JP3232029B2 - Cylinder block - Google Patents

Cylinder block

Info

Publication number
JP3232029B2
JP3232029B2 JP20093797A JP20093797A JP3232029B2 JP 3232029 B2 JP3232029 B2 JP 3232029B2 JP 20093797 A JP20093797 A JP 20093797A JP 20093797 A JP20093797 A JP 20093797A JP 3232029 B2 JP3232029 B2 JP 3232029B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
preform
alloy
balloon
casting
cylinder block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP20093797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1133702A (en
Inventor
進 河本
敏郎 島本
謙一 浅野
康一 木村
耕治 岩田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Nichias Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Nichias Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp, Nichias Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP20093797A priority Critical patent/JP3232029B2/en
Publication of JPH1133702A publication Critical patent/JPH1133702A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3232029B2 publication Critical patent/JP3232029B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自動車エンジンのシ
リンダブロックに関し、更に詳しくは、Al合金のダイ
カスト鋳造によって製造されるシリンダブロックであっ
て、そのシリンダライナ部を鋳ぐるんで製造されるシリ
ンダブロックに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylinder block for an automobile engine, and more particularly, to a cylinder block manufactured by die casting of an Al alloy, and a cylinder block manufactured by casting a cylinder liner portion. .

【0002】[0002]

【従来の技術】シリンダライナをAl合金で鋳ぐるんだ
シリンダブロックは、まず、別工程で製造した例えばF
C鋳鉄製のシリンダライナを所定の鋳型の中に配置し、
鋳型の中にAl合金の溶湯を鋳込んだのち前記シリンダ
ライナの内周面に研磨加工を施すことによりピストンの
摺動面を形成して製造されてきた。
2. Description of the Related Art A cylinder block in which a cylinder liner is cast from an Al alloy is manufactured first by, for example, F
Place a C cast iron cylinder liner in the given mold,
It has been manufactured by casting a molten metal of an Al alloy in a mold and then polishing the inner peripheral surface of the cylinder liner to form a sliding surface of a piston.

【0003】ところで、最近のAl合金製シリンダブロ
ックの製造に関しては、次のような方法が採用されはじ
めている。すなわち、まず、シリンダライナの形状をし
ており、例えばアルミナ繊維や炭素繊維、また更にはア
ルミナ粉末や炭化ケイ素粉末などを骨組成分とする多孔
質構造の円筒体を製造する。なお、この円筒体は、通
常、プリフォームと呼ばれている。
[0003] In recent years, the following method has begun to be used for manufacturing Al alloy cylinder blocks. That is, first, a cylinder having a porous structure, which has the shape of a cylinder liner and is made of, for example, alumina fiber, carbon fiber, or alumina powder or silicon carbide powder as a bone component, is manufactured. This cylindrical body is usually called a preform.

【0004】ついで、例えば四気筒エンジンのシリンダ
ブロックを製造しようとする場合には、所定の鋳型の中
に上記プリフォームを4個配置したのち、鋳型の中にA
l合金の溶湯を鋳込み、全体を冷却する。この過程で、
溶湯はプリフォームの空隙部に含浸する。その結果、プ
リフォームは、Al合金と前記骨組成分とから成る複合
材料に転化してシリンダライナになると同時に全体はA
l合金で鋳ぐるまれる。
Then, for example, when manufacturing a cylinder block of a four-cylinder engine, four preforms are placed in a predetermined mold, and then A
The molten alloy is cast and the whole is cooled. In this process,
The melt impregnates the voids of the preform. As a result, the preform is converted into a composite material composed of an Al alloy and the bone component to become a cylinder liner, and at the same time, the entire A is formed.
It is cast in an alloy.

【0005】したがって、このシリンダブロックの場
合、そのシリンダライナのピストンとの摺動面は、マト
リックスであるAl合金の中に骨組成分が表出している
複合材料表面で構成されている。前記した多孔質構造の
プリフォームの製造方法としては、吸引脱水成形法,押
出成形法,プレス成形法などが知られているが、その代
表例として、吸引脱水成形法について説明する。
[0005] Therefore, in the case of this cylinder block, the sliding surface of the cylinder liner with the piston is composed of a composite material surface in which bone components are exposed in an Al alloy as a matrix. As a method for producing the preform having the porous structure described above, a suction dehydration molding method, an extrusion molding method, a press molding method, and the like are known. The suction dehydration molding method will be described as a typical example.

【0006】この方法においては、まず、アルミナ繊
維,炭素繊維,アルミナ粉末,炭化ケイ素粉末のような
前記骨組成分と水とを混合し、更に必要に応じては各種
の有機バインダや無機バインダを添加してスラリーを調
製する。一方、図3で示したように、通水性の壁面を有
する円筒型2を用意し、その下端開口を板2aで密閉
し、かつ上端開口には吸引口2bを有する板2cを配置
し、前記円筒型2を前記したスラリー1に浸漬する。そ
して、吸引口2bから真空引きして円筒型2の内部空間
を負圧状態にする。
In this method, first, the bone component such as alumina fiber, carbon fiber, alumina powder and silicon carbide powder is mixed with water, and if necessary, various organic binders and inorganic binders are added. To prepare a slurry. On the other hand, as shown in FIG. 3, a cylindrical mold 2 having a water-permeable wall surface is prepared, the lower end opening thereof is sealed with a plate 2a, and the upper end opening is provided with a plate 2c having a suction port 2b. The cylindrical mold 2 is immersed in the slurry 1 described above. Then, a vacuum is drawn from the suction port 2b to bring the internal space of the cylindrical mold 2 into a negative pressure state.

