JPS62240715A - シリンダブロツクの焼入れ方法およびその装置 - Google Patents

シリンダブロツクの焼入れ方法およびその装置

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JPS62240715A
JPS62240715A JP61083825A JP8382586A JPS62240715A JP S62240715 A JPS62240715 A JP S62240715A JP 61083825 A JP61083825 A JP 61083825A JP 8382586 A JP8382586 A JP 8382586A JP S62240715 A JPS62240715 A JP S62240715A
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hardening
cylinder block
laser
hardened
liner surface
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Makoto Harine
梁根 誠
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Motors Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14Heat 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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  • Laser Beam Processing (AREA)
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、内燃m関におけるシリンダブロックのライ
ナー面を疑似市松模様にレーザ焼入れするシリンダブロ
ックの焼入れ方法およびその装置に関する。
(従来の技術) シリンダブロックのライナー面のように耐摩耗性が厳し
く要求される部分は、特殊合金鋳鉄製のスリーブを嵌合
するのが一般的であるが、スリーブの部品代およびこの
スリーブをシリンダブロックに対して嵌着するための工
程および仕上げ加工の必要性からコストアップの原因に
なっている。
そこで、シリンダブロックのライナ・−面を疑似市松模
様にレーザ焼入れする方法が行われている。
このレーザ焼入れ方法は、レーザ発振器から発振された
レーザ光を光学系によって集光して前記シリンダブロッ
クの内部に導き、ライナー面に対して照射することによ
って焼入れするようにしている。この場合、ライナー面
の全面を焼入れすることなく、疑似市松模様に焼入れす
る手段としてシリンダブロックの内周面に沿ってレーザ
照射光学系を回転させるとともに、レーザ発振をオン、
オフさせてライナー面に焼入れ部と非焼入れ部とを交互
に形成して疑似市松模様を形成している。したがって、
オン、オフの切換の前後で焼入れ状態が不安定となり、
第5図に示すように、焼入れ部の両端が丸みの付き、軸
方向にも不揃いの焼入れパターンとなり、クラックが発
生しゃすく、また高速焼入れが出来ないという欠点があ
る。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、高速で正確な焼入れパターンの焼
入れができるとともに、クラックの発生を防止すること
ができるシリンダブロックの焼入れ方法およびその装置
を提供することにある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段及び作用)この発明の1
つは、シリンダブロックのライナー面に向ってレーザ光
を連続的に照射するとともに、そのレーザ光の光路上に
遮光手段を設け、前記ライナー面に焼入れ部と非焼入れ
部とを交互に繰返して螺旋状の不連続焼入れパターンを
形成し、ついで前記手段によって得られた不連続焼入れ
パターン間に位相をずらして焼入れ部と非焼入れ部とを
交互に繰返して螺旋状の不連続焼入れパターンを形成し
て疑似市松模様のレーザ焼入れを行なう方法にある。ま
た、もう1つの発明は、レーザ発振器から発振されたレ
ーザ光を集光するとともに、前記シリンダブロックのラ
イナー面に照射するレーザ照射光学系を移動機構によっ
て前記シリンダブロックの軸方向に移動させ、この移動
機構と同期して回転機構により前記レーザ照射光学系を
シリンダブロックの内周面に沿って回転させ、さらに、
前記レーザ照射光学系の光路上に遮光部材を設け、シリ
ンダブロックのライナー面に照射されるレーザ光Φ透過
部と遮光部とを周方向に交互に有し焼入れ部と非焼入れ
