JP3552332B2 - Remelting reforming method of aluminum material - Google Patents
Remelting reforming method of aluminum material Download PDFInfo
- Publication number
- JP3552332B2 JP3552332B2 JP09153095A JP9153095A JP3552332B2 JP 3552332 B2 JP3552332 B2 JP 3552332B2 JP 09153095 A JP09153095 A JP 09153095A JP 9153095 A JP9153095 A JP 9153095A JP 3552332 B2 JP3552332 B2 JP 3552332B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum material
- gas
- present
- plasma
- aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はアルミニウム材の表面改質方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
金属材料の表面改質方法には、表面焼入れ、浸炭、窒化など多種の方法が利用されているが、近年、再溶融処理法による改質方法(以下、「再溶融改質方法」と略記する。)が実用に供されている。
例えば、特開昭61−193773号公報「アルミ合金鋳物製内燃機関用シリンダヘッドの改良処理方法」は、アルミ製シリンダヘッドの必要部分に高密度エネルギーを照射して再溶融させて改質を図るものであり、高密度エネルギーとして実施例においてTIGアークを用い、その他レーザ、電子ビーム、プラズマアークでもよいとされている。
【0003】
なお、再溶融改質方法は、微小気孔等の鋳造欠陥を有するアルミニウム材を、再溶融して再冷却すれば、母材側から表面へ指向性凝固を実施でき、鋳造欠陥が表面へ押出されるので改質が図れる。同時に、非溶融部分が大きな容量の冷し金の作用をなすので再溶融部が急冷されて組織が微細化し、表面の改質が図れるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、前記再溶融改質方法に注目し、特にプラズマアークによるアルミニウム材の表面改質を研究するなかで、次の様な問題点を見出した。
図10(a),(b)は従来アルミニウム材に用いられる交流プラズマ法の原理図であり、周知の通りアルミニウム材101は、強固なAl2O3の酸化膜102で覆われているため、(a)にてアルミニウム材101を「−」、プラズマトーチの電極103を「+」することにより、アルミニウム材101から電子eを飛ばし、この電子eで酸化膜102を突き破る。直後に、極性を変更した(b)にて電極103から電子eを飛ばし、この電子eのエネルギーでアルミニウム材101の表面を加熱し、再溶融させる方法である。即ち、アルミニウム材には交番的に極性が変化して上記(a),(b)を繰返すところの「交流プラズマ法」が適していると言われている。
【0005】
しかし、上記(a)のときに電子eは酸化膜102のみならず、電極103にも衝突し、電極103を大いに消耗させるという問題がある。詳しくは後述する。
そこで、本発明者等は、交流プラズマ法に代る新プラズマ法を鋭意研究し、表面改質及び溶接に関し満足し得る技術を開発することに成功した。
【0006】
【課題を解決するための手段】
具体的には、請求項1ではアルミニウム材の表面に高密度エネルギービームを照射して、該表面を再溶融させて表面を改質するに際し、雰囲気をMg 3 N 2 ガスとし、高密度エネルギービームをアルミニウム材側がプラス極となるような直流プラズマアークとすることを特徴とする。
【0008】
前記Mg3N2 ガスは、作動ガスの一部である窒素ガスを、アルミニウム材中のMg成分又は外部から供給したMg成分をガス化させて反応させ、生成させる。
【0009】
請求項2では、アルミニウム材の表面に高密度エネルギービームを照射して、該表面を再溶融させて表面を改質するに際し、アルミニウム材同士の突合せ部又はすみ肉部に照射することで、改質と同時に接合を行うことを特徴とする。
