BR112020018852A2

BR112020018852A2 - Forro de cilindro para cobertura fundida e método para fabricar bloco de cilindro

Info

Publication number: BR112020018852A2
Application number: BR112020018852-2A
Authority: BR
Inventors: Koichi Hatakeyama; Tomoki TAKIGUCHI; Yoshihiko Aoki; Yuusuke Okuyama; Mako Abe
Original assignee: Tpr Co., Ltd.; Tpr Industry Co., Ltd.
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-12-08
Also published as: KR20190133752A; EP3779162A4; JP2020079593A; CN109915273B; EP3805545B1; BR112020018852B1; PL3779162T3; EP3779162B1; EP3805545A1; CN109915273A; KR102231513B1; CN109944710B; WO2019225038A1; BR112019019322B1; EP3805545A4; CN210483897U; US20200392921A1; KR102067371B1; EP3779162A1; JP6705045B2

Abstract

a presente invenção aborda o problema relacionado ao fornecimento de um forro de cilindro para fundição por inserção, com o qual a resistência de adesão entre o forro de cilindro e um bloco de cilindro pode ser aprimorada através da redução de vácuos gerados no bloco de cilindro. o problema é solucionado por um forro de cilindro para fundição por inserção que inclui várias projeções em sua superfície periférica externa e satisfaz os seguintes (i) e (ii): (i) o número das projeções é 5 a 50 por 1 cm2 na superfície periférica externa, e (ii) quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa do forro de cilindro, o número total de projeções que estão em contato com as duas linhas é 8 ou menos.

Description

“FORRO DE CILINDRO PARA COBERTURA FUNDIDA E MÉTODO PARA FABRICAR BLOCO DE CILINDRO” CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção se refere a um forro de cilindro, em particular, um forro de cilindro para fundição por inserção, que é fundido por inserção em um bloco de cilindro e forma uma parede periférica interna de cilindro. A presente invenção também se refere a um método para produzir um bloco de cilindro que usa o forro de cilindro para fundição por inserção.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Na produção de um bloco de cilindro aplicado a um motor de automóvel, um forro de cilindro é disposto no lado periférico interno de um cilindro. Um exemplo de um método para produzir um bloco de cilindro que possui um forro de cilindro disposto no mesmo consiste em um método no qual um forro de cilindro é disposto com antecedência em um molde para um bloco de cilindro e um material de fundição é vertido no molde para fundir por inserção a periferia externa do forro de cilindro com o material de fundição.

[0003] Como tal forro de cilindro a ser disposto com antecedência em um molde na produção de um bloco de cilindro, os forros de cilindro que têm várias projeções em suas superfícies periféricas externas com o propósito de aprimorar a resistência de adesão com o bloco de cilindro resultante são conhecidos (consulte, por exemplo, Documentos de Patente 1 e 2).

[0004] Adicionalmente, no que diz respeito a tais projeções plurais na superfície periférica externa de forro de cilindro, é conhecida uma tecnologia para aprimorar a resistência de adesão e adesão com um bloco de cilindro focando em projeções que têm um formato constrito (consulte, por exemplo, Documento de Patente 3).

DOCUMENTOS DA TÉCNICA RELACIONADA DOCUMENTOS DE PATENTE

[0005] [Documento de Patente 1] Publicação de Pedido de Patente japonesa não examinada nº 2005-194983

[0006] [Documento de Patente 2] Publicação de Pedido de Patente japonesa não examinada nº 2009-264347

[0007] [Documento de Patente 3] Patente japonesa nº6340148

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO

[0008] Foram realizadas tentativas para aprimorar a resistência de adesão entre a superfície periférica externa de um forro de cilindro e um bloco de cilindro, conforme descrito anteriormente, formando-se projeções na superfície periférica externa de forro de cilindro e controlando as projeções para terem um formato constrito.

[0009] Entretanto, na produção de bloco de cilindro, um bloco de cilindro é produzido através de um método de vertedura de um material de fundição em um molde de bloco de cilindro no qual um forro de cilindro foi disposto e, através disso, fundindo por inserção a periferia externa do forro de cilindro com o material de fundição. Nesse processo, existem casos em que o material de fundição vertido no molde não se espalha suficientemente nas regiões entre as projeções formadas na superfície periférica externa de forro de cilindro. Consequentemente, vácuos são gerados nas partes do bloco de cilindro a serem aderidas com a superfície periférica externa de forro de cilindro, e isso foi considerado para resultar em uma resistência de adesão insuficiente em alguns casos.

[0010] Um objetivo da presente invenção consiste em fornecer um forro de cilindro para fundição por inserção, com o qual a resistência de adesão entre um forro de cilindro e um bloco de cilindro pode ser aprimorada através da redução de vácuos gerados no bloco de cilindro.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS

[0011] Os presentes inventores estudaram intensivamente para solucionar os problemas descritos anteriormente e, consequentemente, revelaram que, ao ajustar adequadamente as lacunas entre várias projeções existentes na superfície periférica externa de um forro de cilindro, permite-se que um material de fundição vertido em um molde também se espalhe entre as projeções na superfície periférica externa do cilindro e a geração de vácuos em um bloco de cilindro pode, desse modo, ser inibida, através disso, a resistência de adesão entre o forro de cilindro e o bloco de cilindro pode ser aprimorada, completando, através disso, a presente invenção.