【0007】円筒型2の内部空間の空気は引き抜かれ、
ついで、スラリー1の水は円筒型2の壁面を通過して円
筒型2の中に引き込まれ、そして吸引口2bから吸引・
除去されていく。その結果、円筒型2の外周面には、ス
ラリー1に分散していた前記骨組成分が互いに絡み合い
ながら、またバインダによって互いに結合した状態で付
着し、所望する肉厚の円筒体3が成形される。
The air in the internal space of the cylindrical mold 2 is drawn out,
Then, the water of the slurry 1 passes through the wall of the cylindrical mold 2 and is drawn into the cylindrical mold 2.
It is being removed. As a result, the bone components dispersed in the slurry 1 adhere to the outer peripheral surface of the cylindrical mold 2 while being entangled with each other and bonded to each other by the binder to form the cylindrical body 3 having a desired thickness. .

【0008】ついで、全体をスラリー1から取り出し、
板2a,2bを取り外したのち乾燥し、更に、円筒型2
を脱型して乾燥円筒体とし、最後に、この乾燥円筒体を
所定温度で焼成する。その結果、図4で示したように、
全体形状が円筒形をなし、その壁面4aは前記スラリー
中の骨組成分がバインダで結合され、その骨組成分の間
には互いに連通しあう空隙部が存在する3次元多孔質構
造のプリフォームが得られる。
Next, the whole is taken out of the slurry 1 and
After removing the plates 2a and 2b, they are dried and
Is removed from the mold to form a dried cylinder, and finally, the dried cylinder is fired at a predetermined temperature. As a result, as shown in FIG.
The whole shape is a cylindrical shape, and the wall surface 4a has a preform having a three-dimensional porous structure in which bone components in the slurry are bound by a binder, and there are voids communicating with each other between the bone components. Can be

【0009】また、押出成形法の場合は、図5で示した
ように、シリンダ5a内にスクリュー5bが配設され、
先端に所定形状のダイ5cが装着されている押出成形機
5のホッパ5dから、骨組成分とバインダ成分を投入
し、スクリュー5bを回転させることにより全体を混練
しながらダイ5cから押出し、所定形状のプリフォーム
4が成形される。
In the case of the extrusion molding method, a screw 5b is provided in a cylinder 5a as shown in FIG.
A bone component and a binder component are charged from a hopper 5d of an extruder 5 having a die 5c of a predetermined shape mounted on the tip, and extruded from the die 5c while kneading the whole by rotating a screw 5b. The preform 4 is formed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このようにして製造さ
れるプリフォームを前記したシリンダライナの基体とし
て使用する場合、次のようなことが問題となる。まず、
鋳型内にAl合金の溶湯を圧入してこのプリフォームの
空隙部にAl合金の溶湯を含浸せしめてシリンダライナ
にすることを考えると、鋳造法やその鋳造条件によって
も変わってくるが、当該プリフォームはあまり密なもの
であってはならない。溶湯が空隙部に含浸しにくくなる
からである。
When the preform manufactured as described above is used as the base of the cylinder liner, the following problems arise. First,
Considering that the molten aluminum alloy is press-fitted into the mold and the gap of this preform is impregnated with the molten aluminum alloy to form a cylinder liner, it depends on the casting method and the casting conditions. Reforms should not be too tight. This is because it becomes difficult for the molten metal to impregnate the voids.

【0011】しかしながら、プリフォームが過度に粗で
ある場合には、空隙部への溶湯の鋳込みは容易となる
が、他方では当該プリフォームの機械的強度が小さくな
って、溶湯鋳込み時にその圧力で形状が崩壊したり、ま
たは圧縮されることにより密となってしまい注湯の含浸
が起こらなくなることもある。したがって、製造したプ
リフォームは適正な空隙率の多孔質構造体になっている
ことが必要とされる。
However, when the preform is excessively rough, the casting of the molten metal into the voids becomes easy, but on the other hand, the mechanical strength of the preform becomes small, and the pressure during the casting of the molten metal is reduced. When the shape is collapsed or compressed, the shape becomes dense and impregnation of the molten metal may not occur. Therefore, it is necessary that the manufactured preform has a porous structure with an appropriate porosity.

【0012】更には、このプリフォームとマトリックス
であるAl合金の複合材料として製造されたシリンダラ
イナは、その耐摩耗性が優れたものであることが必要と
される。上記したAl合金の溶湯鋳込み時の問題、また
製造されたシリンダライナの耐摩耗性の問題を考慮し
て、プリフォームの空隙率、逆に言えば、当該プリフォ
ームにおける骨組成分の体積率が適正に決められること
になる。
Further, the cylinder liner manufactured as a composite material of the preform and an Al alloy as a matrix is required to have excellent wear resistance. In consideration of the above-mentioned problems at the time of casting the molten metal of the Al alloy and the problem of wear resistance of the manufactured cylinder liner, the porosity of the preform, in other words, the volume ratio of the bone composition in the preform is appropriate. Will be decided.

