JPH05340299A - エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその製造方法 - Google Patents
エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH05340299A JPH05340299A JP17475092A JP17475092A JPH05340299A JP H05340299 A JPH05340299 A JP H05340299A JP 17475092 A JP17475092 A JP 17475092A JP 17475092 A JP17475092 A JP 17475092A JP H05340299 A JPH05340299 A JP H05340299A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- overlay layer
- cylinder head
- copper alloy
- aluminum alloy
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】アルミニウム合金製シリンダヘッドの弁座部に
対する肉盛層の接合強度を確保しつつ、耐摩耗性を向上
させ、エンジンの高性能化、長寿命化への充分な対応を
図る。 【構成】エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド
の弁座部に、銅合金肉盛層４を形成し、この銅合金肉盛
層４の上部に、該銅合金肉盛層４との境界部５の硬度が
高くなるように鉄系金属肉盛層６を形成したことを特徴
とする。
対する肉盛層の接合強度を確保しつつ、耐摩耗性を向上
させ、エンジンの高性能化、長寿命化への充分な対応を
図る。 【構成】エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド
の弁座部に、銅合金肉盛層４を形成し、この銅合金肉盛
層４の上部に、該銅合金肉盛層４との境界部５の硬度が
高くなるように鉄系金属肉盛層６を形成したことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、吸排気弁が
着座する弁座部をバルブシートレス構造になしたような
エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその
製造方法に関する。
着座する弁座部をバルブシートレス構造になしたような
エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンのアルミニウム合金製シ
リンダヘッドにおいて、吸排気弁が着座する弁座部に
は、一般的に鋳鉄製、鉄系焼結材製または銅系合金製の
バルブシート部材が焼きばめ手段により圧入固定されて
いる。
リンダヘッドにおいて、吸排気弁が着座する弁座部に
は、一般的に鋳鉄製、鉄系焼結材製または銅系合金製の
バルブシート部材が焼きばめ手段により圧入固定されて
いる。
【０００３】しかし、このような構成の場合には、バル
ブシート部材が必要で部品点数が大となることは勿論、
シリンダヘッドの弁座部にバルブシート部材圧入のため
の加工を要し、さらに焼きばめによりバルブシート部材
の固着を見込んで、バルブシート部材を大きめに形成す
る必要があり、シリンダヘッド周辺部の設計自由度に制
約を受ける問題点があった。
ブシート部材が必要で部品点数が大となることは勿論、
シリンダヘッドの弁座部にバルブシート部材圧入のため
の加工を要し、さらに焼きばめによりバルブシート部材
の固着を見込んで、バルブシート部材を大きめに形成す
る必要があり、シリンダヘッド周辺部の設計自由度に制
約を受ける問題点があった。
【０００４】このような問題点を解決するために、従
来、例えば特公平２−５８４４４号公報に記載のような
アルミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘッドが
既に発明されている。
来、例えば特公平２−５８４４４号公報に記載のような
アルミニウム合金製バルブシートレスシリンダヘッドが
既に発明されている。
【０００５】すなわち、シリンダヘッドのバルブシート
部（弁座部）に、アルミニウム合金の元素と銅合金の元
素とよりなる合金層を介して、銅合金の肉盛層をレーザ
肉盛法により形成したものである。
部（弁座部）に、アルミニウム合金の元素と銅合金の元
素とよりなる合金層を介して、銅合金の肉盛層をレーザ
肉盛法により形成したものである。
【０００６】この従来構造によれば、上述の銅合金肉盛
層を弁フェース部と接触する僅かな部位にのみ形成し
て、同部位のシリンダヘッド肉厚を薄くすることができ
るので、燃焼室周辺部の冷却性が向上し、かつバルブ径
を大径にすることができ、さらに銅合金肉盛層のアルミ
ニウム合金製シリンダヘッド母材に対する接合性が良好
な利点がある反面、銅合金肉盛層は高硬度化が困難な関
係上、耐摩耗性が不充分となり、特にエンジンの高性能
化、長寿命化に対応することができない問題点があっ
た。
層を弁フェース部と接触する僅かな部位にのみ形成し
て、同部位のシリンダヘッド肉厚を薄くすることができ
るので、燃焼室周辺部の冷却性が向上し、かつバルブ径
を大径にすることができ、さらに銅合金肉盛層のアルミ
ニウム合金製シリンダヘッド母材に対する接合性が良好
な利点がある反面、銅合金肉盛層は高硬度化が困難な関
係上、耐摩耗性が不充分となり、特にエンジンの高性能
