JPH0488119A - 再溶融硬化方法およびその装置 - 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、ワークの被硬化処理面、例えばエンジンの動
弁機構を構成するカムシャフトにおけるカムの表面にエ
ネルギービームを照射して鎖部を再溶融硬化させる方法
およびその装置に関する。

（従来の技術） 例えば、エンジンの動弁機構を構成するカムシャフトの
ような特に耐摩耗性を要求される金属部品については、
その表面に硬化処理を施すことがある。

そして、上記カムシャフト等の金属部品の表面硬化方法
として、例えば特開昭６０−２５８４２１号公報に開示
されているように、金属製ワークの被硬化処理面にエネ
ルギービーム（プラズマアーク）を照射してその表層部
分を局部的に再溶融させて組織のチル化を図り、鎖部の
硬度を高めるようにした所謂再溶融硬化方法が知られて
いる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記のように再溶融硬化方法により再溶融さ
れる金属製ワークにおける被硬化処理面の溶融状態は、
該ワークに含有される化学成分のうち特に炭素含有量に
左右され、このなめ、再溶融された組織が凝固して形成
されるチル層の生成状態が個々のワークの炭素含有量の
差違により大きく変化することになっていた。

一方、上記再溶融硬化方法により硬化処理されるワーク
の一例としてのカムシャフトは、一般に鋳造により製造
されるのであるが、各カムシャフトごとに炭素含有量が
微妙に相違するのが通例である。このため、カムシャフ
トにおけるカム面を再溶融硬化しようとして、その表面
に一律の照射出力でエネルギービームを照射した場合に
、各カムシャフトの炭素含有量の差違に起因して個々に
溶融状態が異なってチル層の生成状態にバラツキが発生
し、カム面の硬度が各カムシャフトごとに異なって全て
のカムシャフトについてその品質を一定にすることが困
難とされていた。

そこで本発明は、上記カムシャフト等の金属製ワークに
おける被硬化処理面にエネルギービームを照射して顔部
を再溶融硬化させる場合に、個々のワークの炭素含有量
の差違に左右されることなく全てのワークについて均一
に所要のチル層を形成することのできる再溶融硬化方法
および該方法を実施するための装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための゛手段） 上記の課題を解決するために、本発明は次のように構成
したことを特徴とする。

■ず、本願の第１請求項に係る発明（以下、第１発明と
いう）は、ワークの被硬化処理面にエネルギービームを
照射して該被硬化処理面を再溶融硬化させる方法におい
て、上記エネルギービームの照射前に少なくともワーク
中の炭素含有量を測定し、その含有量に応じてワークの
被硬化処理面に所要の硬化層が形成されるように上記エ
ネルギービームの照射出力を制御するようにしたことを
特徴とする。

また、本願の第２請求項に係る発明（以下、第２発明と
いう）は、上記第１発明の方法を実施するための装置と
して、ワークの被硬化処理面にエネルギービームを照射
するエネルギービーム照射手段と、該照射手段によるエ
ネルギービームの照射前に少なくともワーク中の炭素含
有量を検出する検出手段と、該検出手段により検出され
た炭素含有量に応じてワークの被硬化処理面に所要の硬
化層が形成されるように上記エネルギービームの照射出
力を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。

（作　　用） 第１、第２発明によれば、ワークの被硬化処理面にエネ
ルギービームが照射される前に、少なくともワーク中の
炭素含有量が測定され、その含有量に応じてワークの被
硬化処理面に所要の硬化層が形成されるように上記エネ
ルギービームの照射出力が制御されることになり、これ
により、ワークの溶融状態を左右する炭素含有量が各ワ
ークごとに相違する場合であっても、各ワークの被硬化
処理面が均一にチル化されて顔部に所要の硬化層が形成
されることになって、すべてのワークについてその硬度
を均一に仕上げることができる。

く実　施　例） 以下、本発明の実施例について説明する。

まず、第１発明に係る再溶融硬化方法について説明する
と、この方法においては、金属製ワークの被硬化処理面
にエネルギービームを照射して顔部を再溶融硬化させる
際に、上記エネルギービームの被硬化処理面への照射前
に少なくともワーク中の炭素含有量を測定し、その測定
値に応じてワークの被硬化処理面に所要の硬化層が形成
されるように上記エネルギービームの照射出力を制御す
るようにしたものである。そして、当該再溶融硬化方法
により硬化処理されるワークの一例としては、自動車に
おけるエンジンの動弁機構を構成するカムシャフト等が
あり、本実施例においては、上記カムシャフトのカムの
表面を硬化処理する場合について説明する。

