JPH04362A

JPH04362A - 金属系部品の表面改質方法及びその装置

Info

Publication number: JPH04362A
Application number: JP2139677A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kamimura; 正上村; Akira Tsujimura; 辻村　明
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-01-06
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JP2943245B2

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、高密度エネルギを利用する金属系部品の表面
改質方法及びその装置に関する。

［従来の技術及びその課題］近来にあっては、アルミ鋳物部品などの金属系部品を部
分的に強化（表面改質）する技術が求められている。

その背景として、例えば自動車部品の分野においては、
エンジンの高出力化に伴い、アルミ鋳物或いは鋳鉄製シ
リンダヘッドに、温度上昇による熱負荷と同時に、機械
的負荷の増大が生じる問題がある。

即ち第１２図に示すように、このような負荷の増大によ
り、シリンダヘッド１の下面２、特に他の部位より比較
的肉薄な部分である吸気ボート３と排気ボート４との間
（弁間部）、及びこれらと燃料噴射ノズル孔（或いは予
燃焼室孔）５との間の部分６に、熱キレツが生じてしま
う。

また第１３図に示すように、ピストン７においても負荷
の大きい燃焼室８の周囲（図中斜線にて示す）が強化さ
れるべき部位となる。

この様な部位の表面を改質するための新しい技術として
、再溶融処理（リメルティング）があり、耐熱キレツ性
の向上に一定程度の成果が認められたとの報告がある（
金沢・三宅他２名、ＴＩＧ再溶融による弁間強化アルミ
合金シリンダヘッドの開発、トヨタ技術、　ｖｏ１３７
　Ｎｏ、２　（１９８７）　、　Ｐ１１２〜１１９　）
　。

そしてこの再溶融処理よりも更に一層の耐熱性などの強
化を図るために、「合金再溶融処理」が種々研究されて
きた。その技術内容及び、各々か有する課題は次の通り
である。

■ＴＩＧ溶接法・・・ＴＩＧで再溶融と同時にＴＩＧア
ーク中に耐熱金属粉末を粉末供給装置で供給する。この
方法の場合、耐熱金属及び合金の添加量は、容積比で１
０％以下であり、耐熱性向上の効果が少ない、添加量を
多くすると、母材（アルミ鋳物）から放出されるガスが
溶融池にトラツプされ、ガス欠陥を生ずる。

■電子ビーム法・・・あらかじめ改質対象の表面に耐熱
金属を配置しておき、これを溶融させるものである。

この場合、減圧下での処理が必要であり、耐熱金属とし
て粉末を用いると減圧時に飛散してしまうため、粉末金
属を被処理体に溶射工法を用いて予め被覆させておく必
要がある。

従って当然その処理費用分が高価になる。また耐熱金属
粉末や溶接ワイヤの供給方法が複雑である。

■レーザ法・・・電子ビームのように減圧が不要で、大
気中の処理が可能である。アルミ鋳物にレーザで合金再
溶融する場合、添加金属元素が黒糸の色をしている必要
があると同時に、被処理体の処理部分に黒色の塗色を施
しておく必要がある。また装置が高価である。

■プラズマ溶接法・・・ＴＩＧと同じに考えればよいが
、ＴＩＧ法に比べ溶は込みの深さが２０〜３０％浅くな
る。また添加量を多くするとＴＩＧと同じ欠点がある。

即ち、従来の合金再溶融処理方法にはそれぞれ特有の欠
点があり、実際に採用できる方法とは言い誼かった。

そこで本発明は、耐熱元素の添加量を多くでき、しかも
安価でガス欠陥等の溶接欠陥のない金属系部品の表面改
質方法及びその装置を提供すべく創案されたものである
。

［課題を解決するための手段及び作用コ本発明は、改質
対象の部位を高密度エネルギの照射によって溶融させた
後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加するものである。

また本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの照射
によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付
加し、さらに高密度エネルギ源にて再溶融させるもので
ある。

さらに本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの照
射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により
少なくとも二回に亘って繰り返し付加するものである。

