JPS61153233A - シリンダ孔内面のレ−ザ焼入れ装置 - Google Patents
シリンダ孔内面のレ−ザ焼入れ装置Info
- Publication number
- JPS61153233A JPS61153233A JP27335084A JP27335084A JPS61153233A JP S61153233 A JPS61153233 A JP S61153233A JP 27335084 A JP27335084 A JP 27335084A JP 27335084 A JP27335084 A JP 27335084A JP S61153233 A JPS61153233 A JP S61153233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder hole
- copper mirror
- hardening
- mirror
- motor
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
- C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
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- Materials Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は内燃機関用シリンダ内面のレーザ光による焼入
れ装置に関する。
れ装置に関する。
従来の技術
従来のエンジン用シリンダープｐツク（クランクケース
）は鋳鉄（Ｆｅ１２が主体）製が一般的に用いられてい
るが、シリンダ孔内面の耐摩耗性確保のために耐摩耗性
に優れる高リン鋳鉄などのスリーブ（ライナー）を採用
している。
）は鋳鉄（Ｆｅ１２が主体）製が一般的に用いられてい
るが、シリンダ孔内面の耐摩耗性確保のために耐摩耗性
に優れる高リン鋳鉄などのスリーブ（ライナー）を採用
している。
発明が解決しようとする問題点
スリーブは高価でオシ、且つスリーブの使用によジエン
ジン重量が増加するのでスリーブレス化が要求されてい
る。
ジン重量が増加するのでスリーブレス化が要求されてい
る。
また、エンジン用スリーブの摩耗が著しい個所は上死点
付近であるが従来のスリーブでは上死点のみの耐摩耗性
を向上することはできないためスリーブ全体を高価な材
料にしており経済性の面からも不合理である。
付近であるが従来のスリーブでは上死点のみの耐摩耗性
を向上することはできないためスリーブ全体を高価な材
料にしており経済性の面からも不合理である。
そこで、スリーブレス化のためにシリンダープルツク自
体のシリンダ孔内面焼入れ法として高周波焼入れ法も検
討されているが、焼入れ歪の発生、生産性に欠けるなど
の欠点を有し実用化されていない。
体のシリンダ孔内面焼入れ法として高周波焼入れ法も検
討されているが、焼入れ歪の発生、生産性に欠けるなど
の欠点を有し実用化されていない。
したがって重量軽減、コスト低減よシスリープレス化を
図るためにはシリンダーブロック自体ノシリンダ孔上死
点付近のみの高能率・高品質焼入れによる耐摩耗性向上
を図る必要がある。
図るためにはシリンダーブロック自体ノシリンダ孔上死
点付近のみの高能率・高品質焼入れによる耐摩耗性向上
を図る必要がある。
問題点を解決するだめの手段
シリンダ孔内面の所定位置にレーザ光による種々パター
ンの焼入れを行ガい、耐摩耗性を向上させる。
ンの焼入れを行ガい、耐摩耗性を向上させる。
作用
レーザ光をシリンダ孔に導き、シリンダ孔中心位置で回
転並びに上下方向に移動可能の銅製ミラでシリンダ孔の
半径方向に偏向させる。したがってシリンダ孔内面の任
意の位置にレーザ光を照射できる。またレーザ発振をノ
ルス又り連続発振にすることによシ、焼入れパターンを
市松模様、スパイラル状勢任意に変え焼入れ深さ、焼入
れ巾を調整する。
転並びに上下方向に移動可能の銅製ミラでシリンダ孔の
半径方向に偏向させる。したがってシリンダ孔内面の任
意の位置にレーザ光を照射できる。またレーザ発振をノ
ルス又り連続発振にすることによシ、焼入れパターンを
市松模様、スパイラル状勢任意に変え焼入れ深さ、焼入
れ巾を調整する。
実施例
第１図において、図示し々いレーザ発振器から出たレー
ザ光１はペンドミラー２によシ直角方向に方向変換され
、次いで集光レンズ３を通過後銅製ミラー４によシ再度
泊角方向に方向変換され、シリンダ孔内面５に照射され
る。第２図に示すように、銅製ミラー４は中空の管シャ
フトからなる銅製ミラー支持ノズル６によって支持され
ている。
ザ光１はペンドミラー２によシ直角方向に方向変換され
