JPH01310113A - Manufacture of remelted chill cam shaft - Google Patents
Manufacture of remelted chill cam shaftInfo
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- JPH01310113A JPH01310113A JP13747088A JP13747088A JPH01310113A JP H01310113 A JPH01310113 A JP H01310113A JP 13747088 A JP13747088 A JP 13747088A JP 13747088 A JP13747088 A JP 13747088A JP H01310113 A JPH01310113 A JP H01310113A
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Abstract
Description
〔発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は、内燃機関の動弁系部品であるカムシャフト
を製造するのに利用される再溶融チルカムシャフトの製
造方法に関するものである。
(従来の技術)
内燃機関の動弁系部品であるカムシャフトは、相手材で
あるカムとの摺動面、とくにカムノーズ部分の表面が耐
摩耗性に優れていることが要求される。
そこで、表面の耐摩耗性に優れたカムシャフトを製造す
る方法として、カムシャフト鋳造型のカムノーズ成形部
分に冷し金をセットし、この冷し金に接触して形成され
るカムノーズ部分の表面を過冷却してチル硬化層(過冷
却硬化層)を形成させるようにするものがあった。
しかし、この方法では、冷し金をセットする工程がわず
られしいうえ、鋳ばりの発生が多いため、その除去工数
が増大するという欠点があった。
そこで、このような冷し金を使用しない表面硬化の手段
として、第4図に示すように、カムシャフト粗材11の
少なくともカム部12の表面に、タングステン電極13
との間で発生するTIGアーク14などの高密度エネル
ギー熱源を照射することによって当該表面を再溶融した
のち、自己冷却によりチル硬化層を形成させるようにし
たものがあり、この際のTIGアーク14の軌跡14a
は、カムシャフト粗材11のカム部12において、その
全幅に相当する分だけ相対的にウィービングさせること
によって羊腸状のものとなるようにしていた(このよう
な羊腸状のアーク軸跡14aにより再溶融書自己冷却さ
せる手法は、特開昭80−184694号公報の図面に
示されている)。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、このような従来の再溶融チルカムシャフ
トの製造方法においては、再溶融時にタングステン電極
13を幅方向に相対的に揺動させて、ビードが重複する
ようにしていたため、第5図に示すように、先に再溶融
・自己冷却したi’G1回目の再溶融参凝固層15aの
一部が、次の第2狸目の再溶融・凝固層15bを形成す
るために行う再溶融の際の加熱によって焼戻され、それ
らの間に焼戻し層(軟質層)16が形成されてしまうこ
とがあるとともに、組織の方向が例えば矢印A1とA2
で示すようにかなり異なったものとなるため、硬さおよ
び耐摩耗性が一定したものにならないことがあり、また
5再溶融時のカムシャフト粗材の回転方向を運転時のカ
ムシャフトの回転方向に必らずしも一致させていなかっ
たため、組織の方向を均一にそして同一方向にそろえる
ことができず、耐ピッチング性や耐スカッフィング性な
どの耐摩耗性の劣ったものになることがあるという課題
を有していた。
(発明の目的〕
この発明は、このような従来の課題を解決するためにな
されたもので、再溶融・凝固部分に硬さのむらが生じが
たく、かつまた組織の方向を運転時のカムシャフトの回
転方向にそろえたものとすることが可能である再溶融チ
ルカムシャフトの製造方法を提供することを目的として
いる。[Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a remelted chill camshaft used for manufacturing a camshaft which is a valve train component of an internal combustion engine. (Prior Art) A camshaft, which is a valve train component of an internal combustion engine, is required to have excellent wear resistance on its sliding surface with a cam that is a mating member, especially on the surface of the cam nose portion. Therefore, as a method for manufacturing camshafts with excellent surface wear resistance, a cooling metal is set in the cam nose forming part of the camshaft casting mold, and the surface of the cam nose part that is formed by contacting this cooling metal is There were some that formed a chilled hardened layer (supercooled hardened layer) by supercooling. However, this method has the disadvantage that the process of setting the cold metal is cumbersome and that flash is often generated, which increases the number of steps required to remove it. Therefore, as a means of surface hardening without using a chiller, as shown in FIG.
