JPH0533309B2 - - Google Patents

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JPH0533309B2
JPH0533309B2 JP26812984A JP26812984A JPH0533309B2 JP H0533309 B2 JPH0533309 B2 JP H0533309B2 JP 26812984 A JP26812984 A JP 26812984A JP 26812984 A JP26812984 A JP 26812984A JP H0533309 B2 JPH0533309 B2 JP H0533309B2
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JP
Japan
Prior art keywords
cam
weight
camshaft
cast iron
remelted
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP26812984A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61147843A (ja
Inventor
Junichi Maruyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) この発明は、自動車用内燃機関の動弁機構部品
として使用されるカムシヤフトに関するものであ
る。 (従来の技術) 自動車用内燃機関の動弁機構部品として使用さ
れるカムシヤフトには、例えば第1図に示すよう
な形状のものがある。すなわち、このカムシヤフ
ト1は、気筒数に応じた個数のカム部2,2と、
ジヤーナル部3,3とをシヤフト部4の所定位置
に設けたものであり、なかには、カム部2(およ
びジヤーナル部3)を別体で形成してシヤフト部
4と結合したものや、シヤフト部4を中空状にし
たものなどがある。このようなカムシヤフト1に
おいて、カム部2の素材として従来より鋳鉄を用
いることがほとんどであり、近年においては焼結
合金やセラミツクスを用いることも検討されてい
る。 ところで、カム部2の素材として鋳鉄を用いる
場合には、その表面をチル化してカム面の耐摩耗
性を向上させるようにするのが普通であり、鋳造
時に冷し金を用いて表面をチル硬化させることも
よく行われている。一方、カム面をチル硬化させ
る他の方法として、当該カム面を高密度エネルギ
ー源により再溶融してチル化することも知られて
いる(特開昭54−57010号公報に開示)。 しかしながら、このような従来のカムシヤフト
にあつては、カム部2の素材(多くはシヤフト部
4と一体化)として一般的な鋳鉄を使用してお
り、とくに硫酸(H2SO4)による腐食環境下で
の使用を考慮したものとはなつていないため、デ
イーゼルエンジンのように、燃料中のSが燃焼時
にSOxに変化し、しかも同時に生成されるH2O
と反応してH2SO4が形成されるような環境下で
使用すると、カムノーズ付近に異常摩耗が発生す
ることがあるという問題点があつた。また、カム
部2を含むカムシヤフト1の材質をニレジスト鋳
鉄のような高Ni鋳鉄とした場合には、耐H2SO4
の腐食性は優れているものの、再溶融によるカム
面のチル化が不可能であり、そのほか高Cr鋳鉄
を用いた場合には、優れた耐H2SO4腐食性およ
び耐摩耗性を有するものの靭性が劣るという問題
点があつた。 (発明の目的) この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、高密度エネルギー源を用いた
再溶融によるカム面のチル化が可能であると共
に、とくに硫酸(H2SO4)による腐食環境下で
の耐食性および耐摩耗性にも著しく優れたカムシ
ヤフトを提供することを目的としている。 (発明の構成) この発明によるカムシヤフトは、摺動面に高密
度エネルギー源による再溶融チル層を有し、前記
再溶融チル層中のCrおよびNiの含有量が、Cr>
0.5重量%でかつ2重量%<Cr+Ni<9重量%で
あることを特徴としている。 この発明によるカムシヤフトは、第1図に例示
した形状において、カム部2とシヤフト部4とを
一体で形成したもの、および別体で形成したもの
の両方が含まれる。そして、例えば別体で形成し
たものの中には、上記再溶融チル層を有するカム
部2と中空状のシヤフト部4とを例えばバルジ加
工やろう付等によつて一体化したものなども含ま
れるものであり、いずれにしてもカムシヤフト1
の摺動面に高密度エネルギー源による再溶融チル
層を有し、前記再溶融チル層中のCrおよびNiの
