JPH0996204A - 接合型バルブシートの非破壊検査方法及びその検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダヘッドに接合されているバルブシート
の接合性の良否が非破壊で、簡単な構成で判別でき、ま
た生産ライン上で迅速に品質管理できる。 【解決手段】シリンダヘッド１０６に接合されているバ
ルブシート１０４からシリンダヘッド１０６へ、または
シリンダヘッド１０６からバルブシート１０４へ熱が伝
わる時のバルブシート１０４の時間毎の温度分布変化を
測定することで、シリンダヘッド１０６に接合されてい
るバルブシート１０４の接合性の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダヘッド
に接合されているバルブシートの接合性を判定する接合
型バルブシートの非破壊検査方法及びその検査装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリンダヘッドを鋳造するときに、例え
ば吸・排気ポートの燃焼室側開口部をバルブシート母材
が接合される接合口の形状に成形し、鋳造後、ポート開
口部に、表面が金属皮膜によって覆われた焼結合金製円
環体からなるバルブシート母材を重ね、その後、このバ
ルブシート母材をポート開口部に圧接させ、次いで、シ
リンダヘッドとバルブシート母材との接触部を電気抵抗
により発熱させて接合するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなシリンダヘ
ッドに接合されているバルブシートの接合性の良否を判
定するために、例えば超音波探傷やＸ線ＣＴスキャン等
の非破壊検査法を用いることが考えられるが、接合部面
積が微少であり、また接合面が３次元形状をしているも
のに対しては、良否の判別ができるほどの性能がなかっ
た。

【０００４】そのため、シリンダヘッドに接合されてい
るバルブシートに外力を与えて実際に破壊するか否かで
良否を判定する破壊検査による判別方法しかなかった。

【０００５】また、スキャンする方法では１つの試料を
調査するのに時問がかかり、生産ラインでの検査法とし
ては迅速性に欠けていた。

【０００６】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、シリンダヘッドに接合されているバルブシートの
接合性の良否が非破壊で、簡単な構成で判別でき、また
生産ライン上で迅速に品質管理できる接合型バルブシー
トの非破壊検査方法及びその検査装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項１記載の発明の接合型バ
ルブシートの非破壊検査方法は、シリンダヘッドに接合
されているバルブシートから前記シリンダヘッドへ、ま
たは前記シリンダヘッドから前記バルブシートへ熱が伝
わる時の前記バルブシートの時間毎の温度分布変化を測
定することで、前記シリンダヘッドに接合されている前
記バルブシートの接合性の良否を判定することを特徴と
している。例えば、シリンダヘッド側から加熱した場
合、バルブシートとシリンダヘッドとの間に空気層がな
いと熱伝達に優れているが、接合が不十分で空気層が存
在すると伝熱が悪くなり、その部分のみ温度上昇が遅く
なり、時間変化に伴うバルブシートの温度変化を測定す
ることで接合の良否を判定することで、バルブシートの
接合性の良否が非破壊で、簡単な構成で判別できる。

【０００８】請求項２記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査方法は、シリンダヘッドに接合されている
バルブシートから前記シリンダヘッドへ、または前記シ
リンダヘッドから前記バルブシートへ熱が伝わる時の前
記バルブシートの時間毎の赤外線強度を測定すること
で、前記シリンダヘッドに接合されている前記バルブシ
ートの接合性の良否を判定することを特徴としている。
例えば、シリンダヘッド側から加熱した場合、バルブシ
ートとシリンダヘッドとの間に空気層がないと熱伝達に
優れているが、接合が不十分で空気層が存在すると伝熱
が悪くなり、その部分のみ赤外線強度が弱くなり、時間
変化に伴うバルブシートの赤外線強度変化を測定するこ
とで接合の良否を判定することで、バルブシートの接合
性の良否が非破壊で、簡単な構成で判別できる。

【０００９】請求項３記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査方法は、前記バルブシートの温度分布を、
赤外線放射型温度計により全面または局部的に計測し、
この計測を温度分布画像として表示することを特徴とし
ている。このように、非接触の赤外線放射型温度計によ
り全面または局部的に計測し、温度分布画像として捉え
ることで、バルブシートの接合性の良否が非破壊で、簡
単な構成でかつ確実に判別できる。

