JPH03156120A - 渦流室式ディーゼルエンジン用インサートの製造法 - 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） 本発明は渦流室式ディーゼルエンジン用インサート（以
下インサートと記す）の改良に係り、更に詳しくは、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、噴口形成部をインサート本体より耐熱性を有
する超耐熱鋼で複数回肉盛溶接することにより、インサ
ート噴口形成層の合金組成を超耐熱鋼の組成にし、要求
性能に合ったインサートを自在に製造する方法に関する
ものである。

（従来の技術） 第１図に示すように、渦流室式ディーゼルエンジンでは
、ピストンｌとシリンダボア２とシリンダヘッド４とで
形成される主燃焼室３と、シリンダへラド４に装着した
インサート５の渦流室６とを、インサート５の噴ロアを
介して連通させ、渦流室６に燃料噴射ノズル８と予熱栓
９を設けている。

ピストン１の圧縮行程の終期に、主燃焼室３から噴ロア
を介して渦流室６に空気を押込み、該渦流室６内に高圧
の強い渦流を作る。この渦流中に燃料を噴射させると、
燃料は微粒化しつつ気化し、空気（渦流）と混合して着
火する。燃焼が開始されると、渦流室６内の内圧はさら
に高圧となり、噴ロアを介して、主燃焼室３に押出され
、主燃焼室３内の空気も含めて２次的混合と燃焼とを進
行させ、ピストン１の上面に高圧を作用させて膨張行程
に有効な仕事を取り出している。このようにインサート
５は渦流室式ディーゼルエンジンに欠かせないものであ
る。

金属製インサートはロストワックス鋳造法、切削加工法
、鍛造法等で作られ、耐熱疲労性が要求されるので、５
ＵＨ３、Ｓ　Ｕ　Ｈ６１６などのマルテンサイト系耐熱
鋼、ＮＩＭＯＮＩＣＢＯＡ、ＬＣＮ−１５５などの耐熱
鋼が材料として使用されている。

然しなから、ディーゼルエンジンの小型化、熱効率の向
上、高速回転などの要求かたかまり、加えて排ガス規制
などで、エンジンの熱負荷、圧力が大となっている。こ
のため噴口は高温高圧のガスが高速で通過するようにな
り、噴口周縁部は局部的に高温となり、損傷が著しく、
上記の材料では高負荷のエンジンの使用に耐えなくなっ
ている。

このためインサート５本体を、又はインサート５の底壁
の噴ロアの周縁鋭角部のみを耐熱性に優れた合金で肉盛
することが提案されている（例えば特開昭６２−１１２
７６２号及び特開昭６３−４７３４６号公報）。これら
の方法は、インサート５本体の頃日周縁鋭角部に凹みを
加工し、その凹みに耐熱合金を肉盛溶接する方法である
ため、肉盛溶接時インサート５本体が溶融することが避
けられず、肉盛溶接に使用する耐熱合金とインサート５
本体の溶融合金とが肉盛溶接時に溶は合い、結果として
、得られた噴口形成層の合金組成は、肉盛溶接に使用し
た耐熱合金組成と異なる結果を生じる。又、噴口部を高
温高圧のガスが高速で通過するが、そのガスが酸化性で
ある場合、特に耐酸化性が噴口周縁部耐熱合金組成に要
求されるようになる。このような場合、噴口周縁部耐熱
合金組成は出来るだけ鉄含量が少いこと、即ち鉄含量が
５％未満であることが要求される。このため例えば、イ
ンサート本体をＦｅベースのＳＯＳ　４０３材で作成し
、噴口部周縁部をＮｉベースのハステロイＣ材で構成し
ようとしても、従来の方法ではインサート本体を溶かし
ながらハステロイＣ材を肉盛するため、結果としてハス
テロイＣがインサート本体の溶融ＳＯＳ　４０３で希釈
され、鉄分を相当量含有した噴口周縁部耐熱合金組成を
えるにすぎなかった。