次に、第１図に基づいて、上記再溶融硬化方法によりカ
ムシャフトにおけるカム面に硬化処理を施すための装置
について説明すると、この再溶融硬化装置１は、ワーク
としてのカムシャフト２に含有される炭素量を測定する
測定装置３と、カムシャフト２の各カム２】、２２．２
３．２４の表面にエネルギービームを照射するビームト
ーチ４．４と、これらの各ビームトーチ４，４にエネル
ギービームを発生させるためのエネルギーを供給するエ
ネルギー源５．５と、該エネルギー源５．５からのエネ
ルギー供給量を制御して各ビームトーチ４，４より照射
されるエネルギービームの出力をコントロールするコン
トローラ６と、該コントローラ６を制御するメインコン
トローラ７とを有する。

上記メインコントローラ７には、測定装置３からのカム
シャフト２の炭素含有量を示す信号ａが入力され、これ
に基づいて該メインコントローラ７からコントローラ６
に信号すが出力される。そして、コントローラ６には、
上記カムシャフト２の炭素含有量に応じてエネルギービ
ームの照射出力を可変するためのプログラムが予め設定
されており、上記信号すに基づいて該コントローラ６か
ら各エネルギー源５に制御信号Ｃが圧力され、これによ
り、該エネルギー源５より上記カムシャフト２の炭素含
有量に応じた照射出力のエネルギービームを発生させる
ためのエネルギーｄが各ビームトーチ４に供給されるよ
うになっている。

そして、図示のように、一方のトーチ４によりカムシャ
フト２におけるカム２１．２２の表面にエネルギービー
ムが照射されたのち、他方のトーチ４により該カムシャ
フト２におけるカム２３２４の表面にエネルギービーム
が照射されるようになっている。また、上記他方のトー
チ４によりカム２３．２４の表面にエネルギービームが
照射されているときには、新たなカムシャフト２のカム
２１．２２の表面に一方のトーチ４によりエネルギービ
ームが照射され、これにより、順次連続的にカムシャフ
ト２における各カム２１〜２４を再溶融硬化し得るよう
に構成されている。

なお、上記カムシャフト２の炭素含有量を測定する測定
装置３は、金属製品の非破壊検査に使用される装置を応
用したものであって、例えば、カムシャフト２の外周囲
を覆うように電磁コイルを配設し、該コイルに通電する
ことによりカムシャフト２の周囲に磁場を発生させて、
その磁場内におけるカムシャフト２の透磁率を検出し、
これに基づいて該カムシャフト２の炭素含有量を測定し
得るように構成されている。

ここで、上記ビームトーチ４によるエネルギービームの
照射方法について説明すると、第２図に拡大して示すよ
うに、カムシャフト２を所定の速度で矢印（イ）方法に
回転させると共に、ビームトーチ４を矢印（ロ）で示す
ように、所定の範囲で往復移動させることにより、上記
ビームトーチ４より照射されたエネルギービームＸによ
り各カム２１〜２４のカム面２１′〜２４′上に軌跡Ｘ
′が形成され、これにより、各カム面２１′〜２４′が
再溶融されるようになっている。また、上記ビームトー
チ４を固定し、カムシャフト２を回転させ、且つ該カム
シャフト２を所定の範囲で矢印（ロ）方法に往復移動さ
せるようにしても良い。

