JP2011241442A

JP2011241442A - 溶射用マスキング治具

Info

Publication number: JP2011241442A
Application number: JP2010114314A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kaida; 広志海田; Kazuo Kiriyama; 和夫桐山; Kenji Shimoda; 健二下田; Katsuhiro Okamoto; 勝博岡本; Yoshihiko Tsuzuki; 佳彦都築
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】ワークの所望部位への溶射皮膜の品質を確保した上で、再利用を可能にした溶射用マスキング治具を提供する。
【解決手段】溶射用マスキング治具１ａは、円筒状に形成され、溶射粒子が吹き付けられる内面（マスキング面）を凹凸面５に粗し、該凹凸面５をＤＬＣコーティング６しているので、シリンダボア内面の溶射皮膜２３の品質を確保した上で、溶射用マスキング治具１ａの再利用が可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、溶射用マスキング治具に関するものであり、特に、ワークとしてのシリンダブロックのシリンダボアの内面に溶射ガンにより溶射皮膜を形成する際に、シリンダブロックのシリンダボアの端部表面への溶射皮膜の付着をマスキングする溶射用マスキング治具に関する。

車両のエンジン等のシリンダブロックのシリンダボアの内面は、耐摩耗性等が要求されるため、該内面に皮膜を形成することで保護している。一般には、シリンダボアの内面には、金属溶射法により溶射皮膜を形成する。この金属溶射法は、金属や金属酸化物の溶射材料を加熱して溶融状態とし、その微粉末等を溶射ガンにより対象となる面に吹き付け、溶射皮膜を形成する方法である。その溶射の熱源としては、一般に、プラズマ溶射やアーク溶射が採用される。

そこで、シリンダブロックのシリンダボアの内面以外への溶射皮膜の形成を防ぐために溶射用マスキング治具が使用される。通常、溶射用マスキング治具は円筒状に形成され、シリンダボアの端部に溶射用マスキング治具が配置される。そして、溶射ガンによりシリンダボアの内面に溶射粒子が吹き付けられ溶射皮膜が形成されると、溶射用マスキング治具の内面にも同様に溶射粒子が吹き付けられ溶射皮膜が形成されることになる。

しかしながら、溶射用マスキング治具をシリンダボアの端部に配置して、溶射皮膜の不必要な部位をマスキングする場合には、溶射ガンからの溶射粒子が溶射用マスキング治具の内面から跳ね返りシリンダボアの内面に付着する現象が発生して、シリンダボア内面の溶射皮膜の品質不良に繋がる。これの対処方法として、溶射用マスキング治具の内面をショットブラスト処理等により凹凸面に形成すると、溶射用マスキング治具の内面へ付着した溶射皮膜を剥がすことが難しく、該溶射用マスキング治具の再利用が困難になる。

また、溶射用マスキング治具の内面に付着した溶射皮膜を剥がし易くするために、溶射付着を防止するための塗布材を予め溶射用マスキング治具の内面に塗布しておくと、溶射の際、溶射粒子と共にこの塗布材も溶射用マスキング治具の内面から跳ね返りシリンダボアの内面に付着する現象が発生し、シリンダボア内面の溶射皮膜の品質不良に繋がる。

また、特許文献１には、溶射ガンにより溶射皮膜が付着する円筒状の開口の内面を凹凸面に形成することが開示されている。

特開２００７−３１４８２４号公報

上述した特許文献１の溶射用マスキング治具では、マスキング面を凹凸面としているが、上述したように、該凹凸面に溶射皮膜が付着すると、該溶射皮膜を剥がすことが難しく、溶射用マスキング治具を再利用することが困難になる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ワークの所望部位への溶射皮膜の品質を確保した上で、再利用を可能にした溶射用マスキング治具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の溶射用マスキング治具は、溶射粒子が吹き付けられるマスキング面を凹凸面に粗し、該凹凸面をコーティングしたことを特徴としている。
また、本発明の溶射用マスキング治具は、溶射粒子が吹き付けられるマスキング面に凹凸面を有する交換用部材を脱着自在に取り付けて構成することを特徴としている。
これにより、ワークの所望部位への溶射皮膜の品質を確保した上で、溶射用マスキング治具を再利用することができる。
なお、本発明の溶射用マスキング治具の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項及び（２）項の各々が、請求項１及び２の各々に相当し、（４）項及び（６）項の各々が、請求項３及び４に相当する。

（１）ワークに対して溶射皮膜の付着をマスキングする溶射用マスキング治具であって、該溶射用マスキング治具は、溶射粒子が吹き付けられるマスキング面を凹凸面に粗し、該凹凸面をコーティングしたことを特徴とする溶射用マスキング治具。
（２）前記コーティングはＤＬＣコーティングであることを特徴とする（１）項に記載の溶射用マスキング治具。
（１）項及び（２）項の溶射用マスキング治具では、マスキング面が凹凸面となっているために、溶射粒子が凹凸面に吹き付けられても該凹凸面からワークへの跳ね返りが防止されてワークの溶射皮膜の品質が確保される。しかも、凹凸面はＤＬＣコーティングが施されているために凹凸面へ付着した溶射皮膜を容易に剥がすことが可能になり、溶射用マスキング治具の再利用が可能になる。

