JPH032923B2 - - Google Patents
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- JPH032923B2 JPH032923B2 JP57027880A JP2788082A JPH032923B2 JP H032923 B2 JPH032923 B2 JP H032923B2 JP 57027880 A JP57027880 A JP 57027880A JP 2788082 A JP2788082 A JP 2788082A JP H032923 B2 JPH032923 B2 JP H032923B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal member
- arc
- tig
- tig arc
- current time
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
本発明は、TIGアークによる金属部材の再溶融
表面硬化処理法に係り、更に詳細には比較的熱容
量の小さい金属部材に対し適用されるに適した再
溶融表面硬化処理法に係る。 TIGアークの如き高エネルギ密度源を用いた再
溶融表面硬化処理法は金属部材の表面を局部的に
硬化させる処理法として、種々の技術分野に於て
広く利用されている。例えばTIGアークにより金
属部材の表面をある範囲に亙つて硬化させること
は、従来より一般に、溶接トーチをウイービング
させたり、そのシングルビードを重ねつつその金
属部材の表面部を溶融させ、急冷することにより
行なわれている。 しかしこれらの方法による場合には、金属部材
の既に再溶融され硬化された部分がその近傍を通
過するTIGアークにより再加熱されるのでその部
位の硬度が低下し、またビードの重ね合わせられ
た部位の組織が不均一となることにより、その部
位に於ける耐摩耗性が必ずしも充分には向上しな
いという問題がある。また上述の如きウイービン
グ法などによる場合に於ては、そのビード端部に
於て充分な溶融を行なわせるタイミングが処理技
術上の問題となり、ビード端部に割れやブローホ
ール等の欠陥が生じ易いという問題がある。 かかるウイービング法などによる表面硬化熱処
理に於ける不具合に鑑み、特に熱容量の小さい金
属部材の再溶融表面硬化処理法として、アークス
ポツト溶接と同様の要領にて、表面硬化処理され
るべき金属部材に対し溶接トーチを静止状態に維
持し、その表面硬化処理されるべき表面をスポツ
ト状に溶融させる方法が考えられる。しかしこの
方法に於ては、金属部材の溶接トーチ直下の部分
が極端に深く溶融されその周囲の部分は充分には
溶融されないため、溶接トーチ直下の部分の周囲
の表面部をも溶融させ硬化させようとすれば、通
電電流を高くするか、又は金属部材の表面を幾つ
かの点に亙つて処理しなければならない。この場
合通電電流を高くすると、金属部材への入熱が過
大になり、生成されるチル層の結晶が粗大化し、
金属部材のその表面に於ける硬度や耐摩耗性は充
分には向上しない。また金属部材の表面を幾つか
の点に亙つて処理する場合には、処理能率が悪く
なるのみならず、上述のウイービング法の場合と
同様の不具合を生じる。 本願発明者等は上述の如き従来の再溶融表面硬
化処理法に於ける種々の不具合に鑑み、幾つかの
実験的研究を行なつた結果、ピーク電流時間がベ
ース電流時間以上になるよう連続的なTIGアーク
をパルス発振させることにより、TIGアークを金
属部材に対し走査しなくても部材表面の比較的広
い範囲を再溶融表面硬化処理し得ることを見出し
た。 本発明は、本願発明者等が行つた実験的研究の
結果得られた上述の如き知見に基き、TIGアーク
を金属部材に対し走査することなく部材表面を比
較的広い範囲に亙り均一に且迅速に硬化させるこ
とができるよう改善された再溶融表面硬化処理法
を提供することを目的としている。 かかる目的は、本発明によれば、連続的なTIG
アークを金属部材に対し静止状態に維持し、ピー
ク電流時間がベース電流時間以上になるようTIG
アークをパルス発振させることを特徴とするTIG
アークによる金属部材の再溶融表面硬化処理法に
よつて達成される。 かかる本発明による再溶融表面硬化処理法によ
れば、TIGアークのピーク電流により金属部材の
表面に溶融池が形成され、その溶融金属が一種の
遮熱スクリーンとして作用するので、TIGアーク
のベース電流によつて金属部材に与えられた熱が
金属部材の深さ方向よりもむしろその表面に沿つ
て周囲の部位へ伝達される。従つてTIGアークを
金属部材に対し走査させなくても、金属部材の表
面を比較的広い範囲に亙り比較的一様な深さに溶
融させることができるので、金属部材の表面を比
較的広い範囲に亙つて一様に且迅速に硬化させる
ことができ、これにより連続的で一様なTIGアー
クや断続的なTIGアークが使用されアークが走査
される場合に比して、処理能率を大幅に向上させ