そして本発明は、改質対象の部位を高密度エネルギの照
射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により
少なくとも二回に互って繰り返し付加し、さらに高密度
エネルギ源にて再溶融させるものである。

上記肉盛り溶接は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆
させたカプセル粒子の粉末を使用して為されることが望
ましい。

また本発明は、アルミ鋳物の表面等の改質対象部位を高
密度エネルギ源にて溶融させた直後に、耐熱元素を含有
させたワイヤを電極とするＭＩＧ溶接法により肉盛り溶
接するものである。

上記肉盛り溶接は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆
させたカプセル粒子を鞘材の内に充填させた複合ワイヤ
を使用して為されることが望ましい。

さらに本発明は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆さ
せたカプセル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤを
形成し、この複合ワイヤを溶加材として改質対象となる
部位に肉盛り溶接した後、耐熱鋼製の溶接ワイヤを用い
て肉盛り溶接するものである。

これら肉盛り溶接のうち少なくとも一方は、ＭＩＧ溶接
法によって為されることが望ましい。

そして本発明は、耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆さ
せたカプセル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤを
形成しておき、改質対象となる部位に高密度エネルギを
照射して溶融させた後、複合ワイヤを溶加材とするＭＩ
Ｇ溶接法により肉盛り溶接し、その後、耐熱鋼製の溶接
ワイヤを用いてＭＩＧ溶接法により肉盛り溶接するもの
である。

上記高密度エネルギは、ＴＩＧアークであることが望ま
しい。

また本発明は上記方法を実施するための装置であって、
改質対象の部位に高密度エネルギを照射するための第一
の溶接機構と、この第一の溶接装置の溶接方向後方に設
けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する第二の溶接機
構とを偏えたものである。

さらに本発明は、改質対象の部位に高密度エネルギを照
射するための第一の溶接機構と、この第一の溶接装置の
溶接方向後方に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接
する第二の溶接８！ｌ構と、この第二の溶接機構の溶接
方向後方に設けられ高密度エネルギを照射する第三の溶
接機構を備えたものである。

上記第二の溶接機構は、二台の直列に配置された溶接機
で成るものとしてもよい。

また上記第一の溶接機構は、ＴＩＧ溶接トーチであるこ
とが望ましい。

さらに上記第二の溶接機構は、ＭＩＧ溶接機であること
が望ましい。

［実施例］以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

まず第１図によって、本発明に係わる金属系部品の表面
改質方法及び、これを実権するための装置である金属系
部品の表面改質装置の第一の実施例を説明する。

この表面改質方法は、改質対象の部位であるアルミ鋳物
製のシリンダヘッドの表面１１を、高密度エネルギの照
射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により
付加するものである。そしてこの表面改質装置は、改質
対象の部位１１に高密度エネルギを照射するための第一
の溶接機構と、この第一の溶接装置の溶接方向Ａ後方に
設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する第二の溶接
機構とにより主として構成されている。

本実施例にあっては、耐熱元素としてＮｉの微粉末を使
用していると共に、第一の溶接機構としてＴＩＧ溶接ト
ーチ１２を用い、第二の溶接機構としてプラズマ溶接１
１１１３を用いている。

ＴＩＧ溶接トーチ１２は、ＴＩＧ溶接を行うための装置
であり、アークを発生させるための電極１４と、シール
ドのための不活性ガスＧを噴出させるノズル１５とを有
して形成されている。

プラズマ溶接機１３は、アークを飛ばすための電極（タ
ングステン棒）１６と、これを囲んで作動ガスを噴出さ
せる内ノズル１７と、微粉末Ｂを供給する外ノズル１８
とを備えて成る。そして、内ノズル１７と作動ガスとに
よって、アークを絞るように拘束してエネルギ密度を高
めると共に、微粉末Ｂを母材に吹き付けて、肉盛り溶接
（溶射）するようになっている。

そしてこの装置によって表面改質を行うに際しては、こ
れらＴＩＧトーチ１２とプラズマ溶接機１３とを所定の
間隔を隔てたまま、部位の表面１１に沿って溶接方向Ａ
に移動させる。

