JPH0342156B2 - - Google Patents
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- JPH0342156B2 JPH0342156B2 JP60256618A JP25661885A JPH0342156B2 JP H0342156 B2 JPH0342156 B2 JP H0342156B2 JP 60256618 A JP60256618 A JP 60256618A JP 25661885 A JP25661885 A JP 25661885A JP H0342156 B2 JPH0342156 B2 JP H0342156B2
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザビームまたは電子ビームを利
用した摺動部材用複合材料の製造方法に関する。 （従来の技術） レーザビームを利用した材料製造技術として
は、特公昭59−48921号公報（特開昭53−97911号
公報）に、焼結合金にレーザビームを照射して焼
結合金の表面層のみ変質させ耐摩耗性を増加させ
る技術が示されている。さらに特開昭60−59020
号公報には、従来の軸受製造方法にて製造された
軸受メタルのメタル表層部にレーザビームを照射
して、軸受の耐久性を向上させる技術が示されて
いる。 （発明が解決しようとす問題点） 前記従来技術でのレーザビーム使用は、従来技
術の製法で、すでに得られている焼結合金あるい
は軸受の軸受メタルにレーザビームを照射して、
特性を向上させたものであるが、焼結合金自体あ
るいは軸受メタル自体は、従来製法によつて製造
されていたため、焼結合金あるいは軸受メタルを
作るための従来の製造設備が必要であるから必然
的にコスト高となる欠点があつた。さらに、摺動
部材として表面層のみの改善であるから、裏材と
の接着強度の低下および耐久性の低下という問題
点があつた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、軸受材料等に使用される摺動材料を
製造する過程でレーザビームまたは電子ビームを
使用することで、前記従来技術の欠点を解消する
ことを見い出した。本発明の目的は、レーザビー
ムまたは電子ビームを利用し摺動部材用複合材料
を製造する方法を得ることである。本発明は、摺
動部分と、該摺動部分を支持する裏材とを有する
摺動部材用複合材料の製造方法において；裏材上
に、摺動部分用粉末を所定厚だけ散布し、裏材上
の粉末にレーザビームまたは電子ビームを照射し
て、該照射部分の粉末を溶融または半溶融状態と
し、次いで、この溶融または半溶融状態の部分を
ArまたはN2のガス等の無酸化ガスで急冷固化さ
せ、それにより粉末相互間の固着および裏材と接
触する部分の粉末と裏材との接着をおこなうこと
を特徴とする。 本発明では、レーザビームまたは電子ビームを
照射する前に、裏材上の粉末に予備圧延、あるい
は粉末を所定温度に保持する予備加熱、あるいは
予備加熱を施し次に予備圧延をおこなう、いずれ
かの処理を施すことができる。 （実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。 例 １ 第１図は、本発明の摺動部材用複合材料の製造
方法についての第１の実施例を示すプラント原理
図である。第１図で１はコイル状に巻かれた裏材
（例えば低炭素鋼JIS G3141 SPCEの鋼帯）であ
り；Ａは裏材を巻きほぐすためのアンコイラーで
あり、Ｈは摺動部分を作るための粉末を裏材１上
に散布するための散布機であり、４は、炭酸ガス
レーザービーム装置による得られるレーザビーム
で、４′はレーザビーム反射鏡で、５はレーザビ
ーム集光レンズであり、７はサイジング用圧延ロ
ールであり、８は摺動部材用複合材料であり、Ｃ
は複合材料を巻き取るためのコイラーである。ア
ンコイラーＡで巻きほぐされた裏材１に散布機Ｈ
により、粉末２（23％Pb−３％Sn−残部Cu合金
粉及び、10％Pb−10％Sn−残部Cu合金粉）を厚
さ0.5〜2.0mm散布した。次に炭酸ガスレーザビー
ム装置により、レーザビーム４を前記合金粉に照
射した。レーザビームの条件は、出力が1.5KW、
ビーム移動速度が0.5ｍ／min、ビーム幅８mmで
あつた。このレーザビーム照射後、ただちに冷却
装置６によりArまたはN2ガスを固着部に吹き付
