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I型油环用线材及其制造方法
申请号	CN200880019809.1	申请日	2008-06-11	公开(公告)号	CN102317659A	公开(公告)日	2012-01-11
申请人	日立金属株式会社;			发明人	落合正典; 佐佐木淳; 佐藤智之;
摘要	本发明涉及一种I型油环用线材，其具有左右轨道部和连结该轨道部的腹板部，在该腹板部上具有作为熔融贯通孔的油孔，线材的横截面轮廓的外切圆直径为10mm以下。在所述熔融贯通孔的出口侧形成有围绕熔融贯通孔出口的再熔融部，所述再熔融部在沿着贯通孔中心的横截面上超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融部，距所述熔融贯通孔的外周形成200μm以下，并且在所述熔融贯通孔的深度方向上形成100μm以下。
权利要求	1.一种I型油环用线材，其具有左右的轨道部和连结该轨道部的腹板部，在该腹板部上具有作为熔融贯通孔的油孔，线材的横截面轮廓的外切圆直径为10mm以下，其中，在所述熔融贯通孔的出口侧形成有围绕熔融贯通孔出口的再熔融凝固部，所述再熔融凝固部在沿着贯通孔中心的横截面上超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融凝固部，距所述熔融贯通孔的外周形成200μm以下，并且在所述熔融贯通孔的深度方向上形成100μm以下。 2.如权利要求1所述的I型油环用线材，其中，所述熔融贯通孔的形成方向形成为从线材的横截面形状的开口角度窄的一方朝向宽的一方。 3.如权利要求1所述的I型油环用线材，其中，所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度为30μm以下。 4.如权利要求2所述的I型油环用线材，其中，所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度为30μm以下。 5.一种I型油环用线材的制造方法，该I型油环用线材具有左右的轨道部和连结该轨道部的腹板部，在该腹板部上具有作为熔融贯通孔的油孔，线材的横截面轮廓的外切圆直径为10mm以下，其中，所述I型油环用线材的制造方法包括：通过激光穿设所述熔融贯通孔的穿孔工序；接着在所述熔融贯通孔的出口侧通过激光形成围绕熔融贯通孔出口的再熔融部、形成在沿着贯通孔中心的横截面上超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融部，距所述熔融贯通孔的外周为200μm以下，并且在所述熔融贯通孔的深度方向上为100μm以下的再熔融部的再熔融部形成工序。 6.如权利要求5所述的I型油环用线材的制造方法，其中，所述熔融贯通孔的形成方向为从线材的横截面形状的开口角度窄的一方朝向宽的一方的方向。 7.如权利要求5所述的I型油环用线材的制造方法，其中，所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度形成为30μm以下。 8.如权利要求6所述的I型油环用线材的制造方法，其中，所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度形成为30μm以下。 9.如权利要求5～8中任一项所述的I型油环用线材的制造方法，其中，在所述穿孔工序之前具有在I型油环用线材的至少形成贯通孔的表面上涂敷油的涂油工序。 10.如权利要求5～9中任一项所述的I型油环用线材的制造方法，其中，所述穿孔工序包括穿设比规定尺寸小的尺寸的孔的预穿孔工序和接着穿设规定尺寸的孔的精穿孔工序。 11.如权利要求5～10中任一项所述的I型油环用线材的制造方法，其中，接着所述再熔融部形成工序，包括在所述腹板部的形成有再熔融部的表面侧实施喷丸处理的喷丸处理工序。
