JPH01166885A - 内燃機関用肉盛バルブの製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関用肉盛バルブの製造方法に関し、特に
内燃機関用エンジンバルブのフェース面又は軸端部に耐
摩耗性の優れた肉盛部を形成する方法に関する。

従来の技術 従来、５ＵＨ３，５ＵＨ３６等のＦｅ基耐熱鋼からなる
内燃機関のエンジンバルブのフェース面及び軸端部の耐
摩耗性を確保するために、Ｃｏ基スステライト合金肉盛
材Ｎ１基肉盛材又はＦｅ基肉盛材等の肉盛材を酸素−ア
セチレンガス溶接、プラズマ粉末溶接法、レーザ粉末溶
接法等により肉盛溶接して耐摩耗性肉盛部を形成してい
た。しかしながら、内燃機関の性能向上に伴い、エンジ
ンバルブフェースの耐摩耗性について尚−層の向上が望
まれており、特に、ガスエンジンのように無潤滑状態で
使用されるエンジンの場合、ステライト合金肉盛材によ
る肉盛部では十分な耐摩耗性を確保できなかった。従っ
て、現在では、トリバロイ合金（６２ＣＯ−２８Ｍｏ　
−８Ｃｒ　−２Ｓｉ）等の高硬度の肉盛材を使用して、
耐摩耗性を更に向上させている。

また、内燃機関の高性能化及び高出力化に対応して、母
材についても従来の５ＵＨ３６等の耐熱鋼に代わり、イ
ンコネル７５１、ニモニック８０Ａ等のＮ１基超耐熱合
金やＮｉの含有量が２０重量パーセントを超える超耐熱
鋼が使用され始めている。

このようなＮ！基超超耐熱合金は超耐熱鋼（以下、単に
超耐熱鋼という）からなる内燃機関用エンジンバルブの
フェース面及び軸端部の耐摩耗性を確保するために、ス
テライト合金等の肉盛材をティグ溶接法により肉盛して
耐摩耗性肉盛部を形成していた。この場合、先ずティグ
溶接で肉盛部を形成した後これを０．２乃至０．４　ｍ
ｍ程度の厚さに削り、次いでこの肉盛部の上にティグ溶
接又は酸素−アセチレンガスで再度ステライト合金を肉
盛溶接することによって、上記バルブ母材の溶込みを回
避して肉盛部の所要硬さを確保していた。

発明が解決しようとする問題点 このように、耐熱鋼からなるエンジンバルブの肉盛材と
してトリバロイ合金は高価であり、しかも肉盛時の湯流
れ性が悪いため製造不良率が高いという問題があった。

また、超耐熱鋼からなるエンジンバルブの肉盛溶接にお
いてティグ溶接法による二層盛り肉盛部を形成する場合
には、溶接温度が高いためステライト合金へバルブ母材
が溶は込み、肉盛部の硬度が低下して十分な耐摩耗性′
が得られなかった。従って、第−層の肉盛部の削り加工
を要すること及びこの削り代に対応して肉盛材等の材料
費が増大することから、肉盛部の製造コストが高くなる
という問題があった。

そこで、本発明は、耐熱鋼又は超耐熱鋼からなる内燃機
関用エンジンバルブのフェース面又は軸端部に、安価で
且つ耐摩耗性、湯流れ性等の肉盛特性の優れた肉盛部を
形成する方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明によれば、Ｃｏ基スステライト合金肉盛材Ｎ１基
肉盛材及びＦｅ基肉盛材よりなる群から選ばれた１つの
粉末肉盛材に、３乃至５０重量パーセントのクロムカー
バイドの粉末を添加して肉盛溶接用合金粉末を作り、内
燃機関用エンジンバルブのフェース面及び軸端部のうち
少なくとも一方に、上記肉盛用合金粉末を肉盛溶接する
ことを特徴とする内燃機関用肉盛バルブの製造方法を提
供する。

また、本発明の好ましい実施態様によれば、上記クロム
カーバイド粉末の粒径は、０．０１乃至０、２　ｍｍで
ある。

作用 ＣＯ基スステライト合金肉盛材Ｎｉ基肉盛材又はＦｅ基
肉盛材に一定量のクロムカーバイド（Ｃｒｓ［’２）粉
末を添加してプラズマ粉末溶接法等によって肉盛溶接す
るとき、肉盛溶接時の湯流れ性が向上する。

従って、所要溶接電流、即ち溶接温度を低く設定するこ
とができ、特に超耐熱鋼からなる母材の場合肉盛部への
バルブ母材の溶込みが減る。また−般に、肉盛材の炭素
及びクロムの濃度が増して肉盛部の硬度が向上する。ま
た未溶解のクロムカーバイドは肉盛部に硬質粒子として
残存するので耐摩耗性が一層向上する。

クロムカーバイドの添加量は、３重量パーセント以下で
は上記硬化作用が十分でなく、５０重量パーセント以上
ではクロムカーバイド粒子の残存量が多くなり、更に肉
盛部全体の製造コストを低減するのに逆効果となる。ク
ロムカーバイド粉末材料の大きさは、要求される肉盛特
性に応じて適宜選択されるが、一般的には０．２乃至０
．０１　ｍｍ０粒径のクロムカーバイドを任意に選定す
ることができる。

