JPH07331399A - アルミニウム製シリンダヘッドの再溶融処理方法 - Google Patents
アルミニウム製シリンダヘッドの再溶融処理方法Info
- Publication number
- JPH07331399A JPH07331399A JP12864294A JP12864294A JPH07331399A JP H07331399 A JPH07331399 A JP H07331399A JP 12864294 A JP12864294 A JP 12864294A JP 12864294 A JP12864294 A JP 12864294A JP H07331399 A JPH07331399 A JP H07331399A
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- JP
- Japan
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- aluminum
- cylinder head
- remelting
- ports
- remelting treatment
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム製シリンダヘッドのポート間領
域を、アルゴンガスによるＴＩＧアークにより、溶融ア
ルミ形状を大きく崩すことなく、大きな深さで再溶融処
理することである。 【構成】 アルミニウム製シリンダヘッドのポート
（８）（９）内に、当該シリンダヘッドの再溶融処理に
先立って、アルミニウムよりも高い融点を有し、かつ、
熱容量の大きな材料から形成された栓体（６）（７）を
嵌装することによってポートを密閉状態に保持し、この
状態でポート間に延びる要補強領域にアルゴンガス使用
のＴＩＧアークにより高密度の熱エネルギを照射する。
域を、アルゴンガスによるＴＩＧアークにより、溶融ア
ルミ形状を大きく崩すことなく、大きな深さで再溶融処
理することである。 【構成】 アルミニウム製シリンダヘッドのポート
（８）（９）内に、当該シリンダヘッドの再溶融処理に
先立って、アルミニウムよりも高い融点を有し、かつ、
熱容量の大きな材料から形成された栓体（６）（７）を
嵌装することによってポートを密閉状態に保持し、この
状態でポート間に延びる要補強領域にアルゴンガス使用
のＴＩＧアークにより高密度の熱エネルギを照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム製シリンダ
ヘッドの再溶融処理方法に関するものである。
ヘッドの再溶融処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高出力エンジン、例えば高出力ディーゼ
ルエンジンの軽量化を目的として、近年アルミニウム製
のシリンダヘッドが多用されている。高い熱負荷の下で
アルミニウム製シリンダヘッドを使用した場合、熱疲労
による亀裂の発生が問題となる。
ルエンジンの軽量化を目的として、近年アルミニウム製
のシリンダヘッドが多用されている。高い熱負荷の下で
アルミニウム製シリンダヘッドを使用した場合、熱疲労
による亀裂の発生が問題となる。
【０００３】この問題を解決するため、高い熱負荷を受
ける部位に再溶融処理を施こし、アルミニウムの結晶粒
を微細化する方法が採用されている。
ける部位に再溶融処理を施こし、アルミニウムの結晶粒
を微細化する方法が採用されている。
【０００４】再溶融処理は、図２（Ｃ）に示すように、
鋳造されたアルミニウム製シリンダヘッド（１）の表面
から鋳物砂を落とし、湯口の堰を切断した後、運転時に
高い熱負荷を受ける部位、例えばバルブシートリング
（５）が嵌装される吸気ポート（２）と排気ポート
（３）の間の幅狭な要補強領域（４）にＴＩＧアーク
（アルゴンガス等をシールドガスとして使用）を照射
し、この部位のアルミニウムを再溶融し、結晶粒を微細
化することによって、熱疲労による亀裂の発生を防止す
る処理方法である。
鋳造されたアルミニウム製シリンダヘッド（１）の表面
から鋳物砂を落とし、湯口の堰を切断した後、運転時に
高い熱負荷を受ける部位、例えばバルブシートリング
（５）が嵌装される吸気ポート（２）と排気ポート
（３）の間の幅狭な要補強領域（４）にＴＩＧアーク
（アルゴンガス等をシールドガスとして使用）を照射
し、この部位のアルミニウムを再溶融し、結晶粒を微細
化することによって、熱疲労による亀裂の発生を防止す
る処理方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】シリンダヘッド（１）
の強度、特に耐熱疲労強度を高める手段として、図１
（Ａ）に示すようにアーク照射開始点Ａ、Ｃとアーク照
