JPS5916923A - Ｔｉｇアークによる金属部材の再溶融表面硬化処理法 - 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】 本発明は、丁ＪＧアークやレーザの如き所謂高エネルギ
密度源による金属部材の再溶融表面硬化処理法に係り、
更に詳細には比較的熱容量の小さい金属部材に対し適用
されるに適した再溶融表面硬化処理法に係る。

ＴＩＧアークの如き高エネルギ密度源を用いた再溶融表
面硬化処理法は金属部材の表面を局部的に硬化させる処
理法として、種々の技術分野に於て広く利用されている
。例えばＴＩＧアークにより゛金属部材の表面をある範
囲に亙って硬化させることは、従来より一般に、溶接ト
ーチをウィービングさせたり、そのシングルビードを重
ねつつその金属部材の表面部を溶融させ、急冷すること
により行なわれている。

しかしこれらの方法による場合には、金属部材の既に再
溶融され硬化された部分がその近傍を通過するＴＩＧア
ークにより再加熱されるのでその部位の硬度が低下し、
またと−ドの重ね合わせられた部位の組織が不均一とな
ることにより、その部位に於ける耐摩耗性が必ずしも充
分には向上しないという問題がある。また上述の如きウ
ィービング法などによる場合に於ては、そのビード端部
に於て充分な溶融を行なわせるタイミングが処理技術上
の問題となり、ビード端部に割れやブローホール等の欠
陥が生じ易いという問題がある。

かかるウィービング法などによる表面硬化熱処理に於け
る不具合に鑑み、特に熱容量の小さい金属部材の再溶融
表面硬化処理法として、アークスポット溶接と同様の要
領にて、表面硬化処理されるべき金属部材に対し溶接ト
ーチを静止状態に維持し、その表面硬化処理されるべき
表面をスボン１〜状に溶融させる方法が考案されている
。しかしこの方法に於ては、金属部材の溶接トーチ直下
の部分が極端に深く溶融されその周囲の部分は充分には
溶融されないため、溶接トーチ直下の部分の周囲の表面
部をも溶融させ硬化させようとすれば、通電電流を高く
するか、又は金属部材の表面を幾つかの点に亙っで処理
しなければならない。この場合通電電流を高くすると、
金属部材への入熱が過大になり、生成されるチル層の結
晶が粗大化し、金属部材のその表面に於ける硬度や耐摩
耗性は充分には向上しない。また金属部材の表面を幾つ
かの点に厘って処理する場合には、処理能率が悪くなる
のみならず、上述のウィービング法の場合と同様の不具
合を生じる。

本願発明者等は上述の如き従来の再溶融表面硬化処理法
に於ける種々の不具合に鑑み、幾つかの実験的研究を行
なった結果、ＴＩＧアークの如き高エネルギ密度源によ
る金属部材への入熱をパルス゛発振させることが好まし
いことを見出した。

本発明は、本願発明者等が行なった実験の結果に基き、
表面硬化処理されるべき金属部材の表面を比較的広い範
囲に亙って均一に且迅速に硬化させることのできる方法
を提供することを目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、高エネルギ密度源によ
る金属部材の再溶ａ表面硬化処理法にして、前記高エネ
ルギ密度源による前記金属部材への入熱をパルス発振さ
せることを特徴とする金属部材の再溶融表面硬化処理法
によって達成される。

かかる本発明による再溶融表面硬化処理法によれば、高
エネルギ密度源の高電流側パルスにより金属部材表面に
溶融池が形成され、それがスクリーンとなって金属部材
に与えられた熱が、その熱を直接受けた部位の深さ方向
よりもむしろその表面に沿って周囲の部位へ伝達される
ため、溶接１−一ヂなどを金属部材の表面に沿って移動
させなくても、比較的広い範囲に亙って比較的一様な深
さに溶融させることができ、これにより表面硬化処理さ
れるべき金属部材の表面を比較的広い範囲に亙って一様
に且迅速に硬化させることができる。

また上）ホの（ＩＩ］き従来の再溶融表面硬化処理法に
比して、表面硬化処理されるべき金属部材の表面の縁部
まで溶融する場合に於ても、その縁部に生じる肩ダレは
非常に小さく、その抑制制御も容易であり、また表面硬
化処理後に於ける形状修正等の後処理を簡便に行なうこ
とができる。

尚、本発明による再溶融表面硬化処理法に於ける高エネ
ルギ密度源は、ＴＩＧアークやレーザなどであってよく
、特に高エネルギ密度源としてＴＩＧアークが用いられ
る場合には、被処理材の材質や熱容量などによって異な
るが、電圧１２〜３ＯＶ、ピーク電流１２０〜３５　’
ＯＡ　、ピーク電流時間０．０１〜０．２秒、ベース電
流１０〜５０△、ベース電流時間０．０５〜０．４秒の
直流ノ≦ルス電流が０．５〜３秒程度通電されることが
好ましい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
ＨＨｙ細に説明する。

