JPH0328353A - Method for remelting aluminum alloy material - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of blowholes at the starting point of remelting by repeatedly applying high density energy beam irradiation at a starting point of remelting treatment to an Al alloy material. CONSTITUTION:At the time of remelting treatment for an Al alloy material W, such as cylinder head 17, high energy beam irradiation is repeatedly performed by using a TIG arc torch 1, etc. For example, the TIG arc torch 1 is allowed to start from a starting point P of remelting in a direction of an arrow B, reversed at a point P' lying a little toward the direction of the arrow B, and returned to the direction of an arrow A opposite to the arrow B. Then the above torch 1 is moved in the direction of the arrow A. By this method, the amount of heat input at the remelting starting point P is increased and cooling velocity at the remelting starting point P becomes practically equal to the cooling velocities at the points other than the starting point P. Accordingly, the amount of penetration can be sufficiently secured, and the occurrence of blowholes can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミニウム合金材料の再溶融方法に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for remelting aluminum alloy materials.

（従来の技術） 近年、自動車用工冫ジンの高出力化が要望されるように
なってきているが、このようなエンジンの場合、熱負荷
が極めて高くなる傾向にあるところから、例えば、シリ
ンダヘッドにおける吸排気孔の間や副燃焼室用プラグ孔
周辺に熱疲労による割れが出易く、通常行なわれている
方法で鋳造されたアルミニウム合金鋳物からなるシリン
ダヘッドでは、機械的強度が不十分である。特に、鋳造
方法の中でも、生産性において優れた利点を有する低圧
鋳造法による場合、型温度が高いところから、鋳造組織
が粗くなり、熱疲労特性が劣るものとなるという問題が
ある。(Prior art) In recent years, there has been a demand for higher output from automobile engines, but since such engines tend to have extremely high heat loads, for example, the cylinder head Cracks are likely to occur between the intake and exhaust holes and around the sub-combustion chamber plug holes due to thermal fatigue, and cylinder heads made of aluminum alloy castings cast using conventional methods have insufficient mechanical strength. In particular, among casting methods, when low-pressure casting is used, which has an excellent advantage in terms of productivity, there is a problem that the mold temperature is high, resulting in a coarse cast structure and poor thermal fatigue properties.

上記の如き製造上の問題に対応するものとして、鋳型の
所望個所に冷し金あるいは水冷金型をセットし、冷却速
度を速くすることによって、鋳造組織の微細化を図る方
法があるが、この場合、冷し金あるいは水冷金型のよう
な特別な部材を必要とするばかりでなく、鋳型への冷し
金あるいは水冷金型のセットという極めて高い精度を要
求される作業を必要とするため、技術的な制約が多く、
生産性向上に限界が存することとなる。そこで、上記の
如き技術的制約も少なく、疲労強度向上効果も大きいと
ころから、鋳造品における所望部位に高密度エネルギー
ビーム照射を行って当該部位を再溶融することにより微
細化されたチル組織を得る方法等が用いられるようにな
ってきている（特開昭５９−８０７１２号公報参照）。As a solution to the above manufacturing problems, there is a method of setting a cooling mold or water-cooling mold at the desired location of the mold and increasing the cooling rate to make the casting structure finer. In this case, it not only requires special parts such as a chiller or water-cooled mold, but also requires work that requires extremely high precision, such as setting the chiller or water-cooled mold into the mold. There are many technical constraints,
There will be limits to productivity improvement. Therefore, since there are few technical constraints as described above and the effect of improving fatigue strength is large, a fine chill structure can be obtained by irradiating a high-density energy beam to a desired part of a cast product and remelting the part. methods have come to be used (see Japanese Patent Laid-Open No. 59-80712).

