專利名稱：I型油環用線材及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有左右的軌道部和連結該軌道部的腹板部的I型油環用線材及其制造方法。
背景技術：
以往，在用于形成安裝于內燃機的活塞上的油環的I型線材形成的油孔通過沖切加工形成。要利用沖切加工進行穿孔，需要準備與各個產品規格對應的模型。對此，如專利文獻1所披露，作為形成I型油環用線材的油孔的手段提出了激光束加工。根據專利文獻1的技術，不需要為了形成油孔而準備與各個產品規格對應的模型，通過激光束加工能夠加工成任意的孔形狀、孔間距，在這方面上是有利的。在所述專利文獻1中披露的鋼制油環的制造方法在穿孔用工時削減的方面上是有利的，但是存在這樣的問題，利用激光加工在剖面異形線材的表面上產生的凝固殘留物 (以下稱作浮渣)。當殘留浮渣，則在發動機動作中，由浮渣的脫落，會在發動機潤滑油中混入金屬塊，存在對工作缸壁面造成損傷的危險性。為了改善浮渣附著的影響，在專利文獻2中披露這樣的技術，使用含有YAG(釔鋁石榴石)激光的高熱能密度加工法進行加熱，輔助氣體使用氧氣或空氣。另外還記載到，從射出側對浮渣進行再加熱將其吹飛。另外，在專利文獻2中，作為浮渣對策也記述到利用摩擦(研磨、切削、打毛)在待位加工線上的浮渣除去法的有效性。專利文獻1 日本特開平3160473號公報專利文獻2 日本特開平9-159025號公報在專利文獻2中披露了使附著在表面的浮渣熔融，由高壓氣體將其吹飛的技術， 但是雖然礦渣被從孔周邊排除，但會再附著在表面的其他部位，或者通過孔附著在背面的危險，可靠性欠缺。另外，若提供吹飛形成于貫通孔上的浮渣程度的熱能和氣壓時，貫通孔的形狀不再滿足規定的形狀，會妨礙作為油環的性能。
發明內容
本發明的目的在于提供一種I型油環用線材及其制造方法、使浮渣的影響降低且具有規定的形狀尺寸的油孔的I型油環用線材及其制造方法。本發明人發現在作為I型油環用線材的熔融貫通孔的油孔的出口側形成規定的再熔融部，能夠降低浮渣的影響，并且得到規定形狀的油孔。根據本發明的第一觀點，提供以下的I型油環用線材。該I型油環用線材具有左右的軌道部和連結該軌道部的腹板部，在該腹板部上具有作為熔融貫通孔的油孔，線材的橫截面輪廓的外切圓直徑為IOmm以下，其中，在所述熔融貫通孔的出口側形成有圍繞熔融貫通孔出口的再熔融凝固部，所述再熔融凝固部在觀察沿著貫通孔中心的橫截面時超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融部，距所述熔融貫通孔的外周形成200 μ m以下，并且在所述熔融貫通孔的深度方向上形成100 μ m以下。所述熔融貫通孔的形成方向優選從線材的橫截面的開口角度窄的一方朝向寬的
一方形成。所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度優選為30 μ m以下。根據本發明的第二觀點，所述I型油環用線材能夠通過利用激光穿設所述熔融貫通孔的穿孔工序；接著在所述熔融貫通孔的出口側通過激光形成圍繞熔融貫通孔出口的再熔融部、形成在觀察沿著貫通孔中心的橫截面時超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融部，距所述熔融貫通孔的外周形成200 μ m以下，并且在所述熔融貫通孔的深度方向上形成 100 μ m以下的再熔融部的再熔融部形成工序來制造。所述熔融貫通孔的形成方向優選從線材的橫截面的開口角度窄的一方朝向寬的一方形成，所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度優選為30 μ m以下。適當地，在所述穿孔工序之前，在I型油環用線材的至少形成貫通孔的表面上涂敷油。適當地，所述穿孔工序包括穿設比規定尺寸小的尺寸的孔的預穿設工序和接著穿設規定尺寸的孔的精穿孔工序。接著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側上進行噴丸處理。(發明效果)根據本發明，通過在作為I型油環用線材的熔融貫通孔的油孔的出口側形成再熔融部，能夠降低浮渣的影響，并且得到規定形狀的油孔。
圖1是表示本發明的I型油環用線材的表面方式的一例的顯微鏡照片。圖2是表示形成了熔融貫通孔后的表面方式的一例的顯微鏡照片。圖3是表示本發明的I型油環用線材的橫截面的形狀的一例的模式圖。圖4是表示本發明的I型油環用線材的表面方式的一例的模式圖。圖5是本發明的形成了熔融貫通孔后的線材的剖面微觀組織照片。圖6是本發明的形成了再熔融部后的線材的剖面微觀組織照片。圖7是本發明的形成了熔融貫通孔后的線材的剖面微觀照片。圖8是本發明的形成了再熔融部后的線材的剖面微觀組織照片。圖9是表示對形成有再熔融凝固部的表面側進行噴丸處理的線材的外觀的顯微鏡照片。附圖標記說明1、11、13再熔融凝固部2熔融貫通孔3、10、12 浮·4 寬度5 厚度6腹板的厚度
7貫通孔的寬度8貫通孔的長度9貫通孔的間距
具體實施例方式本發明的I型油環用線材，在熔融貫通孔的出口側形成有圍繞所述熔融貫通孔出口的再熔融凝固部，所述再熔融凝固部當觀察沿著貫通孔中心的橫截面時，超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融凝固部，距所述熔融貫通孔的外周形成200 μ m以下，并且在所述熔融貫通孔的深度方向上形成100 μ m以下。在I型油環用線材的熔融貫通孔上產生的浮渣主要如圖2所示產生在熔融貫通孔 2的出口、即圍繞穿孔方向的出側的部位上。本發明中，形成再熔融部1的部位如圖1所示， 形成在圍繞貫通孔出口的部位上，從而通過使形成在如圖2所示的圍繞熔融貫通孔2的出口的部位上產生的浮渣3再熔融，能夠抑制浮渣3的脫落，使其與線材一體化，從而能夠無害化。另外，本發明的形成在I型油環用線材上的再熔融部從沿著貫通孔中心的橫截面看時，需要超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融部。浮渣多沿著形成于所述熔融貫通孔上的熔融部形成，若不超過該熔融部，則不能充分抑制浮渣的脫落并使其與線材一體化。另外，若熔融部過度擴張，則會對韌性造成不良影響，所以優選距所述熔融貫通孔的外周形成在200 μ m以下。另外，再熔融部若在所述熔融貫通孔的深度方向上過深，則會對韌性造成不良影響，所以優選形成在IOOym以下。另外，雖然存在貫通孔的熔融部和伴隨該熔融部的形成而形成的熱影響層，但是由于它們對韌性有不良影響，所以優選使其盡量形成得薄。在本發明中，由于再熔融凝固部形成對線材的強度和韌性的影響在寬度方向(線徑方向)較大，所以以橫截面的方式規定。但是，若線材的長度方向的熔融部的擴張過大， 則會對強度和韌性造成不良影響。在以往的線材的長度方向上也優選距所述熔融貫通孔的外周500 μ m以下。另外，作為貫通孔形狀，激光的入射側容易變大，出側容易變小。因此，實際的例子是在貫通孔徑小的一側形成再熔融部。本發明的I型油環用線材中的熔融貫通孔的形成方向優選從線材的橫截面的開口角度窄的一方朝向寬的一方形成。在I型油環用線材上形成熔融貫通孔時，有通過輔助氣體吹飛熔融金屬的情況。 這時，飛散的熔融金屬(飛沫)有再附著在線材上的可能性。