【0010】
なお上記表面改質において、電極とアルミニウム材表面の電圧は、トーチ間距離とガス体(雰囲気)により決まり、同トーチ間距離においては、Ar雰囲気に比較して、N2雰囲気では電圧を倍増しなければ所定のプラズマアークを発生させることはできない。従って、放電しにくくなるため一般にN2は使用されない。
しかし、本発明はN2を適量に抑えることでN2雰囲気下でのプラズマ処理を可能にしたものである。
【0011】
【作用】
Mg 3 N 2 ガスでアルミニウム材表面の酸化膜を除去してアルミニウム材を露出状態にし、そこにプラズマアークを照射する。
【0012】
図1(a),(b)は本発明に係る再溶融改質方法の原理図であり、(a)において酸化膜1で被覆されたアルミニウム材2に電極3を臨ませ、アルミニウム材2側を「+」、電極3側を「−」となるように直流電源4をつなぎ、且つ処理雰囲気を還元性ガスであるMg3N2とする。
すると、Mg3N2+2Al2O3+3Mg→2AlN+6MgO+2Alの反応式により、酸化膜1が除かれる。
(b)は酸化膜1の除かれたアルミニウム材2に電極3から電子eが衝突していることを示し、この直流プラズマアークにより、アルミニウム材2の再溶融改質がなせる。
【0013】
前記Mg3N2ガスの生成方法を3例説明する。
図2(a),(b)は本発明に係る還元性ガスの生成方法の第1原理図であり、アルミニウム材2Aは適量の(Mg)が含有されているものを使用する。(a)にて電極3から電子eを発射すると、プラズマアークにより酸化膜1を局部的に加熱・破壊してアルミニウム材2Aに至り、それを溶かし、成分中のMgをガス化する。このMgが作動ガスの一部のN2と次のごとく反応する。
3Mg(ガス)+N2→Mg3N2
(b)は雰囲気がMg3N2に変わった状態を示し、本図は図1(a)と同じであるから、以降、再溶融改質がなせる。
【0014】
図3は本発明に係る還元性ガスの生成方法の第2原理図であり、酸化膜1の上に予めMg材5を置いておく。Mg材5はMg合金を含むペースト、シート、ワイヤの形態が取扱容易で好ましい。
作動ガスN2下でMg材5に電極3から電子eを照射すると、Mg材5中のMg成分がプラズマ熱でガス化し、3Mg(ガス)+N2→Mg3N2の反応が進行する。
【0015】
図4は本発明に係る還元性ガスの生成方法の第3原理図であり、酸化膜1の上に供給手段6,6にてMg含有材7を供給する。
作動ガスN2下でMg含有材7に電極3から電子eを照射すると、Mg成分がプラズマ熱でガス化し、3Mg(ガス)+N2→Mg3N2の反応が進む。
【0016】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。なお、実施例は、▲1▼直流プラズマ法と従来の交流プラズマ法との比較、▲2▼本発明におけるN2の適量、▲3▼本発明におけるMg含有材の適量、▲4▼本発明方法をシリンダヘッドの改質に適用した例、▲5▼,▲6▼本発明の溶接方法の例からなり、これらを順次説明する。
図5はプラズマトーチの原理図であり、以下の説明の便利のために掲載した。即ち、プラズマトーチ10はタングステン電極11(前記電極3に相当)をノズル12及びシールドキャップ13で同心円状に囲い、電極11とノズル12との間にセンターガス(前記作動ガスに相当)を流し、ノズル12とシールドキャップ13との間にシールドガスを流す構造のものである。
【0017】
▲1▼直流プラズマ法と従来の交流プラズマ法との比較;
図6はタングステン電極の先端の拡大図であり、タングステン電極11の径Dを3mm、先端角θを60゜とした場合に、最初の先端Rを0.1mmとした。Rが大きくなると、アークの発生が困難になり、発生したアークが左右に振れて直進性が悪化し、またアーク径が増大して絞りにくくなるからである。そこで、使用限界をR=0.8mmとし、この値に達したら寿命とすることにした。
【0018】
次の表1は実験条件をまとめたものである。
【0019】
【表1】
【0020】
実施例1は直流プラズマ法によるもので、センターガス流量を、Ar(アルゴンガス)0.55l/min+N20.05l/minとし、シールドガス流量をAr9l/min、電流を100A(又は80A)、導電条件を1分通電、1分停止の繰返しとして、電極の摩耗を調べた。
