【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軽合金製シリンダブロックに鋳込まれるシリンダライナの内面に、離型剤層を有機溶剤を使わずに形成するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽合金製シリンダブロックは、アルミニウム合金などの軽合金で形成されたシリンダライナをボア入子（中子）で保持し、そのライナを、母材金属の溶湯を周囲に流し込んで鋳ぐるむ方法で製造される。
【０００３】
このときに用いられるシリンダライナは、ボア入子に離型剤を予め塗布し、ボア入子との離型性を高める方法が採られる。
【０００４】
離型剤は、特開平５−２７７７０２号公報に示されるように、可熱性離型材層からガスを発生させてシリンダライナとボア入子間の溶湯の差し込みを防止し、更に、可熱性離型材を鋳造時の熱で炭化させて離型性を生じさせるものもあるが、これはむしろ特殊な方法である。
【０００５】
従来の一般的な方法では、二硫化モリブデンなどを有機溶剤に溶かした液をボア入子に塗布している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ボア入子に離型剤を塗布すると、その作業をシリンダブロックの製造メーカにおいて行う必要があり、同メーカ側の作業工程が１工程多くなる。また、離型剤の塗布に要する時間が余分に必要になるため生産効率にも悪影響が出る。
【０００７】
この不具合の解消策として、発明者はシリンダライナの内面に予め離型剤を塗布してシリンダブロックの製造メーカに納品することを考えた。こうすれば、シリンダブロックの製造メーカはボア入子に対する離型剤の塗布を省けて都合がよい。
【０００８】
ここで、特開平５−２７７０２号公報の方法は、可燃性離型材層をシリンダライナの内面に配設しているが、その作業を鋳造時に行うので上記の利点を期待できない。また、鋳造時に意図的にガスを発生させるこの方法は、発生したガスによって製品に巣が入る虞れがあり、不良率低減の面で好ましくない。
【０００９】
このため、離型剤の溶液をシリンダライナの内面に塗布することを考えたが、この方法には以下の問題がある。
【００１０】
即ち、離型剤を均一にむらなく塗布するために有機溶材を使わざるを得なかったが、有機溶剤は、人体に害を及ぼす上に、爆発などの危険性があり、排気、防爆等の対応を必要とする。
【００１１】
また、有機溶剤は季節（環境条件）によって揮発状況が変わり、それによって塗膜の厚みや下地面に対するのり（付着状況）が変化するため、溶剤の混合比を環境条件に合わせて変える必要がある。この作業を省くと離型剤の塗布むらが生じたり、塗膜がばらついたりして離型効果が不安定になる。
【００１２】
そこで、この発明は、ガスを発生させない、或いはガスの発生量が問題の無いレベルに抑えられる離型剤層をシリンダライナの内面に有機溶剤を使わずに安定して形成できるようにすることを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、シリンダライナを所定の温度に予熱し、その予熱したシリンダライナの内面に水溶性離型剤をスプレー塗布すると同時に塗布した離型剤を乾燥させて所望の離型剤層を形成する。また、必要に応じ、エアー吹きつけによる冷却を行う。
【００１４】
この方法でのシリンダライナの予熱温度は、１００℃〜２５０℃程度が好ましい。
【００１５】
この発明が提供するもうひとつの方法では、ボア入子で保持してシリンダブロックに鋳込むシリンダライナを所定の温度よりも高い温度に予熱してそのシリンダライナの内面に水溶性離型剤をスプレー塗布し、その塗布によりシリンダライナの温度を前記所定の温度まで低下させて塗布した離型剤を乾燥させ、所望の離型剤層を形成する。この方法でのシリンダライナの予熱温度は１５０℃〜５００℃程度が好ましい。
【００１６】
また、この方法に用いる離型剤は、炭化潤滑剤や二硫化モリブデンが好ましく、二硫化モリブデンは、乾燥後の膜厚を５μｍ以上、１００μｍ以下にするとなお好ましい。
【００１７】
【作用】