（発明が解決しようとする課題） 上記公知例において開示されている高密度エネルギービ
ーム照射による再溶融方法は、高密度エネルギービーム
照射によりワークの一部を再溶融すると同時にワークの
保有する大きな熱容量によって急冷することにより微細
化されたチル組織を得るものであるが、第４図図示の如
く、高密度エネルギービーム照射装置（例えば、ＴＸＧ
アークトーチ１）を用いて、ワークＷに対して矢印Ａ方
向に高密度エネルギービーム照射を行っていくと、再溶
融開始点Ｐ付近では、他の処理部に比べて冷却速度が速
いことに起因して、溶け込み量ｔの不足あるいはブロー
ホールＨ，Ｈ・・の発生等が起きることがある。かかる
ブローホールＨ，Ｈ・・が、燃焼室内に発生すると、圧
縮比の低下、異常燃焼等の原因となり、特に、ディーゼ
ルエンジンのように圧縮比の高いエンジンにおいて弊害
が大きくなる。また、前記の如きブローホールＨ，Ｈ・
・が燃焼室外（ガスケットと本体の合せ面）に発生する
と、シール性が悪くなり、ガス抜け、冷却水漏れの原因
となる。(Problems to be Solved by the Invention) The remelting method using high-density energy beam irradiation disclosed in the above-mentioned known example remelts a part of the workpiece by high-density energy beam irradiation and at the same time melts a part of the workpiece by using the large heat capacity of the workpiece. A fine chilled structure is obtained by rapid cooling, and as shown in Figure 4, a high-density energy beam irradiation device (for example, TXG
When high-density energy beam irradiation is performed on the workpiece W in the direction of arrow A using an arc torch 1), the cooling rate near the remelting start point P is faster than in other processing areas. As a result, insufficient penetration amount t or generation of blowholes H, H, etc. may occur. If such blowholes H, H, etc. occur in the combustion chamber, they cause a reduction in the compression ratio, abnormal combustion, etc., and this problem becomes particularly serious in engines with high compression ratios such as diesel engines. In addition, the blowholes H, H, and
- If it occurs outside the combustion chamber (at the mating surface of the gasket and main body), the sealing performance will deteriorate, causing gas leakage and cooling water leakage.

上記の如き問題は、高密度エネルギービーム照射による
再溶融処理において、解決を要する重要な技術的課題と
なってきているのである。The above-mentioned problems have become important technical issues that need to be solved in remelting treatment using high-density energy beam irradiation.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、再溶融開
始点におけるブローホールの発生を防止し得るようにす
ることを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent the occurrence of blowholes at the remelting start point.

（課題を解決するための手段） 本発明では、上記課題を解決するための手段として、ア
ルミニウム合金材料に対して高密度エネルギービーム照
射により再溶融処理を行うに当たって、再溶融処理の開
始点において高密度エネルギービーム照射を反復させる
ようにしている。(Means for Solving the Problems) In the present invention, as a means for solving the above problems, when remelting an aluminum alloy material by high-density energy beam irradiation, a high Density energy beam irradiation is repeated.

（作　用） 本発明では、上記手段によって次のような作用が得られ
る。(Function) In the present invention, the following effects can be obtained by the above means.

即ち、再溶融処理の開始点において高密度エネルギービ
ーム照射を反復させるようにしたことにより、再溶融開
始点における人熱量が増大せしめられることとなり、冷
却速度が開始点以外の個所におけるものとほぼ同等とな
る。In other words, by repeating high-density energy beam irradiation at the starting point of the remelting process, the amount of human heat at the starting point of the remelting process is increased, and the cooling rate is almost the same as that at locations other than the starting point. becomes.

（発明の効果） 本発明によれば、アルミニウム合金材料に対して高密度
エネルギービーム照射により再溶融処理を行うに当たっ
て、再溶融処理の開始点において高密Ｕエネルギービー
ム照射を反復させるようにして、再溶融開始点における
人熱量を増大せしめるようにしたので、再溶融開始点で
の冷却速度が開始点以外の個所におけるものとほぼ同等
となり、溶け込み量が十分に確保できるとともに、ブロ
ーホールの発生も防止できるという優れた効果がある。(Effects of the Invention) According to the present invention, when remelting an aluminum alloy material by high density energy beam irradiation, the high density U energy beam irradiation is repeated at the starting point of the remelting process. Since the amount of human heat at the melting start point is increased, the cooling rate at the remelting start point is almost the same as that at other points, ensuring a sufficient amount of melting and preventing blowholes from occurring. There is an excellent effect that can be done.