In some cases, the surface is remelted by irradiation with a high-density energy heat source such as the TIG arc 14 generated between the TIG arc 14, and then a chill hardened layer is formed by self-cooling. trajectory 14a
In this method, the cam part 12 of the camshaft rough material 11 is relatively weaved by an amount corresponding to the entire width of the cam part 12 to form a sheep intestine shape (such a sheep intestine shaped arc axis mark 14a makes it possible to The method of self-cooling the melted book is shown in the drawings of Japanese Patent Application Laid-Open No. 80-184694). (Problem to be Solved by the Invention) However, in such a conventional method for manufacturing a remelted chill camshaft, the tungsten electrode 13 is relatively oscillated in the width direction during remelting so that the beads overlap. Therefore, as shown in FIG. 5, a part of the first re-melted solidified layer 15a of i'G, which was previously re-melted and self-cooled, melted and self-cooled the second re-melted solidified layer 15b. The heating during remelting to form the structure may result in tempering, and a tempered layer (soft layer) 16 may be formed between them.
As shown in Figure 5, the hardness and abrasion resistance may not be constant because they differ considerably, and the direction of rotation of the camshaft rough material during remelting is the same as the direction of rotation of the camshaft during operation. Because the direction of the structure was not always aligned uniformly and in the same direction, the wear resistance such as pitting resistance and scuffing resistance may be inferior. I had an issue. (Purpose of the Invention) The present invention was made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a remelted chill camshaft that can be aligned in the rotational direction of the camshaft.
(課題を解決するための手段)
この発明に係る再溶融チルカムシャフトの製造方法は、
高密度エネルギー熱源の照射によってカムシャフト粗材
の少なくともカムノーズ部表面を再溶融轡凝固させて、
再溶融・凝固部をチル組織とするに際し、前記少なくと
もカムノーズ部の全幅にわたって高密度エネルギー熱源
を一度に照射して前記少なくともカムノーズ部の全幅を
同時に再溶融させると共に、再溶融時のカムシャフト粗
材の回転方向をカム運転時のカムシャフトの回転方向に
一致させて再溶融・凝固させるようにしたことを特徴と
しており、このような再溶融チルカムシャフトの製造方
法を上述した従来の課題を解決するための手段としたこ
とを特徴としている。
この発明に係る再溶融チルカムシャフトの素材としては
、再溶融後の空冷による自己冷却によってチル硬化層が
形成されるように、合金鋳鉄を用いるようにすることが
望ましく、例えば、重量%で、C:3.O〜3.5%、
Cr:0.5〜1.0%、 Cu:0.05〜0.15
%、Mo :o、i 〜0.3%、 Ni:0.1〜0
.3%、M n : 0 、5〜l 、 0%、P:0
.1%以下、S:0.1%以下、Si:1.5〜2.5
%、残部Feおよび不純物からなるものとするのがとく
によい。
このような各成分の範囲とするのが好ましい理由は、C
含有量が少ないと不完全チル組織を生じやすくなり、耐
摩耗性が低下するので、3.0%以上とするのが好まし
く、C含有量が多すぎると黒鉛化現象が次第に顕著とな
るので、3.5%以下とするのが好ましく、Cr含有量
が少ないと、白銑化(チル化)傾向が抑制され、チル組
織の厚さが薄くなるとともに、カムシャフト粗材の焼入
性が低下し、熱影響部は加熱・冷却時に恒温変態曲線(
T、T、T、曲線)のパーライトノーズにかかるように
なる結果、パーライト基地を有するようになり、摩耗量
が大きくなったり、ピッチングを発生したりするので、
0.5%以上とするのが好ましく、Cr含有量が多量と
なっても、耐摩耗性の向上代が少ないだけでな・く、か
えって相手材への攻撃性が大きくなり、さらにはカムシ
ャフト粗材を鋳造した段階でチルが内部まで入ってしま
うために中空油孔などの加工が困難となるので、1.0
%以下とするのが好ましく、Cu含有量をコントロール
することによってカムシャフト粗材を鋳造成形する場合
の欠陥の発生をなくすことができるので0.05〜0.