比較例1は従来の交流プラズマ法によるものであり、センターガス流量のみAr0.6l/min(即ちN2を混合せず)とし、他の条件は実施例1に合せた。
【0021】
図7はタングステン電極の寿命比較グラフであり、横軸は使用回数、縦軸は電極の先端Rを示し、●は100A、○は80Aでの結果である。
100Aにおいて比較例1では4回程で寿命となったのに対して、実施例1では42回は使用可能であり、寿命は約10倍となっている。グラフ中、▲1▼〜▲4▼における電極11の先端の形状は次の図に示す通りであった。
【0022】
図8▲1▼〜▲4▼はタングステン電極の先端の形状説明図であり、▲1▼は未使用状態を示し、R=0.1mm、N(使用回数)=0、▲2▼,▲3▼は本発明方法での使用状態(途中)を示し、▲4▼は従来方法での使用状態(寿命)を示した。
従って、本発明によれば、アルミニウム材の再溶融改質が直流プラズマ法で実施可能になり、しかも電極の消耗を抑えることができ、交流プラズマ法よりも優れていることが明らかになった。
【0023】
▲2▼本発明におけるN2の適量;
前記実施例1ではセンターガスをAr0.55l/min+N20.05l/minとしたが、このN2の適量を調べることは重要である。そこで、本発明者等は、次の表2の条件での実験を実施した。
【0024】
【表2】
【0025】
比較例2はセンターガスをArのみとしたので、本発明の還元性ガスが形成できず、酸化膜を除去することができないため処理は不良であった。
実施例2はN2/Ar比を1.7%、実施例3はN2/Ar比を10%、実施例4はN2/Ar比を20%、実施例5はN2/Ar比を33%としたので、処理結果は良好であった。
【0026】
比較例3はN2/Ar比を43%としたもので、処理結果は不良であった。周知の通り、同一トーチ高さにおいて、センターガスをArにした場合に比べて、N2の場合は所要電圧が約2倍となる。即ち、電圧を倍増しなければN2で所定のプラズマアークを発生させることはできない。従って、比較例3のようにN2の比率が過剰になると良好なプラズマアークが得られず、所望の処理結果が得られない。
従って、本発明方法においては、センターガスのN2/Ar比を1.7%〜33%範囲とすることが望ましい。この範囲であれば電圧や電流値を適度に抑えることができる。
【0027】
▲3▼本発明におけるMg含有材の適量;
表3はMg含有材の量を変化させて前記図3に記載した実験を実施した。その条件及び結果を記載したものである。
【0028】
【表3】
【0029】
アルミニウム材及びMg含有材の項を除いて、前記実施例1と同等条件であるから、この分の説明は省略する。
アルミニウム材はAC4Cを使用した。この材料は含有Mg成分が0.25〜0.45重量%であり、含有Mgの量が微量である。
一方、Mg含有材はAC7Bの粉末を使用した。この材料は含有Mg成分が約10重量%であり、含有Mgの量が多量である。粉末の大きさは10〜100μmとした。少量であれば、AC7B材をヤスリで削り、発生した粉を使用してもよい。
【0030】
比較例4はMg含有材を添加しなかった。アルミニウム材(AC4C)中のMgでは不足であったため、還元性ガスが生成せず、所定の処理ができなかった。実施例6はMg含有材を2mg/cm2、実施例7はMg含有材を5mg/cm2、実施例8はMg含有材を10mg/cm2、実施例9はMg含有材を20mg/cm2添加したところ満足すべき処理ができた。
比較例5はMg含有材を30mg/cm2としたものであり、一部がアルミニウム材表面に残留してしまった。Mg含有材の供給量が多過ぎたためと考える。従って、本発明においてはMg含有材の定量な供給量は2〜20mg/cm2である。
【0031】
アルミニウム材をMg成分の高いAC7A、AC7B、AC5Aとすれば母材内のMg成分が活用できるので、Mg含有材を節約若しくは無にすることができる。
【0032】
上記Mg含有材をを添加するのと同様の作用を発揮するものとして、アルミニウム材自身に含まれるMg成分を変える方法もある。
次の表4は、Mgの含有量が0,2.0,5.0,7.0,20,30wt%のアルミニウム材を準備し、これらのアルミニウム材に表に示す条件の下で本発明の直流プラズマ処理を施した。
【0033】
【表4】
