JPH0455065A - エンジンバルブ等への盛金材料の肉盛溶接方法 - 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１例えばエンジンバルブの弁フェース部等に、
硬質かつ高耐摩耗性を有する盛金材料を肉盛溶接する方
法に関する。

〔従来の技術〕

エンジンバルブの弁フェース部は、高負荷、高サイクル
の繰返し荷重を受けるため、母材単体の強度では著しく
摩耗する。そのため、弁フェース部に、硬質かつ高耐摩
耗性の盛金材料、例えばステライト等の合金粉末を肉盛
溶接して、耐摩耗性を高めるようにしている。

この場合、第３図〜第６図に示すように、鍛造工程を経
たエンジンバルブ（以下ワークという）（１）の弁フェ
ース部（ｌａ）に、まず第４図示のような環状凹溝（２
）を形成したのち、第５図示のように、この環状凹溝（
２）に上記した盛金材料をプラズマ溶接等により肉盛り
（３）を施し、最後に、肉盛り（３）部を機械加工によ
り、第６図のようなテーバ状のフェース面（１ｂ）に仕
上げている。

上記環状凹溝（２）は、通常、機械加工により形成され
るが、機械加工では、大掛がすな前工程を要することに
加えて、材料の歩留まりが悪いなどの問題があるため、
最近では、上記環状凹溝（２）を、鍛造工程において、
エンジンバルブ（１）を成形するのと同時に形成するこ
とが行われている。

このような鍛造により環状凹溝（２）を形成すると、そ
の表面は、酸化したスケールや黒皮等により覆われ、こ
の状態のまま肉盛溶接すると、盛金材料の溶着性が損な
われて、内部欠陥が発生したり、組織が不安定となった
りするので、黒皮層を除去する必要がある。

従来、上記黒皮層は、旋削盤やサンドブラスト装置によ
り除去していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

黒皮層を、旋削盤やサンドブラスト装置により除去する
従来の方法では、鍛造工程と肉盛工程との間に、余分な
前工程を要することとなり、その分多くの作業時間を費
やして生産性が低下するばかりでなく、それ専用の旋削
盤やサンドブラスト装置を設置したり、作業者を確保し
たりしなければならないので、設備費や人件費が嵩む。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、黒皮層等を除去するための前工程を廃止することによ
り、設備費や人件費の削減を計るとともに、生産性を大
幅に高めうるようにした、エンジンバルブ等への盛金材
料の肉盛溶接方法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

°上記目的は、エンジンバルブ（１）の弁フェース部（
１ａ）等に形成された環状凹溝（２）に、母材と異なる
盛金材料（７）を肉盛溶接するに際し、前記エンジンバ
ルブ（１）等を一定方向に回転させつつ、第１開目にお
いて、適宜の肉盛溶接装置（Ｗ）におけるトーチ（５）
より発生させた火炎（６）により、前記環状凹溝（２）
の表面の黒皮層等を除去し、第２肩口において、前記ト
ーチ（５）に盛金材料（７）を供給して、環状凹溝（２
）の全面に肉盛溶接することにより達成することができ
る。

また、上記目的は、エンジンバルブ（１）等を一定方向
に回転させつつ、少なくとも２つのトーチ（５）（９）
を備える適宜の肉盛溶接装置（Ｗ）における一方のトー
チ（９）より発生させた火炎（１０）により、前記環状
凹溝（２）の表面の黒皮層等を除去しつつ、肉盛溶接装
置における他方のトーチ（５）に盛金材料（７）を供給
して、黒皮層等の除去された環状凹溝（２）の全面に順
次肉盛溶接することによっても達成される。

〔作　用〕

環状凹溝（２）の黒皮層等を、肉盛溶接工程時に除去す
ることにより、旋削盤等の機械を使用した前工程を廃止
することができ、生産性は著しく高まる。

〔実施例〕

以下５本発明の実施例を５図面に基づいて説明する。

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、請求項（１）記載の発明の
溶接要領を略示するものである。

まず、第１図（Ａ）に示すように、プラズマ溶接装置（
Ｗ）におけるほぼ３０°傾斜させた回転台（４）上に、
鍛造により成形された。弁フェース部（１ａ）に環状凹
溝（２）を備えるワーク（エンジンバルブ）（１）の傘
部（ｌｃ）を載置して９回転台（４）の回転により一定
方向に回転させつつ、弁フェース部（ｌａ）の直上に臨
ませたトーチ（５）の先端より、不活性シールドガス（
図示略）を噴射しながら、プラズマアーク（火炎）（６
）のみを発生させ、環状凹溝（２）の表層に形成された
。鍛造時の酸化スケールや黒皮層等を、アーク熱により
焼失又は剥離させる。

この際のプラズマアーク（６）の温度は、母材の表層の
みが若干溶融しうる程度とするのがよい。

ついで、ワーク（１）が１回転して、環状凹溝（２）内
の黒皮層等が全て除去されたのち、第１図（Ｂ）に示す
ように、引き続きワーク（１）を１回転させるとともに
、プラズマアーク（６）を発生させ、かつ同時に、トー
チ（５）の先端よりステライト等の盛金材料（７）をプ
ラズマアーク（６）に向けて供給し、アーク熱により盛
合材料（７）と環状凹溝（２）を溶融させて、環状凹溝
（２）の全面に肉盛り（８）を施す。

