JPS6037483A - 表面硬化層を有する高圧燃料噴射管 - Google Patents
表面硬化層を有する高圧燃料噴射管Info
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- JPS6037483A JPS6037483A JP14555083A JP14555083A JPS6037483A JP S6037483 A JPS6037483 A JP S6037483A JP 14555083 A JP14555083 A JP 14555083A JP 14555083 A JP14555083 A JP 14555083A JP S6037483 A JPS6037483 A JP S6037483A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はディーゼルエンジンの燃料供給路として使用
される高圧燃料噴射管の改良に関する。
される高圧燃料噴射管の改良に関する。
一般に噴射弁と噴射ポンプとを接続する燃料噴射管には
厚肉の鋼管が使用されている。しかし、最近ディーゼル
エンジンの高性能化、低公害化が強く要望されて、ます
ます燃ネ；１噴射管には高い圧力が負荷されようとして
いる。これにともなって（１）燃料噴射管の強度不足、
（２）燃料噴射管内壁におけるキャビテーション、エロ
ージョン等の早期発生などがディーゼルエンジンの性能
向」二に対する一つの制約要因に挙げられるにいたった
この発明はト記にかんがみて、燃料噴射管の強靭化、１
耐久性改善を意図したものである。
厚肉の鋼管が使用されている。しかし、最近ディーゼル
エンジンの高性能化、低公害化が強く要望されて、ます
ます燃ネ；１噴射管には高い圧力が負荷されようとして
いる。これにともなって（１）燃料噴射管の強度不足、
（２）燃料噴射管内壁におけるキャビテーション、エロ
ージョン等の早期発生などがディーゼルエンジンの性能
向」二に対する一つの制約要因に挙げられるにいたった
この発明はト記にかんがみて、燃料噴射管の強靭化、１
耐久性改善を意図したものである。
（１）燃料噴射管の強靭化
最近ますます燃料噴射圧が高くなってきたことにともな
い、燃ネ１噴射管に負荷される内圧は次第に高くなって
１，００．Ｏｋｇｆ／ Ｃｍ’を越える場合がある。こ
の内圧は静的に負荷されるものではなく、パルス的に繰
返し負荷されるため動的疲労強度を考慮しなければなら
ない。しかし現状の燃料噴射管は疲労強度はかなり低く
、しかも管内壁が平滑でなかったり、キャビテーション
、エロージョンが発生するとその部分に応力集中して疲
労破壊が発生することがある。
い、燃ネ１噴射管に負荷される内圧は次第に高くなって
１，００．Ｏｋｇｆ／ Ｃｍ’を越える場合がある。こ
の内圧は静的に負荷されるものではなく、パルス的に繰
返し負荷されるため動的疲労強度を考慮しなければなら
ない。しかし現状の燃料噴射管は疲労強度はかなり低く
、しかも管内壁が平滑でなかったり、キャビテーション
、エロージョンが発生するとその部分に応力集中して疲
労破壊が発生することがある。
管に内圧が負荷される場合、内壁面の最大応力をσｗａ
ｘ 、内圧をＰ、管外径をＤ、管内径をｄととなる。そ
こでＰ ＝ １，０００ ｋｇｆ／ ｃｍ’（７）内圧
負荷状態における最大応力（σｍａｗ ）と管径比（ｄ
／Ｄ）との関係を示す第１図によれば現状の燃料噴射管
の管径比がすでに０．３０〜０．３５であることからみ
て、より厚肉化、すなわちｄ／Ｄ＝０に近づけても最大
応力σｗａｘはほとんど小さくならない。このため材質
を強靭鋼管に変更することが考えられるが、燃料噴射管
の製造には芯金を挿入するきびしい引抜き加工、曲げ加
工等の塑性変形加工が必要であり、この種の加工が困難
な強靭鋼管は適材ではなく、またコストも大幅に増加す
るため好ましくない。
ｘ 、内圧をＰ、管外径をＤ、管内径をｄととなる。そ