次に本実施例の作用を説明すると、第１．２図に示すよ
うに、各ビームトーチ４，４より照射されるエネルギー
ビームＸによりカムシャフト２における各カム２１〜２
４のカム面２１’〜２４が再溶融硬化されることになる
のであるが、該カムシャフト２は炭素含有量により溶融
状態が左右される。即ち、第３図に示す炭素鋼の状態図
より明らかなように、溶融組織り中にガンマ鉄を含む半
溶融状態（図中、Ｌ＋γで示す領域）、もしくは溶融組
ＷＡＬ中にＦｅ５０または黒鉛を含む半溶融状態（図中
、−Ｌ、＋Ｆｅｇ○または黒鉛で示す領域）より組織の
全てが溶融状態（図中、して示す領域）に移行する温度
がカムシャフト２を構成する鋳鉄中に含有される炭素量
により左右され、このため、溶融組織りが凝固して形成
されるチル層の生成状態が炭素含有量により変化するこ
とになるのであるが、本実施例においては、各カム２１
〜２４のカム面２１〜２４′にエネルギービームＸが照
射される前に、測定装置３によりカムシャフト２の炭素
含有量が測定され、その含有量に応じて各カム面２１〜
２４に所要の硬化層が形成されるように上記エネルギー
ビームＸの照射出力が制御されることになる。これによ
り、カムシャフト２の溶融状態を左右する炭素含有量が
各カムシャフト２ごとに相違する場合であっても、各カ
ムシャフト２におけるカム面２、′〜２４がそれぞれ均
一にチル化されて鎖部に所要の硬化層が生成されること
になって、すべてのカムシャフト２についてその硬度を
均一に仕上げることができる。

なお、本実施例においては、上記測定装置３によりカム
シャフト２の炭素含有量を測定し、その含有量に応じて
エネルギービームの照射出力を制御するようにしたけれ
ども、該カムシャフト２のケイ素含有量も硬化層を形成
する場合に少なからず影響を及ぼすことが知られており
、このため、上記測定装置３をカムシャフト２の炭素含
有量およびケイ素含有量を測定し得る構成とすると共に
、第１図に示すように、上記メインコントローラ７より
の測定モード切換信号ｅによりカムシャフト２の炭素含
有量とケイ素含有量をそれぞれ測定し、これに基づいて
エネルギービームの照射出力を制御するように構成して
も良い。また、上記ネルギービームとしては、電子ビー
ムあるいはレザービーム等が考えられる。

（発明の効果） 以上のように、第１、第２発明によれば、ワークの被硬
化処理面にエネルギービームを照射する前に、少なくと
もワーク中の炭素含有量が測定され、その含有量に応じ
てワークの被硬化処理面に所要の硬化層が形成されるよ
うに上記エネルギービームの照射出力が制御されること
になり、これにより、個々のワークの炭素含有量がそれ
ぞれ相違する場合であっても、各ワークの被硬化処理面
が均一にチル化されて所要の硬化層が形成されることに
なって、すべてのワークについてその硬度を均一に仕上
げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の実施例を示すもので、第１図は本
実施例に係る再溶融硬化装置の概略構成を示す全体シス
テム図、第２図は該装置によるエネルギービームの照射
方法の一例を示す説明図である。また、第３図は本実施
例に関連して示す炭素鋼の状態図である。 １・・・再溶融硬化装置、２・・・ワーク（カムシャフ
ト）、２１〜２４・・・被硬化処理面（カム面）、３・
・・検出手段（測定装置）、４・・・エネルギービーム
照射手段（ビームトーチ）、６．７・・・制御手段（６
・・・コントローラ、７・・・メインコントローラ）、
Ｘ・・・エネルギービーム。 出願人　　　マツダ　株式会社− 代理人　　　福　岡　　正　明−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークの被硬化処理面にエネルギービームを照射
   して該被硬化処理面を再溶融硬化させる方法において、
   上記エネルギービームの照射前に少なくともワーク中の
   炭素含有量を測定し、その含有量に応じてワークの被硬
   化処理面に所要の硬化層が形成されるように上記エネル
   ギービームの照射出力を制御するようにしたことを特徴
   とする再溶融硬化方法。
2. （２）ワークの被硬化処理面にエネルギービームを照射
   して該被硬化処理面を再溶融硬化させる装置において、
   上記エネルギービームを照射するエネルギービーム照射
   手段と、該照射手段によるエネルギービームの照射前に
   少なくともワーク中の炭素含有量を検出する検出手段と
   、該検出手段により検出された炭素含有量に応じてワー
   クの被硬化処理面に所要の硬化層が形成されるように上
   記エネルギービームの照射出力を制御する制御手段とを
   設けたことを特徴とする再溶融硬化装置。