け、固着部の酸化を防止しつつ、これを急冷固化
させ、摺動部分を作つた。次に、サイジングロー
ル７により、この摺動部分の所定の厚さ1.5〜3.5
mmとし、摺動部材用複合材料を完成させ、これを
コイラＣで巻き取つた。このものの試験結果によ
れば、裏材上の摺動部分では合金粉末は相互に固
着し、かつ裏材と接触する摺動部分は、裏材と十
分なる接着をしていることが確認できた。第１表
は得られた複合材料の特性を示した。
用した摺動部材用複合材料の製造方法に関する。 （従来の技術） レーザビームを利用した材料製造技術として
は、特公昭59−48921号公報（特開昭53−97911号
公報）に、焼結合金にレーザビームを照射して焼
結合金の表面層のみ変質させ耐摩耗性を増加させ
る技術が示されている。さらに特開昭60−59020
号公報には、従来の軸受製造方法にて製造された
軸受メタルのメタル表層部にレーザビームを照射
して、軸受の耐久性を向上させる技術が示されて
いる。 （発明が解決しようとす問題点） 前記従来技術でのレーザビーム使用は、従来技
術の製法で、すでに得られている焼結合金あるい
は軸受の軸受メタルにレーザビームを照射して、
特性を向上させたものであるが、焼結合金自体あ
るいは軸受メタル自体は、従来製法によつて製造
されていたため、焼結合金あるいは軸受メタルを
作るための従来の製造設備が必要であるから必然
的にコスト高となる欠点があつた。さらに、摺動
部材として表面層のみの改善であるから、裏材と
の接着強度の低下および耐久性の低下という問題
点があつた。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、軸受材料等に使用される摺動材料を
製造する過程でレーザビームまたは電子ビームを
使用することで、前記従来技術の欠点を解消する
ことを見い出した。本発明の目的は、レーザビー
ムまたは電子ビームを利用し摺動部材用複合材料
を製造する方法を得ることである。本発明は、摺
動部分と、該摺動部分を支持する裏材とを有する
摺動部材用複合材料の製造方法において；裏材上
に、摺動部分用粉末を所定厚だけ散布し、裏材上
の粉末にレーザビームまたは電子ビームを照射し
て、該照射部分の粉末を溶融または半溶融状態と
し、次いで、この溶融または半溶融状態の部分を
ArまたはN2のガス等の無酸化ガスで急冷固化さ
せ、それにより粉末相互間の固着および裏材と接
触する部分の粉末と裏材との接着をおこなうこと
を特徴とする。 本発明では、レーザビームまたは電子ビームを
照射する前に、裏材上の粉末に予備圧延、あるい
は粉末を所定温度に保持する予備加熱、あるいは
予備加熱を施し次に予備圧延をおこなう、いずれ
かの処理を施すことができる。 （実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。 例 １ 第１図は、本発明の摺動部材用複合材料の製造
方法についての第１の実施例を示すプラント原理
図である。第１図で１はコイル状に巻かれた裏材
（例えば低炭素鋼JIS G3141 SPCEの鋼帯）であ
り；Ａは裏材を巻きほぐすためのアンコイラーで
あり、Ｈは摺動部分を作るための粉末を裏材１上
に散布するための散布機であり、４は、炭酸ガス
レーザービーム装置による得られるレーザビーム
で、４′はレーザビーム反射鏡で、５はレーザビ
ーム集光レンズであり、７はサイジング用圧延ロ
ールであり、８は摺動部材用複合材料であり、Ｃ
は複合材料を巻き取るためのコイラーである。ア
ンコイラーＡで巻きほぐされた裏材１に散布機Ｈ
により、粉末２（23％Pb−３％Sn−残部Cu合金
粉及び、10％Pb−10％Sn−残部Cu合金粉）を厚
さ0.5〜2.0mm散布した。次に炭酸ガスレーザビー
ム装置により、レーザビーム４を前記合金粉に照
射した。レーザビームの条件は、出力が1.5KW、
ビーム移動速度が0.5ｍ／min、ビーム幅８mmで
あつた。このレーザビーム照射後、ただちに冷却
装置６によりArまたはN2ガスを固着部に吹き付
け、固着部の酸化を防止しつつ、これを急冷固化
させ、摺動部分を作つた。次に、サイジングロー
ル７により、この摺動部分の所定の厚さ1.5〜3.5
mmとし、摺動部材用複合材料を完成させ、これを
コイラＣで巻き取つた。このものの試験結果によ
れば、裏材上の摺動部分では合金粉末は相互に固
着し、かつ裏材と接触する摺動部分は、裏材と十
分なる接着をしていることが確認できた。第１表
