CN107377943B - 镶铸用构件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种镶铸用构件以及镶铸用构件的制造方法,在镶铸铸造中使与熔化的金属的有效截面积更大,并且改善成型体的轻型化。镶铸用构件(11)具有网眼状的凸部(3),上述网眼状的凸部(3)形成在被镶铸的面(11S)上,上述网眼状的凸部(3)具备线状部分(1)以及至少2个线状部分汇合的集合部分(2),上述制造方法至少包括以下工序:对铸模的熔液流入的面涂敷涂模剂的工序;使上述涂敷的涂模剂干燥,形成在表面具有龟裂的形状的涂模层的工序;以及使熔液从上述涂模层上流入,一边使上述铸模旋转一边进行铸造的工序。
Description
技术领域
本发明涉及镶铸用构件及其制造方法。
背景技术
随着压铸铸造技术等的发展,已使用被称为镶铸铸造的方法,将先铸造好的构件置于铸模,使熔融的铝等金属流入该部件与铸模之间而粘接或者紧贴于该部件。通过该方法铸入的构件被称为镶铸用构件。
镶铸用构件例如有被铸入内燃机的气缸体的气缸套筒(也称为气缸套或者套筒)、压铸轮毂的凸起(boss)或鼓轮(drum)以及气缸体、下曲轴箱(lower case)等的轴承部,另外还有被铸入变速箱体内轴承部的轴承构件等。特别在用于上述用途的情况下,镶铸用构件受到热负荷、大外力作用的情况多,而要求提高镶铸用构件与对该构件进行镶铸的金属的紧贴性来改善散热性、导热性以及刚性。
专利文献1和2涉及镶铸用气缸套,公开了:在被镶铸的外周面具有多个收窄形状的突起,从而提高与气缸体材料的紧贴性和接合强度。
专利文献3和4涉及镶铸构件,公开了:在铸造时与其它金属的熔液接触的镶铸面设有具有向外侧扩开的大致圆锥状的底切(undercut)部的多个突起,从而提高与其它金属的紧贴性,并且能维持所希望的夹紧定位精度。
也已知在被镶铸的面设有多个针状突起的技术。在这种情况下,例如对熔液流入的铸模的表面涂敷涂模剂,使其干燥后,蒸气从涂敷膜脱离时产生的脱离孔成为无数微小的凹陷,通过使熔液侵入该凹陷来进行制造。
另外,专利文献5公开了一种气缸体的套筒结构,在镶铸有可将活塞滑动地插入的套筒的气缸体中,套筒的从气缸体的曲轴箱侧的面到气缸体的大致中央的部位为比其它部位厚的厚壁部,从气缸体的大致中央延伸而在气缸盖侧的面开口的U截面的水套以包围套筒的方式形成。专利文献5记载了通过该结构能维持气缸体的冷却性,并且抑制套筒的变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2005-194983号公报
专利文献2:特开2007-15005号公报
专利文献3:特开2003-326353号公报
专利文献4:特开2003-326346号公报
专利文献5:特开2001-221098号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为发动机的中枢部件的铝制气缸体的成型采用的是生产性高的压铸法,根据该方法,供活塞滑动的套筒也同时镶铸于铝。近年来,追求发动机的轻型化、内孔(bore)间间距的缩短带来的发动机的小型化,尝试了使套筒薄壁化,即将镶铸用构件的有效壁厚(从整个壁厚减去突起的高度后的厚度)薄壁化。
然而,如果使套筒的壁厚变薄,则有可能导致套筒的刚性降低。套筒在压铸成型时,会受到铝熔液的高的射出压力而残留应力。另外,在镶铸于气缸体后与气缸盖紧固时也会由于螺栓轴向力而承受高的压缩负荷。而且,在运转时中高的筒内燃烧压力也会断续地作用于径向。因此,在刚性低的套筒中,容易在径向、轴向发生变形,有可能会导致套筒的内孔圆度大幅降低。因此,会产生机械损耗,还会增加漏气,导致燃料效率降低。另外,气缸体本身的刚性降低,导致NV特性也降低。
在专利文献5记载的结构中,由于铸造时的分型部分的影响,在周向上会发生形状的差异,成为非对称性的形状,有时径向或者轴向的刚性不均匀。而且,套筒的外径在轴向上为非对称,例如从气缸体的大致中央起下方为厚壁,因此如果要用于多气缸发动机,则自然会对内孔间间距发生制约,有时难以实现发动机的小型化、轻型化。另外,在凸状部未设置底切形状,因此,由于进行镶铸的铝与被镶铸的铸铁制的套筒的线膨胀不同,随着发动机反复运转或者停止而容易在套筒与铝间产生大的间隙,间隙会发挥隔热材料的作用,因此有时无法得到高效的冷却性。这样,为了确保气缸套筒的稳定的刚性并且提高发动机的冷却性,需要进一步的改进。
用于解决问题的方案
本发明的发明人进行了深入研究,结果发现在被镶铸的面上不形成现有技术的针状突起,而是形成连续的线状突起,由此能使镶铸用构件的用于与进行镶铸的金属紧贴的有效面积增加,并且能实现轻型化,解决了上述问题。
即,根据本发明的一个实施方式,提供一种镶铸用构件,该镶铸用构件具有网眼状的凸部,上述网眼状的凸部形成在被镶铸的面上,上述网眼状的凸部具备:线状部分;以及至少2个线状部分汇合的集合部分。
优选上述凸部包含具有收窄部的形状,而且/或者上述凸部的纵壁包含相对于与平坦面垂直的垂直线具有倾斜的形状。
优选上述网眼状的凸部至少具备2个上述集合部分。
优选在上述至少2个集合部分中,上述汇合的线状部分的个数不同,上述线状部分按随机的方向汇合。
优选在将上述网眼状的凸部投影到平面上的情况下,上述凸部的投影面积相对于整个投影面积为5%以上70%以下。
优选平坦部分由上述线状部分包围而成,与上述平坦部分的轮廓相切的内切圆的直径为0.5mm以上30mm以下。
优选在上述网眼状的凸部中,从底面到顶部的上表面的高度为0.1mm以上5.0mm以下。
优选上述线状部分的宽度方向的长度为0.1mm以上8.0mm以下。
优选上述镶铸用构件是被铸入发动机气缸体的气缸套。
根据本发明的其它方式,能提供一种镶铸用构件的制造方法,至少包括如下工序:对铸模的熔液流入的面涂敷涂模剂的工序;使上述涂敷的涂模剂干燥,形成在表面具有龟裂的形状的涂模层的工序;以及使熔液从上述涂模层上流入,一边使上述铸模旋转一边进行铸造的工序。
优选上述龟裂包括从上述涂模层的表面到达上述铸模表面的多个空隙,该空隙的宽度从该涂模层的表面向上述铸模表面变窄,以及/或者该空隙沿着上述铸模表面延伸。
优选上述龟裂具有网眼状的形状。
优选上述涂模剂至少包含耐火材料、粘结材料和溶剂。