【0013】例えば、特開平6−322459号公報に
は、骨組成分がアルミナ短繊維とムライト粒子であるプ
リフォームを吸引脱水成形法で製造し、それを用いたア
ルミニウム合金製摺動部材が開示されている。その場
合、製造したアルミニウム合金製摺動部材における前記
アルミナ短繊維とムライト粒子のそれぞれの体積率が2
〜12%,5〜25%となるように、プリフォームにお
けるこれら骨組成分の体積率が選定されることになる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-322459 discloses a sliding member made of an aluminum alloy using a suction dehydration molding method for producing a preform in which bone components are alumina short fibers and mullite particles. ing. In this case, the volume fraction of each of the alumina short fibers and the mullite particles in the manufactured aluminum alloy sliding member is 2%.
The volume fractions of these bone components in the preform are selected so as to be 1212% and 2525%.

【0014】また、特公平3−8867号公報には、ア
ルミナ繊維の体積含有率が8.0〜20.0%にしたアル
ミニウム合金製摺動部材が開示されている。この場合
も、プリフォームにおけるアルミナ繊維の体積率は、製
造目的のアルミニウム合金製摺動部材におけるアルミナ
繊維の体積率が上記した値となるように選定されること
になる。
Japanese Patent Publication No. 3-8867 discloses a sliding member made of an aluminum alloy in which the volume content of alumina fiber is 8.0 to 20.0%. Also in this case, the volume ratio of the alumina fiber in the preform is selected so that the volume ratio of the alumina fiber in the aluminum alloy sliding member to be manufactured has the above-described value.

【0015】そのためには、例えば吸引脱水成形法の場
合、前記したスラリー調製時に、骨組成分の種類,形
状、または配合量が適宜に選定される。例えば、アルミ
ナ繊維のような無機質繊維を使用する場合、その長さ,
アスペクト比,配合量などの因子で体積率が調整され、
またムライト粒子のような無機質粉末を使用する場合、
その粒度,配合量などで体積率が調整される。
For this purpose, for example, in the case of the suction dehydration molding method, the type, shape, or compounding amount of the bone component is appropriately selected at the time of preparing the slurry. For example, when using inorganic fiber such as alumina fiber, its length,
Volume ratio is adjusted by factors such as aspect ratio and blending amount,
When using an inorganic powder such as mullite particles,
The volume ratio is adjusted by the particle size, the amount of the compound, and the like.

【0016】ところで、各種の鋳造法のうちダイカスト
鋳造法は、溶湯を高温で圧入して、高精度で平滑美麗な
鋳肌を有する鋳物を短時間で大量に生産する方法として
知られている。このダイカスト鋳造法の場合、鋳込み時
の溶湯速度は大きく、また冷却速度も非常に大きいの
で、薄肉の鋳物を高い生産性の下で製造する方法として
好適である。
By the way, among various casting methods, the die casting method is known as a method in which a molten metal is press-fitted at a high temperature to produce a large amount of castings with high precision and smooth and beautiful casting surface in a short time. In the case of this die casting method, the rate of molten metal at the time of casting is high, and the cooling rate is also very high, so that it is suitable as a method for producing a thin casting with high productivity.

【0017】したがって、前記したプリフォームをAl
合金で鋳ぐるんでシリンダブロックを製造するときに、
このダイカスト鋳造法を適用することによりシリンダブ
ロック製造時の生産性を高めることができる。一般に、
Al合金のダイカスト鋳造時にプリフォームを崩壊させ
ないためには、プリフォームの骨組成分の体積率を50
%程度にする必要があるとされている。
Therefore, the preform described above is
When manufacturing cylinder blocks by casting with alloy,
By applying this die casting method, the productivity in manufacturing the cylinder block can be increased. In general,
In order not to disintegrate the preform during die casting of an Al alloy, the volume ratio of the bone component of the preform should be 50%.
It is necessary to be about%.

【0018】しかしながら、骨組成分の体積率が50%
程度のプリフォームに対してAl合金のダイカスト鋳造
を行うと、プリフォームにAl合金の溶湯が含浸しない
という問題が発生し、複合材料としてのシリンダライナ
の製造は困難である。このようにプリフォームをAl合
金の溶湯で鋳ぐるんでAl合金製シリンダブロックを高
い生産性の下で、したがって安価に製造するためには、
ダイカスト鋳造法の適用が最適であると考えられるにか
かわらず、上記したような問題が生ずるため、現在まで
のところ、工業的には採用されていない。
However, the volume fraction of the bone composition is 50%.
When die casting of an Al alloy is performed on a preform of a certain degree, there is a problem that the preform is not impregnated with a molten metal of the Al alloy, and it is difficult to manufacture a cylinder liner as a composite material. In order to manufacture a cylinder block made of Al alloy under high productivity by casting the preform with a molten metal of Al alloy in this way, and therefore inexpensively,
Although the application of the die-casting method is considered to be optimal, the above-mentioned problems occur, so that it has not been industrially adopted so far.