部とを交互に形成するする焼入れ装置を構成したことに
ある。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はシリンダブロックのレーザ焼入れ装置を示すも
ので、1は被焼入れ部品としてのシリンダブロックであ
り、2はライナー面である。一方、3はレーザ発振器で
あり、このレーザ発振器3から発振されるCO2レーザ
光しはレーザ照射光学系4によって前記シリンダブロッ
ク1のライナー面2に導かれるようになっている。すな
わち、5は直角に屈曲する&1IWJであり、この屈曲
部には第1の反射ミラー6が設けられ、レーザ光りを9
0°反射するようになっている。この鏡筒5の外側には
回転筒7が嵌合されていて、この回転筒7は昇降ヘッド
8に軸受9を介して回転自在に支持されている。そして
、回転筒7の外周面にはウオーム10と歯合するウオー
ムホイール11が刻設され、このウオーム10はNCモ
ータもしくはパルスモータ(図示しない)に連結され、
回転機構12を構成している。また、前記昇降ヘッド8
は上下方向に設けたガイドレール13にスライド自在に
係合しており、この昇降ヘッド8はNCモータもしくは
パルスモータなどの駆動源14と連動する送りねじ15
と歯合され、昇降ヘッド8を上下方向に移動する移′#
J機構16を構成している。
さらに、前記回転筒8の下端部には集光レンズ17が装
着されているとともに、外周面にはねじ部18が刻設さ
れ、このねじ部18には円筒状のレーザ照射ヘッド19
が螺合されている。そして、このレーザ照射ヘッド19
の下端部には第2の反射ミラー20が装着されている。
そして、この第2の反射ミラー20によってレーザ光り
を90゜屈折してレーザ照射ヘッド19の側部に設けた
開口窓21から照射するようになっている。したがって
、レーザ照射ヘッド19は前記回転筒7のねじ部18に
対してねじ込むことによって回転筒7に対して上下動自
在であり、集光レンズ17と第2の反射ミラー21との
距離を可変でき、焼入れパターンの大きさを自由に可変
できるようになっている。また、前記レーザ照射ヘッド
19の外周には円筒状の遮光部材22が嵌合されている
。この遮光部材22は、第2図に示すように、開口窓2
1と対応する円周上に透過部23・・・と遮光部24・
・・とを交互に配置することによって構成されている。
そして、前記透過部23は矩形状の開口によって形成さ
れ、遮光部24はレーザ光りが当たった場合、乱反射し
てライナー面2に照射されないように円柱棒状に形成さ
れている。また、この遮光部材23の上端部はエジェク
トシリンダ25に連結されていて、遮光部材23を前記
レーザ照射ヘッド19の開口窓21に対して周方向に相
対的に回動させ、透過部23・・・と遮光部24・・・
との位相調節できるようになっている。
つぎに、前述のように構成されたレーザ焼入れ装置によ
ってシリンダブロック1のライナー面2を疑似市松模様
に焼入れする方法について説明する。
まず、移動機構16によって昇降ヘッド8を下降してレ
ーザ照射ヘッド19をシリンダブロック1に挿入し、開
口窓21をライナー面2に対向する。この場合、ライナ
ー面2の上部aおよび下部すを残し、中間を被焼入れ領
ticとすると、まず、この被焼入れ領域Cの上端部に
レーザ照射ヘッド19の開口窓21を対向させる。この
状態で、レーザ発振器3からレーザ光りを発振させると
、レーザ光りは第1の反射ミラー6によって反射され、
集光レンズ17によって集光される。集光されたレーザ
光りは第2の反射ミラー22によって再び反射され、開
口窓21を介して外部に照射される。
このとき、回転筒7は回転機構12によって回転される
ため、レーザ照射ヘッド19はレーザ光りの光軸を中心
として回転する。この回転筒7の回転と同期して昇降ヘ
ッド8は移動機構16によって徐々に下降するため、レ
ーザ照射ヘッド19はシリンダブロック1の内周面に沿
って回転しながら下降し、ライナー面2に向って照射さ
れるレーザ光りは螺旋状を描くことになる。一方、この
とき、レーザ照射ヘッド19の外側には遮光部材22が
設けられているため、開口窓21から照射されるレーザ
光りが遮光部材22の透過部23・・・に対向したとき
のみライナー面2に照射され、遮光部24・・・に対向
したときには乱反射してライナー面2にはレーザ光りが
照射されない。したがって、ライナー面2には第3図に
示すように焼入れ部26・・・と非焼入れ部27・・・
とが交互に形成され、第1の不連続帯状焼入れパターン
28が形成される。
前述のように、ライナー面2に対して第3図に示すよう
に第1の不連続帯状焼入れパターン28を形成したのち
、エジェクタシリンダ25によって遮光部材22を僅か
に回動させ、開口窓21に対する透過部23・・・と遮
