JP3109222B2 - シリンダヘッドの製造方法 - Google Patents
シリンダヘッドの製造方法Info
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- JP3109222B2 JP3109222B2 JP04054893A JP5489392A JP3109222B2 JP 3109222 B2 JP3109222 B2 JP 3109222B2 JP 04054893 A JP04054893 A JP 04054893A JP 5489392 A JP5489392 A JP 5489392A JP 3109222 B2 JP3109222 B2 JP 3109222B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジン等の
内燃機関に用いられるシリンダヘッドに関し、特に、バ
ルブシート相当部にレーザ光等の高密度エネルギ熱源を
用いた肉盛による硬質肉盛層を形成してバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえたシリンダヘッドの
製造方法に関するものである。
内燃機関に用いられるシリンダヘッドに関し、特に、バ
ルブシート相当部にレーザ光等の高密度エネルギ熱源を
用いた肉盛による硬質肉盛層を形成してバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえたシリンダヘッドの
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】バルブシート相当部に肉盛による硬質肉
盛層を形成してバルブシート形状に仕上げたバルブシー
トをそなえたシリンダヘッドとしては、例えば、図７に
示すものがある。
盛層を形成してバルブシート形状に仕上げたバルブシー
トをそなえたシリンダヘッドとしては、例えば、図７に
示すものがある。
【０００３】図７に示すシリンダヘッド５１において、
左側のポート部Ｌは肉盛を行った後の状態を示し、右側
のポート部Ｒは肉盛を行ったあとに仕上げ加工を施した
後の状態を示している。
左側のポート部Ｌは肉盛を行った後の状態を示し、右側
のポート部Ｒは肉盛を行ったあとに仕上げ加工を施した
後の状態を示している。
【０００４】図７の左側のポート部Ｌに示すように、従
来の場合には、シリンダヘッド５１のバルブシート相当
部に座ぐり加工によって角形状凹部５２を形成し、この
角形状凹部５２の表面に、高密度エネルギ熱源としての
レーザ光５３の照射と、粉末供給ノズル５４からの肉盛
用粉末５５の供給とによる肉盛を行って、硬質肉盛層５
６を形成し、次いで、図７の右側のポート部Ｒに示すよ
うに、バルブシート形状に仕上げることによって、シリ
ンダヘッド５１のポート部分にバルブシート５７をそな
えるものとしていた。
来の場合には、シリンダヘッド５１のバルブシート相当
部に座ぐり加工によって角形状凹部５２を形成し、この
角形状凹部５２の表面に、高密度エネルギ熱源としての
レーザ光５３の照射と、粉末供給ノズル５４からの肉盛
用粉末５５の供給とによる肉盛を行って、硬質肉盛層５
６を形成し、次いで、図７の右側のポート部Ｒに示すよ
うに、バルブシート形状に仕上げることによって、シリ
ンダヘッド５１のポート部分にバルブシート５７をそな
えるものとしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようなバルブシート相当部に肉盛による硬質肉盛層を
形成してバルブシート形状に仕上げたバルブシート５７
をそなえたシリンダヘッド５１にあっては、肉盛を行う
母材表面に座ぐり加工によって角形状凹部５２を形成
し、しかる後に肉盛加工を行うものとなっていたため、
角形状凹部５２の壁面での角度変化が急であることか
ら、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡がこれら壁面
で捕らえられ、これによって硬質肉盛層５６と母材との
間に空孔等の欠陥Ｄがしばしば発生することがあり、ま
た、レーザ光５３を加工熱源として用いた場合には、レ
ーザ光５３の入射角度が急激に変化して局部的な未溶融
が起こることがあり、バルブシート相当部での密着性が
悪く耐久性に劣ることがあり、さらに、高い冷却能が得
られないことがあるなどといった問題点があった。
たようなバルブシート相当部に肉盛による硬質肉盛層を
形成してバルブシート形状に仕上げたバルブシート５７
をそなえたシリンダヘッド５１にあっては、肉盛を行う
母材表面に座ぐり加工によって角形状凹部５２を形成
し、しかる後に肉盛加工を行うものとなっていたため、
角形状凹部５２の壁面での角度変化が急であることか
ら、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡がこれら壁面
で捕らえられ、これによって硬質肉盛層５６と母材との
間に空孔等の欠陥Ｄがしばしば発生することがあり、ま
た、レーザ光５３を加工熱源として用いた場合には、レ
ーザ光５３の入射角度が急激に変化して局部的な未溶融
が起こることがあり、バルブシート相当部での密着性が
悪く耐久性に劣ることがあり、さらに、高い冷却能が得
られないことがあるなどといった問題点があった。
【０００６】また、図８に示すように、特に熱容量が小
さい弁間部５８にあっては、レーザ光５３のような高密
度エネルギを加工熱源として用いた場合であっても、母
材部の溶融から肉盛合金の希釈が発生し、所定の硬度や