、次いで集光レンズ３を通過後銅製ミラー４によシ再度
泊角方向に方向変換され、シリンダ孔内面５に照射され
る。第２図に示すように、銅製ミラー４は中空の管シャ
フトからなる銅製ミラー支持ノズル６によって支持され
ている。
銅製ミラー４は、モーター７、タイミングベルト８を介
して銅製ミラー支持ノズル６を該支持ノズル６の軸線の
回シに回転する、。
して銅製ミラー支持ノズル６を該支持ノズル６の軸線の
回シに回転する、。
銅製ミラー４、銅製ミラー支持ノズル６、集光レンズ３
及び銅製ミラー回転用モーター７は一体的構造となって
おり、ボールネジ９を介し、モーター１０の回転によシ
ガイド１１に案内されて昇降する。
及び銅製ミラー回転用モーター７は一体的構造となって
おり、ボールネジ９を介し、モーター１０の回転によシ
ガイド１１に案内されて昇降する。
また第３図に示すように、シリンダ孔内面５にはＣＯ。
レーザの波長１０．６Ｐｍを吸収しやすくするため耐熱
塗料１２を塗布している。
塗料１２を塗布している。
銅製ミラー回転用モーター７によシ銅製ミラー４はシリ
ンダ孔５内を回転し、銅製ミラー昇降用モーター１０に
よυ銅製ミラー４はシリンダ孔軸方向にも昇降する。し
たがってシリンダ孔局内面の周方向の焼入れ速度はモー
ター７の回転速度調整によシ任意に設定でき、シリンダ
孔軸方向の焼入れ速度はモーター１０の回転速度調整に
よシ設定できる。またモーター７．１０の回転速度とレ
ーザ光発振条件（パルス、連続）の組合せによシ焼入れ
パターンを市松模様又はスパイラル状勢任意に設定でき
る。
ンダ孔５内を回転し、銅製ミラー昇降用モーター１０に
よυ銅製ミラー４はシリンダ孔軸方向にも昇降する。し
たがってシリンダ孔局内面の周方向の焼入れ速度はモー
ター７の回転速度調整によシ任意に設定でき、シリンダ
孔軸方向の焼入れ速度はモーター１０の回転速度調整に
よシ設定できる。またモーター７．１０の回転速度とレ
ーザ光発振条件（パルス、連続）の組合せによシ焼入れ
パターンを市松模様又はスパイラル状勢任意に設定でき
る。
シリンダ孔内面５のレーザ照射径は、集光レンズ３と銅
製ミラー４の間隔を変化させることにより任意に設定で
きる。したがってシリンダ孔内径が変化してもレーザ照
射径は一定にすることができる構造である。
製ミラー４の間隔を変化させることにより任意に設定で
きる。したがってシリンダ孔内径が変化してもレーザ照
射径は一定にすることができる構造である。
尚、前記集光レンズ３は銅製ミー）−４による反射レー
ザ光の光路に入れるようにしてもよい。
ザ光の光路に入れるようにしてもよい。
又、図示していないが、上記銅製ミラー４の昇降手段又
は回転手段に代えて、シリンダをその軸方向に昇降又は
軸まわりに回転せしめて手段を設けてもよろしい。
は回転手段に代えて、シリンダをその軸方向に昇降又は
軸まわりに回転せしめて手段を設けてもよろしい。
本発明装置によシリンダ孔５面を焼入れしたノターンの
例を第４図及び第５図に示す。すなわち第４図はレーザ
発振をノ（ルス発振させ市松模様に焼入れしたもので、
第５図は連続発振させスパイラル状に焼入れした場合で
ある。また銅製ミラー３を回転させずに上下方向のみ移
動させればシリンダ孔軸方向に直線的にも焼入れできる
。図中斜線部１３が焼入れ部、１４は非焼入れ部である
。エンジン用シリンダ孔内面に市松模様にレーザ焼入れ
した場合の具体的効果としては次のようになる。
例を第４図及び第５図に示す。すなわち第４図はレーザ
発振をノ（ルス発振させ市松模様に焼入れしたもので、
第５図は連続発振させスパイラル状に焼入れした場合で
ある。また銅製ミラー３を回転させずに上下方向のみ移
動させればシリンダ孔軸方向に直線的にも焼入れできる
。図中斜線部１３が焼入れ部、１４は非焼入れ部である
。エンジン用シリンダ孔内面に市松模様にレーザ焼入れ
した場合の具体的効果としては次のようになる。
エンジン用シリンダ素材は一般に鋳鉄（Ｆｅ１２等）が
用いられ母材すなわち非焼入れ部の硬度はビッカース硬
度で２００〜２５０程度であるが、本装置により焼入れ
された部分は、ビッカース硬度で７５０〜８００程度が
得られる。したがって硬化部と非硬化部が内周方向、軸
方向に交互に形成され市松模様の焼入れが得られる。そ
の結果、シリンダ孔の而づ摩耗性が得られる。すなわち
、エンジンの作動時に、非焼入れ部１４はピストンによ
って選択的に摩耗し、焼入れ部１３との間に極微小な段
差を生じ、この段差が潤滑油の油だまシとなシ油膜の形
成および保持に貢献する。この効果はスパイラル状の焼
入れにおいても同様である。
用いられ母材すなわち非焼入れ部の硬度はビッカース硬
度で２００〜２５０程度であるが、本装置により焼入れ