この発明では予め離型剤が塗布されており、シリンダブロックにシリンダライナを鋳ぐるむ際にボア入子に離型剤を塗布する作業が不要になる。さらに、シリンダライナに予め離型剤を塗布することについても水溶性の離型剤を用いるので、有機溶剤使用時の問題が無くなる。また、その水溶性離型剤を一般になされている方法で塗布すると液垂れが起こり、ライナ表面に対するのりも悪くなるので、シリンダライナを好ましくは１００℃以上の温度に予熱し、この予熱したライナに離型剤をスプレー塗布する。こうすると離型剤中の水分が液垂れする前に蒸発し、離型剤ののりも良くなって塗りむら、厚みばらつきの少ない離型剤層が形成される。
【００１８】
ここで、水溶性離型剤を塗布する際の温度が高くなると気相膜が形成されてスプレー塗布した水溶性離型剤がシリンダライナの内面からはじかれる現象が見られる。
【００１９】
かかる現象が生じる温度は、水溶性離型剤の組成、希釈率等により異なる。一般的にはその温度は１５０℃から２５０℃となる。
【００２０】
気相膜が形成される温度が例えば２００℃の水溶性離型剤においては、シリンダライナの予熱温度が２００℃以下なら塗布後に直ちに乾燥するが、シリンダライナの予熱温度が２００℃を越えている場合には、スプレー塗布によりシリンダライナが２００℃以下の温度に冷却された時点で水溶性離型剤の乾燥が起こる。いずれにしても、この発明の方法によれば、のりの悪化や塗布した離型剤の液垂れが起こらず、良好な離型剤層が形成される。
【００２１】
また、この発明の方法で得られる離型剤層は、シリンダブロックの鋳造時に殆どガスを発生させない。ガスが発生してもその量は微量に抑えられ、製品の品質に影響を及ぼさない。炭化潤滑剤や二硫化モリブデンで形成される離型剤層は、ガスの発生が特に少ない。
また、二硫化モリブデンの離型剤層は５μｍ以上で離型効果が得られ、１００μｍ以下とすることで離型剤層の剥離が防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、シリンダライナを複合化したシリンダブロックの製造方法を模式化して示している。図中１は、シリンダブロックの鋳造に用いる金型である。この金型１には、ボア入子２が含まれている。
【００２３】
３はシリンダライナである。このシリンダライナ３は、この発明の方法で内面に離型剤層４を設けて図に示すようにボア入子２の外周にセットされる。その後、金型１が型締めされ、成形用のキャビティ５が作り出される。
【００２４】
なお、キャビティ型面５ａには、型締めする前又は型締め後に離型剤が塗布される。型締めしたままでの離型剤塗布方法は、特開平９−２７１９２８号などに示されている。
【００２５】
下準備完了後、キャビティ５内に母材金属の溶湯を注入し、これを冷却して凝固させ、シリンダライナ３が一体に鋳ぐるまれたシリンダブロックを得る。このときの鋳造法としては、ダイカスト法、重力鋳造法、低圧鋳造法、高圧鋳造法などが用いられる。
【００２６】
図２、図３は、この発明の方法の説明図である。
この発明の方法では、図２に示すように、シリンダライナ３を加熱装置（加熱炉）６に導入して１００℃〜２００℃程度の温度に予熱する。次いで、このシリンダライナ３を塗布装置７に送り込み、ここでボア入子保持面となるライナの内面に水溶性離型剤をスプレー塗布する。そして、この後にシリンダライナ３を冷却装置８に移し、エアー吹きつけによる冷却を行う。
【００２７】
塗布装置７内でのスプレー塗布は、図３に示すように、シリンダライナ３の内側に塗布用のノズル９を挿入し、シリンダライナ３を回転させ、かつ、ノズル９を上下動させながら行う。このときの回転と上下動はシリンダライナ３とノズル９との間に相対的な運動を行わしめればよく、ノズル９をシリンダライナ３とほぼ同心の円軌道に沿って移動させながら上下動させる方法でも同じ結果が得られる。
【００２８】
離型剤は、黒鉛系潤滑剤などの炭化潤滑剤や二硫化モリブデンなどを用いる。必要なら、水に対する分散性を高めるための下処理を行ったり、分散促進用の助剤などを加えても構わない。
【００２９】
気相膜が形成される温度が２００℃の水溶性離型剤の場合、この離型剤のスプレー塗布によりシリンダライナ３の予熱温度が例えば１５０℃の場合、水溶性離型剤がスプレー塗布した後直ちに乾燥する。