【0019】そのため、プリフォームを用いてシリンダ
ブロックを製造するときは、プリフォームを崩壊させる
ことなくAl合金の溶湯が含浸する溶湯鋳造法が一般に
適用されている。しかしながら、この溶湯鋳造法は、ダ
イカスト鋳造法に比べてその設備装置は大規模化し、ま
た生産性も低いという問題がある。
Therefore, when manufacturing a cylinder block using a preform, a molten metal casting method in which a molten aluminum alloy is impregnated without disintegrating the preform is generally applied. However, the molten metal casting method has a problem that the equipment is larger and the productivity is lower than that of the die casting method.

【0020】また、プリフォームにバルーンを用いたも
のとしては特開平3−177532号公報に記載されて
いるものがある。しかしながら、これは、バルーンの粒
径および球状化率を選定することにより鋳造時における
バルーンの崩壊を防止することを目的とするものであ
る。すなわち、全体の軽量化は図られるが、耐摩耗性に
ついては何の記載もなされていないのである。
As a preform using a balloon, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-177532. However, this aims at preventing the collapse of the balloon during casting by selecting the particle size and the spheroidization ratio of the balloon. That is, although the overall weight can be reduced, nothing is described about the wear resistance.

【0021】本発明は、プリフォームにダイカスト鋳造
法を適用してAl合金シリンダブロックを製造する時に
おける上記した問題を解決し、ダイカスト鋳造が可能と
なるようなプリフォームを開発することにより、それを
用いて製造されたAl合金製シリンダブロックを提供す
るものであって、そのシリンダライナ部の耐摩耗性は従
来のFC鋳鉄の場合に比べて遜色がないAl合金製シリ
ンダブロックの提供を目的とする。
[0021] The present invention solves the above-mentioned problems in manufacturing an Al alloy cylinder block by applying a die casting method to a preform, and develops a preform that enables die casting. The purpose of the present invention is to provide an aluminum alloy cylinder block manufactured by using an aluminum alloy cylinder block whose wear resistance of the cylinder liner portion is not inferior to that of the conventional FC cast iron. I do.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねる過程で、骨組成分と
してはアルミナ・シリカ繊維,アルミナ粒子の2種類を
選定し、これらを用いて、骨組成分の体積率が異なる各
種のプリフォームを製造し、それらプリフォームにAl
合金溶湯のダイカスト鋳造を試みて、溶湯のプリフォー
ムへの含浸の深さについて調査した。
Means for Solving the Problems In the course of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have selected two kinds of bone components, alumina / silica fiber and alumina particles, and used them. To produce various preforms having different volume fractions of bone components,
We tried die casting of molten alloy and investigated the depth of impregnation of preform with molten metal.

【0023】その結果、骨組成分の体積率が18%以下
であるプリフォームの場合、当該プリフォームへのAl
合金溶湯の含浸深さが2mm以上になるという事実を見出
した。したがって、シリンダブロックにおけるシリンダ
ライナ部の厚みは一般に2mm前後に設定されていること
を考えれば、骨組成分の体積率が18%以下に成形され
ているプリフォームを用いれば、充分、ダイカスト鋳造
法でシリンダブロックを製造することができるとの知見
を得た。
As a result, in the case of a preform in which the volume fraction of the bone composition is 18% or less, Al
It has been found that the impregnation depth of the molten alloy is 2 mm or more. Therefore, considering that the thickness of the cylinder liner portion in the cylinder block is generally set to about 2 mm, the use of a preform in which the volume fraction of the bone composition is 18% or less can be sufficiently achieved by die casting. It has been found that a cylinder block can be manufactured.

【0024】そして、プリフォームを安価に製造するこ
とを目的として、比較的高価格なアルミナ繊維など無機
質繊維の使用量を減らし、それに代替する他の骨組成分
について検討を加えた。その結果、後述する無機質バル
ーンは低価格であり、しかもプリフォームの骨組成分と
して充分機能し得るとの事実を見出した。本発明は、上
記した知見に基づいて開発されたプリフォームを用いる
ことによりダイカスト鋳造法で製造されたシリンダブロ
ックである。
For the purpose of producing a preform at low cost, the amount of inorganic fibers such as alumina fibers, which are relatively expensive, was reduced, and other bone components to be used instead were examined. As a result, they found that the inorganic balloon described below is inexpensive and can function sufficiently as a bone component of the preform. The present invention is a cylinder block manufactured by a die casting method by using a preform developed based on the above findings.

