JPH08232612A - 摺動部品およびその製造方法 - Google Patents

摺動部品およびその製造方法

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JPH08232612A
JPH08232612A JP3513295A JP3513295A JPH08232612A JP H08232612 A JPH08232612 A JP H08232612A JP 3513295 A JP3513295 A JP 3513295A JP 3513295 A JP3513295 A JP 3513295A JP H08232612 A JPH08232612 A JP H08232612A
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JP
Japan
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sliding
steel
ceramics
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tappet
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Pending
Application number
JP3513295A
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English (en)
Inventor
Masamichi Yamagiwa
正道 山際
Takao Nishioka
隆夫 西岡
Hisao Takeuchi
久雄 竹内
Akira Yamakawa
晃 山川
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/14Tappets; Push rods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タペット、ロッカーアームなどのエンジン部
品や軸受などを始めとする耐摩耗性を要求される複数の
摺動面を有する摺動部品を提供する。 【構成】 本体(1)が鋼製であり、その摺動面の内、
少なくとも1ケ所の摺動面(10)を形成する部材
(2)例えばSi34が、上記本体(1)に加熱接合さ
れており、鋼製の本体(1)の摺動部、例えばプッシュ
ロッド4との摺動部11は表面焼入れ処理をした摺動部
品である。 【効果】 製造が容易で低コスト化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はタペット、ロッカーアー
ムなどのエンジン部品や軸受けなどを始めとする耐摩耗
性を要求される複数の摺動面を有する摺動部品およびそ
の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より摺動部品材料は、摺動面の耐摩
耗性が良いことや摺動抵抗が小さいという観点から選択
され、摺動部品としては特性の優れた単一材を利用した
り、またはそれを用いた接合体を作製することで実用化
されてきた。近年、優れた摺動特性を有するセラミック
スが注目され、特に条件が厳しい摺動部にセラミックス
が位置するよう金属材料と接合された実用例が見られ
る。例えば、エンジンの高出力化や排ガス規制対応によ
る潤滑条件の劣悪化への対応策として特開平2−558
09にあるようにエンジン用タペットにおいてカム摺動
部に摺動特性の優れた窒化珪素セラミックスを接合した
ものがある。
【0003】一方、このような摺動部品においては、セ
ラミックスを用いた部分以外の摺動部、もしくは部品全
体にも摺動特性が要求される場合もあり、金属材料の摺
動特性を向上させるため硬化処理が施される。そのため
先の特開平2−55809や特開平2−199073、
特開平4−2672、特開平5−18213では、セラ
ミックスと金属の加熱接合時の加熱と冷却を利用して金
属部分の硬化処理を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記加
熱接合を利用した硬化処理では、通常硬化処理に用いら
れる焼き入れ処理とは本体摺動部に負荷される加熱温度
が異なり、摺動特性に必要な硬度を得られない場合もあ
り、さらには冷却方法が特殊であり、またそれに適した
金属材料はその種類が限定され、かつその材料(例え
ば、JIS SNCM630など)が難加工材であり、
コストが高くなるといった問題があった。また、このコ
スト増回避のため、部分的に本材料を用い、その他の部
分を加工が行いやすい安価材で作製する場合でも、2種
類の材料の接合や接合部の加工などの工程増加によるコ
スト増の問題もあった。本発明は、かかる従来の事情に
鑑み、より実用性を高めた摺動部品およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する摺動部品および製造法は、本体が
単一の鋼材からなり、その摺動面の内、少なくとも1ケ
所の摺動面を形成する部材が上記本体に加熱接合されて
いる摺動部品であって、鋼製の本体の摺動部は加熱接合
後に表面焼き入れ処理されたものであることを特徴とす
る摺動部品、ならびに鋼製摺動部品本体と少なくとも1
ケ所の摺動面を形成する部材を加熱接合し、ついで接合
されたこの摺動部品のうち鋼製本体の摺動部の少なくと
も1ケ所を表面焼き入れすることを特徴とする摺動部品