この肉盛溶接時においては、プラズマアーク（６）の温
度を、母材の融点と同程度かそれ以上に高める。

次に、請求項（２）記載の発明の溶接要領を、第２図に
基づいて説明する。

この発明は、前述したと同様の肉盛り用のトーチ（５）
と、その反対側に、はぼ１８０°位置をずらして設けた
、黒皮層等を除去するトーチ（９）との２トーチにより
、肉盛溶接を行なうものである。

すなわち、まず前述の発明と同様に、回転台（４）によ
りワーク（１）を一定方向に回転させつつ、トーチ（９
）よりプラズマアーク（１０）のみを発生させて、環状
凹溝（２）内の黒皮層等を除去する。

ついで、ワーク（１）が約半回転して、黒皮層等の除去
された環状凹溝（２）が、肉盛り用のトーチ（５）の直
下まで移動したとき、トーチ（５）の先端よりプラズマ
アーク（６）を発生させると同時に、盛金材料（７）を
供給して、順次黒度層等が除去されて回転してくる環状
凹溝（２）に肉盛り（８）を施す。

ついで、ワーク（１）が１回転して、環状凹溝（２）内
の黒皮層等が全周に亘って除去されたと同時に、トーチ
（９）よりのプラズマアーク（１０）を停止し、かつト
ーチ（５）により、引き続き肉盛り（８）を続行する。

ワーク（１）が１回転して、環状凹溝（２）の全周の黒
皮層等が除去された時点では、環状凹溝（２）の約半周
に肉盛溶接されたのみであるので、引き続きワーク（１
）を約半回転させて、トーチ（５）により、環状凹溝（
２）の残りの半周に肉盛り（８）を施し、全面に肉盛溶
接された直後において、トーチ（５）のプラズマアーク
（６）と盛金材料（７）の供給を停止する。

以上説明した請求項（１）及び（２）記載の発明におい
ては、いずれも黒皮層等を肉盛溶接と同時に除去するた
め、従来のような機械による黒皮層等の除去工程を経る
必要がなく、生産性は著しく高まる。

また、黒皮層等が除去された後のワーク（１）は、傘部
（１ｃ）全体がアーク熱により予熱されているため、そ
の後の肉盛溶接時において、温度上昇が緩やかとなって
、熱ひずみの発生するのが防止されるとともに、盛金材
料（７）の湯流れ性が良好となるので：母材に対する溶
着性が向上し、ピンホールや未溶着等、内部欠陥の発生
率が極めて少なくなる。

請求項（１）記載の発明は、１つのトーチにより黒皮層
等の除去と肉盛溶接とを行なうので、装置が簡略化する
利点がある。

また、請求項（２）記載の２ト一チ式の発明は、ワーク
を１回転半させるのみで溶接が終了するので１Ｍ求項（
１）記載の発明に比べて生産性は高い。

なお、請求項（２）記載の発明において、黒皮層等を除
去するトーチ（９）の位置を、肉盛り用トーチ（５）に
対しほぼ１８０＠ずらした反対側としであるが、例えば
それら２つのトーチ（５）（９）を互いに接近させるな
ど、その位置は適宜である。

本発明方法に用いる肉盛溶接手段は、上記プラズマ溶接
以外に、酸素−アセチレンガスやその他の溶接手段でも
よい。

本発明方法は、バルブシートのシート部に肉盛溶接する
際にも適用しつる。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、ワーク（１）の環状凹溝（２）の
黒皮層等を、肉盛溶接工程と同時に除去するようにした
から、従来のような機械による前工程を廃止することが
でき、生産性の向上は勿論のこと、機械設備や人件費等
が削減され、製造コストの低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、請求項（１）記載の発明方
法の一実施例を示し、（Ａ）は黒皮層等の除去、（Ｂ）
は肉盛溶接時をそれぞれ示す概略説明図、第２図は、請
求項（２）記載の発明方法の一実施例を示す概略説明図
、 第３図は、ワークの正面図、 第４図は、弁フェース部に環状凹溝を形成した状態を示
す要部の拡大図、 第５図は、同じく肉盛溶接した状態を示す要部の拡大図
、 第６図は、同じく仕上加工を施“した状態を示す要部の
拡大図である。 （１）ワーク（エンジンバルブ） （１ａ）弁フェース部 （２）環状凹溝 （５）トーチ （６）プラズマアーク（火炎） （７）盛金材料 （９）トーチ （１０）プラズマアーク（火炎） （Ｗ）プラズマ溶接装置 （１ｃ）傘部 （４）回転台 （８）肉盛り 第２図 第３図 銅４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンバルブの弁フェース部等に形成された環
   状凹溝に、母材と異なる盛金材料を肉盛溶接するに際し
   、前記エンジンバルブ等を一定方向に回転させつつ、第
   １周目において、適宜の肉盛溶接装置におけるトーチよ
   り発生させた火炎により、前記環状凹溝の表面の黒皮層
   等を除去し、第２周目において、前記トーチに盛金材料
   を供給して、環状凹溝の全面に肉盛溶接することを特徴
   とするエンジンバルブ等への盛金材料の肉盛溶接方法。
2. （２）エンジンバルブの弁フェース部等に形成された環
   状凹溝に、母材と異なる盛金材料を肉盛溶接するに際し
   、前記エンジンバルブ等を一定方向に回転させつつ、少
   なくとも２つのトーチを備える適宜の肉盛溶接装置にお
   ける一方のトーチより発生させた火炎により、前記環状
   凹溝の表面の黒皮層等を除去しつつ、肉盛溶接装置にお
   ける他方のトーチに盛金材料を供給して、黒皮層等の除
   去された環状凹溝の全面に順次肉盛溶接することを特徴
   とするエンジンバルブ等への盛金材料の肉盛溶接方法。