射終了点Ｂ、Ｃの間を進行するＴＩＧアークの移動速度
を低下させたり、電流値を増大させることによって、要
補強領域（４）に照射される熱エネルギの密度を増大さ
せる方法が知られている。高密度の熱エネルギを照射す
ることによって、要補強領域（４）の再溶融深さが大き
くなり、所望の深さ寸法を持った結晶粒の微細化層が形
成される訳であるが、再溶融深さを大きくする目的で高
密度の熱エネルギを照射すると、図２（Ｂ）に示すよう
にアルミニウムの溶融変形量が大きくなり、参照符号Ｆ
と二点鎖線で示す要補強領域、即ち、再溶融処理領域
（４）の必要形状が失なわれてしまう。この場合、再溶
融処理領域（４）の表面に比較的大きな凹凸が生じ、ワ
ークの形状が大きく崩れるので、後の機械加工による仕
上げ工程での切削代を大きく取らなければならなくな
る。この結果、必要な再溶融深さの確保が困難になるだ
けでなく、材料費と加工費の両面でコストアップが生じ
る。この問題を解決するため、アルゴンに代えてより深
い再溶融深さを得られるヘリウムガスを使用する再溶融
処理方式も提案されているが、ヘリウムガス自体が高価
なため、何れの方式を採用した場合にも大幅なコストア
ップを避けられない。
の強度、特に耐熱疲労強度を高める手段として、図１
（Ａ）に示すようにアーク照射開始点Ａ、Ｃとアーク照
射終了点Ｂ、Ｃの間を進行するＴＩＧアークの移動速度
を低下させたり、電流値を増大させることによって、要
補強領域（４）に照射される熱エネルギの密度を増大さ
せる方法が知られている。高密度の熱エネルギを照射す
ることによって、要補強領域（４）の再溶融深さが大き
くなり、所望の深さ寸法を持った結晶粒の微細化層が形
成される訳であるが、再溶融深さを大きくする目的で高
密度の熱エネルギを照射すると、図２（Ｂ）に示すよう
にアルミニウムの溶融変形量が大きくなり、参照符号Ｆ
と二点鎖線で示す要補強領域、即ち、再溶融処理領域
（４）の必要形状が失なわれてしまう。この場合、再溶
融処理領域（４）の表面に比較的大きな凹凸が生じ、ワ
ークの形状が大きく崩れるので、後の機械加工による仕
上げ工程での切削代を大きく取らなければならなくな
る。この結果、必要な再溶融深さの確保が困難になるだ
けでなく、材料費と加工費の両面でコストアップが生じ
る。この問題を解決するため、アルゴンに代えてより深
い再溶融深さを得られるヘリウムガスを使用する再溶融
処理方式も提案されているが、ヘリウムガス自体が高価
なため、何れの方式を採用した場合にも大幅なコストア
ップを避けられない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決手段とし
て本発明は、アルミニウム製シリンダヘッドのポート内
に、当該シリンダヘッドの再溶融処理に先立って、アル
ミニウムより高い融点を有する材料から形成された栓体
を嵌装することによって前記ポートを密閉状態に保持
し、この後、前記ポート間に延びる要補強領域に高密度
の熱エネルギを照射することを特徴とするアルミニウム
製シリンダヘッドの再溶融処理方法を提供するものであ
る。ポート密閉部材として使用する栓体の材料は熱容量
の大きい鉄もしくはセラミックが好適である。
て本発明は、アルミニウム製シリンダヘッドのポート内
に、当該シリンダヘッドの再溶融処理に先立って、アル
ミニウムより高い融点を有する材料から形成された栓体
を嵌装することによって前記ポートを密閉状態に保持
し、この後、前記ポート間に延びる要補強領域に高密度
の熱エネルギを照射することを特徴とするアルミニウム
製シリンダヘッドの再溶融処理方法を提供するものであ
る。ポート密閉部材として使用する栓体の材料は熱容量
の大きい鉄もしくはセラミックが好適である。
【０００７】
【作用】溶融したアルミニウムが大きく垂れ変形するこ
とさえなければ、より高密度の熱エネルギの照射が可能
になるという事実に着目し、アルミ溶湯の流れ込みが予
想されるポート内に、熱エネルギの照射に先立ってアル
ミニウムよりも融点が高い材料から作成された栓体を嵌
装し、この栓体をポート開口端の密閉部材として機能さ
せながら、ポート間の要補強領域に高密度の熱エネルギ
を照射し、これによって所定深さの再溶融処理部位を形
成する。栓体が堰として機能するため溶融アルミの垂れ
変形が防止される。栓体の材料として熱容量が大きい鉄
等を使用するといわゆる冷し金効果によりアルミニュウ
ム結晶粒が一層微細化される。
とさえなければ、より高密度の熱エネルギの照射が可能
になるという事実に着目し、アルミ溶湯の流れ込みが予
想されるポート内に、熱エネルギの照射に先立ってアル
ミニウムよりも融点が高い材料から作成された栓体を嵌
装し、この栓体をポート開口端の密閉部材として機能さ
せながら、ポート間の要補強領域に高密度の熱エネルギ