強度が得られないことがあり、さらに、座ぐり加工によ
って形成されていた角形状凹部５２の棚状の領域が小さ
いため、バルブシート相当部の内面に肉盛合金の欠落Ｆ
が発生することがあるなどといった問題点があった。
さい弁間部５８にあっては、レーザ光５３のような高密
度エネルギを加工熱源として用いた場合であっても、母
材部の溶融から肉盛合金の希釈が発生し、所定の硬度や
強度が得られないことがあり、さらに、座ぐり加工によ
って形成されていた角形状凹部５２の棚状の領域が小さ
いため、バルブシート相当部の内面に肉盛合金の欠落Ｆ
が発生することがあるなどといった問題点があった。
【０００７】したがって、従来の技術では、上記した問
題点を解決することが課題として存在していた。
題点を解決することが課題として存在していた。
【０００８】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたもので、硬質肉盛層と母材との間に空孔等
の欠陥を発生することがなく、また、レーザ光を加工熱
源として用いたときでも局部的な未溶融を起こすことが
なくなって肉盛界面での密着性が良く冷却能に優れてお
り、さらには、肉盛界面での希釈が少なく、バルブシー
ト相当部に欠落等の欠陥のない所定の硬度および強度を
有するバルブシートをそなえたシリンダヘッドの製造方
法を提供することを目的としている。
みてなされたもので、硬質肉盛層と母材との間に空孔等
の欠陥を発生することがなく、また、レーザ光を加工熱
源として用いたときでも局部的な未溶融を起こすことが
なくなって肉盛界面での密着性が良く冷却能に優れてお
り、さらには、肉盛界面での希釈が少なく、バルブシー
ト相当部に欠落等の欠陥のない所定の硬度および強度を
有するバルブシートをそなえたシリンダヘッドの製造方
法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
るシリンダヘッドの製造方法は、環状をなすバルブシー
ト相当部に沿ってレーザ等の高密度エネルギ熱源を用い
た肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえたシリンダヘッドを
製造するに際し、環状をなすバルブシート相当部に沿っ
て肉盛を行うシリンダヘッド母材の前記バルブシート相
当部の表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつけて肉
盛方向と直交する方向の断面において滑らかに連続する
Ｒ形状をもつＲ形状凹部を形成した後、前記Ｒ形状凹部
に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえたものとする構成と
したことを特徴としている。
るシリンダヘッドの製造方法は、環状をなすバルブシー
ト相当部に沿ってレーザ等の高密度エネルギ熱源を用い
た肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえたシリンダヘッドを
製造するに際し、環状をなすバルブシート相当部に沿っ
て肉盛を行うシリンダヘッド母材の前記バルブシート相
当部の表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつけて肉
盛方向と直交する方向の断面において滑らかに連続する
Ｒ形状をもつＲ形状凹部を形成した後、前記Ｒ形状凹部
に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえたものとする構成と
したことを特徴としている。
【００１０】また、本発明の請求項２に係わるシリンダ
ヘッドの製造方法は、環状をなすバルブシート相当部に
沿ってレーザ等の高密度エネルギ熱源を用いた肉盛によ
る硬質肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げ
たバルブシートをそなえたシリンダヘッドを製造するに
際し、環状をなすバルブシート相当部に沿って肉盛を行
うシリンダヘッド母材の吸／排気ポート端部の内側に予
め余肉部を設けて前記余肉部を含むシリンダヘッド母材
の前記バルブシート相当部の表面に予め座ぐり加工によ
って隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交する方向の断面にお
いて前記余肉部から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形
状凹部を形成した後、前記Ｒ形状凹部に肉盛による硬質
肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げたバル
ブシートをそなえたものとする構成としたことを特徴と
している。
ヘッドの製造方法は、環状をなすバルブシート相当部に
沿ってレーザ等の高密度エネルギ熱源を用いた肉盛によ
る硬質肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げ
たバルブシートをそなえたシリンダヘッドを製造するに
際し、環状をなすバルブシート相当部に沿って肉盛を行
うシリンダヘッド母材の吸／排気ポート端部の内側に予
め余肉部を設けて前記余肉部を含むシリンダヘッド母材
の前記バルブシート相当部の表面に予め座ぐり加工によ
って隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交する方向の断面にお
いて前記余肉部から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形