说明书全文	I型油环用线材及其制造方法技术领域 [0001] 本发明涉及一种具有左右的轨道部和连结该轨道部的腹板部的I型油环用线材及其制造方法。背景技术 [0002] 以往，在用于形成安装于内燃机的活塞上的油环的I型线材形成的油孔通过冲切加工形成。要利用冲切加工进行穿孔，需要准备与各个产品规格对应的模型。 [0003] 对此，如专利文献1所披露，作为形成I型油环用线材的油孔的手段提出了激光束加工。根据专利文献1的技术，不需要为了形成油孔而准备与各个产品规格对应的模型，通过激光束加工能够加工成任意的孔形状、孔间距，在这方面上是有利的。 [0004] 在所述专利文献1中披露的钢制油环的制造方法在穿孔用工时削减的方面上是有利的，但是存在这样的问题，利用激光加工在剖面异形线材的表面上产生的凝固残留物(以下称作浮渣)。当残留浮渣，则在发动机动作中，由浮渣的脱落，会在发动机润滑油中混入金属块，存在对工作缸壁面造成损伤的危险性。 [0005] 为了改善浮渣附着的影响，在专利文献2中披露这样的技术，使用含有YAG(钇铝石榴石)激光的高热能密度加工法进行加热，辅助气体使用氧气或空气。另外还记载到，从射出侧对浮渣进行再加热将其吹飞。另外，在专利文献2中，作为浮渣对策也记述到利用摩擦(研磨、切削、打毛)在待位加工线上的浮渣除去法的有效性。 [0006] 专利文献1：日本特开平3-260473号公报 [0007] 专利文献2：日本特开平9-159025号公报 [0008] 在专利文献2中披露了使附着在表面的浮渣熔融，由高压气体将其吹飞的技术，但是虽然矿渣被从孔周边排除，但会再附着在表面的其他部位，或者通过孔附着在背面的危险，可靠性欠缺。 [0009] 另外，若提供吹飞形成于贯通孔上的浮渣程度的热能和气压时，贯通孔的形状不再满足规定的形状，会妨碍作为油环的性能。发明内容 [0010] 本发明的目的在于提供一种I型油环用线材及其制造方法、使浮渣的影响降低且具有规定的形状尺寸的油孔的I型油环用线材及其制造方法。 [0011] 本发明人发现在作为I型油环用线材的熔融贯通孔的油孔的出口侧形成规定的再熔融部，能够降低浮渣的影响，并且得到规定形状的油孔。 [0012] 根据本发明的第一观点，提供以下的I型油环用线材。 [0013] 该I型油环用线材具有左右的轨道部和连结该轨道部的腹板部，在该腹板部上具有作为熔融贯通孔的油孔，线材的横截面轮廓的外切圆直径为10mm以下，其中，在所述熔融贯通孔的出口侧形成有围绕熔融贯通孔出口的再熔融凝固部，所述再熔融凝固部在观察沿着贯通孔中心的横截面时超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融部，距所述熔融贯通孔的外周形成200μm以下，并且在所述熔融贯通孔的深度方向上形成100μm以下。 [0014] 所述熔融贯通孔的形成方向优选从线材的横截面的开口角度窄的一方朝向宽的一方形成。 [0015] 所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度优选为30μm以下。 [0016] 根据本发明的第二观点，所述I型油环用线材能够通过利用激光穿设所述熔融贯通孔的穿孔工序；接着在所述熔融贯通孔的出口侧通过激光形成围绕熔融贯通孔出口的再熔融部、形成在观察沿着贯通孔中心的横截面时超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融部，距所述熔融贯通孔的外周形成200μm以下，并且在所述熔融贯通孔的深度方向上形成100μm以下的再熔融部的再熔融部形成工序来制造。 [0017] 所述熔融贯通孔的形成方向优选从线材的横截面的开口角度窄的一方朝向宽的一方形成，所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度优选为30μm以下。 [0018] 适当地，在所述穿孔工序之前，在I型油环用线材的至少形成贯通孔的表面上涂敷油。 [0019] 适当地，所述穿孔工序包括穿设比规定尺寸小的尺寸的孔的预穿设工序和接着穿设规定尺寸的孔的精穿孔工序。 [0020] 接着所述再熔融部形成工序，也可以在所述腹板部的形成有再熔融凝固部的表面侧上进行喷丸处理。 [0021] (发明效果) [0022] 根据本发明，通过在作为I型油环用线材的熔融贯通孔的油孔的出口侧形成再熔融部，能够降低浮渣的影响，并且得到规定形状的油孔。附图说明 [0023] 图1是表示本发明的I型油环用线材的表面方式的一例的显微镜照片。 [0024] 图2是表示形成了熔融贯通孔后的表面方式的一例的显微镜照片。 [0025] 图3是表示本发明的I型油环用线材的横截面的形状的一例的模式图。 [0026] 图4是表示本发明的I型油环用线材的表面方式的一例的模式图。 [0027] 图5是本发明的形成了熔融贯通孔后的线材的剖面微观组织照片。 [0028] 图6是本发明的形成了再熔融部后的线材的剖面微观组织照片。 [0029] 图7是本发明的形成了熔融贯通孔后的线材的剖面微观照片。 [0030] 图8是本发明的形成了再熔融部后的线材的剖面微观组织照片。 [0031] 图9是表示对形成有再熔融凝固部的表面侧进行喷丸处理的线材的外观的显微镜照片。 [0032] 附图标记说明 [0033] 1、11、13再熔融凝固部 [0034] 2熔融贯通孔 [0035] 3、10、12浮渣 [0036] 4宽度 [0037] 5厚度 [0038] 6腹板的厚度 [0039] 7贯通孔的宽度 [0040] 8贯通孔的长度 [0041] 9贯通孔的间距具体实施方式 [0042] 本发明的I型油环用线材，在熔融贯通孔的出口侧形成有围绕所述熔融贯通孔出口的再熔融凝固部，所述再熔融凝固部当观察沿着贯通孔中心的横截面时，超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融凝固部，距所述熔融贯通孔的外周形成200μm以下，并且在所述熔融贯通孔的深度方向上形成100μm以下。 [0043] 在I型油环用线材的熔融贯通孔上产生的浮渣主要如图2所示产生在熔融贯通孔2的出口、即围绕穿孔方向的出侧的部位上。本发明中，形成再熔融部1的部位如图1所示，形成在围绕贯通孔出口的部位上，从而通过使形成在如图2所示的围绕熔融贯通孔2的出口的部位上产生的浮渣3再熔融，能够抑制浮渣3的脱落，使其与线材一体化，从而能够无害化。 [0044] 另外，本发明的形成在I型油环用线材上的再熔融部从沿着贯通孔中心的横截面看时，需要超过形成在所述熔融贯通孔上的熔融部。浮渣多沿着形成于所述熔融贯通孔上的熔融部形成，若不超过该熔融部，则不能充分抑制浮渣的脱落并使其与线材一体化。另外，若熔融部过度扩张，则会对韧性造成不良影响，所以优选距所述熔融贯通孔的外周形成在200μm以下。另外，再熔融部若在所述熔融贯通孔的深度方向上过深，则会对韧性造成不良影响，所以优选形成在100μm以下。另外，虽然存在贯通孔的熔融部和伴随该熔融部的形成而形成的热影响层，但是由于它们对韧性有不良影响，所以优选使其尽量形成得薄。 [0045] 在本发明中，由于再熔融凝固部形成对线材的强度和韧性的影响在宽度方向(线径方向)较大，所以以横截面的方式规定。但是，若线材的长度方向的熔融部的扩张过大，则会对强度和韧性造成不良影响。在以往的线材的长度方向上也优选距所述熔融贯通孔的外周500μm以下。 [0046] 另外，作为贯通孔形状，激光的入射侧容易变大，出侧容易变小。因此，实际的例子是在贯通孔径小的一侧形成再熔融部。 [0047] 本发明的I型油环用线材中的熔融贯通孔的形成方向优选从线材的横截面的开口角度窄的一方朝向宽的一方形成。 [0048] 在I型油环用线材上形成熔融贯通孔时，有通过辅助气体吹飞熔融金属的情况。