ると共に、処理コストを大幅に低減することがで
き、また処理装置も簡便な構造のものであつてよ
い。またTIGアークが金属部材に対し走査される
上述の如き従来の再溶融表面硬化処理法に比し
て、表面硬化処理されるべき金属部材の表面の縁
部まで溶融する場合に於ても、その縁部部に生じ
る肩ダレは非常に小さく、その抑制制御も容易で
あり、また表面硬化処理後に於ける形状修正等の
後処理を簡便に行なうことができる。 尚、本発明による再溶融表面硬化処理法に於て
は、被処理材の材質や熱容量などによつて異なる
が、電圧12〜30V、ピーク電流120〜350A、ピー
ク電流時間0.05〜0.4秒、ベース電流10〜50A、ベ
ース電流時間0.05〜0.4秒の直流パルス電流が0.5
〜３秒程度通電されることが好ましい。 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。 実施例 １ 第１図に示されている如く、自動車用デイーゼ
ルエンジンに組込まれるロツカーアーム１のカム
シヤフトのカムとの摺動面２（11×12mm）を下記
の表に示す処理条件にてTIGアークによる再溶融
表面硬化処理（Ａ及びＢ）を行ない、4000c.c.４サ
イクルデイーゼルエンジンに組込み、それぞれの
摩耗量を調べる摩耗試験を行なつた。また比較の
目的で、従来のウイービング法による処理Ｃおよ
びアークスポツトによる処理Ｄを行なわれたロツ
カーアームについても同様の摩耗試験を行なつ
た。 尚、被処理材としてのロツカーアームは球状黒
鉛鋳鉄（JIS規格FCD70）よりなり、重量は80ｇ
であつた。また各処理は図には示されていない
TIGトーチを摺動面２の中心３の上方に静止させ
た状態にて行なわれた。
表面硬化処理法に係り、更に詳細には比較的熱容
量の小さい金属部材に対し適用されるに適した再
溶融表面硬化処理法に係る。 TIGアークの如き高エネルギ密度源を用いた再
溶融表面硬化処理法は金属部材の表面を局部的に
硬化させる処理法として、種々の技術分野に於て
広く利用されている。例えばTIGアークにより金
属部材の表面をある範囲に亙つて硬化させること
は、従来より一般に、溶接トーチをウイービング
させたり、そのシングルビードを重ねつつその金
属部材の表面部を溶融させ、急冷することにより
行なわれている。 しかしこれらの方法による場合には、金属部材
の既に再溶融され硬化された部分がその近傍を通
過するTIGアークにより再加熱されるのでその部
位の硬度が低下し、またビードの重ね合わせられ
た部位の組織が不均一となることにより、その部
位に於ける耐摩耗性が必ずしも充分には向上しな
いという問題がある。また上述の如きウイービン
グ法などによる場合に於ては、そのビード端部に
於て充分な溶融を行なわせるタイミングが処理技
術上の問題となり、ビード端部に割れやブローホ
ール等の欠陥が生じ易いという問題がある。 かかるウイービング法などによる表面硬化熱処
理に於ける不具合に鑑み、特に熱容量の小さい金
属部材の再溶融表面硬化処理法として、アークス
ポツト溶接と同様の要領にて、表面硬化処理され
るべき金属部材に対し溶接トーチを静止状態に維
持し、その表面硬化処理されるべき表面をスポツ
ト状に溶融させる方法が考えられる。しかしこの
方法に於ては、金属部材の溶接トーチ直下の部分
が極端に深く溶融されその周囲の部分は充分には
溶融されないため、溶接トーチ直下の部分の周囲
の表面部をも溶融させ硬化させようとすれば、通
電電流を高くするか、又は金属部材の表面を幾つ
かの点に亙つて処理しなければならない。この場
合通電電流を高くすると、金属部材への入熱が過
大になり、生成されるチル層の結晶が粗大化し、
金属部材のその表面に於ける硬度や耐摩耗性は充
分には向上しない。また金属部材の表面を幾つか
の点に亙つて処理する場合には、処理能率が悪く
なるのみならず、上述のウイービング法の場合と
同様の不具合を生じる。 本願発明者等は上述の如き従来の再溶融表面硬
化処理法に於ける種々の不具合に鑑み、幾つかの
実験的研究を行なつた結果、ピーク電流時間がベ
ース電流時間以上になるよう連続的なTIGアーク
をパルス発振させることにより、TIGアークを金
属部材に対し走査しなくても部材表面の比較的広
い範囲を再溶融表面硬化処理し得ることを見出し
た。 本発明は、本願発明者等が行つた実験的研究の
結果得られた上述の如き知見に基き、TIGアーク
を金属部材に対し走査することなく部材表面を比
較的広い範囲に亙り均一に且迅速に硬化させるこ
とができるよう改善された再溶融表面硬化処理法
を提供することを目的としている。 かかる目的は、本発明によれば、連続的なTIG
アークを金属部材に対し静止状態に維持し、ピー
ク電流時間がベース電流時間以上になるようTIG
アークをパルス発振させることを特徴とするTIG
アークによる金属部材の再溶融表面硬化処理法に
よつて達成される。 かかる本発明による再溶融表面硬化処理法によ
れば、TIGアークのピーク電流により金属部材の