含有量が、Cr>0.5重量%でかつ2重量%<Cr+
Ni<9重量%の範囲であれば、その他の形状お
よび構造は特に限定されないものである。 このような構造のカムシヤフトを製造する一実
施態様を示すと、例えば鋳鉄性カムシヤフトのカ
ム部の表面に、CrまたはNiのうち少なくとも一
方の元素を含む塗布剤を塗布した後、高密度エネ
ルギー源により再溶融処理して、前記カム部の表
面に形成される再溶融チル層中に、Crおよび/
またはNiをCr>0.5重量%でかつ2重量%<Cr+
Ni<9重量%の範囲で合金化させるようにする。 本発明者は、この発明によるカムシヤフトを開
発する過程において、種々の実験を行つたが、そ
のうちの実験例を以下に示す。 まず、第2図に示すように平板形をなしかつ第
2表の最下段のカム素材の欄に示す化学組成の鋳
鉄製平板11の表面に、同じく第2図に示すよう
に、CrおよびNiのうちの少なくとも一方の元素
を含む塗布剤12を塗布した後、レーザ光21を
照射することによつて、前記Crおよび/または
Niを合金化した最溶融層13を形成させた。こ
こで、塗布剤12としては、アクリル樹脂20重量
部をクロロホルム(CHCl3)80重量部に溶解させ
た分散媒に金属粉末を分散させた(分散媒と金属
粉末との重量比は1:2)ものであり、前記金属
粉末の化学組成および塗布密度(供試材表面の単
位面積に塗布された前記金属粉末の重量)を第1
表に示す。
【表】 * 供試材表面の単位面積に塗布され
た金属粉末の重量
また、レーザ照射は、同じく第2図に示すよう
に、レンズ22によりビーム径を1mmに集光した
パワー5KWのレーザ光21を、供試材すなわち
鋳鉄製平板11の送り方向(X方向)と直交する
方向(Y方向)に振幅15mm、振動数100Hzでオシ
レートさせながら行つた。なお、第2図におい
て、21a,21b,21cはレーザ光21の光
軸であり、特に21b,21cはオシレートの両
端における光軸である。ここで、供試材の送り速
度は、第1表のA〜Fの1〜3については、30
cm/分、D−31、E−31、F−31については45
cm/分、D−32、E−32、F−32については60
cm/分である。また、第3図に示すように、アシ
ストガス31としてはArを使用し、ノズル32
の開口部32aの寸法を20mm×1mmとし、流量を
150/分として行つた。 次に、前述の方法で得られた最溶融層13を有
する供試材としての鋳鉄製平板11から、第4図
に示すような腐食試験片14を切り出した。な
お、前記試験片14の再溶融層13を含む面につ
いては、0.15mm研磨して平面とし、他の5面につ
いてはCrめつきを施した。 次に評価結果について説明する。 第2表に前述の方法で得られた再溶融層13の
化学分析結果および深さを示す。なお、カム素材
およびCr、Niを合金化せずに得た再溶融層につ
いても併せて示す。 また、第3表には、腐食試験結果および再溶融
層の硬さを示す。ここで腐食試験は、上記腐食試
験片14を1N・H2SO4水溶液中に2hr浸漬し、そ
の際の腐食減量(再溶融処理面の単位面積当りの
腐食減量)を測定することにより行つた。
【表】
【表】 * カム素材に再溶融処理のみを施したもの
【表】
【表】 * 再溶融処理面の単位面積当
りの腐食減量
上記各表に示す結果から以下のことが解る。す
なわち、腐食減量が2mg/cm2以下となるのは、
Cr>0.5重量%でかつCr+Ni>2重量%の場合で
ある。しかし、Cr>0.5重量%でかつCr+Ni>9
重量%では腐食減量の低減効果が飽和するのに加
え、コストも増加する。また、Ni>9重量%で
は再溶融層の硬さも低下する。 実施例1〜7 比較例1〜4 まず、第5図に示すような概略だ円形状をなし
かつ第2表の最下段のカム素材の欄に示す化学組
成の鋳鉄製カム素材41を用意し、このカム素材
41のカム面に、同じく第5図に示すように、
CrおよびNiのうちの少なくとも一方の元素を含
む塗布剤42を塗布した後、カム素材41をカム
シヤフトの軸を中心として回転させながら、レー
ザ光21をオシレートさせつつ照射してカム面に
Crおよび/またはNiを合金化した再溶融チル層
43を得た。 ここで、塗布剤42としては、前記した実験例
の場合と同様に、アクリル樹脂20重量部をクロロ
ホルム(CHCl3)80重量部に溶解させた分散媒に
金属粉末を分散させた(分散媒と金属粉末との重
量比は1:2)ものであり、前記金属粉末の化学
組成および塗布密度は、前記実施例の結果に基い
て第4表のとおりとした。
【表】 の重量
また、レーザ照射条件は、前記実施例の場合と
同様であり、カム面の周速は、30cm/分となるよ
うにした。 続いて、前述の方法で得られたカム(シヤフ