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する
。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施例では、再溶融処理されるアルミニウム合金材料
として、ＪＩＳ−ＡＣ４Ｄアルミニウム合金鋳物を砂型
鋳造してなるディーゼルエンジン用シリンダヘッドを用
意し、これをワークＷとしている（第３図参照）。In this embodiment, a diesel engine cylinder head made by sand casting a JIS-AC4D aluminum alloy casting is prepared as the aluminum alloy material to be remelted, and this is used as the workpiece W (see FIG. 3).

該シリンダヘッドＷにおいては、吸気孔２と排気孔３と
の間や副燃焼室用プラグ孔４の周辺における再溶融処理
部５に対して高密度エネルギービーム照射が施される。In the cylinder head W, high-density energy beam irradiation is applied to the remelting treatment section 5 between the intake hole 2 and the exhaust hole 3 and around the sub-combustion chamber plug hole 4.

前記高密度エネルギービーム照射は、ＴＩＧアークトー
チ１を用いて行なわれ、第１図および第２図図示の如く
、再溶融開始点Ｐから矢印Ｂ方向に一旦スタートさせた
後、前記再溶融開始点Ｐから若干矢印Ｂ方向に寄った位
置Ｐ′において反転させ、前記矢印Ｂとは反対の矢印Ａ
方向に戻し、その後は矢印Ａ方向に移動させることによ
り行なわれる。即ち、本実施例の場合、再溶融処理の開
始点Ｐにおいて高密度エネルギービーム照射を反復させ
るようにしているのである。なお、上記高密度エネルギ
ービーム照射の反復操作は、ＴＩＧアークトーチｌを固
定とし、シリンダヘッドＷを載置したテーブル（図示省
略）をＸ−Ｙ方向に移動せしめることにより行なわれた
が、上記と逆にテーブルを固定とし、ＴＩＧアークトー
チを可動とする場合もある。The high-density energy beam irradiation is performed using a TIG arc torch 1, and as shown in FIGS. 1 and 2, the irradiation is started from a remelting starting point P in the direction of arrow B, and then from the remelting starting point P. It is reversed at a position P' which is slightly closer to the direction of arrow B from P, and the arrow A opposite to the arrow B is
This is carried out by returning it in the direction of arrow A and then moving it in the direction of arrow A. That is, in this embodiment, high-density energy beam irradiation is repeated at the starting point P of the remelting process. Note that the above repetitive operation of high-density energy beam irradiation was carried out by keeping the TIG arc torch l fixed and moving the table (not shown) on which the cylinder head W was placed in the X-Y direction. Conversely, there are cases where the table is fixed and the TIG arc torch is movable.

上記の如くすると、再溶融開始点Ｐ（具体的には、点Ｐ
〜Ｐ′間）においては、高密度エネルギービーム照射が
二度行なわれることとなり、当該部位における人熱量が
増大し、溶け込み量ｔが増大することは勿論、再溶融時
に発生するガス（例えば、水素ガス等）の大気中への散
逸が促されることとなる。従って、再溶融チル層へのブ
ローホール発生が防止されることとなるのである。なお
、かくして得られた再溶融チル層は、極めて微細なチル
組織からなっており、高い疲労強度を保有していた。As described above, the remelting start point P (specifically, the point P
~P'), high-density energy beam irradiation is performed twice, which increases the amount of human heat at the relevant site and increases the amount of melting t. gas, etc.) into the atmosphere. Therefore, the occurrence of blowholes in the remelted chilled layer is prevented. The remelted chilled layer thus obtained had an extremely fine chilled structure and had high fatigue strength.

上記実施例における効果を確認するため、比較例ｌとし
て、高密度エネルギービーム照射の反復を行わず、ワー
クＷの予熱も行わないもの、比較例２〜５として、高密
度エネルギービーム照射の反復を行わず、ワークＷの予
熱温度を変えたものについてもテストしたところ、下記
表−１に示す結果が得られた。In order to confirm the effects of the above embodiments, Comparative Example 1 is one in which high-density energy beam irradiation is not repeated and the workpiece W is not preheated, and Comparative Examples 2 to 5 are in which high-density energy beam irradiation is repeated. When the preheating temperature of the workpiece W was changed without performing this test, the results shown in Table 1 below were obtained.