【0034】
Mgが含まれていない比較例6では還元性ガスの生成が不足し、所望の改質効果は得られなかった。
従って、表4からMgを2.0〜20wt%の範囲で含むアルミニウム材であれば良好な結果が得られることが分かった。
【0035】
▲4▼本発明方法をシリンダヘッドの表面改質に適用した例;
図9はガソリンエンジンのシリンダヘッドの底面図であり、シリンダヘッド20には2個の吸気ポート21,21、2個の排気ポート22,22及び点火栓孔23が開けられており、図中のハッチング(///)を施した部分に本発明の再溶融改質処理を施すことにした。
【0036】
【表5】
【0037】
表5はその時の条件及び結果をまとめたものであり、シリンダヘッドはMgの含有成分が0.5%以下のAC2Bである。AC2BのMg成分は表3で述べたAC4Cに近いので、Mg含有材を2mg/cm2だけ図9のハッチング部分に載せた後、表4の条件で再溶融改質を実施した。
【0038】
処理後のシリンダヘッド20をシリンダブロックに組込み、ガソリンエンジンを完成し、6000rpmで100時間の連続運転を評価試験として実施した。運転後のエンジンを分解し、シリンダヘッド120の裏面を検査したところ、クラックの発生は認められなかった。
この種の改質処理を施さないシリンダブロックで同様の評価試験を実施すると、図9の排気ボート22,22間に微細なクラック25の発生することがあり、非改質品に比べて本発明による改質品は耐久性の向上が認められた。
【0039】
▲5▼本発明方法を突き合せ溶接に適用した例;
実施例15及び比較例8:
本発明のプラズマアーク溶接法と従来のTIG(イナートガスタングステンアーク)溶接法との比較例である。
実施例15の溶接部強度は比較例8の溶接部強度と遜色なかった。従って、よって、本発明の直流プラズマ溶接法によれば、従来のTIG法並みの突き合せ溶接が可能であることが確認できた。
【0041】
▲6▼本発明方法を重ねすみ肉溶接に適用した例;
実施例16及び比較例9:
本発明のプラズマアーク溶接法と従来のTIG(イナートガスタングステンアーク)溶接法との比較例である。
実施例16の溶接部強度は比較例9の溶接部強度と遜色なかった。従って、よって、本発明の直流プラズマ溶接法によれば、従来のTIG法並みのすみ肉溶接が可能であることが確認できた。
【0043】
尚、本発明のアルミニウム材2,2Aはアルミニウム合金鋳物を含む広い意味のアルミニウム合金を意味する。
【0044】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、Mg 3 N 2 ガスと直流プラズマアークとの組合わせにより、アルミニウム材の処理を実現したものであり、しかも従来の交流プラズマ法に比べて電極の寿命が格段に延びるという格別の効果が得られる。
【0046】
請求項1で用いるMg 3 N 2 ガスを作動ガス中のN2とアルミニウム材中のMg成分又は外部から供給したMg成分と反応させて生成するので、Mg 3 N 2 ガスは簡単に生成でき、生産コストの高騰を抑えることができる。
【0047】
請求項2は、Mg 3 N 2 ガスと直流プラズマアークとの組合わせにより、アルミニウム材同士の突合せ部又はすみ肉部に照射することで、改質と同時に接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る再溶融改質方法の原理図
【図2】本発明に係る還元性ガスの生成方法の第1原理図
【図3】本発明に係る還元性ガスの生成方法の第2原理図
【図4】本発明に係る還元性ガスの生成方法の第3原理図
【図5】プラズマトーチの原理図
【図6】タングステン電極の先端の拡大図
【図7】タングステン電極の寿命比較グラフ
【図8】タングステン電極の先端の形状説明図
【図9】ガソリンエンジンのシリンダヘッドの底面図
【図10】従来のアルミニウム材に用いられる交流プラズマ法の原理図
【符号の説明】
1…酸化膜、2,2A…アルミニウム材、3…電極、4…直流電源、5…Mg材、7…Mg含有材、10…プラズマトーチ。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to surface modification how the aluminum material.