优选在形成上述涂模层的工序中,将该涂模剂加热到上述溶剂的蒸发温度以上且比该蒸发温度高110℃的温度以下的温度,使该溶剂蒸发,形成具有上述龟裂的形状的涂模层。
发明效果
根据本发明,在镶铸用构件的被镶铸的面具有规定的形状,加之突起为底切形状,提高了镶铸用构件与进行镶铸的铝的紧贴强度,在发动机运转时、刚停止后不易在与线膨胀率不同的铝的界面处产生间隙。另外,关于上述规定的形状,突起不是针状而是连续的线状的形态,因此能增加与进行镶铸的铝的接触面积,提高从镶铸用构件向铝的热传递、热扩散性所涉及的热传导率。而且,本发明的线状部分形成具有相互汇合的集合部分的网状结构从而表现出加强肋的效果,与现有的有效壁厚相同的镶铸用构件相比,能提高比刚度或者比弹性模量(在此,为弹簧常数/比重)等。并且,用铝对该镶铸用构件进行镶铸得到镶铸构件的情况下也能实现轻型化和刚性的提高。
附图说明
图1的(A)示出气缸套筒的立体图,(B)示出(A)的被方形包围的区域d1的示意性放大图。
图2示出气缸体的截面图。
图3示出图1的(B)的俯视图。
图4示出线状部分的截面的示意性放大图。
图5示出线状部分的截面的示意性放大图,(A)示出具有大致T型的截面的线状部分的一个例子,(B)示出其它例,(C)示出另一其它例。
图6示出线状部分的截面的示意性放大图,(A)示出具有大致型的截面的线状部分的一个例子,(B)示出其它例。
图7示出线状部分的截面的示意性放大图,(A)示出在纵壁的侧面具有凹凸的一个例子,(B)示出纵壁向倾斜方向延伸的一个例子。
图8示出涂模层的形成机制的概略图。
图9示出发明的一个实施方式的镶铸用构件的制造方法的概略图。
图10示出在实施例18的铸模上形成的涂模层的照片。
图11示出实施例1的镶铸用构件的照片,(A)示出镶铸用构件的外形,(B)示出(A)的被方形包围的区域d2的放大图。
图12示出实施例21的镶铸用构件的照片,(A)示出镶铸用构件的外形,(B)示出(A)的被方形包围的区域d3的放大图。
图13示出实施例16的镶铸用构件的照片,(A)示出镶铸用构件的外形,(B)示出(A)的被方形包围的区域d4的放大图。
图14示出用扫描式电子显微镜观察实施例1的镶铸用构件的被镶铸的面的照片(倍率:17倍)。
图15示出用扫描式电子显微镜观察实施例21的镶铸用构件的被镶铸的面的照片(倍率:16倍)。
图16示出用扫描式电子显微镜观察实施例5的镶铸用构件的被镶铸的面的照片(倍率:14倍)。
图17示出比较例1的镶铸用构件的被镶铸的面的基于扫描式电子显微镜的观察的倍率为25倍程度的概略图。
图18示出对在实施例25的铸模上形成的涂模层进行微距拍摄的照片。
图19示出对实施例2的镶铸用构件的被镶铸的面进行了二值化处理的图像。
图20示出在实施例1的镶铸用构件的镶铸面中测定内切圆时的照片。
图21示出在实施例1的镶铸用构件的镶铸面中测定凸部的高度时的照片。
图22的(A)示出实施例5的试件的外形,(B)示出(A)所示的镶铸用构件的径向压缩试验的实施紧前的照片。
图23示出实施例5、7、9、11、13、21、22、23和比较例1的镶铸用构件的质量与弹簧常数的关系。
图24示出实施例33的试件的截面。
图25的(A)示出实施例28的试件的外形,(B)示出(A)所示的试件的轴向压缩试验的实施紧前。
附图标记说明
1:线状部分
1a、1b、1c、1d、1e:线状部分
2:集合部分
2a、2b、2c、2d:集合部分
3:网眼状的凸部
4:凸部的顶部
5:凸部的顶部的上表面
6:凸部的底面(平坦面)
7:从凸部的底面到顶部的部分(纵壁)
8:凸部的高度
La:线状部分的长边方向的长度
Lb:线状部分的短边方向的长度(宽度)
L4:凸部的顶部的宽度
L7:纵壁的宽度
h3:凸部的高度
h4:凸部的顶部的高度(厚度)
h7:纵壁的高度
h9:到镶铸构件的平坦面为止的厚度
F:平坦面
Ic:内切圆。
具体实施方式
以下,详细说明本具体实施方式,但是本发明的范围不被该方式所限定。
根据一个方式,本发明涉及在被镶铸的面上具有网眼状的凸部的镶铸用构件。镶铸用构件的原材料能举出铸铁、铜合金、锡或者锌合金等比重大且具有自滑动性的金属。铸铁一般是含有铁、碳、硅的三元合金,也可以根据用途而含有其它元素。例如,铸铁除了含有Fe以外,也可以含有相对于铸铁整体质量占3.1~3.8质量%的T.C(Total Carbon:总碳)、1.9~2.5质量%的Si、0.5~1.0质量%的Mn、0.01~0.5质量%的P、0.02~0.1质量%的S。在镶铸用构件的粗料的壁厚大的情况下或熔液的铸入量多的情况下,为了得到的最佳硬度、金属组织,也可以根据情况而含有0.01~1.0质量%的Cu、0.01~0.10质量%的Sn、0.01~0.4质量%的Cr、0.15质量%以下的Mo以及0.5质量%以下的Ni中的至少1种以上,也可以还含有其它不可避免的杂质。
镶铸用构件主体的形状没有特别限定,能按照用途适当地选定。例如能举出筒状、半圆筒状、截面为コ字状、⊥字状的形状、曲面或者大致平面的板状等形状。镶铸用构件的例子能举出被铸入发动机气缸体的气缸套筒、电动汽车等的再生制动器中的与被铸入铝制的鼓式制动器的制动蹄接触的滑动构件或制动蹄的背板、两轮车和特殊机械用的压铸轮毂的凸起(boss)、以及气缸体、下曲轴箱的曲轴轴颈部、变速器箱等的壳体的轴承部等被铸入某些压铸部件的构件。以下,示出筒状的气缸套筒的例子来说明本发明,但是本发明不限于特定形状的镶铸用构件、特定的产品。
图1(A)是作为镶铸用构件的一个例子的气缸套筒11的立体图。气缸套筒的形状能举出筒状形状。气缸套筒11d外侧的表面11s为被镶铸的面。图1(B)示出图1(A)的用d1表示的区域的示意性放大图。气缸套筒在被镶铸的面11s具有网眼状的凸部3。网眼状的凸部3是从构成气缸套筒的大致平坦的面F突出的部分,存在于被镶铸的面的整个范围。网眼状的凸部3具备线状部分1和多个该线状部分汇合而形成的集合部分2。另外,简单说明气缸套筒。图2是示出将气缸套筒作为构成要素的气缸体的一个例子的概念图。气缸体10是用铝12对气缸套筒11的外周面进行镶铸而铸造的。