は得られた複合材料の特性を示した。
【表】
例 ２
第２図は、本発明の摺動部材用複合材料の製造
方法についての第２の実施例を示すプラント原理
図である。この第２の実施例での使用裏材、使用
した合金粉末および使用したレーザビーム装置等
は、第１実施例の場合と同一である。第２実施例
では、裏材に合金粉末を散布後、レーザビーム照
射前に散布合金粉末を圧延ロール９で圧粉成形
し、合金粉末の層の厚さを0.3〜1.5mmの厚さ範
囲、に圧密化し、かつ裏材に粉末を部分的に固着
したことが第１実施例と異なる。 レーザビームの条件は、出力が1.5KW、ビー
ム移動速度0.6ｍ／min、ビーム幅８mmであつた。
このものの試験結果は、例１と同様に良好であつ
た。得られた複合材料の特性を第２表に示した。
方法についての第２の実施例を示すプラント原理
図である。この第２の実施例での使用裏材、使用
した合金粉末および使用したレーザビーム装置等
は、第１実施例の場合と同一である。第２実施例
では、裏材に合金粉末を散布後、レーザビーム照
射前に散布合金粉末を圧延ロール９で圧粉成形
し、合金粉末の層の厚さを0.3〜1.5mmの厚さ範
囲、に圧密化し、かつ裏材に粉末を部分的に固着
したことが第１実施例と異なる。 レーザビームの条件は、出力が1.5KW、ビー
ム移動速度0.6ｍ／min、ビーム幅８mmであつた。
このものの試験結果は、例１と同様に良好であつ
た。得られた複合材料の特性を第２表に示した。
【表】
例 ３
第３図は、本発明の摺動部材用複合材料の製造
方法について第３の実施例を示すプラトン原理図
である。この第３図実施例での裏材、摺動部分用
の合金粉末およびレーザビーム装置等は第１実施
例の場合と同一である。 第３実施例では裏材に合金粉末を散布を散布
後、レーザビーム照射前に散布合金粉末を加熱装
置３により予備加熱をおこない、合金粉末の予備
的な固着および素材と合金粉末との予備的な固着
をおこなつたことが第１実施例と異なる。予備加
熱は、加熱装置３内に25％H2と残部N2からなる
還元性雰囲気ガスを設け、この加熱装置内で合金
粉末を750〜830℃の温度で３〜５分間、保持する
ことによりおこなつた。レーザビーム照射条件
は、出力が1.5KW、ビーム移動速度0.8ｍ／min、
ビーム幅８mmであつた。この実施例での試験結果
は例１と同様に良好だつた。第３表に得られた複
合材料の特性を示した。
方法について第３の実施例を示すプラトン原理図
である。この第３図実施例での裏材、摺動部分用
の合金粉末およびレーザビーム装置等は第１実施
例の場合と同一である。 第３実施例では裏材に合金粉末を散布を散布
後、レーザビーム照射前に散布合金粉末を加熱装
置３により予備加熱をおこない、合金粉末の予備
的な固着および素材と合金粉末との予備的な固着
をおこなつたことが第１実施例と異なる。予備加
熱は、加熱装置３内に25％H2と残部N2からなる
還元性雰囲気ガスを設け、この加熱装置内で合金
粉末を750〜830℃の温度で３〜５分間、保持する
ことによりおこなつた。レーザビーム照射条件
は、出力が1.5KW、ビーム移動速度0.8ｍ／min、
ビーム幅８mmであつた。この実施例での試験結果
は例１と同様に良好だつた。第３表に得られた複
合材料の特性を示した。
【表】
例 ４
第４図は、本発明の摺動部材用複合材料の製造
方法についての第４の実施例を示すプラトン原理
図である。第４実施例での裏材、摺動部分用の合
金粉末およびレーザビーム装置等は第１実施例の
場合と同一である。第４実施例では、裏材に合金
粉末を散布後、レーザビーム照射前に、散布合金
粉末に対し、加熱装置３と圧延ロール９とによ
り、予備加熱および予備圧密化を施したことが第
１実施例と異なる。予備加熱は、例３で示した雰
囲気および熱処理条件でおこなつた。この例４で
は、予備加熱された合金粉末を、さらに圧延ロー
ル９で圧下し、合金粉末の圧密化をおこない、厚
さ0.3〜1.5mmとした。レーザビームの照射条件
は、出力が1.5KW、ビーム移動速度1.0ｍ／min、
ビーム幅８mmであつた。この実施例での試験結果
は例１と同様に良好であつた。第４表にこの複合
材料の特性を示した。
方法についての第４の実施例を示すプラトン原理
図である。第４実施例での裏材、摺動部分用の合
金粉末およびレーザビーム装置等は第１実施例の
場合と同一である。第４実施例では、裏材に合金
粉末を散布後、レーザビーム照射前に、散布合金
