JP2004344924A

JP2004344924A - 鋳物の溶射前処理方法

Info

Publication number: JP2004344924A
Application number: JP2003144382A
Authority: JP
Inventors: Eizo Ito; 永蔵伊東
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】製造コストの増大を招くことなく、後工程において高品質の溶射被膜が形成できる鋳物の溶射前処理方法を提供する。
【解決手段】アルミ製シリンダブロック１のボア表面３に溶射により溶射被膜を形成する（ステップＳ５）のに先立って、ボア表面３を所定の粗さにブラスト処理（ステップＳ４）する溶射前処理方法において、ブラスト処理（ステップＳ４）前にボア表面３を検査（ステップＳ２）し、その検査結果（ステップＳ３）に基づいてボア表面３に鋳巣４等の欠陥がある場合に、ボア表面３に対して塑性変形により均す修正ブラスト処理（ステップＳ６）を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳物の溶射前処理方法に関し、特に溶射前に鋳物表面を所定の粗さにブラスト処理するのに先立って、鋳物表面の鋳巣等の欠陥を均して表面を修正する溶射前処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、エンジンのシリンダブロックとして、従来、アルミニウム合金鋳物からなるシリンダブロックのボア表面に、鋳鉄粉等の溶射材料を溶射して耐摩耗性の溶射被膜を形成したものが知られている。このようなアルミニウム合金製のシリンダブロックの製造法は、先ず、ダイカスト法或いは低圧鋳造法によりシリンダブロックを形成し、その後、シリンダブロックのボア表面を機械加工してから、そのボア表面への溶射に先立って、溶射被膜の密着度を向上させるためにボア表面をブラスト処理して表面を所定の粗さにする前処理を行うようにしている。
【０００３】
ところが、アルミニウム合金製シリンダブロックの場合には、ブラスト処理前の機械加工によって、図４（ａ）に示すようにシリンダブロック３０のボア３１の周辺に存在する鋳巣３３等の欠陥がボア表面３２に露出している場合がある。鋳巣３３等の欠陥がボア表面３２に露出している状態でブラスト処理を行うと、図４（ｂ）に示すように鋳巣３３等の欠陥の範囲を広げたり、ボア表面３２の深さ方向のすぐ下部に存在していた鋳巣を新たにボア表面３２に露出させたり、鋳巣３３等の欠陥内にブラスト処理の際のブラスト材が残留して溶射被膜の密着性を低下させる場合がある。
【０００４】
このため、鋳巣３３等の欠陥が露出している状態のボア表面３２に、溶射によって溶射被膜を形成すると、鋳巣３３等の欠陥の部分で溶射被膜が分断されたり、溶射被膜が鋳巣３３等の欠陥を覆いきれなくて鋳巣３３等の欠陥が空孔として残存したり、また鋳巣３３等の欠陥内に残留したブラスト材が溶射被膜の密着性を低下させる要因となる。この結果、溶射したボア表面の平滑性が妨げられてボア表面とピストンリングとの密着性が阻害され、エンジン作動時におけるオイル消費の増加やブローバイガス量の増加を招くと共に、耐久性の低下を招く恐れがある。
【０００５】
そこで、従来は、例えば図５にフローチャートを示すように、シリンダブロックのボア表面を機械加工（ステップＳ１１）した後に、ボア表面を検査（ステップＳ１２）してボア表面に露出した鋳巣等の欠陥があるか否かを判定（ステップＳ１３）し、欠陥がない場合（Ｙｅｓの場合）、即ち良品のシリンダブロックはブラスト処理（ステップＳ１４）を行った後に、溶射材料の溶射（ステップＳ１５）を行い、欠陥がある場合（Ｎｏの場合）には、不良品のシリンダブロックとして廃棄（ステップＳ１６）するようにしている。
【０００６】
また、他の方法として、シリンダブロックのボア表面への溶射に先立って、ボア表面に向けて真空アークを放電して表層部を溶融させ、その溶融した金属を鋳巣内部に流れ込ませることにより鋳巣を封鎖するようにした溶射前処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、シリンダブロックのボア表面を覆うようにダミーライナを配置して高周波コイルによりボア表面の近傍を加熱して再溶融させ、その後、再凝固したボア表面近傍を切除して円形孔を形成することで、鋳巣を除去するようにした鋳巣除去方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３２８２２２号公報（段落番号０００６）
【特許文献２】
特開２００２−１０６４１４号公報（段落番号０００８）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示したように、ボア表面に露出した鋳巣等の欠陥のあるシリンダブロックを不良品として廃棄する従来の方法では、製品の歩留まりが低下して製造コストの増大を招くことが懸念される。
【００１０】
また、特許文献１に開示された溶射前処理方法にあっては、真空アークが所望の鋳巣部分に放電できるとは限らず、また溶融された金属が鋳巣内部に流れ込むとは限らないため、鋳巣が封鎖されずに残存する恐れがあると共に、真空アークの放電によりボア表面に凹凸のむらが生じて、その凹凸が溶射後に残ってしまう恐れがある。このため、後工程の溶射によって高品質の溶射被膜が形成できず、製品の品質低下を招くことが懸念される。