ト)を仕上げ加工し、排気量2000c.c.の直列6気筒
エンジンに組込み、カムおよび相手材であるロツ
カアームチツプの摩耗量を調べた。この際の実験
条件は、エンジン回転数650rpm、運転時間400hr
であり、ロツカアームチツプの材質はMX300(化
学組成;C2.2%、Si<0.4%、Mn<0.4%、Cr15.9
%、Mo3.9%(単位は重量%)、残部Fe)とした。
第5表にこの際のカムおよびロツカアームチツプ
の摩耗量の測定結果を示す。
【表】 上記表に示す結果から判るように、前述の実験
例から推定して、Cr+Ni>2重量%の組成を有
すると考えられる再溶融チル層13を有するカム
の摩耗量は、Cr+Ni<2重量%の場合よりもは
るかに少なく、カム素材41に再溶融処理のみを
施した比較例1の場合、およびCr+Ni量が少な
すぎる比較例2、3、4の場合にはいずれもカム
および相手材であるロツカアームチツプの摩耗量
が多い結果となつた。 (発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によるカム
シヤフトは、摺動面に高密度エネルギー源による
再溶融チル層を有し、前記再溶融チル層中のCr
およびNiの含有量が、Cr>0.5重量%でかつ2重
量%<Cr+Ni<9重量%となるようにしたもの
であるから、とくにカム面の硫酸(H2SO4)腐
食環境下での耐食性および耐摩耗性が著しく向上
し、前記カムシヤフトをデイーゼルエンジンの動
弁機構部品としても使用することが十分に可能で
あるという効果が得られる。さらに、表面の再溶
融チル層のみにCrおよび/またはNiを合金化す
るだけであるので、(1)Crおよび/またはNiの添
加量が少なくてすみ、カムシヤフト素材の組成を
高Cr化、高Ni化するよりもはるかに安価である
こと、(2)カムシヤフト全体としての靭性を低下さ
せないこと、などの優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はカムシヤフトの形状例を示す斜面図、
第2図はこの発明の実験例において鋳鉄製平板の
表面に金属粉末を塗布してレーザ光を照射させた
状況を示す説明図、第3図は第2図に示すレーザ
光の照射面にアシストガスを供給する要領を示す
説明図、第4図はレーザ光照射後の鋳鉄製平板か
ら切り出した腐食供試片の斜視図、第5図はこの
発明の実施例および比較例において鋳鉄製カム素
材の表面に金属粉末を塗布してレーザ光を照射さ
せた状況を示す説明図である。 1……カムシヤフト、2……カム部、3……ジ
ヤーナル部、4……シヤフト部、21……レーザ
光(高密度エネルギー源)、41……カム素材、
42……金属粉末の塗布剤、43……再溶融チル
層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 摺動面に高密度エネルギー源による再溶融チ
    ル層を有し、前記再溶融チル層中のCrおよびNi
    の含有量が、Cr>0.5重量%でかつ2重量%<Cr
    +Ni<9重量%であることを特徴とするカムシ
    ヤフト。
JP26812984A 1984-12-18 1984-12-18 カムシヤフト Granted JPS61147843A (ja)

Priority Applications (1)

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JP26812984A JPS61147843A (ja) 1984-12-18 1984-12-18 カムシヤフト

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JP26812984A JPS61147843A (ja) 1984-12-18 1984-12-18 カムシヤフト

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JPS61147843A JPS61147843A (ja) 1986-07-05
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JP26812984A Granted JPS61147843A (ja) 1984-12-18 1984-12-18 カムシヤフト

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CN103521924B (zh) * 2013-10-16 2015-08-05 江苏大学 一种凸轮轴表面激光加工方法

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