【0025】すなわち、ダイカスト鋳造前は無機質バル
ーンが中空であって、バインダなども加えられているた
め見掛け上の体積率が50%程度になっており、鋳造の
初期には無機質バルーンは崩壊することなく、鋳造が進
むにつれてAl合金の溶湯が無機質バルーンの中空部に
も侵入して全体の体積率を低くして、Al合金が良好に
含浸したシリンダライナが得られることを特徴とする。
That is, before the die casting, the inorganic balloon is hollow, and the apparent volume ratio is about 50% due to the addition of the binder and the like. In addition, as the casting proceeds, the molten aluminum alloy penetrates into the hollow portion of the inorganic balloon to lower the overall volume ratio, thereby obtaining a cylinder liner favorably impregnated with the Al alloy.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明のシリンダブロックは、そ
のシリンダライナ部が後述するプリフォームとAl合金
との複合材料になっていることを除いては、従来のAl
合金製シリンダブロックと変わることはない。上記した
複合材料において、マトリックスはAl合金であり、骨
組成分は少なくとも無機質バルーンで構成されている。
そして、この無機質バルーンの内部空間にもダイカスト
鋳造時にAl合金が充填されるところに特徴がある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A cylinder block according to the present invention has the same structure as that of a conventional cylinder block except that a cylinder liner portion is made of a composite material of a preform and an Al alloy described later.
It is no different from an alloy cylinder block. In the above-described composite material, the matrix is an Al alloy, and the bone component is composed of at least an inorganic balloon.
The feature is that the inner space of the inorganic balloon is also filled with the Al alloy at the time of die casting.

【0027】なお、この複合材料において骨組成分は無
機質バルーンだけであってもよいが、他の骨組成分とし
て、従来から使用されているアルミナ繊維,炭素繊維,
セラミック繊維,ムライト繊維,石綿,ロックウールな
どの無機質繊維や、アルミナ粉末,炭素ケイ素粉末など
の無機質粉末を含有させると、複合材料の強度や耐摩耗
性が向上するので好適である。
In this composite material, the bone component may be only an inorganic balloon, but other bone components include alumina fiber, carbon fiber and carbon fiber which have been conventionally used.
It is preferable to include inorganic fibers such as ceramic fibers, mullite fibers, asbestos, and rock wool, and inorganic powders such as alumina powder and carbon silicon powder, because the strength and wear resistance of the composite material are improved.

【0028】いずれにしても、これら骨組成分は、後述
するAl合金溶湯のダイカスト鋳造時に、例えば熱分
解,溶融もしくは溶湯の流れにより変形し、また原形を
とどめないという事態が起こらないようなものであるこ
とが必要になる。この複合材料は、無機質バルーンが少
なくとも骨組成分になっているプリフォームに対してA
l合金をダイカスト鋳造することによって形成される。
In any case, these bone components are deformed by, for example, thermal decomposition, melting or the flow of the molten metal during die casting of the molten Al alloy, which will be described later, so that the situation that the original shape is not maintained does not occur. You need to be there. This composite material has an A to a preform in which the mineral balloon is at least bone constituent.
1 is formed by die casting.

【0029】無機質バルーンは薄い皮殻を有する微小中
空体であるが、これが配合されているプリフォームにA
l合金をダイカスト鋳造すると、理由は明確ではない
が、当該無機質バルーンの皮殻はその球形状に微小孔が
形成され、そこからAl合金の溶湯が圧入されて、結果
として、ダイカスト鋳造の過程で無機質バルーンの内部
空間にもAl合金が充填されるものと考えられる。
The inorganic balloon is a minute hollow body having a thin crust.
When the alloy is die-cast, the reason is not clear, but the shell of the inorganic balloon is formed with micropores in its spherical shape, from which a molten aluminum alloy is press-fitted. As a result, in the process of die-casting, It is considered that the inner space of the inorganic balloon is also filled with the Al alloy.

【0030】したがって、この複合材料の場合、骨組成
分である無機質バルーンの体積率は、中空体としての体
積率ではなく、当該バルーンの皮殻部分のみが全体の占
める体積率になっている。しかし、この複合材料の前駆
体であるプリフォームにおいては、骨組成分の見掛け上
の体積率は、中空体としての体積率になっているため、
複合材料における無機質バルーンの皮殻部分が実質的に
占有する体積率よりも超かに大きな値になっている。
Therefore, in the case of this composite material, the volume ratio of the inorganic balloon, which is a bone component, is not the volume ratio of the hollow body but the volume ratio occupied only by the shell portion of the balloon. However, in the preform which is a precursor of this composite material, the apparent volume fraction of the bone composition is a volume fraction as a hollow body,
The value is much larger than the volume fraction substantially occupied by the shell portion of the inorganic balloon in the composite material.

【0031】すなわち、無機質バルーンの体積率は、プ
リフォームにおける見掛け上大きな値から、ダイカスト
鋳造の過程で無機質バルーンの内部空間に溶湯が充填さ
れることにより、実質的には小さい値に変転するのであ
る。このシリンダブロックの製造は次のようにして製造
される。まず、前記した吸引脱水成形法,押出成形法,
プレス成形法などによって、プリフォームが成形され
る。
That is, the volume ratio of the inorganic balloon changes from an apparently large value in the preform to a substantially small value by filling the internal space of the inorganic balloon with the molten metal in the process of die casting. is there. The cylinder block is manufactured as follows. First, the above-mentioned suction dehydration molding method, extrusion molding method,
The preform is formed by a press forming method or the like.