を照射し、これによって所定深さの再溶融処理部位を形
成する。栓体が堰として機能するため溶融アルミの垂れ
変形が防止される。栓体の材料として熱容量が大きい鉄
等を使用するといわゆる冷し金効果によりアルミニュウ
ム結晶粒が一層微細化される。
【０００８】
【実施例】以下、図１を参照しながら本発明を高出力デ
ィーゼルエンジンのシリンダヘッド（１）に適用した一
具体例を説明する。尚、以下の記述において、従来技術
を示す図２と同一の構成部材は原則として同一の参照番
号または参照符号で表示し、重複する事項に関しては説
明を省略する。
ィーゼルエンジンのシリンダヘッド（１）に適用した一
具体例を説明する。尚、以下の記述において、従来技術
を示す図２と同一の構成部材は原則として同一の参照番
号または参照符号で表示し、重複する事項に関しては説
明を省略する。
【０００９】アルミニウム製シリンダヘッド（１）の吸
気ポート（２）の開口端（８）内に、ＴＩＧアークによ
る再溶融処理の開始に先立って、アルミニウムよりも融
点が高く、比較的熱容量が大きく、かつ溶融アルミが付
着しにくい材料、例えば鉄やセラミックス製の載頭円錐
台状栓体（６）を嵌装し、前記開口端（８）を密閉す
る。また排気ポート（２）の開口端（９）内にも同様の
載頭円錐台状栓体（７）を嵌装し、前記開口端（９）を
密閉する。
気ポート（２）の開口端（８）内に、ＴＩＧアークによ
る再溶融処理の開始に先立って、アルミニウムよりも融
点が高く、比較的熱容量が大きく、かつ溶融アルミが付
着しにくい材料、例えば鉄やセラミックス製の載頭円錐
台状栓体（６）を嵌装し、前記開口端（８）を密閉す
る。また排気ポート（２）の開口端（９）内にも同様の
載頭円錐台状栓体（７）を嵌装し、前記開口端（９）を
密閉する。
【００１０】この後、吸気ポート（２）と排気ポート
（３）の間に延びる要補強領域（４）にＴＩＧアークを
照射し、吸気ポート（２）や排気ポート（３）内へのア
ルミ溶湯の流れ込みを遮断したままアルミニウムを所定
の深さ迄再溶融させることによって要補強領域（４）に
より大きな再溶融深さを確保すると共に、結晶粒を更に
微細化させる。
（３）の間に延びる要補強領域（４）にＴＩＧアークを
照射し、吸気ポート（２）や排気ポート（３）内へのア
ルミ溶湯の流れ込みを遮断したままアルミニウムを所定
の深さ迄再溶融させることによって要補強領域（４）に
より大きな再溶融深さを確保すると共に、結晶粒を更に
微細化させる。
【００１１】鉄製の栓体（６）（７）を使用する場合
は、この栓体（６）（７）内に適当な冷却媒体の通路を
容易に形成できて、強制冷却により要補強領域（４）に
おける結晶粒の微細化が一層促進される。
は、この栓体（６）（７）内に適当な冷却媒体の通路を
容易に形成できて、強制冷却により要補強領域（４）に
おける結晶粒の微細化が一層促進される。
【００１２】本発明ではＴＩＧアークによる再溶融処理
において、溶融アルミの流動によるポート間形状の大き
な変形が栓体（６）（７）により阻止されるから、アル
ミ母材の温度上昇に気を使わなくて済み、安価なアルゴ
ン使用のＴＩＧアークでも良好に処理できる。また高密
度エネルギとしてはプラズマ・ジェット・トーチなど他
のエネルギ照射手段も採用可能なことはもちろんであ
る。
において、溶融アルミの流動によるポート間形状の大き
な変形が栓体（６）（７）により阻止されるから、アル
ミ母材の温度上昇に気を使わなくて済み、安価なアルゴ
ン使用のＴＩＧアークでも良好に処理できる。また高密
度エネルギとしてはプラズマ・ジェット・トーチなど他
のエネルギ照射手段も採用可能なことはもちろんであ
る。
【００１３】
【発明の効果】本発明は前述の如く、アルミニウム製シ
リンダヘッドのポート間を再溶融処理するに際して、ポ
ート内に栓体を嵌合したので、例えばアルゴンガス使用
のＴＩＧアークによりポート間を大きな深さで再溶融処
理しても、溶融アルミの形状が大きく崩れることがな
く、従って仕上げ加工の切削代を小さく抑えることがで
き、しかも栓体による冷やし金効果によりアルミ結晶粒
の一層の微細化が図られ、再溶融処理深さの増大と相俟
って、ポート間領域の大幅な強度増大が達成される。
リンダヘッドのポート間を再溶融処理するに際して、ポ
ート内に栓体を嵌合したので、例えばアルゴンガス使用
のＴＩＧアークによりポート間を大きな深さで再溶融処
理しても、溶融アルミの形状が大きく崩れることがな
く、従って仕上げ加工の切削代を小さく抑えることがで
き、しかも栓体による冷やし金効果によりアルミ結晶粒
の一層の微細化が図られ、再溶融処理深さの増大と相俟
って、ポート間領域の大幅な強度増大が達成される。
【００１４】また溶融アルミの形状が大きく崩れること
がないから、母材の温度上昇を気にしないで再溶融処理
ができ、再溶融処理の不完全による不良品の発生を防止