された部分は、ビッカース硬度で７５０〜８００程度が
得られる。したがって硬化部と非硬化部が内周方向、軸
方向に交互に形成され市松模様の焼入れが得られる。そ
の結果、シリンダ孔の而づ摩耗性が得られる。すなわち
、エンジンの作動時に、非焼入れ部１４はピストンによ
って選択的に摩耗し、焼入れ部１３との間に極微小な段
差を生じ、この段差が潤滑油の油だまシとなシ油膜の形
成および保持に貢献する。この効果はスパイラル状の焼
入れにおいても同様である。
第３図に示すエンジン用シリンダ孔（鋳鉄：Ｆ’Ｃ２５
）を用い第１図に壓す内面焼入れ装置にて市松模様のレ
ーザ焼入れを施こした後エンジンに組込み耐摩耗性を調
査した。
）を用い第１図に壓す内面焼入れ装置にて市松模様のレ
ーザ焼入れを施こした後エンジンに組込み耐摩耗性を調
査した。
シリンダ孔偵径は１０４＠ＩＬで焼入れ速度（シリンダ
孔内面周速）は１．７ｍ／ＩＩｕＲとなるように銅製ミ
ラー４の回転用モーター７の回転速度を設定した。
孔内面周速）は１．７ｍ／ＩＩｕＲとなるように銅製ミ
ラー４の回転用モーター７の回転速度を設定した。
シリンダ孔軸方向昇降速度は３ｗ＋ｉ／］周（０，２６
渭□ｅｃ）となるようにモーター１０の回転数を設定し
た。
渭□ｅｃ）となるようにモーター１０の回転数を設定し
た。
次に、シリンダ孔内面照射部のレーザビーム径が５９１
になるように集光レンズ３と銅製ミラー４０間隔を調整
設定した。
になるように集光レンズ３と銅製ミラー４０間隔を調整
設定した。
レーザ発振条件は、ピーク出力を０．６ＫＷ、ベース出
力ＱＫＷとし、ピーク出力時間を０．３９７ｓｅｃ 、
ベース出力時間を０．３９７ｓｅｃに設定し、シリンダ
孔内面のレーザ焼入れを実施した。
力ＱＫＷとし、ピーク出力時間を０．３９７ｓｅｃ 、
ベース出力時間を０．３９７ｓｅｃに設定し、シリンダ
孔内面のレーザ焼入れを実施した。
その結果、第４図に示す１１＝３〜３．５１１１Ｉ、１
２ＪＦ１１′Ｉｍ富の市松模様の焼入れがなされ、焼入
れ深さは０．２〜０．３雪諺が得られた。焼入れ後は所
定のホーニング仕上けを施こし、エンジンテストによる
摩耗量を針側したが、従来のス・リープ圧入法と同等以
上の効果を得た。
２ＪＦ１１′Ｉｍ富の市松模様の焼入れがなされ、焼入
れ深さは０．２〜０．３雪諺が得られた。焼入れ後は所
定のホーニング仕上けを施こし、エンジンテストによる
摩耗量を針側したが、従来のス・リープ圧入法と同等以
上の効果を得た。
なお、本発明をシリンダ孔内向の焼入れについて説明し
たが、本発明は軸受等の摺動部材にも適用することがで
きる。
たが、本発明は軸受等の摺動部材にも適用することがで
きる。
発明の効果
イ、スリーブ（ライナ）を用いずシリンダーブロック（
クランクケース）内面に直接焼入れ硬化させ、耐摩耗性
が得られるのでエンジンの製造コスト低減、重量低減に
効果がある。
クランクケース）内面に直接焼入れ硬化させ、耐摩耗性
が得られるのでエンジンの製造コスト低減、重量低減に
効果がある。
口、また本焼入れ装置によれば、シリンダ孔内向に任童
の焼入れパターンを施こすことができるので、従来のス
リーブ入シのシリンダにも適用可能であシ、更にエンジ
ン用シリンダ以外の油圧機器シリンダ内面焼入れにも適
用でき、耐摩耗性向上を図ることができる。
の焼入れパターンを施こすことができるので、従来のス
リーブ入シのシリンダにも適用可能であシ、更にエンジ
ン用シリンダ以外の油圧機器シリンダ内面焼入れにも適
用でき、耐摩耗性向上を図ることができる。
第１図は本発明シリンダ孔内面のレーザ焼入れ装置の正
面図、第２図は第１図の銅製ミラー支持ノズルの詳細断
面図、第３図はシリンダ孔の縦断面図、第４図及び第５
図は夫々焼入れ向のパターンを示す。 １・・・レーザ光、４・・・銅製ミラー、５・・・シリ
ンダ孔内面、６・・・銅製ミラー支持ノズル、７，１ｏ
・・・モ復代理人 弁理士 岡 本 重 文 外３名
面図、第２図は第１図の銅製ミラー支持ノズルの詳細断
面図、第３図はシリンダ孔の縦断面図、第４図及び第５
図は夫々焼入れ向のパターンを示す。 １・・・レーザ光、４・・・銅製ミラー、５・・・シリ
ンダ孔内面、６・・・銅製ミラー支持ノズル、７，１ｏ
・・・モ復代理人 弁理士 岡 本 重 文 外３名
Claims (1)
- 内周面に焼入れを施すべきシリンダの軸線と平行に配
置した管状のミラー支持ノズルを上記シリンダとの間で
相対的に軸方向に移動せしめる変位手段と、上記ミラー
支持ノズルを自身の軸まわりに上記シリンダとの間で相
対的に任意角回動せしめる回転手段とを備え、かつ上記
ミラー支持ノズルの軸線に沿つてレーザ光を導入し、該
レーザ光を上記軸線と直角方向に反射せしめるミラーと
を備えてなることを特徴とするシリンダ孔内面のレーザ
焼入れ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27335084A JPS61153233A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | シリンダ孔内面のレ−ザ焼入れ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27335084A JPS61153233A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | シリンダ孔内面のレ−ザ焼入れ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153233A true JPS61153233A (ja) | 1986-07-11 |
Family
ID=17526670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27335084A Pending JPS61153233A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | シリンダ孔内面のレ−ザ焼入れ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61153233A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61176254U (ja) * | 1985-04-18 | 1986-11-04 | ||
| JPS6415315A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Sonoike Mfg | Working head in laser beam surface treating apparatus |
| JPS6415316A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Sonoike Mfg | Device for adjusting irradiating direction in laser beam surface treating apparatus |
| JPH04127253U (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 円筒内面のレーザ焼入装置 |
| US11052488B2 (en) * | 2018-05-24 | 2021-07-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing component |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27335084A patent/JPS61153233A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61176254U (ja) * | 1985-04-18 | 1986-11-04 | ||
| JPS6415315A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Sonoike Mfg | Working head in laser beam surface treating apparatus |
| JPS6415316A (en) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Sonoike Mfg | Device for adjusting irradiating direction in laser beam surface treating apparatus |
| JPH041045B2 (ja) * | 1987-07-09 | 1992-01-09 | Amada Sonoike Kk | |
| JPH04127253U (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-19 | 三菱自動車工業株式会社 | 円筒内面のレーザ焼入装置 |
| US11052488B2 (en) * | 2018-05-24 | 2021-07-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing component |
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