这时，飞散的熔融金属(飞沫)有再附着在线材上的可能性。通过将穿孔方向设定在从开口角度窄的一方向宽的一方，从而能够使线材远离飞沫的飞散区域，能够降低飞沫向线材附着的几率。在穿孔工序中，为了吹飞熔融金属，以0.2MPa以上的高压提供辅助气体。 [0049] 另外，在再熔融部形成工序中，没必要使用在穿孔工序中使用的吹飞浮渣的压力，以使浮渣再熔融凝固并在其所在处停住为目的，优选使用0.05MPa以下的压力的辅助气体。 [0050] 所述熔融贯通孔在上下表面上的隆起部高度优选30μm以下。当其超过30μm，则作为油环使用时，会妨碍油的流动，有阻碍油环本来性能的可能性。通过使形成在熔融贯通孔的周围的再熔融部的隆起部为30μm以下，能够确保作为油环的功能所必要的油的流动性。 [0051] 另外，隆起部高度能够调整辅助气体的喷射压力、喷嘴位置、激光输出、散焦(ディフォ一カス)等，使熔融贯通孔形状不走形，并且控制在30μm以下。 [0052] 本发明的I型油环材料的制造方法特征在于由通过激光穿设所述熔融贯通孔的穿孔工序和接着在所述熔融贯通孔的出口侧通过激光形成围绕该熔融贯通孔出口的再熔融部的再熔融部形成工序构成。 [0053] 穿孔工序和再熔融部形成工序可以由各自的加工线加工，但是在同一加工线中连续配置，能够在由所述穿孔工序形成的熔融贯通孔的周围精度良好地形成再熔融部，能够降低浮渣残存的可能性，在该方面上是优选的。 [0054] 本发明的I型油环用线材的制造方法，优选在穿孔工序之前设置在I型油环用线材的至少形成贯通孔的表面上涂敷油的涂油工序。通过在穿孔工序之前向I型油环用线材的至少形成贯通孔的表面涂敷油，从而能够降低在穿孔工序中产生的飞沫的附着。另外，通过在熔融贯通孔的出口侧也涂敷油，从而能够降低通过辅助气体而向熔融贯通孔的出口面飞散的飞沫的附着。 [0055] 这是通过涂敷在线材上的油来防止飞沫向线材表面直接接触而实现的。 [0056] 本发明的穿孔工序优选由穿设比规定尺寸小的尺寸的孔的预穿孔工序和接着穿设规定尺寸的孔的精穿孔工序构成。通过以两台阶以上穿设熔融贯通孔，从而能够降低在精穿孔工序中产生的浮渣以及飞沫的飞散量。 [0057] 在预穿孔工序中穿设的孔需要是难以附着浮渣和飞沫的形状，并且孔形状不会走形的孔，优选长度和宽度比在精穿孔工序中形成的孔小的孔。另外，在预穿孔工序中穿设的孔和在精穿孔工序中穿设的贯通孔的中心优选都存在于线材的宽度方向的中央。在预穿孔工序中，没必要贯通穿设。 [0058] 在本发明的I型油环用线材的制造方法中，接着再熔融部形成工序，还能够对腹板部(ゥェブ部)的形成有再熔融部的表面侧实施喷丸处理。通过对形成有再熔融凝固部的表面侧进行喷丸处理，从而不会使线材变形而除去附着在线材上的飞沫和油分等，并能够得到规定的表面粗糙度。另外，通过使本发明的I型油环用线材的表面形成规定的表面粗糙度，能够期待提高作为油环的功能所必要的油膜的保持力。 [0059] 另外，本发明的喷丸处理能够根据要除去附着在线材上的对象物的附着方式来配合产品的式样适当选择媒介和处理压力等。 [0060] 实施例1 [0061] 根据上述实施方式，使表1的实验例1所示的I型油环用线材连续走线，并同时在线材的腹板部上通过激光加工形成图4所示的贯通孔的宽度7、长度8、间距9分别如表1所示的尺寸的长孔状的油孔，接着通过激光加工进行使浮渣无害化的再熔融部的形成。以下进行详细说明。 [0062] 首先，在本发明中使用的激光加工设备沿着线材的走线加工线以直线状配置涂油工序、预穿孔工序、精穿孔工序、再熔融部形成工序以及腹板喷丸装置。实际中使用的I型油环用线材，准备图3所示的宽度4、厚度5、腹板的厚度6分别如表1所示的尺寸的线材，首先如图3所示在以R面朝上的姿势走线的同时在线材的形成贯通孔的表面上涂敷油。 [0063] 在预穿孔工序中，从图3所示的R面的上方朝向腹板，将功率2.0kW的脉冲YAG激光对大致腹板中间点聚集焦点，光斑直径比穿设规定尺寸用的小，穿设规定尺寸时以短时间照射激光，并且作为辅助气体喷射压力0.7MPa的氮气，形成比规定尺寸的孔小的贯通孔。 [0064] 在精穿设工序中，如图3所示，从线材的横截面的开口角度宽的R面的上方朝向腹板，将表1所示的输出的脉冲YAG激光在大致腹板中间点聚集焦点，将光斑直径形成0.45mm，照射2ms，并且作为辅助气体喷射压力0.7MPa的氮气，形成贯通孔。 [0065] 这时，如图5所示，仅通过形成熔融贯通孔，一部分就从母材向熔融贯通孔出口侧突出，确认到油环的使用中附着伴随脱落危险性的浮渣10。另外，也确认到在线材上没有飞沫的附着。 [0066] 接着，在贯通孔出口部的全含产生浮渣的部位的区域，以3.0ms照射表1的输出的脉冲YAG激光，并作为辅助气体喷射压力0.03MPa的氮气，使浮渣再熔融凝固。其结果示于图19以及表2。另外，表2所示的熔融部深度是从熔融贯通孔的侧面测量熔融部的宽度4方向的深度。 [0067] 如图6以及表2所示，再熔融凝固部11当观察贯通孔中心的横截面时，在宽度4的方向上超过形成于熔融贯通孔上的熔融部而形成。在实验例1中，确认到距离熔融贯通孔出口的外周在宽度4的方向上形成100μm以下，并且在熔融贯通孔的深度方向上即厚度5的方向上形成30μm以下。由此，图5所示的具有脱落可能性的浮渣10在母材上再熔融形成一体，得到没有浮渣向发动机内脱落的危险性的线材。 [0068] 这时的厚度5方向的隆起部高度是在熔融贯通孔的出口侧、即再熔融部最大15μm、在熔融贯通孔入射侧0μm，确认到贯通孔的周围是平滑的。由此，能够期待确保作为油环的功能所必要的油的流动性。 [0069] 接着，使用表1的实验例2～4的条件，使I型油环用线材以图3的逆向、即轨道面朝上的姿势走线，与实验例1同样地，经由涂油工序、预穿孔工序、精穿孔工序以及再熔融部形成工序制作I型油环用线材。另外，表1、2所示的实验例4中的10Cr钢是具有质量％为C：0.5％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：10％、剩余部Fe以及不可避杂质构成的组成的钢。 [0070] 在预穿孔工序中，如图3所示，以R面朝上的姿势使线材走线，在表1所示的条件下从轨道面的下方朝向腹板照射激光，形成熔融贯通孔。 [0071] 接着，在精穿孔工序中，如图3所示，使I型油环用线材以R面朝上的姿势走线，从线材的横截面的开口角度窄的轨道面的下方朝向腹板，在表1所示的条件下照射激光，形成熔融贯通孔。作为具体例，实验例2的结果示于图7。 [0072] 如图7所示，仅通过形成熔融贯通孔，确认到在熔融贯通孔出口侧附着有伴随脱落危险性的浮渣12。另外，也确认到在线材上没有飞沫的附着。 [0073] 接着，以图3所示的R面朝上的姿势走线，使用与实施例1同样的条件，在贯通孔出口部形成再熔融部。其结果，关于实验例2在图8以及表2中表示，其他总结示于表2中。另外，各测量与实验例1同样地进行。 [0074] 如图8以及表2所示，在实验例2～4中，也与实验例1同样地，浮渣12在母材上再熔融与其一体化，形成再熔融凝固部13，从而能够确认到能够得到没有浮渣向发动机内脱落的危险性。 [0075] 实验例2 [0076] 接着表1的实验例2的再熔融部形成工序，在所述腹板部的形成有再熔融部的表面侧使用设置在待位加工线上的腹板喷丸装置，将浓度20％的泥浆以投射枪和线材之间距离20mm、气体压力0.5MPa的条件进行喷丸处理。其结果示于图9。 [0077] 如图9所示，确认到没有产品形状的损坏而除去了油分。这时，线材的表面粗糙度为Rz 1.5μm。由此，能够期待提高作为油环的功能必要的油膜的保持力。 [0078] [0079]

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