ここで、高密度エネルギービーム照射条件は、電極：φ
４，　Ｂｍｌｍのタングステン電極、アーク電流値：２
６ＯＡ、加工速度：０．　２ｍ／分、シールドガス（Ａ
ｒガス）の流ｆｆｉ：１５１／ｓｉｎであった。Here, the high-density energy beam irradiation conditions are: electrode: φ
4, Bmlm tungsten electrode, arc current value: 2
6OA, processing speed: 0. 2m/min, shielding gas (A
r gas) flow ffi: 151/sin.

表−１ 上記表−１において、判定Ｘはφ０．３〜１．　０ｍｍ
のブローホールが多量に発生したことを示し、判定△は
φ０．３〜ｌ、０１のブローホールが５〜６個発生した
ことを示し、判定○はブローホールが全く発生しなかっ
たことを示している。Table-1 In Table-1 above, judgment X is φ0.3 to 1. 0mm
A judgment of △ indicates that 5 to 6 blowholes of φ0.3 to l, 01 have occurred, and a judgment of ○ indicates that no blowholes have occurred at all. ing.

上記結果によれば、本実施例の方法により再溶融して得
られた再溶融チル層においてブローホールの発生が見ら
れなかったことが確認される。なお、比較例２〜４にお
いて見られるように、ワークを予熱した後に高密度エネ
ルギービーム照射による再溶融処理を行うと、ブローホ
ールは減少スる傾向にあることがわかるが、比較例５に
おけるように、予熱温度を３５０゜Ｃ以上とすると、ブ
ローホールの発生は見られないものの、再溶融部の組織
が粗大化するため、再溶融処理効果がなくなる。According to the above results, it is confirmed that no blowholes were observed in the remelted chilled layer obtained by remelting by the method of this example. As seen in Comparative Examples 2 to 4, it can be seen that when the workpiece is preheated and then remelted by high-density energy beam irradiation, the number of blowholes tends to decrease, but as in Comparative Example 5, Furthermore, if the preheating temperature is set to 350° C. or higher, although no blowholes are observed, the structure of the remelted portion becomes coarse and the remelting treatment effect is lost.

これに対して、本実施例の場合、ワーク予熱をしなくと
も、ブローホールの発生は全くない。In contrast, in the case of this embodiment, no blowholes occur at all even without preheating the workpiece.

上記実施例では、ディーゼルエンジン用シリンダヘッド
に対する再溶融処理について説明しているが、本発明は
、その他のアルミニウム合金材ｆ４に対する再溶融処理
にも適用可能なことは勿論である。Although the above embodiment describes the remelting treatment for a cylinder head for a diesel engine, the present invention is of course applicable to the remelting treatment for other aluminum alloy materials f4.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図および第２図は本発明のアルミニウム合金材料の
再溶融方法の実施例を示す斜視図および断面図、第３図
は本発明の実施例において再溶融処理されるシリンダヘ
ッドの燃焼室側を示す平面図、第４図は従来の再溶融方
法を示す断面図であＴＩＧアークトーチ 吸気孔 排気孔 副燃焼室用プラグ孔 再溶融開始点 ワーク（シリンダヘッド） 第１１！１ 第２図 １！３図 第４図 ＴＩＧアークトーチ 吸気孔 排気孔 膚燃焼室用プラグ孔1 and 2 are perspective views and sectional views showing an embodiment of the method for remelting aluminum alloy material of the present invention, and FIG. 3 is a combustion chamber side of a cylinder head to be remelted in an embodiment of the present invention. Fig. 4 is a cross-sectional view showing the conventional remelting method. !3 Figure 4 TIG arc torch intake hole exhaust hole skin combustion chamber plug hole

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、アルミニウム合金材料に対して高密度エネルギービ
ーム照射により再溶融処理を行うに当たって、再溶融処
理の開始点において高密度エネルギービーム照射を反復
させるようにしたことを特徴とするアルミニウム合金材
料の再溶融方法。1. Remelting of an aluminum alloy material, characterized in that when remelting an aluminum alloy material by high density energy beam irradiation, the high density energy beam irradiation is repeated at the starting point of the remelting process. Method.