状凹部を形成した後、前記Ｒ形状凹部に肉盛による硬質
肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げたバル
ブシートをそなえたものとする構成としたことを特徴と
している。
【００１１】図１は、本発明の一実施態様を示すもので
あって、図１に示すシリンダヘッド１において、左側の
ポート部Ｌは肉盛を行った後の状態を示し、右側のポー
ト部Ｒは肉盛を行ったあとに仕上げ加工を施した後の状
態を示している。
あって、図１に示すシリンダヘッド１において、左側の
ポート部Ｌは肉盛を行った後の状態を示し、右側のポー
ト部Ｒは肉盛を行ったあとに仕上げ加工を施した後の状
態を示している。
【００１２】このシリンダヘッド１のポート開口部分に
あるバルブシート相当部２には、高密度エネルギ熱源と
してレーザ光３が照射されるが、このレーザ光３は図示
しないレーザ発生装置から照射されかつ適当な集光手段
によって適当な大きさに集光されて処理面に照射され
る。
あるバルブシート相当部２には、高密度エネルギ熱源と
してレーザ光３が照射されるが、このレーザ光３は図示
しないレーザ発生装置から照射されかつ適当な集光手段
によって適当な大きさに集光されて処理面に照射され
る。
【００１３】この処理時において、バルブシート相当部
２は、バルブ軸Ｃの回りに矢印Ａ方向に相対的に回転さ
れ、このバルブシート相当部２の母材部分の表面には、
予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交
する方向の断面において滑らかに連続するＲ形状をもつ
Ｒ形状凹部４が形成されている。
２は、バルブ軸Ｃの回りに矢印Ａ方向に相対的に回転さ
れ、このバルブシート相当部２の母材部分の表面には、
予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交
する方向の断面において滑らかに連続するＲ形状をもつ
Ｒ形状凹部４が形成されている。
【００１４】この隅Ｒ部をつけたＲ形状凹部４の上に
は、良好な耐摩耗性を発揮する銅系肉盛用粉末（例え
ば、特願平２−２９５６７３号明細書に記載の銅基合金
粉末）５が、図示しない粉末供給装置より粉末供給ノズ
ル６によって供給され、Ｒ形状凹部４の上に硬質肉盛層
７が形成される。この硬質肉盛層７は必要に応じて多層
盛りにされる。このとき、シールドガス８を矢印方向に
流すことによって、処理部分を酸化反応などから保護す
る。
は、良好な耐摩耗性を発揮する銅系肉盛用粉末（例え
ば、特願平２−２９５６７３号明細書に記載の銅基合金
粉末）５が、図示しない粉末供給装置より粉末供給ノズ
ル６によって供給され、Ｒ形状凹部４の上に硬質肉盛層
７が形成される。この硬質肉盛層７は必要に応じて多層
盛りにされる。このとき、シールドガス８を矢印方向に
流すことによって、処理部分を酸化反応などから保護す
る。
【００１５】本発明では、シリンダヘッド１のバルブシ
ート相当部２に、隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交する方
向の断面において滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状
凹部４が形成されているため、肉盛加工時に不可避的に
発生する気泡が壁面で捕らえられることがないので、硬
質肉盛層７と母材（１）との間に空孔等の欠陥が発生し
にくい。
ート相当部２に、隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交する方
向の断面において滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状
凹部４が形成されているため、肉盛加工時に不可避的に
発生する気泡が壁面で捕らえられることがないので、硬
質肉盛層７と母材（１）との間に空孔等の欠陥が発生し
にくい。
【００１６】また、レーザ光３の入射角度が急激に変化
しないため局部的な未溶融が起こりにくく、健全な界面
が得られ、硬質肉盛層７と母材（１）との密着性が良く
なる。
しないため局部的な未溶融が起こりにくく、健全な界面
が得られ、硬質肉盛層７と母材（１）との密着性が良く
なる。
【００１７】このようにして硬質肉盛層７を形成した
後、バルブシート形状に仕上げ加工を行うことによっ
て、所定のバルブシート９の表面形状をもつシリンダヘ
ッド１とする。
後、バルブシート形状に仕上げ加工を行うことによっ
て、所定のバルブシート９の表面形状をもつシリンダヘ
ッド１とする。
【００１８】図４は、本発明の他の実施態様を示すもの
であって、図４に示すシリンダヘッド１において、左側
のポート部Ｌは肉盛を行った後の状態を示し、右側のポ
ート部Ｒは肉盛を行ったあとに仕上げ加工を施した後の
状態を示している。
であって、図４に示すシリンダヘッド１において、左側
のポート部Ｌは肉盛を行った後の状態を示し、右側のポ
ート部Ｒは肉盛を行ったあとに仕上げ加工を施した後の
状態を示している。
【００１９】このシリンダヘッド１のポート開口部分に
あるバルブシート相当部２には、高密度エネルギ熱源と
してレーザ光３が照射されるが、このレーザ光３は図示
しないレーザ発生装置から照射されかつ適当な集光手段
によって適当な大きさに集光されて処理面に照射され
る。
あるバルブシート相当部２には、高密度エネルギ熱源と
してレーザ光３が照射されるが、このレーザ光３は図示
しないレーザ発生装置から照射されかつ適当な集光手段
によって適当な大きさに集光されて処理面に照射され