また、シリンダライナ３の予熱温度が例えば３００℃の場合、離型剤のスプレー塗布時に一旦気相膜が生じるが、この離型剤のスプレー塗布により、シリンダライナ３の内面の表面温度は２００℃程度にまで下がり、この段階で塗布した水溶性離型剤が乾燥する。
【００３０】
その後、冷却装置８によりシリンダライナ３が冷却される。
【００３１】
なお、アルミニウム合金製シリンダブロックの鋳造温度は６００℃を超えるが、アルミニウムと炭素は反応しないので、離型剤として炭化潤滑剤を使用すると、鋳造時の反応ガスの発生を防止することができる。
【００３２】
二硫化モリブデンも２００℃以下の温度ではガスを発生せず、５００℃でもガス発生量は問題の無いレベルに抑えられる。また、この二硫化モリブデンの乾燥後膜厚が１００μｍを超えると、熱収縮時の応力で膜が剥がれ易くなる。この二硫化モリブデンの膜厚の下限は、５μｍ程度にするのがよい。この膜厚が薄過ぎると十分な離型効果が得られなくなる。
【００３３】
以下に、実施例を述べる。
−実施例１−
炉内温度４００℃の加熱炉にアルミニウム合金製のシリンダライナを導入して１５０℃に予熱した。その後、図３の方法で水溶性二硫化モリブデンをシリンダライナの内面にスプレー塗布した。この方法では、塗布と同時に水分が蒸発して塗布した離型剤が直ちに乾燥した。その後、エアーを吹きつけてシリンダライナを５０℃前後に冷却した。その結果、シリンダライナの内面に塗布むらがなく、膜厚のばらつきも少ない離型剤層を安定して形成することができた。
【００３４】
また、こうして離型剤層を形成したシリンダライナは、アルミニウム合金を母材とするシリンダブロックに鋳込んだ結果、二硫化モリブデンを有機溶材に溶かして塗布したシリンダライナと差の無い離型性を有していた。
【００３５】
−実施例２−
炉内温度５００℃の加熱炉にアルミニウム合金製のシリンダライナを導入して１８０℃に予熱した。その後、実施例１と同じ方法で同じ水溶性離型剤（水溶性二硫化モリブデン）をシリンダライナの内面にスプレー塗布した。そして、このときの乾燥後の膜厚を種々変化させ、サンプル数各１００個について離型剤層の形成状況を評価、比較した。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
この結果から、乾燥した離型剤の膜厚によって良否が左右され、５μｍ〜１００μｍが適当であることが判った。
【００３８】
−実施例３−
加熱炉によるアルミニウム合金製シリンダライナの予熱温度を３００℃にしてそのシリンダライナの内面に水溶性離型剤（水溶性二硫化モリブデン）をスプレー塗布した。この方法では、塗布時に気相膜が形成され、シリンダライナ内面の表面温度が所定温度まで低下してから乾燥が起こる。
【００３９】
その結果、この方法でも良好な離型剤層を形成することができた。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の方法によれば、水溶性離型剤を用いて塗布むらや膜厚のばらつきが少なく、かつ鋳造時のガス発生量がゼロもしくは問題の無いレベルに抑えられる離型剤層を形成することができ、ガスの発生による製品不良がなくなる。また有機溶剤使用時に必要とした排気対策、防爆対策、季節に応じた溶剤混合比の調整が不要になる。さらに、有機溶剤を使わないので環境に優しく、作業に危険が伴うこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軽合金製シリンダブロックの製造方法を模式化して示す図
【図２】この発明の方法の説明図
【図３】離型剤のスプレー塗布例を簡略化して示す図
【符号の説明】
１ 金型
２ ボア入子
３ シリンダライナ
４ 離型剤層
５ キャビティ
５ａ キャビティ型面
６ 加熱装置
７ 塗布装置
８ 冷却装置
９ ノズル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a release agent layer on an inner surface of a cylinder liner cast into a light alloy cylinder block without using an organic solvent.