【0032】用いる無機質バルーンとしては、例えば、
ガラスバルーン,シラスバルーン,カーボンバルーン,
アルミナバルーンなどをあげることができる。また、バ
ルーンの大きさは、20〜120μm程度であることが
好ましい。あまり小さいバルーンは、皮殻強度が大きく
なって、ダイカスト鋳造時にAl合金の溶湯が当該バル
ーンの内部空間に充填されなくり、前記したような複合
材料が形成されず、逆にバルーンがあまりにも大きくな
ると、ダイカスト鋳造時に破裂して小破片となってAl
合金中に分散することになり、複合材料の強度特性や耐
摩耗性が損なわれるようになるからである。
As the inorganic balloon to be used, for example,
Glass balloon, shirasu balloon, carbon balloon,
Alumina balloons and the like can be given. The size of the balloon is preferably about 20 to 120 μm. A balloon that is too small has a high shell strength, so that the molten metal of the Al alloy does not fill the interior space of the balloon during die casting, the composite material as described above is not formed, and conversely, the balloon is too large. When it becomes, it ruptures at the time of die casting
This is because they are dispersed in the alloy, and the strength characteristics and wear resistance of the composite material are impaired.

【0033】なお、このプリフォームの成形時にはバイ
ンダ成分が配合される。用いるバインダ成分としては、
メチルセルロース,カルボキシメチルセルロース,ヒド
ロキシメチルセルロース,ポリビニルアルコール,ヒド
ロキシエチルセルロース,フェノール樹脂のような有機
バインダ;フリットなどの粉末状結合材や、コロイダル
シリカ,アルミナゾルなどのゾル状結合材のような無機
バインダをあげることができる。
At the time of molding the preform, a binder component is blended. As the binder component used,
Organic binders such as methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, hydroxyethylcellulose, and phenolic resin; powdery binders such as frit; and inorganic binders such as sol-like binders such as colloidal silica and alumina sol. it can.

【0034】また、従来から用いている各種の無機質繊
維や無機質粉末を同時に配合してプリフォームを成形し
てもよい。このとき、上記した骨組成分の配合割合は、
ダイカスト鋳造後の複合材料におけるバルーンの前記し
た実質的な体積率と他の骨組成分の体積率との和が18
%以下となるように調整される。
A preform may be formed by simultaneously blending various inorganic fibers and inorganic powders conventionally used. At this time, the mixing ratio of the above-described bone composition is
The sum of the substantial volume fraction of the balloon and the volume fraction of other bone components in the composite material after die casting is 18
%.

【0035】その場合、プリフォームにおけるバルーン
の見掛け上の体積率は大きな値となるので、比較的高価
な無機質繊維の使用量を減らすことができる。このよう
にして成形されたプリフォームを、ダイカストマシンに
セットし、Al合金の溶湯を鋳込み、当該プリフォーム
をAl合金との複合材料にすると同時に全体を鋳ぐる
む。
In this case, since the apparent volume ratio of the balloon in the preform becomes a large value, the amount of relatively expensive inorganic fibers used can be reduced. The preform thus formed is set in a die-casting machine, a molten metal of an Al alloy is cast, and the preform is made into a composite material with the Al alloy, and the whole is cast.

【0036】鋳造後、形成された複合材料の表面に例え
ば切削加工,ホーニング仕上げ加工を施して摺動面に加
工することにより、本発明のシリンダブロックが得られ
る。
After the casting, the surface of the formed composite material is subjected to, for example, cutting and honing to form a sliding surface, thereby obtaining the cylinder block of the present invention.

【0037】[0037]

【実施例】ガラスバルーン(直径20〜120μm),
アルミナ・シリカ繊維(繊維径2.5μm,長さ50〜
150μm,アスペクト比20〜60),ムライト粒子
(350メッシュ),および無機バインダとしてのフリ
ットを混合し、その混合物を図5で示した押出成形機の
ホッパに投入し、シリンダ温度0℃で押出成形し、長さ
138mm,外径95.1mm,肉厚3.8mmの円筒形プリフ
ォームを製造した。
Example: Glass balloon (20-120 μm in diameter),
Alumina / silica fiber (fiber diameter 2.5μm, length 50 ~
150 μm, aspect ratio 20 to 60), mullite particles (350 mesh), and a frit as an inorganic binder are mixed, and the mixture is put into a hopper of an extruder shown in FIG. 5, and extruded at a cylinder temperature of 0 ° C. Then, a cylindrical preform having a length of 138 mm, an outer diameter of 95.1 mm and a wall thickness of 3.8 mm was produced.

【0038】このプリフォームにおけるガラスバルーン
の見掛け上の体積率は40%,アルミナ・シリカ繊維の
体積率は1.5%,ムライト粒子の体積率は3.5%,無
機バインダの体積率は5.0%になっている。逆にいえ
ば、このプリフォームにおける空隙率は50%になって
いる。なお、ガラスバルーンの見掛け上の体積率は40
%であるが、その皮殻部分が占める実質的な体積率は6
%である。
In this preform, the apparent volume ratio of the glass balloon is 40%, the volume ratio of the alumina / silica fiber is 1.5%, the volume ratio of the mullite particles is 3.5%, and the volume ratio of the inorganic binder is 5%. 0.0%. Conversely, the porosity of this preform is 50%. The apparent volume ratio of the glass balloon was 40.
%, But the substantial volume ratio occupied by the shell portion is 6%.
%.