こでＰ ＝ １，０００ ｋｇｆ／ ｃｍ’（７）内圧
負荷状態における最大応力（σｍａｗ ）と管径比（ｄ
／Ｄ）との関係を示す第１図によれば現状の燃料噴射管
の管径比がすでに０．３０〜０．３５であることからみ
て、より厚肉化、すなわちｄ／Ｄ＝０に近づけても最大
応力σｗａｘはほとんど小さくならない。このため材質
を強靭鋼管に変更することが考えられるが、燃料噴射管
の製造には芯金を挿入するきびしい引抜き加工、曲げ加
工等の塑性変形加工が必要であり、この種の加工が困難
な強靭鋼管は適材ではなく、またコストも大幅に増加す
るため好ましくない。
これらの現状にかんがみて、発明者は種々の強靭化対策
を模索し、基礎実験を繰返したところ、管内壁表層の基
地鉄を固溶強化する手段が有効であることを予見した。
を模索し、基礎実験を繰返したところ、管内壁表層の基
地鉄を固溶強化する手段が有効であることを予見した。
すなわち、燃料噴射管の製造終期、たとえば成形、管端
加工終了後、管内壁にニッケルまたはニッケル合金のめ
つき層を形成し、これを高温加熱することにより該めっ
き金属合金を基地鉄中へ固溶させて硬質の拡散層を生成
した場合、管強度がかなり向１−することを確認し、こ
の発明を発側するにいたった。
加工終了後、管内壁にニッケルまたはニッケル合金のめ
つき層を形成し、これを高温加熱することにより該めっ
き金属合金を基地鉄中へ固溶させて硬質の拡散層を生成
した場合、管強度がかなり向１−することを確認し、こ
の発明を発側するにいたった。
また一般にニッケル含有鋼は炭素鋼より焼入硬化性が優
れ、しかもＡＣ３変態点が相当降下するため、加熱温度
とその後の冷却剤の適切な選択により焼入れすると高硬
度のマルテンサイト組織になることから、−１−記拡散
／急冷処理したところ、さらに内壁面の硬度が高くなり
、管内壁に圧縮応力が残留し、このため管強度も向上し
て一段と強靭化できることがわかった。
れ、しかもＡＣ３変態点が相当降下するため、加熱温度
とその後の冷却剤の適切な選択により焼入れすると高硬
度のマルテンサイト組織になることから、−１−記拡散
／急冷処理したところ、さらに内壁面の硬度が高くなり
、管内壁に圧縮応力が残留し、このため管強度も向上し
て一段と強靭化できることがわかった。
（２）キャビテーションに対する耐久性ディーゼルエン
ジンの燃料噴射はパルス的に、しかも短時間に行われ、
これにともなって燃料噴射管の内壁面にはギヤどチージ
ョン、エロージョンが極端な場合２００〜３００ｈｒ以
下の短時間に発生し、エンジン出力の低下あるいは燃料
噴射管の破損を招くことがある。
ジンの燃料噴射はパルス的に、しかも短時間に行われ、
これにともなって燃料噴射管の内壁面にはギヤどチージ
ョン、エロージョンが極端な場合２００〜３００ｈｒ以
下の短時間に発生し、エンジン出力の低下あるいは燃料
噴射管の破損を招くことがある。
このようなキャビテーションの防１ト手段として燃料ポ
ンプ吐出弁の吸戻速度制御、燃料噴射管内壁の平滑化が
実施されつつあるが、最近ますます燃料の高圧噴射化が
推進されるとキャビテーションの発生を十分に抑制でき
なくなっている。とくにエンジンの高速回転時には不可
能に近い。このためキャビテーションが発生してもエロ
ージョンが起り難い燃料噴射管が要望されている。
ンプ吐出弁の吸戻速度制御、燃料噴射管内壁の平滑化が
実施されつつあるが、最近ますます燃料の高圧噴射化が
推進されるとキャビテーションの発生を十分に抑制でき
なくなっている。とくにエンジンの高速回転時には不可
能に近い。このためキャビテーションが発生してもエロ
ージョンが起り難い燃料噴射管が要望されている。
キャビテーションΦエロージョンは気泡崩壊時に生じた
衝撃的な圧力負荷の繰返しにともなう材ネ；］表面の微
視的な変形、剥離であるから、エロージョンを防ＩＦす
るためには材料の表面が変形し難い硬質材料が必要とな
る。しかし、燃料噴射管の製造には−１−記のようなき