これで表面１１にはＴＩＧアークの加熱によって溶融層
１９が形成され、その直後にプラズマアークの肉盛りが
なされて、所望の量のＮｉ粉末が添加された合金化層２
０が形成されることになる。

このとき、ＴＩＧアークで加熱されることで、ブローホ
ールの原因となる微少なガス（ポロシティ−欠陥）が母
材から溶出されるので、添加量を多くしてもガス欠陥が
生じることがない、即ち多量のＮｉを含む、例えば１５
％以上の添加量で成る濃度の高い合金化層２０を得るこ
とができるものである。

そして、ＴＩＧアークの余熱効果により、プラズマアー
クの溶接割れが防止でき、且つ溶は込みを深くすること
ができる。

なお高密度エネルギを照射する第一の溶接機構としては
、本実施例のＴＩＧトーチ１２の他、電子ビームやレー
ザ、プラズマなどを用いることができる。

また耐熱元素としては、Ｎｉの他、Ｃｒ、Ｍ。

などの耐熱金属でもよい。さらに、異種物質粒子を複合
させたカプセル粒子を使用してもよい。

このカプセル粒子を製造するに際しては、第２図に示す
ように、まず核となるＮｉ粒子２１に、その１７１０程
度の粒径を有したアルミ粒子２２を静電付着させ、これ
を８，０００〜１６．０ＯＯｒｐｌの回転翼を備えた容
器（遠心転勤装置）の内に投入し、１〜１０分間、気流
による衝撃力を与える。この衝撃作用により、アルミ粒
子２２がＮｉ粒子２１に強固に付着して、第３図に示す
ように、Ｎｉ粒子を核２３とし、これよりも小径のアル
ミ被覆粒子２４が囲繞して成るカプセル粒子が得られる
。そしてこのカプセル粒子を多数集合させて、耐熱元素
を含有した粉末とする（第４図参照）。

このようなカプセル粒子２５の粉末を使用することで、
合金化層２ｏの外側が同質のアルミとなり、アルミ母材
とのなじみ性がより一層良くなると共に、Ｎｉとアルミ
との混合を均一にでき、合金化層２０の品質の向上に寄
与できる。

なお、カプセル粒子の核に使用する耐熱元素としては、
Ｎｉのほが、他の耐熱性を有する金属（Ｃｒ、Ｃｏ、Ｍ
ｏなど）、或いはＡＪ　２０　ｓ　。

ＳｉＣ，Ｓｉｘ　Ｎ４　、ＣｕＯなどのセラミックス粒
子を採用することもできる。また被覆粒子としては、ア
ルミの他、アルミとなじみ性のある金属（Ｃｕ、Ｃｕ合
金など）を使用すればよい。

次に本発明の第二の実施例を第５図乃至第７図によって
説明する。

この実施例では、第一の実施例と同様に配置した第一及
び第二の溶接機構によって、高密度エネルギを照射して
溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加するも
のであるが、第一の溶＃機構にＴＩＧ溶接トーチ３１を
用い、第二の溶４１１１構にはＭＩＧ溶接８３２を用い
ている。

ＭＩＧ溶接機３２は、シールドガスＧを吹き出すための
ノズル３３と、溶接ワイヤを順次送り出すワイヤ送給装
置３４とを備え、このワイヤを消耗を極としてアーク溶
接を行うようになっている。

本実施例にあってはワイヤとして、前記第一の実施例で
示したカプセル粒子２５を含有させた複合ワイヤ３５を
使用している。

この複合ワイヤ３５を製造するに際しては、第６図に示
すように、アルミ展伸材によって製造した鞘材（パイプ
）３６に、カプセル粒子３５の粉末をその中空部に充填
する。そしてこのパイプ３６を線引きして、第７図に示
すように、直径０．８〜１．６１の複合ワイヤ３５を形
成する。この複合ワイヤ３５のカプセル粒子２５充填以
降の工程は、公知のフラックス入りワイヤ（ｆ　ｌｕｘ
−ｃａｒｅｄｗｉｒｅ　）と同様に行えばよい。