15%の範囲とするのが好ましく、Mo含有量が少ない
と、Crの場合と同様の理由で耐摩耗性が不十分となっ
たり、ピッチングを発生したりするので0.1%以上と
するのが好ましく、Mo含有量が多量となっても耐摩耗
性の向上代が少ないだけでなく、相手材への攻撃性が大
きくなり、さらにはカムシャフト粗材を鋳造した段階で
チルが内部にまで入ってしまうために中空油孔などの加
工が困難となるので、0.3%以下とするのが好ましく
、Nfが適量台まれていないと自己の耐摩耗性に劣ると
共に相手材に対する攻撃性が大きくなるので、0.1〜
0.3%とするのが好ましく、Mn量が少なすぎると黒
鉛化現象が顕著となるので、0.5%以上とするのが好
ましく、多すぎると黒鉛化は阻止されるものの鋳造後に
チル組織があられれて全体の硬度が高くなり、加工性が
低下するので。
1.0%以下とするのが好ましく、P含有量が多すぎる
と、チル組織中に脆いステダイト相(Fe−Fe3C−
Fe3 F)が析出し、これに沿ったクラックが形成さ
れやすくなるため耐ピツチング性に劣ることとなるので
、0.1%以下とするのが好ましく、S含有量が多すぎ
ると加工性が低下するので0.1%以下とするのが好ま
しいことによるものである。
この発明に係る再溶融チルカムシャフトの製造方法は、
より望ましくは上記成分の合金鋳鉄をカムシャフトの素
材とし、鋳造により製作したカムシャフト粗材の再溶融
処理に先立って予熱を行うのが望ましい、すなわち、予
熱を行わないで再溶融処理を行い、自己冷却と共に空冷
を行った場合には、冷却速度が大きすぎるために熱影響
部はマルテンサイト基地となりやすいためである。この
ようなカムシャフトでは、相手材に対する攻撃性が大き
いだけでなく、使用中に割れやピッチングが発生しやす
くなるので好ましくない。
そのため、この発明に係る再溶融チルカムシャフトの製
造方法では再溶融処理に先立って予熱を行い、再溶融処
理後の冷却速度が過大なものにならないようにすること
が望ましい、この場合、予熱温度が低すぎると上述した
効果を得がたく、高すぎると冷却速度が遅くなりすぎて
パーライトを生じ、耐摩耗性が低下するので、予熱温度
は200〜300℃の範囲とするのがとくに望ましい。
このようにして、カムシャフト粗材に対する予熱を行っ
たのち、上記好ましい200〜300℃の状態で高密度
エネルギー熱源の照射による再溶融処理を行うが、再溶
融処理を行う場合の手段としては、TIGアーク、プラ
ズマアーク、レーザビーム、電子ビームなどの高密度エ
ネルギー熱源を使用するのが好ましい、そして、再溶融
後の冷却は空冷によってなしうるほか、必要に応じて炉
冷や風冷などによって冷却速度をコントロールすること
もできなくはない。
第1図はこの発明に係る再溶融チルカムシャフトの製造
方法の一実施態様を示す斜面図であって、より望ましく
は上記成分の合金鋳鉄溶湯を用いてカムシャフト鋳造型
によりカムシャフト粗材1を鋳造し、次いで型離しを行
ったのちカムシャフト粗、材1をより望ましくは200
〜3oo℃に予熱し、高密度エネルギー熱源として例え
ばTIGアークを使用し、カムシャフト粗材1のカム部
2の幅方向に複数本、図示例の場合には4木のTIGア
ーク用トーチ3を並べ、各TIGアーク用トーチ3のタ
ングステン電極4とカム部2の表面との間で4条のアー
ク5を当該カム部2の幅方向において同時に発生させ、
カムシャフト粗材1の回転方向を運転時のカムシャフト
の回転方向に一致させるようにしてカムシャフト粗材1
を回転させながらかつまたカム部2とタングステン電極
4との間隔を調整しながら、図示例では4条のアーク軌
跡6によってカム部2の全幅を同時に再溶融し、そして
再溶融後に順次大気中で空冷し、必要に応じて炉冷、風
冷などにより冷却速度をコントロールして、カム部2の
表面に再溶融チル硬化層を形成させる。
(実施例)
第1表のN001〜6に示す成分組成を有する合金鋳鉄
を冷し金を用いずにカムシャフト鋳造型内で鋳放してカ
ムシャフト粗材を製作し、この状態で、中空油孔および
カム油孔の加工を行うとともにカム部およびジャーナル
部の黒皮を切削し、所定の寸法となるように機械加工を
行って再溶融用のカムシャフト粗材を得た。
次に、前記各カムシャフト粗材をその凝固後に割れが生
じないように200〜300℃に予熱した。この場合の
予熱は、抵抗加熱もしくは炉中加熱で行うことが望まし
い、その後、第2図の正回転の欄に示すように再溶融時
のカムシャフト粗材の回転方向(矢印x1方向)とカム
運転時のカムシャフトの回転方向(矢印x2方向)とが
一致する方向にカムシャフト粗材を徐々に回転させなが
ら、第4図に示したようにTIGアーク用トーチ15を
用いてこれをゆっくりウィービングさせながら、第2表
に示す条件で高密度エネルギーを照射することによりカ
ム摺動表面部分を加熱再溶融し、大気中の空冷にて自己
冷却させ、そして順次凝固させることによってカム部の
表面に再溶融チル硬化層を形成させた。
続いて、再溶融チル化したカムシャフト粗材のカム部の
研磨を行って製品カムシャフトを得た。
第2表
第1表に示すように、上記より望ましい成分組成の合金
鋳鉄を用いたNo、 6の場合には、欠陥の発生が認め
られなかったのに対し、上記成分組成を外れるN001
〜5の場合には欠陥のあるものとなっていた。そして、
このような欠陥のあるものは、この欠陥部分に応力が集
中し、#摩耗性および耐久性が劣ったものとなっていた
。
そこで、本発明実施例として、前記欠陥を生じない第1
表のNo、 6の成分組成をもつ合金鋳鉄を冷し金を用
いずにカムシャフト鋳造型内に鋳放してカムシャフト粗
材を製作し、この状態で、中空油孔およびカム油孔の加
工を行うとともにカム部およびジャーナル部の黒皮を切
削し、所定の寸法となるように機械加工を行って再溶融
用のカムシャフト粗材を得た。
次に、前記カムシャフト粗材をその凝固後に割れが生じ
ないように200〜300℃に予熱したのち、第1図に
示したようにカム部の幅方向にTIGアーク用トーチを
4本並べた状態にしそしてまた第2図の正回転の欄に示
すように再溶融時のカムシャフト粗材の回転方向(矢印
x1方向)とカム運転時のカムシャフトの回転方向(矢
印x2方向)とが一致する方向にカムシャフト粗材を徐
々に回転させながら、当該カム部の幅方向に4条のアー
クを一度に照射してカム部の全幅を同時に再溶融させ、
そして順次自己冷却により凝固させることによってカム
部の表面に再溶融チル硬化層を形成させた。この再溶融
チル硬化層は、第3図の図面代用写真に示すように、組
織の向きがそろったものとなっており、欠陥のない金属
組織を有しているものであることが認められた。
続いて、再溶融チル化したカムシャフト粗材のカム部の
研磨を行って製品カムシャフトを得たのち、第3表に示
す条件でモータリングによる耐久試験を行った。この結
果を第4表に示す。
第 3 表
この結果、始めてピッチングを発生したのは第4表に示
すように耐久時間8サイクル後であり、良好な耐摩耗性
および耐久性を有していることが認められた。これは、
従来のウィービングにより再溶融・凝固させた場合に、
第5図に示したような焼もどし軟化層が形成されるのに
対して、この実施例においてはこのような焼もどし軟化
層はいっさい形成されず、したがって硬さ分布は均一な
ものになっているとともに、再溶融時のカムシャフト粗
材の回転方向とカム運転時のカムシャフトの回転方向と
が一致するようにしているため、第2図の正回転の欄に
示すように、カムフォロワー8との摺動方向が矢印Mで
示す組織の方向に対してほぼ順方向となっており、カム
フォロワ8がチル硬化層の表面を円滑になでるようにし
て摺動するためである。
次に、比較例1として、前記本発明実施例では第1図に
示したように4本のTIGアークトーチを用いてカム部
の幅方向に同時に再溶融するようにしていたが、これに
代えて、第4図に示したように1本のTIGアークトー