图3是图1(B)的俯视图。线状部分1指的是在对镶铸用构件的被镶铸的面从该面的竖直方向进行俯视的情况下,能确认出凸部为具有宽度的线状或者带状的形态的部分。线状部分可以是直线也可以是曲线,也可以是宽度、长度、高度不均匀的不定形状。线状部分的长边方向La的长度没有特别限定。线状部分的短边方向的长度,即线状部分的顶部的宽度方向的长度Lb优选为0.1mm以上8.0mm以下,更优选为0.1mm~5.0mm,进一步优选为0.2mm~3.0mm。线状部分的短边方向的长度对应于投影到平面的情况下的宽度。在不到0.1mm的情况下,对进行镶铸的铝的锚定效果有时会不充分。如果超过8.0mm,则有可能不够轻型化。通过将线状部分的顶部的宽度方向的长度设为上述的范围,能确保更多成为线状部分汇合的集合部分的交汇(hub)部位。此外,线状部分的顶部的上表面的宽度方向的长度例如能使用数字显微镜进行测定,例如可以对1~50个点进行测定,根据其平均值或者最小值和最大值求出包含其测定值的范围,优选求出包含其全部测定值的范围。
集合部分2a是3个线状部分1a、1b、1c汇合而形成的。汇合到集合部分的线状部分的个数没有特别限定,至少为2个,优选为2个以上6个以下。优选网眼状的凸部至少具备2个集合部分。在网眼状的凸部具备2个以上集合部分的情况下,在各个集合部分汇合的线状部分的个数可以相同也可以不同。形成在外周面的网眼状的凸部发挥提高镶铸用构件的刚性的加强肋的效果。并且,集合部分使镶铸时由外力产生的应力分散,因此优选线状部分相互按随机的方向汇合。线状部分相互按随机的方向汇合是指例如2个线状部分不平行而以不同的方向汇合于集合部分。
在有的实施方式中,凸部3也可以包含具有收窄部的形状以及/或者凸部3的纵壁包含相对于与平坦面垂直的垂直线具有倾斜的形状。对这种方式进行说明。图4是线状部分的截面的示意性放大图。该截面是线状部分的与镶铸用构件的表面垂直的方向的截面。根据一个例子,凸部3包括:顶部4;以及纵壁7,其是从平坦面6大致垂直立起而延伸到顶部4的部分。凸部3具有高度h3,高度h3为顶部4的高度h4与纵壁7的高度h7之和。优选凸部的高度h3为0.1mm以上5.0mm以下,更优选为0.1mm~3mm,进一步优选为0.5~1.5mm。在不到0.1mm的情况下,对进行镶铸的铝的锚定效果有时会不充分,另外有时会使提高刚性的加强肋的效果降低。而且,与散热所需的铝的接触面积有时会不足。如果超过5.0mm,则有时难以通过离心铸造来形成。通过使凸部的高度处于上述范围,与进行镶铸的金属接触的有效面积增加,能提高热扩散性。此外,从凸部的底面到顶部的上表面的高度例如可以使用数字显微镜的计测功能和图像解析软件WinROOF2013,对镶铸用构件的任意表面进行线分析来求出平均值。或者,也可以用数字显微镜进行截面观察,在任意的计测区域内根据各凸部自平坦面6起的最小高度和最大高度求出包含其测定值的范围,优选求出包含全部其测定值的范围。
如图4所示,能将凸部的顶部的宽度L4比纵壁部分的宽度L7大的形状称为具有收窄部的形状。该顶部的宽度L4相当于参照图3说明的线状部分的宽度Lb。通过使镶铸用构件的表面具备上述形状的结构,在铸入镶铸用构件时,熔液会迂回到例如具有收窄部的形状,能提高锚定效果。
与长边方向垂直地切断线状部分时的截面形状能举出大致T型、大致型。例如从镶铸时提高与进行镶铸的金属的紧贴强度、热传导性的观点出发优选这些截面形状。大致T型是如T字的形状。图5的(A)、(B)和(C)是具有大致T型的截面的线状部分的一个例子。在图5的(A)中,纵壁连接在将凸部的顶部等分的位置。另一方面,在图5的(B)和(C)中,纵壁连接在不将顶部等分的位置。大致型是使L字颠倒后的形状。图6的(A)和(B)是具有大致型的截面的线状部分的一个例子。在图6的(A)中,凸部的顶部随着趋向端部而变细,在图6的(B)中,凸部的顶部到端部为止具有固定的厚度。
图7是线状部分的截面的示意性放大图。如图7的(A)那样,纵壁也可以在其侧面22具有凹凸。另外,如图7的(B)那样,纵壁也可以相对于与平坦面垂直的垂直线20按某种程度的角度θ带倾斜21而延伸。能将图7所示的形状称为凸部3的纵壁相对于与平坦面垂直的垂直线具有倾斜的形状。
1个镶铸用构件也可以包括上述图5的(A)、(B)和(C)的大致T型的形状、上述图6的(A)和(B)的大致型的形状以及上述图7的(A)和(B)的形状中的至少1个形状。例如,具有或不具有大致T型、大致型的截面形状的凸部的纵壁也可以相对于与平坦面垂直的垂直线具有倾斜,另外,也可以在侧面具有凹凸。此外,不具有大致T型、大致型的截面形状的凸部的纵壁指的是凸部的顶部的宽度L4与纵壁部分的宽度L7相等或比其小。
如图3所示,能在被线状部分1a、1b、1d、1e和集合部分2a、2b、2c、2d包围的平坦面F中画出内切圆Ic。优选该内切圆的直径为0.5mm以上30mm以下,更优选为1.0~15mm,进一步优选为1.5mm~5.0mm。在不到0.5mm的情况下,镶铸时与铝接触的有效面积不充分,难以保证对进行镶铸的铝的有效锚定效果,另外,有时热传导性也会不充分。如果超过30mm,则镶铸后与铝接触的有效面积有可能不足,而且有时无法成为有助于分散由外力产生的应力的有效网状结构。通过使内切圆的直径处于上述范围,在镶铸时与铝接触的有效面积充分,用作镶铸构件时热传导性良好,另外,网状结构能分散应力。此外,例如在镶铸用构件为筒状的形状的情况下,关于内切圆的直径,例如可以根据使用数字显微镜将曲面上的凸部的拍摄图像在平面上进行了校正的图像,在其平坦面创建内切圆,例如根据1~50个点的内切圆求出平均值,或者也可以根据最小直径和最大直径求出包含其测定值的范围,优选求出包含其全部测定值的范围。此外,本发明不限于全部的平坦部分被线状部分包围整个周围的方式。在这种情况下,能沿着几个线状部分画出内切圆,对其直径进行与上述同样的处理。
另外,在将镶铸用构件的被镶铸的面投影到平面上的情况下,优选将网眼状的凸部投影到平面上的投影面积相对于整个投影面积为5%以上70%以下,更优选为10%以上60%以下,进一步优选为16%以上43%以下。如果不到5%,则镶铸时与铝接触的有效面积有可能会不充分,另外,使由外力产生的应力减少的加强肋的效果有时会降低。如果超过70%,则有时无法发挥轻型化效果。网眼状的凸部的投影面积是从凸部的顶部的上方将凸部投影的面积。通过使该网眼状的凸部的投影面积相对于整个投影面积处于上述的范围,能提高镶铸时与进行镶铸的金属的紧贴强度、热传递性、热扩散性、刚性,也能提高镶铸后的镶铸构件的热传导率、比弹性模量。此外,投影面积例如可以用显微镜进行拍摄,基于进行了平面校正后的图像进行二值化处理来算出,例如也可以从1~50个点的测定结果以平均的凸部投影面积率求出,或者,也可以根据该面积率的最小值和最大值求出包含其测定值的范围,优选求出包含其全部测定值的范围。