（３）前記マスキング面は粗さＲａ６以上に設定されることを特徴とする（１）項または（２）項に記載の溶射用マスキング治具。
（３）項の溶射用マスキング治具では、溶射粒子の凹凸面からの跳ね返りが確実に抑制される。

（４）前記溶射用マスキング治具のマスキング面に堆積した溶射皮膜を除去する除去手段を備えることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれかに記載の溶射用マスキング治具。
（４）項の溶射用マスキング治具では、除去手段により溶射用マスキング治具のマスキング面に堆積した溶射皮膜を容易に剥がすことができ、溶射皮膜の剥がし作業を効率的に行うことができる。

（５）前記ワークがシリンダブロックで、該シリンダブロックのシリンダボアの内面に溶射皮膜を形成する際には、前記溶射用マスキング治具は筒状に形成され、前記マスキング面が前記溶射用マスキング治具の内面となり、前記除去手段は、前記溶射用マスキング治具の内面全周に密着可能な口部を先端に有する円筒体で構成されることを特徴とする（１）項〜（４）項のいずれかに記載の溶射用マスキング治具。
（５）項の溶射用マスキング治具では、該溶射用マスキング治具によりシリンダボアの端面（溶射皮膜の不必要な部位）を容易にマスキングすることができ、除去手段により溶射用マスキング治具の内面に堆積した溶射皮膜を容易に剥がすことができる。

（６）ワークに対して溶射皮膜の付着をマスキングする溶射用マスキング治具であって、該溶射用マスキング治具は、溶射粒子が吹き付けられるマスキング面に凹凸面を有する交換用部材を脱着自在に取り付けて構成することを特徴とする溶射用マスキング治具。
（６）項の溶射用マスキング治具では、溶射皮膜が付着された交換用部材を新規に交換することで、溶射用マスキング治具を再利用することができる。

（７）前記交換用部材は金網で構成されることを特徴とする（６）項に記載の溶射用マスキング治具。
（７）項の溶射用マスキング治具では、該マスキング治具を構成する構成部材が簡素化される。

本発明によれば、ワークの所望部位への溶射皮膜の品質を確保した上で、再利用を可能にした溶射用マスキング治具を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る溶射用マスキング治具を示し、シリンダボアの端部内周面に溶射粒子を吹き付けている様子を示す図である。図２は、除去手段により溶射用マスキング治具の内面に堆積した溶射皮膜を剥がしている様子を示す図である。図３は、図１のＡ部拡大図である。図４は、本発明の第２の実施形態に係る溶射用マスキング治具の部分拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図４に基いて詳細に説明する。
車両のエンジン等のシリンダブロック２０（ワーク）のシリンダボア２１内面には、耐摩耗性に優れた鉄系材料を溶射する金属溶射が施される。金属溶射する際には、図１に示すように、シリンダボア２１内に溶射ガン２２が挿入されて、該溶射ガン２２から金属粒子がシリンダボア２１の内面に吹き付けられて該内面に溶射皮膜２３が形成される。

そして、本発明の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ａ、１ｂは、シリンダボア２１の端面２５への溶射皮膜２３の付着を防ぐために使用される。
本発明の第１の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ａは、機械構造炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）が採用され、図１及び図２に示すように、円筒状に形成される。また、図３に示すように、本溶射用マスキング治具１ａの内面（マスキング面）には、ショットブラスト等により粗さＲａ６以上の凹凸面５が形成され、該凹凸面５にＤＬＣコーティング６が施されている。凹凸面５及びＤＬＣコーティング６の施す範囲は溶射用マスキング治具１ａの内面の全範囲でもよく、端部の所定範囲に限定してもよい。また、本実施の形態では、コーティング処理としてＤＬＣコーティング６を施しているが、例えば、テフロンコーティングを採用してもよい。
なお、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）コーティング６は、ダイアモンド状の炭素−炭素結合を有する非晶質炭素膜である。該ＤＬＣコーティング６の一般的特性は、高硬度で優れた耐摩耗性、無潤滑下での低摩擦係数及び化学的に不活性での安定等の特性を有している。

除去手段２は、図２に示すように、円筒体で構成され、周縁が溶射用マスキング治具１ａの内周面に密着する大径部８と大径部８より小径となる小径部９とを有する口部１０と、口部１０の小径部９に接続される円筒本体部１１とを備えている。そして、除去手段２の口部１０の大径部８を溶射用マスキング治具１ａの内面に沿って軸方向に移動させれば、溶射用マスキング治具１ａの内面に堆積した溶射皮膜２３が該内面から剥がれて、口部１０及び円筒本体部１１内を通って排出される。