表面に溶融池が形成され、その溶融金属が一種の
遮熱スクリーンとして作用するので、TIGアーク
のベース電流によつて金属部材に与えられた熱が
金属部材の深さ方向よりもむしろその表面に沿つ
て周囲の部位へ伝達される。従つてTIGアークを
金属部材に対し走査させなくても、金属部材の表
面を比較的広い範囲に亙り比較的一様な深さに溶
融させることができるので、金属部材の表面を比
較的広い範囲に亙つて一様に且迅速に硬化させる
ことができ、これにより連続的で一様なTIGアー
クや断続的なTIGアークが使用されアークが走査
される場合に比して、処理能率を大幅に向上させ
ると共に、処理コストを大幅に低減することがで
き、また処理装置も簡便な構造のものであつてよ
い。またTIGアークが金属部材に対し走査される
上述の如き従来の再溶融表面硬化処理法に比し
て、表面硬化処理されるべき金属部材の表面の縁
部まで溶融する場合に於ても、その縁部部に生じ
る肩ダレは非常に小さく、その抑制制御も容易で
あり、また表面硬化処理後に於ける形状修正等の
後処理を簡便に行なうことができる。 尚、本発明による再溶融表面硬化処理法に於て
は、被処理材の材質や熱容量などによつて異なる
が、電圧12〜30V、ピーク電流120〜350A、ピー
ク電流時間0.05〜0.4秒、ベース電流10〜50A、ベ
ース電流時間0.05〜0.4秒の直流パルス電流が0.5
〜３秒程度通電されることが好ましい。 以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。 実施例 １ 第１図に示されている如く、自動車用デイーゼ
ルエンジンに組込まれるロツカーアーム１のカム
シヤフトのカムとの摺動面２（11×12mm）を下記
の表に示す処理条件にてTIGアークによる再溶融
表面硬化処理（Ａ及びＢ）を行ない、4000c.c.４サ
イクルデイーゼルエンジンに組込み、それぞれの
摩耗量を調べる摩耗試験を行なつた。また比較の
目的で、従来のウイービング法による処理Ｃおよ
びアークスポツトによる処理Ｄを行なわれたロツ
カーアームについても同様の摩耗試験を行なつ
た。 尚、被処理材としてのロツカーアームは球状黒
鉛鋳鉄（JIS規格FCD70）よりなり、重量は80ｇ
であつた。また各処理は図には示されていない
TIGトーチを摺動面２の中心３の上方に静止させ
た状態にて行なわれた。
【表】
試験の結果、従来のウイービング法による処理
Ｃに於ては、ロツカーアームの摺動面全体を処理
するのに長時間（６秒）を要し、またウイービン
グビードの重なり部分の摩耗量が他の部位に比し
て大きく、従つて処理後の摺動面の硬度及び耐摩
耗性が不均一であることが認められた。また従来
のアークスポツトによる処理Ｄの場合には、TIG
アーク直下の部分の溶け込みが極端に深く、その
周囲の部分をも溶融させるのに比較的長時間（４
秒）を要し、その結果としてTIGアークを直接受
けた部分のチル層の組織が粗大化しており、また
その摩耗量も他の部位に比して著しく大きいこと
が認められた。 これに対し本発明に従つて処理（Ａ及びＢ）さ
れたロツカーアームの摺動面は、上述の処理Ｃ及
びＤによるロツカーアームよりも硬度及び耐摩耗
性が優れており、また再溶融層の深さも一様であ
ることが認められた。第２図は特に処理Ａを施さ
れたロツカーアームのその長手方向に垂直な方向
の断面を6.2倍にて示す写真である。この第２図
からも解る如く、上述の処理Ａによれば、短時間
にて摺動面の実質的に全ての領域が一様に再溶融
され、一様に硬化されることが解る。 実施例 ２ 実施例１の場合と同様、自動車用デイーゼルエ
ンジンに組込まれる排気バルブのバルブステムの
頂面を再溶融し硬化する処理を行なつた。尚採用
された処理条件は電圧18V、ピーク電流Ip＝
120A、ベース電流Ib＝20A、ピーク電流時間Tp
＝0.1秒、ベース電流時間Tb＝0.1秒、処理時間１
秒であり、被処理材としての排気バルブは耐熱鋼
（JIS規格SUH3）よりなる重量105ｇのものであ
つた。 処理後その断面の組織を観察したところ、バル
ブステムの頂面の実質的に全体に亙つて非常に微
細なマルテンサイト組織が形成されていることが
認められた。 以上の説明より本発明による金属部材の再溶融
表面硬化処理法によれば、被処理材の比較的広い
領域を迅速且一様に硬化させることができること
が理解されよう。 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の
実施例が可能であることは当業者にとつて明らか
であろう。
Ｃに於ては、ロツカーアームの摺動面全体を処理
するのに長時間（６秒）を要し、またウイービン
グビードの重なり部分の摩耗量が他の部位に比し
て大きく、従つて処理後の摺動面の硬度及び耐摩
耗性が不均一であることが認められた。また従来
のアークスポツトによる処理Ｄの場合には、TIG
アーク直下の部分の溶け込みが極端に深く、その
周囲の部分をも溶融させるのに比較的長時間（４