粉末に対し、加熱装置３と圧延ロール９とによ
り、予備加熱および予備圧密化を施したことが第
１実施例と異なる。予備加熱は、例３で示した雰
囲気および熱処理条件でおこなつた。この例４で
は、予備加熱された合金粉末を、さらに圧延ロー
ル９で圧下し、合金粉末の圧密化をおこない、厚
さ0.3〜1.5mmとした。レーザビームの照射条件
は、出力が1.5KW、ビーム移動速度1.0ｍ／min、
ビーム幅８mmであつた。この実施例での試験結果
は例１と同様に良好であつた。第４表にこの複合
材料の特性を示した。
【表】
例３と及び４での予備加熱は、予備加熱温度と
次工程のレーザビーム照射による溶融温度との差
である温度勺配を調節して冷却速度を調節するた
めにおこなつた。また予備圧延は、粉末をできる
だけ稠密にして、レーザビームを照射して圧粉体
を溶融する熱効率を上げるためにおこなつた。な
お前記例１〜４では、裏材として低炭素鋼（鋼
帯）を用いたが、この鉄材料の代わりに、非鉄材
料等でもよく、また粉末として２種類の同基合金
粉を用いたが、この代わりにアルミ基合金粉等で
もよい。また、例１〜４では、レーザビームを用
いたが、この代わりに電子ビームを用いてもよ
い。いずれも例１〜４と同様の作用および効果な
得られることを確認している。 （発明の効果） 本発明の摺動部材用複合材料を作る方法におい
ては、合金粉末と裏材との接着および合金粉末相
互の固着をおこなう手段として、レーザビームま
たは電子ビームを合金粉末に照射する手段を採用
したことにより、以下の効果が得られた。 (イ) レーザビームまたは電子ビーム照射による合
金粉末の局部的集中溶融が生じ、かつ冷却装置
により、この溶融部がArまたはN2のガス等の
無酸化ガスにより急冷固化しているため、巣等
の欠陥のない均一な強度の高い鋳造組織または
近似した組織が得られた。 (ロ) 鋳造設備が、従来製法の場合と比較して、小
さくすることができ、かつ作業環境、作業雰囲
気を悪化させない。 (ハ) 熱効率が向上し、使用エネルギーが減少し
た。 (ニ) 従来技術では、複合材端部の数mm〜数cmが、
圧延ローラ端の圧延力不足のため、不良部分と
なつていたが、本発明の方法では、この不良部
分が発生しなかつた。 (ホ) 裏材の厚さにかかわりなく、作業効率の一定
化ができた。 (ヘ) 従来の連帯鋳造技術では、溶融合金の流出を
防止するためのセキが必要であつたが、本発明
では、このセキが不要となり、セキに関連する
不良部分の発生が防止できた。
次工程のレーザビーム照射による溶融温度との差
である温度勺配を調節して冷却速度を調節するた
めにおこなつた。また予備圧延は、粉末をできる
だけ稠密にして、レーザビームを照射して圧粉体
を溶融する熱効率を上げるためにおこなつた。な
お前記例１〜４では、裏材として低炭素鋼（鋼
帯）を用いたが、この鉄材料の代わりに、非鉄材
料等でもよく、また粉末として２種類の同基合金
粉を用いたが、この代わりにアルミ基合金粉等で
もよい。また、例１〜４では、レーザビームを用
いたが、この代わりに電子ビームを用いてもよ
い。いずれも例１〜４と同様の作用および効果な
得られることを確認している。 （発明の効果） 本発明の摺動部材用複合材料を作る方法におい
ては、合金粉末と裏材との接着および合金粉末相
互の固着をおこなう手段として、レーザビームま
たは電子ビームを合金粉末に照射する手段を採用
したことにより、以下の効果が得られた。 (イ) レーザビームまたは電子ビーム照射による合
金粉末の局部的集中溶融が生じ、かつ冷却装置
により、この溶融部がArまたはN2のガス等の
無酸化ガスにより急冷固化しているため、巣等
の欠陥のない均一な強度の高い鋳造組織または
近似した組織が得られた。 (ロ) 鋳造設備が、従来製法の場合と比較して、小
さくすることができ、かつ作業環境、作業雰囲
気を悪化させない。 (ハ) 熱効率が向上し、使用エネルギーが減少し
た。 (ニ) 従来技術では、複合材端部の数mm〜数cmが、
圧延ローラ端の圧延力不足のため、不良部分と
なつていたが、本発明の方法では、この不良部
分が発生しなかつた。 (ホ) 裏材の厚さにかかわりなく、作業効率の一定
化ができた。 (ヘ) 従来の連帯鋳造技術では、溶融合金の流出を
防止するためのセキが必要であつたが、本発明
では、このセキが不要となり、セキに関連する
不良部分の発生が防止できた。
第１図は本発明の１つの方法を実施するための