そしてＴＩＧ溶接トーチ３１を先行させ、次いでＭＩＧ
溶接８１３２により肉盛り溶接することで、改質対象の
表面１１に溶融層１９を形成すると共に、複合ワイヤ３
５の溶滴によって耐熱元素（Ｎｉ）が付加された合金化
層３７が得られる。

この表面１１は、ＭＩＧ溶接を行う際に障害となる酸化
物（Ａｊ、Ｏｓ　）３８で覆われているが、先行するＴ
ＩＧアークによってこれが破壊され、母材（アルミ）の
新しい層が表面に出てくることで、ＭＩＧ溶接による肉
盛りが可能になったものである。即ち事前の切削加工な
しで、溶接速度が速いというＭＩＧ溶接の利点が生かせ
ると共に、再溶融の過程でガスの溶出がなされ、ポロシ
ティ−欠陥によるブローホールの発生を防いで、溶接欠
陥のない合金化層３７を形成することができる。

そして、ＴＩＧアークの余熱効果により母材（アルミ）
とワイヤとのなじみが良くなり、溶接割れが防止でき、
且つ溶は込みを深くすることができる。

また本実施例にあっては、Ｎｉを核２３としたカプセル
粒子２５の粉末により複合ワイヤ３５を製造するように
したので、溶接割れの発生を防ぐことができる。即ち溶
融層１９中に、Ｎｉはアルミ合金鋳物とのなじみ性が確
保されているアルミのマトリックス中に粒子として均一
に分散・配置される形になるので、耐熱金属のみで盛り
金する際の割れの要因が除かれるものである。

従って、添加耐熱元素の濃度の制限がより大幅に緩和さ
れ、またカプセル粒子２５における耐熱元素粒子の径（
アルミ粒子径との比）を変えることで、任意の濃度とす
ることができる。

また複合ワイヤ３５を使用することで、溶接の際の電気
抵抗が均一になる。これは、耐熱元素粒子とアルミ粒子
との混合物を製造する場合、均一に混合することが困難
であるという事情がある。

従って、混合粒子の不均一によって、電気抵抗がワイヤ
の長さ方向で興なってしまい、安定した溶接肉盛りを行
うことが非常に困難となってしまう。

本実施例は、この様な困難を未然に防いでいるものであ
る。

なお鞘材３６としては、アルミ製のパイプの他、アルミ
となじみ性がよく延性がある金属（銅など）であれば、
どの様なものを採用しても構わない。

さらにその形状（断面）は、第７図に限るものではなく
、カプセル粒子２５の粉末を充填できるものであればど
のようなものでもよい０例えば、フラックス入すワイヤ
で供用されている種々の形状から選択すればよい。

次に第８図によって、本発明の第三の実施例を説明する
。

この表面改質方法は、改質対象の部位１１を高密度エネ
ルギの照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶
接により付加し、さらに高密度エネルギ源にて再溶融さ
せるものである。そして表面改質装置は、前記第二の実
施例と同様に配置された第一の溶接機構たるＴＩＧ溶接
トーチ４１及び第二の溶接機構たるＭＩＧ溶接機４２の
後方に、さらに高密度エネルギを照射する第三の溶接機
構が設けられて構成されている。

本実施例にあっては、第三の溶接機構としてＴＩＧ溶接
トーチ４３を用いている。

従って、先行するＴＩＧ溶接トーチ４１によって溶融層
４４を形成し、その後ＭＩＧ溶接機に４２よって複合ワ
イヤ３５を使った肉盛り溶接を行って合金化層４５を形
成した後、ＴＩＧ溶接トーチ４３によって再溶融させる
ことになる。

このようにすることによって、耐熱元素（Ｎｉ）が多量
に付加され、且つ溶接欠陥のない合金化層４５を、さら
に組繊の均一化がなされた良質の再溶融合金層４６とす
ることができる。

次に第９図によって、本発明の第四の実施例を説明する
。

この表面改質方法は、前記第二及び第三の実施例で示し
たものと同様な複合ワイヤを溶加材として、改質対象と
なる部位に肉盛り溶接した後、耐熱鋼製の溶接ワイヤ５
１を用いて肉盛り溶接するものである。