[0002]
[Prior art]
Light alloy cylinder blocks are made by holding a cylinder liner made of a light alloy such as an aluminum alloy with a bore insert (core) and pouring the molten metal of the base metal around. Manufactured.
[0003]
The cylinder liner used at this time adopts a method in which a release agent is applied to the bore insert in advance to enhance the releasability from the bore insert.
[0004]
As disclosed in JP-A-5-277702, the release agent generates gas from the heat-release material layer to prevent the molten metal from being inserted between the cylinder liner and the bore insert. Some of them are carbonized by heat at the time of casting to cause releasability, but this is rather a special method.
[0005]
In a conventional general method, a liquid in which molybdenum disulfide or the like is dissolved in an organic solvent is applied to the bore insert.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When a mold release agent is applied to the bore insert, the work must be performed by the manufacturer of the cylinder block, and the number of work steps on the side of the manufacturer increases by one. Further, the extra time required for applying the release agent is required, which adversely affects the production efficiency.
[0007]
As a measure for solving this problem, the inventor considered applying a release agent in advance to the inner surface of the cylinder liner and delivering it to a cylinder block manufacturer. In this way, the manufacturer of the cylinder block advantageously avoids applying the release agent to the bore insert.
[0008]
Here, in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-27702, the combustible release material layer is disposed on the inner surface of the cylinder liner. However, since the work is performed at the time of casting, the above advantages cannot be expected. In addition, this method of intentionally generating gas during casting may cause nests in the product due to the generated gas, which is not preferable in terms of reducing the defective rate.
[0009]
For this reason, it has been considered to apply a solution of the release agent to the inner surface of the cylinder liner. However, this method has the following problems.
[0010]
In other words, the organic solvent had to be used to apply the release agent uniformly, but the organic solvent not only harms the human body but also has the danger of explosion, etc. Requires action.
[0011]
In addition, since the volatile state of the organic solvent changes depending on the season (environmental conditions), which changes the thickness of the coating film and the glue (adhesion state) to the base surface, it is necessary to change the mixing ratio of the solvent according to the environmental conditions. . If this operation is omitted, uneven coating of the release agent occurs, or the coating film varies, and the release effect becomes unstable.
[0012]
In view of the above, the present invention provides a mold release agent layer that does not generate gas, or that suppresses the amount of generated gas to a level that does not cause a problem, so that the release agent layer can be stably formed on the inner surface of the cylinder liner without using an organic solvent. It is an issue.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, in the present invention, a cylinder liner is preheated to a predetermined temperature, and a water-soluble release agent is spray-coated on the inner surface of the preheated cylinder liner, and simultaneously the dried release agent is dried. A desired release agent layer is formed. In addition, cooling by blowing air is performed as necessary.
[0014]
The preheating temperature of the cylinder liner in this method is preferably about 100C to 250C.
[0015]
In another method provided by the present invention, a cylinder liner held in a bore insert and cast into a cylinder block is preheated to a temperature higher than a predetermined temperature, and a water-soluble release agent is sprayed on an inner surface of the cylinder liner. After application, the temperature of the cylinder liner is reduced to the predetermined temperature by the application, and the applied release agent is dried to form a desired release agent layer. The preheating temperature of the cylinder liner in this method is preferably about 150 ° C to 500 ° C.
[0016]
The release agent used in this method is preferably a carbonized lubricant or molybdenum disulfide. Molybdenum disulfide more preferably has a film thickness after drying of 5 μm or more and 100 μm or less.