[0012] A presente invenção abrange um forro de cilindro para fundição por inserção, que inclui várias projeções em sua superfície periférica externa e satisfaz os seguintes (i) e (ii): (i) o número das projeções é 5 a 50 por 1 cm2 na superfície periférica externa, e (ii) quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa do forro de cilindro, o número total de projeções que estão em contato com as duas linhas é 8 ou menos.

[0013] O forro de cilindro, de preferência, satisfaz adicionalmente os seguintes (iii), (iv) e/ou (v): (iii) quando uma projeção arbitrária A na superfície periférica externa do forro de cilindro é selecionada e as projeções An (em que n é um número inteiro de 1 a 7), adjacentes à projeção A selecionada, são definidas como projeções A1, A2, A3, A4, A5, A6 e A7 em ordem crescente da distância a partir da projeção A, as distâncias Ln (mm) entre a projeção A e as respectivas projeções An satisfazem a seguinte equação: (L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7)/7 ≥ 1,5; (iv) as projeções têm uma razão de área de projeção S (%), que é definida da seguinte forma, de 5% a 20%:

[0014] Razão de área de projeção S (%) = Razão de uma área em seção transversal total das projeções por área de unidade em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções em relação a uma área de unidade; e/ou (v) as projeções têm uma razão de constrição de projeção Pr (%), que é definida da seguinte forma, de 50% ou mais:

[0015] Razão de constrição de projeção Pr (%) = (Número de projeções constritas por 1 cm2/Número de projeções por 1 cm2) × 100.

[0016] A presente invenção também abrange um método para produzir um bloco de cilindro, o método incluindo: a etapa de preparar um molde de bloco de cilindro; a etapa de dispor um forro de cilindro no molde de bloco de cilindro então preparado; e a etapa de formar um bloco de cilindro pela vertedura de um material de fundição no molde de bloco de cilindro no qual o forro de cilindro foi disposto, em que o forro de cilindro satisfaz os seguintes (i) e (ii): (i) o número das projeções é 5 a 50 por 1 cm2 na superfície periférica externa, e (ii) quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa do forro de cilindro, o número total de projeções que estão em contato com as duas linhas é de 8 ou menos.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0017] Através do uso do forro de cilindro de acordo com a presente invenção, também é permitido que um material de fundição vertido em um molde se espalhe entre projeções, e a geração de vácuos em um bloco de cilindro pode, assim, ser inibida, como um resultado em que a resistência de adesão entre o forro de cilindro e o bloco de cilindro pode ser aprimorada. Em particular, mesmo no caso de um bloco de cilindro produzido por um método de fundição gravitacional no qual considera-se improvável o espalhamento de um material de fundição, a geração de vácuos no bloco de cilindro pode ser inibida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] A Figura 1 fornece um desenho esquemático de um forro de cilindro de acordo com uma modalidade, em conjunto com um desenho esquemático ampliado que ilustra uma parte da superfície periférica externa do forro de cilindro.

[0019] A Figura 2 fornece um desenho esquemático de um forro de cilindro de acordo com outra modalidade, em conjunto com um desenho esquemático ampliado que ilustra uma parte da superfície periférica externa do forro de cilindro.

[0020] A Figura 3 é uma vista em seção transversal esquemática de uma projeção constrita.

[0021] A Figura 4 é uma vista em seção transversal esquemática de uma outra projeção sem constrições.

[0022] A Figura 5 é um desenho esquemático que esboça a observação de projeções mediante um microscópio.

[0023] A Figura 6 mostra razões de área de vácuo de blocos de cilíndrico que foram produzidas usando os respectivos forros de cilindro produzidos em Exemplos e Exemplo Comparativo.

[0024] A Figura 7 mostra as resistências de adesão de blocos de cilindro, que foram produzidos usando os respectivos forros de cilindro produzidos em Exemplos e Exemplo Comparativo, com os forros de cilindro.

MODO PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

[0025] Uma modalidade da presente invenção abrange um forro de cilindro para fundição por inserção, que inclui várias projeções em sua superfície periférica externa e satisfaz os seguintes (i) e (ii): (i) o número das projeções é 5 a 50 por 1 cm2 na superfície periférica externa, e (ii) quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa do forro de cilindro, o número total de projeções que estão em contato com qualquer uma das duas linhas é 8 ou menos.

[0026] Na presente modalidade, as projeções existentes na superfície periférica externa do forro de cilindro satisfazem os (i) e (ii) descritos acima, isto é, o número das projeções é pequeno de certo modo e as projeções adjacentes têm lacunas moderadas entre as mesmas; portanto, um material de fundição vertido em um molde também pode se espalhar entre as projeções, e a geração de vácuos em um bloco de cilindro pode, assim, ser inibido, como um resultado em que a resistência de adesão entre o forro de cilindro e o bloco de cilindro pode ser aprimorada. Em particular, mesmo em um bloco de cilindro produzido por um método de fundição gravitacional no qual considera-se improvável o espalhamento de um material de fundição em cada parte, um material de fundição também se espalha entre as projeções na superfície periférica externa do forro de cilindro.