[0002]
[Prior art]
Various methods, such as surface quenching, carburizing, and nitriding, have been used for the surface modification of metal materials. In recent years, a modification method by a remelting treatment method (hereinafter, abbreviated as “remelting modification method”) has been used. ) Is in practical use.
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 61-193773 discloses a method of improving a cylinder head for an aluminum alloy cast internal combustion engine by irradiating a required portion of an aluminum cylinder head with high-density energy and re-melting the same. In this embodiment, a TIG arc is used as the high-density energy, and a laser, an electron beam, or a plasma arc may be used.
[0003]
In the remelting reforming method, if the aluminum material having casting defects such as micropores is remelted and recooled, directional solidification can be performed from the base material side to the surface, and the casting defects are extruded to the surface. Therefore, reforming can be achieved. At the same time, since the non-melted portion acts as a chill with a large capacity, the re-melted portion is rapidly cooled, the structure becomes finer, and the surface can be modified.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have paid attention to the remelting reforming method, and in particular, have studied the surface modification of an aluminum material by a plasma arc and have found the following problems.
FIGS. 10A and 10B are principle diagrams of an AC plasma method conventionally used for an aluminum material. As is well known, the
[0005]
However, in the case of the above (a), there is a problem that the electrons e collide not only with the
Therefore, the present inventors have intensively studied a new plasma method instead of the AC plasma method, and have succeeded in developing a technique that can satisfy surface modification and welding.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Specifically, in
[0008]
The Mg 3 N 2 gas, a nitrogen gas, which is part of the working gas, the Mg component supplied from Mg component or external in aluminum material is reacted by gasification, Ru to produce.
[0009]
In
[0010]
Note Oite above surface modification, the voltage of the electrode and the aluminum material surface is determined by the torch distance and gas body (atmosphere), in the torch distance, compared to the Ar atmosphere, a voltage is N 2 atmosphere If it does not double, a predetermined plasma arc cannot be generated. Therefore, N 2 is not generally used because discharge becomes difficult.
However, the present invention enables plasma processing in an N 2 atmosphere by suppressing N 2 to an appropriate amount.
[0011]
[Action]
The oxide film on the surface of the aluminum material is removed with Mg 3 N 2 gas to expose the aluminum material, and a plasma arc is applied to the exposed aluminum material.
[0012]
FIGS. 1A and 1B are principle diagrams of a remelting reforming method according to the present invention. In FIG. 1A, an
Then, the
(B) shows that the electron e collides from the
[0013]
Three examples of the method of generating the Mg 3 N 2 gas will be described.
FIGS. 2A and 2B are first principle diagrams of a method for generating a reducing gas according to the present invention. An
3Mg (gas) + N 2 → Mg 3 N 2
(B) shows a state in which the atmosphere is changed to Mg 3 N 2 , and since this figure is the same as FIG. 1 (a), remelting reforming can be performed thereafter.
[0014]
FIG. 3 is a second principle view of the method for generating a reducing gas according to the present invention, in which an
When electrons e are irradiated from the
[0015]
FIG. 4 is a third principle view of the method for generating a reducing gas according to the present invention, in which Mg-containing
When the electron e is irradiated from the
[0016]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. The examples are as follows: (1) comparison between DC plasma method and conventional AC plasma method, ( 2 ) proper amount of N2 in the present invention, (3) proper amount of Mg-containing material in the present invention, and (4) present invention. Examples of applying the method to reforming a cylinder head, (5) and (6) consist of examples of the welding method of the present invention, and these will be described sequentially.