【００１０】請求項４記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査方法は、前記赤外線強度を、赤外線検出器
により計測し、赤外線強度と加熱するための照射時間と
から前記シリンダヘッドと前記バルブシートの接合面積
を求めて画像として表示することを特徴としている。こ
のように、赤外線強度と加熱するための照射時間とから
シリンダヘッドとバルブシートの接合面積を求めて画像
として捉えることで、バルブシートの接合性の良否が非
破壊で、簡単な構成でかつ確実に判別できる。

【００１１】請求項５記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査方法は、前記検査方法の加熱源として、抵
抗接合時のバルブシートの抵抗発熱またはレーザ加熱を
利用することを特徴としている。このように、検査方法
の加熱源として、抵抗接合時の熱を利用しており、専用
の熱源が不要であり、生産ライン上で迅速に品質管理で
きる。

【００１２】請求項６記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査方法は、前記検査方法の加熱源として、ホ
ットプレート加熱や電磁気加熱を利用することを特徴と
している。このように、検査方法の加熱源として、簡単
かつ安価なホットプレート加熱や電磁気加熱を利用する
ことができる。

【００１３】請求項７記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査装置は、検査のための加熱源と、この加熱
源で加熱されバルブシートからシリンダヘッドへ、また
は前記シリンダヘッドから前記バルブシートへ熱が伝わ
る時の前記バルブシートの時間毎の温度分布変化を測定
する温度分布測定手段と、この測定した時間毎の温度分
布変化を表示する表示手段とを備え、この時間毎の温度
分布変化から前記シリンダヘッドに接合されている前記
バルブシートの接合性の良否を判定することを特徴とし
ている。このように、バルブシートとシリンダヘッドと
の間に空気層がないと、熱伝達に優れているが、接合が
不十分で空気層が存在すると、伝熱が悪くなりその部分
のみ、温度上昇が遅くなり、時間変化に伴うバルブシー
トの温度変化を測定して表示し、バルブシートの接合性
の良否が非破壊で、簡単な装置で判別できる。

【００１４】請求項８記載の発明の接合型バルブシート
の非破壊検査装置は、検査のための加熱源と、この加熱
源で加熱されバルブシートからシリンダヘッドへ、また
は前記シリンダヘッドから前記バルブシートへ熱が伝わ
る時の前記バルブシートの時間毎の赤外線強度を測定す
る赤外線強度測定手段と、この測定した時間毎の赤外線
強度と加熱するための照射時間とから前記シリンダヘッ
ドと前記バルブシートの接合面積を求めて表示する表示
手段とを備え、この接合面積から前記シリンダヘッドに
接合されている前記バルブシートの接合性の良否を判定
することを特徴としている。このように、バルブシート
とシリンダヘッドとの間に空気層がないと、熱伝達に優
れているが、接合が不十分で空気層が存在すると、伝熱
が悪くなりその部分のみ、赤外線強度が弱くなり、時間
変化に伴うバルブシートの赤外線強度変化を測定するこ
とで接合の良否を判定することで、バルブシートの接合
性の良否が非破壊で、簡単な装置で判別できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、接合型バルブシートの非破
壊検査方法及びその検査装置について説明するが、ま
ず、シリンダヘッドの製造方法を最初に図１ないし図９
を用いて説明する。

【００１６】図１はシリンダヘッドの製造方法によりバ
ルブシートが接合されたシリンダヘッドのバルブシート
部の断面図、図２はバルブシート母材をポート開口部に
重ねた状態を示す断面図で、同図はシリンダヘッド本体
およびバルプシート母材の一部のみを拡大して描いてあ
る。図３はシリンダヘッドの製造方法を実施するために
用いるプレス装置の正面図、図４は同じく側面図、図５
はバルブシート母材に電極を当接させた状態を示す断面
図である。図６は加圧力パターン、電流値パターンおよ
び沈み量を示すグラフ、図７はバルブシート母材の皮膜
の材料金属とシリンダヘッド本体の材料金属からなる合
金層が生成されている状態を示す断面図、図８はシリン
ダヘッド本体の材料金属が塑性流動を起こしている状態
を示す断面図、図９はバルブシート母材がシリンダヘッ
ド本体に埋没した状態を示す断面図である。

