JPH02185617A - 副燃焼室インサートの製造方法 - 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） 本発明はディーゼルエンジン用副燃焼室インサート（以
下″インサート”と称する）の製造方法に係り、更に詳
しくは、噴口の鋭角部の周縁部を超耐熱合金で構成した
耐熱構造とするインサートの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来のインサートはその製造方法としてロストワックス
鋳造方法、冷間或は熱間鍛造方法等があり、それに使用
される材料としては耐酸化性、高温強度、耐ヒートチエ
ツク性、耐熱疲労性等が要求されており５ＵＨ３，５Ｕ
Ｈ６１６等のマルテンサイト系耐熱鋼、５ＵＨ３１０，
５ＵＨ３０９等のオーステナイト系耐熱鋼、ＮＩＭＯＮ
ＩＣ８０Ａ、ＬＣＮ−１５５等の超耐熱合金がある。

最近ディーゼルエンジンは熱効率の向上、高速回転の要
求が強く、ために燃焼室周辺の熱負荷が大きくなり、特
にインサートの噴口部付近は高温ガス流に曝されるため
局部的に高温になり損傷が甚だしい、ために５Ｕ）Ｉ３
，５Ｕ）１６１６等のマルテンサイト系耐熱鋼は高温強
度があり変形が少なくインサートとしては最適であるが
、耐酸化性かないため、耐熱疲労性、耐熱衝撃性が十分
でなく最近の高負荷エンジンの使用に耐えなくなってき
た。又５Ｕ）ｉ３０４，５ＵＨ６１６等のオーステナイ
ト系耐熱鋼は一熱膨張率が大きくインサートの耐用寿命
を決定する耐ヒートチエツク性、耐変形性が不充分であ
る。ＮＩＭＯＮＩＣ８０Ａ、ＬＣＮ−１５５等の超耐熱
合金は耐酸化性、高温強度において優れ、熱応力に対し
ては充分に耐え耐変形性もあるが、一般に５００〜７０
０℃における靭性が劣り、それ以上の高温からのエンジ
ンの冷却時の引張り応力に対する変形に追従できず。

５ＵＩＩ３１０．５ＵＨ３０９等のオーステナイト系耐
熱鋼に較べても耐ヒートチエツク性、耐熱疲労性に劣る
という問題点があった。

その対応策として、インサート本体をある程度の耐熱性
を有する安価な耐熱鋼で形成し、異常に加熱される噴口
角部の周縁部を耐熱性に優れた超耐熱合金で形成したイ
ンサートが種々提案されているが、製造方法、コスト等
の面で幾多の欠点があり十分とは云い難いものがあった
。

本出願人は、上述の欠点を解決するため特願昭６３−１
０８８２３号公帽にて、インサート本体をある程度の耐
熱性を有する安価な耐熱鋼で形成し、噴口角部の周縁部
を耐熱性に優れた超耐熱合金を肉盛り溶接によって構成
することにより、耐熱性、耐熱疲労性の劣化を防止し、
安価に耐久性の優れたインサート及びその製造方法を開
示した。

（本発明が解決しようとする課題） しかしながら、先の発明による肉盛り溶接による製造方
法は前記の如く多くの優れた効果を奏したが、肉盛り溶
接時に本体の耐熱鋼の成分が肉盛りされた超耐熱合金中
へ溶は込むために、耐熱性が低下するという問題点があ
った。この問題点を解消することにより、耐熱性のより
優れたインサートの簡潔容易でコストの安い製造方法を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は上述の目的を達成するため、インサート本体を
熱膨張率が小さく高温強度があり、且つ、ある程度の耐
熱性を有する耐熱鋼を用いて形成し。

異常に加熱される噴口の鋭角部の周縁部を耐熱性に優れ
た超耐熱合金にて構成するインサートの製造方法として
、中心部に耐熱性に優れた超耐熱合金で、外周部に熱膨
張率が小さく高温強度があり、ある程度の耐熱性を有す
る耐熱鋼からなる２Ｎｓクラッド鋼を用いて冷間又は温
間或いは熱間鍛造により正規の形状寸法に成形した後、
機械加工により噴口の斜孔をあける製造方法による。

（実施例） 以下、本発明を実施例の図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図に本発明のインサート１の縦断面図、第２図に平
面図、第３図に底面図を示す１図中２は耐熱鋼からなる
インサート本体、３は噴口、７は噴口ＲＩ縁部の超耐熱
合金である。

第４図は本発明のインサートの素材の２層クラッド鋼６
の斜視図を示す、外周部８は第１表に示す化学成分ＡＩ
からなる耐熱鋼で外径寸法りが２５１１１１のちを用い
た。中心部は第１表の化学成分Ａ■からなる超耐熱合金
７で、直径寸法ｄは下記に示す鍛造工程を経た後に噴口
周縁部が超耐熱合金で形成されるように１３ｍ＋＊のも
のを用いた。