びしい塑性変形加工が必要であり、この種の加工が困難
な強靭鋼管は適材でなく、またコストも大幅に増加する
ため好ましくない。
衝撃的な圧力負荷の繰返しにともなう材ネ；］表面の微
視的な変形、剥離であるから、エロージョンを防ＩＦす
るためには材料の表面が変形し難い硬質材料が必要とな
る。しかし、燃料噴射管の製造には−１−記のようなき
びしい塑性変形加工が必要であり、この種の加工が困難
な強靭鋼管は適材でなく、またコストも大幅に増加する
ため好ましくない。
しかるに−に記のように管内壁表層の基地鉄中にニッケ
ルまたはニッケル合金の拡散層を生成させた供試材５を
第２図に示すキャビテーション試験装置の燃料噴射ポン
プ本体１に取付け、モータｌの回転により燃料吸込みロ
アから吸引して加圧したディーゼルエンジン用燃料を噴
射弁６から延べ ５− ５００時間噴射して、キャビテーションに対するｉｌｌ
トｌ久性を観察評価した。その結果を第１表に示す。こ
れによればニッケルまたはニッケル合金めっき後拡散空
冷（急冷）処理することはキャビテーションに対する耐
久性改善に有効である。一方、このような拡散層に代え
て単なるめっき手段でも表面硬度はやや高いが、キャビ
テーションに対する耐久性は十分ではない。これは拡散
層を生成した場合ニッケル等が基地鉄中へ固溶し、その
や金的結合力はめつきにくらべて強固なため剥離しない
ことによるものであると推測できる。
ルまたはニッケル合金の拡散層を生成させた供試材５を
第２図に示すキャビテーション試験装置の燃料噴射ポン
プ本体１に取付け、モータｌの回転により燃料吸込みロ
アから吸引して加圧したディーゼルエンジン用燃料を噴
射弁６から延べ ５− ５００時間噴射して、キャビテーションに対するｉｌｌ
トｌ久性を観察評価した。その結果を第１表に示す。こ
れによればニッケルまたはニッケル合金めっき後拡散空
冷（急冷）処理することはキャビテーションに対する耐
久性改善に有効である。一方、このような拡散層に代え
て単なるめっき手段でも表面硬度はやや高いが、キャビ
テーションに対する耐久性は十分ではない。これは拡散
層を生成した場合ニッケル等が基地鉄中へ固溶し、その
や金的結合力はめつきにくらべて強固なため剥離しない
ことによるものであると推測できる。
また最Ｍディーゼルエンジンにもアルコール添加燃料の
使用が検討されているが、この場合アルコールによる燃
料噴射管内壁面の腐食が懸念される。一般にこの種の腐
食とキャビテーション、エロージョンどは互に促進し合
う性質があるため急速に全面か損傷を受けて遂に破壊す
るにいたるという経過をたζ゛ることが多い。
使用が検討されているが、この場合アルコールによる燃
料噴射管内壁面の腐食が懸念される。一般にこの種の腐
食とキャビテーション、エロージョンどは互に促進し合
う性質があるため急速に全面か損傷を受けて遂に破壊す
るにいたるという経過をたζ゛ることが多い。
このようなアルコール添加燃料による燃料噴射管の腐食
防止手段として噴射管内壁面へのめつき＝ ６− ｆｆ１１表 が考えられる。しかし亜鉛のように鉄よりも卑な金属の
めつき層は犠牲腐食により溶出、剥離して燃料噴射弁が
［Ｉづまりするため好ましくない。また銅とか、ニッケ
ルのように鉄よりも責な金属のめつき層にはピンホール
が生成し易く、ここから基地鉄の優先的腐食が進行する
ため好ましくないしかし、上記のようにニッケルめっき
後高温加熱してニッケルを基地鉄中へ固溶させ、硬質の
拡散層を生成させるとピンホールは発生しないため、ア
ルコール添加燃料に対する耐食性が向上し、１−分な耐
久性が得られることがわかった。
防止手段として噴射管内壁面へのめつき＝ ６− ｆｆ１１表 が考えられる。しかし亜鉛のように鉄よりも卑な金属の
めつき層は犠牲腐食により溶出、剥離して燃料噴射弁が
［Ｉづまりするため好ましくない。また銅とか、ニッケ
ルのように鉄よりも責な金属のめつき層にはピンホール
が生成し易く、ここから基地鉄の優先的腐食が進行する