通過將穿孔方向設定在從開口角度窄的一方向寬的一方，從而能夠使線材遠離飛沫的飛散區域，能夠降低飛沫向線材附著的幾率。在穿孔工序中，為了吹飛熔融金屬，以0. 2MPa以上的高壓提供輔助氣體。另外，在再熔融部形成工序中，沒必要使用在穿孔工序中使用的吹飛浮渣的壓力， 以使浮渣再熔融凝固并在其所在處停住為目的，優選使用0. 05MPa以下的壓力的輔助氣體。所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度優選30 μ m以下。當其超過30 μ m,則作為油環使用時，會妨礙油的流動，有阻礙油環本來性能的可能性。通過使形成在熔融貫通孔的周圍的再熔融部的隆起部為30 μ m以下，能夠確保作為油環的功能所必要的油的流動性。另外，隆起部高度能夠調整輔助氣體的噴射壓力、噴嘴位置、激光輸出、散焦(〒 4 7 ★ —力；^ )等，使熔融貫通孔形狀不走形，并且控制在30 μ m以下。本發明的I型油環材料的制造方法特征在于由通過激光穿設所述熔融貫通孔的穿孔工序和接著在所述熔融貫通孔的出口側通過激光形成圍繞該熔融貫通孔出口的再熔融部的再熔融部形成工序構成。穿孔工序和再熔融部形成工序可以由各自的加工線加工，但是在同一加工線中連續配置，能夠在由所述穿孔工序形成的熔融貫通孔的周圍精度良好地形成再熔融部，能夠降低浮渣殘存的可能性，在該方面上是優選的。本發明的I型油環用線材的制造方法，優選在穿孔工序之前設置在I型油環用線材的至少形成貫通孔的表面上涂敷油的涂油工序。通過在穿孔工序之前向I型油環用線材的至少形成貫通孔的表面涂敷油，從而能夠降低在穿孔工序中產生的飛沫的附著。另外，通過在熔融貫通孔的出口側也涂敷油，從而能夠降低通過輔助氣體而向熔融貫通孔的出口面飛散的飛沫的附著。這是通過涂敷在線材上的油來防止飛沫向線材表面直接接觸而實現的。本發明的穿孔工序優選由穿設比規定尺寸小的尺寸的孔的預穿孔工序和接著穿設規定尺寸的孔的精穿孔工序構成。通過以兩臺階以上穿設熔融貫通孔，從而能夠降低在精穿孔工序中產生的浮渣以及飛沫的飛散量。在預穿孔工序中穿設的孔需要是難以附著浮渣和飛沫的形狀，并且孔形狀不會走形的孔，優選長度和寬度比在精穿孔工序中形成的孔小的孔。另外，在預穿孔工序中穿設的孔和在精穿孔工序中穿設的貫通孔的中心優選都存在于線材的寬度方向的中央。在預穿孔工序中，沒必要貫通穿設。在本發明的I型油環用線材的制造方法中，接著再熔融部形成工序，還能夠對腹板部(》工7部)的形成有再熔融部的表面側實施噴丸處理。通過對形成有再熔融凝固部的表面側進行噴丸處理，從而不會使線材變形而除去附著在線材上的飛沫和油分等，并能夠得到規定的表面粗糙度。另外，通過使本發明的I型油環用線材的表面形成規定的表面粗糙度，能夠期待提高作為油環的功能所必要的油膜的保持力。另外，本發明的噴丸處理能夠根據要除去附著在線材上的對象物的附著方式來配合產品的式樣適當選擇媒介和處理壓力等。實施例1根據上述實施方式，使表1的實驗例1所示的I型油環用線材連續走線，并同時在線材的腹板部上通過激光加工形成圖4所示的貫通孔的寬度7、長度8、間距9分別如表1 所示的尺寸的長孔狀的油孔，接著通過激光加工進行使浮渣無害化的再熔融部的形成。以下進行詳細說明。首先，在本發明中使用的激光加工設備沿著線材的走線加工線以直線狀配置涂油工序、預穿孔工序、精穿孔工序、再熔融部形成工序以及腹板噴丸裝置。實際中使用的I型油環用線材，準備圖3所示的寬度4、厚度5、腹板的厚度6分別如表1所示的尺寸的線材， 首先如圖3所示在以R面朝上的姿勢走線的同時在線材的形成貫通孔的表面上涂敷油。在預穿孔工序中，從圖3所示的R面的上方朝向腹板，將功率2. Okff的脈沖YAG激光對大致腹板中間點聚集焦點，光斑直徑比穿設規定尺寸用的小，穿設規定尺寸時以短時間照射激光，并且作為輔助氣體噴射壓力0. 7MPa的氮氣，形成比規定尺寸的孔小的貫通孔。在精穿設工序中，如圖3所示，從線材的橫截面的開口角度寬的R面的上方朝向腹板，將表1所示的輸出的脈沖YAG激光在大致腹板中間點聚集焦點，將光斑直徑形成 0. 45mm,照射ans，并且作為輔助氣體噴射壓力0. 7MPa的氮氣，形成貫通孔。這時，如圖5所示，僅通過形成熔融貫通孔，一部分就從母材向熔融貫通孔出口側突出，確認到油環的使用中附著伴隨脫落危險性的浮渣10。另外，也確認到在線材上沒有飛沫的附著。接著，在貫通孔出口部的全含產生浮渣的部位的區域，以3. Oms照射表1的輸出的脈沖YAG激光，并作為輔助氣體噴射壓力0. 03MPa的氮氣，使浮渣再熔融凝固。其結果示于圖19以及表2。另外，表2所示的熔融部深度是從熔融貫通孔的側面測量熔融部的寬度4 方向的深度。如圖6以及表2所示，再熔融凝固部11當觀察貫通孔中心的橫截面時，在寬度4 的方向上超過形成于熔融貫通孔上的熔融部而形成。在實驗例1中，確認到距離熔融貫通孔出口的外周在寬度4的方向上形成100 μ m以下，并且在熔融貫通孔的深度方向上即厚度 5的方向上形成30 μ m以下。由此，圖5所示的具有脫落可能性的浮渣10在母材上再熔融形成一體，得到沒有浮渣向發動機內脫落的危險性的線材。這時的厚度5方向的隆起部高度是在熔融貫通孔的出口側、即再熔融部最大 15 μ m、在熔融貫通孔入射側0 μ m,確認到貫通孔的周圍是平滑的。由此，能夠期待確保作為油環的功能所必要的油的流動性。接著，使用表1的實驗例2 4的條件，使I型油環用線材以圖3的逆向、即軌道面朝上的姿勢走線，與實驗例1同樣地，經由涂油工序、預穿孔工序、精穿孔工序以及再熔融部形成工序制作I型油環用線材。另外，表1、2所示的實驗例4中的IOCr鋼是具有質量％ 為C :0. 5%、Si :0. 2%、Mn :0. 3%, Cr 10%、剩余部!^e以及不可避雜質構成的組成的鋼。在預穿孔工序中，如圖3所示，以R面朝上的姿勢使線材走線，在表1所示的條件下從軌道面的下方朝向腹板照射激光，形成熔融貫通孔。接著，在精穿孔工序中，如圖3所示，使I型油環用線材以R面朝上的姿勢走線，從線材的橫截面的開口角度窄的軌道面的下方朝向腹板，在表1所示的條件下照射激光，形成熔融貫通孔。作為具體例，實驗例2的結果示于圖7。如圖7所示，僅通過形成熔融貫通孔，確認到在熔融貫通孔出口側附著有伴隨脫落危險性的浮渣12。另外，也確認到在線材上沒有飛沫的附著。接著，以圖3所示的R面朝上的姿勢走線，使用與實施例1同樣的條件，在貫通孔出口部形成再熔融部。其結果，關于實驗例2在圖8以及表2中表示，其他總結示于表2中。 另外，各測量與實驗例1同樣地進行。如圖8以及表2所示，在實驗例2 4中，也與實驗例1同樣地，浮渣12在母材上再熔融與其一體化，形成再熔融凝固部13，從而能夠確認到能夠得到沒有浮渣向發動機內脫落的危險性。實驗例2
接著表1的實驗例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側使用設置在待位加工線上的腹板噴丸裝置，將濃度20%的泥漿以投射槍和線材之間距離20mm、氣體壓力0. 5MPa的條件進行噴丸處理。其結果示于圖9。如圖9所示，確認到沒有產品形狀的損壞而除去了油分。這時，線材的表面粗糙度為Rz 1.5μπι。由此，能夠期待提高作為油環的功能必要的油膜的保持力。
權利要求