[0027] O número das projeções na superfície periférica externa de forro de cilindro (doravante no presente documento também chamado de "número de projeções Pn") é, conforme descrito no (i) acima, normalmente 5 ou mais , de preferência, 10 ou mais, mas normalmente 50 ou menos, de preferência, 35 ou menos, e pode ser 25 ou menos, 20 ou menos ou 19 ou menos, por 1 cm2.

[0028] Levando em consideração a exigência (ii) descrita acima, o número de projeções Pn não é, de preferência, excessivamente grande, e é normalmente 50 ou menos. Entretanto, quando o número de projeções Pn é menor que 5, a resistência de adesão tende a ser insuficiente.

[0029] Na presente modalidade, quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa de forro de cilindro, o número total de projeções que estão em contato com as duas linhas é 8 ou menos. O número de projeções que estão em contato com as linhas será descrito a seguir com referência à Figura 1.

[0030] A Figura 1 fornece um desenho esquemático de um forro de cilindro 10 de acordo com uma modalidade, em conjunto com um desenho que amplia e ilustra esquematicamente uma superfície periférica externa 11 do forro de cilindro 10. Várias projeções 12 existem aleatoriamente na superfície periférica externa de forro de cilindro 11. Duas linhas 13 e 13', cada uma tendo um comprimento de 15,2 mm e uma espessura de 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa de forro de cilindro, e essas projeções que estão em contato com qualquer uma das linhas 13 e 13' (projeções indicadas com linhas hachuradas na Figura 1) são contadas. O número das projeções contadas aumenta com lacunas mais estreitas entre as projeções adjacentes, ou diminui com lacunas mais amplas entre projeções adjacentes.

[0031] A característica de que o número de projeções que estão em contato com as duas linhas é 8 ou menos significa que as projeções adjacentes têm lacunas moderadas entre as mesmas e, ao controlar as projeções adjacentes para terem tais lacunas moderadas, é permitido que um material de fundição vertido em um molde se espalhe suficientemente entre as projeções, e a geração de vácuos em um bloco de cilindro pode, através disso, ser inibida, como resultado em que a resistência de adesão entre o forro de cilindro e o bloco de cilindro pode ser aprimorada.

[0032] O número de projeções que estão em contato com as linhas na exigência descrita acima (ii) pode ser 7 ou menos ou 5 ou menos. Um limite menor do mesmo não é limitativo; entretanto, é normalmente maior que 0, e pode ser 1 ou maios ou 2 ou maios. O número de projeções na exigência (ii) é determinado, de preferência, através da contagem do número de projeções que estão em contato com as duas linhas em dois ou mais pontos no mesmo forro de cilindro e do cálculo da média das mesmas.

[0033] Na presente modalidade, é preferencial que o seguinte (iii) seja satisfeito adicionalmente: (iii) quando uma projeção arbitrária A na superfície periférica externa do forro de cilindro é selecionada e as projeções An (em que n é um número inteiro de 1 a 7), adjacentes à projeção A selecionada, são definidas como projeções A1, A2, A3, A4, A5, A6 e A7 em ordem crescente da distância a partir da projeção A, as distâncias Ln (mm) entre a projeção A e as respectivas projeções An satisfazem a seguinte equação: (L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7)/7 ≥ 1,5.

[0034] A equação de (iii) será descrita agora em referência à Figura 2.

[0035] A Figura 2 fornece um desenho esquemático de um forro de cilindro 20 de acordo com uma modalidade, em conjunto com um desenho que amplia e ilustra esquematicamente a superfície periférica externa de forro de cilindro 20. Várias projeções existem aleatoriamente em uma superfície periférica externa de forro de cilindro 21. Quando uma dessas projeções é definida como projeção A, outras projeções são definidas como A1 a A7 em ordem crescente da distância a partir da projeção A. Adicionalmente, a distância entre A e cada An é definida como Ln, e a média ponderada da distância Ln é calculada.

[0036] A equação de (iii) também significa que projeções adjacentes possuem lacunas moderadas entre as mesmas, e a média ponderada da distância Ln entre as projeções não é, de preferência, menor que 1,5, e não pode ser menor que 1,8, ou não menor que 2,0. Um limite superior da mesma não é limitativo; entretanto, é normalmente 10 ou menos, e pode ser 5 ou menos, ou 4 ou menos.

[0037] A média ponderada da distância Ln entre as projeções na exigência (iii) é determinada, de preferência, através da medição da média ponderada em dois ou mais pontos no mesmo forro de cilindro e do cálculo da média dos mesmos.

[0038] Na presente modalidade, é preferencial que o seguinte (iv) seja satisfeito: (iv) as projeções têm uma razão de área de projeção S (%), que é definida da seguinte forma, de 5% a 20%:

[0039] Razão de área de projeção S (%) = Razão de uma área em seção transversal total das projeções por área de unidade em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções relacionadas a uma área de unidade.

[0040] O (iv) acima representa o número e/ou a espessura das projeções, que indica que quanto mais alta a razão de área de projeção, maior o número das projeções e/ou maior a espessura das projeções. Na presente modalidade, através do controle da razão de área de projeção S na faixa descrita acima, as lacunas entre as projeções são formadas moderadamente, de modo que um material de fundição vertido em um molde também se espalhe entre as projeções.