化、長寿命化に対応することができない問題点があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項１記
載の発明（第１発明）は、アルミニウム合金製シリンダ
ヘッドの弁座部に対する肉盛層の接合強度を確保しつ
つ、耐摩耗性を向上させることができ、エンジンの高性
能化、長寿命化に充分対応することができるエンジンの
アルミニウム合金製シリンダヘッドの提供を目的とす
る。
載の発明（第１発明）は、アルミニウム合金製シリンダ
ヘッドの弁座部に対する肉盛層の接合強度を確保しつ
つ、耐摩耗性を向上させることができ、エンジンの高性
能化、長寿命化に充分対応することができるエンジンの
アルミニウム合金製シリンダヘッドの提供を目的とす
る。
【０００８】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の目的と併せて、銅合金肉盛層と鉄系
金属肉盛層との境界部に炭化物を生成することで、バッ
クアップ強度を向上させて、耐衝撃強度の向上を図るこ
とができるエンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッ
ドの提供を目的とする。
求項１記載の発明の目的と併せて、銅合金肉盛層と鉄系
金属肉盛層との境界部に炭化物を生成することで、バッ
クアップ強度を向上させて、耐衝撃強度の向上を図るこ
とができるエンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッ
ドの提供を目的とする。
【０００９】この発明の請求項３記載の発明（第２発
明）は、希釈率が低いレーザ肉盛法を用いて連続して銅
合金肉盛層と鉄系金属肉盛層との２層の肉盛を行なうこ
とができ、生産性の向上を図ることができると共に、上
述の弁座部に対する肉盛層の接合強度を確保しつつ、耐
摩耗性を向上させることができるエンジンのアルミニウ
ム合金製シリンダヘッドの製造方法の提供を目的とす
る。
明）は、希釈率が低いレーザ肉盛法を用いて連続して銅
合金肉盛層と鉄系金属肉盛層との２層の肉盛を行なうこ
とができ、生産性の向上を図ることができると共に、上
述の弁座部に対する肉盛層の接合強度を確保しつつ、耐
摩耗性を向上させることができるエンジンのアルミニウ
ム合金製シリンダヘッドの製造方法の提供を目的とす
る。
【００１０】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項３記載の発明の目的と併せて、機能材としてカーボ
ン粉末を用いることで、銅合金肉盛層と鉄系金属肉盛層
との境界部、なかんずく境界部位近傍における鉄系金属
肉盛層に炭化物を生成することができ、バックアップ強
度を向上させて、耐衝撃強度の向上を図ることができる
エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方
法の提供を目的とする。
求項３記載の発明の目的と併せて、機能材としてカーボ
ン粉末を用いることで、銅合金肉盛層と鉄系金属肉盛層
との境界部、なかんずく境界部位近傍における鉄系金属
肉盛層に炭化物を生成することができ、バックアップ強
度を向上させて、耐衝撃強度の向上を図ることができる
エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方
法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明（第１発明）は、エンジンのアルミニウム合金製
シリンダヘッドの弁座部に、銅合金肉盛層を形成し、上
記銅合金肉盛層の上部に、該銅合金肉盛層との境界部の
硬度が高くなるように鉄系金属肉盛層を形成したエンジ
ンのアルミニウム合金製シリンダヘッドであることを特
徴とする。
の発明（第１発明）は、エンジンのアルミニウム合金製
シリンダヘッドの弁座部に、銅合金肉盛層を形成し、上
記銅合金肉盛層の上部に、該銅合金肉盛層との境界部の
硬度が高くなるように鉄系金属肉盛層を形成したエンジ
ンのアルミニウム合金製シリンダヘッドであることを特
徴とする。
【００１２】この発明の請求項２記載の発明は、上記請
求項１記載の発明の構成と併せて、上記境界部に炭化物
が生成されたエンジンのアルミニウム合金製シリンダヘ
ッドであることを特徴とする。
求項１記載の発明の構成と併せて、上記境界部に炭化物
が生成されたエンジンのアルミニウム合金製シリンダヘ
ッドであることを特徴とする。
【００１３】この発明の請求項３記載の発明（第２発
明）は、エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド
の弁座部に、レーザ肉盛法で銅合金肉盛層を形成した後
に、上記銅合金肉盛層の上部に、レーザ光の反射を抑制
し、かつ該銅合金肉盛層との境界部の硬度を高める機能
材を付着させ、次に上記レーザ肉盛法により上記銅合金
肉盛層の上部に鉄系金属肉盛層を形成するエンジンのア
ルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法であること
を特徴とする。
明）は、エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド
の弁座部に、レーザ肉盛法で銅合金肉盛層を形成した後
に、上記銅合金肉盛層の上部に、レーザ光の反射を抑制
し、かつ該銅合金肉盛層との境界部の硬度を高める機能
材を付着させ、次に上記レーザ肉盛法により上記銅合金
肉盛層の上部に鉄系金属肉盛層を形成するエンジンのア
ルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法であること
を特徴とする。
【００１４】この発明の請求項４記載の発明は、上記請
求項３記載の発明の構成と併せて、上記機能材としてカ
ーボン粉末を用い、上記境界部に炭化物を生成させるエ
ンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法
であることを特徴とする。
求項３記載の発明の構成と併せて、上記機能材としてカ
ーボン粉末を用い、上記境界部に炭化物を生成させるエ
ンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法
であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の発明によれ
ば、上述の弁座部に銅合金肉盛層を形成したので、アル
ミニウム合金製シリンダヘッドの該弁座部に対する肉盛
層の接合強度を確保することができ、しかも、この銅合
金肉盛層の上部には、該銅合金肉盛層との境界部の硬度
が高くなるように鉄系金属肉盛層を形成したので、弁が
着座するこの鉄系金属肉盛層の耐摩耗性を向上させるこ
とができ、この結果、エンジンの高性能化、長寿命化に
充分対応することができる効果がある。
ば、上述の弁座部に銅合金肉盛層を形成したので、アル
ミニウム合金製シリンダヘッドの該弁座部に対する肉盛
層の接合強度を確保することができ、しかも、この銅合
金肉盛層の上部には、該銅合金肉盛層との境界部の硬度
が高くなるように鉄系金属肉盛層を形成したので、弁が
着座するこの鉄系金属肉盛層の耐摩耗性を向上させるこ
とができ、この結果、エンジンの高性能化、長寿命化に
充分対応することができる効果がある。
【００１６】この発明の請求項２記載の発明によれば、
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、銅合金肉盛層
と鉄系金属内肉盛層との境界部にＦｅ3 Ｃ（炭化鉄）な
どの炭化物が生成されているので、鉄系金属肉盛層のバ
ックアップ強度を向上させることができて、耐衝撃強度
の向上を図ることができる効果がある。
上記請求項１記載の発明の効果と併せて、銅合金肉盛層
と鉄系金属内肉盛層との境界部にＦｅ3 Ｃ（炭化鉄）な
どの炭化物が生成されているので、鉄系金属肉盛層のバ
ックアップ強度を向上させることができて、耐衝撃強度
の向上を図ることができる効果がある。
【００１７】この発明の請求項３記載の発明によれば、
レーザに肉盛法により銅合金肉盛層と鉄系金属肉盛層と
を形成するので、上述のレーザに肉盛法はレーザ光を局
部的に当てることができて、希釈率の低下を図ることが
できるのは勿論、同一のレーザ肉盛工程により銅合金肉
盛層と鉄系金属肉盛層との２層の肉盛を行なうことがで
きるので、生産性の向上を図ることができる効果があ
る。なお、レーザ肉盛法以外の他の肉盛法の場合にはＣ
ｕが多く溶かされて希釈率が大となる。
レーザに肉盛法により銅合金肉盛層と鉄系金属肉盛層と
を形成するので、上述のレーザに肉盛法はレーザ光を局
部的に当てることができて、希釈率の低下を図ることが
できるのは勿論、同一のレーザ肉盛工程により銅合金肉
盛層と鉄系金属肉盛層との２層の肉盛を行なうことがで
きるので、生産性の向上を図ることができる効果があ
る。なお、レーザ肉盛法以外の他の肉盛法の場合にはＣ
ｕが多く溶かされて希釈率が大となる。
【００１８】しかも、請求項１記載の発明の効果と同
様、上述の弁座部に対する銅合金肉盛層の接合強度を確
保しつつ、鉄系金属肉盛層により耐摩耗性を向上させる
ことができる効果がある。
様、上述の弁座部に対する銅合金肉盛層の接合強度を確
保しつつ、鉄系金属肉盛層により耐摩耗性を向上させる
ことができる効果がある。
【００１９】加えて、上述の機能材はレーザ光の反射を
抑制し、かつ境界部の硬度を高めるので、レーザ光の吸
収効率が大幅に向上すると共に、境界部に形成される硬
化層により、バックアップ強度が向上して、耐衝撃強度
の向上を図ることができる効果がある。
抑制し、かつ境界部の硬度を高めるので、レーザ光の吸
収効率が大幅に向上すると共に、境界部に形成される硬
化層により、バックアップ強度が向上して、耐衝撃強度
の向上を図ることができる効果がある。
【００２０】この発明の請求項４記載の発明によれば、
上記請求項３記載の発明の効果と併せて、上述の機能材
としてカーボン粉末を用いたので、境界部付近の鉄系金
属肉盛層に炭化物を形成することができ、例えば、その
生地組織を、緻密で硬いマルテンサイト（martensite、
ささ状の結晶で腐食されにくく、硬さや引張強さが大き
い組織、α固溶体のこと）にすることができる効果があ
る。
上記請求項３記載の発明の効果と併せて、上述の機能材
としてカーボン粉末を用いたので、境界部付近の鉄系金
属肉盛層に炭化物を形成することができ、例えば、その
生地組織を、緻密で硬いマルテンサイト（martensite、
ささ状の結晶で腐食されにくく、硬さや引張強さが大き
い組織、α固溶体のこと）にすることができる効果があ
る。
【００２１】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンのアルミニウム合金製シリンダ
ヘッド及びその製造方法を示し、図１において、エンジ
ンのアルミニウム合金製シリンダヘッド１を設け、この
シリンダヘッド１の吸気弁ＩＮＶおよび排気弁ＥＸＶの
着座用の弁座部２には、図２に示すように該弁座部２の
母材３上に銅合金肉盛層４を形成し、この銅合金肉盛層
４の上部に、該銅合金肉盛層４との境界部５の硬度が高
くなるように鉄系金属肉盛層６を形成している。
述する。図面はエンジンのアルミニウム合金製シリンダ
ヘッド及びその製造方法を示し、図１において、エンジ
ンのアルミニウム合金製シリンダヘッド１を設け、この
シリンダヘッド１の吸気弁ＩＮＶおよび排気弁ＥＸＶの
着座用の弁座部２には、図２に示すように該弁座部２の
母材３上に銅合金肉盛層４を形成し、この銅合金肉盛層
４の上部に、該銅合金肉盛層４との境界部５の硬度が高
くなるように鉄系金属肉盛層６を形成している。
【００２２】次に図３乃至図１０を参照して、上述のエ
ンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法
について述べる。
ンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法
について述べる。
【００２３】まず、図３に示す工程図の第１工程Ｓ１
で、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｄ）によりエ
ンジンのシリンダヘッド１を鋳造し、弁座部２の母材３
を所定形状に前加工する（図４参照）。このシリンダヘ
ッド１の鋳造により上述の母材３内には若干のピンホー
ル７等のガス欠陥が残存する。
で、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＣ４Ｄ）によりエ
ンジンのシリンダヘッド１を鋳造し、弁座部２の母材３
を所定形状に前加工する（図４参照）。このシリンダヘ
ッド１の鋳造により上述の母材３内には若干のピンホー
ル７等のガス欠陥が残存する。
【００２４】次に、図３の第２工程Ｓ２で、熱源として
例えばＣＯ2 レーザ（炭酸ガスレーザ、carbon dioxide
laser、λ＝１０．６μｍ）を用い上述の母材３を再溶
融深さ１．０〜２．０mmに再溶融処理する（図５参
照）。この再溶融処理により、後述する肉盛りの際に界
面の接合強度を低下させる要因となるピンホール７等の
ガス欠陥を消失することができる。
例えばＣＯ2 レーザ（炭酸ガスレーザ、carbon dioxide
laser、λ＝１０．６μｍ）を用い上述の母材３を再溶
融深さ１．０〜２．０mmに再溶融処理する（図５参
照）。この再溶融処理により、後述する肉盛りの際に界
面の接合強度を低下させる要因となるピンホール７等の
ガス欠陥を消失することができる。
【００２５】次に、図３の第３工程Ｓ３で、上述の再溶
融処理された母材３の表面をショットブラスト法（鋳鉄
製、鋳鋼製、アルミニウム合金製のショットやワイヤを
カットしたグリッドを、羽根車で鋳造品に投射する方
法）によりＲmax １０〜５０μｍ（ここにＲmax は微細
な凹凸の振幅に関する最大高さを示す表面粗さのこと）
に粗面化する（図６参照）。この母材３表面の粗面化に
より後述するＣＯ2 レーザによる肉盛時のレーザ光の反
射を防止することができる。
融処理された母材３の表面をショットブラスト法（鋳鉄
製、鋳鋼製、アルミニウム合金製のショットやワイヤを
カットしたグリッドを、羽根車で鋳造品に投射する方
法）によりＲmax １０〜５０μｍ（ここにＲmax は微細
な凹凸の振幅に関する最大高さを示す表面粗さのこと）
に粗面化する（図６参照）。この母材３表面の粗面化に
より後述するＣＯ2 レーザによる肉盛時のレーザ光の反
射を防止することができる。
【００２６】次に、図３の第４工程Ｓ４で、ＫＣｌ（塩
化カリウム）やＮａＣｌ（塩化ナトリウム）等の脱酸剤
８をペースト状にして、粗面化された母材３の表面に厚
さ５〜５０μｍにコーティング処理する（図７参照）。
この脱酸剤８のコーティングによりレーザ光の吸収効率
を高めると共に、後述する銅系粉末および肉盛層の酸化
を防止することができる。
化カリウム）やＮａＣｌ（塩化ナトリウム）等の脱酸剤
８をペースト状にして、粗面化された母材３の表面に厚
さ５〜５０μｍにコーティング処理する（図７参照）。
この脱酸剤８のコーティングによりレーザ光の吸収効率
を高めると共に、後述する銅系粉末および肉盛層の酸化
を防止することができる。
【００２７】次に、図３の第５工程Ｓ５で、ＣＯ2 レー
ザを用いて銅系粉末を肉盛りし、母材３の上部に銅合金
肉盛層４を形成する（図８参照）。
ザを用いて銅系粉末を肉盛りし、母材３の上部に銅合金
肉盛層４を形成する（図８参照）。
【００２８】ここで、上述の肉盛り粉末（この工程では
銅系粉末）を供給するノズル装置１０は図１０に示す構
成のものを用いる。すなわち、下部が小径で、上部が大
径のテーパコーン状のノズル本体１１の側壁部に、エア
ホース１２からのエアにより駆動されるエアバイブレー
タ１３を取付けると共に、ノズル本体１１上部の粉末供
給側には粉末インレットポート１４を形成して、この粉
末インレットポート１４に粉末供給ホース１５を連通接
続する一方、ノズル本体１１上部の粉末インレットポー
ト１４と対向する部位には、粉末の通過を阻止し、キャ
リアガス（アルゴンガス等）のみを抜出す所定メッシュ
の網目部材１６を配設したノズル装置である。
銅系粉末）を供給するノズル装置１０は図１０に示す構
成のものを用いる。すなわち、下部が小径で、上部が大
径のテーパコーン状のノズル本体１１の側壁部に、エア
ホース１２からのエアにより駆動されるエアバイブレー
タ１３を取付けると共に、ノズル本体１１上部の粉末供
給側には粉末インレットポート１４を形成して、この粉
末インレットポート１４に粉末供給ホース１５を連通接
続する一方、ノズル本体１１上部の粉末インレットポー
ト１４と対向する部位には、粉末の通過を阻止し、キャ
リアガス（アルゴンガス等）のみを抜出す所定メッシュ
の網目部材１６を配設したノズル装置である。
【００２９】そして、上述の粉末供給ホース１５から所
定ガス圧、所定流量のキャリアガスＧにより肉盛り粉末
Ｐを、粉末インレットポート１４を介してノズル本体１
１内に供給し、上述の網目部材１６からキャリアガスＧ
のみを抜出すと共に、エアバイブレータ１３の矢印方向
の加振（微振動）により網目部材１６の目詰りを防止し
つつ、テーパコーン状のノズル本体１１下端の粉末アウ
トレットポート１７から、母材３上に粉末Ｐを供給する
と、ノズル詰りや粉末Ｐの飛散がない状態で、上述の粉
末Ｐを自重落下程度で歩留りよく安定供給することがで
きて、良好な肉盛りを行なうことができる。
定ガス圧、所定流量のキャリアガスＧにより肉盛り粉末
Ｐを、粉末インレットポート１４を介してノズル本体１
１内に供給し、上述の網目部材１６からキャリアガスＧ
のみを抜出すと共に、エアバイブレータ１３の矢印方向
の加振（微振動）により網目部材１６の目詰りを防止し
つつ、テーパコーン状のノズル本体１１下端の粉末アウ
トレットポート１７から、母材３上に粉末Ｐを供給する
と、ノズル詰りや粉末Ｐの飛散がない状態で、上述の粉
末Ｐを自重落下程度で歩留りよく安定供給することがで
きて、良好な肉盛りを行なうことができる。
【００３０】一方、上述の銅合金肉盛層４形成時のＣＯ
2 レーザの照射条件は次のように設定した。
2 レーザの照射条件は次のように設定した。
【００３１】レーザ出力 …４．０kw 溶融速度 …０．６m/min レーザビーム径 …７．０mmφ アシストガス …Ａｒ（アルゴン） アシストガス流量…２０l/min また粉末Ｐに関する諸条件は次のように設定した。
【００３２】粉末供給量 …４０g/min 銅系粉末の粒径…１００メッシュアンダ 銅系粉末の組成 Ｓｉ（ケイ素）…１〜１０％ Ｂ （ホウ素）…１〜３％ Ｃｕ（銅） …残部 上述の各種条件下で母材３上に厚さ約２．０mmに銅合金
肉盛層４を形成した後に、この銅合金肉盛層４を加工し
て、厚さ約１．０mmの均一厚さになす。
肉盛層４を形成した後に、この銅合金肉盛層４を加工し
て、厚さ約１．０mmの均一厚さになす。
【００３３】次に、図３の第６工程Ｓ６で、レーザ光の
反射を抑制し、かつ銅合金肉盛層４との境界部５の硬度
を高める機能材としてカーボン粉末１８を用い、このカ
ーボン粉末１８を溶剤に溶かして、スプレー状として、
上述の均一厚さの銅合金肉盛層４の上部に厚さ５〜５０
μｍに塗布する（図９参照）。このカーボン粉末１８の
塗布によりＣＯ2 レーザの吸収率を高めると共に、次工
程でカーボン粉末１８の固溶により炭化物たとえば緻密
で硬いマルテンサイト組織を得ることができる。因に上
述のカーボン粉末１８を塗布しない場合にはＣＯ2 レー
ザを９９．９％反射するが、このような反射を防止する
ことができる。
反射を抑制し、かつ銅合金肉盛層４との境界部５の硬度
を高める機能材としてカーボン粉末１８を用い、このカ
ーボン粉末１８を溶剤に溶かして、スプレー状として、
上述の均一厚さの銅合金肉盛層４の上部に厚さ５〜５０
μｍに塗布する（図９参照）。このカーボン粉末１８の
塗布によりＣＯ2 レーザの吸収率を高めると共に、次工
程でカーボン粉末１８の固溶により炭化物たとえば緻密
で硬いマルテンサイト組織を得ることができる。因に上
述のカーボン粉末１８を塗布しない場合にはＣＯ2 レー
ザを９９．９％反射するが、このような反射を防止する
ことができる。
【００３４】次に、図３の第７工程Ｓ７で、上述と同一
のレーザ照射条件によりＣＯ2 レーザを用いて鉄系金属
粉末、具体的には合金工具鋼（ＪＩＳ規格ＳＫＤ１２）
の合金粉末を肉盛りし、銅合金肉盛層４の上部に厚さ約
２．５mmの鉄系金属肉盛層６を形成する（図２参照）。
この第７工程Ｓ７での肉盛りの際、上述の銅合金肉盛層
４の上部には予めカーボン粉末１８を溶剤に溶かして塗
布したので、ＣＯ2 レーザの吸収効率が向上すると共
に、境界部５付近の鉄系金属肉盛層６の生地組織を、マ
ルテンサイト（α固溶体）組織にすることができる。
のレーザ照射条件によりＣＯ2 レーザを用いて鉄系金属
粉末、具体的には合金工具鋼（ＪＩＳ規格ＳＫＤ１２）
の合金粉末を肉盛りし、銅合金肉盛層４の上部に厚さ約
２．５mmの鉄系金属肉盛層６を形成する（図２参照）。
この第７工程Ｓ７での肉盛りの際、上述の銅合金肉盛層
４の上部には予めカーボン粉末１８を溶剤に溶かして塗
布したので、ＣＯ2 レーザの吸収効率が向上すると共
に、境界部５付近の鉄系金属肉盛層６の生地組織を、マ
ルテンサイト（α固溶体）組織にすることができる。
【００３５】このようにして製造されたエンジンのアル
ミニウム合金製シリンダヘッドを、図２の硬さ分布測定
方向にて測定した結果を図１１に示す。図１１からも明
らかなように、母材３と銅合金肉盛層４との間（測定ポ
ジションＣ参照）には、化合物が生成されるので、母材
３それ自体のアルミニウム合金のビッカース硬さＨｖ１
００〜１１０および銅合金肉盛層４のビッカース硬さＨ
ｖ２００〜２５０に対してビッカース硬さＨｖ３００〜
３７０となり、また銅合金肉盛層４と鉄系金属肉盛層６
との間（測定ポジションＢ参照）にも、化合物が生成さ
れるので、硬さＨｖ４００〜５００となり、境界部５近
傍における鉄系金属肉盛層６内（測定ポジションＤ参
照）にはカーボン層により供給された炭素の影響により
表面付近（測定ポジションＡ参照）に対してさらに硬度
が上昇し、ビッカース硬さＨｖが約５５０となった。
ミニウム合金製シリンダヘッドを、図２の硬さ分布測定
方向にて測定した結果を図１１に示す。図１１からも明
らかなように、母材３と銅合金肉盛層４との間（測定ポ
ジションＣ参照）には、化合物が生成されるので、母材
３それ自体のアルミニウム合金のビッカース硬さＨｖ１
００〜１１０および銅合金肉盛層４のビッカース硬さＨ
ｖ２００〜２５０に対してビッカース硬さＨｖ３００〜
３７０となり、また銅合金肉盛層４と鉄系金属肉盛層６
との間（測定ポジションＢ参照）にも、化合物が生成さ
れるので、硬さＨｖ４００〜５００となり、境界部５近
傍における鉄系金属肉盛層６内（測定ポジションＤ参
照）にはカーボン層により供給された炭素の影響により
表面付近（測定ポジションＡ参照）に対してさらに硬度
が上昇し、ビッカース硬さＨｖが約５５０となった。
【００３６】以上要するに、本実施例のエンジンのアル
ミニウム合金製シリンダヘッドは、弁座部２に銅合金肉
盛層４を形成したので、該弁座部２に対する肉盛層４の
接合強度を確保することができ、しかも、この銅合金肉
盛層４の上部には、該銅合金肉盛層４との境界部５の硬
度が高くなるように鉄系金属肉盛層６を形成したので、
弁が着座するこの鉄系金属肉盛層６の耐摩耗性を向上さ
せることができ、この結果、エンジンの高性能化、長寿
命化に充分対応することができる効果がある。
ミニウム合金製シリンダヘッドは、弁座部２に銅合金肉
盛層４を形成したので、該弁座部２に対する肉盛層４の
接合強度を確保することができ、しかも、この銅合金肉
盛層４の上部には、該銅合金肉盛層４との境界部５の硬
度が高くなるように鉄系金属肉盛層６を形成したので、
弁が着座するこの鉄系金属肉盛層６の耐摩耗性を向上さ
せることができ、この結果、エンジンの高性能化、長寿
命化に充分対応することができる効果がある。
【００３７】加えて、上述の銅合金肉盛層４と鉄系金属
肉盛層６との境界部５に炭化鉄などの炭化物を生成する
と、鉄系金属肉盛層６のバックアップ強度を向上させる
ことができて、対衝撃強度の向上を図ることができる効
果がある。
肉盛層６との境界部５に炭化鉄などの炭化物を生成する
と、鉄系金属肉盛層６のバックアップ強度を向上させる
ことができて、対衝撃強度の向上を図ることができる効
果がある。
【００３８】また本実施例のエンジンのアルミニウム合
金製シリンダヘッドの製造方法は、レーザ肉盛法により
銅合金肉盛層４と鉄系金属肉盛層６とを形成する。上述
のレーザ肉盛法はレーザ光を局部的に当てることができ
て、希釈率の低下を図ることができるのは勿論、同一の
レーザ肉盛工程により銅合金肉盛層４と鉄系金属肉盛層
６との２層の肉盛を行なうことができるので、生産性の
向上を図ることができる効果がある。
金製シリンダヘッドの製造方法は、レーザ肉盛法により
銅合金肉盛層４と鉄系金属肉盛層６とを形成する。上述
のレーザ肉盛法はレーザ光を局部的に当てることができ
て、希釈率の低下を図ることができるのは勿論、同一の
レーザ肉盛工程により銅合金肉盛層４と鉄系金属肉盛層
６との２層の肉盛を行なうことができるので、生産性の
向上を図ることができる効果がある。
【００３９】しかも、上述の弁座部２に対する銅合金肉
盛層４の接合強度を確保しつつ、鉄系金属肉盛層６によ
り耐摩耗性を向上させることができる効果がある。加え
て、上述の機能材はレーザ光の反射を抑制し、かつ境界
部５の硬度を高めるので、レーザ光の吸収効率が大幅に
向上すると共に、境界部５に形成される硬化層（図１１
の測定ポジションＤ参照）により、バックアップ強度が
向上して、耐衝撃強度の向上を図ることができる効果が
ある。
盛層４の接合強度を確保しつつ、鉄系金属肉盛層６によ
り耐摩耗性を向上させることができる効果がある。加え
て、上述の機能材はレーザ光の反射を抑制し、かつ境界
部５の硬度を高めるので、レーザ光の吸収効率が大幅に
向上すると共に、境界部５に形成される硬化層（図１１
の測定ポジションＤ参照）により、バックアップ強度が
向上して、耐衝撃強度の向上を図ることができる効果が
ある。
【００４０】さらに、上述の機能材としてカーボン粉末
を用いると、境界部５付近の鉄系金属肉盛層６に炭化物
を生成することができ、例えばその生地組織を、緻密で
硬いマルテンサイト（α固溶体）にすることができる効
果がある。
を用いると、境界部５付近の鉄系金属肉盛層６に炭化物
を生成することができ、例えばその生地組織を、緻密で
硬いマルテンサイト（α固溶体）にすることができる効
果がある。
【００４１】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のアルミニウム合金は、実施例のＪ
ＩＳ規格ＡＣ４Ｄのアルミニウム合金に対応し、以下同
様に、銅合金は、ＣｕとＢとＳｉとの合金に対応し、鉄
系金属は、ＪＩＳ規格ＳＫＤ１２（合金工具鋼）に対応
し、機能材は、カーボン粉末に対応するも、この発明
は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではな
い。
において、この発明のアルミニウム合金は、実施例のＪ
ＩＳ規格ＡＣ４Ｄのアルミニウム合金に対応し、以下同
様に、銅合金は、ＣｕとＢとＳｉとの合金に対応し、鉄
系金属は、ＪＩＳ規格ＳＫＤ１２（合金工具鋼）に対応
し、機能材は、カーボン粉末に対応するも、この発明
は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではな
い。
【００４２】例えば、上述の機能材としてはカーボン粉
末の他に、クロムやクロムカーバイト等の黒色微粉体を
用いてもよく、この場合にはレーザ光が黒色微粉体に当
たって乱反射し、この乱反射中にレーザ光を吸収するの
で、上記実施例とほぼ同様の作用、効果を得る。
末の他に、クロムやクロムカーバイト等の黒色微粉体を
用いてもよく、この場合にはレーザ光が黒色微粉体に当
たって乱反射し、この乱反射中にレーザ光を吸収するの
で、上記実施例とほぼ同様の作用、効果を得る。
【図１】本発明のエンジンのアルミニウム合金製シリン
ダヘッドを示す断面図。
ダヘッドを示す断面図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【図３】本発明のエンジンのアルミニウム合金製シリン
ダヘッドの製造方法を示す工程図。
ダヘッドの製造方法を示す工程図。
【図４】前加工終了を示す概略断面図。
【図５】再溶融工程を示す概略断面図。
【図６】粗面化工程を示す概略断面図。
【図７】脱酸剤コーティング工程を示す概略断面図。
【図８】銅合金肉盛り工程を示す概略断面図。
【図９】機能材付着工程を示す概略断面図。
【図１０】肉盛り粉末供給に用いるノズル装置の断面
図。
図。
【図１１】本発明の製造方法により製造されたシリンダ
ヘッドの硬さ分布を示す特性図。
ヘッドの硬さ分布を示す特性図。
１…シリンダヘッド ２…弁座部 ４…銅合金肉盛層 ５…境界部 ６…鉄系金属肉盛層
Claims (4)
- 【請求項１】エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘ
ッドの弁座部に、銅合金肉盛層を形成し、上記銅合金肉
盛層の上部に、該銅合金肉盛層との境界部の硬度が高く
なるように鉄系金属肉盛層を形成したエンジンのアルミ
ニウム合金製シリンダヘッド。 - 【請求項２】上記境界部に炭化物が生成された請求項１
記載のエンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド。 - 【請求項３】エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘ
ッドの弁座部に、レーザ肉盛法で銅合金肉盛層を形成し
た後に、上記銅合金肉盛層の上部に、レーザ光の反射を
抑制し、かつ該銅合金肉盛層との境界部の硬度を高める
機能材を付着させ、次に上記レーザ肉盛法により上記銅
合金肉盛層の上部に鉄系金属肉盛層を形成するエンジン
のアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法。 - 【請求項４】上記機能材としてカーボン粉末を用い、上
記境界部に炭化物を生成させる請求項３記載のエンジン
のアルミニウム合金製シリンダヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17475092A JPH05340299A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17475092A JPH05340299A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05340299A true JPH05340299A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15984033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17475092A Pending JPH05340299A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05340299A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5687685A (en) * | 1995-03-31 | 1997-11-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Valve seat and method |
| US5768779A (en) * | 1995-09-14 | 1998-06-23 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing cylinder head for engine |
| US5778531A (en) * | 1995-09-14 | 1998-07-14 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing cylinder head for engine |
| US5802716A (en) * | 1994-09-30 | 1998-09-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for bonding a valve seat with a cylinder head |
| JPWO2018062527A1 (ja) * | 2016-09-29 | 2019-06-24 | Ｊｘ金属株式会社 | レーザー焼結用表面処理金属粉 |
| CN114525504A (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 汽车气缸盖阀座 |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP17475092A patent/JPH05340299A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5802716A (en) * | 1994-09-30 | 1998-09-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for bonding a valve seat with a cylinder head |
| US5687685A (en) * | 1995-03-31 | 1997-11-18 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Valve seat and method |
| US5768779A (en) * | 1995-09-14 | 1998-06-23 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing cylinder head for engine |
| US5778531A (en) * | 1995-09-14 | 1998-07-14 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing cylinder head for engine |
| JPWO2018062527A1 (ja) * | 2016-09-29 | 2019-06-24 | Ｊｘ金属株式会社 | レーザー焼結用表面処理金属粉 |
| JP2020073727A (ja) * | 2016-09-29 | 2020-05-14 | Ｊｘ金属株式会社 | レーザー焼結用表面処理金属粉 |
| CN114525504A (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-24 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 汽车气缸盖阀座 |
| CN114525504B (zh) * | 2020-11-23 | 2023-08-11 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 汽车气缸盖阀座 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2923305B2 (ja) | ピストン中の構成部品結合方法 | |
| US20070000129A1 (en) | Cylinder liner, method for the production thereof and a combined | |
| JPH0734965A (ja) | バルブシートの接合構造 | |
| US20050241147A1 (en) | Method for repairing a cold section component of a gas turbine engine | |
| EP0743428B1 (en) | Valve seat insert | |
| JP3394363B2 (ja) | エンジン用シリンダヘッド | |
| JPH05340299A (ja) | エンジンのアルミニウム合金製シリンダヘッド及びその製造方法 | |
| US20060260125A1 (en) | Method for repairing a gas turbine engine airfoil part using a kinetic metallization process | |
| JPH0979014A (ja) | エンジン用シリンダヘッドの製造方法 | |
| JPH09239566A (ja) | 異種金属材料の接合方法 | |
| GB2094934A (en) | The reinforcement of piston ring grooves | |
| US20040031140A1 (en) | Methods for salvaging a cast article | |
| JPH0815658B2 (ja) | ディーゼル内燃機関のガス交換弁の弁座面を外装する方法 | |
| US20050152805A1 (en) | Method for forming a wear-resistant hard-face contact area on a workpiece, such as a gas turbine engine part | |
| US2775493A (en) | Piston with head insert and process of making it | |
| JPH0658116A (ja) | バルブシート | |
| JP3335036B2 (ja) | 接合型バルブシート | |
| US20060039788A1 (en) | Hardface alloy | |
| JP2000005889A (ja) | レーザ溶接方法 | |
| JP2002256963A (ja) | 内燃機関用シリンダブロックの製造方法 | |
| EP0730085A1 (en) | A cylinder head and a method for producing a valve seat | |
| JP3109222B2 (ja) | シリンダヘッドの製造方法 | |
| JP2002221078A (ja) | アルミニウム合金製シリンダブロック及びその製造方法 | |
| JP3143111B2 (ja) | 内燃機関の弁の製造方法 | |
| JPH10299433A (ja) | エンジンのバルブガイド及び溶着加工装置 |