ため好ましくないしかし、上記のようにニッケルめっき
後高温加熱してニッケルを基地鉄中へ固溶させ、硬質の
拡散層を生成させるとピンホールは発生しないため、ア
ルコール添加燃料に対する耐食性が向上し、１−分な耐
久性が得られることがわかった。
この発明は−１−記にかんがみて強靭かつ耐久性に優れ
た高圧燃料噴射管の提供を目的とする。この発明の要旨
は少くとも内周面にめっきしたニッケルまたはニッケル
合金を基地鉄中に固溶させて硬化層深さｌ ＯｐＬｍ以
上、表層硬さＨｖ２５０以上を示すニッケル等に富む硬
質拡散層を有する高圧燃料噴射管である。
た高圧燃料噴射管の提供を目的とする。この発明の要旨
は少くとも内周面にめっきしたニッケルまたはニッケル
合金を基地鉄中に固溶させて硬化層深さｌ ＯｐＬｍ以
上、表層硬さＨｖ２５０以上を示すニッケル等に富む硬
質拡散層を有する高圧燃料噴射管である。
以下この発明を実施例によって具体的に説明する。
第１実施例にッケル拡散層の生成例）
（１）第１工程
冷間引抜きしたシームレス炭素鋼管の内面に無電解めっ
き法によりニッケルめっき層（膜厚的３ｐｍ）を形成し
、ざらに冷間仕上げ引抜きしてｄ／Ｄ＝０．３の供試め
っき鋼管を試作した。
き法によりニッケルめっき層（膜厚的３ｐｍ）を形成し
、ざらに冷間仕上げ引抜きしてｄ／Ｄ＝０．３の供試め
っき鋼管を試作した。
（２）第２工程
」二記めつき鋼管を不活性ガス雰囲気加熱炉へ装入し、
９００℃Ｘ Ｏ，５ｈｒ加熱後空冷または急冷処理した
。これによりニッケルめっき層は基地中へ固溶して約４
０ｐＬｍの拡散層が生成された。つぎに上記拡散／空冷
処理鋼管（Ａ）、拡散／急冷処理鋼管（Ｂ）および比較
材としてニッケルめっき鋼管等について表層硬さ分布を
測定したところ、第２表に示すように（Ｂ）の硬化層が
最も深く、ライで（Ａ）、（Ｃ）の順に浅いことがわか
ったつぎに−に記供試鋼管を半割にして耐食性を評価す
るために塩水噴霧試験を行ったところ、第３表 ９− 第 ２ 表 第３表 注（１） 表中の数字は１ｃｍ″当りの赤錆発生数を示
す。
９００℃Ｘ Ｏ，５ｈｒ加熱後空冷または急冷処理した
。これによりニッケルめっき層は基地中へ固溶して約４
０ｐＬｍの拡散層が生成された。つぎに上記拡散／空冷
処理鋼管（Ａ）、拡散／急冷処理鋼管（Ｂ）および比較
材としてニッケルめっき鋼管等について表層硬さ分布を
測定したところ、第２表に示すように（Ｂ）の硬化層が
最も深く、ライで（Ａ）、（Ｃ）の順に浅いことがわか
ったつぎに−に記供試鋼管を半割にして耐食性を評価す
るために塩水噴霧試験を行ったところ、第３表 ９− 第 ２ 表 第３表 注（１） 表中の数字は１ｃｍ″当りの赤錆発生数を示
す。
（２） 表中の※は赤錆が流出してその発生数を調査で
きないことを示す。
きないことを示す。
−１０＝
に示すように（Ａ）、（Ｂ）はあまり赤錆が発生しなか
ったが、（Ｃ）は全面に赤錆が発生した。
ったが、（Ｃ）は全面に赤錆が発生した。
第２実施例にニッケル・リン合金拡散層の生成例）
（１）第１工程
冷間引抜きしたシームレス炭素鋼管の内面に無電解めっ
き法により９１％Ｎｉ −９％Ｐ合金めつき層（膜厚約
３ルｆｉｌ）を形成（第３図参照）し、さらに冷間仕−
ヒ引抜きしてｄ／Ｄ＝０．３の供試めっき鋼管を試作し
た。
き法により９１％Ｎｉ −９％Ｐ合金めつき層（膜厚約
３ルｆｉｌ）を形成（第３図参照）し、さらに冷間仕−
ヒ引抜きしてｄ／Ｄ＝０．３の供試めっき鋼管を試作し
た。
（２）第２工程
上記供試めっき鋼管を不活性ガス雰囲気加熱炉へ装入し
、９００°ＯＸ０．５ｈｒ加熱後空冷処理した。これに
よりＮｉ −Ｐ合金めつき層は基地鉄中へ固溶して約４
０ｇｍの拡散層が生成された（第４図参照）。つぎに上
記拡散／空冷処理鋼管（イ）と比較材としてＮ１−Ｐ合
金めつき鋼管（ロ）について表層硬さ分布を測定したと
ころ、第４表に示すようにやはり（イ）は（ロ）にくら
べて硬化層が著しく深いことがわかった。つぎに上記供