1.一種I型油環用線材，其具有左右的軌道部和連結該軌道部的腹板部，在該腹板部上具有作為熔融貫通孔的油孔，線材的橫截面輪廓的外切圓直徑為IOmm以下，其中，在所述熔融貫通孔的出口側形成有圍繞熔融貫通孔出口的再熔融凝固部，所述再熔融凝固部在沿著貫通孔中心的橫截面上超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融凝固部，距所述熔融貫通孔的外周形成200 μ m以下，并且在所述熔融貫通孔的深度方向上形成100 μ m以下。
2.如權利要求1所述的I型油環用線材，其中，所述熔融貫通孔的形成方向形成為從線材的橫截面形狀的開口角度窄的一方朝向寬的一方。
3.如權利要求1所述的I型油環用線材，其中，所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度為30 μ m以下。
4.如權利要求2所述的I型油環用線材，其中，所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度為30 μ m以下。
5.一種I型油環用線材的制造方法，該I型油環用線材具有左右的軌道部和連結該軌道部的腹板部，在該腹板部上具有作為熔融貫通孔的油孔，線材的橫截面輪廓的外切圓直徑為IOmm以下，其中，所述I型油環用線材的制造方法包括通過激光穿設所述熔融貫通孔的穿孔工序；接著在所述熔融貫通孔的出口側通過激光形成圍繞熔融貫通孔出口的再熔融部、形成在沿著貫通孔中心的橫截面上超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融部，距所述熔融貫通孔的外周為200 μ m以下，并且在所述熔融貫通孔的深度方向上為100 μ m以下的再熔融部的再熔融部形成工序。
6.如權利要求5所述的I型油環用線材的制造方法，其中，所述熔融貫通孔的形成方向為從線材的橫截面形狀的開口角度窄的一方朝向寬的一方的方向。
7.如權利要求5所述的I型油環用線材的制造方法，其中，所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度形成為30 μ m以下。
8.如權利要求6所述的I型油環用線材的制造方法，其中，所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度形成為30 μ m以下。
9.如權利要求5 8中任一項所述的I型油環用線材的制造方法，其中，在所述穿孔工序之前具有在I型油環用線材的至少形成貫通孔的表面上涂敷油的涂油工序。
10.如權利要求5 9中任一項所述的I型油環用線材的制造方法，其中，所述穿孔工序包括穿設比規定尺寸小的尺寸的孔的預穿孔工序和接著穿設規定尺寸的孔的精穿孔工序。
11.如權利要求5 10中任一項所述的I型油環用線材的制造方法，其中，接著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側實施噴丸處理的噴丸處理工序。
全文摘要
本發明涉及一種I型油環用線材，其具有左右軌道部和連結該軌道部的腹板部，在該腹板部上具有作為熔融貫通孔的油孔，線材的橫截面輪廓的外切圓直徑為10mm以下。在所述熔融貫通孔的出口側形成有圍繞熔融貫通孔出口的再熔融部，所述再熔融部在沿著貫通孔中心的橫截面上超過形成在所述熔融貫通孔上的熔融部，距所述熔融貫通孔的外周形成200μm以下，并且在所述熔融貫通孔的深度方向上形成100μm以下。
文檔編號F16J9/06GK102317659SQ200880019809
公開日2012年1月11日 申請日期2008年6月11日 優先權日2007年6月11日
發明者佐佐木淳, 佐藤智之, 落合正典 申請人:日立金屬株式會社