网眼状的凸部在镶铸用构件的表面中连续形成。“连续”不限于全部的线状部分相连的方式,也包含仅有一部分线状部分相连的方式。
如图11~13所示,镶铸用构件的整体外形具有如甜瓜的表面图案的网眼状的形状。优选镶铸用构件的壁厚11b具有2~20mm的厚度。例如在图4中,镶铸用构件的壁厚是从镶铸用构件的内周面到外周面的平坦面的厚度h9与网眼状的凸部的高度h3之和,优选凸部的高度h3具有镶铸用构件的壁厚的1~70%,更优选具有镶铸用构件的壁厚的10~50%。
这样,镶铸用构件在其被镶铸的表面具有凸部,该凸部具备线状部分和集合部分,因此与进行镶铸的金属接触的面积比以往大,能高效地提高热传递性、散热性。另外,镶铸用构件具有在从凸部的底面到顶部之间收窄的形状、凸部的纵壁相对于与平坦面垂直的垂直线具有倾斜的形状,因此,进行镶铸的金属咬入该部分,使紧贴强度提高,在与进行镶铸的金属之间不易产生间隙,能提高向进行镶铸的金属的热传导性。而且,在凸部例如为各向同性的网状结构情况下,凸部会发挥加强肋的效果,能有助于分散和减轻由来自各个方向的外力产生的应力。例如如果镶铸用构件是气缸套筒,则能提高内孔径向或者轴向的比弹性模量,最终能防止镶铸构件的变形。因此,能维持同样的刚性并且使气缸套筒薄壁化、轻型化。
镶铸用构件是由铝、铝合金或者其它非铁合金镶铸的。在此,在将镶铸用构件与这些金属或者合金镶铸而得到的镶铸构件中,如上所述,镶铸用构件与进行镶铸的铝等金属或者合金的紧贴性良好,作为镶铸构件的热传导性也良好。此外,能通过激光闪射法测定热传导率。
例如,在镶铸用构件是被铸入发动机气缸体的气缸套筒的情况下,气缸套筒为了使热均匀扩散到周围的铝制的气缸筒以及容易承受燃烧压力、气缸盖紧固时的压缩负荷而要求刚性高。通过将本发明应用于气缸套筒,将该气缸套筒例如用铝进行镶铸,能得到热传导率、热扩散性良好的发动机气缸体。另外,即使提高发动机的压缩比也能高效地从气缸套筒向铝的气缸筒散热,能抑制伴随高压缩化的燃烧温度的上升。而且,能提高气缸套筒的比弹性模量,因此如果是相同的重量,在上述运转时、紧固时,能防止镶铸的气缸套筒的内孔变形,即能防止圆度的变化,能减少发动机的机械损耗、漏气。如果是同样刚性的气缸套筒,则能使套筒本身薄壁化和轻型化,最终能使发动机的轻型化。
根据另一个方式,本发明涉及镶铸用构件的制造方法。本发明的方法至少包括以下工序:对铸模的熔液流入的面涂敷涂模剂的工序;使上述涂敷的涂模剂干燥,形成在表面具有龟裂的形状的涂模层的工序;以及使熔液从上述涂模层上流入,一边使上述铸模旋转一边进行铸造的工序。
用于使镶铸用构件成型的铸模的材质、形状没有特别限定,可以按照对象的镶铸用构件的粗料、用途而选定。例如,在镶铸用构件成型为被铸入发动机气缸体的气缸套筒的情况下,优选铸模为金属制成的模具,并优选为筒状的形状。在这种情况下,优选通过利用离心力的离心铸造法进行成型。此外,使镶铸用构件成型的铸模的表面例如也可以原样保持机械加工的状态的大致平滑面。
图9示出本发明的一个实施方式的镶铸用构件的制造方法的概略图。图9的(a)是在容器36中调制的涂模剂32l。涂模剂也可以至少包含耐火材料、粘结材料以及溶剂。根据情况,也可以包含骨料。
耐火材料除了保护铸模表面以外,还特别要防止熔液白口铁化、确保足够的脱模性,因此优选硅藻土粉体。优选耐火材料的配量的下限值相对于涂模剂整体的质量为2质量%以上,更优选为8质量%以上,优选上限值为40质量%以下,更优选为27质量%以下,进一步优选为15质量%以下。
粘结材料能举出膨润土、蒙脱石、高岭石、海泡石、绿坡缕石、耐火粘土等。特别是将耐火材料、骨料一起混合于溶剂时,会得到能抑制分离并使涂模剂贴附于铸模的表面的粘度,因此优选吸收溶剂发生膨润而凝胶化的膨润土。优选粘结材料的配量的下限值相对于涂模剂整体的质量为2质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为8质量%以上,优选上限值为20质量%以下,更优选为12质量%以下,进一步优选为10质量%以下。如果不到2质量%,则容易发生与耐火材料的分离,另外有时会导致涂模层的强度不足,如果超过20质量%,则有时会使涂模剂的浆料粘度过高而难以进行涂敷。
溶剂也可以使用水。优选溶剂的配量的下限值相对于涂模剂整体的质量为60质量%以上,优选上限值为85质量%以下。涂模剂除了上述材料以外,例如也可以包含正丁醇等比水沸点高的有机溶剂,在这种情况下,也可以与水混合使用。
涂模剂除了上述材料以外也可以还包含骨料。骨料可以使用莫来石、陶粒(Cerabeads)这样的包括氧化铝和二氧化硅的矿物粉体或者人工陶瓷砂,另外,也可以使用锆英砂、铬铁矿砂、硅砂、橄榄石砂、尖晶石砂等铸造砂。特别是,为了防止耐火材料、粘结材料的分离而要使比重小,而且不吸收溶剂,干燥固化时促进涂模层的收缩量,增加涂模层的龟裂,因此优选莫来石、陶粒。优选骨料的配量的下限值相对于涂模剂整体的质量为1.0质量%以上,更优选为1.5质量%以上,进一步优选3.0质量%以上,上限值没有特别限定,但是优选为25质量%以下,更优选10质量%以下。
至少将耐火材料、粘结材料、溶剂混合,根据情况也可以还混合骨料作为浆料状的涂模剂。
图9的(b)示出对铸模31的熔液流入的面31s涂敷涂模剂32l的工序的概念图。在本实施方式中,要流入的面(以下也称为熔液接触面)为铸模的内周面,优选形成涂模层前的该表面是大致平坦的。在进行涂敷的工序中,一边使筒状的铸模31向固定的方向40旋转一边用喷嘴41将涂模剂32l涂敷到铸模的内周面31s。优选喷嘴41与铸模的内周面31s保持固定的距离并且按固定的速度在筒的长边方向42上移动,对筒的内周面整体均匀地进行涂敷。在使用圆筒状的铸模的情况下,例如优选在使筒横着转的状态下使铸模旋转。优选旋转时的铸模的离心加速度设为4G以上40G以下。