試第４表 第５表 注（１）表中の数字はｌＣｍ′当りの赤錆発生数を示す
。
、９００°ＯＸ０．５ｈｒ加熱後空冷処理した。これに
よりＮｉ −Ｐ合金めつき層は基地鉄中へ固溶して約４
０ｇｍの拡散層が生成された（第４図参照）。つぎに上
記拡散／空冷処理鋼管（イ）と比較材としてＮ１−Ｐ合
金めつき鋼管（ロ）について表層硬さ分布を測定したと
ころ、第４表に示すようにやはり（イ）は（ロ）にくら
べて硬化層が著しく深いことがわかった。つぎに上記供
試第４表 第５表 注（１）表中の数字はｌＣｍ′当りの赤錆発生数を示す
。
（２）表中の※は赤錆が流出してその発生数を調査でき
ないことを示す。
ないことを示す。
鋼管を半割にして第１実施例の場合と同様に塩水噴霧試
験を行った結果、第５表に示すように（イ）にはあまり
赤錆が発生しない。
験を行った結果、第５表に示すように（イ）にはあまり
赤錆が発生しない。
以」二のとおり、この発明に係る高圧燃料噴射管はあら
かじめ管内壁にニッケルまたはニッケル合金めっき層を
形成し、これを高温加熱して基地鉄中へ固溶ごせて硬化
層深さｌ ＯｐＬｍ以上、表層硬さＨｖ２５０以上を示
すニッケル等に富む硬質拡散層が生成されているため、
従来よりも強靭で、キャビテーション、エロージョンに
対する耐久性に優れ、現状のディーゼル燃料のほかアル
コール添加燃料用の高圧燃料噴射管として好適である。
かじめ管内壁にニッケルまたはニッケル合金めっき層を
形成し、これを高温加熱して基地鉄中へ固溶ごせて硬化
層深さｌ ＯｐＬｍ以上、表層硬さＨｖ２５０以上を示
すニッケル等に富む硬質拡散層が生成されているため、
従来よりも強靭で、キャビテーション、エロージョンに
対する耐久性に優れ、現状のディーゼル燃料のほかアル
コール添加燃料用の高圧燃料噴射管として好適である。
第１図は内圧負荷状態における燃料噴射管の最大応力と
管径比との関係を示す曲線図、第２図はキャビテーショ
ン試験装置の概要図、第３図はＮｉ −Ｐ合金めつき状
態の金属組織を示す顕微鏡写真（Ｘ４２０倍）、第４図
はＮｉ −Ｐ合金めつき後における拡散／空冷処理状態
の金属組織を示す顕微鏡写真（Ｘ４２０倍）である。 −１３− ＠ １ 図 ０ ０．２ ０．４ ０．６ ０Ｂ １．０管径比（ｄ
／Ｄ） 第２図 ７ １ ５
管径比との関係を示す曲線図、第２図はキャビテーショ
ン試験装置の概要図、第３図はＮｉ −Ｐ合金めつき状
態の金属組織を示す顕微鏡写真（Ｘ４２０倍）、第４図
はＮｉ −Ｐ合金めつき後における拡散／空冷処理状態
の金属組織を示す顕微鏡写真（Ｘ４２０倍）である。 −１３− ＠ １ 図 ０ ０．２ ０．４ ０．６ ０Ｂ １．０管径比（ｄ
／Ｄ） 第２図 ７ １ ５
Claims (1)
- 少なくとも内周面の表層基地鉄中に硬化層深さ１０ ｇ
ｍ以上、表層硬さＨｖ２５０以上を示すニッケル等に富
む硬質拡散層を生成させたことを特徴とする表面硬化層
を有する高圧燃料噴射管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14555083A JPS6037483A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 表面硬化層を有する高圧燃料噴射管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14555083A JPS6037483A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 表面硬化層を有する高圧燃料噴射管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037483A true JPS6037483A (ja) | 1985-02-26 |
Family
