[发明专利]制造铸铁部件的方法、铸铁部件及车辆发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造在铸铁材料表面形成有包层的铸铁部件的方 法。更具体而言，本发明涉及一种制造具有通过将利用激光熔化的包 层材料熔敷到铸铁材料表面而形成的包层的铸铁部件的方法。

背景技术

通常为了提高发动机气缸盖的阀座的耐久性，已在与进气阀或排 气阀发生接触的接触表面形成耐磨包层作为阀座。通常通过使用例如 激光的高密度热源熔化耐磨材料(包层材料)并将熔化的材料熔敷到所 述接触表面而形成所述包层。

在铸铁材料用于气缸盖本体的情况下，由于铸铁材料比普通钢材 料具有更高的碳含量，尤其是在其表面存在平面形状的长且大的A型 石墨，所以在进行包层时石墨与空气中含有的氧气反应，从而会产生 二氧化碳气体。由于这种气体的产生，会在形成的阀座(包层)中产生如 针孔或气孔的气体缺陷。

另一方面，由于在进行包层时将熔化的材料熔敷，所以铸铁材料 的表面被加热，且包括表面的表面层会激冷。由于该激冷，铸铁材料 的表面层凝固收缩，因此会在包层中产生焊缝裂纹。

为了解决上述问题，作为制造在铸铁材料表面形成有包层的铸铁 部件的方法的一个例子，已提出了一种方法，其中在进行包层之前吹 洗将形成有包层的铸铁材料的表面，以预先除去存在于铸铁材料的表 面部分的石墨，且在石墨已经被除去的表面部分形成包层(例如，参考 专利文件1)。根据这种包层方法，由于已经从铸铁材料的表面部分预 先除去了石墨，所以在进行包层时二氧化碳气体的产生受到限制，从 而可以限制包层中气体缺陷的产生。

另一方面，作为防止焊缝裂纹的方法的例子，已经提出了一种方 法，其中在铸铁表面配置具有比Fe更大的形成碳化物倾向的金属(例 如，铸铁)和Ni和/或Co的合金，通过激光熔化这些材料并凝固以进行 包层(例如，参考专利文件2)。同样，还提出一种方法，其中将最易受 到铸铁制成的气缸衬筒的内表面摩擦的区域预热后，用具有高能量密 度的激光束辐射该区域，由此熔敷具有优异的耐磨性和抗咬合性的材 料而形成包层(例如，参考专利文件3)。

专利文件1：日本专利公开(公开)号1-111855

专利文件2：日本专利公开(公开)号1-104906

专利文件3：日本专利公开(公开)号1-104487

发明内容

即使如专利文件1中所述吹洗铸铁材料的表面，也不能完全除去 其表面部分中存在的石墨，因此难以限制气体缺陷的产生。尤其是在 铸铁制成的气缸盖本体上形成包层作为阀座的情况下，由于气缸盖本 体具有复杂的形状，所以难以精确地从将要形成包层的位置除去石墨。 此外，在大尺寸柴油发动机的情况下，其中形成包层作为阀座的区域 较宽，包层凝固模式的平衡性易变得较差，因此产生的少数针孔导致 在包层中产生裂纹。

在如专利文件2中所述进行包层的情况下，通过相互熔合包层材 料和铸铁材料可以限制焊缝裂纹。而且，在如专利文件3中所述进行 包层的情况下，铸铁部件的受热区域通过使用用以熔化材料的激光而 缩小，由此可以限制焊缝裂纹。然而，在简单地进行这些包层方法的 时候，由于没有限制石墨与氧气的反应，所以不能充分地限制包层中 气体缺陷的产生。

已完成本发明以解决上述问题，因此本发明的目的是提供一种制 造铸铁部件的方法，在该方法中可以减少在铸铁材料表面上形成的包 层中产生的例如气孔或针孔的气体缺陷，并可以限制包层中焊缝裂纹 的产生。

本发明提供了一种制造铸铁部件的方法，该方法包括通过激光辐 射装置发出的激光的辐射熔化用于包层的材料(包层材料)并将熔化的 材料熔敷到部分铸铁材料的表面而形成包层的步骤，其特征在于，所 述形成包层的步骤通过使用主要成分为铜元素的材料作为所述包层材 料来进行，以使得在形成所述包层时，厚度为0.01～2.0mm的硬化层形 成在所述铸铁材料的所述表面上。

如上所述通过在铸铁材料上形成包层可以减少包层中气体缺陷的 产生，并且还可以限制包层中焊缝裂纹的产生。如下面的实施例中所 示，如果硬化层的厚度小于0.01mm，难以合适地形成包层的焊缝，且 如果硬化层的厚度大于2.0mm，那么在包层中容易产生气体缺陷，且 在包层中容易产生焊缝裂纹。可以通过调整激光的辐射强度或者在所 述形成包层的步骤中通过调整形成包层的速度来形成具有上述厚度的 硬化层。