る。
【００２０】この処理時において、バルブシート相当部
２は、バルブ軸Ｃの回りに矢印Ａ方向に相対的に回転さ
れ、肉盛を行うシリンダヘッド母材の吸／排気ポート端
部の内側に予め余肉部１０が設けられている。
２は、バルブ軸Ｃの回りに矢印Ａ方向に相対的に回転さ
れ、肉盛を行うシリンダヘッド母材の吸／排気ポート端
部の内側に予め余肉部１０が設けられている。
【００２１】そして、この余肉部１０を設けたシリンダ
ヘッド母材表面には、予め座ぐり加工によって隅Ｒ部を
つけて肉盛方向と直交する方向の断面において前記余肉
部１０から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状凹部４
が形成されているようにする。
ヘッド母材表面には、予め座ぐり加工によって隅Ｒ部を
つけて肉盛方向と直交する方向の断面において前記余肉
部１０から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状凹部４
が形成されているようにする。
【００２２】この余肉部１０から滑らかに連続するＲ形
状凹部４の上には、良好な耐摩耗性を発揮する銅系肉盛
用粉末（例えば、前記と同様に、特願平２−２９５６７
３号明細書に記載の銅基合金粉末）５が、図示しない粉
末供給装置より粉末供給ノズル６によって供給され、Ｒ
形状凹部４の上に硬質肉盛層７が形成される。この硬質
肉盛層７は必要に応じて多層盛りにされる。このとき、
シールドガス８を矢印方向に流すことによって、処理部
分を酸化反応などから保護する。
状凹部４の上には、良好な耐摩耗性を発揮する銅系肉盛
用粉末（例えば、前記と同様に、特願平２−２９５６７
３号明細書に記載の銅基合金粉末）５が、図示しない粉
末供給装置より粉末供給ノズル６によって供給され、Ｒ
形状凹部４の上に硬質肉盛層７が形成される。この硬質
肉盛層７は必要に応じて多層盛りにされる。このとき、
シールドガス８を矢印方向に流すことによって、処理部
分を酸化反応などから保護する。
【００２３】本発明では、シリンダヘッド母材の吸／排
気ポート端部の内側に予め余肉部１０が設けられている
ため、肉盛部分が弁間部１２であっても母材側の熱容量
が不足することがなくなることから、希釈の少ない肉盛
加工が行われる。
気ポート端部の内側に予め余肉部１０が設けられている
ため、肉盛部分が弁間部１２であっても母材側の熱容量
が不足することがなくなることから、希釈の少ない肉盛
加工が行われる。
【００２４】また、余肉部１０には母材部から滑らかに
連続するＲ部がつけられてＲ形状凹部４を有しているも
のとなすことによって、肉盛加工時に不可避的に発生す
る気泡が壁面で捕らえられることがなくなるので、硬質
肉盛層７と母材（１）との間に空孔等の欠陥が発生しに
くい。
連続するＲ部がつけられてＲ形状凹部４を有しているも
のとなすことによって、肉盛加工時に不可避的に発生す
る気泡が壁面で捕らえられることがなくなるので、硬質
肉盛層７と母材（１）との間に空孔等の欠陥が発生しに
くい。
【００２５】さらに、レーザ光３の入射角度が急激に変
化しないため局部的な未溶融が起こりにくく、健全な界
面が得られ、硬質肉盛層７と母材（１）との密着性が良
くなる。
化しないため局部的な未溶融が起こりにくく、健全な界
面が得られ、硬質肉盛層７と母材（１）との密着性が良
くなる。
【００２６】このようにして硬質肉盛層７を形成した
後、バルブシート形状に仕上げ加工を行うことによっ
て、所定のバルブシート９の表面形状をもつシリンダヘ
ッド１とする。
後、バルブシート形状に仕上げ加工を行うことによっ
て、所定のバルブシート９の表面形状をもつシリンダヘ
ッド１とする。
【００２７】
【発明の作用】本発明に係わるシリンダヘッドの製造方
法では、高密度エネルギ熱源を用いて肉盛を行うシリン
ダヘッド母材表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつ
けて肉盛方向と直交する方向の断面において滑らかに連
続するＲ形状をもつＲ形状凹部を形成して前記Ｒ形状凹
部に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート
形状に仕上げたバルブシートをそなえたものとした構成
としたから、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡が壁
面で捕らえられることがないので、硬質肉盛層と母材と
の間に空孔等の欠陥が発生しにくいと共に、高密度エネ
ルギ熱源としてレーザ光を使用した場合にその入射角度
が急激に変化しないため局部的な未溶融が起こりにく
く、健全な界面が得られ、硬質肉盛層と母材との密着性
が良くなる。
法では、高密度エネルギ熱源を用いて肉盛を行うシリン
ダヘッド母材表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつ
けて肉盛方向と直交する方向の断面において滑らかに連
続するＲ形状をもつＲ形状凹部を形成して前記Ｒ形状凹
部に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート
形状に仕上げたバルブシートをそなえたものとした構成
としたから、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡が壁
面で捕らえられることがないので、硬質肉盛層と母材と
の間に空孔等の欠陥が発生しにくいと共に、高密度エネ
ルギ熱源としてレーザ光を使用した場合にその入射角度
