JP2013185169A - 溶射前処理形状及び溶射前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶射皮膜を形成する必要がない部分に溶射用材料が付着しても、該付着した溶融用材料の脱落を抑制して高品質な溶射皮膜を得る。
【解決手段】自動車用エンジンのシリンダブロック１のシリンダボア内面３ａを粗面化し、この粗面化したシリンダボア内面３ａに溶射皮膜を形成する。溶射皮膜を形成する前には、シリンダボア内面３ａ以外の溶射皮膜を形成する必要のない、平滑面３ｂ、Ｒ部３ｃ、張り出し部３ｄに対しても粗面化加工を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状部材の内面に対し、溶射皮膜を形成する前に粗面が形成された溶射前処理形状及び溶射前処理方法に関する。

自動車などの内燃機関用シリンダブロックのシリンダボア内面に、溶融した金属材料を付着させて溶射皮膜を形成する溶射技術が知られている。その際、シリンダボア内面に対する溶射皮膜の密着力を高めるために、溶射皮膜を形成する前にシリンダボア内面を、機械加工やショットブラスト加工によって粗面に形成する場合がある（下記特許文献１参照）。

特開２００６−１５９３８９号公報

ところで、溶射皮膜を形成する際には、通常溶融状態の金属を溶射ガンのノズルから噴射させることになるが、その際、噴射した溶融金属が、溶射皮膜が必要となるシリンダボア内面以外の部分にも付着する場合がある。このような場合、シリンダボア内面以外の部分に付着した溶融金属は、特に粗面化していないことから脱落し、脱落した皮膜片がシリンダボア内面に形成する溶射皮膜中に混入し、溶射皮膜の品質低下を招く。

そこで、本発明は、溶射皮膜を形成する必要がない部分に溶射用材料が付着しても、該付着した溶融用材料の脱落を抑制して高品質な溶射皮膜を得ることを目的としている。

本発明は、円筒状部材の内面の溶射皮膜を形成する部分が粗面に形成されるとともに、溶射皮膜を形成する部分に連続する、溶射皮膜を形成する必要のない部分も粗面に形成された箇所を有することを特徴とする。

本発明によれば、溶射皮膜を形成する必要のない部分も粗面に形成された箇所を有することで、溶射皮膜を形成する必要のない部分に付着した溶射用材料の脱落を抑制でき、脱落による溶射用材料の溶射皮膜への混入を抑制して、高品質な溶射皮膜を得ることができる。

本発明の一実施形態に係わる溶射前処理形状を備えるシリンダブロックの部分断面図である。 図１のシリンダブロックのシリンダボア面を粗面に形成する状態を示す作用説明図である。 図１のシリンダブロックのシリンダボア面に溶射皮膜を形成する状態を示す作用説明図である。 溶射皮膜に対してホーニング加工を行う状態を示す作用説明図である。 溶射皮膜を形成する必要のない部分に対してローレット加工を行う状態を示す作用説明図で、（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ平滑面、Ｒ部、張り出し部に対してローレット加工を行う状態を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示す、本発明の一実施形態に係わるエンジンのシリンダブロック１は、アルミニウム合金製であって、その円筒状部材としてのシリンダボア３のシリンダボア内面３ａを粗面に形成してある。粗面の形成は、図２に示すように、図示しないボーリングバーに取り付けた切削加工用のチップ５を用いてねじ切加工する。

上記粗面に形成したシリンダボア内面３ａは、後述する溶射ガン７（図３）を用いて鉄系材料で構成される溶射皮膜１１を形成する部分であり、この溶射皮膜１１を形成した部分に対し図示しないエンジンのピストンが摺動する。このシリンダボア内面３ａに対し、図２中で下部側に位置するクランクケース側に直線的に連続する連続するストレート部としての平滑面３ｂが形成されている。この平滑面３ｂは、シリンダボア３の内径を計測するために表面を平滑化してある。内径を計測することで、その後形成する溶射皮膜１１の膜厚を管理する。