第１の例を示すプラント原理図であり、第２図は
本発明の他の方法を実施するための第２の例を示
すプラント原理図であり、第３図は本発明の更に
他の方法を実施するための第３の例を示すプラン
ト原理図であり、第４図は本発明の更に他の方法
を実施するための第４の例を示すプラント原理図
である。 （符号の説明）、１は裏材、２は粉末、３は加
熱装置、４はレーザビーム、６は冷却装置、７は
圧延ロールを示す。
第１の例を示すプラント原理図であり、第２図は
本発明の他の方法を実施するための第２の例を示
すプラント原理図であり、第３図は本発明の更に
他の方法を実施するための第３の例を示すプラン
ト原理図であり、第４図は本発明の更に他の方法
を実施するための第４の例を示すプラント原理図
である。 （符号の説明）、１は裏材、２は粉末、３は加
熱装置、４はレーザビーム、６は冷却装置、７は
圧延ロールを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 摺動部分と、該摺動部分を支持する裏材とを
有する摺動部材用複合材料の製造方法において、 裏材上に、摺動部分用粉末を載置し、裏材上の
粉末にレーザビームまたは電子ビームを照射し
て、該照射部分の粉末を溶融または半溶融状態と
し、次いで、この溶融または半溶融状態の部分を
ArまたはN2ガス等の無酸化ガスで急冷固化さ
せ、それにより粉末相互間の固着、裏材と接触す
る部分の粉末と裏材との接着をおこなうことを特
徴とする摺動部材用複合材料の製造方法。 ２ 摺動部分と、該摺動部分を支持する裏材とを
有する摺動部材用複合材料の製造方法において、 裏材上に、摺動部分用粉末を所定厚だけ散布
し、裏材上に散布された粉末に予備圧延を施し、
裏材上の予備圧延された粉末にレーザビームまた
は電子ビームを照射して、該照射部分の粉末を溶
融または半溶融状態とし、次いで、この溶融また
は半溶融状態の部分をArまたはN2ガス等の無酸
化ガスで急冷固化させ、それにより粉末相互間の
固着および裏材と接触する部分の粉末と裏材との
接着をおこなうことを特徴とする摺動部材用複合
材料の製造方法。 ３ 摺動部分と、該摺動部分を支持する裏材とを
有する摺動部材用複合材料の製造方法において、 裏材上に、摺動部材用粉末を所定厚だけ散布
し、裏材上に散布された粉末を所定温度に保持す
る予備加熱を施し、次いで、予備加熱を施された
粉末にレーザビームまたは電子ビームを照射し
て、該照射部分の粉末を溶融または半溶融状態と
し、次いで、この溶融または半溶融状態の部分を
ArまたはN2ガス等の無酸化ガスで急冷固化さ
せ、それにより粉末相互間の固着および裏材に接
触する部分の粉末と裏材との接着をおこなうこと
を特徴とする摺動部材用複合材料の製造方法。 ４ 摺動部分と、該摺動部分を支持する裏材とを
有する摺動部材用複合材料の製造方法において、 裏材上に、摺動部材用粉末を所定厚だけ散布
し、裏材上に散布された粉末を所定温度に保持す
る予備加熱を施し、この予備加熱された粉末に予
備圧延を施し、前記予備加熱および予備圧延を施
された粉末にレーザビームまたは電子ビームを照
射して、該照射部分の粉末または板材を溶融また
は半溶融状態とし、次いでこの溶融または半溶融
状態の部分をArまたはN2ガス等の無酸化ガスで
急冷固化させ、それにより粉末相互間の固着およ
び裏材に接触する部分の粉末と裏材との接着をお
こなうことを特徴とする摺動部材用複合材料の製
造方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP60256618A JPS62118990A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 摺動部材用複合材料の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256618A JPS62118990A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 摺動部材用複合材料の製造方法 |
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| JPS62118990A JPS62118990A (ja) | 1987-05-30 |
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