FIG. 5 is a diagram showing the principle of the plasma torch, which is provided for convenience of the following description. That is, the
[0017]
(1) Comparison between DC plasma method and conventional AC plasma method;
FIG. 6 is an enlarged view of the tip of the tungsten electrode. When the diameter D of the
[0018]
Table 1 below summarizes the experimental conditions.
[0019]
[Table 1]
[0020]
The first embodiment is based on a DC plasma method, in which the center gas flow rate is 0.55 l / min of Ar (argon gas) +0.05 l / min of N 2 , the shielding gas flow rate is 9 l / min, the current is 100 A (or 80 A), Electrode wear was examined under the conductive conditions of 1 minute energization and 1 minute stop.
Comparative Example 1 was based on the conventional AC plasma method, and the center gas flow rate was changed to Ar 0.6 l / min (that is, N 2 was not mixed), and the other conditions were the same as in Example 1.
[0021]
FIG. 7 is a graph comparing the lifespan of the tungsten electrode, in which the horizontal axis represents the number of times of use and the vertical axis represents the tip R of the electrode.
At 100A, the life was about four times in Comparative Example 1, whereas in Example 1, it could be used 42 times, and the life was about ten times longer. In the graph, the shape of the tip of the
[0022]
FIGS. 8 (1) to 8 (4) are explanatory views of the shape of the tip of the tungsten electrode. FIG. 8 (1) shows an unused state, R = 0.1 mm, N (number of times of use) = 0, (2), ▲ 3) shows the state of use (on the way) in the method of the present invention, and (4) shows the state of use (life) in the conventional method.
Therefore, according to the present invention, it has been clarified that the remelting and reforming of the aluminum material can be performed by the direct current plasma method, and furthermore, the consumption of the electrodes can be suppressed, which is superior to the alternating current plasma method.
[0023]
( 2) an appropriate amount of N 2 in the present invention;
In the first embodiment, the center gas is Ar 0.55 l / min + N 2 0.05 l / min. However, it is important to check the appropriate amount of N 2 . Therefore, the present inventors conducted an experiment under the conditions shown in Table 2 below.
[0024]
[Table 2]
[0025]
In Comparative Example 2, since the center gas was only Ar, the reducing gas of the present invention could not be formed, and the oxide film could not be removed.
Example 2 has an N 2 / Ar ratio of 1.7%, Example 3 has an N 2 / Ar ratio of 10%, Example 4 has an N 2 / Ar ratio of 20%, and Example 5 has an N 2 / Ar ratio. Was 33%, so that the treatment result was good.
[0026]
In Comparative Example 3, the N 2 / Ar ratio was set to 43%, and the processing result was poor. As is well known, at the same height of the torch, as compared with the case where the center gas to Ar, in the case of N 2 required voltage is approximately doubled. That is, it is impossible to generate a predetermined plasma arc with N 2 to be double the voltage. Therefore, good plasma arc when the ratio of N 2 becomes excessive is not obtained as in Comparative Example 3 can not be obtained the desired processing result.
Therefore, in the method of the present invention, it is desirable that the N 2 / Ar ratio of the center gas is in the range of 1.7% to 33%. Within this range, the voltage and current values can be appropriately suppressed.
[0027]
(3) an appropriate amount of the Mg-containing material in the present invention;
In Table 3, the experiment described in FIG. 3 was performed by changing the amount of the Mg-containing material. The conditions and results are described.
[0028]
[Table 3]
[0029]
Except for the aluminum material and the Mg-containing material, the conditions are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
AC4C was used as the aluminum material. This material has a Mg content of 0.25 to 0.45% by weight, and the amount of Mg contained is very small.