【００１７】これらの図において、１１は４サイクルエ
ンジンのシリンダヘッド本体で、このシリンダヘッド本
体１１は、アルミニウム合金を材料として鋳造すること
によって形成しており、ドーム状の燃焼室形成用凹部１
２を下面に開口するように形成するとともに、この凹部
１２に一端が開口する吸気ポート１３および排気ポート
１４を形成している。

【００１８】吸気ポート１３および排気ポート１４の上
壁部分にバルブガイド１５，１６を介して吸気弁１７お
よび排気弁１８をそれぞれ装着し、両ポート１３，１４
の開口部に後述するバルブシート１９をそれぞれ接合し
ている。なお、バルブガイド１５，１６は、シリンダヘ
ッド本体１１に機械加工により穿設したバルブガイド下
孔１１ａに圧入し固定している。このバルブガイド下孔
１１ａはその軸線Ｃが吸気ポート１３および排気ポート
１４の開口部１３ａ，１４ａの軸線と一致するように形
成している。

【００１９】図１に示したバルブシート１９は、円環状
に形成したバルブシート母材をシリンダヘッドの製造方
法によってシリンダヘッド１１に接合させ、仕上げ加工
を施した後のものである。バルブシート母材を図２中に
符号２０によって示す。バルブシート母材２０は、鉄系
焼結合金製円環体２１の表面を銅皮膜２２によって覆う
ことによって形成している。

【００２０】円環体２１の材料としては、鉄系焼結合金
材料に、後述する通電時に内部で抵抗熱が生じ難いよう
にする観点から銅を溶浸させたものを採用している。ま
た、銅皮膜２２は、膜厚が０．１μｍ〜３０μｍとなる
ように円環体２１に電気めっきを施すことによって形成
している。なお、シリンダヘッド本体１１を形成するア
ルミニウム合金は、ＪＩＳにＡＣ４Ｃとして規定される
材料を用いた。

【００２１】このバルブシート母材２０は、図２に示す
ように、吸気ポート１３や排気ポート１４の開口部１３
ａ，１４ａに重ねた状態で外周面の一部がこの開口部１
３ａ，１４ａ内に臨む形状に形成している。なお、図２
ではシリンダヘッド本体１１の下面（燃焼室形成用凹部
１２が開口する面）を上方に向けている。

【００２２】詳述すると、バルブシート母材２０の外周
面をシリンダヘッド本体１１側に向かうにしたがって次
第にこのバルブシート母材２０の外径が細くなるように
傾斜させ、かつ底面２０Ｂをこのバルブシート部材１０
の軸心へ向かうにしたがって次第にシリンダヘッド本体
１１側に偏在するように傾斜させ、これら外周面２０ａ
と底面２０Ｂとが互いに連なる外面を凸曲面となるよう
に形成し、図２においてはこの凸曲面に符号２０ｃを付
した。 一方、開口部１３ａ，１４ａにおける凸曲面２
０ｃと対向する部位には、吸・排気ポート１３，１４の
内径が部分的に細くなるように凸状部２３を形成してい
る。この凸状部２３は鋳造後のシリンダヘッド本体１に
機械加工を施すことによって形成している。すなわち、
このバルブシート母材２０を開口部１３ａ，１４ａに図
２に示したように重ねることによって、その凸曲面２０
ｃがシリンダヘッド本体１１の凸状部２３に当接するよ
うに構成している。

【００２３】なお、バルブシート母材２０の内周面は、
シリンダヘッド本体１１側に向かうにしたがってこのバ
ルブシート母材２０の内径が小さくなるように傾斜した
傾斜面２０ｄと、この傾斜面２０ｄの内周側端部から軸
方向と平行に延在する軸方向延在面２０ｅとから形成し
ている。

【００２４】このように構成したバルブシート母材２０
をシリンダヘッド本体１１の開口部ｌ３ａ，１４ａに接
合するには、図３および図４に示すプレス装置２４を使
用して行う。このプレス装置２４は、基台２５の下部に
下部プラテン２６を固定し、この下部プラテン２６の上
方に、この下部プラテン２６に対して接離するように上
部プラテン２７を昇降自在に配設している。この上部プ
ラテン２７は、基台上部に軸線が上下方向を向くよう取
付けたシリンダ装置２８の作用端となるロッド２８ａの
下端に固定している。

【００２５】下部プラテン２６および上部プラテン２７
はそれぞれ導電部材２６ａ，２７ａを介して図示してい
ない給電装置から給電される構造になっている。なお、
上部プラテン２７に接続した導電部材２７ａは、上部プ
ラテン２７の昇降動作に合わせて変形あるいは昇降する
ように構成している。また、上部プラテン２７が陽極と
なり下部プラテン２６が陰極となるように構成してい
る。

【００２６】また、シリンダ装置２８を支持する基台上
部には、上部プラテン２７の前部に固定した反射部材２
９にレーザー光を反射させてこの反射部材２９との距離
から上部プラテン２７の変位量を測定するレーザー変位
計３０が取り付けてある。

【００２７】このプレス装置２４を使用してバルブシー
ト母材２０を接合するには、先ず、下部プラテン２６上
に下側電極３１を固定し、この下側電極３１上にシリン
ダヘッド本体１１を載置固定して行う。このとき、シリ
ンダヘッド本体１１は、燃焼室形成用凹部１２側を上方
に向け、かつバルブシート母材２０を接合するポートの
開口部での軸線が前記シリンダ装置２８のロッド２８ａ
の軸線と一致するように位置決めしておく。

【００２８】次に、図５に示すように、バルブシート母
材２０を接合するポートのバルブガイド下孔１１ａにガ
イド棒３２を燃焼室形成用凹部１２側から嵌挿する。こ
のガイド棒３２は、金属製丸棒３２ａの外周面にアルミ
ナなどの絶縁材３２Ｂを被覆させて形成しており、バル
ブガイド下穴１１ａに嵌合させストッパー３２ｃによっ
て位置決め保持させた状態で、シリンダヘッド本体１１
の燃焼室側端面より上方に突出する長さに形成してい
る。絶縁材３２Ｂの形成方法は、アルミナなどのセラミ
ック材を丸棒３２ａに溶射し、その後、研磨仕上げする
手法を採っている。

【００２９】その後、バルブシート母材２０をポート開
口部に重ね、このバルブシート母材２０に上側電極３３
を載せる。この上側電極３３は、金属製円柱体の軸心部
に前記ガイド棒３２が嵌合する透孔３３ａを穿設してお
り、その下端部に、バルブシート母材２０の前記傾斜面
２０ｄ（図２）に密接するテーパー面３３Ｂと、軸方向
延在面２０ｅに全周にわたり密接する位置決め用周面３
３ｃとを形成している。また、この上側電極３３の下端
部には、バルブシート母材２０を磁気吸着させるための
磁性体３３ｄが固着させてある。

【００３０】すなわち、透孔３３ａにガイド棒３２を嵌
合させることにより、この上側電極３３がシリンダヘッ
ド本体１１のポート開口部と同軸上に位置づけられ、前
記テーパー面３３Ｂおよび周面３３ｃをバルブシート母
材２０に密接させることにより、このバルブシート母材
２０が嵌合によってポート開口部と同軸となるように位
置決めされる。

【００３１】このようにバルブシート母材２０に上側電
極３３を載せた後、上側電極３３を回転させてバルブシ
ート母材２０が確実に嵌合しているか否かを検査する。
しかる後、シリンダ装置２８を駆動して上部プラテン２
７を下降させ、上側電極３３に密着させる。このとき、
上部プラテン２７の下面と上側電極３３の上面とが互い
に平行になるようにする。

【００３２】次に、シリンダ装置２８を駆動して上部プ
ラテン２７を下降させ、上側電極３３を介して前記バル
ブシート母材２０を一定な押圧力をもってシリンダヘッ
ド本体１１に押し付ける。このときにバルブシート母材
２０に加えられる押圧力の方向は、上側電極３３がガイ
ド棒３２によって移動方向が規制されている関係から、
ポート開口部１３ａ，１４ａの軸線方向と一致する。こ
のため、バルブシート母材２０はポート開口部１３ａ，
１４ａに軸線を一致させた状態でこの軸線に沿って押し
付けられることになる。

【００３３】この押圧力は、図６中に実線で示す押圧力
パターンに基づいて変化させる。すなわち、相対的に低
い一定の第１押圧力Ｐ１を接合工程初期に加え、その後
は下降終了まで相対的に高い一定の第２押圧力Ｐ２を加
える。

【００３４】第１押圧力Ｐ１による加圧を開始した後、
上部プラテン２７が安定したときに、レーザー変位計３
０によりこれと反射部材２９までの距離を測定し、この
距離を土部プラテン２７の下降開始位置として記録す
る。また、第１押圧力Ｐ１による加圧開始から図６に示
すように時間Ｔ１が経過した後、上部プラテン２７およ
び下部プラテン２６に電圧を印加し、これら両プラテン
の間、すなわち上側電極３３、バルブシート母材２０、
シリンダヘッド本体１１および下側電極３１に電流を流
す。このとき、電流は上側電極３３からシリンダヘッド
本体１１ヘ向けて流れる。このときの電流値も図６中に
波線で示す電流値パターンに基づいて変化させる。すな
わち、電流値が増大した後に一度電流値を０付近まで低
下させ、その後さらに電流値を増大させて接合終期にお
いて前記押圧力を加えている途中で電流値を０とする。

【００３５】このとき、バルブシート母材２０は図２に
示すように凸曲面２０ｃがシリンダヘッド本体１１の凸
状部２３に当接しており、これら両者同士が接触する部
分の面積がきわめて小さいことから、上述したように通
電されると電気抵抗が大きくなってこの接触部が発熱す
るようになる。この熱はバルブシート母材２０とシリン
ダヘッド本体１１との接触界面の全体に伝導する。

【００３６】このようにバルブシート母材２０とシリン
ダヘッド本体１１との接触界面の温度が上昇すると、固
相状態で互いに圧接し合う材料金属（銅皮膜２２の銅お
よびシリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金）の原
子が活発に運動するようになり、これらの原子どうしが
相互に拡散するようになる。なお、シリンダヘッド本体
１１の表面に生成されているアルミニウムの酸化皮膜が
この原子拡散に対してどの程度拡散を阻止するかは不明
である。

【００３７】上述したように原子の相互拡散が起こるこ
とにより、界面付近の組成は、銅皮膜２２を構成する銅
と、シリンダヘッド本体１１のアルミニウム合金との共
晶合金になり、純銅より低い温度で固相から液層に変わ
ることができる状態になる。このときの界面付近の状態
を図７に模式的に示す。図７においては、原子の相互拡
散が起こり前記共晶合金層が生成されている部位を符号
Ａで示す。

【００３８】界面付近の温度がさらに上昇し、共晶合金
層の一部が液相に変化するようになると原子の拡散現象
は一層活発となり、この共晶合金層が成長してこれに伴
なって固相と液相との界面が拡大する。この共晶合金層
の液相化が進行する一方、共晶合金層に隣接するシリン
ダヘッド本体１１のアルミニウム合金は、バルブシート
母材２０が押し付けられていることと前記抵抗熱により
昇温されていることとによって、塑性流動（塑性変形）
を起こす。

【００３９】この塑性流動は最初の接触部を中心にして
図７において上下方向に略対称となるように生じるた
め、液相化した共晶合金は前記塑性流動に乗じて図８に
示すように接触部の外に排除される。図８において共晶
合金の排除された部分を符号Ｂで示す。また、このとき
には、バルブシート母材２０の銅皮膜２２の一部が共晶
合金化されて接触部から排除されることにより、円環体
２１の一部がアルミニウム合金に触れるようになってこ
れらの問でも原子の拡散現象が起こる。この拡散硯象が
生じている部位を図８中に符号Ｃで示す。

【００４０】このように共晶合金層の一部が接触部から
排除されることと、アルミニウム合金が塑性流動を起こ
すこととにより、図６中にＴ２で示すときにバルブシー
ト母材２０がシリンダヘッド本体１１内に沈み込み始め
ることになる。このようにバルブシート母材２０が沈み
込み始めてから図６中に示す時問Ｔ３に達したときに押
圧力を増大させて前記第２押圧力Ｐ２とする。

【００４１】押圧力が増大することによりアルミニウム
合金の塑性流動量が増大し、これに伴って共晶合金の排
除量が増量される。この結果、接触部の未反応部分にお
いて新たに銅−アルミニウム合金からなる共晶合金が生
成され、上述した現象が繰り返されてこの共晶合金層が
液柵化しさらに排除される。これとともに、円環体２１
の材料である鉄系焼結合金とアルミニウム合金との界面
で原子が相互に拡散する領域も拡がる。

【００４２】第２押圧力Ｐ２による押圧を開始してから
図６に示す時間Ｔ４に達したときに、電流値を一度０付
近まで低下させ、さらに元の値まで上昇させる。電流値
を低下させることにより発熱が一時抑えられることにな
り、塑性流動が抑えられて図６に示すようにバルブシー
ト母材２０の沈み込み量の増加割合が一時低下する。こ
のように電流値を一時的に低下させるのは、アルミニウ
ム合金が熱により溶融してしまうのを防ぐためである。

【００４３】電流値を上述したように元の値まで上昇さ
せた後、時間Ｔ５に達してから時問Ｔ６に達するまでの
間に徐々に低下させて０とする。電流が流れている間は
勿論、通電が断たれた後も反応不能温度まで温度が低下
するまでは反応が進行し、共晶合金層の生成→液層化→
塑性流動に伴なう排除、という現象と、鉄系焼結合金と
アルミニウム合金との原子相互拡散という現象が同時に
起こりながらバルブシート母材２０が沈み込み続け、図
９に示すようにその外周面の略全域がシリンダヘッド本
体１１内に埋没するようになる。

【００４４】この沈み込み量が図６に示すように略増加
しなくなったとき（時間Ｔ７で示すとき）にシリンダ装
置２８による押圧を停止し、レーザー変位計３０によっ
てこれと反射部材２９との距離から上部プラテン２７の
最終位置を求めた後に上部プラテン２７を上昇させ、シ
リンダヘッド本体１１をプレス装置２４から取外す。

【００４５】次に、接合型バルブシートの非破壊検査方
及び検査装置の実施例について説明する。図１０は接合
型バルブシートの非破壊検査装置の概略構成図である。

【００４６】この接合型バルブシートの非破壊検査装置
１００は、加熱源１０１と、温度分布測定手段１０２
と、表示手段１０３とを備えている。

【００４７】検査方法の加熱源１０１としては、抵抗接
合時のバルブシート１０４の抵抗発熱またはレーザ加熱
を利用し、またホットプレート加熱や電磁気加熱を利用
することができる。抵抗接合時の熱を利用すると、専用
の熱源が不要であり、生産ライン上で迅速に品質管理で
き、かつ低コストである。また、ホットプレート加熱や
電磁気加熱を利用しても、簡単かつ安価である。

【００４８】温度分布測定手段１０２は、例えば赤外線
放射型温度計１０５を用い、加熱源１０１で加熱されバ
ルブシート１０４からシリンダヘッド１０６へ、または
シリンダヘッド１０６からバルブシート１０４へ熱が伝
わる時のバルブシート１０４の時間毎の温度分布変化を
測定する。この赤外線放射型温度計１０５により例えば
全面または局部的に計測する。このように、非接触の赤
外線放射型温度計１０５により全面または局部的に計測
し、温度分布画像として捉えることできる。

【００４９】表示手段１０３は、例えばモニタ１０７が
用いられ、図１０（ｃ）〜（ｆ）に示すように、画面に
測定した時間毎の温度分布変化を表示し、この時間毎の
温度分布変化からシリンダヘッドに接合されているバル
ブシートの接合性の良否を判定する。 接合型バルブシ
ートは、バルブシート１０４とヘッドシリンダ１０６と
の間に空気層がないため、圧入型に比ベ熱伝達に優れて
いる。そこで、図１０のようにシリンダヘッド１０６側
から熱を加えると、その熱はバルブシート１０４に伝わ
り、バルブシート１０４が発熱して赤外線を放射する。
接合が不十分で空気層１０４ａが存在すると、伝熱が悪
くなりその部分のみ、温度上昇が遅くなる。そこで、時
間変化に伴うバルブシート１０４の温度変化を全体の温
度分布で捉え、接合の良否を判定する。

【００５０】次に、接合型バルブシートの非破壊検査方
及び検査装置の他の実施例について説明する。図１１は
接合型バルブシートの非破壊検査装置の概略構成図であ
る。この実施例の接合型バルブシートの非破壊検査装置
１００は、検査のための加熱源１０１をレーザ発生装置
１１０を用い、レーザ光１１１をバルブシート１０４の
フェース面１０４ｂに全周に照射して加熱する。各製品
について照射面積、照射時間を一定にして加熱する。

【００５１】この加熱源で加熱されバルブシート１０４
からシリンダヘッド１０６へ熱が伝わる時のバルブシー
ト１０４の時間毎の赤外線強度を赤外線強度測定手段１
１２により測定する。赤外線強度測定手段１１２として
赤外線検出器１１３と、この測定した時間毎の赤外線強
度Ｐと加熱するための照射時間Ｔとからシリンダヘッド
１０６とバルブシート１０４の接合面積Ｓを求めて表示
手段１１４のモニタ１１５に画面表示する。

【００５２】このように、バルブシート１０４とシリン
ダヘッド１０６との間に空気層がないと、熱伝達に優れ
ているが、接合が不十分で空気層が存在すると、伝熱が
悪くなりその部分のみ、赤外線強度が弱くなり、接合面
積Ｓが所定値以下になる。この接合面積Ｓが所定値の場
合には例えば「ＮＧ」表示をし、また所定値以上の場合
には「ＯＫ」表示を行ない、これによりシリンダヘッド
１０６に接合されているバルブシート１０４の接合性の
良否を判定し、バルブシート１０４の接合性の良否が非
破壊で、簡単な装置で判別できる。

【００５３】なお、シリンダヘッド１０６を加熱してシ
リンダヘッド１０６からバルブシート１０４へ熱が伝わ
る時のバルブシート１０４の時間毎の赤外線強度を測定
するようにしてもよい。

【００５４】また、検査方法の加熱源１０１としては、
前記と同様に抵抗接合時のバルブシート１０４の抵抗発
熱を利用し、またホットプレート加熱や電磁気加熱を利
用することができる。抵抗接合時の熱を利用すると、専
用の熱源が不要であり、生産ライン上で迅速に品質管理
でき、かつ低コストである。また、ホットプレート加熱
や電磁気加熱を利用しても、簡単かつ安価である。

【００５５】

【発明の効果】前記したように、請求項１記載の発明
は、シリンダヘッドに接合されているバルブシートから
シリンダヘッドへ、またはシリンダヘッドからバルブシ
ートへ熱が伝わる時のバルブシートの時間毎の温度分布
変化を測定することで、シリンダヘッドに接合されてい
るバルブシートの接合性の良否を判定することで、バル
ブシートの接合性の良否が非破壊で、簡単な構成で判別
できる。

【００５６】請求項２記載の発明は、シリンダヘッドに
接合されているバルブシートからシリンダヘッドへ、ま
たはシリンダヘッドからバルブシートへ熱が伝わる時の
バルブシートの時間毎の赤外線強度を測定することで、
シリンダヘッドに接合されているバルブシートの接合性
の良否を判定することで、バルブシートの接合性の良否
が非破壊で、簡単な構成で判別できる。

【００５７】請求項３記載の発明は、バルブシートの温
度分布を、赤外線放射型温度計により全面または局部的
に計測し、温度分布画像として捉えることで、バルブシ
ートの接合性の良否が非破壊で、簡単な構成でかつ確実
に判別できる。

【００５８】請求項４記載の発明は、赤外線強度を、赤
外線検出器により計測し、赤外線強度と加熱するための
照射時間とからシリンダヘッドとバルブシートの接合面
積を求めて画像として表示し、赤外線強度と加熱するた
めの照射時間とからシリンダヘッドとバルブシートの接
合面積を求めて画像として捉えることで、バルブシート
の接合性の良否が非破壊で、簡単な構成でかつ確実に判
別できる。

【００５９】請求項５記載の発明は、検査方法の加熱源
として、抵抗接合時のバルブシートの抵抗発熱またはレ
ーザ加熱を利用するから、専用の熱源が不要であり、生
産ライン上で迅速に品質管理できる。

【００６０】請求項６記載の発明は、検査方法の加熱源
として、ホットプレート加熱や電磁気加熱を利用するか
ら、簡単かつ安価である。

【００６１】請求項７記載の発明は、時間毎の温度分布
変化からシリンダヘッドに接合されているバルブシート
の接合性の良否を判定し、時間変化に伴うバルブシート
の温度変化を測定して表示することで、バルブシートの
接合性の良否が非破壊で、簡単な装置で判別できる。

【００６２】請求項８記載の発明は、接合面積からシリ
ンダヘッドに接合されているバルブシートの接合性の良
否を判定し、時間変化に伴うバルブシートの赤外線強度
変化を測定することで接合の良否を判定して表示するこ
とで、バルブシートの接合性の良否が非破壊で、簡単な
装置で判別できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バルブシートが接合されたシリンダヘッドのバ
ルブシート部の断面図である。

【図２】バルブシート母材をポート開口部に重ねた状態
を示す断面図である。

【図３】シリンダヘッドの製造に用いるプレス装置の正
面図である。

【図４】シリンダヘッドの製造に用いるプレス装置の側
面図である。

【図５】バルブシート母材に電極を当接させた状態を示
す断面図である。

【図６】加圧力パターン、電流値パターンおよび沈み量
を示すグラフである。

【図７】バルブシート母材の皮膜の材料金属とシリンダ
ヘッド本体の材料金属からなる合金層が生成されている
状態を示す断面図である。

【図８】シリンダヘッド本体の材料金属が塑性流動を起
こしている状態を示す断面図である。

【図９】バルブシート母材がシリンダヘッド本体に埋没
した状態を示す断面図である。

【図１０】接合型バルブシートの非破壊検査装置の概略
構成図である。

【図１１】接合型バルブシートの非破壊検査装置の概略
構成図である。

【符号の説明】

１００ 非破壊検査装置 １０１ 加熱源 １０２ 温度分布測定手段 １０３ 表示手段 １０４ バルブシート １０６ シリンダヘッド

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに接合されているバルブシ
   ートから前記シリンダヘッドへ、または前記シリンダヘ
   ッドから前記バルブシートへ熱が伝わる時の前記バルブ
   シートの時間毎の温度分布変化を測定することで、前記
   シリンダヘッドに接合されている前記バルブシートの接
   合性の良否を判定することを特徴とする接合型バルブシ
   ートの非破壊検査方法。
2. 【請求項２】シリンダヘッドに接合されているバルブシ
   ートから前記シリンダヘッドへ、または前記シリンダヘ
   ッドから前記バルブシートへ熱が伝わる時の前記バルブ
   シートの時間毎の赤外線強度を測定することで、前記シ
   リンダヘッドに接合されている前記バルブシートの接合
   性の良否を判定することを特徴とする接合型バルブシー
   トの非破壊検査方法。
3. 【請求項３】前記バルブシートの温度分布を、赤外線放
   射型温度計により全面または局部的に計測し、この計測
   を温度分布画像として表示することを特徴とする請求項
   １記載の接合型バルブシートの非破壊検査方法。
4. 【請求項４】前記赤外線強度を、赤外線検出器により計
   測し、赤外線強度と加熱するための照射時間とから前記
   シリンダヘッドと前記バルブシートの接合面積を求めて
   画像として表示することを特徴とする請求項２記載の接
   合型バルブシートの非破壊検査方法。
5. 【請求項５】前記検査方法の加熱源として、抵抗接合時
   のバルブシートの抵抗発熱またはレーザ加熱を利用する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記
   載の接合型バルブシートの非破壊検査方法。
6. 【請求項６】前記検査方法の加熱源として、ホットプレ
   ート加熱や電磁気加熱を利用することを特徴とする請求
   項１乃至請求項４のいずれかに記載の接合型バルブシー
   トの非破壊検査方法。
7. 【請求項７】検査のための加熱源と、この加熱源で加熱
   されバルブシートからシリンダヘッドへ、または前記シ
   リンダヘッドから前記バルブシートへ熱が伝わる時の前
   記バルブシートの時間毎の温度分布変化を測定する温度
   分布測定手段と、この測定した時間毎の温度分布変化を
   表示する表示手段とを備え、この時間毎の温度分布変化
   から前記シリンダヘッドに接合されている前記バルブシ
   ートの接合性の良否を判定することを特徴とする接合型
   バルブシートの非破壊検査装置。
8. 【請求項８】検査のための加熱源と、この加熱源で加熱
   されバルブシートからシリンダヘッドへ、または前記シ
   リンダヘッドから前記バルブシートへ熱が伝わる時の前
   記バルブシートの時間毎の赤外線強度を測定する赤外線
   強度測定手段と、この測定した時間毎の赤外線強度と加
   熱するための照射時間とから前記シリンダヘッドと前記
   バルブシートの接合面積を求めて表示する表示手段とを
   備え、この接合面積から前記シリンダヘッドに接合され
   ている前記バルブシートの接合性の良否を判定すること
   を特徴とする接合型バルブシートの非破壊検査装置。