[0017]
[Action]
According to the present invention, the release agent is applied in advance, and when the cylinder liner is cast into the cylinder block, the operation of applying the release agent to the bore insert becomes unnecessary. Furthermore, since a water-soluble release agent is used for applying the release agent to the cylinder liner in advance, there is no problem when an organic solvent is used. In addition, when the water-soluble release agent is applied by a generally used method, dripping occurs, and the glue on the liner surface deteriorates. Therefore, the cylinder liner is preferably preheated to a temperature of 100 ° C. or more, and the preheated liner is Spray release agent. In this case, the moisture in the release agent evaporates before dripping, and the release agent has good glue, so that a release agent layer with little unevenness in thickness and uneven thickness is formed.
[0018]
Here, when the temperature at the time of applying the water-soluble release agent increases, a phenomenon is observed in which a vapor-phase film is formed and the spray-applied water-soluble release agent is repelled from the inner surface of the cylinder liner.
[0019]
The temperature at which this phenomenon occurs depends on the composition, dilution ratio, and the like of the water-soluble release agent. Generally, the temperature will be between 150 ° C and 250 ° C.
[0020]
In the case of a water-soluble release agent having a temperature at which a vapor phase film is formed, for example, at 200 ° C., if the preheating temperature of the cylinder liner is 200 ° C. or less, the cylinder liner is dried immediately after application. In this case, drying of the water-soluble release agent occurs when the cylinder liner is cooled to a temperature of 200 ° C. or lower by spray coating. In any case, according to the method of the present invention, a favorable release agent layer is formed without deterioration of the glue or dripping of the applied release agent.
[0021]
Further, the release agent layer obtained by the method of the present invention hardly generates gas during casting of the cylinder block. Even if gas is generated, the amount is suppressed to a very small amount and does not affect the quality of the product. The release agent layer formed of the carbonized lubricant or molybdenum disulfide generates less gas.
When the release agent layer of molybdenum disulfide is 5 μm or more, a release effect can be obtained. When the release agent layer is 100 μm or less, peeling of the release agent layer can be prevented.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 schematically shows a method of manufacturing a cylinder block in which a cylinder liner is combined. In the figure, reference numeral 1 denotes a mold used for casting a cylinder block. The mold 1 includes a bore insert 2.
[0023]
3 is a cylinder liner. The cylinder liner 3 is set on the outer periphery of the bore insert 2 as shown in FIG. Thereafter, the mold 1 is clamped, and a cavity 5 for molding is created.
[0024]
A mold release agent is applied to the cavity mold surface 5a before or after mold clamping. A method of applying a release agent while the mold is clamped is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-271928.
[0025]
After the preparation is completed, a molten metal of the base metal is poured into the cavity 5, which is cooled and solidified to obtain a cylinder block in which the cylinder liner 3 is integrally cast. As a casting method at this time, a die casting method, a gravity casting method, a low pressure casting method, a high pressure casting method, or the like is used.
[0026]
2 and 3 are explanatory diagrams of the method of the present invention.
In the method of the present invention, as shown in FIG. 2, the cylinder liner 3 is introduced into a heating device (heating furnace) 6 and preheated to a temperature of about 100 ° C. to 200 ° C. Next, the cylinder liner 3 is sent to the coating device 7, where the water-soluble mold release agent is spray-coated on the inner surface of the liner serving as the bore insert holding surface. After that, the cylinder liner 3 is moved to the cooling device 8 and cooled by blowing air.
[0027]
As shown in FIG. 3, the spray application in the application device 7 is performed while inserting the application nozzle 9 inside the cylinder liner 3, rotating the cylinder liner 3, and moving the nozzle 9 up and down. The rotation and the vertical movement at this time may be performed by performing a relative movement between the cylinder liner 3 and the nozzle 9, and the nozzle 9 is moved up and down while moving along a circular orbit substantially concentric with the cylinder liner 3. The same result is obtained with the method.
[0028]
As the release agent, a carbonized lubricant such as a graphite-based lubricant or molybdenum disulfide is used. If necessary, a pretreatment for enhancing dispersibility in water may be performed, or an auxiliary for promoting dispersion may be added.