On the other hand, as the Mg-containing material, AC7B powder was used. This material has a Mg content of about 10% by weight and a large amount of Mg. The size of the powder was 10 to 100 μm. If the amount is small, the AC7B material may be shaved with a file and the generated powder may be used.
[0030]
In Comparative Example 4, no Mg-containing material was added. Since Mg in the aluminum material (AC4C) was insufficient, no reducing gas was generated and the predetermined treatment could not be performed. Example 6 is 2 mg / cm 2 of Mg-containing material, Example 7 is 5 mg / cm 2 of Mg-containing material, Example 8 is 10 mg / cm 2 of Mg-containing material, and Example 9 is 20 mg / cm 2 of Mg-containing material. When 2 was added, satisfactory treatment was performed.
In Comparative Example 5, the content of the Mg-containing material was 30 mg / cm 2 , and a part thereof remained on the surface of the aluminum material. It is considered that the supply amount of the Mg-containing material was too large. Therefore, in the present invention, the quantitative supply amount of the Mg-containing material is 2 to 20 mg / cm 2 .
[0031]
If the aluminum material is made of AC7A, AC7B, or AC5A having a high Mg content, the Mg content in the base material can be utilized, so that the Mg-containing material can be saved or eliminated.
[0032]
There is a method of changing the Mg component contained in the aluminum material itself so as to exhibit the same effect as adding the Mg-containing material.
Table 4 below shows that aluminum materials having Mg contents of 0, 2.0, 5.0, 7.0, 20, and 30 wt% were prepared, and the present invention was applied to these aluminum materials under the conditions shown in the table. DC plasma treatment.
[0033]
[Table 4]
[0034]
In Comparative Example 6 containing no Mg, the generation of reducing gas was insufficient, and the desired reforming effect was not obtained.
Accordingly, it was found from Table 4 that good results were obtained with aluminum materials containing Mg in the range of 2.0 to 20 wt%.
[0035]
(4) Example in which the method of the present invention is applied to surface modification of a cylinder head;
FIG. 9 is a bottom view of the cylinder head of the gasoline engine. The
[0036]
[Table 5]
[0037]
Table 5 summarizes the conditions and results at that time. The cylinder head is made of AC2B containing 0.5% or less of Mg. Since the Mg component of AC2B is close to that of AC4C described in Table 3, the Mg-containing material was placed on the hatched portion of FIG. 9 by 2 mg / cm 2 , and then remelt reforming was performed under the conditions of Table 4.
[0038]
The
When a similar evaluation test is performed on a cylinder block that is not subjected to this type of reforming treatment,
[0039]
{Circle over (5)} Examples in which the method of the present invention is applied to butt welding;
Example 15 and Comparative Example 8:
It is a comparative example of the plasma arc welding method of the present invention and a conventional TIG (inert gas tungsten arc) welding method.
The weld strength of Example 15 was comparable to the weld strength of Comparative Example 8. Therefore, according to the DC plasma welding method of the present invention, it was confirmed that butt welding comparable to the conventional TIG method was possible.
[0041]
{Circle around (6)} Example in which the method of the present invention is applied to fillet welding;
Example 16 and Comparative Example 9:
It is a comparative example of the plasma arc welding method of the present invention and a conventional TIG (inert gas tungsten arc) welding method.
The weld strength of Example 16 was comparable to the weld strength of Comparative Example 9. Therefore, according to the DC plasma welding method of the present invention, it was confirmed that fillet welding comparable to the conventional TIG method was possible.
[0043]
The
[0044]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects by the above configuration.
The first aspect of the present invention realizes the treatment of an aluminum material by a combination of a Mg 3 N 2 gas and a DC plasma arc, and has a special advantage that the life of the electrode is significantly extended as compared with the conventional AC plasma method. The effect is obtained.