が急激に変化しないため局部的な未溶融が起こりにく
く、健全な界面が得られ、硬質肉盛層と母材との密着性
が良くなる。
【００２８】また、肉盛を行うシリンダヘッド母材の吸
／排気ポート端部の内側に予め余肉部を設けて前記余肉
部を含む部位に肉盛による硬質肉盛層を形成してバルブ
シート形状に仕上げたバルブシートをそなえた構成とす
ることによって、肉盛部分が弁間部であっても母材側の
熱容量不足がなくなることから、希釈の少ない肉盛加工
が行われ、さらに、余肉部を設けたシリンダヘッド母材
表面に予め座ぐり加工によって前記余肉部から滑らかに
連続するＲ部をつけたＲ形状凹部を形成して前記Ｒ形状
凹部に肉盛による硬質肉盛層を形成してバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえた構成とすることに
よって、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡が壁面で
捕らえられることがなくなるので、硬質肉盛層と母材と
の間に空孔等の欠陥が発生しにくいと共に、レーザ光を
用いた場合にその入射角度が急激に変化しないため局部
的な未溶融が起こりにくく、健全な界面が得られ、硬質
肉盛層と母材との密着性が良くなり、硬度および強度に
優れたバルブシートをそなえたシリンダヘッドとなる。
／排気ポート端部の内側に予め余肉部を設けて前記余肉
部を含む部位に肉盛による硬質肉盛層を形成してバルブ
シート形状に仕上げたバルブシートをそなえた構成とす
ることによって、肉盛部分が弁間部であっても母材側の
熱容量不足がなくなることから、希釈の少ない肉盛加工
が行われ、さらに、余肉部を設けたシリンダヘッド母材
表面に予め座ぐり加工によって前記余肉部から滑らかに
連続するＲ部をつけたＲ形状凹部を形成して前記Ｒ形状
凹部に肉盛による硬質肉盛層を形成してバルブシート形
状に仕上げたバルブシートをそなえた構成とすることに
よって、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡が壁面で
捕らえられることがなくなるので、硬質肉盛層と母材と
の間に空孔等の欠陥が発生しにくいと共に、レーザ光を
用いた場合にその入射角度が急激に変化しないため局部
的な未溶融が起こりにくく、健全な界面が得られ、硬質
肉盛層と母材との密着性が良くなり、硬度および強度に
優れたバルブシートをそなえたシリンダヘッドとなる。
【００２９】
（実施例１）この実施例１では、図１をもとにして説明
した本発明の一実施態様の実施結果について、図２，図
３を加えて説明する。
した本発明の一実施態様の実施結果について、図２，図
３を加えて説明する。
【００３０】この実施例１においては、アルミニウム合
金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｂ）からなるシリンダヘッド１の硬
質肉盛層７を形成すべきバルブシート相当部２に、隅Ｒ
を１０Ｒとして３０度の傾斜をつけたＲ形状凹部４を座
ぐり加工によって形成した後、銅系肉盛材として、平均
粒径１００μｍ、重量％で、Ａｌ：８％，Ｎｉ：５％，
Ｆｅ：３％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物
よりなる肉盛用粉末５を用い、レーザ光３として、パワ
ー密度：２０００Ｗ／ｍｍ２、出力モード：マルチモー
ド、相対移動速度：０．２ｍ／ｍｉｎ、シールドガス：
Ａｒ、シールドガス流量：１０ ｌ／ｍｉｎ、銅系肉盛
用合金粉末の供給量：２５ｇ／ｍｉｎの肉盛条件とし
て、厚さ３ｍｍの硬質肉盛層７を形成し、さらに、仕上
げ加工を行うことにより所定のバルブシート９の表面形
状に加工した。
金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｂ）からなるシリンダヘッド１の硬
質肉盛層７を形成すべきバルブシート相当部２に、隅Ｒ
を１０Ｒとして３０度の傾斜をつけたＲ形状凹部４を座
ぐり加工によって形成した後、銅系肉盛材として、平均
粒径１００μｍ、重量％で、Ａｌ：８％，Ｎｉ：５％，
Ｆｅ：３％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不純物
よりなる肉盛用粉末５を用い、レーザ光３として、パワ
ー密度：２０００Ｗ／ｍｍ２、出力モード：マルチモー
ド、相対移動速度：０．２ｍ／ｍｉｎ、シールドガス：
Ａｒ、シールドガス流量：１０ ｌ／ｍｉｎ、銅系肉盛
用合金粉末の供給量：２５ｇ／ｍｉｎの肉盛条件とし
て、厚さ３ｍｍの硬質肉盛層７を形成し、さらに、仕上
げ加工を行うことにより所定のバルブシート９の表面形
状に加工した。
【００３１】図２は、この実施例１で製造したシリンダ
ヘッド１の要部を示すものであって、１１はシリンダヘ
ッド本体、１２は吸気／排気ポート部、１３は燃焼室の
一部、１４はエンジンバルブ、９はバルブシートであ
る。
ヘッド１の要部を示すものであって、１１はシリンダヘ
ッド本体、１２は吸気／排気ポート部、１３は燃焼室の
一部、１４はエンジンバルブ、９はバルブシートであ
る。
【００３２】このバルブシート９が形成される母材側表
面は、隅Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけた隅Ｒ部
を有するＲ形状凹部４が加工されており、このようなシ
リンダヘッド１においては、図３に拡大して示すよう
に、硬質肉盛層７と母材（１１）との間に空孔等の欠陥
がなく、硬質肉盛層７と母材（１１）との密着性が著し