チを用いてウィービングにより再溶融したほかは、前記
本発明実施例と同じ要領で製品カムシャフトを得た。
次いで、第3表に示した条件でモータリングにより耐久
試験を行ったところ、始めてピッチングを発生したのは
、耐久時間5サイクル後であり、本発明実施例と同様に
カム運転時にはカムフォロワ8が再溶融・凝固部の組織
をほぼ順方向になでるようにして摺動するので、この点
での摺動性は良いものの、第5図に示したような焼もど
し軟化層が形成されているため、本発明実施例のように
カム部の全幅を同時に再溶融+1凝固させる場合の方が
、ウィービングにより再溶融・凝固させた場合に比べて
耐摩耗性および耐久性に優れていた。
さらに、比較例2として、第2図の逆回転の欄に示すよ
うに、再溶融時のカムシャフト粗材の回転方向(矢印Y
、力方向をカム運転時のカムシャフトの回転方向(矢印
Y2方向)と逆にしたほかは比較例1と同様にして製品
カムシャフトを得た。
次いで、第3表に示した条件でモータリングによる耐久
試験を行ったところ、第4表に示すように耐久時間lサ
イクルで最初のピッチングを生じ、耐摩耗性は良くない
ものであった。この原因は、再溶融時のカムシャフト粗
材の回転方向(第2図の矢印Y1方向)が、カム運転時
のカムシャフトの回転方向(第2図の矢印Y2方向)と
逆になっているため、第2図の逆回転の欄に示すように
、カムフォロワ8との摺動力向が矢印Nで示す組織の方
向に対してほぼ逆方向となっており、カムフォロワ8が
チル硬化層の表面を逆なでして摺動するためである。(Means for Solving the Problems) A method for manufacturing a remelted chill camshaft according to the present invention includes:
Re-melting and solidifying at least the surface of the cam nose portion of the camshaft rough material by irradiation with a high-density energy heat source,
When remelting and solidifying the portion into a chilled structure, a high-density energy heat source is irradiated over the entire width of at least the cam nose portion at once to remelt the entire width of at least the cam nose portion at the same time, and the camshaft rough material at the time of remelting is This method is characterized by remelting and solidifying the rotation direction of the camshaft so that it matches the rotation direction of the camshaft during cam operation. It is characterized by being a means to do so. As the material for the remelted chill camshaft according to the present invention, it is preferable to use alloyed cast iron so that a chilled hardened layer is formed by self-cooling by air cooling after remelting. C:3. O~3.5%,
Cr: 0.5-1.0%, Cu: 0.05-0.15
%, Mo: o, i ~0.3%, Ni: 0.1 ~ 0
.. 3%, Mn: 0, 5~l, 0%, P: 0
.. 1% or less, S: 0.1% or less, Si: 1.5 to 2.5
%, the balance being Fe and impurities. The reason why it is preferable to set each component in such a range is that C
If the C content is too low, an incompletely chilled structure tends to occur and the wear resistance decreases, so it is preferably 3.0% or more, and if the C content is too large, the graphitization phenomenon becomes gradually noticeable. It is preferably 3.5% or less, and when the Cr content is low, the tendency to whitening (chilling) is suppressed, the thickness of the chilled structure becomes thinner, and the hardenability of the camshaft rough material decreases. However, the heat-affected zone shows a isothermal transformation curve (
T, T, T, curve) as a result of the pearlite nose having a pearlite base, the amount of wear increases and pitting occurs.
It is preferable to set the content to 0.5% or more.Even if the Cr content is large, not only will there be little improvement in wear resistance, but it will also increase the aggressiveness of the mating material, and even damage the camshaft. When the raw material is cast, the chill gets deep inside, making it difficult to process hollow oil holes, etc.
% or less, and by controlling the Cu content, it is possible to eliminate the occurrence of defects when casting the camshaft rough material, so it is preferably 0.05 to 0.0.