[0046]
Since the Mg 3 N 2 gas used in
[0047]
According to the second aspect , the joint can be performed simultaneously with the reforming by irradiating the butted portion or the fillet portion between the aluminum materials by the combination of the Mg 3 N 2 gas and the DC plasma arc .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle diagram of a remelting reforming method according to the present invention. FIG. 2 is a first principle diagram of a reducing gas generating method according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a reducing gas generating method according to the present invention. Second principle diagram [FIG. 4] Third principle diagram of the reducing gas generation method according to the present invention [FIG. 5] Principle diagram of plasma torch [FIG. 6] Enlarged view of tip of tungsten electrode [FIG. 7] Life comparison graph [Fig. 8] Illustration of tip shape of tungsten electrode [Fig. 9] Bottom view of cylinder head of gasoline engine [Fig. 10] Principle diagram of AC plasma method used for conventional aluminum material [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記Mg 3 N 2 は、作動ガスの一部であるN 2 ガスを、アルミニウム材中のMg成分又は外部から供給したMg成分と反応させて生成することを特徴とするアルミニウム材の再溶融改質方法。When irradiating the surface of the aluminum material with a high-density energy beam and re-melting the surface to modify the surface, the atmosphere is made of Mg 3 N 2 gas so that the aluminum material side of the high-density energy beam has a positive pole. A method for remelting and reforming an aluminum material to be a direct current plasma arc ,
The Mg 3 N 2 is produced by reacting N 2 gas, which is a part of the working gas, with a Mg component in the aluminum material or a Mg component supplied from the outside , and re-melting reforming the aluminum material. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09153095A JP3552332B2 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Remelting reforming method of aluminum material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09153095A JP3552332B2 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Remelting reforming method of aluminum material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08260116A JPH08260116A (en) | 1996-10-08 |
| JP3552332B2 true JP3552332B2 (en) | 2004-08-11 |
Family
ID=14029008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09153095A Expired - Fee Related JP3552332B2 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Remelting reforming method of aluminum material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552332B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6340942B2 (en) * | 2014-06-18 | 2018-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | Soot reduction removal method and soot reduction removal device |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP09153095A patent/JP3552332B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08260116A (en) | 1996-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2322315B1 (en) | Hardfacing mig-arc welding wire and hardfacing mig-arc welding process | |
| CA2436445C (en) | Flux-cored wire formulation for welding | |
| JP2890658B2 (en) | Local strengthening method of aluminum casting parts | |
| JP7238990B2 (en) | Arc welded joint and arc welding method | |
| US11426824B2 (en) | Aluminum-containing welding electrode | |
| JP2015514584A (en) | System and method for welding electrodes | |
| KR20200038175A (en) | Additive manufacturing using aluminum-containing wire | |
| US20190099822A1 (en) | Additive manufacturing using aluminum-containing wire | |
| JP2996778B2 (en) | Protection gas for arc welding of aluminum and welding method | |
| JP3184236B2 (en) | Aluminum alloy welding method | |
| JP3552332B2 (en) | Remelting reforming method of aluminum material | |
| JP3765771B2 (en) | Stainless steel arc welding flux cored wire | |
| JP3552331B2 (en) | Remelting reforming method of aluminum material | |
| JP2002361486A (en) | Flux cored wire for gas-shielded arc welding | |
| JP3552330B2 (en) | Surface alloying treatment method for aluminum material | |
| JP3735274B2 (en) | Arc welding method for aluminum or aluminum-based alloy | |
| JPS58181470A (en) | Surface hardening build-up welding method | |
| JPH0796396A (en) | Aluminum filler material for welding | |
| JP2731968B2 (en) | Overlay welding method for titanium or titanium alloy surface | |
| JPH07102386A (en) | Surface hardening method for aluminum alloy member | |
| JP3488357B2 (en) | Non-low hydrogen coated arc welding rod | |
| JP3960261B2 (en) | Steel welding method | |
| JP3158637B2 (en) | Material modification method and welding wire used therefor | |
| JPH04147769A (en) | Build-up welding method by welding for titanium alloy engine valve | |
| JP2003071590A (en) | Horizontal fillet gas shielded arc welding method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040402 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040423 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040426 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |