JPH062897B2 - 金属表面の再溶融処理方法 - Google Patents
金属表面の再溶融処理方法Info
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- JPH062897B2 JPH062897B2 JP62155196A JP15519687A JPH062897B2 JP H062897 B2 JPH062897 B2 JP H062897B2 JP 62155196 A JP62155196 A JP 62155196A JP 15519687 A JP15519687 A JP 15519687A JP H062897 B2 JPH062897 B2 JP H062897B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はアルミニウム合金鋳物などの各種金属材料か
らなる自動車部品や各種機械部品などにおいて、その一
部の表面層を局部的に改質するための再溶融処理方法に
関するものである。
らなる自動車部品や各種機械部品などにおいて、その一
部の表面層を局部的に改質するための再溶融処理方法に
関するものである。
従来の技術 最近に至り、アルミニウム合金などの金属材料からなる
部品、特に鋳物部品の表面の一部の特性を局部的に向上
させるための再溶融処理が注目を浴びている。この再溶
融処理は、ＴＩＧアークやレーザビーム、あるいは電子
ビーム、プラズマアークなどの高密度加熱エネルギを金
属材料の表面に照射してその表面層を再溶融させ、引続
く急冷凝固によって引け巣やピンホール、ブローホール
などの鋳造欠陥を除去するとともに金属組織を微細化さ
せて、表面層の特性向上を図るものである。
部品、特に鋳物部品の表面の一部の特性を局部的に向上
させるための再溶融処理が注目を浴びている。この再溶
融処理は、ＴＩＧアークやレーザビーム、あるいは電子
ビーム、プラズマアークなどの高密度加熱エネルギを金
属材料の表面に照射してその表面層を再溶融させ、引続
く急冷凝固によって引け巣やピンホール、ブローホール
などの鋳造欠陥を除去するとともに金属組織を微細化さ
せて、表面層の特性向上を図るものである。
このような再溶融処理を特にアルミニウム合金鋳物から
なる自動車用エンジンのシリンダヘッドに適用した例と
しては、本出願人の出願に係る特開昭６１−１９３７７
３号記載の方法がある。この方法は、アルミニウム合金
鋳物ではピンホールやブローホール、引け巣等の鋳造欠
陥が生じ易いこと、またシリンダヘッドは大型で複雑な
形状を要するため鋳造時の冷却速度が遅くなって金属組
織が粗大化し易いこと、一方シリンダヘッドのうちでも
特に排気ポートと吸気ポートとによって挟まれるいわゆ
る弁間部に大きな熱応力が加えられることから、その弁
間部に機械的特性が優れていることが要求されること、
等を背景としてなされたものであり、アルミニウム合金
鋳物からなるシリンダヘッドの弁間部にＴＩＧアーク等
の高密度エネルギを印加して再溶融・急冷再凝固させ、
弁間部の鋳造欠陥を除去するとともに弁間部の組織の微
細化を図り、弁間部の機械的特性、特に熱応力に対応す
る特性を向上させている。
なる自動車用エンジンのシリンダヘッドに適用した例と
しては、本出願人の出願に係る特開昭６１−１９３７７
３号記載の方法がある。この方法は、アルミニウム合金
鋳物ではピンホールやブローホール、引け巣等の鋳造欠
陥が生じ易いこと、またシリンダヘッドは大型で複雑な
形状を要するため鋳造時の冷却速度が遅くなって金属組
織が粗大化し易いこと、一方シリンダヘッドのうちでも
特に排気ポートと吸気ポートとによって挟まれるいわゆ
る弁間部に大きな熱応力が加えられることから、その弁
間部に機械的特性が優れていることが要求されること、
等を背景としてなされたものであり、アルミニウム合金
鋳物からなるシリンダヘッドの弁間部にＴＩＧアーク等
の高密度エネルギを印加して再溶融・急冷再凝固させ、
弁間部の鋳造欠陥を除去するとともに弁間部の組織の微
細化を図り、弁間部の機械的特性、特に熱応力に対応す
る特性を向上させている。
発明が解決すべき問題点 前述のような再溶融処理は、一般には第４図（Ａ），
（Ｂ）に示すように、処理すべき金属基材１の表面にＴ
ＩＧアーク用トーチ２などによってＴＩＧアーク等の高
密度加熱エネルギ３を印加しつつ、その印加位置を処理
すべき領域４の一端４Ａから他端４Ｂへ向けて連続移動
させ、その移動終端（処理終端）４Ｂ付近において高密
度加熱エネルギ３の印加を停止させるのが通常である。
ところがこの場合、処理された部分、すなわち再溶融−
再凝固によって形成された再凝固層（ビード）９の終端
部では表面に凹部、すなわち所謂クレータ６が生じるの
が通常である。もちろん再溶融処理後には、処理部位の
表面を平滑化するため、研削による仕上加工を行なうの
が通常であるが、仕上加工の削り代は工程上あるいは経
済的な制約を受けるから、クレータ６の深さが深い場合
には第４図（Ｃ）に示すように仕上加工後もその仕上加
工面１Ａにクレータ６が残り、外観不良をもたらすこと
が多い。またこのようなクレータ６が残った状態では、
そのクレータ６の内部は凹凸が激しいため、単に外観不
良をもたらすのみならず、クレータ６の内部の凹凸によ
りその部分に応力集中が生じたりして、疲労特性や衝撃
特性等の特性低下をもたらすおそれもある。
（Ｂ）に示すように、処理すべき金属基材１の表面にＴ
ＩＧアーク用トーチ２などによってＴＩＧアーク等の高
密度加熱エネルギ３を印加しつつ、その印加位置を処理
すべき領域４の一端４Ａから他端４Ｂへ向けて連続移動
させ、その移動終端（処理終端）４Ｂ付近において高密
度加熱エネルギ３の印加を停止させるのが通常である。
ところがこの場合、処理された部分、すなわち再溶融−
再凝固によって形成された再凝固層（ビード）９の終端
部では表面に凹部、すなわち所謂クレータ６が生じるの
が通常である。もちろん再溶融処理後には、処理部位の
表面を平滑化するため、研削による仕上加工を行なうの
が通常であるが、仕上加工の削り代は工程上あるいは経
済的な制約を受けるから、クレータ６の深さが深い場合
には第４図（Ｃ）に示すように仕上加工後もその仕上加
工面１Ａにクレータ６が残り、外観不良をもたらすこと
が多い。またこのようなクレータ６が残った状態では、
そのクレータ６の内部は凹凸が激しいため、単に外観不
良をもたらすのみならず、クレータ６の内部の凹凸によ
りその部分に応力集中が生じたりして、疲労特性や衝撃
特性等の特性低下をもたらすおそれもある。
なお一般の溶解棒を用いた溶接ビードでは、溶解終了間
際に溶加棒を若干多めに挿入して溶接ビード終端部での
クレータの発生を防いでいるが、再溶融処理では溶加棒
を用いないためクレータの発生を防止することは困難で
あった。また再溶融処理において処理終了間際に徐々に
アーク電流を下げることによってクレータをある程度は
浅くすることができるが、完全に解消することはでき
ず、前述のような問題を招かざるを得なかったのが実情
である。
際に溶加棒を若干多めに挿入して溶接ビード終端部での
クレータの発生を防いでいるが、再溶融処理では溶加棒
を用いないためクレータの発生を防止することは困難で
あった。また再溶融処理において処理終了間際に徐々に
アーク電流を下げることによってクレータをある程度は
浅くすることができるが、完全に解消することはでき
ず、前述のような問題を招かざるを得なかったのが実情
である。
この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、再
溶融処理ビードの終端部のクレータによる前述のような
問題を招かないようにした再溶融処理方法を提供するこ
とを目的とするものである。
溶融処理ビードの終端部のクレータによる前述のような
問題を招かないようにした再溶融処理方法を提供するこ
とを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この発明は、金属基材表面に高密度加熱エネルギを印加
してその表面層を再溶融させ、引続く急冷凝固により表
面層を改質させる金属表面の再溶融処理方法において、 高密度加熱エネルギの印加位置を金属基材表面にある領
域にわたって連続的に移動させてその領域を処理するに
あたり、処理終端部となるべき部分の金属基材表面に、
前記高密度加熱エネルギを印加することにより生じるク
レータ以上の直径の広い面積の突起部を予め形成してお
き、その突起部の中間部まで前記高密度加熱エネルギの
印加位置を移動させて処理を終了させることを特徴とす
るものである。
してその表面層を再溶融させ、引続く急冷凝固により表
面層を改質させる金属表面の再溶融処理方法において、 高密度加熱エネルギの印加位置を金属基材表面にある領
域にわたって連続的に移動させてその領域を処理するに
あたり、処理終端部となるべき部分の金属基材表面に、
前記高密度加熱エネルギを印加することにより生じるク
レータ以上の直径の広い面積の突起部を予め形成してお
き、その突起部の中間部まで前記高密度加熱エネルギの
印加位置を移動させて処理を終了させることを特徴とす
るものである。
作用 再１図（Ａ）〜（Ｄ）に高密度加熱エネルギとしてＴＩ
Ｇアークを用いてこの発明の再溶融処理方法を実施して
いる状況の一例を模式的に示し、これらの図に従ってこ
の発明の作用を説明する。
Ｇアークを用いてこの発明の再溶融処理方法を実施して
いる状況の一例を模式的に示し、これらの図に従ってこ
の発明の作用を説明する。
この発明の方法を実施するにあたっては、再溶融処理を
行なうに先立って、第１図（Ａ）に示すように金属基材
１の表面のうち、処理すべき領域４の終端部４Ｂに後述
するアーク３を照射することによって生じるクレータの
直径以上の頂部を持った台状の突起部７を予め形成して
おく。そして第１図（Ｂ）に示すようにＴＩＧアーク用
トーチ２を前記領域４の一端（始端部）４Ａの上方の位
置から他端（終端部）４Ｂの上方の位置まで連続的に移
動させることによって、トーチ２と金属基材１の表面と
の間に発生しているアーク３の位置、すなわち高密度加
熱エネルギの印加位置を領域４の一端４Ａから他端４Ｂ
まで連続的に移動させる。この間、領域４内の金属基材
表面層がアーク３によって急速溶融され、かつその溶融
プール８はアーク３の移動によって逐次急速冷却され、
再凝固層９となる。このとき、再凝固は母材側から表面
へ向けて方向性をもってなされ、その結果金属基材表面
層に存在していた引け巣や、ピンホール、ブローホール
等の鋳造欠陥が表面側へ押し出される状態で消滅し、こ
れらの鋳造欠陥のない健全な組織の再凝固層９が形成さ
れ、しかも急速凝固によって再凝固組織は著しく微細化
され、その結果再凝固層９の機械的特性は処理前の状態
よりも大幅に向上される。
行なうに先立って、第１図（Ａ）に示すように金属基材
１の表面のうち、処理すべき領域４の終端部４Ｂに後述
するアーク３を照射することによって生じるクレータの
直径以上の頂部を持った台状の突起部７を予め形成して
おく。そして第１図（Ｂ）に示すようにＴＩＧアーク用
トーチ２を前記領域４の一端（始端部）４Ａの上方の位
置から他端（終端部）４Ｂの上方の位置まで連続的に移
動させることによって、トーチ２と金属基材１の表面と
の間に発生しているアーク３の位置、すなわち高密度加
熱エネルギの印加位置を領域４の一端４Ａから他端４Ｂ
まで連続的に移動させる。この間、領域４内の金属基材
表面層がアーク３によって急速溶融され、かつその溶融
プール８はアーク３の移動によって逐次急速冷却され、
再凝固層９となる。このとき、再凝固は母材側から表面
へ向けて方向性をもってなされ、その結果金属基材表面
層に存在していた引け巣や、ピンホール、ブローホール
等の鋳造欠陥が表面側へ押し出される状態で消滅し、こ
れらの鋳造欠陥のない健全な組織の再凝固層９が形成さ
れ、しかも急速凝固によって再凝固組織は著しく微細化
され、その結果再凝固層９の機械的特性は処理前の状態
よりも大幅に向上される。
そして特にこの発明の方法では、領域４の一端４Ａから
開始させた高密度加熱エネルギの印加を領域４の他端４
Ｂ、すなわち突起部７の中間部の位置にて終了させる。
この際第１図（Ｃ）に示すように処理終了位置ではクレ
ータ６が生じるが、その部分は予め突起部７が形成され
ているから、クレータ６の最も深い部分も、金属基材１
の本来の表面レベル１Ｂよりも浅いか、または仮に金属
基材表面レベル１Ｂよりも深いとしてもその基材表面レ
ベル１Ｂからの深さはわずかに過ぎない。
開始させた高密度加熱エネルギの印加を領域４の他端４
Ｂ、すなわち突起部７の中間部の位置にて終了させる。
この際第１図（Ｃ）に示すように処理終了位置ではクレ
ータ６が生じるが、その部分は予め突起部７が形成され
ているから、クレータ６の最も深い部分も、金属基材１
の本来の表面レベル１Ｂよりも浅いか、または仮に金属
基材表面レベル１Ｂよりも深いとしてもその基材表面レ
ベル１Ｂからの深さはわずかに過ぎない。
上述のようにして再凝固層９が形成された段階では、そ
の再凝固層９の表面には凹凸が存在するから、その後第
１図（Ｄ）に示すように仕上加工を行なって再凝固層９
の表面をその周囲の表面をも含めて削り取る。この際、
突起部７の部分も併せて削り取る。このような仕上加工
を行なうことによって、突起部７に存在していたクレー
タ６は容易に除去され、平坦な仕上加工面１Ａが得られ
る。すなわち既に述べたようにクレータ６の最も深い部
分も金属基材１の表面レベル１Ｂより浅いかまたはそれ
より深くても基材表面レベル１Ｂからの深さはわずかで
あるから、基材表面レベル１Ｂからの仕上加工深さ（削
り代）ｄを一般的な仕上加工の場合と同程度（通常は2m
m程度）としても、クレータ６を充分に除去することが
できる。
の再凝固層９の表面には凹凸が存在するから、その後第
１図（Ｄ）に示すように仕上加工を行なって再凝固層９
の表面をその周囲の表面をも含めて削り取る。この際、
突起部７の部分も併せて削り取る。このような仕上加工
を行なうことによって、突起部７に存在していたクレー
タ６は容易に除去され、平坦な仕上加工面１Ａが得られ
る。すなわち既に述べたようにクレータ６の最も深い部
分も金属基材１の表面レベル１Ｂより浅いかまたはそれ
より深くても基材表面レベル１Ｂからの深さはわずかで
あるから、基材表面レベル１Ｂからの仕上加工深さ（削
り代）ｄを一般的な仕上加工の場合と同程度（通常は2m
m程度）としても、クレータ６を充分に除去することが
できる。
なおここで一般にクレータ６の深さは1.5mm±0.5mm程度
であり、したがって突起部７の高さは2mm程度とするこ
とが望ましい。また突起部７を形成する部分の面積は、
要は形成されるクレータ６よりも大きければ良い。
であり、したがって突起部７の高さは2mm程度とするこ
とが望ましい。また突起部７を形成する部分の面積は、
要は形成されるクレータ６よりも大きければ良い。
なお以上の説明では高密度加熱エネルギとしてＴＩＧア
ークを用いる場合について説明したが、レーザビームや
電子ビーム、プラズマアーク等を使用する場合も同様で
ある。
ークを用いる場合について説明したが、レーザビームや
電子ビーム、プラズマアーク等を使用する場合も同様で
ある。
実施例 ＪＩＳ ＡＣ２Ｂ合金からなるアルミニウム合金製ディ
ーゼルエンジン機関用シリンダヘッド粗形材について、
次のようにこの発明の方法による再溶融処理を行なっ
た。すなわち、第２図、第３図に示すようにシリンダヘ
ッド粗形材におけるインテークポート１１とエキゾース
トポート１２との間の弁間部１３に、ＴＩＧアークによ
る再溶融処理を施すにあたって、ＴＩＧアークの移動軌
跡を矢印１４で示すように定めておき、処理終端部とな
るべき部分に、予め突起部７を形成しておいた。この突
起部７は、直径18mm、高さ2mmのものであり、シリンダ
ヘッド粗形材の鋳造時に鋳型に凹部を設けておくことに
より形成しておいた。そしてＴＩＧアークを前述の軌跡
１４にしたがって移動させることにより弁間部１３の再
溶融処理を行ない、突起部７の位置で処理を終了させ
た。ここで、ＴＩＧアークによる再溶融処理の条件は、
3.2mm径のタングステン電極棒を用い、シールドガスと
してアルゴンガスを25／min流し、アーク電流はピー
ク電流を210Ａ、ベース電流を180Ａとし、トーチ移動速
度を0.75mm/secとして行なった。
ーゼルエンジン機関用シリンダヘッド粗形材について、
次のようにこの発明の方法による再溶融処理を行なっ
た。すなわち、第２図、第３図に示すようにシリンダヘ
ッド粗形材におけるインテークポート１１とエキゾース
トポート１２との間の弁間部１３に、ＴＩＧアークによ
る再溶融処理を施すにあたって、ＴＩＧアークの移動軌
跡を矢印１４で示すように定めておき、処理終端部とな
るべき部分に、予め突起部７を形成しておいた。この突
起部７は、直径18mm、高さ2mmのものであり、シリンダ
ヘッド粗形材の鋳造時に鋳型に凹部を設けておくことに
より形成しておいた。そしてＴＩＧアークを前述の軌跡
１４にしたがって移動させることにより弁間部１３の再
溶融処理を行ない、突起部７の位置で処理を終了させ
た。ここで、ＴＩＧアークによる再溶融処理の条件は、
3.2mm径のタングステン電極棒を用い、シールドガスと
してアルゴンガスを25／min流し、アーク電流はピー
ク電流を210Ａ、ベース電流を180Ａとし、トーチ移動速
度を0.75mm/secとして行なった。
このような再溶融処理によって形成された再凝固層にお
いては、処理終端部の突起部７内に、1.5mm±0.5mmの深
さのクレータが形成されたが、粗形材削り代2mm（突起
部７での削り代4mm）にて仕上加工を行なうことによっ
てクレータが存在しない仕上加工面を得ることができ、
したがって外観不良を生じないとともに、クレータの残
存によってその部分の機械的特性が低下することも防止
できた。
いては、処理終端部の突起部７内に、1.5mm±0.5mmの深
さのクレータが形成されたが、粗形材削り代2mm（突起
部７での削り代4mm）にて仕上加工を行なうことによっ
てクレータが存在しない仕上加工面を得ることができ、
したがって外観不良を生じないとともに、クレータの残
存によってその部分の機械的特性が低下することも防止
できた。
発明の効果 この発明の方法によれば、金属基材の表面層の改質のた
めに高密度加熱エネルギを用いた再溶融処理を行なうに
あたって、処理終端部となるべき部分に予め突起部を形
成しておくことによって、処理終端部である突起部に生
じるクレータを通常の仕上加工によって容易かつ充分に
除去することができ、したがってクレータの残存によっ
て製品の外観不良を招くことが防止されるとともに、ク
レータ内の凹凸による疲労特性や衝撃特性の低下を招く
ことも防止できる。
めに高密度加熱エネルギを用いた再溶融処理を行なうに
あたって、処理終端部となるべき部分に予め突起部を形
成しておくことによって、処理終端部である突起部に生
じるクレータを通常の仕上加工によって容易かつ充分に
除去することができ、したがってクレータの残存によっ
て製品の外観不良を招くことが防止されるとともに、ク
レータ内の凹凸による疲労特性や衝撃特性の低下を招く
ことも防止できる。
第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の再溶融処理方法の一
例を段階的に示す模式的な断面図、第２図はこの発明の
実施例で使用したシリンダヘッドの要部を示す底面図、
第３図は第２図のIII−III線における断面図、第４図
（Ａ）〜（Ｃ）は従来の再溶融処理方法の一例を段階的
に示す模式的な断面図である。 １…金属基材、２…ＴＩＧアーク用トーチ、 ３…高密度加熱エネルギとしてのＴＩＧアーク、 ４…処理すべき領域、４Ｂ…処理終端部、６…クレー
タ、７…突起部、９…再凝固層。
例を段階的に示す模式的な断面図、第２図はこの発明の
実施例で使用したシリンダヘッドの要部を示す底面図、
第３図は第２図のIII−III線における断面図、第４図
（Ａ）〜（Ｃ）は従来の再溶融処理方法の一例を段階的
に示す模式的な断面図である。 １…金属基材、２…ＴＩＧアーク用トーチ、 ３…高密度加熱エネルギとしてのＴＩＧアーク、 ４…処理すべき領域、４Ｂ…処理終端部、６…クレー
タ、７…突起部、９…再凝固層。
Claims (1)
- 【請求項１】金属基材表面に高密度加熱エネルギを印加
してその表面層を再溶融させ、引続く急冷凝固により表
面層を改質させる金属表面の再溶融処理方法において、 高密度加熱エネルギの印加位置を金属基材表面のある領
域にわたって連続的に移動させてその領域を処理するに
あたり、処理終端部となるべき部分の金属基材表面に、
前記高密度加熱エネルギを印加することにより生じるク
レータ以上の直径の広い面積の突起部を予め形成してお
き、その突起部の中間部まで前記高密度加熱エネルギの
印加位置を移動させて処理を終了させることを特徴とす
る金属表面の再溶融処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62155196A JPH062897B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 金属表面の再溶融処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62155196A JPH062897B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 金属表面の再溶融処理方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01218A JPH01218A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64218A JPS64218A (en) | 1989-01-05 |
| JPH062897B2 true JPH062897B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=15600596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62155196A Expired - Lifetime JPH062897B2 (ja) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | 金属表面の再溶融処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062897B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3472420D1 (en) * | 1983-11-29 | 1988-08-04 | Sony Corp | Methods of manufacturing dielectric metal titanates |
| JPH01142063A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-02 | Isuzu Motors Ltd | 金属表面の処理方法 |
| JP4952390B2 (ja) * | 2007-06-15 | 2012-06-13 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 携帯電子機器のスイッチ作動用ゴムキーの防水構造 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61110720A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 軸状部材の再溶融硬化処理方法 |
-
1987
- 1987-06-22 JP JP62155196A patent/JPH062897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64218A (en) | 1989-01-05 |
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