く良好なものとなっていて熱伝導性に優れたものとなっ
ていた。
面は、隅Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけた隅Ｒ部
を有するＲ形状凹部４が加工されており、このようなシ
リンダヘッド１においては、図３に拡大して示すよう
に、硬質肉盛層７と母材（１１）との間に空孔等の欠陥
がなく、硬質肉盛層７と母材（１１）との密着性が著し
く良好なものとなっていて熱伝導性に優れたものとなっ
ていた。
【００３３】（実施例２）この実施例２では、図４をも
とにして説明した本発明の他の実施態様の実施結果につ
いて、図５，図６を加えて説明する。
とにして説明した本発明の他の実施態様の実施結果につ
いて、図５，図６を加えて説明する。
【００３４】この実施例２においては、アルミニウム合
金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｂ）からなるシリンダヘッド１の吸
／排気ポート端部に予め厚み６ｍｍの余肉部１０を設
け、この余肉部１０を含むバルブシート相当部２に、隅
Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけたＲ形状凹部４を
座ぐり加工によって形成した後、銅系肉盛材として、平
均粒径１００μｍ、重量％で、Ａｌ：８％，Ｎｉ：５
％，Ｆｅ：３％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不
純物よりなる肉盛用粉末５を用い、レーザ光３として、
パワー密度：２０００Ｗ／ｍｍ２、出力モード：マルチ
モード、相対移動速度：０．２ｍ／ｍｉｎ、シールドガ
ス：Ａｒ、シールドガス流量：１０ ｌ／ｍｉｎ、銅系
肉盛用合金粉末の供給量：２５ｇ／ｍｉｎの肉盛条件と
して、厚さ３ｍｍの硬質肉盛層７を形成し、さらに、仕
上げ加工を行うことにより所定のバルブシート９の表面
形状に加工した。
金（ＪＩＳ ＡＣ４Ｂ）からなるシリンダヘッド１の吸
／排気ポート端部に予め厚み６ｍｍの余肉部１０を設
け、この余肉部１０を含むバルブシート相当部２に、隅
Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけたＲ形状凹部４を
座ぐり加工によって形成した後、銅系肉盛材として、平
均粒径１００μｍ、重量％で、Ａｌ：８％，Ｎｉ：５
％，Ｆｅ：３％を含有し、残部がＣｕおよび不可避的不
純物よりなる肉盛用粉末５を用い、レーザ光３として、
パワー密度：２０００Ｗ／ｍｍ２、出力モード：マルチ
モード、相対移動速度：０．２ｍ／ｍｉｎ、シールドガ
ス：Ａｒ、シールドガス流量：１０ ｌ／ｍｉｎ、銅系
肉盛用合金粉末の供給量：２５ｇ／ｍｉｎの肉盛条件と
して、厚さ３ｍｍの硬質肉盛層７を形成し、さらに、仕
上げ加工を行うことにより所定のバルブシート９の表面
形状に加工した。
【００３５】図５は、この実施例２で製造したシリンダ
ヘッド１の要部を示すものであって、１１はシリンダヘ
ッド本体、１２は吸気／排気ポート部、１３は燃焼室の
一部、１４はエンジンバルブ、９はバルブシートであ
る。
ヘッド１の要部を示すものであって、１１はシリンダヘ
ッド本体、１２は吸気／排気ポート部、１３は燃焼室の
一部、１４はエンジンバルブ、９はバルブシートであ
る。
【００３６】このバルブシート９が形成される母材側表
面は、隅Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけた隅Ｒ部
を有するＲ形状凹部４が加工されており、このようなシ
リンダヘッド１においては、図６に拡大して示すよう
に、硬質肉盛層７と母材（１１）との間に空孔等の欠陥
がなく、硬質肉盛層７と母材（１１）との密着性が著し
く良好なものとなっていて熱伝導性に優れたものとなっ
ていた。そして、熱容量が小さい弁間部においても肉盛
界面での希釈はみられず、所要の硬度および強度を得る
ことが可能であると共に、バルブシート相当部にも欠落
等の欠陥のないことが認められた。
面は、隅Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけた隅Ｒ部
を有するＲ形状凹部４が加工されており、このようなシ
リンダヘッド１においては、図６に拡大して示すよう
に、硬質肉盛層７と母材（１１）との間に空孔等の欠陥
がなく、硬質肉盛層７と母材（１１）との密着性が著し
く良好なものとなっていて熱伝導性に優れたものとなっ
ていた。そして、熱容量が小さい弁間部においても肉盛
界面での希釈はみられず、所要の硬度および強度を得る
ことが可能であると共に、バルブシート相当部にも欠落
等の欠陥のないことが認められた。
【００３７】
【発明の効果】本発明に係わるシリンダヘッドの製造方
法では、高密度エネルギ熱源を用いて肉盛を行うシリン
ダヘッド母材表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつ
けて肉盛方向と直交する方向の断面において滑らかに連
続するＲ形状をもつＲ形状凹部を形成して前記Ｒ形状凹
部に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート
形状に仕上げたバルブシートをそなえたものとする構成
としたから、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡が壁
面で捕らえられることがないので、硬質肉盛層と母材と
の間に空孔等の欠陥が発生しにくいと共に、高密度エネ
ルギ熱源としてレーザ光を使用した場合にその入射角度