実施例 第１図に示されている如く、自動車用ディーゼルエンジ
ンに組込まれるロッカーアーム１のノノムシャフトのカ
ムとの摺動面２（１１ｘ１２ｍｍ）を下記の表に示づ処
理条件にてＴＩＧアークによる再溶融表面硬化処理（△
及びＢ）を行ない、４００’０ＯＣ４サイクルデイーゼ
ルエンジンに組込み、それぞれの摩耗量を調べる摩耗試
験を行なった。

また比較の目的で、従来のウィービング法による　　　
　　−処理（Ｃ）及びアークスポットによる処理（１〕
）を行なわれたロッカーアームについても同様の摩耗試
験を行なった。

尚、被処理材としてのロッカーアームは球状黒鉛鋳鉄（
ＪＩＳ規格Ｆ　ＣＤ　７　’Ｏ）よりなり、重量は８’
Ｏ（］であった。また各処理は図には示されていないＴ
　Ｉ　Ｇ　ｌ−−チを摺動面２の中心３の上方に静止さ
せた状態にて行なわれた。

試験の結果、従来のウィービング法による処理（Ｃ）に
於ては、ロッカーアームの摺動面全体を処理するのに長
時間（６秒）を要し、またウィービングビードの重なり
部分の摩耗量が他の部位に比して大きく、従って処理後
の摺動面の硬度及び耐摩耗性が不均一であることが認め
られた。また従来のアークスポットによる処理（［〕）
の場合には、ＴＩＧアーク直下の部分の溶は込みが極仝
Ｅ１に深く、その周囲の部分をも溶融させるのに比較的
長時間（４秒）を要し、その結果としてＴＩＧアークを
直接受けた部分のチル層の組織が粗大化しており、また
その摩耗量も他の部位に比して著しく大きいことが認め
られた。

これに対し本発明に従って処理（Δ及びＢ）されたロッ
カーアームの摺動面は、上述の処理Ｃ及びＤによるロッ
カーアームよりも硬度及び耐摩耗性が優れており、また
再溶融層の深さも一様であることが認められた。第２図
は特に処理Ａを施されたロッカーアームのその長手方向
に垂直な方向の断面を６．２倍にて示す写真である。こ
の第２図からも解る如く、上述の処理Ａによれば、短時
間にて摺動向の実質的に全ての領域が一様に再溶融され
、一様に硬化されることが解る。

実施例２ 実施例１の場合と同様、自動車用ディーピルエンジンに
組込まれる排気バルブのバルブステムの頂面を再溶融し
硬化する処理を行なった。尚採用された処理条件は電圧
１８Ｖ、ピーク電流１ｐ＝１２’ＯＡ、ベース電流Ｉｂ
＝２’ＯＡ、ピーク電流時間Ｔｐ＝’Ｑ、１秒、ベース
電流時間Ｔｂ＝’０゜１秒、処理時間１秒であり、被処
理材としての排気バルブは耐熱鋼ＬＩＩＳ規格Ｓ　ｔＪ
　ｔ−１３＞よりなる重量１　’０５　Ｉｌｌのもので
あった。

処理後その断面の組織を観察したところ、バルブステム
の頂面の実質的に全体に亙っで非常に微細なマルテンサ
イ１〜組織が形成されてＩＩ′Ｘることｌメ認められた
。

尚、上）ホの二つの実施例と同様の処理を、レーザトー
チを用いてその出力ビームをパルス発振させることによ
り行なったところ、出カ一定の定常的なビームによる場
合に比して被処理面の硬度が一様に向上していることが
認められた。

以上の説明より本発明による金属部材の再溶融表面硬化
処理法によれば、被処理材の比較的広い□ 領域を迅速且一様に硬化させることができることが理解
されよう。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内に−Ｃ種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は上述の実施例１に於【ノる被処理材としてのロ
ッカーアームを示す斜視図、第２図は本発明による金属
部材の再溶融表面硬化処理法の好ましい実施例により処
理されたロッカーアームの摺動面の長手方向に垂直な断
面を６．２４８にて示す写真である。 １・・・ロッカーアーム、２・・・摺動面、３・・・摺
動面の中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高エネルギ密度源による金属部材の再溶融表面硬化処理
   法にして、前記高エネルギ密度源による前記金属部材へ
   の入熱をパルス発振させることを特徴とする金属部材の
   再溶融表面硬化処理法。