【００１１】
また、特許文献２に開示された鋳巣除去方法の場合には、余分なダミーライナを要すると共に、そのダミーライナをボア表面に配置して高周波コイルにより加熱し、さらに再凝固後にボアの表面近傍を円形孔に切除することから工数及び多くの処理時間を要し製品の製造コストの増大を招くことが懸念される。また、高周波コイルによる加熱によってシリンダブロックが熱変形したり、ブリスターが発生したりして、シリンダブロックが不良品となり易いため、歩留まりが低下してさらに製造コストの増大を招くことも懸念される。
【００１２】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、製造コストの増大を招くことなく、後工程において高品質の溶射被膜が形成できる鋳物の溶射前処理方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の発明は、鋳物表面に溶射により溶射被膜を形成するのに先立って、上記鋳物表面を所定の粗さにブラスト処理する鋳物の溶射前処理方法において、上記ブラスト処理前に上記鋳物表面を検査し、該検査結果に基づいて上記鋳物表面に欠陥がある場合に、上記鋳物表面を塑性変形して均す修正ブラスト処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によると、溶射前に鋳物表面を所定の粗さにブラスト処理するのに先立って鋳物表面を検査し、鋳巣等の欠陥がある場合には鋳物表面を塑性変形して均す修正ブラスト処理を行うので、鋳物に熱変形やブリスターを発生させたり、余分な部品を用いたりすることなく、溶射下地である鋳物表面の鋳巣等の欠陥を塑性変形により確実に潰して均す表面修正することが可能となる。従って、歩留まりを向上できて製造コストの低減を図ることが可能になると共に、後工程の溶射前のブラスト処理によって鋳物表面を所定の粗さに確実に加工することができるので、その後の溶射によって高品質の溶射被膜を形成でき、製品の品質向上が図れる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１の鋳物の溶射前処理方法において、上記鋳物は、シリンダブロックであり、上記修正ブラスト処理は、ブラストガンを上記シリンダブロックのボアの軸線を中心に回転させながら軸線方向に移動させて、上記ボアのボア表面にブラスト材を均一に投射して行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によると、ボア表面にある鋳巣等の欠陥を確実に潰して均す表面修正ができるので、その後の溶射前ブラスト処理及び溶射によってボア表面に高品質の溶射被膜を形成することが可能となる。従って、エンジン作動時におけるオイル消費やブローバイガス量が低減できる高品質のシリンダブロックを歩留まりよく製造でき、製品の製造コストの低減が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による溶射前処理方法の実施の形態を、鋳物がアルミニウム合金製のシリンダブロックで鋳物表面がボア表面である場合を例に図１乃至図３を参照して説明する。
【００１８】
図１は本実施の形態による溶射前処理方法の順次のステップを示すフローチャートであり、図２（ａ）乃至（ｃ）は各ステップにおけるボア表面の状態を説明するための図であり、図３は図１に示す修正ブラスト処理を説明するための図である。
【００１９】
本実施の形態は、ダイカスト法或いは低圧鋳造法等の鋳造法により形成されたアルミニウム合金製のシリンダブロックを、先ず切削等による機械加工（ステップＳ１）し、その後、ボア表面を検査（ステップＳ２）して、ボア表面に露出した鋳巣等の欠陥があるか否かを判定（ステップＳ３）し、ボア表面に欠陥がない場合（Ｙｅｓの場合）には、ボア表面を所定の粗さにして溶射被膜の密着度を向上させるブラスト処理（ステップＳ４）を行ってから、鋳鉄粉等の溶射材料を溶射（ステップＳ５）して溶射被膜を形成する点は、上記図５に示す従来例と同じである。
【００２０】
しかし、本実施の形態では、ステップＳ３の判定において、図２（ａ）に示すように、シリンダブロック１のボア２のボア表面３に露出した鋳巣４等の欠陥があると判定された場合（Ｎｏの場合）には、ボア表面３に対して塑性変形により鋳巣４等を潰して均す修正ブラスト処理（ステップＳ６）を行い、その後、ステップＳ２に移行してボア表面３を再び検査し、ステップＳ３の判定において依然として欠陥ありと判定された場合には、ステップＳ６の修正ブラスト処理を繰り返す。
【００２１】
ここで、ステップＳ６の修正ブラスト処理は、例えばショットブラストとし、図３に示すように、ガン保持ロボット１１によりブラストガン１２をボア２の軸線ａを中心に回転させながら軸線方向に移動させて、ボア表面３にブラスト材１３を均一に投射することにより行う。
【００２２】