次に、第１の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ａの使用方法及び作用を説明する。
まず、図１に示すように、シリンダボア２１の端部に、端面２５に溶射粒子が吹き付けられないように溶射用マスキング治具１ａを配置する。シリンダボア２１の端部内周面に溶射ガン２２から溶射粒子が吹き付けられる。すると、図３に示すように、溶射用マスキング治具１ａの内面（凹凸面５）にも溶射粒子が吹き付けられ、該内面に溶射皮膜２３が付着される。
この時、溶射用マスキング治具１ａの内面は凹凸面５に形成されているので、溶射粒子の凹凸面５からシリンダボア２１の内面への跳ね返りが抑制され、溶射粒子が凹凸面５に付着した状態となる。

次に、シリンダボア２１内面への溶射皮膜２３の形成が終了した時点で、シリンダボア２１の端部から溶射用マスキング治具１ａを離脱させて、溶射用マスキング治具１ａの内面に付着した溶射皮膜２３の取り除き作業を行う。
次に、この取り除き作業では、図２に示すように、溶射用マスキング治具１ａ内に除去手段２の口部１０を挿入して、該口部１０の大径部８の周縁を溶射用マスキング治具１ａの内面に密着させる。続いて、除去手段２を軸方向に移動させることで、口部１０の大径部８の周縁により溶射用マスキング治具１ａの内面に付着した溶射皮膜２３が剥がされる。これにより、溶射用マスキング治具１ａを繰り返り使用することが可能になる。

以上説明した第１の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ａでは、特に、溶射用マスキング治具１ａの内面（マスキング面）を凹凸面５に粗しているので、溶射粒子の凹凸面５からシリンダボア２１内面への跳ね返りを防ぐことができ、シリンダボア２１内面への溶射皮膜２３の品質低下を抑制することができる。しかも、凹凸面５に予めＤＬＣコーティング６を施していることにより、凹凸面５に堆積した溶射皮膜２３を容易に剥がすことができ、溶射用マスキング治具１ａの再利用が可能になる。
また、第１の実施形態では、溶射用マスキング治具１ａの内面に堆積した溶射皮膜２３を簡単に剥がすことのできる除去手段２を備えているので、溶射皮膜２３を剥がす作業を効率的に行うことができる。

次に、第２の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ｂを図４に基いて説明する。
該第２の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ｂは、円筒状に形成され、溶射皮膜２３が付着される内面（マスキング面）に、凹凸面を有する交換用部材としての金網１５を脱着自在に取り付けて構成される。該金網１５は、金属線を網目状にして構成され、その表面が凹凸面を呈している。

そして、該第２の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ｂでは、シリンダボア２１の端部内周面に溶射ガン２２から溶射粒子が吹き付けられると（図１参照）、溶射用マスキング治具１ｂの内面に取り付けた金網１５にも溶射粒子が吹き付けられ、図４に示すように、該金網１５に溶射皮膜２３が付着される。
この時、金網１５はその表面が凹凸面を呈しているので、溶射粒子の凹凸面からシリンダボア２１の内面への跳ね返りが抑制され、溶射粒子が金網１５に付着した状態となる。
次に、シリンダボア２１内面への溶射皮膜２３の形成が終了した時点で、シリンダボア２１の端部から本溶射用マスキング治具１ｂを離脱させる。続いて、該溶射用マスキング治具１ｂの内面に取り付けた金網１５を取り外し、新しい金網１５を取り付け、次のシリンダボア２１内面への溶射皮膜２３の形成時にこの溶射用マスキング治具１ｂを再利用する。

以上説明した第２の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ｂでは、該溶射用マスキング治具１ｂの内面に、凹凸面を有する金網１５を脱着自在に取り付けて構成するので、溶射粒子の凹凸面からシリンダボア２１内面への跳ね返りを防ぐことができ、シリンダボア２１内面の溶射皮膜２３の品質低下を抑制することができる。また、本溶射用マスキング治具１ｂでは金網１５を取り替えれば、何度でも再利用することができ効率的である。

なお、第２の実施形態に係る溶射用マスキング治具１ｂでは、交換用部材として金網１５が採用されているが、凹凸面を有する部材であれば金網１５に限定されることなく、他の部材、例えば、鉄板表面にショットブラスト加工を施した部材を採用してもよい。

１ａ、１ｂ溶射用マスキング治具，２除去手段，５凹凸面（内面，マスキング面），６ＤＬＣコーティング，８口部，１１円筒本体部，１５金網（交換用部材），２０シリンダブロック（ワーク），２１シリンダボア，２２溶射ガン，２３溶射皮膜

Claims

ワークに対して溶射皮膜の付着をマスキングする溶射用マスキング治具であって、
該溶射用マスキング治具は、溶射粒子が吹き付けられるマスキング面を凹凸面に粗し、該凹凸面をコーティングしたことを特徴とする溶射用マスキング治具。
前記コーティングはＤＬＣコーティングであることを特徴とする請求項１に記載の溶射用マスキング治具。
前記溶射用マスキング治具のマスキング面に堆積した溶射皮膜を除去する除去手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の溶射用マスキング治具。
ワークに対して溶射皮膜の付着をマスキングする溶射用マスキング治具であって、
該溶射用マスキング治具は、溶射粒子が吹き付けられるマスキング面に凹凸面を有する交換用部材を脱着自在に取り付けて構成することを特徴とする溶射用マスキング治具。