【0039】したがって、このプリフォームにおける骨
組成分の占める実質的な体積率は16%になっている。
ついで、このプリフォームを、型締力300tonのダイ
カストマシンにセットし、射出速度1.0m/sec,鋳造
圧力500kg/cm2,ゲート速度30m/sec,充填時間
0.17secの条件でダイカスト鋳造した。得られた複合
材料の肉厚は1.8mmに減じていた。そして、この複合
材料の表面に切削加工を施したのち、ホーニング加工し
た。そのとき金属組織の顕微鏡写真(倍率100倍)を
代用図面として図1に示した。
Accordingly, the substantial volume ratio of the bone component in the preform is 16%.
Then, the preform was set in a die casting machine having a mold clamping force of 300 ton, and was die cast under the conditions of an injection speed of 1.0 m / sec, a casting pressure of 500 kg / cm 2 , a gate speed of 30 m / sec, and a filling time of 0.17 sec. . The thickness of the resulting composite was reduced to 1.8 mm. Then, after cutting the surface of the composite material, honing was performed. At that time, a micrograph (100-fold magnification) of the metal structure is shown in FIG. 1 as a substitute drawing.

【0040】図1において、白地の部分はAl合金,黒
地の部分は空隙や骨組成分を示している。図1から明ら
かなように、ガラスバルーンの皮殻は球形を保った状態
でAl合金の中に分散し、またその内部にもAl合金が
充填されている。ついで、この複合材料の耐摩耗性を下
記の仕様で評価した。
In FIG. 1, a white portion indicates an Al alloy, and a black portion indicates a void or a bone composition. As is clear from FIG. 1, the shell of the glass balloon is dispersed in the Al alloy while maintaining the spherical shape, and the inside is also filled with the Al alloy. Next, the wear resistance of the composite material was evaluated according to the following specifications.

【0041】複合材料の表面に後述するピン状のピスト
ンリング材を荷重50kgで圧接し、ここに潤滑油を1ml
/minで供給しながら、複合材料をストローク50mm,
速度200cpmの条件で2時間往復動させ、そのときの
摩耗量を測定した。なお、試験は、Crめっきリング材
と窒化めっきリング材の場合について行った。
A pin-shaped piston ring material to be described later was pressed against the surface of the composite material with a load of 50 kg, and 1 ml of lubricating oil was added thereto.
/ Min while supplying the composite material at a stroke of 50 mm,
It was reciprocated for 2 hours at a speed of 200 cpm, and the abrasion amount at that time was measured. The test was performed for a Cr-plated ring material and a nitride-plated ring material.

【0042】また、比較のために、従来からのシリンダ
ライナとして使用されているFC250,ハイシリコン
アルミ合金の場合についても耐摩耗性を評価した。その
結果を、図2に示した。図中、白枠はピストンリング材
がCrめっきリング材の場合、黒枠はピストンリング材
が窒化リング材の場合を示す。
For comparison, abrasion resistance was also evaluated for FC250, a high silicon aluminum alloy, which has been used as a conventional cylinder liner. The result is shown in FIG. In the figure, the white frame shows the case where the piston ring material is a Cr-plated ring material, and the black frame shows the case where the piston ring material is a nitride ring material.

【0043】図2から明らかなように、本発明の複合材
料の耐摩耗性は、ハイシリコンアルミ合金に比べて超か
に優れており、また従来からのシリンダライナ材である
FC250に比べても実用上遜色はない。
As is apparent from FIG. 2, the composite material of the present invention has a superbly superior abrasion resistance as compared with the high silicon aluminum alloy, and also has a higher abrasion resistance than the conventional cylinder liner material FC250. There is no inferiority in practical use.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
Al合金製シリンダブロックは、そのシリンダライナ部
が従来多用されているFC鋳鉄に比べても実用上何ら遜
色のない耐摩耗性を発揮している。そして、本発明のシ
リンダブロックの製造はダイカスト鋳造法が可能である
ため、生産性は高くなり、従来に比べて低コスト生産を
実現することができる。しかも、骨組成分として比較的
高価な無機質繊維に代えて安価な無機質バルーンを用い
ているので、材料面からも低コスト化を実現している。
As is apparent from the above description, the aluminum alloy cylinder block of the present invention has a wear resistance which is practically comparable to that of FC cast iron whose cylinder liner portion is conventionally used frequently. Is showing. Since the cylinder block of the present invention can be manufactured by a die-casting method, productivity is increased, and lower cost production can be realized as compared with the related art. In addition, since inexpensive inorganic balloons are used in place of relatively expensive inorganic fibers as bone components, cost reduction is realized in terms of materials.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のシリンダライナ部の金属組織を示す顕
微鏡写真である。
FIG. 1 is a micrograph showing a metallographic structure of a cylinder liner portion of the present invention.

【図2】耐摩耗性試験の結果を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the results of a wear resistance test.

【図3】吸引脱水成形法でプリフォームを成形する方法
を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a method of forming a preform by a suction dehydration forming method.