本実施例にあっては、改質対象の部位として鋳鉄製のシ
リンダヘッドの弁間部５２とし、複合ワイヤ５３は、Ｃ
Ｏを核粒子としてＣｕの被覆粒子で囲んだカプセル粒子
を、Ｃｕ製パイプに充填して形成したものである。また
この方法を実施するための装置として、二台のＭＩＧ溶
接機５４゜５５を直列に配置した構成を用いている。

従って、複合ワイヤ５３を前方のＭＩＧ溶接機５４にセ
ットすると共に、耐熱鋼製の溶接ワイヤ５１を備えたＭ
ＩＧ溶接８１５４を、その溶接方向Ａｆ＆方に所定の間
隔を保ったままシリンダヘッドの弁間部の表面５２に沿
って移動させることで、まず複合ワイヤ５３を溶加材と
した肉盛り溶接を行う、即ち当該部位５２に、ＣＯが適
宜添加された耐熱合金層５６が形成されることになる。

さらにこの肉盛りを行った直後に、後方のＭＩＧ溶接１
１５５によって当該部位５２に肉盛り溶接を行う、これ
でカプセル粒子による第一の耐熱合金層５６の上に、さ
らに耐熱鋼による第二の耐熱合金層５７が盛られること
になる。

このように、Ｃｏを核としＣｕで囲んだカプセル粒子を
Ｃｕ製パイプに充填して複合ワイヤ５３を形成し、この
複合ワイヤ５３を溶加材にして該当部位に肉盛りし、さ
らに耐熱鋼製の溶接ワイヤ５１で肉盛りするようにした
ので、先行する肉盛り工程が、次工程の耐熱鋼肉盛りの
余熱効果をもたらし、溶接性が良好になると共に、Ｃｏ
及び耐熱鋼の濃度を高めることができ、耐熱強度を大幅
に向上させることができる。

また、従来鋳鉄部品の肉盛り溶接に伴って発生したセメ
ンタイトの析出及び割れの発生を防ぐことができる。

即ち、第一の耐熱合金層５６のｃｏは、Ｃｕに囲まれて
いるので鋳鉄と接触することがないこと、さらにセメン
タイトは合金化された層にほとんど析出されず、あって
もその量は極めて限られたものであることとにより、脆
弱化及び被剛性の低下となるおそれはない。

さらに、Ｃｏが鋳鉄とのなじみ性が高いＣｕのマトリッ
クス中に粒子として均一に分散・配置された形になるの
で、耐熱金属のみで盛り金する際の割れの要因が緩和さ
れて、溶接欠陥のない健全な強化層が得られる。そして
この第一の耐熱合金層５６は、鋳鉄と第二の耐熱合金層
とを緩衝する機能を果たし、溶接キレッの発生が防止さ
れることどなる。

さらに、肉盛り溶接に溶接速度の速いＭＩＧを使ったの
で、生産性が高く極めて実際的な局部強化方法として提
供できる。

なお、カプセル粒子としては、前記Ｃｏ−Ｃｕの組み合
わせのほかにも種々考えられ、耐熱元素としてＣｒ、Ｍ
ｏなど、或いはＳｉＣ，Ｃｕｂ。

ＡＪ　２０３　、　Ｓ　ｉ　ｓ　Ｎ４などのセラミック
ス粒子を採用することもできる。また被覆粒子及び鞘材
は、Ｃｕの他、鋳鉄となじみ性の良い金属であればよい
。

次に第１０図によって、本発明の第五の実施例を説明す
る。

この表面改質方法は、改質対象の部位６１を高密度エネ
ルギの照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶
接により少なくとも二回に亘って繰り返し付加するもの
であって、その耐熱元素の付加を、前記第四の実施例の
複合ワイヤ５３を溶加材とする肉盛り溶接と、その後の
耐熱鋼製の溶接ワイヤ５１を用いた肉盛り溶接とで行う
ものである。

即ちこれを実施するための装置として、第一の溶接機構
たるＴＩＧ溶接トーチ６２と、第二の溶接機構たる二台
直列に配置されたＭＩＧ溶接機６３．６４とが構成され
ている。