なお、この修正ブラスト処理は、無制限に行うと修正処理によりボア表面３が過剰に削られて、ボア２が過剰に大径になったり、部品の変形、割れ等を生じる恐れがあるので、これらが生じないように予め実験やシミュレーション等によって確認して例えば２回に制限する。このため、ステップＳ６の修正ブラスト処理を行う前に修正ブラスト処理の繰り返し回数ｎを計数（ステップＳ７）し、このステップＳ７でｎ＝２と判定された場合（Ｙｅｓの場合）には、その後の修正ブラスト処理を繰り返すことなく、該当するシリンダブロック１を不良品として廃棄（ステップＳ８）する。
【００２３】
このように、ボア２のボア表面３に図２（ａ）に示すような鋳巣４等の欠陥がある場合に、ステップＳ６において修正ブラスト処理を行えば、図２（ｂ）に示すように、ボア表面３は塑性変形により均されるので、これにより鋳巣４等の欠陥は潰されて塞がれることになる。従って、その後、ステップＳ４において、通常の溶射前のブラスト処理を行えば、図２（ｃ）に示すように、ボア表面３を欠陥のない状態で所定の粗さにすることができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、溶射前にボア表面３を所定の粗さにブラスト処理するのに先立ってボア表面３を検査し、鋳巣４等の欠陥がある場合には塑性変形により均す修正ブラスト処理を行うようにしたので、ボア２の周辺に熱変形やブリスターを発生させたり、余分な部品を用いたりすることなく、溶射下地であるボア表面３に発生する鋳巣４等の欠陥を塑性変形により確実に潰して均し、ボア表面３を修正することができ、後工程の溶射前のブラスト処理によってボア表面３を所定の粗さに確実に加工することができる。従って、その後の溶射によって高品質の溶射被膜を形成できるので、ボア表面３の平滑性が確保でき、ボア表面３とピストンリングとの密着性が得られ、エンジン作動時におけるオイル消費やブローバイガス量が低減できる高品質のシリンダブロックを歩留まりよく製造でき、製品の製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
例えば、ステップＳ１の機械加工後におけるシリンダブロック１の良品率が９０％で、不良品中の９０％がステップＳ６の修正ブラスト処理で救済されるとすると、シリンダブロック１の製造コストが９％低減されるのと同等となる。また、不良品のシリンダブロック１が救済されて良品率が向上することから、素材の在庫管理数量や加工の仕掛け損失費低減等の多くの改善効果が見込まれる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は、上記のアルミニウム合金製のシリンダブロックの溶射前処理方法に限らず、他の鋳物の鋳物表面に溶射材料の溶射により溶射被膜を形成するのに先立って、鋳物表面を所定の粗さにブラスト処理する鋳物の溶射前処理方法に広く適用できる。また、修正ブラスト処理は、ショットブラストに限らず、鋳物の素材に応じて鋳物表面の鋳巣等の欠陥を潰して均すことにより鋳物表面を修正できる適宜のブラスト法を採用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明による鋳物の溶射前処理方法によれば、溶射前に鋳物表面を所定の粗さにブラスト処理するのに先立って鋳物表面を検査し、鋳物表面に鋳巣等の欠陥がある場合には塑性変形によって鋳物表面を均す修正ブラスト処理を行うようにしたので、鋳物に熱変形やブリスターを発生させたり、余分な部品を用いたりすることなく、溶射下地である鋳物表面の鋳巣等の欠陥を塑性変形により確実に潰して均し鋳物表面を修正することができる。従って、歩留まりが向上して製造コストの低減が期待できると共に、後工程の溶射前のブラスト処理によって鋳物表面を所定の粗さに確実に加工することができるので、その後の溶射によって高品質の溶射被膜を形成でき、製品の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるアルミニウム合金製のシリンダブロックの溶射前処理方法の順次のステップを示すフローチャートである。
【図２】図１に示す各ステップにおけるボア表面の状態を説明するための図である。
【図３】図１に示す修正ブラスト処理を説明するための図である。
【図４】従来のアルミニウム合金製のシリンダブロックの溶射前処理方法における課題を説明するための図である。
【図５】同じく、従来のアルミニウム合金製のシリンダブロックの溶射前処理方法の順次のステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１シリンダブロック（鋳物）
２ボア
３ボア表面（鋳物表面）
４鋳巣（欠陥）
１１ガン保持ロボット
１２ブラストガン
１３ブラスト材

Claims

鋳物表面に溶射により溶射被膜を形成するのに先立って、上記鋳物表面を所定の粗さにブラスト処理する鋳物の溶射前処理方法において、
上記ブラスト処理前に上記鋳物表面を検査し、該検査結果に基づいて上記鋳物表面に欠陥がある場合に、上記鋳物表面を塑性変形して均す修正ブラスト処理を行うことを特徴とする鋳物の溶射前処理方法。
上記鋳物は、シリンダブロックであり、
上記修正ブラスト処理は、ブラストガンを上記シリンダブロックのボアの軸線を中心に回転させながら軸線方向に移動させて、上記ボアのボア表面にブラスト材を均一に投射して行うことを特徴とする請求項１に記載の鋳物の溶射前処理方法。