[0029]
In the case where the temperature at which the vapor phase film is formed is a water-soluble release agent having a temperature of 200 ° C., when the preheating temperature of the cylinder liner 3 is, for example, 150 ° C., the water-soluble release agent is spray-applied. Dry immediately afterwards.
Further, when the preheating temperature of the cylinder liner 3 is, for example, 300 ° C., a vapor phase film is generated once at the time of spray application of the release agent, but the surface temperature of the inner surface of the cylinder liner 3 is 200 ° C. by the spray application of the release agent. And the water-soluble release agent applied at this stage dries.
[0030]
Thereafter, the cylinder liner 3 is cooled by the cooling device 8.
[0031]
Although the casting temperature of the aluminum alloy cylinder block exceeds 600 ° C., since aluminum and carbon do not react with each other, the use of a carbonized lubricant as a release agent can prevent the generation of reactive gas during casting.
[0032]
Molybdenum disulfide also does not generate gas at a temperature of 200 ° C. or less, and even at 500 ° C., the amount of generated gas can be suppressed to a level that does not cause any problem. Further, when the film thickness of the molybdenum disulfide after drying exceeds 100 μm, the film is easily peeled off by the stress at the time of heat shrinkage. The lower limit of the thickness of the molybdenum disulfide is preferably about 5 μm. If the thickness is too small, a sufficient releasing effect cannot be obtained.
[0033]
An example will be described below.
-Example 1-
A cylinder liner made of an aluminum alloy was introduced into a heating furnace having a furnace temperature of 400 ° C., and preheated to 150 ° C. Thereafter, water-soluble molybdenum disulfide was spray-coated on the inner surface of the cylinder liner by the method shown in FIG. In this method, the moisture was evaporated at the same time as the application, and the applied release agent immediately dried. Thereafter, the cylinder liner was cooled to about 50 ° C. by blowing air. As a result, there was no uneven coating on the inner surface of the cylinder liner, and a release agent layer with little variation in film thickness could be stably formed.
[0034]
In addition, the cylinder liner with the release agent layer thus formed casts into a cylinder block made of an aluminum alloy as a base material, and as a result, has the same mold release properties as a cylinder liner coated by dissolving molybdenum disulfide in an organic solvent. Had.
[0035]
Example 2
A cylinder liner made of an aluminum alloy was introduced into a heating furnace having a furnace temperature of 500 ° C., and preheated to 180 ° C. Thereafter, the same water-soluble release agent (water-soluble molybdenum disulfide) was spray-coated on the inner surface of the cylinder liner in the same manner as in Example 1. At this time, the film thickness after drying was variously changed, and the formation state of the release agent layer was evaluated and compared for each of 100 samples. Table 1 shows the results.
[0036]
[Table 1]
[0037]
From these results, it was found that the quality was determined depending on the thickness of the dried release agent, and that the thickness was appropriately from 5 μm to 100 μm.
[0038]
Example 3
The preheating temperature of the aluminum alloy cylinder liner in the heating furnace was set to 300 ° C., and a water-soluble release agent (water-soluble molybdenum disulfide) was spray-coated on the inner surface of the cylinder liner. In this method, a vapor phase film is formed at the time of coating, and drying occurs after the surface temperature of the inner surface of the cylinder liner has decreased to a predetermined temperature.
[0039]
As a result, even with this method, a good release agent layer could be formed.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, the use of a water-soluble release agent reduces coating unevenness and film thickness variation, and reduces the amount of gas generated during casting to zero or a problem-free level. A mold agent layer can be formed, and product defects due to gas generation are eliminated. In addition, there is no need for exhaust measures, explosion-proof measures, and adjustment of the solvent mixing ratio according to the season required when using an organic solvent. Furthermore, since no organic solvent is used, the method is environmentally friendly and does not involve any danger in the operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a light alloy cylinder block. FIG. 2 is a diagram illustrating a method of the present invention. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of spray application of a release agent. ]
REFERENCE SIGNS LIST 1 mold 2 bore insert 3 cylinder liner 4 release agent layer 5 cavity 5a cavity mold surface 6 heating device 7 coating device 8 cooling device 9 nozzle