平滑面３ｂの下端からはシリンダボア３の内側に向けて湾曲したＲ部３ｃが形成され、さらにＲ部３ｃからシリンダボア３の中心側に向けて径方向に延びる張り出し部３ｄが形成されている。張り出し部３ｄは、平滑面３ｂに対してほぼ９０度の角度に形成されている。これら平滑面３ｂ、Ｒ部３ｃ及び、張り出し部３ｄは、溶射皮膜を形成する必要のない部分に相当する。

そして、本実施形態では、上記した平滑面３ｂでの内径測定後に、平滑面３ｂ、Ｒ部３ｃ及び、張り出し部３ｄからなる、溶射皮膜を形成する必要のない部分も、図１に示したように粗面に形成する。粗面に形成する加工方法については、後述する。

溶射皮膜を必要とするシリンダボア内面３ａ及び、溶射皮膜を必要とのない部分３ｂ，３ｃ，３ｄを、それぞれ粗面に形成した後は、図３に示すように溶射ガン７から噴射する溶射金属の液滴９をシリンダボア内面３ａに付着させて溶射皮膜１１を形成する。このとき、溶射ガン７は回転しつつシリンダボア３に軸線方向に移動することで、シリンダボア内面３ａの全域にわたり溶射皮膜１１を形成する。

その際、溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄにも液滴９の一部が飛散して溶融金属が付着するが、溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄも粗面に形成しているので、付着した溶融金属材料の脱落や剥離を抑えることができる。その結果、シリンダボア内面３ａに形成する溶射皮膜１１は、溶融金属材料の脱落片の混入が抑制されて品質低下を抑えることができ、高品質な溶射皮膜１１を得ることができる。

溶射皮膜１１の形成後は、図４に示すように、溶射皮膜１１に対し、ホーニングヘッド１３に設けた砥石１５を用いて仕上げのホーニング加工を実施する。

また、シリンダボア内面３ａの粗面化による粗さはＲｚ＝１００μｍで、溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄの粗面化による粗さはＲｚ＝３０μｍとして、前者の溶射用材料の密着力を後者の溶射用材料の密着力より強くする。

つまり、ピストン摺動面となるシリンダボア内面３ａの溶射皮膜１１の密着力を高めることが重要であり、そのため、シリンダボア内面３ａの粗面化加工は、より深くまたより細かくする必要があり、加工に時間を費やすことが必然となる。一方、溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄは、ピストンが摺動するわけではないので、シリンダボア内面３ａほどに溶射皮膜（溶射用材料）の密着力を高める必要がなく、そのため、粗面化加工に多くの時間を費やす必要がなく、加工は簡素化することが可能となる。

すなわち、溶射皮膜を形成する必要のない部分の粗面を、溶射皮膜を形成する必要のある部分の粗面より平滑化して、溶射皮膜を形成する必要のない部分の溶射用材料の密着力を、溶射皮膜を形成する必要のある部分の溶射用材料の密着力より弱くしている。

これにより、溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄに対する粗面化の加工時間を短縮でき、加工コストを抑えることができる。

なお、溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄのうち、シリンダボア内面３ａに直接連続して近い位置にある平滑面３ｂのみを粗面に形成してもよい。これにより、シリンダボア内面３ａに対して平滑面３ｂより遠い位置にあるＲ部３ｃや張り出し部３ｄに比較して、溶射金属がより付着しやすい平滑面３ｂに付着した溶射用材料の脱落を効率よく抑えることができる。

ここで、溶射加工する際には、図３のようにクランクケース側が下部となる状態でシリンダボア３の軸線を上下方向として行う。その際、飛散した溶射用材料の一部は、溶射加工時に水平面となる張り出し部３ｄ上に落下するので、水平面に対して鉛直面となる平滑面３ｂほどに密着力を強く必要がない。

このため、平滑面３ｂ及び張り出し部３ｄを粗面化する際に、平滑面３ｂの粗面を、張り出し部３ｄの粗面より細かくして、平滑面３ｂでの溶射用材料の密着力を強くすることが望ましい。