の製造方法である。また、加熱接合で形成される摺動面
の部材は、セラミックスを用いることがより好ましい。
【0006】
【作用】本発明の摺動部品は、本体が単一の鋼材からな
り、その摺動面の内、少なくとも1ケ所の摺動面を形成
する部材が上記本体に加熱接合されている。鋼製摺動部
品本体のうち、少なくとも摺動特性が要求される部分
は、加熱接合後に表面焼き入れ処理を行う。焼き入れ処
理を行うことにより摺動部は硬化され、摩耗が少なく耐
久性があり優れた摺動特性を示す。摺動部の硬度は、望
ましくはHRCスケールで45以上である。摺動部品本体
の材質は鋼であり、表面焼き入れ処理により硬化すれば
種類は特には問われないが、強度、材料や加工のコスト
面から機械的構造用鋼として広く用いられている炭素鋼
やNi,Cr,Moを合金元素として添加されている合
金鋼などが好ましい。
【0007】摺動部品本体に加熱接合され摺動面を形成
する部材は、特に摺動性、耐熱性が優れたセラミックス
を用いることが望ましい。セラミックスとしては、酸化
アルミニウム(Al23)、酸化ジルコニウム(ZrO
2)、窒素珪素(Si34)などの高強度の材料がより
好ましい。特にSi34セラミックスが優れた特性を示
す。さらに好ましくは、その室温での強度値および耐熱
衝撃性を示す温度差がそれぞれ100kg/mm2
上、800℃以上である窒化珪素系セラミックスを用い
る。
【0008】加熱接合後の表面焼き入れ処理では、焼き
入れ時の冷却過程で油冷や水冷などの急激な温度変化を
経る。焼き入れ処理される付近にセラミックスと鋼が接
合されている場合は、その接合状態や強度を保持するた
め接合部の温度を接合時より低くなるように冷却を行っ
たり、処理条件の調整を行うが、形状などの制約から接
合部が接合温度近傍まで温度上昇する場合もある。その
ため、冷却による熱衝撃後の強度劣化を招かないために
は、セラミックスは耐熱衝撃温度差は800℃以上であ
ることが望ましい。
【0009】さらに、セラミックスの強度を100kg
/mm2以上、好ましくは130kg/mm2以上とする
ことにより、接合部付近に表面焼き入れ処理を行なう場
合でもセラミックスに発生する応力に耐え、割れの発生
を容易に防ぐことができる。次に本発明の摺動部品の製
造法について述べる。単一の鋼材の鋼製摺動部品本体に
摺動面を形成する部材を加熱接合する。接合方法として
は、ロウ付けや拡散接合など公知の方法を利用できる。
接合温度は表面焼き入れ処理時の温度上昇での影響がな
いように800℃以上であることが望ましい。
【0010】加熱接合される部材がセラミックスの場合
には、ロウ付けによる接合を行うが、ロウ材は、セラミ
ックスを金属に直接接合する場合、Tiを含む銀ロウ、
例えばAg−Cu−Ti系、Ag−Ti系等が選択さ
れ、セラミックスの接合面側にメタライズ処理されてい
る場合は、Ag−Cu系等がよい。また、ロウ付け雰囲
気は非酸化雰囲気(真空およびAr,N2,H2およびそ
れらの混合ガス等)が好ましい。
【0011】加熱接合後、構成本体摺動部の表面焼き入
れ処理を行う。処理法は高周波、火炎、レーザビーム、
電子ビーム焼き入れなど公知の方法を用いる。また、摺
動部材の靭性を向上させるために焼き入れ処理後焼き戻
し処理を行っても良い。また、鋼製本体の摺動部の靭性
を確保する必要がある場合は、浸炭処理を施した鋼製本
体を用いれば良い。
【0012】
【実施例】
実施例1 図1に本発明に基づく摺動部品の1例として作製したタ
ペットを示す。本タペットは図2に示す実際の使用状態
からもわかるようにカム3やプッシュロッド4と摺動す
る摺動面10、11の摺動条件が特に厳しく、本発明に
基づき摺動面10を形成する摺動部材2に市販のSi3
4セラミックス、超硬合金を用い、摺動面11は高周
波により加熱後、摺動面11付近のみを油冷し、焼き入
れ処理とした。摺動面11の硬度はロックウェル硬度の
Cスケール(HRC)で48であった。
【0013】タペット本体1への摺動部材2の接合は、
Si34セラミックスでは厚み50μmのAg−Cu−
Ti系ロウ材を介して真空中で860℃、30分保持の
条件によるロウ付けで、または超硬合金では溶融(10
50℃)により焼き入れ処理前に行った。なお、タペッ
ト本体1は機械構造用合金鋼クロム鋼SCr440(J
IS G4104)を用いた。
【0014】比較例1 比較例として摺動面11を表面焼き入れ処理を施さない
もの、またタペット全体をチル鋳鉄にした物を作製し
た。以上作製した種々のタペットを市販の商用車用OH
V方式のディーゼルエンジンに組み込み、走行距離5
0,000km相当の劣化オイルを用いて機関回転数1
000rpmにて200時間耐久試験を行い、摺動面1
0,11の摩耗量を測定した。
【0015】実施例1のタペットでは、摺動面10,1
1の摩耗量は10μm以下で耐久性には問題はなかっ
た。比較例1の表面焼き入れ処理を施さなかったタペッ
トは、摺動面10の摩耗量は10μm以下で耐久性に問
題なかったが、摺動面11は40μmを超える大きな摩
耗が生じ、耐久性が実用上不十分であった。また、全体
がチル鋳鉄であるタペットでは、摺動面10の摩耗量は
30μmを超え、耐久性に問題があった。
【0016】実施例2 図3に本発明に基づく摺動部品の例として作製したタペ
ットを示す。タペット本体1に摺動部材2が接合されて
おり、10はその摺動面、11は鋼部材の摺動面であ
る。タペット本体1は機械構造用合金鋼クロムモリブデ
ン鋼SCM440(JISG4105)を用い、Si3
4製摺動部材2は以下に示すように作製した。
【0017】市販のSi34粉末に焼結助剤として5重
量%のY23、2重量%のAl23を加え、エタノール
中でボールミルによる混合を48時間行った。乾燥後、
得られた混合粉末をプレス、CIPを行った後、2気圧
の窒素ガス雰囲気中において1700℃、4時間の条件
で焼結し、その後1000気圧の窒素ガス雰囲気中で1
650℃、1時間のHIP処理を行った。得られた焼結
体より直径30mm、厚さ1mmの素材を切り出し、摺
動面となる平面部を平面度10μm、表面粗さ0.3μ
m以下(十点平均粗さ)に加工した。得られた焼結体の
機械的特性を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】摺動部材2とタペット本体1を厚み50μ
mのAg−Ti系ロウ材を介して真空中で1000℃、
30分保持の条件でロウ付けを行った。ロウ付けされた
タペットを電子ビームにより摺動面11の表面を加熱
し、その後直ちにタペット全体を水冷し、焼き入れ処理
とした。焼き入れ処理部の硬度は、HRCで52であっ
た。作製したタペットは、焼き入れ後もセラミックス製
摺動部材2には割れが無かった。実施例1と同様の耐久
試験を行い、摺動面10,11の摩耗量を測定したとこ
ろ、摺動面10,11の摩耗量は10μm以下で耐久性
には問題なかった。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明は摺動面
の内、少なくとも1ケ所の摺動面を形成する部材、さら
に好ましくは曲げ強度、耐熱衝撃性が優れた窒化珪素系
セラミックスでその摺動面を形成し、かつ加熱接合さ
れ、摺動部品本体が単一の鋼材からなる摺動部品におい
て、当該鋼摺動部に公知の表面焼き入れ処理を行うため
以下の効果がある。 摺動特性が必要な部分にセラミックスを摺動部材とし
て接合するため、低コストの摺動部品が提供可能であ
る。 摺動部品本体に用いる鋼材は、材質が特に限定され
ず、かつ表面焼き入れ処理も一般に使用されている手法
が利用でき、加熱接合も公知の方法のため、低コスト化
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタペットの縦断面図である、
【図2】上記タペットの使用状態の概略図、
【図3】本発明の他のタペット例の縦断面図である。
【符号の説明】
1 タペット本体 2 摺動部材 3 カム 4 プッシュロッド 10 摺動面 11 摺動面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年10月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】タペット本体1への摺動部材2の接合は、
Si34セラミックスでは厚み50μmのAg−Cu−
Ti系ロウ材を介して真空中で860℃、30分保持の
条件によるロウ付けで、または超硬合金では拡散接合
(1050℃)により焼き入れ処理前に行った。なお、
タペット本体1は機械構造用合金鋼クロム鋼SCr44
0(JIS G4104)を用いた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16C 33/12 7123−3J F16C 33/12 Z 33/24 7123−3J 33/24 A (72)発明者 山川 晃 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体が単一の鋼材からなり、その摺動面
    の内、少なくとも1ケ所の摺動面を形成する部材が上記
    本体に加熱接合されている摺動部品であって、鋼製の本
    体の摺動部は表面焼き入れ処理されたものであることを
    特徴とする摺動部品。
  2. 【請求項2】 鋼製摺動部品本体に加熱接合され摺動面
    を形成する部材がセラミックスからなることを特徴とす
    る請求項1に記載の摺動部品。
  3. 【請求項3】 鋼製摺動部品本体に加熱接合され摺動面
    を形成する部材が窒化珪素系セラミックスからなり、そ
    の室温での強度および耐熱衝撃性を示す温度差がそれぞ
    れ100kg/mm2以上、800℃以上であることを
    特徴とする請求項1に記載の摺動部品。
  4. 【請求項4】 単一の鋼材からなる鋼製摺動部品本体と
    少なくとも1ケ所の摺動面を形成する部材を加熱接合の
    後、鋼製本体の摺動部の少なくとも1ケ所を表面焼き入
    れすることを特徴とする摺動部品の製造方法。
  5. 【請求項5】 摺動面を形成する加熱接合された部材が
    セラミックスである請求項5記載の摺動部品の製造方
    法。
JP3513295A 1995-02-23 1995-02-23 摺動部品およびその製造方法 Pending JPH08232612A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010066092A (ko) * 1999-12-31 2001-07-11 이계안 대형 디젤차량의 고성능화를 위한 로커 암 및 그 제조방법
KR20030039455A (ko) * 2001-11-13 2003-05-22 현대자동차주식회사 자동차용 푸시로드

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