It is preferable to set it in the range of 15%, and if the Mo content is low, the wear resistance will be insufficient or pitting will occur for the same reasons as in the case of Cr, so it should not be more than 0.1%. is preferable, as even if the Mo content is large, not only will there be little improvement in wear resistance, but the attack on the mating material will be greater, and furthermore, when the camshaft rough material is cast, chill will reach the inside. It is preferable to keep it at 0.3% or less because machining of hollow oil holes etc. is difficult due to Nf entering the material.If an appropriate amount of Nf is not included, the wear resistance of the material itself will be poor and the material will be aggressive to the other material. Since it becomes large, 0.1~
The amount of Mn is preferably 0.3%. If the amount of Mn is too small, the graphitization phenomenon becomes noticeable, so it is preferably 0.5% or more. If the amount is too large, graphitization will be inhibited, but the chilled structure will remain after casting. This is because the cracking will increase the overall hardness and reduce workability. The P content is preferably 1.0% or less; if the P content is too high, a brittle steadite phase (Fe-Fe3C-
Fe3F) is precipitated and cracks are likely to form along this, resulting in poor pitting resistance, so it is preferable to keep the S content at 0.1% or less, and if the S content is too high, workability will decrease. This is because the content is preferably 0.1% or less. The method for manufacturing a remelted chill camshaft according to the present invention includes:
More preferably, alloyed cast iron having the above components is used as the material for the camshaft, and it is desirable to perform preheating prior to remelting the camshaft rough material produced by casting. In other words, remelting is performed without preheating. This is because when air cooling is performed together with self-cooling, the cooling rate is too high and the heat-affected zone tends to become a martensite base. Such a camshaft is undesirable because it is not only highly aggressive against mating materials, but also tends to crack or pitch during use. Therefore, in the method for manufacturing a remelted chill camshaft according to the present invention, it is desirable to perform preheating prior to the remelting treatment to prevent the cooling rate after the remelting treatment from becoming excessive.In this case, the preheating temperature If it is too low, it is difficult to obtain the above-mentioned effects, and if it is too high, the cooling rate becomes too slow, forming pearlite and reducing wear resistance, so it is particularly desirable that the preheating temperature is in the range of 200 to 300°C. After the camshaft rough material is preheated in this way, it is remelted by irradiation with a high-density energy heat source at the above-mentioned preferred temperature of 200 to 300°C. It is preferable to use a high-density energy heat source such as a TIG arc, plasma arc, laser beam, or electron beam. Cooling after remelting can be done by air cooling, or if necessary, the cooling rate can be adjusted by furnace cooling, air cooling, etc. It is not impossible to control. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the method for manufacturing a remelted chilled camshaft according to the present invention, and more preferably, a camshaft rough material 1 is formed using a camshaft casting mold using a molten alloy cast iron having the above-mentioned components. After casting, and then releasing the mold, the camshaft is made of rough material 1, preferably 200 mm.