秒）を要し、その結果としてTIGアークを直接受
けた部分のチル層の組織が粗大化しており、また
その摩耗量も他の部位に比して著しく大きいこと
が認められた。 これに対し本発明に従つて処理（Ａ及びＢ）さ
れたロツカーアームの摺動面は、上述の処理Ｃ及
びＤによるロツカーアームよりも硬度及び耐摩耗
性が優れており、また再溶融層の深さも一様であ
ることが認められた。第２図は特に処理Ａを施さ
れたロツカーアームのその長手方向に垂直な方向
の断面を6.2倍にて示す写真である。この第２図
からも解る如く、上述の処理Ａによれば、短時間
にて摺動面の実質的に全ての領域が一様に再溶融
され、一様に硬化されることが解る。 実施例 ２ 実施例１の場合と同様、自動車用デイーゼルエ
ンジンに組込まれる排気バルブのバルブステムの
頂面を再溶融し硬化する処理を行なつた。尚採用
された処理条件は電圧18V、ピーク電流Ip＝
120A、ベース電流Ib＝20A、ピーク電流時間Tp
＝0.1秒、ベース電流時間Tb＝0.1秒、処理時間１
秒であり、被処理材としての排気バルブは耐熱鋼
（JIS規格SUH3）よりなる重量105ｇのものであ
つた。 処理後その断面の組織を観察したところ、バル
ブステムの頂面の実質的に全体に亙つて非常に微
細なマルテンサイト組織が形成されていることが
認められた。 以上の説明より本発明による金属部材の再溶融
表面硬化処理法によれば、被処理材の比較的広い
領域を迅速且一様に硬化させることができること
が理解されよう。 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の
実施例が可能であることは当業者にとつて明らか
であろう。
第１図は上述の実施例１に於ける被処理材とし
てのロツカーアームを示す斜視図、第２図は本発
明による金属部材の再溶融表面硬化処理法の好ま
しい実施例により処理されたロツカーアームの摺
動面の長手方向に垂直な断面を6.2倍にて示す写
真である。 １……ロツカーアーム、２……摺動面、３……
摺動面の中心。
てのロツカーアームを示す斜視図、第２図は本発
明による金属部材の再溶融表面硬化処理法の好ま
しい実施例により処理されたロツカーアームの摺
動面の長手方向に垂直な断面を6.2倍にて示す写
真である。 １……ロツカーアーム、２……摺動面、３……
摺動面の中心。
Claims (1)
- １ 連続的なTIGアークを金属部材に対し静止状
態に維持し、ピーク電流時間がベース電流時間以
上になるようTIGアークをパルス発振させること
を特徴とするTIGアークによる金属部材の再溶融
表面硬化処理法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2788082A JPS5916923A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | Ｔｉｇアークによる金属部材の再溶融表面硬化処理法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2788082A JPS5916923A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | Ｔｉｇアークによる金属部材の再溶融表面硬化処理法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5916923A JPS5916923A (ja) | 1984-01-28 |
| JPH032923B2 true JPH032923B2 (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=12233201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2788082A Granted JPS5916923A (ja) | 1982-02-22 | 1982-02-22 | Ｔｉｇアークによる金属部材の再溶融表面硬化処理法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5916923A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5554290A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-21 | Nec Corp | Surface treating device using pulse laser |
-
1982
- 1982-02-22 JP JP2788082A patent/JPS5916923A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5916923A (ja) | 1984-01-28 |
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