优选将铸模涂敷涂模剂时的铸模的内周面31s加热到涂模剂不会暴涨的温度。优选加热温度为110~210℃,更优选为120~180℃。
图9的(c)示出使涂敷的涂模剂干燥,形成具有龟裂的形状的涂模层32s的工序的概念图。优选在使涂模剂干燥以前的期间,使铸模31向固定的方向40旋转。
涂模剂的干燥能在涂敷后使铸模原样地旋转来进行。也可以在加热后的状态下或者利用进一步加热的铸模的热量使涂模剂干燥、固化。优选旋转保持时间为0.25~3分钟。或者也可以在使铸模的旋转停止后,根据需要从铸模的内侧或者外侧对铸模进行加热,实现干燥固化时间的缩短。
在涂敷后进一步进行加热来使其干燥的情况下,优选加热到溶剂的蒸发温度以上并且比蒸发温度高110℃的温度以下的温度。由此,能在抑制溶剂从涂模剂的内部暴涨,还能在抑制气泡(水蒸气)的过度产生的状态下,形成具有龟裂的形状的涂模层。优选加热温度的下限值为溶剂的蒸发温度以上,更优选为比溶剂的蒸发温度高10℃的温度以上,进一步优选为比溶剂的蒸发温度高20℃的温度。优选加热温度的上限值为比溶剂的蒸发温度高110℃的温度以下,更优选为比溶剂的蒸发温度高80℃的温度以下,进一步优选为比溶剂的蒸发温度高40℃的温度。在涂敷后进一步进行加热来使其干燥的情况下,优选加热时间为0.25~3分钟。
涂模层的干燥后的厚度没有特别限定,优选具有0.1mm~5.0mm的平均厚度,更优选具有0.5mm~2.0mm的平均厚度。
图8示出涂模层的形成机制的概略图。如图8(a)所示,从涂敷于加热后的铸模31的涂模剂32l蒸发了挥发成分33的一部分。图8的(b)示出涂模层32s的干燥固化时的初期的状态。在该阶段,挥发成分33从涂模层32s大量蒸发,在涂模层32s的表面开始以随机间隔发生收缩34,发生龟裂35i。图8的(c)示出干燥固化时的中期的状态。涂模层32s的收缩34进一步进行,产生从涂模层32s的表面向铸模31的表面扩大的龟裂35m,涂模层的厚度方向上的空隙的截面成为楔形状。根据情况,也可以在这种龟裂的状态下使其完全干燥固化。图8的(d)示出干燥固化时的末期的状态。产生了贯通涂模层的龟裂35f,成为分成几块的涂模层32s。而且,龟裂由于涂模层的收缩而与龟裂35f大致垂直地沿着铸模表面进一步扩展。这样得到的涂模层也可以在其表面具备具有网眼状的形状的龟裂。
图9的(d)示出从涂模层32s上向铸模31流入铸铁熔液43,一边使铸模31向固定的方向40旋转一边进行离心铸造的工序的概念图。与图9(b)同样,能一边使铸模旋转一边用喷嘴等的熔液提供单元使熔液流入筒的内侧。在使铸模旋转的情况下,优选铸模的离心加速度为100G以上120G以下。通过使铸模旋转,能利用离心力使熔液也流入涂模层的龟裂内,能在镶铸用构件的表面形成所希望的线状突起部。熔液的温度只要是使所使用的铸铁、金属或者合金等熔融的温度即可,没有特别限定,但是如果是铸铁则优选1380~1450℃。另外,在将熔液投入铸模时,优选铸模的温度为100~300℃。
图9的(e)示出使铸铁熔液凝固的工序的概念图。从铸模31的外侧冷却铸铁熔液43而使其凝固,从而得到镶铸用构件型的成型体44。在使熔液流入铸模来进行铸造后,例如也可以保持0.25~1分钟进行自然冷却而使其凝固,例如也可以使成型体的温度从共晶凝固结束温度自然冷却到比共晶凝固结束温度低100℃的温度,使熔液凝固。优选在使熔液凝固后,使铸模的旋转停止。为了防止在构成成型体44的金属组织内析出铁素体,也可以根据镶铸用构件的质量或者壁厚而以共析转变(Ar1转变)的结束温度例如到约730℃为止的温度,一边使铸模旋转一边对铸模的外侧进行例如水冷。通过这样使熔液凝固、冷却,能得到镶铸用构件型的成型体。
图9的(f)示出将镶铸用构件型的成型体44从铸模31取出的工序的概念图。从铸模取出成型体的方法没有特别限定,能按照铸模的形状来选定方法。例如,在筒型的铸模的情况下,对成型体44的内径端部装配具有向外侧开口的爪的卡盘,用油压缸等将卡盘的另一端侧向图中的箭头方向45拔出,从铸模31取出。
图9(g)示出从自铸模31取出的成型体44除去涂模层32s的工序的概念图。在从铸模取出的成型体上,有时在其表面会附着有涂模层。作为从成型体除去涂模层的方法没有特别限定,能举出喷丸或者喷水、干冰清扫等。例如能使成型体44向箭头方向46移动,对成型体44的表面的涂模层32s投射喷砂47,从成型体44除去涂模层32s。在喷丸的情况下,投射介质也可以使用粒度为#240~#8000,平均颗粒直径为0.5~60μm的陶瓷粉末,优选投射压力为0.1~0.4MPa。在喷水的情况下,优选投射压力为0.1~0.4MPa。
图9的(h)示出从成型体除去涂模层后的镶铸用构件48。通过从成型体除去涂模层而得到在其表面48s具有网眼状的凸部的镶铸用构件48。
根据本发明,能在镶铸用构件的被镶铸的表面上形成具有用现有的制造方法无法形成的高度的规定形状的凸部。因此,能与进行镶铸的铝具有高的紧贴强度。另外,本发明的镶铸用构件也能应用于高刚性、热传递性、热扩散性、热传导性良好的滑动部件以外的构件,例如能应用于铝制动鼓、两轮车用铝压铸轮毂、传动系统的轴颈部等作用旋转转矩的部位的镶铸构件。
为了在镶铸用构件的被镶铸的表面形成底切结构而优选上述的制法。在镶铸用构件的镶铸表面的一部分需要不具有底切结构的部位的情况下,也可以对该部位进行研削或者切削。或者,例如能遮蔽该部位以外的镶铸表面,一边使镶铸用构件旋转一边对该表面实施金属喷镀,从而能形成带有不具有底切结构的部位的镶铸用构件。
例如也可以通过压铸法对得到的镶铸用构件进行镶铸。射出条件没有特别限定,例如也可以使用ADC12、ADC10、ADC3以620~670℃注入熔液,以射出压力50~100MPa、射出速度1.5~4.0m/秒进行。这样能得到镶铸构件。
实施例
(镶铸用构件的制作)
<实施例1>
涂模剂是将硅藻土、莫来石、膨润土和水混合,用动力混合装置(利优比株式会社制)搅拌制作的。各成分的配比相对于涂模剂整体的质量为:硅藻土9质量%,莫来石6质量%,膨润土10质量%和水75质量%。