（本発明が解決しようとする課題） 本発明は、前記した従来の加工法の欠点を解消するため
に、肉盛溶接された噴口形成層の耐熱合金組成を、肉盛
溶接に使用した耐熱合金組成とほぼ同一となるよう加工
したインサートを製造する方法を提供し、該方法により
、インサート本体の合金組成により噴口形成部層の耐熱
合金組成が変動することがなく、肉盛溶接に使用した耐
熱合金とはり同じ組成を有する噴口形成層を得、噴口周
縁部は期待した耐熱性を示し、その損傷を抑えることが
できると共に、肉盛溶接に使用する耐熱合金の組成を選
択することにより、噴口周縁層の耐酸化耐熱性を任意に
制御できるようにしたインサートの製造法を提供するこ
とを解決すべき課題とする。

更に本発明は噴口形成層の合金組成が耐酸化耐熱性を有
するよう鉄含量が５％未満である合金層であるインサー
トの製造法を提供するものである。

（課題を解決するための手段とその作用）前記の課題を
達成するため、インサート５本体の噴ロアを開口させる
噴口形成層を肉盛溶接により製造するに際し、従来提案
されている肉盛装置を用いて、噴口形成部の凹を肉盛溶
接した後、肉盛加工した層を溶かしながら、更に先に肉
盛溶接に使用した耐熱合金で肉盛溶接を行う。この工程
を繰返すことにより、インサート５本体の合金組成に影
響されず、肉盛溶接に使用した耐熱合金と同じ組成を有
する噴口形成層１０を形成できる。

肉盛溶接工程の繰返し回数が増える程、インサート５本
体の溶融合金が肉盛溶接使用耐熱合金溶融物と希釈する
機会を減じるので、噴口形成層１０の耐熱合金組成は肉
盛溶接使用耐熱合金組成に近ずく。従って肉盛溶接の回
数は多い程良いのは当然であるが、操作上、得られた噴
口形成層１０の耐熱合金組成が期待の耐熱性かえられる
組成になる様に制御することが好ましく、一般に３回以
上繰返すと充分に目的の耐熱性を有する噴口形成層１０
を得ることができる。剥離を起こさず、良好な本体と肉
盛部の複合構造を得るには、本体側をある限度以上溶か
しなから肉盛加工を行う必要があり、凹部表面から約２
鵬は溶融させることが望ましい。

肉盛溶接に使用する耐熱合金はインサート５本体の合金
より耐熱、耐酸化性である合金であればいかなる合金で
も使用可能である。噴口形成層１０はインサート５本体
の上下２面に存在するが、これら２面又はいずれか１面
に前記した方法で噴口形成層１０を作成することが可能
であり、上下面の肉盛溶接に、夫夫異なった耐熱合金を
使用することも可能である。これら使用する耐熱合金の
種類は噴ロア周縁部の耐熱疲労度により任意に選択する
。

以下具体的実施例に基づいて本発明を具体的に説明する
。

（例１） ＳＵＳ４０３　（Ａ）で作られたインサート５本体の底
壁１２の内面に、機械加工又は鍛造により、凹みを付加
加工した噴口形成部１１を作る。この凹みにプラズマ粉
末肉盛溶接装置を用いて、以下に示す組成を有する耐熱
合金（Ｂ）を肉盛溶接して噴口形成層１０をえる。えら
れた噴口形成層１０の、肉盛溶接後該肉盛加工層を、そ
の剥離を生しないように凹表面を約２ｍｌ１１程度溶か
しながら、更に同じ（Ｂ）耐熱合金で肉盛溶接した。そ
の後、噴ロアを穿けた。各肉盛溶接操作でえられた噴口
形成層１０の肉盛加工層の合金組成を測定して以下に示
す結果をえた。（数値は重量％）（Ａ）　　　　（Ｂ）
　　　　　（Ｃ）ベース材　肉盛溶接材　１回肉盛後 ０．１２　　０．１１　　　０．１１ ０．４０　　０．４５　　　０．４２ ０．６２　　０．６３　　　０．６３ １２．５　　１３．０　　　１２．７ Ｂａ　Ｉ　　　　Ｂａ　ｌ Ｂａ１　　　　　　　　１５．３ （Ｄ） ２回肉盛後 ０．１１ ０．４３ ０．６３ １２．９ Ｂａ１ ２．３ 第１回の肉盛加工後えられた噴口形成層１０の肉盛加工
層の組成は、インサート５本体の合金熔融により肉盛溶
接材料（Ｂ）に希釈され、第１同氏作後の噴口形成層１
０の加工層組成は、Ｆｅを約１５％含み、（Ｂ）合金の
組成と相違していたが、肉盛溶接操作を２回繰返すこと
により、えられた噴口形成層１０の加工層合金組成のＦ
ｅ含量は、著しく低くなりその組成は肉盛溶接材（Ｂ）
の組成に類似していた。

