JPH025533B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 摩耗面をスチールで肉盛りすること、カム軸
１に応力除去のための熱処理を施すこと、強度を
高めるための歪取り熱処理を施すこと、及び研削
処理を含むカム軸再生方法であつて、肉盛りがカ
ム２の許容限度を超えて摩耗した面にのみ限定さ
れ、且つ修繕後に規定寸法をわずかに超える層を
溶着するように実施され、そして、カム軸１の応
力除去熱処理及び歪取り熱処理後に、肉盛りされ
たカム２，３及びそのまゝであるカムの全てが修
繕寸法に研削され、そしてその後、カム軸１が特
別の強度付与のために窒化処理され、もう一度歪
取りされることを特徴とするカム軸の再生方法。

２ スチール電極棒が、許容限度以下に局部的に
摩耗した領域で、鋳鉄カム軸１を肉盛りするため
に用いられることを特徴とする請求の範囲１項の
方法。

３ 鋳鉄カム軸１の応力除去熱処理が、600〜
610゜で３〜3.5時間処理されることを特徴とする
請求の範囲第１項の方法。

〔技術分野〕

本発明は、機械の修繕に関するものであり、特
にカム軸を再生利用する方法に関するものであ
る。

〔背景技術〕

運転時には、負荷を被る面が孤立状態であるた
めに、機械の構成要素の幾つかに摩耗が限定され
る。それ故、例えば自動車弁装置のカム軸は、ボ
スが事実上変化を受けないままであるのに、局部
的にカムで摩損する。

カムでの摩耗量に匹敵する残存量を研磨し、カ
ムに対して周面帯片を付与し、そしてそれらを研
磨することから成る摩損カム軸を再生利用する方
法が知られている（参照、Patent of Japan No.
5247094；series ４／１：Bulletin 77／383；
1977）。

労力消費の存在にもかかわらず、この方法は修
繕された物の信頼性が保証出来ない。

また、カム軸の摩耗面を修繕寸法まで機械加工
しカム軸ベアリングの内径に挿入適合することか
ら成る内燃機関の弁装置を再生利用する方法も知
られている（参照、“Remont dvigatelei
avtomobilei GAZ”Shneider G.K.Gorky
Publishers，1955，pp.236−237）。

しかしながら、この方法も又、大きく摩損した
カムの修繕には適切でなく、機械加工を通して、
耐摩耗層を研削でうばわれるために、再生された
カムの信頼性を保証することは出来ず、製作及び
挿入適合は労力を消費する。

更にまた、火災吹付け手段によつてカム軸を再
生利用する方法も知られている（参照、
“Gazotermicheskoe napylenie iznoshennykh
detalei mekhanizma gazoraspredelenia
dvigatelei avtomobilei VAZ”，B.I.
Maximovich et al.，“Avtomobilnaya
promyshlennort”magazine，No.７，1983）。

この工程は、摩損カムを所定径に変更するこ
と、及びスプレー・ガンを用いて、カムに溶融状
態で自己融合合金粉の2.5〜3.0mmの溶着を付与す
ることを含んでいる。第２及び第４ベアリングボ
スは、ほんの0.3〜0.4mm厚の層を溶着することに
よつて同様方法で更新される。８つのカムと２つ
のベアリングボスを更新するのに必要な材料は、
120〜150grであり、そして仕事時間は10〜15分で
ある。更新されて室温に冷却された後、カム軸
は、歪み取り機上で、中央ベアリングボスを表面
チエツクに用いてまつすぐにされる。更新された
カム及びベアリングボスは、ならい研削盤又はサ
ーキユラー・グラインダー（circular grinder）
で研削される。

このラインでのカム軸修繕は高価である。高価
な合金粉末を必要とするで高価になる。ベアリン
グボスの表面調整、改造及び研削が、合金粉末を
使用する点で困難である故に労力の消費でもあ
る。追加的なサーキユラー・グラインダーも、仕
事をうまく処理するために要求される。この方法
は、第１、第３及び第５ベアリングボスを改造す
るためには応用出来ない。

技術としては、焼入れ及び研削によつて後処理
されるスチール電極棒によりスチールカムシヤフ
トの摩損表面を改造する方法が知られている（参
照、“Remont traktorov”，Pogorely I.P.et al.，
OTIZ Selkhos State Publishers，1960，pp.154
−155）。カムは改造される前にざらざらにされ、
焼入れで生ずるカム軸のひずみを除去するため
に、ボスが修理寸法に研削される。同時に、ボス
は修理されるが、しかしこの場合には特別の構成
要素が設けられねばならない。従つてこの方法は
労働力と材料との両方の消費となる。

また、技術として、スチール電極棒を用いてサ
ブマージドアーク溶接（submerged arc
welding）により金属部分を修理する方法も知ら
れている（参照、V.A.Nalivkin
“Tsentralizovannoe vosstanovlenie detalie
avtomaticheskoi naplavkoi ｉ svarkoi”
Privolshskoe Publishers，Saratov，1965，
pp.106−107）。

このプロセスは次のとおり実行される。

運転後に残つている汚物を表面から掃除される
や否や、各構成要素はその寸法、形状及び機械的
特性に影響を与える欠陥（チツピング、くぼみ、
割れ目、摩耗の痕跡）について調べられる。

続いて表面準備として、ひずみ直し、表面処理
基準の修理、及び改造を容易にする取付具で各構
成要素を取付けることを行う。

摩耗表面は、次に冷間でか又は加熱されるや否
や改造される。

それに続いて最初に熱処理が、改造の間引起こ
された歪を減ずるために加えられる。必要とされ
る処理として、焼なますか常態にする。

次に、溶着層のざらざらから仕上げへの変更、
フライス削り、平削り、及び穴ぐりを含む機械加
工を始める。時には、歪取りが改造後か、或いは
熱処理後にしばしば必要とされる。

機械加工は、焼もどし、焼なまし、及び常態化
から成る他の熱処理に引継がれる。

最后に、精密な研削、精密な穴ぐり、及び類似
の加工をして、ざらざらを取除く。ホーニング仕
上げ及びラツプ仕上げの如き種々の精細な仕上げ
も又含まれる。

上述の一連の工程は、一般にスチール要素の修
理、好ましくは回転体の形態の構成要素に適用さ
れる。

どの面のどのような摩耗も、サブマージドアー
クク溶接で改造出来る。もし摩耗が少ない場合に
は、必要な厚さの溶着金属層を形成するために、
摩損面から幾分かの金属は取除かれる。強度を高
るために通常行なわれる熱処理は誘導焼入れであ
る。溶着金属の所望強度を得るために合金鋼が常
用されている。

しかしながら、使用される材料は高価であり、
複雑な機械加工が労働消費を伴い、且つ改造表面
の耐摩耗性は低い。

〔発明の開示〕

本発明の主たる目的は、再生される製品の品質
が改善された技術を使用することにより新品のレ
ベルとなることを保証するカム軸再生方法を提供
することにある。

この目的は、スチールによる摩耗表面の肉盛
り、応力除去のためのカム軸の熱処理、強度を高
めるための歪取り熱処理、及び研削を包含する本
発明のカム軸再生方法に於て、肉盛りが、許容限
度をこえて摩耗したカム表面にのみ限定されて、
修繕後に規定寸法を、わずかに超過する層を溶着
するように実施例され、そして肉盛りされて完全
になつたカムは、応力除去熱処理と歪取り処理の
後、修繕寸法にすつかり研削され、そのあとカム
軸は特別の強度を付与するために窒化処理され、
もう一度歪取りされることにより達成される。

スチール電極棒は、鋳鉄カム軸の局部肉盛りの
ために用いられるのが好都合である。

また、鋳鉄カム軸の応力除去熱処理は、600〜
610℃で３〜3.5時間処理されるのが好都合であ
る。

カム軸再生の開示された方法は、材料の最小限
消費とカムの鋳鉄とスチール表面との間での失敗
のない接合を提供する。

窒化処理は、カムの鋳鉄とスチール表面との強
度特性を一様にする。それはまた、それらの強度
付与処理と同時にベアリングボスの強度も増進す
る。

開示された方法によるカム軸再生のための所要
労力は、新カム軸の製造に必要な労力の1/2であ
る。

開示された方法は、また再生金属（secondary
metal）の用途を作る。

【図面の簡単な説明】

本発明の好適実施例は、添付図面に関する例で
述べられるが、図に於て：第１図は、改造される
カム軸を示し；第２図は、本発明によつて修繕さ
れたカムを示し；第３図は、本発明によつて研削
されたカムを示し；第４図は、本発明により浸炭
窒化層を備えたカムの鋳鉄表面と溶着されたスチ
ール表面との間の接触領域を示している。

〔発明を実施するための最善の態様〕

例えば、鋳鉄カムシヤフト（第１図）が修繕さ
れる手段を考案しよう。

一定期間の運転後、５つのカム２はC₁−C₂／２ （第２図）の量によつて許容限度以下に摩耗して
おり、３つのカム軸３はC₁−C₂／２より少ない摩耗 を示している。ここでC₁は新しいカムの基本円
の直径であり、C₂は修理寸法のカムの基本円の
直径である。

全てのボス４（第１図）についての摩耗は、カ
ム軸運転の条件のために均一であり且つ0.01mmを
越えない。ボス４上の最大摩耗はこの種カム軸に
関して0.03mmを越えない。

カム軸を洗浄後、心出し面５と６とが旋盤（図
示なし）上で再調整される。

５つのカム２は、次いで半自動肉盛り装置
（semi−automaticbuilt−up equipment）によつ
て生ずるガスシールドの下に、スチール電極棒
（図示なし）を使用して、C₁−C₂／２（第２図）よ り多くを摩耗の領域内、即ち点７と８の間でビル
トアツプ（肉盛り）される。肉盛りがカム２上の
摩耗領域のみである事が合金の添加物の必要を最
少にする。またこの場合には、入熱量も、鋳鉄カ
ム軸１（第１図）の延性が影響を受けないような
最少限である。少し摩耗したカム３は少しも肉盛
りされない。この事は合金の添加物をより節約す
る。

カム軸の、大体製造中に生起される内部応力
（これは、例えば誘導焼入れの応力）、使用中の疲
労、及びカム２の肉盛りのための応力、等の除去
が、軸炉の保護ガス雰囲気内に於て600℃で３〜
3.5時間熱処理され、そして冷やされる。この応
力除去の条件は、カム２のスチールと鋳鉄部分間
の界面での割れを防止し、そして、カム軸が正確
な寸法精度に歪除去されるように、カム軸１の延
性を不変に持続する。

変形は、歪除去プレス上で取除かれる。

歪取りの後、カム２と３とは半自動ならい研削
盤上で修繕寸法C₂（第２，３図）に研削される。
研削作業中に、カムの修繕寸法C₂の高さＨ（第３
図）に気を付けるべきであり、そしてその高さ
は、エンジンの出力を減ずることのないように、
且つ特別な弁装置を原型の弁と等しく製作するよ
うに、弁装置の構造に関して選ばれねばならな
い。

歪取りされたカム軸は、軸炉を用いてアンモニ
アガス及びエクソガス（Exogas）の混合気中で
窒化処理される。

窒化処理の間にカム２（第２図）表面で形成さ
れた浸炭窒化層９は、鋳鉄表面１０とスチール表
面１１とに同一強度特性を提供する。

炭素と窒素との導入で生じた窒化された面の半
径方向肉盛りは、ボスに図面に描かれた寸法に修
理されることを可能にする。

窒化処理の間に引き起こされたカム軸（第１
図）の変形は、ひずみ取りプレスで取除かれる。

開示された発明によつて再生されたカム軸は、
新品カム軸のために指定された条件に完全に合致
し、少くとも125000Kmの耐用寿命を有している。

開示された方法によつてカム軸を再生するため
の必要労力は、同様設備上で新規のカム軸を製作
するに必要な労力の1/2である。

〔産業上の利用性〕

本発明は、水花点火デイーゼルエンジンのスチ
ール及び鋳鉄製カム軸の改造肉盛りへの張適用が
見出せる。