镶铸用构件的铸模采用内径约为79mm的圆筒状的模具,使筒的内周面的温度为160℃。该温度能用接触温度计或者辐射温度计测定。在铸模中,将筒状的部分(筒的长边方向)横置,一边按4~10G的离心加速度旋转一边用喷嘴对铸模的内周面涂敷涂模剂,形成涂模层。在涂敷后,保持铸模的旋转约1分钟,在铸模的内周面上形成涂模层。图10示出形成涂模层后的铸模的内周面的照片。得到的涂模层在其表面形成有龟裂的形状,层的平均厚度约为1mm。如下算出层的厚度:将测定探测器(Fe-2.5LwA)连接到电磁式膜厚计((株)三高(SANKO)电子研究所制,型号SWT-8000II),对涂模层的表面的10个部位进行测定,根据这些测定值算出平均值。
接下来,使熔液流入在内周面上形成有涂模层的铸模,铸造镶铸用构件。
熔液采用在1420℃下熔融的铸铁。在将熔液注入铸模时,使铸模内周面的温度为160℃,一边以120G的离心加速度使其旋转一边进行注入。在将熔液注入铸模后,继续使铸模旋转保持0.5分钟,然后,使铸模保持旋转,从铸模的外周面用冷水冷却到730℃以下,使熔液凝固、冷却,得到镶铸用构件的成型体。
在使熔液凝固、冷却后,使铸模的旋转停止,在成型体的内径端部装配向外侧开口的爪卡盘,将卡盘的另一端与油压缸相连,向与铸模相反的方向移动,将成型体从铸模拔出。对拔出的成型体的外周面投射喷砂,从成型体除去涂模层。投射的喷砂是平均粒径为23μm的陶瓷粉末,投射压力为0.3MPa。这样,除去涂模层,得到了内径为64mm、厚度为7.5mm的镶铸用构件的长筒状粗料。进而,将该镶铸用构件的粗料按需要的长度切断,然后以外径为基准通过车削加工对内周面实施机械加工,得到长度为124mm、厚度为4.5mm的镶铸用构件。表1示出用于得到镶铸用构件的涂模剂的配比、模具温度、涂模层的厚度、镶铸用构件的厚度以及镶铸用构件的外周面的突起结构类型。上述镶铸用构件的粗料和镶铸用构件的厚度指的是筒的壁厚,利用游标卡尺在5个部位测定两端面的厚度,算出它们的平均值。
[表1]
<实施例2~24、26>
涂模剂的配比、模具温度、涂模层的厚度和镶铸用构件的厚度如表1所示,除此以外与实施例1同样地进行,得到了镶铸用构件。
<实施例25>
骨料使用莫来石陶粒来代替莫来石,涂模剂的配比、模具温度、涂模层的厚度如表1所示。使涂模剂流入预热后的模具表面,使涂模剂干燥、固化,形成涂模层。图18示出实施例25的涂模层的表面的照片。根据该照片,确认了即使骨料采用陶粒,用平板的铸模进行形成,也能在表面形成龟裂的形状。由此,确认了即使以作用离心力的圆筒模具来实施本条件,也能形成如实施例1~24、26那样的网状型突起。
<比较例1>
将以往用于铝压铸的镶铸用构件的圆筒主体用作比较例1的镶铸用构件。
[镶铸用构件的被镶铸的外周面的观察]
图11的(A)示出实施例1的镶铸用构件的照片,图11的(B)示出图11的(A)的被方形包围的区域d2的放大图。图12的(A)示出实施例21的镶铸用构件的照片,图12的(B)示出图12的(A)的被方形包围的区域d3的放大图。图13的(A)示出实施例16的镶铸用构件的照片,图13的(B)示出图13的(A)的被方形包围的区域d4的放大图。放大图是用近拍照相机对镶铸用构件的外周面进行微距拍摄得到的。根据图11的(A)、图12的(A)、图13的(A),确认了在实施例1、21、16的镶铸用构件的外周面,凸部以网眼状存在。图12的(B)和图13的(B)观察到比图11的(B)鲜明的凸部,认为这是由于凸部的高度导致的。另外,在图13的(B)中,与图12的(B)相比有线状部分的宽度更大的趋势,认为这是由于涂模层中发生的龟裂开口更大的原因。根据这种结构的不同,将实施例1的类型设定为网状型I,将实施例21的类型设定为网状型II,将实施例16的类型设定为网状型III。另外,对其它实施例的镶铸用构件也确认了外周面的表面结构,将筛选的结果表示于表1。
图14、15、16示出用扫描式电子显微镜(SEM)观察实施例1、21、5的镶铸用构件的被镶铸的外周面的照片。另外,图17示出比较例1的镶铸用构件的被镶铸的外周面的约25倍的概略图。在图14、15、16的图中,被虚线的圆包围的部分是线状部分汇合的集合部分,圆中的数字表示在集合部分汇合的线状部分的个数。根据图14、15、16可知,网眼状的凸部包括多个线状部分和几个线状部分汇合的多个集合部分,在集合部分中,汇合的线状部分的个数不同,另外,汇合的线状部分相互为随机的方向。另一方面,图17虽然观察到多个收窄的针状突起,但是未看出连续的线状的突起结构。
[网眼状凸部的投影面积评价]
用数字显微镜VHX-5000(基恩士公司制)观察实施例2的镶铸用构件的被镶铸的外周面,使用图像软件QuickGrainPro(INNOTECH公司制)进行二值化处理。算出凸部的投影面积相对于观察的区域的总面积的比率。对3个部位进行同样的评价来算出平均值,将结果表示于表2。另外,对实施例6、8、15~20和24的镶铸用构件同样地进行评价,将结果表示于表2。
[表2]
图19示出用数字显微镜VHX-5000对实施例2的镶铸用构件的被镶铸的外周面以2.5倍的倍率进行拍摄,并进行二值化处理后的图像。在图中,被镶铸的面分为从凸部的顶部的上方对凸部进行投影的部分U和被凸部包围的平坦部分F,将该凸部的投影部分U与它们之和的总面积的比率设为凸部的投影面积率。如表2所示,有根据上述的网眼结构的类型而投影面积率不同的趋势,网眼状I的类型为11%~33%,网眼状II的类型为18%~42%,网眼状III的类型为42%~60%。
[网眼状凸部的网眼中的内切圆测定评价]
用数字显微镜VHX-5000(基恩士公司制)观察实施例1的镶铸用构件的外周面,在观察的区域中,创建与被线状部分包围的部分的轮廓相切的内切圆,测定其直径。随机针对10个部位测定所观察的区域中能确认的内切圆的直径,算出其平均值,将结果表示于表3。对实施例5、7、9、11、21、22的镶铸用构件也同样地进行评价,将结果表示于表3。
[表3]
图20示出用数字显微镜VHX-5000按7倍拍摄实施例1的镶铸用构件的被镶铸的外周面的照片。图中的虚线的圆表示与被网眼状的凸部包围的部分内切的圆。如表3所示,有根据上述网眼结构的类型而内切圆的直径大小不同的趋势,网眼状I的类型为1.8~4.1mm,网眼状II的类型为1.2~5.0mm,网眼状III的类型为1.7~5.0mm。
[网眼状凸部的线状部分的上表面的宽度方向的长度评价]