Preheat to ~300°C, use, for example, a TIG arc as a high-density energy heat source, and install multiple TIG arc torches 3 in the width direction of the cam portion 2 of the camshaft rough material 1, in the case of the illustrated example, four trees. lined up, four arcs 5 are simultaneously generated between the tungsten electrode 4 of each TIG arc torch 3 and the surface of the cam part 2 in the width direction of the cam part 2,
The camshaft rough material 1 is rotated so that the direction of rotation of the camshaft rough material 1 matches the rotational direction of the camshaft during operation.
While rotating the cam part 2 and adjusting the distance between the cam part 2 and the tungsten electrode 4, in the illustrated example, the entire width of the cam part 2 is simultaneously remelted by four arc trajectories 6, and after being remelted, it is sequentially heated in the atmosphere. The cam portion 2 is cooled in air, and the cooling rate is controlled by furnace cooling, air cooling, etc. as necessary to form a remelted chilled hardened layer on the surface of the cam portion 2. (Example) A camshaft rough material was manufactured by casting alloy cast iron having the composition shown in Nos. 01 to 6 in Table 1 in a camshaft casting mold without using a cooling metal. Holes and cam oil holes were machined, black scales on the cam portion and journal portion were cut, and machining was performed to obtain predetermined dimensions to obtain a camshaft rough material for remelting. Next, each of the camshaft rough materials was preheated to 200 to 300° C. to prevent cracking after solidification. Preheating in this case is preferably performed by resistance heating or heating in a furnace.After that, as shown in the column of forward rotation in Figure 2, the direction of rotation of the camshaft rough material (arrow x1 direction) and the direction of the cam during remelting are determined. While gradually rotating the camshaft rough material in a direction that matches the direction of rotation of the camshaft during operation (arrow x2 direction), slowly weave it using the TIG arc torch 15 as shown in FIG. While heating, the cam sliding surface is heated and remelted by irradiating high-density energy under the conditions shown in Table 2, self-cooled by air cooling in the atmosphere, and then solidified in order to form a bond on the surface of the cam part. A remelted chill cured layer was formed. Subsequently, the cam portion of the remelted and chilled camshaft crude material was polished to obtain a product camshaft. As shown in Table 2 and Table 1, no defects were observed in No. 6, which used alloyed cast iron with a more desirable composition than the above, whereas No.