本発明の製造方法について、第５図に基づいて説明する
。

０２層クラッド鋼丸棒６を切断する等の任意の方法によ
り円柱状の部材Ｉとする。

■部材Ｉを上下面方向に圧縮し略樽状部材■とする。

■部材■を超硬合金製のダイに挿入して、上下の超硬合
金製の金型でプレス加工し１円錐台状の渦流室４を有す
る部材■とする。

■部材■を天地を逆にして別の超硬合金製の金型でプレ
ス加工し底部外縁に円環状の突起５を有する部材■とす
る。

■部材■を超硬合金製のダイに挿入して、超硬合金製の
金型で断面が略三角形で端面が噴口に近似する形状の斜
凹部９を有する部材■とする。

■部材■を別の超硬合金製のダイに挿入して、超硬合金
製の金型で部材■の斜口部９に対向する位置に断面形状
が略三角形で端面が噴口に近似する形状の斜口部１０を
有する部材■とする。

■斜凹部９の底面が水平になるように部材■を把持し、
ドリルにて異形斜凹部９と１０に従って噴口３をあけて
部材■とすることにより本体２はある程度の耐熱性を有
する耐熱鋼８で形成され、噴口３の鋭角部局縁部は耐熱
性に優れた超耐熱合金７で構成されたインサート１が得
られる。

本発明の上記方法により形成されたインサート（試料番
号Ａ）について耐熱疲労試験を行なった。

尚、比較品として第１表に示す耐熱合金５ＵＳ３１０８
合金（試料番号Ｂ）とＮＩＭＯＮＩＣ８０（試料番号Ｃ
）を用いてロストワックス鋳造方法により製造したイン
サートと、先の発明による耐熱合金５ＵＳ３１０８合金
からなる本体に、噴口周縁部を超耐熱合金ＮＩＭＯＮＩ
Ｃ８０を肉盛り溶接したインサート（試料番号Ｄ）につ
いて同様な試験を行なった。

第１表 （重量％） 本試験は第６図に示す試験装置１２に取付けられた第７
＠に示す保持具１３に試験片のインサート１を固定し、
ガスバーナ１４で下面から約９５０℃に加熱した後、試
験装置１２を回転させインサート本体１をスプレー１５
の上方に移動させて水をスプレーして約４０℃まで水冷
した後空冷する。第８図に示す加熱、冷却のサイクルを
３００回繰り返したのち、第９図に示すように噴口部３
の底面周縁に発生した亀裂１６の長さを測定し、その長
さの合計によって耐熱疲労性を判定した。

耐熱疲労試験の結果、比較品のＢ、Ｃの亀裂の長さは夫
々６．０ｍ讃、１２．８ｍｍ、先の発明品りの亀裂の長
さは１．８ｍ＋ｉであったのに対して１本発明品Ａには
亀裂の発生は全く認められなかった。

以上の結果より本発明の製造方法により得られたインサ
ートは耐熱疲労性が著しく向上し改善されたことが認め
られる。

（効果） ディーゼルエンジン用副燃焼室インサートとして、中心
部が耐熱性に優れた超耐熱合金で外周部がある程度の耐
熱性を有する耐熱鋼からなる２層クラッド鋼を用いて、
鍛造法により耐熱性、耐熱疲労性に優れ、耐久性の向上
が図られたインサートが安価に提供できた実用上の効果
は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図　本発明に係わる副燃焼室インサートの一例を示
す縦断面図 第２図　第１図の平面図 第３図　第１図の底面図 第４図　２層クラッド鋼の斜視図 第５図　本発明の製造工程を示す説明図第６図　熱疲労
試験装置の概要図 第７図　熱疲労試験装置の試験片保持具と試験方法を示
す概要図 第８図　熱疲労試験の加熱冷却サイクルを示すグラフ図 第９図　亀裂の発生状況を示す平面図 １：副燃焼室インサート　２：本体 ３８噴口　　　　　　　　４：渦流室 ６：２層クラッド鋼　　　７：超耐熱合金８：耐熱鋼　
　　　１２：熱疲労試験装置１３：保持具　　　　　　
１４：バーナ１５ニスプレー　　　　　１６：亀裂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 本体（２）をある程度の耐熱性を有する安価な耐熱鋼で
   形成し、噴口（３）の周縁部を耐熱性に優れた超耐熱鋼
   で構成したディーゼルエンジン用副燃焼室インサート（
   １）において、中心部が噴口（３）の周縁部となる超耐
   熱合金（７）、外周部が本体（２）となる耐熱鋼（８）
   からなる２層クラッド鋼（６）を用いて鍛造法により形
   成したことを特徴とする耐熱性、耐熱疲労性に優れたデ
   ィーゼルエンジン用副燃焼室インサートの製造方法。