できる。
がないから、母材の温度上昇を気にしないで再溶融処理
ができ、再溶融処理の不完全による不良品の発生を防止
できる。
【００１５】また補強効果が優れているため、より高い
熱負荷を受ける大型エンジンや高出力ディーゼルエンジ
ンへのアルミニウム製シリンダヘッドの採用が可能にな
る。
熱負荷を受ける大型エンジンや高出力ディーゼルエンジ
ンへのアルミニウム製シリンダヘッドの採用が可能にな
る。
【図１】（Ａ）本発明の一具体例を示す高出力ディーゼ
ルエンジン用アルミニウム製シリンダヘッドの平面図、
（Ｂ）は図１（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う吸気ポート及び排
気ポート部分の横断面図。
ルエンジン用アルミニウム製シリンダヘッドの平面図、
（Ｂ）は図１（Ａ）の線Ｉ−Ｉに沿う吸気ポート及び排
気ポート部分の横断面図。
【図２】（Ａ）は再溶融処理の従来例を示すアルミニウ
ム製シリンダヘッドの平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）の線
II−IIに沿う吸気ポート及び排気ポート部分の横断面
図、（Ｃ）はアルミニウム製シリンダヘッドの製造工程
を説明するブロック線図。
ム製シリンダヘッドの平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）の線
II−IIに沿う吸気ポート及び排気ポート部分の横断面
図、（Ｃ）はアルミニウム製シリンダヘッドの製造工程
を説明するブロック線図。
１ アルミニウム製シリンダヘッド ２ 吸気ポート ３ 排気ポート ４ 要補強領域（再溶融処理領域） ６ 栓体 ７ 栓体
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミニウム製シリンダヘッドのポート
内に、当該シリンダヘッドの再溶融処理に先立って、ア
ルミニウムより高い融点を有する材料から形成された栓
体を嵌装することによって前記ポートを密閉状態に保持
し、この後、前記ポート間に延びる要補強領域に高密度
の熱エネルギを照射することを特徴とするアルミニウム
製シリンダヘッドの再溶融処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12864294A JPH07331399A (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | アルミニウム製シリンダヘッドの再溶融処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12864294A JPH07331399A (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | アルミニウム製シリンダヘッドの再溶融処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07331399A true JPH07331399A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=14989874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12864294A Pending JPH07331399A (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | アルミニウム製シリンダヘッドの再溶融処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07331399A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003011513A3 (en) * | 2001-08-01 | 2003-07-03 | Mazda Motor | Frictional stirring surface treatment method and apparatus |
-
1994
- 1994-06-10 JP JP12864294A patent/JPH07331399A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003011513A3 (en) * | 2001-08-01 | 2003-07-03 | Mazda Motor | Frictional stirring surface treatment method and apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020524 |