(57)【要約】【課題】割れの発生を抑制した肉盛層を形成することができるバルブシート用のレーザ肉盛方法の提供。【解決手段】バルブシート用のレーザ肉盛方法では、まず、アルミニウム合金からなるシリンダヘッド粗材（１０）において、ポート（１）の燃焼室側の開口端（１ａ）に環状のザグリ溝（１ｃ）を形成する（ＳＴ２）。さらに、ザグリ溝（１ｃ）の軸方向を鉛直方向に沿わせた状態で、ザグリ溝（１ｃ）に銅合金からなる金属粉を供給しつつ、レーザービームを照射して肉盛層（３）を形成する（ＳＴ３）。ザグリ溝（１ｃ）を形成する（ＳＴ２）前に、シリンダヘッド粗材（１０）において肉盛層（３）の形成を開始する部位（２ｃ）に銅合金部材（２）を固定する（ＳＴ１）。ザグリ溝（１ｃ）を形成するステップ（ＳＴ２）において、ザグリ溝（１ｃ）の表面に銅合金部材（２）を露出させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなるシリンダヘッド粗材において、ポートの燃焼室側の開口端に環状のザグリ溝を形成するステップと、
前記ザグリ溝の軸方向を鉛直方向に沿わせた状態で、前記ザグリ溝に銅合金からなる金属粉を供給しつつ、レーザービームを照射して肉盛層を形成するステップと、を備えたバルブシート用のレーザ肉盛方法であって、
前記ザグリ溝を形成するステップの前に、前記シリンダヘッド粗材において前記肉盛層の形成を開始する部位に銅合金部材を固定するステップをさらに含み、
前記ザグリ溝を形成するステップにおいて、前記ザグリ溝の表面に前記銅合金部材を露出させる、
バルブシート用のレーザ肉盛方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバルブシート用のレーザ肉盛方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブシートにおいて肉盛層を形成するバルブシート用のレーザ肉盛方法がある。例えば、特許文献１（例えば、同文献の図８参照）に開示されるバルブシート用のレーザ肉盛方法では、バルブシートの中心軸が鉛直方向と一致するようにシリンダヘッドを保持しつつ、レーザ加工ヘッドをバルブシートの中心軸周りに回転させながら金属粉をザグリ溝へ吐出し、レーザービームを照射して肉盛層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０２１９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなバルブシート用のレーザ肉盛方法を用いて形成した肉盛層において、当該肉盛層の形成を開始した部位は、供給される金属粉が他の部位と比較して少ないため、レーザービームによるザグリ溝の側壁部の溶融量が多くなることがあった。これによって、肉盛層の合金組成が、シリンダヘッド粗材を構成する金属によって希釈され、肉盛層に割れが生じやすくなることがあった。
【０００５】
本発明は、割れの発生を抑制した肉盛層を形成することができるバルブシート用のレーザ肉盛方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法は、
アルミニウム合金からなるシリンダヘッド粗材において、ポートの燃焼室側の開口端に環状のザグリ溝を形成するステップと、
前記ザグリ溝の軸方向を鉛直方向に沿わせた状態で、前記ザグリ溝に銅合金からなる金属粉を供給しつつ、レーザービームを照射して肉盛層を形成するステップと、を備えたバルブシート用のレーザ肉盛方法であって、
前記ザグリ溝を形成するステップの前に、前記シリンダヘッド粗材において前記肉盛層の形成を開始する部位に銅合金部材を固定するステップをさらに含み、
前記ザグリ溝を形成するステップにおいて、前記ザグリ溝の表面に前記銅合金部材を露出させる。
このような構成によれば、銅合金部材を露出させたザグリ溝に、銅合金からなる金属粉を供給させつつ、レーザービームを照射して、肉盛層の形成を開始する。そのため、肉盛層の形成を開始した部位における合金組成が、シリンダヘッド粗材を構成する金属によって希釈されることを抑制する。その結果、肉盛層が割れることを抑制する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法によれば、割れの発生を抑制した肉盛層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の一工程を示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の一工程を示す模式断面図である。
【図３】実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の一工程を示す模式断面図である。
【図４】実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の一工程を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
図１〜図４を参照して実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法について説明する。図１は、実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の一工程を示す模式図である。図２〜図４は、実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の一工程を示す模式断面図である。なお、図１〜図４では、右手系ｘｙｚ三次元座標が規定されている。