光部24・・・の位相をずらし、第1の不連続帯状焼入
れパターン28の焼入れ部26に遮光部24・・・を対
向させ、非焼入れ部27・・・に透過部23を対向させ
る。そして、回転機構12によって回転筒7を逆方向に
回転するとともに、移動機構16によって昇降ヘッド8
を上昇させると、第1の不連続帯状焼入れパターン28
の間に第2の不連続帯状焼入れパターン29が形成され
、第4図゛に示すように、ライナー面2の被焼入れ領w
tCに対して疑似市松模様の焼入れパターンが形成され
る。この場合、第1および第2の不連続帯状焼入れパタ
ーン28.29の焼入れ部26・・・の幅をd、被焼入
れ部27・・・の幅をeとすると、d>eの関係にあり
、焼入れ部26相互のラップ幅を(2f)とすると、(
2f/d)X 100=30〜70%になっている。
また、この実施例における焼入れ条件は、レーザ出力2
.5KW、速度5.5m/min、ビーム幅8.0#l
111.集光レンズ10inchとしたとき、焼入れ部
の硬度He504〜515、焼入れ深さ0.17〜0,
26麿、焼入れ部の縦幅2.67〜4.05Nl&、横
幅12.9〜13.2厘、チル深さ0.01m+(ホー
ニング仕上げ取り代0.02〜0.05m+以下)で可
能となった。
なお、チル組織はホーニング仕上げ取り代より深いとク
ラックが発生しやすい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、シリンダブロ
ックのライナー面をレーザ光によって高速に焼入れでき
るとともに、クランクの発生を防止することができる。
また、レーザ発振器をオン、オフさせることなく、連続
的に照射されるレーザ光を遮光部材によって間歇的に遮
光することによって焼入れ状態が安定し、正確な焼入れ
パターンを形成できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すレーザ焼入れ装置の
縦断側面図、第2図は同じく遮光部材の斜視図、第3図
および第4図は焼入れパターンを示す説明図、第5図は
従来の焼入れパターンを示す説明図である。 1・・・シリンダブロック、2・・・ライナー面、3・
・・レーザ発振器、し・・・レーザ光、4・・・レーザ
光学系、12・・・回転機構、16・・・移動機構、1
9・・・レーザ照射ヘッド、22・・・遮光部材、24
・・・透過部、24・・・遮光部。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 第1図 第3図 第4図     第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シリンダブロックのライナー面に疑似市松模様の
    レーザ焼入れを行なうシリンダブロックの焼入れ方法に
    おいて、前記シリンダブロックのライナー面に向つてレ
    ーザ光を連続的に照射するとともに、そのレーザ光の光
    路上に遮光手段を設けて前記ライナー面に焼入れ部と非
    焼入れ部とを交互に繰返して螺旋状の不連続帯状焼入れ
    パターンを形成する第1の焼入れ手段と、この第1の焼
    入れ手段によつて得られた不連続帯状焼入れパターン間
    に第1の焼入れ手段と同様にレーザ光を照射するととも
    に、第1の焼入れ手段と位相をずらして焼入れ部と非焼
    入れ部とを交互に繰返して螺旋状の不連続帯状焼入れパ
    ターンを形成する第2の焼入れ手段とからなるシリンダ
    ブロックの焼入れ方法。
  2. (2)シリンダブロックのライナー面に疑似市松模様の
    レーザ焼入れを行なうシリンダブロックの焼入れ装置に
    おいて、レーザ発振器と、このレーザ発振器から発振さ
    れたレーザ光を集光するとともに、前記シリンダブロッ
    クのライナー面に照射するレーザ照射光学系と、このレ
    ーザ照射光学系を前記シリンダブロックの軸方向に移動
    させる移動機構と、この移動機構と同期して前記レーザ
    照射光学系をシリンダブロックの内周面に沿って回転さ
    せる回転機構と、前記レーザ照射光学系の光路上に設け
    られシリンダブロックのライナー面に照射されるレーザ
    光の透過部と遮光部とを周方向に交互に有し焼入れ部と
    非焼入れ部とを交互に形成する遮光部材とを具備したこ
    とを特徴とするシリンダブロックの焼入れ装置。
JP61083825A 1986-04-11 1986-04-11 シリンダブロツクの焼入れ方法およびその装置 Expired - Lifetime JPH075978B2 (ja)

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