In the case of 5 to 5, it was found to be defective. and,
In products with such defects, stress was concentrated in the defective portions, resulting in poor wear resistance and durability. Therefore, as an embodiment of the present invention, a first
Cast alloy cast iron having the composition No. 6 in the table is cast into a camshaft casting mold without using a chilled metal to produce a camshaft rough material, and in this state, hollow oil holes and cam oil holes are machined. At the same time, the black scale on the cam portion and journal portion was cut off, and machining was performed to obtain a predetermined size to obtain a camshaft rough material for remelting. Next, after preheating the camshaft rough material to 200 to 300°C to prevent cracking after solidification, four TIG arc torches were arranged in the width direction of the cam part as shown in Figure 1. Then, as shown in the forward rotation column of Figure 2, the direction of rotation of the camshaft rough material during remelting (direction of arrow x1) and the direction of rotation of the camshaft during cam operation (direction of arrow x2) match. While gradually rotating the camshaft rough material in the direction of the camshaft, four arcs are irradiated at once in the width direction of the cam part to remelt the entire width of the cam part at the same time,
Then, by sequentially solidifying by self-cooling, a remelted chill hardened layer was formed on the surface of the cam part. As shown in the photograph substituted for the drawing in Figure 3, this re-melted chill-hardened layer had a uniformly oriented structure, and was confirmed to have a defect-free metal structure. . Subsequently, the cam portion of the remelted and chilled camshaft crude material was polished to obtain a product camshaft, and then a durability test was conducted by motoring under the conditions shown in Table 3. The results are shown in Table 4. Table 3 As a result, pitting occurred for the first time after 8 cycles of durability as shown in Table 4, and it was recognized that the product had good abrasion resistance and durability. this is,
When remelted and solidified by conventional weaving,
In contrast to the tempering-softened layer shown in FIG. 5, which is not formed at all in this example, the hardness distribution is uniform. At the same time, since the direction of rotation of the camshaft rough material during remelting is made to match the direction of rotation of the camshaft during cam operation, the cam follower 8 is This is because the direction in which the cam follower 8 slides is approximately in the forward direction with respect to the direction of the structure shown by the arrow M, and the cam follower 8 slides smoothly on the surface of the chill hardened layer. Next, as Comparative Example 1, in the embodiment of the present invention, four TIG arc torches were used to simultaneously remelt the cam portion in the width direction as shown in FIG. Then, a product camshaft was obtained in the same manner as in the embodiment of the present invention, except that it was remelted by weaving using one TIG arc torch as shown in FIG. Next, when a durability test was conducted by motoring under the conditions shown in Table 3, pitching occurred for the first time after 5 cycles of durability time, and as in the embodiment of the present invention, the cam follower 8 was restarted during cam operation. Since the structure of the melted and solidified part is slid in a substantially forward direction, the sliding properties are good in this respect, but since a tempered softened layer is formed as shown in Figure 5, When the entire width of the cam portion was remelted + 1 solidified at the same time as in the embodiment of the present invention, the wear resistance and durability were better than when the entire width of the cam portion was remelted and solidified by weaving. Furthermore, as Comparative Example 2, as shown in the column of reverse rotation in FIG.
A product camshaft was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the direction of force was reversed to the direction of rotation of the camshaft during cam operation (direction of arrow Y2). Next, a durability test by motoring was conducted under the conditions shown in Table 3. As shown in Table 4, the first pitting occurred after 1 cycle of durability, and the wear resistance was poor. The cause of this is that the rotation direction of the camshaft rough material during remelting (arrow Y1 direction in Figure 2) is opposite to the rotation direction of the camshaft during cam operation (arrow Y2 direction in Figure 2). Therefore, as shown in the column of reverse rotation in Fig. 2, the direction of the sliding force with the cam follower 8 is almost the opposite direction to the direction of the structure shown by the arrow N, and the cam follower 8 touches the surface of the chilled hardened layer. This is because it slides by stroking it backwards.
この発明に係る再溶融チルカムシャフトの製造方法は、
高密度エネルギー熱源の照射によってカムシャフト粗材
の少なくともカムノーズ部表面を再溶融・凝固させて、
再溶融・凝固部をチル組織とするに際し、前記少なくと
もカムノーズ部の全幅にわたって高密度エネルギー熱源
を一度に照射して前記少なくともカムノーズ部の全幅を
同時に再溶融させると共に、再溶融時のカムシャフト粗
材の回転方向をカム運転時のカムシャフトの回転方向に
一致させて再溶融・凝固させるようにしたから、カムシ
ャフト鋳造型に冷し金をセットしてチル硬化層を形成さ
せる方法のように、冷し金をセットする工程が不要であ
り、また、従来の再溶融・凝固法のように再溶融・凝固
部分に硬さのむらが生じておらず、かつまた組織の方向
性がカム運転時のカムシャフトの回転方向にそろったも
のとなっており、耐摩耗性が良好であって耐久性に優れ
たカムシャフトを得ることができるという著しく優れた
効果がもたらされる。The method for manufacturing a remelted chill camshaft according to the present invention includes:
Re-melting and solidifying at least the surface of the cam nose portion of the camshaft rough material by irradiation with a high-density energy heat source,
When remelting and solidifying the portion into a chilled structure, a high-density energy heat source is irradiated over the entire width of at least the cam nose portion at once to remelt the entire width of at least the cam nose portion at the same time, and the camshaft rough material at the time of remelting is The rotational direction of the camshaft is matched to the rotational direction of the camshaft during cam operation to re-melt and solidify the camshaft, similar to the method of setting a chilled metal in a camshaft casting mold to form a chilled hardened layer. There is no need for the process of setting a chilled metal, and there is no unevenness in hardness in the remelted/solidified part unlike in conventional remelting/solidification methods, and the directionality of the structure is similar to that during cam operation. The camshafts are aligned in the rotational direction of the camshaft, and a camshaft with good wear resistance and excellent durability can be obtained, which is an extremely excellent effect.