【００１０】
まず、シリンダヘッド粗材１０のポート１の銅合金部材保持溝１ｂに、銅合金部材２を固定する（銅合金部材固定ステップＳＴ１）。
【００１１】
図１に示すように、シリンダヘッド粗材１０は、その底面（ここでは、ＸＹ平面に沿う平面）において開口するポート１を含む。シリンダヘッド粗材１０は、シリンダブロック（図示略）やバルブ（図示略）等のエンジンを構成するのに必要な部材と組み立てられることによって、エンジン（図示略）を形成する。この形成されたエンジンにおいて、ポート１は、エンジンの燃焼室（図示略）側に開口している。シリンダヘッド粗材１０は、アルミニウム合金からなる。図２に示すように、ポート１の燃焼室側の開口端１ａには銅合金部材保持溝１ｂが形成されている。銅合金部材保持溝１ｂは、銅合金部材２を保持することができるように、シリンダヘッド粗材１０の内側に向かって凹む形状を有する。
【００１２】
銅合金部材２は、銅合金からなり、この銅合金は、上記したエンジンにおけるバルブシートとして必要な機械的な強度を有するとよい。銅合金部材２を被鋳包み材として鋳包み鋳造を行って、シリンダヘッド粗材１０を形成することによって、銅合金部材２をポート１の銅合金部材保持溝１ｂに固定させる。具体的には、銅合金部材２を鋳型（図示略）内に設置した状態でアルミニウム合金溶湯をその鋳型に注ぎ込んだ後、凝固させて、シリンダヘッド粗材１０を成形する。
【００１３】
続いて、図３に示すように、シリンダヘッド粗材１０（図１参照）において、ポート１の燃焼室側の開口端１ａに環状のザグリ溝１ｃを形成する（銅合金部材露出ＳＴ２）。ここで、ザグリ溝１ｃにおける所定の部位の表面において、銅合金部材２の露出部２ｃを露出させる。ザグリ溝１ｃ及び露出部２ｃは、肉盛層３（後述）を支持しやすいような形状を有すると好ましい。
【００１４】
続いて、図４に示すように、ザグリ溝１ｃの軸方向（ここでは、Ｚ軸方向に沿う方向）を鉛直方向に沿わせるように、シリンダヘッド粗材１０（図１参照）を所定の向きに固定した状態で、ザグリ溝１ｃに銅合金からなる金属粉を供給しつつ、レーザービームを照射して肉盛層３を形成する（レーザークラッド加工ステップＳＴ３）。この金属粉は、銅合金部材２を構成する銅合金と同じ種類の銅合金であると好ましい。
【００１５】
具体的には、まず、ザグリ溝１ｃのうち、露出部２ｃに、金属粉を供給しつつ、レーザービームを照射する。すると、肉盛層３が露出部２ｃの表面上に形成する。その後、ザグリ溝１ｃに沿って銅合金からなる金属粉を供給しつつ、レーザービームを照射する。これにより、肉盛層３がザグリ溝１ｃに沿って形成する。金属粉の供給とレーザービームの照射とが、ザグリ溝１ｃを１周するまで実施されると、肉盛層３は、ザグリ溝１ｃに沿った環状体になる。
【００１６】
ここで、露出部２ｃに供給される金属粉は、他のザグリ溝１ｃの部位に供給される金属粉と比較して量が少ないため、レーザービームの照射により、露出部２ｃが溶融し、肉盛層３と混合し得る。しかしながら、露出部２ｃが溶融し、肉盛層３と混合しても、肉盛層３と露出部２ｃとは、いずれも銅合金からなるため、肉盛層３における合金組成が露出部２ｃを構成する金属により殆ど希釈されない。従って、肉盛層３に割れが発生することが抑制される。また、金属粉は、銅合金部材２を構成する銅合金と同じ種類の銅合金からなると、肉盛層３における合金組成の希釈化がさらに進みにくくなり、肉盛層３における割れの発生が抑制されるため、好ましい。
【００１７】
以上、実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法によれば、銅合金部材を露出させたザグリ溝に、銅合金からなる金属粉を供給させつつ、レーザービームを照射して、肉盛層の形成を開始する。そのため、肉盛層の形成を開始した部位における合金組成が、シリンダヘッド粗材を構成する金属によって希釈されることを抑制する。その結果、肉盛層に割れが発生することを抑制する。すなわち、実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法によれば、割れの発生を抑制した肉盛層を形成することができる。
【００１８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１に係るバルブシート用のレーザ肉盛方法の銅合金部材固定ステップＳＴ１では、鋳包み鋳造を用いて銅合金部材２を銅合金部材保持溝１ｂに固定したが、機械加工を用いて銅合金部材保持溝１ｂをポート１に形成し、銅合金部材２を銅合金部材保持溝１ｂへ圧入することで、銅合金部材２を銅合金部材保持溝１ｂに固定してもよい。
【符号の説明】
【００１９】
シリンダヘッド粗材１０
ポート１                                    開口端１ａ
銅合金部材保持溝１ｂ                        ザグリ溝１ｃ
銅合金部材２                                露出部２ｃ
肉盛層３
銅合金部材固定ステップＳＴ１                銅合金部材露出ＳＴ２
レーザークラッド加工ステップＳＴ３
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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