專利名稱：I型油環(huán)用線材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有左右的軌道部和連結(jié)該軌道部的腹板部的I型油環(huán)用線材及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，在用于形成安裝于內(nèi)燃機(jī)的活塞上的油環(huán)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(jìn)行穿孔，需要準(zhǔn)備與各個(gè)產(chǎn)品規(guī)格對(duì)應(yīng)的模型。對(duì)此，如專利文獻(xiàn)1所披露，作為形成I型油環(huán)用線材的油孔的手段提出了激光束加工。根據(jù)專利文獻(xiàn)1的技術(shù)，不需要為了形成油孔而準(zhǔn)備與各個(gè)產(chǎn)品規(guī)格對(duì)應(yīng)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(xiàn)1中披露的鋼制油環(huán)的制造方法在穿孔用工時(shí)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(chǎn)生的凝固殘留物 (以下稱作浮渣)。當(dāng)殘留浮渣，則在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作中，由浮渣的脫落，會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油中混入金屬塊，存在對(duì)工作缸壁面造成損傷的危險(xiǎn)性。為了改善浮渣附著的影響，在專利文獻(xiàn)2中披露這樣的技術(shù)，使用含有YAG(釔鋁石榴石)激光的高熱能密度加工法進(jìn)行加熱，輔助氣體使用氧氣或空氣。另外還記載到，從射出側(cè)對(duì)浮渣進(jìn)行再加熱將其吹飛。另外，在專利文獻(xiàn)2中，作為浮渣對(duì)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(xiàn)1 日本特開平3160473號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平9-159025號(hào)公報(bào)在專利文獻(xiàn)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(shù)， 但是雖然礦渣被從孔周邊排除，但會(huì)再附著在表面的其他部位，或者通過孔附著在背面的危險(xiǎn)，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(shí)，貫通孔的形狀不再滿足規(guī)定的形狀，會(huì)妨礙作為油環(huán)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種I型油環(huán)用線材及其制造方法、使浮渣的影響降低且具有規(guī)定的形狀尺寸的油孔的I型油環(huán)用線材及其制造方法。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在作為I型油環(huán)用線材的熔融貫通孔的油孔的出口側(cè)形成規(guī)定的再熔融部，能夠降低浮渣的影響，并且得到規(guī)定形狀的油孔。根據(jù)本發(fā)明的第一觀點(diǎn)，提供以下的I型油環(huán)用線材。該I型油環(huán)用線材具有左右的軌道部和連結(jié)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(cè)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(shí)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(yōu)選從線材的橫截面的開口角度窄的一方朝向?qū)挼?br> 一方形成。所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度優(yōu)選為30 μ m以下。根據(jù)本發(fā)明的第二觀點(diǎn)，所述I型油環(huán)用線材能夠通過利用激光穿設(shè)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(cè)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(shí)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(yōu)選從線材的橫截面的開口角度窄的一方朝向?qū)挼囊环叫纬?，所述熔融貫通孔在上下表面上的隆起部高度?yōu)選為30 μ m以下。適當(dāng)?shù)兀谒龃┛坠ば蛑?，在I型油環(huán)用線材的至少形成貫通孔的表面上涂敷油。適當(dāng)?shù)兀龃┛坠ば虬ù┰O(shè)比規(guī)定尺寸小的尺寸的孔的預(yù)穿設(shè)工序和接著穿設(shè)規(guī)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?zhèn)壬线M(jìn)行噴丸處理。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，通過在作為I型油環(huán)用線材的熔融貫通孔的油孔的出口側(cè)形成再熔融部，能夠降低浮渣的影響，并且得到規(guī)定形狀的油孔。


圖1是表示本發(fā)明的I型油環(huán)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(fā)明的I型油環(huán)用線材的橫截面的形狀的一例的模式圖。圖4是表示本發(fā)明的I型油環(huán)用線材的表面方式的一例的模式圖。圖5是本發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(duì)形成有再熔融凝固部的表面?zhèn)冗M(jìn)行噴丸處理的線材的外觀的顯微鏡照片。附圖標(biāo)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(zhǎng)度9貫通孔的間距
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的I型油環(huán)用線材，在熔融貫通孔的出口側(cè)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(dāng)觀察沿著貫通孔中心的橫截面時(shí)，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(huán)用線材的熔融貫通孔上產(chǎn)生的浮渣主要如圖2所示產(chǎn)生在熔融貫通孔 2的出口、即圍繞穿孔方向的出側(cè)的部位上。本發(fā)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(chǎn)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(fā)明的形成在I型油環(huán)用線材上的再熔融部從沿著貫通孔中心的橫截面看時(shí)，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(kuò)張，則會(huì)對(duì)韌性造成不良影響，所以優(yōu)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(huì)對(duì)韌性造成不良影響，所以優(yōu)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(duì)韌性有不良影響，所以優(yōu)選使其盡量形成得薄。在本發(fā)明中，由于再熔融凝固部形成對(duì)線材的強(qiáng)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(guī)定。但是，若線材的長(zhǎng)度方向的熔融部的擴(kuò)張過大， 則會(huì)對(duì)強(qiáng)度和韌性造成不良影響。在以往的線材的長(zhǎng)度方向上也優(yōu)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(cè)容易變大，出側(cè)容易變小。因此，實(shí)際的例子是在貫通孔徑小的一側(cè)形成再熔融部。本發(fā)明的I型油環(huán)用線材中的熔融貫通孔的形成方向優(yōu)選從線材的橫截面的開口角度窄的一方朝向?qū)挼囊环叫纬?。在I型油環(huán)用線材上形成熔融貫通孔時(shí)，有通過輔助氣體吹飛熔融金屬的情況。 這時(shí)，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(shè)定在從開口角度窄的一方向?qū)挼囊环?，從而能夠使線材遠(yuǎn)離飛沫的飛散區(qū)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(yōu)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(yōu)選30 μ m以下。當(dāng)其超過30 μ m,則作為油環(huán)使用時(shí)，會(huì)妨礙油的流動(dòng)，有阻礙油環(huán)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(huán)的功能所必要的油的流動(dòng)性。另外，隆起部高度能夠調(diào)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(fā)明的I型油環(huán)材料的制造方法特征在于由通過激光穿設(shè)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(cè)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(gòu)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(xù)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(yōu)選的。本發(fā)明的I型油環(huán)用線材的制造方法，優(yōu)選在穿孔工序之前設(shè)置在I型油環(huán)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(huán)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(chǎn)生的飛沫的附著。另外，通過在熔融貫通孔的出口側(cè)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(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的穿孔工序優(yōu)選由穿設(shè)比規(guī)定尺寸小的尺寸的孔的預(yù)穿孔工序和接著穿設(shè)規(guī)定尺寸的孔的精穿孔工序構(gòu)成。通過以兩臺(tái)階以上穿設(shè)熔融貫通孔，從而能夠降低在精穿孔工序中產(chǎn)生的浮渣以及飛沫的飛散量。在預(yù)穿孔工序中穿設(shè)的孔需要是難以附著浮渣和飛沫的形狀，并且孔形狀不會(huì)走形的孔，優(yōu)選長(zhǎng)度和寬度比在精穿孔工序中形成的孔小的孔。另外，在預(yù)穿孔工序中穿設(shè)的孔和在精穿孔工序中穿設(shè)的貫通孔的中心優(yōu)選都存在于線材的寬度方向的中央。在預(yù)穿孔工序中，沒必要貫通穿設(shè)。在本發(fā)明的I型油環(huán)用線材的制造方法中，接著再熔融部形成工序，還能夠?qū)Ω拱宀?》工7部)的形成有再熔融部的表面?zhèn)葘?shí)施噴丸處理。通過對(duì)形成有再熔融凝固部的表面?zhèn)冗M(jìn)行噴丸處理，從而不會(huì)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(guī)定的表面粗糙度。另外，通過使本發(fā)明的I型油環(huán)用線材的表面形成規(guī)定的表面粗糙度，能夠期待提高作為油環(huán)的功能所必要的油膜的保持力。另外，本發(fā)明的噴丸處理能夠根據(jù)要除去附著在線材上的對(duì)象物的附著方式來配合產(chǎn)品的式樣適當(dāng)選擇媒介和處理壓力等。實(shí)施例1根據(jù)上述實(shí)施方式，使表1的實(shí)驗(yàn)例1所示的I型油環(huán)用線材連續(xù)走線，并同時(shí)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(zhǎng)度8、間距9分別如表1 所示的尺寸的長(zhǎng)孔狀的油孔，接著通過激光加工進(jìn)行使浮渣無害化的再熔融部的形成。以下進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，在本發(fā)明中使用的激光加工設(shè)備沿著線材的走線加工線以直線狀配置涂油工序、預(yù)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(shí)際中使用的I型油環(huán)用線材，準(zhǔn)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(shì)走線的同時(shí)在線材的形成貫通孔的表面上涂敷油。在預(yù)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(duì)大致腹板中間點(diǎn)聚集焦點(diǎn)，光斑直徑比穿設(shè)規(guī)定尺寸用的小，穿設(shè)規(guī)定尺寸時(shí)以短時(shí)間照射激光，并且作為輔助氣體噴射壓力0. 7MPa的氮?dú)猓纬杀纫?guī)定尺寸的孔小的貫通孔。在精穿設(shè)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(diǎn)聚集焦點(diǎn)，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?dú)?，形成貫通孔。這時(shí)，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(cè)突出，確認(rèn)到油環(huán)的使用中附著伴隨脫落危險(xiǎn)性的浮渣10。另外，也確認(rèn)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(chǎn)生浮渣的部位的區(qū)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?dú)猓垢≡偃廴谀?。其結(jié)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(cè)面測(cè)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(dāng)觀察貫通孔中心的橫截面時(shí)，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(shí)驗(yàn)例1中，確認(rèn)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?jīng)]有浮渣向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)脫落的危險(xiǎn)性的線材。這時(shí)的厚度5方向的隆起部高度是在熔融貫通孔的出口側(cè)、即再熔融部最大 15 μ m、在熔融貫通孔入射側(cè)0 μ m,確認(rèn)到貫通孔的周圍是平滑的。由此，能夠期待確保作為油環(huán)的功能所必要的油的流動(dòng)性。接著，使用表1的實(shí)驗(yàn)例2 4的條件，使I型油環(huán)用線材以圖3的逆向、即軌道面朝上的姿勢(shì)走線，與實(shí)驗(yàn)例1同樣地，經(jīng)由涂油工序、預(yù)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(huán)用線材。另外，表1、2所示的實(shí)驗(yàn)例4中的IOCr鋼是具有質(zhì)量％ 為C :0. 5%、Si :0. 2%、Mn :0. 3%, Cr 10%、剩余部!^e以及不可避雜質(zhì)構(gòu)成的組成的鋼。在預(yù)穿孔工序中，如圖3所示，以R面朝上的姿勢(shì)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(huán)用線材以R面朝上的姿勢(shì)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(shí)驗(yàn)例2的結(jié)果示于圖7。如圖7所示，僅通過形成熔融貫通孔，確認(rèn)到在熔融貫通孔出口側(cè)附著有伴隨脫落危險(xiǎn)性的浮渣12。另外，也確認(rèn)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(shì)走線，使用與實(shí)施例1同樣的條件，在貫通孔出口部形成再熔融部。其結(jié)果，關(guān)于實(shí)驗(yàn)例2在圖8以及表2中表示，其他總結(jié)示于表2中。 另外，各測(cè)量與實(shí)驗(yàn)例1同樣地進(jìn)行。如圖8以及表2所示，在實(shí)驗(yàn)例2 4中，也與實(shí)驗(yàn)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(rèn)到能夠得到?jīng)]有浮渣向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)脫落的危險(xiǎn)性。實(shí)驗(yàn)例2
接著表1的實(shí)驗(yàn)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?zhèn)仁褂迷O(shè)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(jìn)行噴丸處理。其結(jié)果示于圖9。如圖9所示，確認(rèn)到?jīng)]有產(chǎn)品形狀的損壞而除去了油分。這時(shí)，線材的表面粗糙度為Rz 1.5μπι。由此，能夠期待提高作為油環(huán)的功能必要的油膜的保持力。
權(quán)利要求
1.一種I型油環(huán)用線材，其具有左右的軌道部和連結(jié)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(cè)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(quán)利要求1所述的I型油環(huán)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?qū)挼囊环健?br> 3.如權(quán)利要求1所述的I型油環(huán)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(quán)利要求2所述的I型油環(huán)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(huán)用線材的制造方法，該I型油環(huán)用線材具有左右的軌道部和連結(jié)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(huán)用線材的制造方法包括通過激光穿設(shè)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(cè)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(quán)利要求5所述的I型油環(huán)用線材的制造方法，其中，所述熔融貫通孔的形成方向?yàn)閺木€材的橫截面形狀的開口角度窄的一方朝向?qū)挼囊环降姆较颉?br> 7.如權(quán)利要求5所述的I型油環(huán)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(quán)利要求6所述的I型油環(huán)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(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的I型油環(huán)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(huán)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(quán)利要求5 9中任一項(xiàng)所述的I型油環(huán)用線材的制造方法，其中，所述穿孔工序包括穿設(shè)比規(guī)定尺寸小的尺寸的孔的預(yù)穿孔工序和接著穿設(shè)規(guī)定尺寸的孔的精穿孔工序。
11.如權(quán)利要求5 10中任一項(xiàng)所述的I型油環(huán)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?zhèn)葘?shí)施噴丸處理的噴丸處理工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種I型油環(huán)用線材，其具有左右軌道部和連結(jié)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(cè)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(hào)F16J9/06GK102317659SQ200880019809
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者佐佐木淳, 佐藤智之, 落合正典 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社