JP3300331B2 - 円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法 - Google Patents
円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属鋳造部品に鋳
込まれる円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法に関する
ものである。
込まれる円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来技術】軽金属鋳造部品に鋳込まれる軽金属被鋳込
み部材の外表面に角錐状または鋭利な形状をした硬質粗
粒状体を空気で吹付けて衝突させるショットブラストで
もって、前記軽金属被鋳込み部材の外表面を粗い凹凸面
に形成させたものがあった（特開平１０−９４８６７号
公報参照）。
み部材の外表面に角錐状または鋭利な形状をした硬質粗
粒状体を空気で吹付けて衝突させるショットブラストで
もって、前記軽金属被鋳込み部材の外表面を粗い凹凸面
に形成させたものがあった（特開平１０−９４８６７号
公報参照）。
【０００３】
【解決しようとする課題】特開平１０−９４８６７号公
報に記載のもので、軽金属被鋳込み部材の外表面を粗面
化するには、硬質粗粒状体の外面は、鋭利な角部を有す
ることを必要とした。また、このような硬質粗粒状体を
用いても、粗面化された軽金属被鋳込み部材の外表面で
は、粗面の底部は、硬質粗粒状体の鋭利な角部によっ
て、鋭い谷部にはなるものの、粗面の頂部は、必然的に
鋭利な峰部となることにはならず、さらに、硬質粒状体
の粒度は７０μmの平均粒度で、かつその粒度分布も所
要の正規分布に近い状態であることが要求され、しかも
硬質粗粒状体を吹付ける空気噴流の速度、空気噴流量と
硬質粗粒状体の割合が適正でないと、所望粗面が得られ
ない。
報に記載のもので、軽金属被鋳込み部材の外表面を粗面
化するには、硬質粗粒状体の外面は、鋭利な角部を有す
ることを必要とした。また、このような硬質粗粒状体を
用いても、粗面化された軽金属被鋳込み部材の外表面で
は、粗面の底部は、硬質粗粒状体の鋭利な角部によっ
て、鋭い谷部にはなるものの、粗面の頂部は、必然的に
鋭利な峰部となることにはならず、さらに、硬質粒状体
の粒度は７０μmの平均粒度で、かつその粒度分布も所
要の正規分布に近い状態であることが要求され、しかも
硬質粗粒状体を吹付ける空気噴流の速度、空気噴流量と
硬質粗粒状体の割合が適正でないと、所望粗面が得られ
ない。
【０００４】しかも、前記硬質粗粒状体は、破砕されて
縁の鋭い脆い硬質材料である高級コランダム粒子である
ため、ショットブラストの際に微粒化することが避けら
れず、このショットブラスト後の硬質粗粒状体を反復し
て利用するためには、ショットブラスト後の微粒化した
硬質粗粒状体を連続的に分離除去して、所要の粒度分布
の硬質粗粒状体を再生する必要があり、この粒度管理が
煩雑であった。
縁の鋭い脆い硬質材料である高級コランダム粒子である
ため、ショットブラストの際に微粒化することが避けら
れず、このショットブラスト後の硬質粗粒状体を反復し
て利用するためには、ショットブラスト後の微粒化した
硬質粗粒状体を連続的に分離除去して、所要の粒度分布
の硬質粗粒状体を再生する必要があり、この粒度管理が
煩雑であった。
【０００５】さらに、軽金属被鋳込み部材に形成された
粗面の突出部が鋳込み軽金属の大きな熱容量でもって融
解されて冶金結合されたとしても、この冶金結合部分は
軽金属被鋳込み部材の鋳包み表面の一部であり、また粗
面の突出部が先細となっていて、軽金属被鋳込み部材と
鋳込み軽金属との機械的な結合力が低いため、両者の熱
膨張差等でもって両者を相互に引離す方向の力が働いた
際に、両者の境界部に亀裂が生じ易い。そして亀裂が生
ずると、軽金属被鋳込み部材と鋳込み軽金属との間の熱
伝達性が著しく低下する。
粗面の突出部が鋳込み軽金属の大きな熱容量でもって融
解されて冶金結合されたとしても、この冶金結合部分は
軽金属被鋳込み部材の鋳包み表面の一部であり、また粗
面の突出部が先細となっていて、軽金属被鋳込み部材と
鋳込み軽金属との機械的な結合力が低いため、両者の熱
膨張差等でもって両者を相互に引離す方向の力が働いた
際に、両者の境界部に亀裂が生じ易い。そして亀裂が生
ずると、軽金属被鋳込み部材と鋳込み軽金属との間の熱
伝達性が著しく低下する。
【０００６】さらにまた、被鋳込み部材が、比較的塑性
変形を起し易い軽金属でなく、鋳鉄のように硬い金属の
場合には、前述したようなショットブラストによる粗面
化が困難である。
変形を起し易い軽金属でなく、鋳鉄のように硬い金属の
場合には、前述したようなショットブラストによる粗面
化が困難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】本発明は、こ
のような難点を克服した金属製被鋳込み部材の製造方法
の改良に係り、請求項１記載の発明は、金属鋳造部品に
鋳込まれる円筒状金属製被鋳込み部材尾製造方法であっ
て、遠心鋳造にて製造された円筒状金属製被鋳込み部材
の外周粗面の突部先端を湾曲させて、該外周粗面突部の
包絡面を外径が一定の円柱面に形成して円筒状被鋳込み
部材を製造することを特徴とするものである。
のような難点を克服した金属製被鋳込み部材の製造方法
の改良に係り、請求項１記載の発明は、金属鋳造部品に
鋳込まれる円筒状金属製被鋳込み部材尾製造方法であっ
て、遠心鋳造にて製造された円筒状金属製被鋳込み部材
の外周粗面の突部先端を湾曲させて、該外周粗面突部の
包絡面を外径が一定の円柱面に形成して円筒状被鋳込み
部材を製造することを特徴とするものである。
【０００８】請求項１記載の発明は、遠心鋳造された円
筒状金属製被鋳込み部材の外面に、粗面を形成し、該円
筒状金属製被鋳込み部材の粗面の突部先端を湾曲させた
ため、該先端湾曲部により、径方向および周方向への円
筒状金属製被鋳込み部材の動きが拘束され、機械的結合
による結合力・密着力が強化され、しかも円筒状金属製
被鋳込み部材が内燃機関に適用された場合には、密着性
向上により熱伝達性が向上し、冷却性能が高まり、耐ノ
ッキング性が改善されるとともに、ピストン摺動性が改
善され、また、耐久性が向上する。
筒状金属製被鋳込み部材の外面に、粗面を形成し、該円
筒状金属製被鋳込み部材の粗面の突部先端を湾曲させた
ため、該先端湾曲部により、径方向および周方向への円
筒状金属製被鋳込み部材の動きが拘束され、機械的結合
による結合力・密着力が強化され、しかも円筒状金属製
被鋳込み部材が内燃機関に適用された場合には、密着性
向上により熱伝達性が向上し、冷却性能が高まり、耐ノ
ッキング性が改善されるとともに、ピストン摺動性が改
善され、また、耐久性が向上する。
【０００９】また、被鋳込み部材と鋳込み金属とが同種
の金属の場合には、前記円筒状金属製被鋳込み部材の突
部先端が鋳込み金属と充分に冶金結合されるとともに、
該湾曲突部先端の円筒中心寄り部に湯が溜り、その湯溜
り効果によって突部全体が受熱され、冶金結合が促進さ
れる。
の金属の場合には、前記円筒状金属製被鋳込み部材の突
部先端が鋳込み金属と充分に冶金結合されるとともに、
該湾曲突部先端の円筒中心寄り部に湯が溜り、その湯溜
り効果によって突部全体が受熱され、冶金結合が促進さ
れる。
【００１０】さらに、前記円筒状金属被鋳込み部材の外
周粗面突部の湾曲先端の包絡面を外径が一定の円柱面に
形成したため、内燃機関適用の際に、シリンダスリーブ
外周をできるだけ接近させたコンパクトなシリンダブロ
ックが得られる。
周粗面突部の湾曲先端の包絡面を外径が一定の円柱面に
形成したため、内燃機関適用の際に、シリンダスリーブ
外周をできるだけ接近させたコンパクトなシリンダブロ
ックが得られる。
【００１１】さらにまた、請求項２記載のように発明を
構成することにより、前記円筒状金属被鋳込み部材の外
周包絡面が一定寸法で外周円筒度の高いシリンダスリー
ブが、容易に能率良く得られ、加工コストの低減と、工
数削減の効果が奏せられる。
構成することにより、前記円筒状金属被鋳込み部材の外
周包絡面が一定寸法で外周円筒度の高いシリンダスリー
ブが、容易に能率良く得られ、加工コストの低減と、工
数削減の効果が奏せられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図１ないし図４に図示され
た本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の
円筒状金属性被鋳込み部材は、多気筒４ストロークサイ
クル内燃機関の鋳鉄製スリーブ１であって、該鋳鉄製ス
リーブ１の遠心鋳造金型２は、略円筒状に形成され、該
遠心鋳造金型２の軸方向長さは、鋳鉄製スリーブ１の長
さの略整数倍の長さに設定され、該遠心鋳造金型２の内
周面軸方向中央部の内径は、鋳鉄製スリーブ１の外径よ
り数10μ〜数100μ程の大きな径に設定され、該遠心鋳
造金型２の内周面一端部には、後記塗型４の肉厚に略匹
敵する高さの２段のダイス３が形成されている。
た本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の
円筒状金属性被鋳込み部材は、多気筒４ストロークサイ
クル内燃機関の鋳鉄製スリーブ１であって、該鋳鉄製ス
リーブ１の遠心鋳造金型２は、略円筒状に形成され、該
遠心鋳造金型２の軸方向長さは、鋳鉄製スリーブ１の長
さの略整数倍の長さに設定され、該遠心鋳造金型２の内
周面軸方向中央部の内径は、鋳鉄製スリーブ１の外径よ
り数10μ〜数100μ程の大きな径に設定され、該遠心鋳
造金型２の内周面一端部には、後記塗型４の肉厚に略匹
敵する高さの２段のダイス３が形成されている。
【００１３】また、遠心鋳造金型２は、その軸方向に離
れて配置された複数対の駆動ロータ５上に載置されてお
り、該駆動ロータ５に連結された駆動モータ６により、
溶湯が、遠心力により、遠心鋳造金型２の塗型４に強く
押し付けられる程度の（約１００Ｇ）の回転速度（１０
００〜２０００ｒｐｍ）で遠心鋳造金型２は回転駆動さ
れるようになっている。
れて配置された複数対の駆動ロータ５上に載置されてお
り、該駆動ロータ５に連結された駆動モータ６により、
溶湯が、遠心力により、遠心鋳造金型２の塗型４に強く
押し付けられる程度の（約１００Ｇ）の回転速度（１０
００〜２０００ｒｐｍ）で遠心鋳造金型２は回転駆動さ
れるようになっている。
【００１４】鋳鉄製スリーブ１を製造するには、まず、
前記遠心鋳造金型２を回転駆動させながら、該遠心鋳造
金型２の他端から遠心鋳造金型２の内部に、ノズル（図
示せず）を挿入し、断熱性の優れた離型剤（珪素土を分
散媒たる水に分散させたもの）を前記ノズルから遠心鋳
造金型２の内周面に向かって噴射して、厚さ数10μ〜10
0μ以下の厚さに離型剤層を形成した後、遠心鋳造金型
２を加熱し、あるいは遠心鋳造金型２の内周面の離型剤
層に向かって熱風を吹付けることにより、塗型４を乾燥
成形する。なお、遠心鋳造金型２の一端面に環状の堰板
７が着脱可能に装着されている。
前記遠心鋳造金型２を回転駆動させながら、該遠心鋳造
金型２の他端から遠心鋳造金型２の内部に、ノズル（図
示せず）を挿入し、断熱性の優れた離型剤（珪素土を分
散媒たる水に分散させたもの）を前記ノズルから遠心鋳
造金型２の内周面に向かって噴射して、厚さ数10μ〜10
0μ以下の厚さに離型剤層を形成した後、遠心鋳造金型
２を加熱し、あるいは遠心鋳造金型２の内周面の離型剤
層に向かって熱風を吹付けることにより、塗型４を乾燥
成形する。なお、遠心鋳造金型２の一端面に環状の堰板
７が着脱可能に装着されている。
【００１５】次に、塗型４を常温より高温に設定すると
ともに、遠心鋳造金型２を塗型４よりさらに高温に設定
した状態で、前述した回転速度で遠心鋳造金型２を回転
させながら、該遠心鋳造金型２の一端から、鋳鉄製溶湯
を遠心鋳造金型２の内部に所定量に注湯した後、遠心鋳
造金型２を冷却し、鋳鉄製スリーブ１が凝固した時点
で、堰板７を外し、鋳鉄製スリーブ１をダイス３の側か
ら外方へ引き抜く。
ともに、遠心鋳造金型２を塗型４よりさらに高温に設定
した状態で、前述した回転速度で遠心鋳造金型２を回転
させながら、該遠心鋳造金型２の一端から、鋳鉄製溶湯
を遠心鋳造金型２の内部に所定量に注湯した後、遠心鋳
造金型２を冷却し、鋳鉄製スリーブ１が凝固した時点
で、堰板７を外し、鋳鉄製スリーブ１をダイス３の側か
ら外方へ引き抜く。
【００１６】遠心鋳造金型２内へ注湯の際に、遠心鋳造
金型２の高速回転で発生する大きな遠心力で、注湯は塗
型４に押付けられるため、鋳鉄製スリーブ１の外周面に
は、不規則な凹凸粗面８が形成されるが、鋳鉄製スリー
ブ１がダイス３を通過する際に、凹凸粗面８の突部９が
ダイス３によって引出し方向と逆方向に曲げられる（図
３の模式図参照）。
金型２の高速回転で発生する大きな遠心力で、注湯は塗
型４に押付けられるため、鋳鉄製スリーブ１の外周面に
は、不規則な凹凸粗面８が形成されるが、鋳鉄製スリー
ブ１がダイス３を通過する際に、凹凸粗面８の突部９が
ダイス３によって引出し方向と逆方向に曲げられる（図
３の模式図参照）。
【００１７】図４に図示するように、遠心鋳造金型２よ
り引出された鋳鉄製スリーブ１の凹凸粗面８に、防錆剤
を溶した高圧水を噴射し、塗型４を除去すると、所要の
鋳鉄製スリーブ１が得られる。
り引出された鋳鉄製スリーブ１の凹凸粗面８に、防錆剤
を溶した高圧水を噴射し、塗型４を除去すると、所要の
鋳鉄製スリーブ１が得られる。
【００１８】このようにして製造された鋳鉄製スリーブ
１における凹凸粗面８の突部９が鋳鉄製スリーブ１の引
抜き方向と逆方向に湾曲されているため、突部９の内側
に湯溜りが形成されて、突部９の全体が充分に冶金結合
されるとともに、鋳鉄製スリーブ１に対するこの湾曲方
向への力に対して極めて大きな拘束力が生じ、その結
果、突部９の湾曲方向をシリンダブロック端面側に向け
ると、長時間の運転でも、鋳鉄製スリーブ１がシリンダ
ブロック端面側にずれる惧れが全くない。
１における凹凸粗面８の突部９が鋳鉄製スリーブ１の引
抜き方向と逆方向に湾曲されているため、突部９の内側
に湯溜りが形成されて、突部９の全体が充分に冶金結合
されるとともに、鋳鉄製スリーブ１に対するこの湾曲方
向への力に対して極めて大きな拘束力が生じ、その結
果、突部９の湾曲方向をシリンダブロック端面側に向け
ると、長時間の運転でも、鋳鉄製スリーブ１がシリンダ
ブロック端面側にずれる惧れが全くない。
【００１９】そして凹凸粗面８の突部９は、鋳鉄製スリ
ーブ１の引出し方向と逆方向に曲げられるため、図示さ
れないシリンダブロックに鋳鉄製スリーブ１が鋳込まれ
た際には、凹凸粗面８の突部９が局部的に高温に加熱さ
れて、鋳込み金属と確実に冶金結合される。
ーブ１の引出し方向と逆方向に曲げられるため、図示さ
れないシリンダブロックに鋳鉄製スリーブ１が鋳込まれ
た際には、凹凸粗面８の突部９が局部的に高温に加熱さ
れて、鋳込み金属と確実に冶金結合される。
【００２０】しかも、突部９は２段のダイス３によって
２回に亘って湾曲されるため、突部９が切損して脱落す
る可能性が低い。
２回に亘って湾曲されるため、突部９が切損して脱落す
る可能性が低い。
【００２１】また、鋳鉄製スリーブ１とシリンダブロッ
クとの密着性が強化されるために、鋳鉄製スリーブ１か
らシリンダブロックへの熱伝達性が増大し、冷却性能が
向上して、耐ノッキング性が改善される。
クとの密着性が強化されるために、鋳鉄製スリーブ１か
らシリンダブロックへの熱伝達性が増大し、冷却性能が
向上して、耐ノッキング性が改善される。
【００２２】さらに、鋳鉄製スリーブ１における凹凸粗
面８の突部９の包絡面を、ダイス３によって外径が一定
の円柱面に形成することができるため、多気筒内燃機関
の場合に、鋳鉄製スリーブ１をできるだけ相互に接近さ
せて、内燃機関の小型比を図ることができる。
面８の突部９の包絡面を、ダイス３によって外径が一定
の円柱面に形成することができるため、多気筒内燃機関
の場合に、鋳鉄製スリーブ１をできるだけ相互に接近さ
せて、内燃機関の小型比を図ることができる。
【００２３】さらにまた、遠心鋳造金型２から鋳鉄製ス
リーブ１を離型する際に、鋳鉄製スリーブ１における凹
凸粗面８の突部９の加工を同時に行なうことができるた
め、製造工程を減少させて、加工コストを削減すること
ができる。
リーブ１を離型する際に、鋳鉄製スリーブ１における凹
凸粗面８の突部９の加工を同時に行なうことができるた
め、製造工程を減少させて、加工コストを削減すること
ができる。
【００２４】また、ダイスを通すことで鋳鉄製スリーブ
の外径精度を向上させることができる。加えて、従来の
ような凹凸粗面の突起部を湾曲させずに結合させた場合
はシリンダブロック側の鋳鉄スリーブを抱き込む力のみ
で密着されていたため、両者は欠落しやすく、定量的な
密着力の評価が不可能だったのに対し、本願発明の実施
形態では、鋳鉄スリーブでもシリンダブロックとの完全
な機械的結合が図れるため、両者の密着性を定量的に評
価することが可能となる。
の外径精度を向上させることができる。加えて、従来の
ような凹凸粗面の突起部を湾曲させずに結合させた場合
はシリンダブロック側の鋳鉄スリーブを抱き込む力のみ
で密着されていたため、両者は欠落しやすく、定量的な
密着力の評価が不可能だったのに対し、本願発明の実施
形態では、鋳鉄スリーブでもシリンダブロックとの完全
な機械的結合が図れるため、両者の密着性を定量的に評
価することが可能となる。
【００２５】前記実施形態では、ダイス３を遠心鋳造金
型２の一端に一体に形成したが、これを別体にするとと
もに、軸方向に沿った割面を境に遠心鋳造金型２を２分
割または３分割以上としてもよく、この場合には、鋳鉄
製スリーブ１を鋳造してから、遠心鋳造金型２を多分割
して離型した後、鋳鉄製スリーブ１の凹凸粗面８に付着
した塗型４を防錆剤水溶液で噴射洗滌除去し、最後に、
鋳鉄製スリーブ１をダイス３に通して、凹凸粗面８の突
部９に湾曲加工を施してもよい。この場合には、離型剤
が鋳鉄製スリーブ１の凹凸粗面８に付着残留する惧れが
ない。
型２の一端に一体に形成したが、これを別体にするとと
もに、軸方向に沿った割面を境に遠心鋳造金型２を２分
割または３分割以上としてもよく、この場合には、鋳鉄
製スリーブ１を鋳造してから、遠心鋳造金型２を多分割
して離型した後、鋳鉄製スリーブ１の凹凸粗面８に付着
した塗型４を防錆剤水溶液で噴射洗滌除去し、最後に、
鋳鉄製スリーブ１をダイス３に通して、凹凸粗面８の突
部９に湾曲加工を施してもよい。この場合には、離型剤
が鋳鉄製スリーブ１の凹凸粗面８に付着残留する惧れが
ない。
【００２６】さらに、防錆剤水溶液噴射洗滌の代りに、
ショットブラストでもって、鋳鉄製スリーブ１から塗型
４を除去し、その後、ダイス３に通して凹凸粗面を湾曲
加工してもよい。
ショットブラストでもって、鋳鉄製スリーブ１から塗型
４を除去し、その後、ダイス３に通して凹凸粗面を湾曲
加工してもよい。
【００２７】さらにまた、２段絞りのダイス３の代りに
内周面径が順次小径となる図５に図示のようなダイス10
を用いてもよい。
内周面径が順次小径となる図５に図示のようなダイス10
を用いてもよい。
【００２８】しかも、図６および図７に図示するよう
に、外周の塗型除去後の鋳鉄製スリーブ１を平板状ダイ
ス11に押当てながら鋳鉄製スリーブ１を回転させること
で、鋳鉄製スリーブ１における凹凸粗面８の突部９を周
方向に湾曲させてもよい。
に、外周の塗型除去後の鋳鉄製スリーブ１を平板状ダイ
ス11に押当てながら鋳鉄製スリーブ１を回転させること
で、鋳鉄製スリーブ１における凹凸粗面８の突部９を周
方向に湾曲させてもよい。
【図１】本発明は一実施形態を適用するに必要な遠心鋳
造機の縦断側面図である。
造機の縦断側面図である。
【図２】図１の横断面図である。
【図３】円筒状金属製被鋳込み部材の外周面に深く形成
された粗面の突部先端の湾曲過程を図示した横式図であ
る。
された粗面の突部先端の湾曲過程を図示した横式図であ
る。
【図４】図３に図示した湾曲工程終了後、塗型の除去状
態を図示した横式図である。
態を図示した横式図である。
【図５】図１に図示のダイスと異なったダイスの縦断側
面図である。
面図である。
【図６】他の実施形態の斜視図である。
【図７】図６に図示の実施形態の作業状態を図示した説
明図である。
明図である。
１…鋳鉄スリーブ、２…遠心鋳造金型、３…ダイス、４
…塗型、５…駆動ロータ、６…駆動モータ、７…堰板、
８…凹凸粗面、９…突部、10…ダイス、11…平板状ダイ
ス。
…塗型、５…駆動ロータ、６…駆動モータ、７…堰板、
８…凹凸粗面、９…突部、10…ダイス、11…平板状ダイ
ス。
フロントページの続き (56)参考文献 特開2002−28768（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−317679（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−94867（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−290255（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−99040（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−314020（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−272400（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−72067（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−147329（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−44857（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 19/00
Claims (2)
- 【請求項１】 金属鋳造部品に鋳込まれる円筒状金属製
被鋳込み部材の製造方法であって、 遠心鋳造にて製造された円筒状金属製被鋳込み部材の外
周粗面の突部先端を湾曲させて、該外周粗面突部の包絡
面を外径が一定の円柱面に形成し、円筒状被鋳込み部材
を製造することを特徴とする円筒状金属製被鋳込み部材
の製造方法。 - 【請求項２】 外周粗面を形成した円筒状金属製被鋳込
み部材を、内周面が粗面突部包絡面よりも小さな内径の
絞りダイスに通して、外径が一定の円筒状金属製被鋳込
み部材を製造することを特徴とする請求項１記載の円筒
状金属製被鋳込み部材の製造方法。
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| JP2000265520A JP3300331B2 (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法 |
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