これにより、張り出し部３ｄの粗面化加工については、平滑面３ｂに対する粗面化加工ほどに加工時間を多く費やす必要がなく、粗面化加工全体の加工時間を短縮でき、加工コストを抑えることができる。

溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄに対する粗面化加工は、例えばローレット加工で行う。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ平滑面３ｂ、Ｒ部３ｃ、張り出し部３ｄに対してローレット加工を実施している状態を示す。

図５（ａ）の平滑面３ｂの加工に使用するローレット工具１７Ａは、その回転中心軸１９Ａをシリンダボア３の軸心と平行とする。図５（ｂ）のＲ部３ｃの加工に使用するローレット工具１７Ｂは、外周面をＲ部３ｃの湾曲形状に合わせて湾曲させ、その回転中心軸１９Ｂをシリンダボア３の軸心に対して傾斜させる。図５（ｃ）の張り出し部３ｄの加工に使用するローレット工具１７Ｃは、その回転中心軸１９Ｃをシリンダボア３の径方向と平行にする。

なお、これら溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄは、いずれもその全部（全域）を粗面化してもよいが、いずれもその一部の箇所を粗面化してもよい。すなわち、これら溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄも粗面に形成された箇所を有する。

また、これら溶射皮膜を形成する必要のない部分３ｂ，３ｃ，３ｄに対する粗面化加工は、上記したローレット加工に限ることはなく、例えばショットブラスト加工で行なってもよい。ショットブラスト加工を行う場合には、事前に粗面化加工が終了しているシリンダボア内面３ａの粗面化面にショット玉が当たらないように適宜保護部材を用いて保護することが望ましい。

また、平滑面３ｂに対する粗面化加工は、シリンダボア内面３ａと同様にねじ切加工で行なってもよく、張り出し部３ｄに対する粗面化加工は、フェーシング加工で行なうこともできる。

１ シリンダブロック（円筒状部材）
３ａ シリンダボア内面（円筒状部材の内面、溶射皮膜を形成する部分）
３ｂ 平滑面（ストレート部、溶射皮膜を形成する必要のない部分）
３ｃ Ｒ部（溶射皮膜を形成する必要のない部分）
３ｄ 張り出し部（溶射皮膜を形成する必要のない部分）
１１ 溶射皮膜

Claims (5)

1. 円筒状部材の内面に対し、溶射皮膜を形成する前に粗面が形成された溶射前処理形状において、前記円筒状部材の内面の溶射皮膜を形成する部分が粗面に形成されるとともに、前記溶射皮膜を形成する部分に連続する、前記溶射皮膜を形成する必要のない部分も粗面に形成された箇所を有することを特徴とする溶射前処理形状。
2. 溶射皮膜を形成する必要のない部分の粗面が、溶射皮膜を形成する必要のある部分の粗面よりも平滑化されて、溶射皮膜を形成する必要のない部分に形成された粗面の箇所の溶射用材料の密着力が、溶射皮膜を形成する必要のある部分の溶射用材料の密着力より弱いことを特徴とする請求項１に記載の溶射前処理形状。
3. 前記円筒状部材の内面は、シリンダブロックのシリンダボア内面であり、溶射皮膜を形成する必要のない部分は、前記シリンダボア内面に対してクランクケース側に直線的に連続するストレート部を有し、このストレート部に粗面に形成された箇所が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶射前処理形状。
4. 前記ストレート部の前記シリンダボア内面と反対側にてシリンダボアの中心側に向けて連続する張り出し部を備え、前記ストレート部及び前記張り出し部を粗面化し、ストレート部の粗面を張り出し部の粗面より細かくして、ストレート部の溶射用材料の密着力を張り出し部の密着力より強くしたことを特徴とする請求項２に記載の溶射前処理形状。
5. 円筒状部材の内面に対し、溶射皮膜を形成する前に粗面を形成する溶射前処理方法において、前記円筒状部材の内面の溶射皮膜を形成する部分を粗面に形成するとともに、前記溶射皮膜を形成する部分に連続する、前記溶射皮膜を形成する必要のない部分も粗面に形成する箇所を設けることを特徴とする溶射前処理方法。

Images