用数字显微镜VHX-5000(基恩士公司制)观察实施例1的镶铸用构件的被镶铸的外周面,测定网眼状凸部的顶部的、线状部分的上表面的宽度方向的长度。在所观察的区域中按10个部位进行评价,算出平均值,将结果表示于表3。对实施例5、7、9、11、21、22的镶铸用构件也同样地进行评价,将结果表示于表3。如表3所示,有根据上述网眼结构的类型而线状部分的宽度方向的长度不同的趋势,网眼状I的类型为0.1~1.2mm,网眼状II的类型为0.2~2.7mm,网眼状III的类型为0.2~2.9mm。
[从网眼状凸部的底面到顶部的上表面的高度评价]
用数字显微镜VHX-5000(基恩士公司制)观察实施例1的镶铸用构件的被镶铸的外周面,测定网眼状凸部的从凸部的底面(平坦面)到凸部的顶部的上表面的高度。在3个视场中,每1个视场对6~10部位进行测定,算出它们的平均值,将结果表示于表4。对实施例5、7、9、11、13、14、21、22、23、24和比较例1的镶铸用构件也同样地进行评价,将结果表示于表4。
[表4]
涂模层的厚度/mm | 突起结构类型 | 网眼状凸部的高度(平均值)/mm | |
实施例1 | 1.0 | 网状型I | 0.79 |
实施例5 | 2.0 | 网状型III | 0.90 |
实施例7 | 2.0 | 网状型III | 1.03 |
实施例9 | 2.0 | 网状型II | 0.80 |
实施例11 | 2.0 | 网状型II | 1.00 |
实施例13 | 2.0 | 网状型III | 1.44 |
实施例14 | 2.0 | 网状型III | 1.43 |
实施例21 | 1.5 | 网状型II | 0.90 |
实施例22 | 1.0 | 网状型I | 0.69 |
实施例23 | 1.5 | 网状型II | 1.13 |
实施例24 | 1.5 | 网状型II | 0.70 |
比较例1 | - | 针状型 | 0.75 |
图21示出用数字显微镜VHX-5000以6倍的倍率拍摄实施例1的镶铸用构件的被镶铸的外周面的照片。图中的线49表示无测定对象的凸部c1的表面(凸部的底面)的位置。如表4所示,有根据上述网眼结构的类型而网眼状凸部的从无凸部的表面到凸部的顶部的上表面的高度的范围不同的趋势,网眼状I的类型为0.6~0.8mm,网眼状II的类型为0.8~1.1mm,网眼状III的类型为0.9~1.5mm。
[镶铸用构件的刚性评价(径向)]
将实施例5的镶铸用构件的粗料按需要的长度切断,然后以外径为基准通过车削加工对内周面实施机械加工,形成镶铸用构件,将其作为刚性评价用试件。图22(A)是示出试件的外形的照片。如图22(A)所示,试件的内径β为73mm,长度γ为30mm,厚度为3mm。用精密万能试验机(岛沣制作所制,AG-100kN Xplus)评价该试件的弹性模量。图22(B)是示出试验紧前的试验机和试件的状态的照片。该试验机使压缩端子(压缩冲床)52按从上向下的方向53移动而对试件51进行径向压缩。测定试件51对压缩变形时的负荷的位移来制作负荷-位移线图,由此算出比例限度内的压缩负荷对位移的斜率,即算出弹簧常数,用于镶铸用构件的刚性比较。配置试件51使得试件51的外周面与压缩端子接触。另外,用V字块50进行固定,使得试件51在试验中不动。压缩端子的落下速度为1mm/min。将结果表示于表5和图23。另外,对实施例7、9、11、13、21、22、23和比较例1的镶铸用构件也同样地进行评价,将结果表示于表5和图23。
[表5]
根据表5的结果,创建弹簧常数相对于镶铸用构件的重量的坐标图而作为图23,用实施例5、7、9、11、13、21、22和23的结果创建近似线,结果导出了y=5.28576e0.0435x的关系式。根据该式,确认了成为与比较例1相同的弹簧常数的重量,约为102g,可知与比较例1的镶铸用构件相比能实现4%的轻型化。
(镶铸构件的制作)
<实施例27>
对于实施例2的镶铸用构件,通过压铸法,对其外周面用铝进行镶铸制作大致圆筒形状的镶铸构件。铝采用ADC12,以650℃注入熔液,以射出压力65MPa、射出速度2.0m/秒进行铸造。对得到的镶铸构件以其内周面为基准进行车削加工直到外周面的铝的外径为81mm,然后以外周面为基准进行车削加工使得镶铸构件的内周面的内径为73mm,使镶铸构件的厚度为4mm。然后,进行切断使得镶铸构件的筒的长边方向的长度为30mm,分别制作镶铸构件的内孔径向和轴向的刚性评价用试件。
<实施例28~30、比较例2>
分别使用实施例3、4、7和比较例1的镶铸用构件,除此以外与实施例27同样进行处理,制作镶铸构件的刚性评价用试件。但是实施例30的试件仅用于轴向的刚性评价。
<实施例31>
对于实施例2的镶铸用构件,通过压铸法,对其外周面用铝进行镶铸,制作大致圆筒形状的镶铸构件。铝采用ADC12,以650℃注入熔液,以射出压力65MPa、射出速度2.0m/秒进行铸造,制作外径为89mm、内径为70mm、长度约为128mm的大致圆筒形的镶铸构件。如后述那样,从该镶铸构件制作热传导率测定用试件和用于测定铝与镶铸用构件间的紧贴强度的试件。
<实施例32~34、比较例3,4>
分别使用实施例10、12、14和比较例1的镶铸用构件,除此以外与实施例31同样进行处理,制作镶铸构件。另外,比较例3和4是对比较例1分别进行压铸得到的镶铸构件,比较例4用于确认比较例3的再现性。
[镶铸构件的截面观察]
用光学显微镜(奥林巴斯公司制,型号:GX51)观察实施例33的镶铸构件的截面,将结果表示于图24。在镶铸用构件71的与铝72接触的界面中,可看出具有大致T型T1、大致型T2的截面形状的凸部。
[镶铸构件的刚性评价(内孔径向)]
使用精密万能试验机(岛津制作所制,AG-100kN Xplus)来评价实施例27的试件的径向的弹簧常数。测定方法与上述镶铸用构件的刚性评价相同。将结果表示于表6。另外,对实施例28、29和比较例2的试件也同样地进行评价,将结果表示于表6。弹簧常数根据400~1000N负荷时的负荷―位移曲线算出。将作为刚性评价的标准的弹簧常数与比重的比率假定为“比弹性模量”来进行算出。比重使用试件的堆积密度。试件的堆积密度是将试件的测定重量除以由试件的尺寸算出的体积而测定的。根据结果,确认了实施例27~29的试件的径向的比弹性模量高于比较例2。