[0041] Além do mais, a espessura de projeção (S/Pn), que é determinada pela divisão da razão de área de projeção S (%) pelo número de projeções Pn definido no (i) acima, pode ser de 0,45 ou mais, 0,5 ou mais, 0,55 ou mais ou 0,6 ou mais, mas de 0,8 ou menos, 0,75 ou menos ou 0,7 ou menos. Um valor maior de S/Pn indica uma espessura maior das projeções, e é preferencial satisfazer a faixa descrita acima, uma vez que a resistência de adesão entre o forro de cilindro e um bloco de cilindro é, desse modo, aprimorada.

[0042] Na presente modalidade, é preferencial que o seguinte (v) seja satisfeito adicionalmente: (v) as projeções têm uma razão de constrição de projeção Pr (%), que é definida da seguinte forma, de 50% ou mais:

[0043] Razão de constrição de projeção Pr (%) = (Número de projeções constritas por 1 cm2/Número de projeções por 1 cm2) × 100.

[0044] O (v) acima representa a proporção das projeções que têm um formato constrito. Uma proporção mais alta das projeções que têm um formato constrito é mais preferencial, uma vez que leva a um aprimoramento adicional na resistência de adesão entre o forro de cilindro e um bloco de cilindro. A razão de constrição de projeção Pr é, de preferência 50% ou mais, e pode ser 60% ou mais, 70% ou mais, 75% ou mais ou 80% ou mais.

[0045] A Figura 3 é uma vista ampliada em seção transversal esquemática que ilustra um exemplo de uma projeção que tem um formato constrito. Entretanto, a Figura 4 é uma vista ampliada em seção transversal esquemática que ilustra um exemplo de uma projeção tendo outro formado sem constrições.

[0046] Conforme ilustrado na Figura 3, uma projeção constrita tem uma altura H a partir de sua base na superfície periférica externa e, tipicamente, a projeção constrita tem uma espessura mínima B visto que a espessura diminui gradualmente na direção de altura a partir da superfície de base. A partir desse ponto, a espessura aumenta gradualmente na direção de altura, dando, à projeção constrita, uma espessura máxima A. No presente relatório descritivo, uma projeção que tem, sequencialmente, uma espessura mínima B e uma espessura máxima A, a partir de sua superfície de base ao longo da direção de altura, nessa maneira, é definida como "projeção constrita".

[0047] A altura média de projeção H (mm) não é particularmente restrita; entretanto, normalmente não é menor que 0,25 mm, de preferência, não menor que 0,4 mm, mas normalmente 1,1 mm ou menos, de preferência 0,8 mm ou menos. A altura média de projeção H (mm) é determinada através da medição da altura de projeção usando um medidor de profundidade com mostrador (unidade mínima = 0,01 mm) em dois pontos radialmente opostos nas respectivas extremidades axiais de um membro de cilindro e do cálculo da média dos valores medidos nesses quatro pontos.

[0048] O número de projeções Pn por 1 cm2, que é prescrito no (i) acima é determinado através da obtenção de uma plotagem de contorno das projeções em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções usando um dispositivo de medição a laser tridimensional, e da contagem do número de projeções em uma parte anexa em uma área de 1 cm2.

[0049] Adicionalmente, a razão de área de projeção S é determinada através da obtenção de uma plotagem de contorno das projeções em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções usando um dispositivo de medição a laser tridimensional, e do cálculo da razão de uma área total das projeções em uma parte circundada em uma área de 1 cm2 em relação a uma área de unidade (1 cm2).

[0050] Além do mais, a altura das projeções pode ser determinada com o uso de um medidor de profundidade com mostrador, e os valores numéricos prescritos nos (ii) e (iii) acima podem ser medidos ou calculados pela observação da superfície de forro de cilindro mediante um microscópio ou um microscópio de elétron.

[0051] Uma projeção que tem um formato constrito pode ser avaliada pela observação mediante um microscópio. Mais especificamente, uma projeção na superfície periférica externa de um membro de cilindro é observada a partir de um ângulo de cerca de 45° em relação a uma linha que se estende através de um ponto central do membro de cilindro e um ponto de medição da superfície periférica externa. Através dessa observação, a espessura máxima A, a espessura mínima B e similares da projeção podem ser determinadas. É notado no presente documento que o termo "espessura de projeção" usado no presente documento pode ser refraseado como "largura da projeção observada". Um método de observação será descrito agora de maneira mais concreta com referência à Figura 5.

[0052] Um membro de cilindro 2 a ser avaliado é disposto em um suporte de bloco

1. Um microscópio 3 conectado a um monitor de TV (não ilustrado) é disposto de maneira diagonal acima do membro de cilindro 2 a ser avaliado, de modo que um eixo geométrico óptico M do microscópio 3 seja alinhado paralelamente à direção vertical.

As projeções formadas na superfície do membro de cilindro 2 são observadas de modo que o eixo geométrico óptico M do microscópio 3 e uma linha O, que se estende através de um ponto central do membro de cilindro 2 e um ponto de medição da superfície periférica externa, formem um ângulo de cerca de 45° em uma interseção do eixo geométrico óptico M e da superfície periférica externa do membro de cilindro

2.

[0053] Um exemplo de um método para produzir o forro de cilindro da presente modalidade será descrito agora.

[0054] A composição de um ferro fundido usado como um material do forro de cilindro não é particularmente restrita, e um exemplo típico da mesma é a seguinte composição de ferro fundido de grafite em flocos que leva em consideração a resistência ao desgaste, a resistência à grimpagem e a trabalhabilidade e corresponde a JIS FC250: C: 3,0 a 3,7% em massa, Si: 2,0 a 2,8% em massa, Mn: 0,5 a 1,0% em massa, P: 0,25% em massa ou menos, S: 0,15% em massa ou menos, Cr: 0,5% em massa ou menos, e Restante: Fe e impurezas inevitáveis.

[0055] Um método para produzir o forro de cilindro não é, de preferência, limitativo; entretanto, um método de fundição centrífuga é preferencial, e o método inclui tipicamente as seguintes etapas A a E. <Etapa A: Etapa de Preparação de Suspensão>

[0056] A etapa A é uma etapa de preparação de uma suspensão mesclando-se um material de base refratária, um aglutinante e água em uma razão prescrita.

[0057] Como o material de base refratária, a terra diatomácea é tipicamente usada; entretanto, o material de base refratária não é limitativo à mesma. O teor de terra diatomácea na suspensão é normalmente de 20% em massa a 35% em massa, e o tamanho médio de partícula de terra diatomácea é normalmente 2 μm a 35 μm.

[0058] Como o aglutinante, a bentonita é tipicamente usada; entretanto, o aglutinante não é limitativo à mesma. O teor de bentonita na suspensão é normalmente 3% em massa a 9% em massa.

[0059] Adicionalmente, o teor de água na suspensão é normalmente 62% em massa a 78% em massa. <Etapa B: Etapa de Preparação de Lavagem de Molde>

[0060] A etapa B é uma etapa de preparação de uma lavagem de molde através da adição de uma quantidade prescrita de um tensoativo à suspensão preparada na etapa A.

[0061] O tipo do tensoativo não é particularmente limitativo, e um tensoativo conhecido, tal como um tensoativo catiônico, um tensoativo aniônico, um tensoativo não iônico ou um tensoativo anfotérico, pode ser usado de forma única, ou dois ou more dos mesmos podem ser usados em combinação. A quantidade do tensoativo (ou tensoativos) a ser adicionado é normalmente 0,005 partes em massa a 0,04 partes em massa em relação a 100 partes em massa da suspensão. <Etapa C: Etapa de Aplicação de Lavagem de Molde>

[0062] A etapa C é uma etapa de aplicação da lavagem de molde na superfície periférica interna de um molde cilíndrico usado como um molde de fundição. Um método de aplicação não é particularmente limitativo; entretanto, emprega-se tipicamente o revestimento por aspersão. Quando a lavagem de molde é aplicada, é preferencial que a lavagem de molde seja aplicada de modo que uma camada da mesma seja formada em uma espessura substancialmente uniforme sobre toda a superfície periférica interna. Adicionalmente, quando a lavagem de molde é aplicada para formar uma camada de lavagem de molde, é preferencial fornecer uma força centrífuga moderada pela rotação do molde cilíndrico.

[0063] Os presentes inventores presumem que as projeções existentes na superfície do forro de cilindro resultante são formadas pelo seguinte processo.

[0064] Isto é, na camada de lavagem de molde formada na superfície periférica interna do molde aquecido a uma temperatura prescrita, as bolhas são geradas devido à evaporação rápida da água contida na lavagem de molde. O tensoativo atua nas bolhas de um tamanho relativamente grande e as bolhas de um tamanho relativamente pequeno se unem uma a outra, através disso, os orifícios rebaixados são formados no lado periférico interno da camada de lavagem de molde. Os orifícios rebaixados são formados na camada de lavagem de molde no processo em que a camada de lavagem de molde é secada gradualmente a partir do lado da superfície periférica interna do molde e, através disso, solidificada gradualmente para produzir os orifícios rebaixados.

[0065] A espessura da camada de lavagem de molde é, de preferência, selecionada para estar em uma faixa de 1,1 a 2,0 vezes a altura das projeções; entretanto, a espessura da camada de lavagem de molde não é limitada à mesma. A fim de permitir que a camada de lavagem de molde tenha tal espessura, é preferencial o controle da temperatura do molde para que seja de 300°C ou menos. <Etapa D: Etapa de Fundição de Ferro Fundido>

[0066] A etapa D é uma etapa de fundição de ferro fundido no molde que possui a camada de lavagem de molde assim seca e está em um estado de rotação. Nessa etapa, o ferro fundido derretido é preenchido nos orifícios rebaixados que têm um formato constrito que são formados na camada de lavagem de molde, conforme descrito na etapa anterior, através disso, as projeções constritas são formadas na superfície do forro de cilindro resultante. Além disso, nesse processo, é preferencial a aplicação de uma força centrífuga moderada. <Etapa E: Etapa de Finalização e Remoção de Molde>

[0067] A etapa E é uma etapa de levar o forro de cilindro assim produzido para fora do molde e remover a camada de lavagem de molde da superfície de forro de cilindro através de jateamento para completar o forro de cilindro.

[0068] Um forro de cilindro é completado através das etapas descritas acima. A fim de controlar o número das projeções na superfície linear de cilindro para ser pequeno e controlar as lacunas entre as projeções para serem moderadamente amplas, é necessário o ajuste adequado, por exemplo, da quantidade de água usada na etapa A, do tipo e da quantidade do tensoativo usado na etapa B, da espessura da camada de lavagem de molde, do valor de Gno durante a formação da camada de lavagem de molde, e do valor de Gno durante a fundição de ferro fundido. Especificamente, as projeções na superfície de forro de cilindro são capazes de serem obtidas na forma desejada pela adoção do mencionado a seguir: • Quantidade de água adicionada na etapa A: 65% em massa a 75% em massa • Quantidade de tensoativo adicionado na etapa B: 0,005% em massa a 0,04% em massa • Tipo de tensoativo usado na etapa B: uma combinação de dois ou mais tensoativos • Espessura da camada de lavagem de molde: 0,5 mm a 1,1 mm • Gno (forragem): 20 G a 80 G • Gno (fundição): 80 G a 160 G

[0069] É notado no presente documento que o Gno (forragem) representa a força centrífuga (G) fornecida pela rotação do molde cilíndrico na formação da camada de lavagem de molde na etapa C, e o Gno (fundição) representa a força centrífuga (G) fornecida através da rotação do molde na etapa D.

[0070] Uma outra modalidade da presente invenção consiste em um método para produzir um bloco de cilindro, em que o método inclui: uma etapa de preparar um molde de bloco de cilindro; uma etapa de dispor um forro de cilindro no molde de bloco de cilindro assim preparado; e uma etapa de formar um bloco de cilindro pela vertedura do material de fundição no molde de bloco de cilindro, no qual o forro de cilindro foi disposto. O forro de cilindro disposto no molde de bloco de cilindro satisfaz os (i) e (ii) descritos acima.

[0071] Conforme descrito acima, na produção de um bloco de cilindro, em particular, por um método de fundição gravitacional, usando um forro de cilindro que satisfaz os (i) e (ii) descritos acima, a geração de vácuos em um bloco de cilindro pode ser inibida, de modo que a resistência de adesão entre o forro de cilindro e o bloco de cilindro seja aprimorada.

EXEMPLOS

[0072] A presente invenção será descrita agora de forma mais concreta por meio dos Exemplos da mesma; entretanto, é óbvio que o escopo da presente invenção não é limitativo aos Exemplos descritos abaixo.

[0073] Os métodos para medir as propriedades físicas dos forros de cilindro usados nos Exemplos foram os seguintes. < Altura Média H (mm) de Projeções>

[0074] A altura média H (mm) de projeções foi determinada usando um medidor de profundidade com mostrador (unidade mínima = 0,01 mm). A altura de projeção foi medida em dois conjuntos de pontos radialmente opostos nas respectivas extremidades axiais de um membro de cilindro, e a média dos valores medidos nesses quatros pontos foi calculada como a altura média H (mm) das projeções. <Número de Projeções Pn>

[0075] O número de projeções Pn foi determinado através da obtenção de uma plotagem de contorno de 1 cm × 1 cm com base em uma medição da superfície periférica externa de um membro de cilindro usando um dispositivo de medição a laser tridimensional do tipo sem contato, e da contagem subsequente do número de regiões circundadas por uma linha de contorno indicando uma altura de 300 μm na plotagem de contorno assim obtida. Da mesma maneira que a medida da altura de projeção, a medida foi realizada em dois conjuntos de pontos radialmente opostos nas respectivas extremidades axiais do membro de cilindro, e a média dos valores medidos nesses quatro pontos foi calculada com base no número de projeções Pn por 1 cm2. <Razão de Constrição de Projeção Pr (%)>

[0076] A razão de constrição Pr (%) foi determinada pela observação de projeções mediante um microscópio (microscópio digital KH-1300, fabricado por HIROX Co., Ltd.) para determinar se cada projeção foi constrita ou não, e da divisão subsequente do número de projeções constritas por 1 cm2 by Pn e da multiplicação do valor assim obtido por 100. É notado, no presente documento, que a razão de constrição de projeção foi definida como uma média dos valores medidos em quatro pontos. <Razão de Área de Projeção S (%) e Espessura de Projeção (S/Pn)>

[0077] A razão de área de projeção S (%) foi determinada através da obtenção de uma plotagem de contorno de projeções em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções usando um dispositivo de medição a laser tridimensional, e do cálculo da razão de uma área total das projeções em uma parte circundada em uma área de 1 cm2 com relação a uma área de unidade (1 cm2). A espessura de projeção (S/Pn) foi determinada pela divisão dessa razão de área de projeção S (%) pelo número determinado acima de projeções Pn. <Número de Projeções em Contato com Linhas, e Média Ponderada da Distância Entre Projeções Adjacentes>

[0078] Uma imagem foi obtida pela observação da superfície de forro de cilindro mediante um microscópio. Nessa imagem, duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm foram estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas, e o número de projeções em contato com as linhas foi contado. Adicionalmente, em uma outra imagem obtida da mesma maneira, uma projeção arbitrária A foi selecionada, as distâncias Ln (em que n é um número inteiro de 1 a 7) entre as respectivas projeções An adjacentes à projeção A, foram medidas, e a média ponderada da mesma foi determinada. A medição foi realizada em quatro pontos em um único forro de cilindro.

[0079] Experimentos: • Preparação de Lavagem de Molde

[0080] Com o uso de materiais brutos mostrados na Tabela 1 abaixo, as lavagens de molde 1 a 3 foram preparadas. Como para o tensoativo mostrado na Tabela 1, uma combinação de um tensoativo não iônico que tem um grupo de hidrocarboneto e um grupo de éster ácido e um tensoativo não iônico do tipo de amida de etanol foi usada nas lavagens de molde 1 e 3, enquanto uma combinação de um tensoativo não iônico que tem um grupo de hidrocarboneto e um grupo de éster ácido e um tensoativo não iônico do tipo éter alquila POE foi usada na lavagem de molde 2. [Tabela 1] Lavagem Composição de lavagem de molde de Molde Composição de Suspensão Tensoativo Terra Diâmetro Bentonita Água (% em (% em diatomácea médio de (% em massa) massa) (% em partícula massa) massa) (mm) Lavagem 22 0,025 6 Equilíbrio 0,006 de Molde 1 Lavagem ↑ ↑ ↑ Equilíbrio ↑ de Molde 2 Lavagem ↑ ↑ ↑ Equilíbrio 0,0010 de Molde 3 • Produção de Forros de Cilindro

[0081] Os forros de cilindro dos Exemplos e Exemplo Comparativo foram produzidos, cada um, por fundição centrífuga usando ferro fundido derretido que tem a seguinte composição. Os forros de cilindro fundidos assim obtidos tiveram a seguinte composição: C: 3,4% em massa, Si: 2,4% em massa, Mn: 0,7% em massa, P: 0,12% em massa, S: 0,035% em massa, Cr: 0,25% em massa, e Restante: Fe e impurezas inevitáveis Z (correspondendo a JIS FC250)

[0082] Os forros de cilindro dos Exemplos 1 e 2 e Exemplo Comparativo 1 foram produzidos usando as respectivas lavagens de molde mostradas na Tabela 1. Em ambos esses Exemplos, a temperatura do molde cilíndrico na etapa C foi estabelecida em uma faixa de 180°C a 300°C, e uma camada de lavagem de molde foi formada com um Gno (forragem) de 55 G. É notado, no presente documento, entretanto, que a altura de projeção foi modificada conforme adequado pela alteração da espessura da camada de lavagem de molde em cada Exemplo. Adicionalmente, a etapa D e o processo subsequente foram realizados sob as mesmas condições em ambos os Exemplos, exceto pelo fato de que a fundição do ferro fundido foi realizada em um Gno (fundição) de 120 G. Posteriormente, a superfície periférica interna de cada um dos membros de cilindro de ferro fundido assim obtidos foi cortada de modo a ajustar a espessura para ser 5,5 mm.

[0083] Os membros de cilindro de ferro fundido obtidos dessa maneira tiveram as seguintes dimensões: um diâmetro externo (diâmetro externo que inclui a altura de projeção) de 85 mm, um diâmetro interno de 74 mm (espessura: 5,5 mm), e um comprimento de 130 mm na direção axial. Os formatos das projeções dos forros de cilindro assim produzidos são mostrados na Tabela 2. [Tabela 2] Altura Número Razão Número Distânci Espessu Razão média de de de a média ra de de de projeçõ área projeçõ entre projeção constriç projeçõ es Pn de es em projeçõ (S/Pn) ão de es H (/1cm2) projeç contato es (mm) projeção (mm) ão S com (%) (%) linhas Exemplo 1 0,59 29,0 15,8 6,25 1,88 0,54 78 Exemplo 2 0,56 15,0 10,1 3,75 2,52 0,673 95 Exemplo 0,55 60,0 25,0 16,5 1,34 0,417 80 Comparati vo 1 x a medição foi realizada em dois conjuntos de pontos radialmente opostos nas respectivas extremidades axiais do membro de cilindro, e a média dos valores medidos nesses quatro pontos foi mostrada respectivamente • Produção de Blocos de Cilindro

[0084] Com o uso dos forros de cilindro obtidos nos Exemplos 1 e 2 e Exemplo Comparativo 1, corpos unidos de cada forro de cilindro e um bloco de cilindro foram produzidos sob as seguintes condições e, para cada um dos blocos de cilindro assim obtidos, a razão de área de vácuo e a resistência de adesão com o forro de cilindro foram avaliadas.