添加したクロムカーバイドが肉盛部に与える影響は、そ
の添加量及びその粒径に依存する。粒径が０．１　ｍｍ
以上の場合には５重指パーセント以上のクロムカーバイ
ドを、粒径が０．０８乃至１．０　ｍｍ以上の場合には
２０重量パーセント以上のクロムカーバイドを添加すれ
ば、未溶解のクロムカーバイドが硬質粒子として残存す
るようになる。上記添加量に満た赴ければ、マ）　＋Ｊ
フックス共晶炭化物の増加はあるが、硬質粒子としてク
ロムカーバイドが残存しない。従って、クロムカーバイ
ドの添加量及び粒径を用途に応じて選定し、肉盛部に所
要の耐摩耗性を確保することができる。

Ｃｏ基ステライト合金肉盛材としてステライト合金＃６
、ステライト合金＃１２及びステライト合金＃３２を、
Ｎｉ基肉盛材としてハステロイ合金等を利用することが
できる。

肉盛材にクロムカーバイド粉末を予め混合した肉盛溶接
用合金粉末を肉盛溶接してもよいし、あるいは、マルチ
ホッパにより肉盛材粉末とクロムカーバイド粉末の供給
量を制御しなから肉盛溶接を行ってもよい。

実施例Ｉ Ｃｏ基ステライト合金肉盛材の一種であるステライト＃
６に１００メツシユ乃至３００メツシユのクロムカーバ
イド粉末材料を４０重量パーセント添加して、プラズマ
肉盛法で５ＵＨ３６からなるバルブ母材に肉盛部を形成
した。第１図は、本実施例により形成した肉盛部の組織
を示す顕微鏡写真である。

ステライト＃６の硬さはＨｖ（ビッカース硬さ）４２０
乃至４６０であるが、形成した肉盛部のマトリックスの
硬さはクロムカーバイドの添加によりＨｖ５５ｏ′乃至
！５０に上昇し、未溶解のクロムカーバイドが面積率で
２０パ一セント程度肉盛部に残存した。図中の白い部分
は残存したクロムカーバイドであり、その硬さはＨｖ１
２００であった。

実施例２ Ｆｅ基肉盛材（５５Ｆｅ　−１１Ｎｉ　−２４Ｃｒ−５
，５Ｍｏ）に１００メツシユ乃至３００メツシユのクロ
ムカーバイド粉末材料を４０重量パーセント添加して、
プラズマ肉盛法により５ＵＨ３６からなるバルブ母材に
肉盛部を形成した。第２図は、本実施例により形成した
＾盛部の組織を示す顕微鏡写真である。

上記Ｆｅ基肉盛材の硬さはＨｖ４００程度であるが、ク
ロムカーバイドの添加によりマトリックスの硬さはＨｖ
４８０乃至５５０に上昇し、未溶解のクロムカーバイド
が面積率で２０パ一セント程度肉盛部に残存した。実施
例１と同様、図中の白い部分は残存したクロムカーバイ
ドであり、その硬さはＨｖ１２００であった。

Ｎｉ基肉盛材については実施例を示さなかったが、上記
実施例１及び本実施例と同じ効果が期待できることは明
らかである。

実施例３ ステライト合金肉盛材にクロムカーバイドを５重量パー
セント混入した肉盛用合金粉末をプラズマ粉末溶接法に
より肉盛溶接して、インコネル７５１からなるバルブ母
材のフェース面に肉盛部を形成した。第３図は、このよ
うに形成した肉盛部の硬度分布を示す概略図である。

比較例として、ステライト合金肉盛材を従来のティグ溶
接法による二層盛りにより同じくインコネル７５１から
なるバルブ母材のフェースに肉盛部を形成した。第４図
は、このように形成した肉盛部の硬度分布を示す概略図
である。

以上、２つの硬度分布図を比較すると、クロムカーバイ
ドを５重量パーセント添加して本実施例で形成した肉盛
部は、従来のティグ溶接法による二層盛り肉盛部とほぼ
同じ硬度分布を有することがわかった。

また、以上の実施例は、バルブのフェース面についての
実施例であるが、本発明を軸端部にも適用することがで
きることは明らかである。

発明の効果 以上のように、本発明による内燃機関用肉盛バルブの製
造方法によれば、従来よりも安価に肉盛部を形成するこ
とができ、クロムカーバイドにより肉盛材の湯流れ性等
の肉盛特性が向上するので肉盛部の製造不良率も減少す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１により形成した肉盛部の組
織を示す顕微鏡写真であり、 第２図は、本発明の実施例２により形成した肉盛部の組
織を示す顕微鏡写真である。 第３図は、本発明により形成した肉盛部の硬度分布を示
す概略図であり、 第４図は、従来のティグ溶接法により二層盛りで形成し
た肉盛部の硬度分布を示す概略図である。 第１図 第２図 （Ｘ２５） 第３図 第４図 手続補正書（方式） １、事件の表示　　　昭和６２年特許願第３２６１６９
号２、発明の名称　　　内燃機関用肉盛バルブの製造方
法３、補正をする者 事件との関係　　出願人 名称　富士バルブ株式会社 ４６代理人 に訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｏ基ステライト合金肉盛材、Ｎｉ基肉盛材及び
   Ｆｅ基肉盛材よりなる群から選ばれた１つの粉末肉盛材
   に、３乃至５０重量パーセントのクロムカーバイドの粉
   末を添加して肉盛溶接用合金粉末を作り、 内燃機関用エンジンバルブのフェース面及び軸端部のう
   ち少なくとも一方に、上記肉盛用合金粉末を肉盛溶接す
   ることを特徴とする内燃機関用肉盛バルブの製造方法。
2. （２）上記クロムカーバイド粉末の粒径は、０．０１乃
   至０．２ｍｍであることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項に記載の方法。