ID=15387767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14555083A Pending JPS6037483A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 表面硬化層を有する高圧燃料噴射管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037483A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02247085A (ja) * | 1989-02-07 | 1990-10-02 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 厚肉細径燃料噴射管及びその製造方法 |
| JP2001280218A (ja) * | 2000-01-26 | 2001-10-10 | Usui Internatl Ind Co Ltd | ディーゼルエンジン用コモンレール |
| JPWO2013002356A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2015-02-23 | 東洋鋼鈑株式会社 | 表面処理鋼板、燃料パイプおよび電池缶 |
| JP2017087225A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | マルヤス工業株式会社 | 製品製造方法およびそれによって製造される高圧配管 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5476717A (en) * | 1977-11-30 | 1979-06-19 | Usui Kokusai Sangyo Kk | High pressure fuel injection pipe material and method of producing same |
| JPS5476718A (en) * | 1977-11-30 | 1979-06-19 | Usui Kokusai Sangyo Kk | High pressure fuel injection pipe material |
| JPS58204178A (ja) * | 1982-05-24 | 1983-11-28 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 孔周面に硬化被膜を有する厚肉細径の高圧流体供給管及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP14555083A patent/JPS6037483A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5476717A (en) * | 1977-11-30 | 1979-06-19 | Usui Kokusai Sangyo Kk | High pressure fuel injection pipe material and method of producing same |
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| JPWO2013002356A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2015-02-23 | 東洋鋼鈑株式会社 | 表面処理鋼板、燃料パイプおよび電池缶 |
| JP2017087225A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | マルヤス工業株式会社 | 製品製造方法およびそれによって製造される高圧配管 |
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