第1図はこの発明に係る再溶融チルカムシャフトの製造
方法の一実施態様を示す斜面図、第2図は再溶融時のカ
ムシャフト粗材の回転方向とカム運転時のカムシャフト
の回転方向とを区分して示す説明図、第3図はこの発明
の実施例における再溶融・凝固部分の金属組織を示す図
面代用写真(400倍)、第4図は従来の再溶融チルカ
ムシャフトの製造方法を示す斜面図、第5図は従来の再
溶融カムシャフトの製造方法による軟質層の形成状況を
示す説明図である。
1・・・カムシャフト粗材、2・・・カム部、4,4゜
4.4・・・電極、6,6,6.6・・・アーク軌跡。
特許出願人 日産自動車株式会社Fig. 1 is a perspective view showing an embodiment of the method for manufacturing a remelted chill camshaft according to the present invention, and Fig. 2 shows the rotational direction of the camshaft rough material during remelting and the rotational direction of the camshaft during cam operation. Fig. 3 is a photograph (400x magnification) showing the metal structure of the remelted and solidified portion in the embodiment of the present invention, and Fig. 4 shows the production of a conventional remelted chill camshaft. FIG. 5, which is a perspective view showing the method, is an explanatory view showing the state of formation of a soft layer by the conventional method for manufacturing a remelted camshaft. 1... Camshaft rough material, 2... Cam part, 4, 4° 4.4... Electrode, 6, 6, 6.6... Arc locus. Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd.
Claims (1)
ト粗材の少なくともカムノーズ部表面を再溶融・凝固さ
せて、再溶融・凝固部をチル組織とするに際し、前記少
なくともカムノーズ部の全幅にわたって高密度エネルギ
ー熱源を一度に照射して前記少なくともカムノーズ部の
全幅を同時に再溶融させると共に、再溶融時のカムシャ
フト粗材の回転方向をカム運転時のカムシャフトの回転
方向に一致させて再溶融・凝固させることを特徴とする
再溶融チルカムシャフトの製造方法。(1) When re-melting and solidifying at least the surface of the cam nose portion of the camshaft rough material by irradiation with a high-density energy heat source and making the re-melted and solidified portion into a chilled structure, the high-density energy heat source covers the entire width of at least the cam nose portion. is irradiated at once to simultaneously remelt at least the entire width of the cam nose portion, and to remelt and solidify the camshaft rough material by aligning the direction of rotation of the camshaft rough material at the time of remelting with the direction of rotation of the camshaft during cam operation. A method for manufacturing a remelted chill camshaft, characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137470A JP2571820B2 (en) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Method for manufacturing remelted chill camshaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63137470A JP2571820B2 (en) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Method for manufacturing remelted chill camshaft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01310113A true JPH01310113A (en) | 1989-12-14 |
JP2571820B2 JP2571820B2 (en) | 1997-01-16 |
Family
ID=15199358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63137470A Expired - Lifetime JP2571820B2 (en) | 1988-06-06 | 1988-06-06 | Method for manufacturing remelted chill camshaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2571820B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005085604A1 (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of manufacturing exterior part for assembly type camshaft |
CN103244400A (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-14 | 无锡格兰登福托玛斯气动系统有限公司 | Eccentric wheel for medical pump and process for manufacturing eccentric wheel |
CN115044900A (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-13 | 北京中康增材科技有限公司 | Remanufacturing process for diesel engine camshaft of mining heavy-duty vehicle |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6389624A (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-20 | Nissan Motor Co Ltd | Surface hardening method for cam shaft |
-
1988
- 1988-06-06 JP JP63137470A patent/JP2571820B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115044900A (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-13 | 北京中康增材科技有限公司 | Remanufacturing process for diesel engine camshaft of mining heavy-duty vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2571820B2 (en) | 1997-01-16 |
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