[表6]
[镶铸构件的刚性评价(轴向)]
使用精密万能试验机(岛津制作所制,AG-100kN Xplus)评价实施例27的试件的轴向的弹性模量。图25(A)示出试件的外形,图25(B)示出试验紧前的状态。如上述那样,试件的外径α为81mm,内径β为73mm,长度γ为30mm。试验机的压缩端子按从上向下的方向63移动,对试件61进行压缩,求出直到试件61超过压缩负荷的比例限度为止的负荷-位移曲线,测定轴向的弹性模量。为了评价试件的轴向的刚性,配置为使试件的非外周面的两端面与压缩端子及试验台接触。压缩端子的落下速度为1mm/min。将结果表示于表7。另外,对实施例28~30和比较例2的试件也同样地进行评价,将结果表示于表7。弹性模量根据30~70kN负荷时的负荷―位移曲线算出。比弹性模量是将试件的堆积密度作为比重而算出的。试件的堆积密度是将试件的测定重量除以由试件的尺寸算出的体积而测定的。根据结果,确认了实施例27~30的试件的轴向的比弹性模量高于比较例2。
[表7]
[镶铸构件的热传导性评价]
从实施例31的镶铸构件削出能适合于试验装置的直径的圆形板作为试件。试件以镶铸用构件与对该构件进行镶铸的铝的界面为中心,使双方为相同的壁厚。此外,从用铝镶铸时的射出浇口的浇口附近部分(浇口侧)和离浇口最远的部分(反浇口侧)削出上述圆形板的试件。热传导性试验使用热常数测定装置(ULVAC理工公司制,TC-7000),通过激光闪射法,在室温(25℃)、大气中对试件的铸铁面进行激光照射,测定比热和热扩散率,根据以下的式(1)算出热传导率。
λ=Cp×α×ρ (1)
在式中,λ为热传导率,Cp为比热,α为热扩散率,ρ为室温下的密度。室温下的密度使用室温(25℃)、在大气中测定的试件的尺寸和重量来算出。另外,对实施例32~34和比较例3、4也同样地削出试件,评价热传导性。将结果表示于表8。根据结果,确认了在实施例31~34中,即使试件的采集位置为浇口侧和反浇口侧,热传导率也高于比较例3和4。
[表8]
[镶铸构件的紧贴强度评价]
从实施例31的镶铸构件削出7个具有300~500mm2的紧贴面积的四边形的试件。在试件的铝侧的面和铸铁侧的表面分别用热固化性环氧类粘接剂固定有拉伸夹具,用精密万能试验机(岛津制作所制,AG-100kN Xplus)进行垂直剥离试验。将镶铸用构件与铝发生剥离时的最大负荷除以试验前的试件的紧贴面积得到的值作为紧贴强度。另外,对实施例31~34和比较例3、4也同样地削出试件来进行评价。将试件的测定值和平均值表示于表9。实施例33的No.7的试件、实施例34的No.2和No.7的试件在固定于拉伸夹具的粘接剂部分发生了剥离(破裂),但是包含于紧贴强度的平均值。根据结果,确认了实施例31~34与比较例3和4相比镶铸用构件与铝的紧贴强度高。
[表9]
Claims (15)
1.一种镶铸用构件,该镶铸用构件具有网眼状的凸部和平坦面,上述网眼状的凸部和平坦面形成在被镶铸的面上,其特征在于,
上述网眼状的凸部具备:线状部分;以及至少2个线状部分汇合的集合部分,
上述凸部具备从上述平坦面立起的纵壁部分和顶部,上述凸部具备上述顶部的宽度比上述纵壁部分的宽度大的形状。
2.根据权利要求1所述的镶铸用构件,其特征在于,
上述凸部包含具有收窄部的形状,而且/或者上述凸部的纵壁包含相对于与平坦面垂直的垂直线具有倾斜的形状。
3.根据权利要求1所述的镶铸用构件,其特征在于,
上述网眼状的凸部至少具备2个上述集合部分。
4.根据权利要求2所述的镶铸用构件,其特征在于,
上述网眼状的凸部至少具备2个上述集合部分。
5.根据权利要求3所述的镶铸用构件,其特征在于,
在上述至少2个集合部分中,上述汇合的线状部分的个数不同,上述线状部分按随机的方向汇合。
6.根据权利要求4所述的镶铸用构件,其特征在于,
在上述至少2个集合部分中,上述汇合的线状部分的个数不同,上述线状部分按随机的方向汇合。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镶铸用构件,其特征在于,
在将上述网眼状的凸部投影到平面上的情况下,上述凸部的投影面积相对于整个投影面积为5%以上70%以下。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镶铸用构件,其特征在于,
平坦部分由上述线状部分包围而成,与上述平坦部分的轮廓相切的内切圆的直径为0.5mm以上30mm以下。
9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镶铸用构件,其特征在于,
在上述网眼状的凸部中,从底面到顶部的上表面的高度为0.1mm以上5.0mm以下。
10.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镶铸用构件,其特征在于,
上述线状部分的宽度方向的长度为0.1mm以上8.0mm以下。
11.根据权利要求1至6中的任意一项所述的镶铸用构件,其特征在于,
上述镶铸用构件是被铸入发动机气缸体的气缸套。
12.一种镶铸用构件的制造方法,其特征在于,至少包括如下工序:
对铸模的熔液流入的面涂敷涂模剂的工序;
使上述涂敷的涂模剂干燥,形成在表面具有龟裂的形状的涂模层的工序;以及
使熔液从上述涂模层上流入,一边使上述铸模旋转一边进行铸造的工序,
上述龟裂包括从上述涂模层的表面到达上述铸模表面的多个空隙,该空隙的宽度从该涂模层的表面向上述铸模表面变窄,并且至少一部分该空隙沿着上述铸模表面延伸。
13.根据权利要求12所述的镶铸用构件的制造方法,其特征在于,
上述龟裂具有网眼状的形状。
14.根据权利要求12或13所述的镶铸用构件的制造方法,其特征在于,
上述涂模剂至少包含耐火材料、粘结材料和溶剂。
15.根据权利要求14所述的镶铸用构件的制造方法,其特征在于,
在形成上述涂模层的工序中,将该涂模剂加热到上述溶剂的蒸发温度以上且比该蒸发温度高110℃的温度以下的温度,使该溶剂蒸发,形成具有上述龟裂的形状的涂模层。
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