本実施例に使用したプラズマ粉末肉盛溶接法及びその装
置を以下に示す。

第４図は使用したプラズマ溶接装置の概略図で、プラズ
マトーチ２５を使用し、インサート５を第５図に示した
ポジショナ−２４にのせた治具２３にセットし、インサ
ート５の底部ｌＯをプラズマ粉末肉盛溶接した。溶接に
際して、粉末送給とともに電流を上げ、局部加熱を避け
るためインサートを回転させ、プラズマトーチをウィー
ビングさせる。インサートの凹部に肉盛材をプールさせ
粉末送給を止めてからも、溶接電流を下げずに電流を通
じ、充分に肉盛材とインサートとをなじませて完全に肉
盛加工した。

使用した溶接条件は以下の如くである。

溶接条件 トーチ中心 ポジショナ− 粉末供給速度 電　　　　　流 電　　　　　圧 被肉盛り材の中心より４ｍｍ ２５　ｒ、ｐ、ｍ。

０．３ｇ／ｓｅｃ ４０Ａ ５Ｖ （例２） 例１でえられた噴口形成層１０の加工層を同し肉盛溶接
材（Ｂ）で更に例１に示した方法で肉盛溶接した結果、
えられた加工層の合金組成はＣ１０，１１；Ｓ　ｉｏ、
４５　；Ｍｎ０．６３　；Ｃｒ　１３．０　；Ｆ　ｅ　
０．３及び残りＮｉを示し、（Ｉ３）合金組成と同様で
殆んどＦｅを含まないことが判明した。

（効　果） 本発明の方法により、インサート本体の合金組成に影宮
されず、要求性能に応した合金組成を有する噴口形成層
を作製でき、又肉盛溶接回数に応じその回数順に、えら
れる噴口形成層の加工層の組成を順時変化させることが
でき、インサート本体からの使用中の加工層の耐剥離性
能も向上され得るので、使用中、複合部の剥離の危険性
も少くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は渦流室式ディーゼルエンジンの燃焼室付近の概
略図、第２図は本発明による肉盛溶接前のインサートを
示す図、第３図は本発明によるインサートの図、第４図
は実施例に使用したプラズマ粉末肉盛溶接装置の概略図
、および第５図はインサート本体のプラズマ粉末肉盛溶
接装置へのセント状態を示す説明図である。 ■・・・ピストン、３・・・主燃焼室、５・・・インサ
ート、６・・・渦流室、７・・・噴口、１０・・・噴口
形成層、１９・・・溶接用粉末、２０・・・プラズマア
ーク、２１・・・シールドガス供給路、２２・・・冷却
水路、２３・・・治具、２４・・・ポジショナ−１２５
・・・プラズマトーチ、２６・・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒部、該円筒部の一方の開口を閉じる底壁、底
   壁に穿けられた噴口とを有し、円筒部内の渦流室からの
   燃焼ガスを噴口を介して主燃焼室に供給する渦流室式デ
   ィーゼルエンジン用インサートの製造法において、少く
   とも底壁の上下面の何れか一方に凹状の噴口形成部を作
   ること、この噴口形成部に耐熱合金を複数回肉盛溶接す
   ることにより噴口形成層を作ること、およびこの噴口形
   成層を含めて噴口を穿けることを特徴とする渦流室式デ
   ィーゼルエンジン用インサートの製造法。