この装置により、まずＴＩＧ溶接トーチ６２によるＴＩ
Ｇアークによって溶融層６５を形成すると共に、この溶
融層６５に、Ｃｏが適宜分散されて添加された第一の耐
熱合金層６６と、その上に盛り付けられた耐熱鋼添加の
第二の耐熱合金層６７が形成されることになる。

このようにすることで、アルミ合金鋳物を対象としたと
きにあっても事前の切削加工が不要になると共に、大幅
な耐熱強度の向上及び割れの発生防止が達成できる。

さらにＴＩＧアークによる溶融が肉盛り溶接の余熱にな
ることで、溶は込みが深く、より一層の溶接性の向上が
図れる。

なお、第二の溶接機構におけるワイヤの組み合わせとし
ては、複合ワイヤ＋耐熱鋼製ワイヤに限らず、この順番
が前後した耐熱鋼＋複合、或いは同様なワイヤを重ねる
耐熱調子耐熱鋼、複合士複合とすることも考えらる。

また、前記第四及び第五の実施例における耐熱鋼製の溶
接ワイヤ５１としては、次のものが使用できる。

５ＬＩＳ３０４系、・ＪＩＳ　Ｚ　３３２１　Ｙ２Ｏ２
，Ｙ３０８ＬＳＵＳ３０９系・・・ＪＩＳ　Ｚ　３３２
１　Ｙ２Ｏ２，Ｙ３０９ＬＳＩＪＳ３１６系、・ＪＩＳ
　Ｚ　３３２１　Ｙ３１６　Ｙ３１６ＬＮｉ系・・・＾
阿Ｓ＾５．１４　ＥＲＮｉ−１インコネル系−ＡＩＡＳ
　Ａ５．１４　ＥＲＮｉＣｒ−３次に第１１図によって
、本発明の第六の実施例を説明する。

この表面改質方法は、改質対象の部位７１を高密度エネ
ルギの照射によって溶融させた後、耐熱元素を肉盛り溶
接により少なくとも二回に亘って繰り返し付加し、さら
に高密度エネルギ源にて再溶融させるものである。その
表面改質装置は、前記第五の実施例で示した第一の溶接
機構たるＴＩＧ溶接溶接トーチ上２第二の溶接機構たる
二台直列に配置されたＭＩＧ溶接機７３．７４と、その
後方に設けられた第三の溶接ｍａｔたるＴＩＧ溶接溶接
トーチ上５よって構成されている。

従って、まずＴＩＧ溶接トーチ７１によるＴＩＧアーク
によって溶融層７６を形成すると共に、この溶融層７６
に複合ワイヤ７７によって肉盛りすることでＣＯが適宜
分散されて添加された第一の耐熱合金層７８と、その上
に耐熱鋼製の溶接ワイヤ７９を使用して盛り付けられた
耐熱鋼添加の第二の耐熱合金層８０が形成され、この第
二の耐熱合金層８０がＴＩＧ溶接トーチ７４によって再
溶融することになる。

このようにすることによって、耐熱強度の大幅な強化が
達成されると共に、その組織が均一化された再溶融耐熱
合金層８１が形成されるものである。

なお、以上の第一乃至第六の実施例では、溶融のための
溶接機構としてＴＩＧ溶接トーチを、また耐熱元素を添
加するための溶接機構としてプラズマ溶接機或いはＭＩ
Ｇ溶接機を示したが、この組み合わせは他にも種々考え
られる。その適用可能な溶接機構（溶接法）をまとめて
第１表に示す。

第１表 ○・・・適する △・・・適用可だが生産性良くない ×・・・適用不可また同表に示した各溶接法を採用した場合の利点として
は、次の事項があげられる。

ＴＩＧ、安価である、溶は込みが深いプラズマ；粉末供給が簡単にできる電子ビーム：合金化層を深くできるレーザ；合金化層を深くできるＭＩＧ；溶接速度が速い［発明の効果］以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）　ｒＩＩ求項１及び１２記載の方法及び装置によ
れば、耐熱元素の添加量を多くでき、しかもガス欠陥等
の溶接欠陥のない表面改質が達成される。