【図4】プリフォームを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a preform.

【図5】押出成形機を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic view showing an extruder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スラリー 2 円筒型 2a,2c 板 2b 吸引口 3 円筒体 4 プリフォーム 4a プリフォーム4の壁 5 押出成形機 5a シリンダ 5b スクリュー 5c ダイス 5d ホッパ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slurry 2 Cylindrical type 2a, 2c plate 2b Suction port 3 Cylindrical body 4 Preform 4a Preform 4 wall 5 Extruder 5a Cylinder 5b Screw 5c Dice 5d Hopper

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 謙一 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 木村 康一 静岡県浜松市新都田1丁目8番1号 ニ チアス株式会社 浜松研究所内 (72)発明者 岩田 耕治 静岡県浜松市新都田1丁目8番1号 ニ チアス株式会社 浜松研究所内 (56)参考文献 特開 昭48−29604(JP,A) 特開 昭57−177874(JP,A) 特開 平6−322459(JP,A) 特開 平10−314914(JP,A) 特開 平9−14045(JP,A) 特開 平4−251658(JP,A) 特開 平3−177532(JP,A) 特開 昭57−43952(JP,A) 特公 平3−8867(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 19/08 B22D 19/14 F02F 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Asano 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation (72) Inventor Koichi Kimura 1-8-1, Shintoda, Hamamatsu-shi, Shizuoka No. 1 Nichias Co., Ltd. in Hamamatsu Research Institute (72) Inventor Koji Iwata 1-8-1, Shintoda, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Nichias Co., Ltd. in Hamamatsu Research Institute (56) References JP-A-48-29604 (JP, A) JP-A-57-177874 (JP, A) JP-A-6-322459 (JP, A) JP-A-10-314914 (JP, A) JP-A-9-14045 (JP, A) JP-A-4- 251658 (JP, A) JP-A-3-177532 (JP, A) JP-A-57-43952 (JP, A) JP-B-3-8867 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) B22D 19/08 B22D 19/14 F02F 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリンダライナ部がAl合金と少なくと
も無機質バルーンとの複合材料から成り、前記無機質バ
ルーンの内部空間にも前記Al合金が充填されているこ
とを特徴とするシリンダブロック。
1. A cylinder block, wherein a cylinder liner portion is made of a composite material of an Al alloy and at least an inorganic balloon, and an inner space of the inorganic balloon is also filled with the Al alloy.
JP20093797A 1997-07-10 1997-07-10 Cylinder block Expired - Fee Related JP3232029B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20093797A JP3232029B2 (en) 1997-07-10 1997-07-10 Cylinder block

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20093797A JP3232029B2 (en) 1997-07-10 1997-07-10 Cylinder block

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1133702A JPH1133702A (en) 1999-02-09
JP3232029B2 true JP3232029B2 (en) 2001-11-26

Family

ID=16432780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20093797A Expired - Fee Related JP3232029B2 (en) 1997-07-10 1997-07-10 Cylinder block

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3232029B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016696A (en) * 2001-08-21 2003-03-03 현대자동차주식회사 Manufacturing method of cylinder block for engine
JP4088270B2 (en) * 2004-06-16 2008-05-21 本田技研工業株式会社 Cylinder block

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1133702A (en) 1999-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4818633A (en) Fibre-reinforced metal matrix composites
US9145938B2 (en) Metal matrix composite
US5588477A (en) Method of making metal matrix composite
JP3547078B2 (en) Manufacturing method of cylinder block
US6309743B1 (en) Partially composite lightweight metal product and preform for producing the same
US6571858B2 (en) Method of manufacturing preform for compounding use
CN110724847A (en) Method for preparing bicontinuous phase composite material by pressureless infiltration
JPH04319043A (en) Method of manufacturing salt core for casting
JP3314141B2 (en) Preformed body for compounding, composite aluminum-based metal part obtained by compounding the preformed body, and method for producing the same
JP3232029B2 (en) Cylinder block
JPH06144948A (en) Production of ceramic porous body
JP2000225457A (en) Ceramic reinforced metallic compound material, and its manufacture
JPH1129831A (en) Preform for metal matrix composite, and its production
WO2023136101A1 (en) Method for manufacturing metal matrix composite material
JPH1061765A (en) Piston pin made of ceramic composite material and manufacture thereof
JP3628198B2 (en) Preform for metal matrix composite and manufacturing method thereof
JP4072984B2 (en) Preform for metal matrix composite and method for producing the same
JP3547077B2 (en) Method of manufacturing preform for metal matrix composite
JPS63149343A (en) Cylinder made of light alloy reinforced with dispersed ceramic and its production
JP2003253308A (en) Method for manufacturing aluminum-base composite material
JP4311291B2 (en) Composite preform and method for producing composite member using the preform
JPH01205040A (en) Production of fiber-reinforced metal
JP2000104146A (en) Porous preform for manufacture of composite member, composite member using the same, and their manufacture
JPH07268507A (en) Production of preform for metal-based composite material
JP2000234157A (en) Preform for metal matrix composite material and its production

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010821

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090914

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090914

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130914

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140914

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees