JPS62192534A - 耐摩耗性にすぐれた摺接部材およびその製造法 - Google Patents
耐摩耗性にすぐれた摺接部材およびその製造法Info
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- JPS62192534A JPS62192534A JP3588486A JP3588486A JPS62192534A JP S62192534 A JPS62192534 A JP S62192534A JP 3588486 A JP3588486 A JP 3588486A JP 3588486 A JP3588486 A JP 3588486A JP S62192534 A JPS62192534 A JP S62192534A
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- 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、例えばエンジンの動弁機構におけるカムやロ
ッカアーム等の特に耐摩耗性が必要とされる摺接部材及
びその製造法に関する。
ッカアーム等の特に耐摩耗性が必要とされる摺接部材及
びその製造法に関する。
(従 来 技 術)
例えばエンジンの動弁機構におけるカムの表面は、ロッ
カアーム先端部等どの大きな面圧下での摺動に対しても
そのプロフィルを長期・間維持する必要上、耐摩耗性が
要求されるのであるが、特に近年におけるエンジンの高
速、高出力化にともなってその要求が強くなる傾向にあ
る。そこで、この種の、カムの摺接面における耐摩耗性
を向上させるための種々の試みがなされており、その一
つとして例えば実開昭58−75910号公報によれば
、カムの摺接面に多数の潤滑油保持用の孔を形成するよ
うにした考案が示されている。これによれば、カムとそ
の相手方部材との摺接面間における潤滑性が向上されて
、摺接面の摩耗が低減されることが期待される。しかし
、この考案は、カムの摺動面に単に孔を形成するだけで
あるため、孔の周辺部における応力集中や面圧の増大等
により該孔を起点してピッチングが発生するという不興
・合が生じるのである。
カアーム先端部等どの大きな面圧下での摺動に対しても
そのプロフィルを長期・間維持する必要上、耐摩耗性が
要求されるのであるが、特に近年におけるエンジンの高
速、高出力化にともなってその要求が強くなる傾向にあ
る。そこで、この種の、カムの摺接面における耐摩耗性
を向上させるための種々の試みがなされており、その一
つとして例えば実開昭58−75910号公報によれば
、カムの摺接面に多数の潤滑油保持用の孔を形成するよ
うにした考案が示されている。これによれば、カムとそ
の相手方部材との摺接面間における潤滑性が向上されて
、摺接面の摩耗が低減されることが期待される。しかし
、この考案は、カムの摺動面に単に孔を形成するだけで
あるため、孔の周辺部における応力集中や面圧の増大等
により該孔を起点してピッチングが発生するという不興
・合が生じるのである。
また、特開昭58−48622号公報によれば、カムの
摺接面にレーザービームをスポット的に照射することに
より、該面に金属組織のチル化によって硬度が高くされ
た箇所を散点状(この公報では千鳥状)に形成するよう
にした発明が示されている。これによれば、摺接面を一
様にチル化する場合における当該カムないしカム軸の熱
変形を回避しながら、該摺接面の硬度を高めて耐摩耗性
を向上さぼることが可能となる。しかし、この発明によ
るものは潤滑油の保持性の点で前記公報(実開昭58−
75910号)のものに劣り、この潤滑油保持性の点で
の改善が要請される所である。
摺接面にレーザービームをスポット的に照射することに
より、該面に金属組織のチル化によって硬度が高くされ
た箇所を散点状(この公報では千鳥状)に形成するよう
にした発明が示されている。これによれば、摺接面を一
様にチル化する場合における当該カムないしカム軸の熱
変形を回避しながら、該摺接面の硬度を高めて耐摩耗性
を向上さぼることが可能となる。しかし、この発明によ
るものは潤滑油の保持性の点で前記公報(実開昭58−
75910号)のものに劣り、この潤滑油保持性の点で
の改善が要請される所である。
く発 明 の 目 的)
本発明は、カムを始めとする各種摺接部材における耐摩
耗性に関する上記のような実情に対処するもので、摺接
面に金属組織のチル化によって硬度が高くされた箇所を
散点状に形成すると共に、この箇所の形状を潤滑油保持
性に優れた形状とし、これにより硬度と潤滑性の両面か
ら摺接面の耐摩耗性を向上させることを目的とする。
耗性に関する上記のような実情に対処するもので、摺接
面に金属組織のチル化によって硬度が高くされた箇所を
散点状に形成すると共に、この箇所の形状を潤滑油保持
性に優れた形状とし、これにより硬度と潤滑性の両面か
ら摺接面の耐摩耗性を向上させることを目的とする。
(発 明 の 構 成)
即ち、本願の第1発明に係る耐摩耗性に浸れた摺接部材
は、摺接面に、チル層で構成され且つ周縁が該摺接面よ
り突出した多数の凹部を散点状に設けたことを特徴とす
る。この凹部は潤滑油保持孔として作用すると共に、周
縁が摺接面より突出されているので、該摺接面における
各凹部の周縁部間に油膜が形成保持されることになる。
は、摺接面に、チル層で構成され且つ周縁が該摺接面よ
り突出した多数の凹部を散点状に設けたことを特徴とす
る。この凹部は潤滑油保持孔として作用すると共に、周
縁が摺接面より突出されているので、該摺接面における
各凹部の周縁部間に油膜が形成保持されることになる。
また、この凹部は硬度の高いチル層によって構成されて
いるので、特に摺接面より突出する周縁部が該摺接面の
硬度を全般的に高めることになる。
いるので、特に摺接面より突出する周縁部が該摺接面の
硬度を全般的に高めることになる。
その場合に、この凹部は内径が0.2〜0.5ml11
.深さが0.1〜0.3mm、周縁の突出高さが2〜1
5μ程度が望ましく、また筒数は60個/d以上が望ま
しい。つまり、内径はレーザーを用いて凹部を形成する
場合にレーず−ビーム径との関係で0.2mm未満に形
成することは困難であり、またQ、5mmを超えると必
然的に単位面積当りの個数が少なくなるため、周縁の突
出部と相手部材との間の面圧が高くなり過ぎて耐摩耗性
が却って低下するのである。また、深さは潤滑油の保持
性の点で0.1〜Q、3mmの範囲が適しており、更に
周縁の突出高さは凹部間における油膜の形成保持性の点
で2〜15μの範囲が最も適している。
.深さが0.1〜0.3mm、周縁の突出高さが2〜1
5μ程度が望ましく、また筒数は60個/d以上が望ま
しい。つまり、内径はレーザーを用いて凹部を形成する
場合にレーず−ビーム径との関係で0.2mm未満に形
成することは困難であり、またQ、5mmを超えると必
然的に単位面積当りの個数が少なくなるため、周縁の突
出部と相手部材との間の面圧が高くなり過ぎて耐摩耗性
が却って低下するのである。また、深さは潤滑油の保持
性の点で0.1〜Q、3mmの範囲が適しており、更に
周縁の突出高さは凹部間における油膜の形成保持性の点
で2〜15μの範囲が最も適している。
また、単位面積当りの個数については、60個/ci未
満では凹部周縁と相手部材との間の面圧が高くなり過ぎ
て耐摩耗性が却って低下すると共に、摺接面における非
チル化部の面積比率が大きくなって耐摩耗性の向上効果
が十分に得られないのである。
満では凹部周縁と相手部材との間の面圧が高くなり過ぎ
て耐摩耗性が却って低下すると共に、摺接面における非
チル化部の面積比率が大きくなって耐摩耗性の向上効果
が十分に得られないのである。
次に、本願の第2発明に係る耐摩耗性に優れた居接部材
の製造法は、上記第1発明に係る摺接部材を製造する方
法に関するものであって、摺接面にレーザービームをス
ポット的に照射すると共に、このレーザービームの照射
時におけるアシストガスのガス圧を1.5〜3.OKy
/ctAの範囲に設定することを特徴とする。このよう
な方法によると、摺接面におけるレーザービームの照射
位置で金属が溶融すると共に、この溶融金属に上記圧力
のアシストガス圧が作用するため該金」が周囲に押出さ
れて凹部が形成され、この状態で溶融金属が周辺への熱
放散によって急冷されることにより凹状のチル層が形成
されることになる。その場合に、このデル層で構成され
る凹部の周縁は、膚接面上に押出された溶融金ヱによっ
て該摺接面より突出した状態となる。そして、この凹部
周縁の突出部は、必要に応じてパフ研磨等により研削さ
れて所要の高さに調整される。
の製造法は、上記第1発明に係る摺接部材を製造する方
法に関するものであって、摺接面にレーザービームをス
ポット的に照射すると共に、このレーザービームの照射
時におけるアシストガスのガス圧を1.5〜3.OKy
/ctAの範囲に設定することを特徴とする。このよう
な方法によると、摺接面におけるレーザービームの照射
位置で金属が溶融すると共に、この溶融金属に上記圧力
のアシストガス圧が作用するため該金」が周囲に押出さ
れて凹部が形成され、この状態で溶融金属が周辺への熱
放散によって急冷されることにより凹状のチル層が形成
されることになる。その場合に、このデル層で構成され
る凹部の周縁は、膚接面上に押出された溶融金ヱによっ
て該摺接面より突出した状態となる。そして、この凹部
周縁の突出部は、必要に応じてパフ研磨等により研削さ
れて所要の高さに調整される。
尚、上記レーザービームの望ましい照射条件は次の通り
である。
である。
・レーザータイプ: シングルモードパルスレーザ−(
C○2レーザー) ・レンズ焦点距離: 5インチ(ジャストフォーカス時
のビーム径0゜ ・平均比カニ 100〜200W ・パルス周波数= 100〜200H2・走査速度:
5000 mm/分 ・アシストガス:Ar ・アシストガス流儀: 60〜90λ/分・アシストガ
ス圧: 1.5〜3.0に9/ctAこのような条件で
レーザービームを摺接面に照射すれば、内径が0.2〜
0.5+nm、深さがO11〜0.3111m、周縁部
突出高さが0.1〜0.3mmのデル層で構成される凹
部が60個/ ctA以上形成される。そして、上記周
縁部を2〜15μの高さまで研削することにより、前記
第1発明に係る摺接部材が製造されることになる。
C○2レーザー) ・レンズ焦点距離: 5インチ(ジャストフォーカス時
のビーム径0゜ ・平均比カニ 100〜200W ・パルス周波数= 100〜200H2・走査速度:
5000 mm/分 ・アシストガス:Ar ・アシストガス流儀: 60〜90λ/分・アシストガ
ス圧: 1.5〜3.0に9/ctAこのような条件で
レーザービームを摺接面に照射すれば、内径が0.2〜
0.5+nm、深さがO11〜0.3111m、周縁部
突出高さが0.1〜0.3mmのデル層で構成される凹
部が60個/ ctA以上形成される。そして、上記周
縁部を2〜15μの高さまで研削することにより、前記
第1発明に係る摺接部材が製造されることになる。
尚、上記アシストガス圧の最適値はレーザービームの出
力に関連し、該出力を大きくして比較的大きな凹部を形
成する時はガス圧の最適値も高くなり、また出力を小さ
くして比較的小さな凹部を形成する時はガス圧の最適値
も低くなるのであるが、このガス圧が1.5Ng/ca
1未満では凹部の深さが不十分となり或は凹部が形成さ
れず、また3゜0 Kg/−を超えると、凹部の穴径が
大きい場合でも溶融金属が周辺に飛散してチル層の層厚
が不足することになる。
力に関連し、該出力を大きくして比較的大きな凹部を形
成する時はガス圧の最適値も高くなり、また出力を小さ
くして比較的小さな凹部を形成する時はガス圧の最適値
も低くなるのであるが、このガス圧が1.5Ng/ca
1未満では凹部の深さが不十分となり或は凹部が形成さ
れず、また3゜0 Kg/−を超えると、凹部の穴径が
大きい場合でも溶融金属が周辺に飛散してチル層の層厚
が不足することになる。
(実 施 例)
以下、本発明の実施例について説明する。尚、以下の実
施例は本願の第2発明に係る製造法に関するものである
と同時に、この方法で得られた摺接部材が本願の第1発
明の実施例を構成する。
施例は本願の第2発明に係る製造法に関するものである
と同時に、この方法で得られた摺接部材が本願の第1発
明の実施例を構成する。
先ず、本実施例の対象となる摺接部材について説明する
と、第1図に示すようにこの摺接部材1はエンジンの動
弁機構におけるカム軸2に設けられたカムであって、こ
のカム1はその周面がロッカーアームとの摺接面3とさ
れていると共に、1個所が膨出した形状とされ、その膨
出部4における摺接面3に本案を構成する多数の凹部5
・・・5が形成される。
と、第1図に示すようにこの摺接部材1はエンジンの動
弁機構におけるカム軸2に設けられたカムであって、こ
のカム1はその周面がロッカーアームとの摺接面3とさ
れていると共に、1個所が膨出した形状とされ、その膨
出部4における摺接面3に本案を構成する多数の凹部5
・・・5が形成される。
また、このカム1(カム軸2)は合金鋳鉄で形成され、
その組成は、重量%で、3.35%のCと、1.78%
の3iと、0.72%のMnと、0.06%のPと、0
.05%のSと、0.28%のCrと、残部を実質的に
占めるFeとで構成されている。
その組成は、重量%で、3.35%のCと、1.78%
の3iと、0.72%のMnと、0.06%のPと、0
.05%のSと、0.28%のCrと、残部を実質的に
占めるFeとで構成されている。
そして、このカム1の膨出部4における摺接面3に第2
図に示すようなレーザー照射装置10を用いてレーザー
ビームをスポット的に照射する。
図に示すようなレーザー照射装置10を用いてレーザー
ビームをスポット的に照射する。
ここで、上記照射装置10はCO2レーザーのシングル
モードパルスレーザ−照射装置であって、その照射条件
は、第1表に示すように、平均出力が150W、走査速
度が50001IllZ分、パルス周波数が150Hz
であり、またアシストガス(Ar >の流儀を701/
分、ガス圧を2.OK9/dに設定した。尚、アシスト
ガス圧は、第2図に示すように照射装置10の本体11
内へのガス入口部12で測定したものである。
モードパルスレーザ−照射装置であって、その照射条件
は、第1表に示すように、平均出力が150W、走査速
度が50001IllZ分、パルス周波数が150Hz
であり、またアシストガス(Ar >の流儀を701/
分、ガス圧を2.OK9/dに設定した。尚、アシスト
ガス圧は、第2図に示すように照射装置10の本体11
内へのガス入口部12で測定したものである。
(以下、余白)
このようなレーザービームの照射により、摺接面3にお
ける照射位置の金属が溶融することになるが、この溶融
金属はアシストガス圧によって周囲に押出されると共に
、その状態で自己冷却(急冷)することにより金属組織
がチル化し、その結果、第3図に示すようなチル層6で
構成される多数の凹部5・・・5が摺接面3に散点状に
設けられる。
ける照射位置の金属が溶融することになるが、この溶融
金属はアシストガス圧によって周囲に押出されると共に
、その状態で自己冷却(急冷)することにより金属組織
がチル化し、その結果、第3図に示すようなチル層6で
構成される多数の凹部5・・・5が摺接面3に散点状に
設けられる。
その場合に、レーザービームの上記の如き照射条件によ
り、第1表に示すように内径aが平均0゜34nua、
深さbが平均0.17+1101、デル層6の層厚Cが
平均0.15111+1、チル層6の周縁部6aの摺接
面3からの突出高さdが平均0.18mn+の凹部5・
・・5が1CIA当り260個形成された。
り、第1表に示すように内径aが平均0゜34nua、
深さbが平均0.17+1101、デル層6の層厚Cが
平均0.15111+1、チル層6の周縁部6aの摺接
面3からの突出高さdが平均0.18mn+の凹部5・
・・5が1CIA当り260個形成された。
そして、第4図に示すようにパフ研摩により上記チル層
6の周縁部6aを研削し、摺接面3aからの突出高さd
′を8〜10μとした。
6の周縁部6aを研削し、摺接面3aからの突出高さd
′を8〜10μとした。
次に、このようにして摺接面3に多数の凹部5・・・5
を形成したカム1(カム軸2)を第5図に示すようにエ
ンジンの動弁機構中に組み込み、ロッカーアーム7の先
端のチップ部材8との摺動実験を次のような条件の下で
行った。
を形成したカム1(カム軸2)を第5図に示すようにエ
ンジンの動弁機構中に組み込み、ロッカーアーム7の先
端のチップ部材8との摺動実験を次のような条件の下で
行った。
・テスト時間=100時間
・エンジン回転数:1500rpII
・使用潤滑油:モービル5AE20井(商品名)・油温
:32〜37℃ ・スプリングセット荷1:34Kg ・チップ部材材質:焼結合金(C:2.03%、P:1
.20%、Mo :4.65%、Crニア。
:32〜37℃ ・スプリングセット荷1:34Kg ・チップ部材材質:焼結合金(C:2.03%、P:1
.20%、Mo :4.65%、Crニア。
88%、Fe:残部)
尚、比較例として、鋳造時に冷し金により摺接面の仝而
をチル化したカムについても同様の条件で実験を行った
(比較例の実験においては、油温:38〜43℃)。
をチル化したカムについても同様の条件で実験を行った
(比較例の実験においては、油温:38〜43℃)。
その結果は、第2表に示すように実施例品が比較例に比
較して摩耗量が著しく減少され、また相手方のチップ部
材についても摩耗1が若干低減された。これは、実施例
品の場合、摺接面3におけるチル層6で構成された多数
の凹部5により法面3の硬度が全般的に高められると共
に、該凹部5内に保持された潤滑油と、摺接面3上に突
出したデル層周縁部6a・・・6a間に形成保持された
油膜により潤滑性が著しく向上されたことによるもので
ある。
較して摩耗量が著しく減少され、また相手方のチップ部
材についても摩耗1が若干低減された。これは、実施例
品の場合、摺接面3におけるチル層6で構成された多数
の凹部5により法面3の硬度が全般的に高められると共
に、該凹部5内に保持された潤滑油と、摺接面3上に突
出したデル層周縁部6a・・・6a間に形成保持された
油膜により潤滑性が著しく向上されたことによるもので
ある。
尚、第3表及び第6図は、内径が0.2IIIllの凹
部とQ、5mmの凹部を形成する場合に、アシストガス
圧によって凹部がどのように形成されるかを確認した実
験の結果を示すものである。つまり、内径がQ、211
111及び0.5)のいずれの場合にも、アシストガス
圧が1.2N9/cjではレーザービームの照射位置に
チル化部分6′が形成されるだけで凹部が形成されず(
第6図(a ’)参照)、また、内径が0.211の場
合はアシストガス圧が2.7に9−で、内径がQ、5m
mの場合はアシストガス圧が3.3Kg/−で、溶融金
属が周辺に飛散してチル層6″の層厚が不十分となるこ
とが確認された(第6図(C)参照)。そして、アシス
トガス圧が2.0Kg/aAの場合には、凹部5の深さ
、チル層6の厚さとも良好な寸法となった(第6図(b
)参照)。尚、第3表に示すように形成すべき凹部が
大きくなるほどレーザー出力を高くし、またパルス周波
数は小さくすることになる。
部とQ、5mmの凹部を形成する場合に、アシストガス
圧によって凹部がどのように形成されるかを確認した実
験の結果を示すものである。つまり、内径がQ、211
111及び0.5)のいずれの場合にも、アシストガス
圧が1.2N9/cjではレーザービームの照射位置に
チル化部分6′が形成されるだけで凹部が形成されず(
第6図(a ’)参照)、また、内径が0.211の場
合はアシストガス圧が2.7に9−で、内径がQ、5m
mの場合はアシストガス圧が3.3Kg/−で、溶融金
属が周辺に飛散してチル層6″の層厚が不十分となるこ
とが確認された(第6図(C)参照)。そして、アシス
トガス圧が2.0Kg/aAの場合には、凹部5の深さ
、チル層6の厚さとも良好な寸法となった(第6図(b
)参照)。尚、第3表に示すように形成すべき凹部が
大きくなるほどレーザー出力を高くし、またパルス周波
数は小さくすることになる。
(以下、余白)
(発明の効果)
般的に高くされ、且つ潤滑油ないし油膜の保持性に優れ
た摺接部材が得られることになる。これにより、例えば
エンジンの動弁機構におけるカム等の溶接部材として、
硬度及び潤滑性の両面から耐磨耗性が向上された摺接部
材が実現されることになる。
た摺接部材が得られることになる。これにより、例えば
エンジンの動弁機構におけるカム等の溶接部材として、
硬度及び潤滑性の両面から耐磨耗性が向上された摺接部
材が実現されることになる。
第1図は本発明が適用される摺接部材の一例として示す
エンジンのカム軸の一部斜視図、第2図は本発明で用い
られるレーザービーム照射装置の概略図、第35Aは本
発明の実施例におけるレーIJ’−ビーム照射後の四部
を示す拡大断面図、第4図は同じく研削加工侵の凹部を
示す拡大断面図、第5図は耐摩耗性確認のために当該カ
ム軸を動弁機構に組込んだ状態を示す概略図、第6図(
a)。 <b)、(C)はアシストガス圧を変化させた時の凹部
の形成状況を夫々示す拡大断面図である。 1・・・摺接部材(カム)、3・・・摺接面、5・・・
凹部、6・・・チル層、6a・・・周縁部。
エンジンのカム軸の一部斜視図、第2図は本発明で用い
られるレーザービーム照射装置の概略図、第35Aは本
発明の実施例におけるレーIJ’−ビーム照射後の四部
を示す拡大断面図、第4図は同じく研削加工侵の凹部を
示す拡大断面図、第5図は耐摩耗性確認のために当該カ
ム軸を動弁機構に組込んだ状態を示す概略図、第6図(
a)。 <b)、(C)はアシストガス圧を変化させた時の凹部
の形成状況を夫々示す拡大断面図である。 1・・・摺接部材(カム)、3・・・摺接面、5・・・
凹部、6・・・チル層、6a・・・周縁部。
Claims (2)
- (1)摺動面にチル層で構成された多数の凹部が散点状
に設けられていると共に、その凹部の周縁が上記摺動面
より所定量突出されていることを特徴とする耐摩耗性に
優れた摺接部材。 - (2)摺接面にレーザービームをスポット的に照射して
その照射位置における金属を溶融させると共に、その照
射時におけるアシストガスのガス圧を1.5〜3.0K
g/cm^2に設定することにより、上記溶融金属が凝
固してなるチル層で構成され且つ周縁が摺接面より突出
された凹部を該摺接面に散点状に形成することを特徴と
する耐摩耗性に優れた摺接部材の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3588486A JPS62192534A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 耐摩耗性にすぐれた摺接部材およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3588486A JPS62192534A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 耐摩耗性にすぐれた摺接部材およびその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62192534A true JPS62192534A (ja) | 1987-08-24 |
Family
ID=12454437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3588486A Pending JPS62192534A (ja) | 1986-02-19 | 1986-02-19 | 耐摩耗性にすぐれた摺接部材およびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62192534A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014527135A (ja) * | 2011-07-05 | 2014-10-09 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | シリンダ摺動面の製造方法ならびにシリンダライナ |
-
1986
- 1986-02-19 JP JP3588486A patent/JPS62192534A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014527135A (ja) * | 2011-07-05 | 2014-10-09 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | シリンダ摺動面の製造方法ならびにシリンダライナ |
US9488126B2 (en) | 2011-07-05 | 2016-11-08 | Mahle International Gmbh | Method for producing a cylinder liner surface and cylinder liner |
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