（２）Ｍ求項２及び１３記載の方法及び装置によれば、
耐熱元素の添加量を多くでき、溶接欠陥がなく、しかも
合金化層組織の均一化が達成される。

（３）請求項３及び１４記載の方法及び装置によれば、
溶接欠陥が防止でき、耐熱強度の大幅な向上が達成され
る。

（４）請求項４及び１４記載の方法及び装置によれば、
溶接欠陥防止、耐熱強度の大幅な向上がなされ、合金化
層組織の均一化か達成される。

（５）Ｍ求項５及び７記載の方法によれば、より一層の
溶接欠陥防止及び均一化が達成される。

（６）ｎ求項６記載の方法によれば、切削加工不要で溶
接欠陥のない高耐熱製の合金化層が形成できる。

（７）請求項８記載の方法によれば、大幅な耐熱強度の
向上が達成でき、しかも健全で溶接性の良好な耐熱合金
層が形成できる。

（８）ｎ求項９記載の方法によれば、さらに、溶接速度
を速くでき、生産性が向上される。

（９）請求項１０記載の方法によれば、事前の切削加工
が不要になると共に、溶接欠陥がなく、より高耐熱性で
成る合金化層が形成できる。

（１０）請求項１１記載の方法によれば、さらに、安価
で肉盛り溶接の溶は込みを深くすることができる。

（１１）請求項１５記載の装置によれば、安価で肉盛り
溶接の溶は込みの深い合金化層が得られる。

（１２）請求項１６記載の装置によれば、溶接速度を速
くでき、生産性が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる金属系部品の表面改質方法及び
その装置の第一の実施例を示した側断面図、第２図はそ
の粉末に適用されるカプセル粒子の製造過程を示した断
面図、第３図は製造されたカプセル粒子の断面図、第４
図はその集合体である粉末の構成図、第５図は本発明の
第二の実施例を示した側断面図、第６図はそのワイヤに
適用される複合ワイヤの製造過程を示した斜視図、第７
図は製造された複合ワイヤの斜視図、第８図は本発明の
第三の実施例を示した側断面図、第９図は本発明の第四
の実施例を示した側断面図、第１０図は本発明の第五の
実施例を示した側断面図、第１１図は本発明の第六の実
施例を示した側断面図、第１２図は従来技術の課題を説
明するためのシリンダヘッドの下面図、第１３図は同じ
くピストンの斜視図である。図中、１１は改質対象の部位、１２は第一の溶接機構た
るＴＩＧ溶接トーチ、１３は第二の溶接機構なるプラズ
マ溶接機、２５はカプセル粒子、３２は他の第二の溶接
機構たるＭＩＧ溶接機、３５は複合ワイヤ、４３は第三
の溶接機構たるＴＩＧ溶接トーチ、５１は耐熱鋼製の溶
接ワイヤである。区Ｃ）綜第１１図第１０図手続補正書（自発）平成３年１月７日特許庁長官　　植　松　　　敏　　殿１、事件の表示特願平２−１３９６７７号２、発明の名称金属系部品の表面改質方法及びその装置３、補正をする
者事件との関係　　特許出願人＜０１７）　　いすず自動車株式会社４、代理人郵便番号　１０５東京都港区愛宕１丁目６番７号手続補正書（岐）平成３年１月７日特許庁長官　　植　松　　　敏　　殿１、事件の表示特願平２−１３９６７７号２、発明の名称金属系部品の表面改質方法及びその装置３、補正をする
者事件との関係　　特許出願人（０１７）　　いすゾ自動車株式会社４、代理人郵便番号　１０５東京都港区愛宕１丁目６番７号５、補正命令の日付自発６、補正の対象図面〈全図〉７、補正の内容図面の浄書（内容に変更なし）８、添付書類自発６、補正の対象明細書（発明の詳細な説明の欄）及び図面の第１１図７
、補正の内容（１）明細書第２６頁４行ｒＴＩＧ溶接トーチ７１」と
あるのをｒＴＩＧ溶接ト溶接トーチ上２正。（２）同第２６頁１１行ｒＴＩＧ溶接トーチ７４」とあ
るのをｒＴＩＧ溶接ト溶接トーチ上５正。（３）図面の第１１図を別紙の通り訂正。８、添付書類（１）図　面　　　　ら１通

