共轨的制造方法及共轨技术

本发明专利技术提供一种共轨的制造方法，所述共轨包括共轨主体及夹具，所述共轨主体及所述夹具含有Ｃ：０．０１～０．３质量％、Ｓｉ：０．０１～０．５质量％、Ｍｎ：０．０１～３．０质量％、Ｂ：０．０００３～０．０１质量％、Ｎ：０．００１～０．０１质量％、Ａｌ：大于０．０１％但小于等于０．５质量％、Ｔｉ：０．０１～０．０５质量％的化学成分，且将Ｐ限制在０．０３质量％以下，将Ｓ限制在０．０１质量％以下，将Ｏ限制在０．０１质量％以下，将Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｚｎ的合计含量限制在０．０１５质量％以下，剩余部分包括Ｆｅ及不可避免的杂质，而且ＴＬＢ值在０．００１％以上；所述制造方法包括嵌入金属插入工序、液相扩散接合工序、激光喷丸处理工序和表层除去工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及柴油发动机的蓄压式燃料喷射系统中的共轨的制造方法及利用该制 造方法部分强化的共轨。本申请基于2009年3月12日在日本申请的特愿第2009-059918号并主张其优先 权，这里引用其内容。
技术介绍
在具有流体通路的机械部件中，在流体流通的管的端部或直径极端变化的部位容 易发生应力集中，有时作为流体压力变动的结果而产生的疲劳破坏成为问题。共轨是在柴油发动机的蓄压式燃料喷射系统中位于压送燃料轻油的泵与喷射器 之间、用于蓄压轻油的导管状部件。图1表示共轨1的断面的概略。轨道孔5是共轨1的 主要导管，具有蓄压轻油的作用。在轨道孔5上配设有多个垂直开口的分歧孔6，通过分歧 孔6向各喷射器压送轻油。轨道孔5的内径屯为10mm左右，分歧孔6的内径d2为1mm左 右。伴随着发动机的工作，周期地压送轻油，共轨1内的轻油的压力周期地变动。此时，在 图1的轨道孔5及分歧孔6上，圆周方向的拉伸应力周期地产生变动。图2放大示出了分 歧孔6的开口周边部即分歧孔6的内表面和轨道孔5的内表面的边界周边部。即使在分歧 孔6的开口周边部中，特别是在分歧孔6的与轨道孔5的长度方向平行的直径的两端附近 7，两孔5、6的拉伸应力形成合力。因此，发生比其它部分更大的拉伸应力，存在因内压的变 动而容易发生疲劳破坏的问题。如果使相对于内压变动的疲劳强度(内压疲劳强度)提 高，则可进行燃料的高压喷射，由于导致排气的清洁法和每升油的行驶里程的提高，所以希 望提高疲劳强度。以往，作为这样的面向提高疲劳强度的途径，一般采用通过利用高强度钢材而提 高共轨的疲劳强度的方法。但是，在这种方法中，有基材的高强度化造成的成形性或加工性 的下降、伴随高性能化的成本增大的问题。因此，例如在专利文献1中，作为以往的利用锻 造一体成形或机械加工的共轨的制造方法的替代方法，公开了利用液相扩散接合的焊接共 轨的专利技术。另外在专利文献2中，公开了涉及适合焊接时不需要控制冷却的液相扩散接合 的钢材的专利技术。但是，这些专利文献所公开的钢材是拉伸强度为600MPa左右的钢材，在使 用于为实现近年目标所指的低耗油性能的超过1500气压、进而超过2000气压的共轨时，则 显得强度不足。另外，虽可通过热处理等显著提高钢材强度，但在这种情况下，加工是困难 的，招致生产成本的显著增大。而且，当在最大主应力部，在加工的最终表面露出MnS、Al203、 CaO等夹杂物或氧化物时，成为内压外加时的疲劳破坏的起点，不能解决严重阻碍高强度共 轨的稳定生产的问题。另外，不但有提高钢材的强度这一传统的方法，而且例如关于共轨的强化，正如专 利文献3或专利文献4所公开的那样，还知道有用流体研磨或压印加工的方法对分歧孔开 口端部的边缘进行倒角、从而缓和应力集中的方法。另外，也研究了通过赋予压缩应力而进 行的疲劳强度的提高。近年正在进行开发的激光喷丸(laser peening)，是一种在金属物体5的表面上放置液体等透明介质的状态下，向其表面照射具有高的峰值能量密度的脉冲激光 束，利用由此产生的等离子体的膨胀反作用力，在金属物体的表面附近通过非接触处理而 赋予残留压缩应力的技术，例如在专利文献5中公开了该方法。激光束也可以传送到共轨 的轨道孔内表面、分歧孔内表面等狭窄部，激光喷丸是用于赋予共轨的分歧孔开口部附近 以高的压缩应力的目前唯一的方法。于是，正如专利文献6所公开的那样，就为了将激光喷 丸应用于共轨的有效的方法进行了研究。专利文献6所公开的方法虽然极大地提高了共轨的疲劳强度，但从装置、效果的 角度考虑，还存在以下的问题。如果在激光喷丸处理中将激光束照射于样品表面，则由于照 射斑点部表层附近发生熔融和再凝固，往往使该斑点部表层附近的压缩应力减少。为避免 这样的问题，已知有设置用于吸收激光束的吸收材料层的方法，但是，由于在将该吸收材料 层设置于共轨的分歧孔开口部时需要复杂的装置，所以从成本和生产率的角度考虑，优选 省略该工序。作为用于消除热影响部的方法，在专利文献5中公开了如下的方法即在激光照 射面和在其附近相向设置的电极间产生用激光加以控制的放电的方法，以及使用接触激光 照射面的透明液体为电解液、于激光照射中在照射面和在其附近相向设置的电极间进行电 解研磨的方法。但是，这些方法由于激光照射的影响很大，所以难以高精度且稳定地得到所 要求的加工形状，从而不适合于共轨的工业生产。另外，正如专利文献6中所公开的那样， 通过提高脉冲激光的束斑的重叠面积比例，可以缓和上述压缩应力减少的问题。但是，为进 一步增加共轨疲劳强度的提高效果，必须最大限度提高表层附近的压缩应力，从而希望有 其它的途径。专利文献1 日本特开2007-40244号公报专利文献2 日本特开2004-83980号公报专利文献3 日本特开2004-204714号公报专利文献4 日本特开2004-27968号公报专利文献5 日本专利第3373638号公报专利文献6 日本特开2006-322446号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的问题，通过采用激光喷丸处理局部强化因应力集 中而容易成为疲劳破坏的起点的共轨分歧孔的开口部附近，提供一种使用廉价钢材而制造 具有优良疲劳强度的共轨的方法和共轨。本专利技术为解决上述课题采用了以下的手段。(1)本专利技术的第1实施方式涉及一种共轨的制造方法，所述共轨具备共轨主体， 其设有轨道孔和形成于包围所述轨道孔的筒壁部上的分歧孔；以及夹具，其形成有与所述 分歧孔连通的连通孔；所述共轨主体及所述夹具含有c 0. 01 0. 3质量％、Si 0. 01 0. 5 质量％、Mn 0. 01 3. 0 质量％、B 0. 0003 0. 01 质量％、N 0. 001 0. 01 质量％、A1 大 于0. 01%但小于等于0. 5质量％、Ti 0. 01 0. 05质量％，且将P限制在0. 03质量％以 下、将S限制在0. 01质量％以下、将0限制在0. 01质量％以下、将As、Sn、Sb、Pb、Zn的合 计含量限制在0. 015质量％以下，剩余部分包括Fe及不可避免的杂质；用式TLB = (B% )6- (1)表示的 TLB值在0. 001 % 以 上；所述共轨的制造方法包括插入工序，其在所述共轨主体与所述夹具之间，插入至少含 有1质量％以上B的Ni基或Fe基的嵌入金属(insert metal)；液相扩散接合工序，通过 在1000 1300°C的接合温度下，施加IMPa以上的应力并保持30秒以上，从而将所述共轨 主体、所述嵌入金属和所述夹具进行接合；激光喷丸处理工序，对位于所述分歧孔的开口周 边部的所述分歧孔的内表面和所述轨道孔的内表面的边界周边部的区域，使透明液体存在 而照射脉冲激光束；以及表层除去工序，除去所述开口周边部的表层，以提高所述开口周边 部的疲劳强度。(2)根据上述(1)所述的共轨的制造方法，所述共轨主体及所述夹具中的至少一 方还可以含有Ni 0. 01 2. 0质量％、Co 0. 01 1. 0质量％、Cu 0. 01 1. 0质量％、W 0.01 2.0质量％中的1种以上。(3)根据上述(1)所述的共轨的制造方法，所述共轨主体及所述夹具中的至少一 方还可以含有Zr 0. 001 0. 05质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共轨的制造方法，所述共轨具备：共轨主体，其设有轨道孔和形成于包围所述轨道孔的筒壁部上的分歧孔；以及夹具，其形成有与所述分歧孔连通的连通孔；其中，所述共轨主体及所述夹具含有：Ｃ：０．０１～０．３质量％、Ｓｉ：０．０１～０．５质量％、Ｍｎ：０．０１～３．０质量％、Ｂ：０．０００３～０．０１质量％、Ｎ：０．００１～０．０１质量％、Ａｌ：大于０．０１％但小于等于０．５质量％、Ｔｉ：０．０１～０．０５质量％的成分，且将Ｐ限制在０．０３质量％以下、将Ｓ限制在０．０１质量％以下、将Ｏ限制在０．０１质量％以下、将Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｚｎ的合计含量限制在０．０１５质量％以下，剩余部分包括Ｆｅ及不可避免的杂质；用式ＴＬＢ＝（Ｂ％）－［（Ｎ％）／１．３－｛（Ｔｉ％）／３．４＋（Ａｌ％）／４．１｝×（Ａｌ％）×５２］（１）表示的ＴＬＢ值在０．００１％以上；所述共轨的制造方法包括：插入工序，其在所述共轨主体与所述夹具之间，插入至少含有１质量％以上Ｂ的Ｎｉ基或Ｆｅ基的嵌入金属；液相扩散接合工序，通过在１０００～１３００℃的接合温度下，施加１ＭＰａ以上的应力并保持３０秒以上，从而将所述共轨主体、所述嵌入金属和所述夹具进行接合；激光喷丸处理工序，对位于所述分歧孔的开口周边部的所述分歧孔的内表面和所述轨道孔的内表面的边界周边部的区域，使透明液体存在而照射脉冲激光束；以及表层除去工序，除去所述开口周边部的表层，以提高所述开口周边部的疲劳强度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野弘二，杉桥敦史，今井浩文，长谷川泰士，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]