−の点状ビード
がカム外周面3&:沿って軸線5に平行に3.0−のl
l1111にて整列する複数個のビード列が、カム外周
面の摺動方向に互いに隔置された再溶融パターンである
点を除き、試験的熱処理1と同一の再溶融条件にて再溶
融を行ない、試験的熱処理1の場合と同様の耐摩耗性試
験を行なった。尚この場合、各ビード列は、カムノーズ
部7の頂点部の両側±30°の領域に於ては互いに2.
0s−隔置され、カムノーズ部7の積置の両側±30〜
90°の領域に於ては互いに5.0曇■隔置された。
この試験的熱処理は試験的熱処理4の如く、ビード6の
密度を増大することによりカム外周面3の企みが大きく
なるという不具合を解消すべく、TIGアークをパルス
発振させてカム外周面を点状に再溶融させることにより
、できる限り再溶融部の面積を低減し、またロッカーア
ームとの接触ができるだけ均一になることを意図して行
なわれたものである。
しかし耐摩耗性試験の結果によれば、点状ビード6がカ
ム外周11i3の摺動方向に沿って整合しているため、
試験灼熱処理2の場合とほぼ同じような異常摩耗が生じ
ていることが確認された。
区 1)’J  III!6− 第7図及び第8図に示されている如く、カム外周面3に
沿って軸s5の方向に整列する長さ3゜Olmの複数個
の点状ビードよりなり且互いに隔習された複数個のビー
ド列よりなり、各ビード列のそれぞれの点状ビードは隣
接するビード列のそれぞれの点状ビードの間に相当する
位置に位置する再溶融パターンである点を除き、試験的
熱処理5と同一の再溶融条件にて再溶融を行ない、試験
的熱処理1の場合と同様の耐摩耗性試験を行なった。
その耐摩耗性試験の結果、隣接するビード列のそれぞれ
の点状ビードが互い通いに配列されていることにより、
試験的熱処理2.3及び5の場合の如く、再溶融されて
いない部分8に於て生じたピッチングやスカッフィング
がカム外周面の摺動方向に沿って発達したような異常摩
耗は認められず、また点状ビードがカム外周面全体に分
散されていることにより、試験的熱処理4の場合の如き
カム外周面の歪みは生じておらず、耐摩耗性ヤ熱影響に
よる歪みなどの点で最も優れたものであることが認めら
れた。
また、全面再溶融による従来の再溶融表面硬化熱処理法
にて処理されたカムシャフトの場合よりも耐摩耗性が優
れていることが確認された。かかる結果を得たのは、そ
の試験的熱処理に於ける1゛IGアークによる再溶融部
が実質的に点状であり、その再溶融部がその周囲の再溶
融されない部分によって悠速且効果的に自己冷却され、
これにより再溶融部の硬度が従来の全面再溶融の場合よ
りも高くなったことによるものと考えられる。
上述の各試験的熱処理の結果より、鋳鉄l1IIl動部
材の摺動向を再溶融して硬化する熱処理法としては、鋳
鉄製傾動部材の摺動方向に見て千鳥配列された複数個の
点状部にて、その摺動面を高エネルギー密度源により再
溶融することが最も好ましいことが解る。
以上に於ては、本発明をTIGアークによりカムシャフ
トのカム外周面を再溶融l!1面硬面熱化熱処理場合の
実施例について詳細に説明したが、本発明はかかる実施
例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々
の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。
例えば、本発明が適用される鋳鉄製摺動部材はカムシャ
フトに限られるものではなく、各種軸部材の如く耐摩耗
性の要求される任意の鋳鉄@!動部材であってよく、ま
た高エネルギー密度源もTIGアークに限定されるもの
ではなく、レーザ、電子ビームなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図、第3図乃至第7図は本願発明者が行なった試験
的熱処理の再溶融パターンを示す解重的斜視図、第2図
は第1図のカム部をそのシャフト部の軸線に垂iな平面
にて切断した場合の解重的縦断面図、第8図は本発明に
よる再溶融表向硬化熱処理法の再溶融パターンを示す解
重である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 鋳鉄製摺動部材の摺動面を再溶融して硬化する熱処理法
    に於て、前記鋳鉄製震動部材の摺動方向に見て千鳥配列
    された複数個の点状部にて前記摺動面を高エネルギー密
    度源により再溶融することを特徴とする熱処理法。
JP14078181A 1981-09-07 1981-09-07 鋳鉄製摺動部材の再溶融表面硬化熱処理法 Pending JPS5848622A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60188656A (ja) * 1984-03-07 1985-09-26 Honda Motor Co Ltd カムシャフトのカム
JP2003525351A (ja) * 2000-02-28 2003-08-26 ファーアーベー アルミニウム アクチェンゲゼルシャフト 表面が合金とされた円筒形、部分円筒形又は中空円筒形の構成要素を製造する方法とこの方法を実施する装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60188656A (ja) * 1984-03-07 1985-09-26 Honda Motor Co Ltd カムシャフトのカム
JPH0148427B2 (ja) * 1984-03-07 1989-10-19 Honda Motor Co Ltd
JP2003525351A (ja) * 2000-02-28 2003-08-26 ファーアーベー アルミニウム アクチェンゲゼルシャフト 表面が合金とされた円筒形、部分円筒形又は中空円筒形の構成要素を製造する方法とこの方法を実施する装置

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