が急激に変化しないため局部的な未溶融が起こりにく
く、健全な界面が得られ、硬質肉盛層と母材との密着性
が良くなるという著しく優れた効果がもたらされる。
法では、高密度エネルギ熱源を用いて肉盛を行うシリン
ダヘッド母材表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部をつ
けて肉盛方向と直交する方向の断面において滑らかに連
続するＲ形状をもつＲ形状凹部を形成して前記Ｒ形状凹
部に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバルブシート
形状に仕上げたバルブシートをそなえたものとする構成
としたから、肉盛加工時に不可避的に発生する気泡が壁
面で捕らえられることがないので、硬質肉盛層と母材と
の間に空孔等の欠陥が発生しにくいと共に、高密度エネ
ルギ熱源としてレーザ光を使用した場合にその入射角度
が急激に変化しないため局部的な未溶融が起こりにく
く、健全な界面が得られ、硬質肉盛層と母材との密着性
が良くなるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００３８】また、肉盛を行うシリンダヘッド母材の吸
／排気ポート端部の内側に予め余肉部を設けて前記余肉
部を含む部位に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバ
ルブシート形状に仕上げたバルブシートをそなえたもの
とする構成となすことによって、肉盛部分が弁間部であ
っても母材側の熱容量不足がなくなることから、希釈の
少ない肉盛加工が行われ、さらに、余肉部を設けたシリ
ンダヘッド母材表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部を
つけて肉盛方向と直交する方向の断面において前記余肉
部から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状凹部を形成
して前記Ｒ形状凹部に肉盛による硬質肉盛層を形成した
あとバルブシート形状に仕上げたバルブシートをそなえ
たものとする構成となすことによって、肉盛加工時に不
可避的に発生する気泡が壁面で捕らえられることがなく
なるので、硬質肉盛層と母材との間に空孔等の欠陥が発
生しにくいと共に、レーザ光を用いた場合にその入射角
度が急激に変化しないため局部的な未溶融が起こりにく
く、健全な界面が得られ、硬質肉盛層と母材との密着性
が良くなり、硬度および強度に優れたバルブシートをそ
なえたシリンダヘッドとすることが可能になるという著
しく優れた効果がもたらされる。
／排気ポート端部の内側に予め余肉部を設けて前記余肉
部を含む部位に肉盛による硬質肉盛層を形成したあとバ
ルブシート形状に仕上げたバルブシートをそなえたもの
とする構成となすことによって、肉盛部分が弁間部であ
っても母材側の熱容量不足がなくなることから、希釈の
少ない肉盛加工が行われ、さらに、余肉部を設けたシリ
ンダヘッド母材表面に予め座ぐり加工によって隅Ｒ部を
つけて肉盛方向と直交する方向の断面において前記余肉
部から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状凹部を形成
して前記Ｒ形状凹部に肉盛による硬質肉盛層を形成した
あとバルブシート形状に仕上げたバルブシートをそなえ
たものとする構成となすことによって、肉盛加工時に不
可避的に発生する気泡が壁面で捕らえられることがなく
なるので、硬質肉盛層と母材との間に空孔等の欠陥が発
生しにくいと共に、レーザ光を用いた場合にその入射角
度が急激に変化しないため局部的な未溶融が起こりにく
く、健全な界面が得られ、硬質肉盛層と母材との密着性
が良くなり、硬度および強度に優れたバルブシートをそ
なえたシリンダヘッドとすることが可能になるという著
しく優れた効果がもたらされる。
【図１】本発明の一実施態様においてシリンダヘッドの
バルブシート相当部に肉盛を行った後の状態および肉盛
を行ったあとに仕上げ加工を施した後の状態を示す断面
説明図である。
バルブシート相当部に肉盛を行った後の状態および肉盛
を行ったあとに仕上げ加工を施した後の状態を示す断面
説明図である。
【図２】本発明の一実施態様にもとづく実施例１におけ
るシリンダヘッドの断面説明図である。
るシリンダヘッドの断面説明図である。
【図３】図２に示したシリンダヘッドのバルブシート部
分を拡大して示す断面説明図である。
分を拡大して示す断面説明図である。
【図４】本発明の他の実施態様においてシリンダヘッド
のバルブシート相当部に肉盛を行った後の状態および肉
盛を行ったあとに仕上げ加工を施した後の状態を示す断
面説明図である。
のバルブシート相当部に肉盛を行った後の状態および肉
盛を行ったあとに仕上げ加工を施した後の状態を示す断
面説明図である。
【図５】本発明の他の実施態様にもとづく実施例２にお
けるシリンダヘッドの断面説明図である。
けるシリンダヘッドの断面説明図である。
【図６】図５に示したシリンダヘッドのバルブシート部
分を拡大して示す断面説明図である。
分を拡大して示す断面説明図である。
【図７】従来のシリンダヘッドのバルブシート相当部に
肉盛を行った後の状態および肉盛を行ったあとに仕上げ
加工を施した後の状態を示す断面説明図である。
肉盛を行った後の状態および肉盛を行ったあとに仕上げ
加工を施した後の状態を示す断面説明図である。
【図８】従来のシリンダヘッドのバルブシート相当部に
肉盛を行った後の状態および肉盛を行ったあとに仕上げ