Claims

【特許請求の範囲】

１．改質対象の部位を高密度エネルギの照射によって溶
融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加すること
を特徴とする金属系部品の表面改質方法。
２．改質対象の部位を高密度エネルギの照射によって溶
融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により付加し、さら
に高密度エネルギ源にて再溶融させることを特徴とする
金属系部品の表面改質方法。
３．改質対象の部位を高密度エネルギの照射によって溶
融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により少なくとも二
回に亘って繰り返し付加することを特徴とする金属系部
品の表面改質方法。
４．改質対象の部位を高密度エネルギの照射によって溶
融させた後、耐熱元素を肉盛り溶接により少なくとも二
回に亘って繰り返し付加し、さらに高密度エネルギ源に
て再溶融させることを特徴とする金属系部品の表面改質
方法。
５．上記肉盛り溶接が、耐熱元素の核粒子に金属粒子を
被覆させたカプセル粒子の粉末を使用して為される請求
項１乃至４のいずれかに記載の金属系部品の表面改質方
法。
６．アルミ鋳物の表面等の改質対象部位を高密度エネル
ギ源にて溶融させた直後に、耐熱元素を含有させたワイ
ヤを電極とするＭＩＧ溶接法により肉盛り溶接すること
を特徴とする金属系部品の表面改質方法。
７．上記肉盛り溶接が、耐熱元素の核粒子に金属粒子を
被覆させたカプセル粒子を鞘材の内に充填させた複合ワ
イヤを使用して為される請求項１乃至４又は６のいずれ
かに記載の金属系部品の表面改質方法。
８．耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆させたカプセル
粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤを形成し、該複
合ワイヤを溶加材として改質対象となる部位に肉盛り溶
接した後、耐熱鋼製の溶接ワイヤを用いて肉盛り溶接す
ることを特徴とする金属系部品の表面改質方法。
９．上記肉盛り溶接のうち少なくとも一方が、ＭＩＧ溶
接法によって為される請求項８記載の金属系部品の表面
改質方法。
１０．耐熱元素の核粒子に金属粒子を被覆させたカプセ
ル粒子を鞘材の内に充填させて複合ワイヤを形成してお
き、改質対象となる部位に高密度エネルギを照射して溶
触させた後、上記複合ワイヤを溶加材とするＭＩＧ溶接
法により肉盛り溶接し、その後、耐熱鋼製の溶接ワイヤ
を用いてＭＩＧ溶接法により肉盛り溶接することを特徴
とする金属系部品の表面改質方法。
１１．上記高密度エネルギが、ＴＩＧアークである請求
項１乃至１０のいずれかに記載の金属系部品の表面改質
方法。
１２．改質対象の部位に高密度エネルギを照射するため
の第一の溶接機構と、該第一の溶接装置の溶接方向後方
に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する第二の溶
接機構とを備えたことを特徴とする金属系部品の表面改
質装置。
１３．改質対象の部位に高密度エネルギを照射するため
の第一の溶接機構と、該第一の溶接装置の溶接方向後方
に設けられ耐熱元素を使用して肉盛り溶接する第二の溶
接機構と、該第二の溶接機構の溶接方向後方に設けられ
高密度エネルギを照射する第三の溶接機構を備えたこと
を特徴とする金属系部品の表面改質装置。
１４．上記第二の溶接機構が、二台の直列に配置された
溶接機で成る請求項１２又は１３記載の金属系部品の表
面改質装置。
１５．上記第一の溶接機構が、ＴＩＧ溶接トーチである
請求項１２乃至１４のいずれかに記載の金属系部品の表
面改質装置。
１６．上記第二の溶接機構が、ＭＩＧ溶接機である請求
項１２乃至１５のいずれかに記載の金属系部品の表面改
質装置。