[0085] Método de fundição: fundição gravitacional de areia

[0086] Pré-aquecimento de forro: a 350°C por 1 hora

[0087] Material de alumínio: AC4B

[0088] Tratamento de calor: a 500°C por 6 horas e a 160°C por 6 horas

[0089] Para cada um dos corpos unidos assim obtidos dos respectivos forros de cilindro e do bloco de cilindro, a razão de vácuo do bloco de cilindro foi medida pelo seguinte método: i) Moer uma seção transversal de amostra que inclui uma interface entre o forro de cilindro e o bloco de alumínio, ii) Subsequentemente, tirar três fotografias incluindo a interface, e iii) Medir a razão de área de vácuo (razão (%) de lacunas interfaciais com relação ao campo de visão) em cada uma das fotografias, e calcular a média dos valores medidos como a razão de área de vácuo.

[0090] A seguir, a resistência de adesão entre o forro de cilindro e o bloco de cilindro foi medida.

[0091] Com o uso de um testador de tração (fabricado por Shimadzu Corporation, testador universal: AG-5000E), o presente membro de cilindro ou o membro periférico externo foi fixado com um grampo, e uma força de tração foi aplicada ao outro membro na direção perpendicular ao plano de adesão desses membros. A força de tração que causou a separação desses membros foi definida como a resistência de adesão.

[0092] Os resultados disso são mostrados nas Figuras 6 e 7. É notado no presente documento que esses resultados foram obtidos pela avaliação dos respectivos blocos de cilíndrico produzidos da mesma maneira 15 vezes.

DESCRIÇÃO DE SÍMBOLOS 1: suporte de bloco 2: membro de cilindro 3: microscópio 10, 20: forro de cilindro 11, 21: superfície periférica externa de forro de cilindro 12: projeção 13, 13': linha

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Forro de cilindro para fundição por inserção, caracterizado pelo fato de que compreende várias projeções em sua superfície periférica externa e satisfaz os seguintes (i) e (ii): (i) o número das projeções é 5 a 50 por 1 cm2 na superfície periférica externa, e (ii) quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são estabelecidas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa de forro de cilindro, o número total de projeções que estão em contato com as duas linhas é 8 ou menos.

2. Forro de cilindro para fundição por inserção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que satisfaz adicionalmente o seguinte (iii): (iii) quando uma projeção arbitrária A na superfície periférica externa de forro de cilindro é selecionada e projeções An (em que n é um número inteiro de 1 a 7), adjacentes à projeção A selecionada são definidas como projeções A1, A2, A3, A4, A5, A6 e A7 em ordem crescente da distância a partir da projeção A, as distâncias Ln (mm) entre a projeção A e as respectivas projeções An satisfazem a seguinte equação: (L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7)/7 ≥ 1,5.

3. Forro de cilindro para fundição por inserção, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que satisfaz adicionalmente o seguinte (iv): (iv) as projeções possuem uma razão de área de projeção S (%), que é definida da seguinte forma, de 5% a 20%: Razão de área de projeção S (%) = Razão de uma área em seção transversal total das projeções por área de unidade em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções em relação a uma área de unidade.

4. Forro de cilindro para fundição por inserção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que satisfaz adicionalmente o seguinte (v): (v) as projeções possuem uma razão de constrição de projeção Pr (%), que é definida da seguinte forma, de 50% ou mais: Razão de constrição de projeção Pr (%) = (Número de projeções constritas por 1 cm2/Número de projeções por 1 cm2) × 100.

5. Método para produzir um bloco de cilindro, sendo o método caracterizado pelo fato de que compreende: uma etapa de preparar um molde de bloco de cilindro; uma etapa de dispor o forro de cilindro no molde bloco de cilindro assim preparado; e uma etapa de formar um bloco de cilindro pela vertedura de material de fundição no molde de bloco de cilindro no qual o forro de cilindro foi disposto, em que o forro de cilindro satisfaz os seguintes (i) e (ii): (i) o número das projeções é 5 a 50 por 1 cm2 na superfície periférica externa, e (ii) quando duas linhas de 15,2 mm × 0,03 mm são dispostas em paralelo com uma lacuna de 3,8 mm entre as mesmas em uma posição arbitrária na superfície periférica externa do forro de cilindro, o número de projeções que estão em contato com as linhas é 8 ou menos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o forro de cilindro satisfaz adicionalmente o seguinte (iii): (iii) quando uma projeção arbitrária A na superfície periférica externa de forro de cilindro é selecionada e projeções An (em que n é um número inteiro de 1 a 7) adjacentes à projeção A selecionada são definidas como projeções A1, A2, A3, A4, A5, A6 e A7 em ordem crescente da distância a partir da projeção A, as distâncias Ln (mm) entre a projeção A e as respectivas projeções An satisfazem a seguinte equação: (L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7)/7 ≥ 1,5.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o forro de cilindro satisfaz adicionalmente o seguinte (iv): (iv) as projeções possuem uma razão de área de projeção S (%), que é definida da seguinte forma, de 5% a 20%: Razão de área de projeção S (%) = Razão de uma área em seção transversal total das projeções por área de unidade em uma posição de 300 μm a partir da base das projeções em relação a uma área de unidade.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o forro de cilindro satisfaz adicionalmente o seguinte (v): (v) as projeções possuem uma razão de constrição de projeção Pr (%), que é definida da seguinte forma, de 50% ou mais alta: Razão de constrição de projeção Pr (%) = (Número de projeções constritas por 1 cm2/Número de projeções por 1 cm2) × 100.