加工を施した後の状態を示す断面説明図である。
肉盛を行った後の状態および肉盛を行ったあとに仕上げ
加工を施した後の状態を示す断面説明図である。
１ シリンダヘッド ２ バルブシート相当部 ３ レーザ光（高密度エネルギ熱源） ４ Ｒ形状凹部 ５ 肉盛用粉末 ６ 粉末供給ノズル ７ 硬質肉盛層 ９ バルブシート １０ 余肉部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02F 1/42 F02F 1/24
Claims (3)
- 【請求項１】 環状をなすバルブシート相当部に沿って
レーザ等の高密度エネルギ熱源を用いた肉盛による硬質
肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げたバル
ブシートをそなえたシリンダヘッドを製造するに際し、
環状をなすバルブシート相当部に沿って肉盛を行うシリ
ンダヘッド母材の前記バルブシート相当部の表面に予め
座ぐり加工によって隅Ｒ部をつけて肉盛方向と直交する
方向の断面において滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形
状凹部を形成した後、前記Ｒ形状凹部に肉盛による硬質
肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げたバル
ブシートをそなえたものとすることを特徴とするシリン
ダヘッドの製造方法。 - 【請求項２】 環状をなすバルブシート相当部に沿って
レーザ等の高密度エネルギ熱源を用いた肉盛による硬質
肉盛層を形成したあとバルブシート形状に仕上げたバル
ブシートをそなえたシリンダヘッドを製造するに際し、
環状をなすバルブシート相当部に沿って肉盛を行うシリ
ンダヘッド母材の吸／排気ポート端部の内側に予め余肉
部を設けて前記余肉部を含むシリンダヘッド母材の前記
バルブシート相当部の表面に予め座ぐり加工によって隅
Ｒ部をつけて肉盛方向と直交する方向の断面において前
記余肉部から滑らかに連続するＲ形状をもつＲ形状凹部
を形成した後、前記Ｒ形状凹部に肉盛による硬質肉盛層
を形成したあとバルブシート形状に仕上げたバルブシー
トをそなえたものとすることを特徴とするシリンダヘッ
ドの製造方法。 - 【請求項３】 バルブシート相当部の表面に予め座ぐり
加工によって隅Ｒを１０Ｒとして３０度の傾斜をつけた
隅Ｒ部を有するＲ形状凹部を形成する請求項１または２
に記載のシリンダヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04054893A JP3109222B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | シリンダヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04054893A JP3109222B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | シリンダヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256190A JPH05256190A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3109222B2 true JP3109222B2 (ja) | 2000-11-13 |
Family
ID=12983283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04054893A Expired - Fee Related JP3109222B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | シリンダヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109222B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6441788B2 (ja) * | 2015-12-22 | 2018-12-19 | 株式会社豊田中央研究所 | レーザ加工装置、レーザ加工方法、光学系、及び肉盛り加工品 |
| JP7095334B2 (ja) * | 2018-03-16 | 2022-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | シリンダヘッド |
| CN112368472B (zh) * | 2018-06-28 | 2022-06-03 | 日产自动车株式会社 | 气缸盖的制造方法和气缸盖毛坯 |
| WO2022061379A1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | Innio Jenbacher Gmbh & Co Og | Cylinder head for an internal combustion engine |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP04054893A patent/JP3109222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05256190A (ja) | 1993-10-05 |
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