JP3838344B2 - Cylinder bore surface processing method and perforated sidewall surface processing method - Google Patents

Cylinder bore surface processing method and perforated sidewall surface processing method Download PDF

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【0001】
【従来の技術】
本発明は、シリンダボア面の処理方法及び穿孔側壁面の処理方法に関する。更に詳しくはシリンダボア面及び穿孔側壁面の表面に皮膜を形成する前の表面処理方法であって、高圧水噴射装置を用いた処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年自動車、2輪車、飛行機等のエンジンのシリンダブロックに軽量化等の観点からアルミニウム合金が用いられている。この場合アルミニウム合金製シリンダブロックのボア面を耐摩耗性、耐熱性等の観点から鋳鉄製のシリンダライナーで鋳包んだり、圧入したりしていた。しかし軽量化を更に促進する観点から鋳鉄製のシリンダライナーに代えて、ボア面をアルミニウム合金製のシリンダーライナーで鋳包んだり、炭素等を含んだ鉄基材料等を0.2mm以下の厚さで溶射したりする技術が検討されてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしアルミニウム合金製のシリンダライナーは、コストが高い割に高温変形の問題を十分に解決されていない。また鉄基材料等を溶射してシリンダボア面に皮膜を形成する溶射法は、溶射によって形成された皮膜の密着性に代表される信頼性に疑問が残り、改善が求められていた。
【0004】
本発明者らは溶射によって形成された皮膜の密着性の信頼性に疑問が残る理由について検討を重ね、以下の知見を得た。
【0005】
ここで図23に従来行われているシリンダボア面に溶射によって皮膜を形成する工程を示す。従来の工程ではまずシリンダボア面に皮膜を形成するための溶射を行う前の処理として有機溶剤又はアルカリ脱脂剤などの洗浄液に浸すいわゆるディッピングでシリンダボア面を洗浄することを複数回繰り返す。その後ショットブラストによってシリンダボア面の粗面化を行う。そしてエアークリーニングでシリンダボア面を乾燥させる。乾燥したシリンダボア面に溶射を行って、シリンダボア面に皮膜を形成する。その後皮膜が形成されたシリンダボア面を冷却して、その後にホーニング加工を行ったり、再度ボーリング加工を行ってからホーニング加工仕上げを行う等の後加工を行う。
【0006】
この場合シリンダボアが形成されるシリンダブロックは、通常、鋳造で製造される。しかしダイカストを始めとする現状の鋳造で製造された製品は大なり小なり鋳造欠陥即ち鋳巣の発生を避けることはできない。例えば真空鋳造等のいわゆる無欠陥鋳造を行うことにより、従来の数ミリ単位の鋳巣の発生はおおかた防ぐことができる。しかし径がφ0.01〜0.8mm程度の比較的小さな鋳巣の発生を防ぐことができないことが分かった。従ってダイカストによって製造されたシリンダブロックも鋳巣を有することになる。
【0007】
そして鋳造で形成されたシリンダブロックにボーリングを施してシリンダボアを形成すると、図24(A)及び(B)が示すようにボーリングによって形成されたシリンダボア面Yに鋳巣Xが開口することが生じ、この開口した鋳巣Xの内部にボーリングの際に用いたクーランドZ等の作業油が入り込むということが生じる。
【0008】
この場合従来の皮膜を形成する工程におけるディッピング方法による洗浄では、図24(C)に示すように、シリンダボア面Yに開口した鋳巣Xの開口部が狭く鋳巣Xの内部が広いと鋳巣Xの内部に溜まったクーランドZ等の作業油を十分に除去することができずに鋳巣の内部に残留してしまうことが起こる。
【0009】
そして図24(D)に示すように、このディッピング方法による洗浄の後にシリンダボア面Yの粗面化するためにショットブラストを行ってシリンダボア面Yを微小に変形させて表面を粗くすると、鋳巣Xの内部に残留していたクーランドZが飛び出すということが生ずる。またその後の被膜を溶射する工程において、皮膜を溶射するときの加熱によって油分が膨張してシリンダボア面に滲み出してくるということも生じる。このようにシリンダボア面に出てきたクーランド等の作業油を残留させたまま溶射を行って皮膜を形成すると、皮膜の密着性に著しい低下が見られることが分かった。
【0010】
なおシリンダボア面の洗浄のための有機溶剤、アルカリ脱脂液等の洗浄液を複数回繰り返し用いることはコスト的に常識とされている。そのため洗浄液の汚れは避けられず、2回目以降に用いられる洗浄液で洗浄したシリンダボア面は完全にはクリーンではなかった。そこで洗浄液を容れた洗浄槽を複数設けて、洗浄液の汚れを薄める手法が取られている。しかしそれでも洗浄すべきワークの個数が増加するに従い、最終の洗浄槽に容れられた洗浄液の汚染も必然であった。従って洗浄液の汚れによってシリンダボア面を完全にクリーンすることができないという問題が生じていた。その結果汚れが残っているシリンダボア面に溶射して皮膜を形成することから、形成される皮膜の密着性が低下するという問題も生じていた。
【0011】
なおここでシリンダボア面について述べたことは、シリンダボア面についてだけではなく、鋳巣を有する鋳造製品にボーリングを行って穿孔を形成し、この穿孔の側壁面を従来の方法で洗浄して溶射をして皮膜を形成する場合に等しく生じる問題である。
【0012】
そこで本発明の目的とするところは、皮膜の形成するための前処理として行われ、従来と比較してシリンダボア面に形成される皮膜の密着性を向上することができるシリンダボア面の処理方法を提供することにある。
【0013】
また本発明の目的とするところは、皮膜の形成するための前処理として行われ、従来と比較して形成される皮膜の密着強度を向上することができる穿孔側壁面の処理方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、皮膜の密着強度を向上するには、何よりもシリンダボア面を単に粗面化するだけではなく、シリンダボア面を清浄に即ちクリーンに洗浄することが必要であると考えた。そのためには皮膜が形成されるシリンダボア面を粗面化すると同時にシリンダボアに開口している鋳巣の内部に残されているクーランド等の作業油を確実に除去する方法を追求した。そして検討の結果高圧水をシリンダボア面に噴射する手法を用いればシリンダボア面の粗面化することができると同時に鋳巣に残されたクーランド等の作業油を除去することができると考えた。
【0015】
一方特許公報第2586986号にはシリンダボア面に高圧水を噴射してシリンダボア面を洗浄する手法が開示されている。発明者らはこの特許公報第2586986号を検討した。そして特許公報第2586986号の請求項2及び請求項5に記載された高圧水の圧力及びノズルの直径から算出した1ノズル当たりの流水量は概ね0.31〜0.71L/分となり、研究の結果、この流水量ではシリンダボア面に開口した鋳巣の内部に溜まったクーランド等の作業油を効果的に除去することはできないとの認識に達した。
【0016】
また本発明者らは請求項5に記載されたノズルの内径では、高圧水のエネルギーが集中して表面が被削される領域と高圧水のエネルギーが集中されず表面が余り被削されない領域とはストライプ状に現れ、シリンダボア面を均一に粗面化することができないことを発見した。
【0017】
そして本発明者らは、鋭意研究の結果、第1の発明として、高圧水噴射ノズルを有する高圧水噴射装置を用いて、該高圧水噴射ノズルをシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内部空間に導入し、該シリンダボアのシリンダボア面に向けた該高圧水噴射ノズルを該シリンダボアの軸芯を回転中心として回転させつつ該シリンダボアの内部空間を軸方向に移動させながら、該高圧水噴射ノズルから該シリンダボア面に高圧水を噴射して該シリンダボア面を洗浄し且つ粗くするシリンダボア面の処理方法において、前記高圧水噴射ノズルの内径は0.30〜0.44mmであり、前記高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は前記高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分であり、前記高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1.0〜8.0mm/秒であることを特徴とするシリンダボア面の処理方法を発明した。
【0018】
また本発明者らは、第2の発明として、高圧水噴射ノズルを有する高圧水噴射装置を用いて、該高圧水噴射ノズルを円柱状に形成された穿孔の内部空間に導入し、該穿孔の側壁面に向けた該高圧水噴射ノズルを該穿孔の軸芯を回転中心として回転させつつ該穿孔の内部空間を軸方向に移動させながら、該高圧水噴射ノズルから該穿孔の該側壁面に高圧水を噴射して該側壁面を洗浄し且つ粗くする穿孔側壁面の処理方法において、前記高圧水噴射ノズルの内径は0.30〜0.44mmであり、前記高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は前記高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分であり、前記高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1.0〜8.0mm/秒であることを特徴とする穿孔側壁面の処理方法を発明した。
【0019】
なお第2の発明は、第1の発明のシリンダボア面の処理方法を、表面処理の対象をシリンダボア面に限定せずに円柱状に形成された穿孔の側壁面に適用した発明である。従って以下の記載においてシリンダボア面の処理方法について述べることは、基本的に第2の発明についてそのまま適用可能である。
【0020】
【発明の作用】
本発明のシリンダボア面の処理方法では、シリンダボア面に向けた高圧水噴射ノズルをシリンダボアの軸芯を回転中心として回転させつつシリンダボアの内部空間を軸方向に移動させながら、高圧水噴射ノズルからシリンダボア面に高圧水を噴射する。
【0021】
この場合高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量を高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分とし、高圧水噴射ノズルの軸方向への移動速度を1.0〜8.0mm/秒とすることによって、シリンダボア面の表面を効率よく微小にエロージョン除去して被削することができる。その結果円柱状に形成されたシリンダボアの側壁面即ちシリンダボア面に微小な凹凸を形成して効率よく粗面化することができ、またシリンダボア面の表面を効率よくクリーンな表面とすることができる。更にシリンダボア面に開口した鋳巣の内部に入り込んだクーランド等の作業油を除去してシリンダボア面をクリーンなシリンダボア面とすることができる。
【0022】
上述した高圧水の水量を高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分とし、高圧水噴射ノズルの軸方向への移動速度を1.0〜8.0mm/秒とした場合において、高圧水ノズルの内径を0.30〜0.44mmとすることによって、高圧水の衝撃エネルギーが集中して被削される領域と高圧水の衝撃エネルギーが集中されずその結果余り被削されない領域とがストライプ状に形成されるのを避けることができ、シリンダボア面を均等に被削して粗面化して洗浄することができる。
【0023】
また本発明の穿孔側壁面の処理方法では、第1の発明と同様に、穿孔の側壁面の表面を効率よく微小に被削してエロージョン除去することができる。その結果穿孔の側壁面に微小な凹凸を形成して効率よく粗面化することができ、また穿孔の側壁面の表面を効率よくクリーンな表面とすることができる。更に穿孔の側壁面に開口した鋳巣の内部に入り込んだクーランド等の作業油を除去して側壁面をクリーンな側壁面とすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明のシリンダボア面の処理方法の実施の形態を説明する。本発明のシリンダボア面の処理方法は、高圧水噴射ノズルを有する高圧水噴射装置を用いて、高圧水噴射ノズルをシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内部空間に導入し、シリンダボアのシリンダボア面に向けた高圧水噴射ノズルをシリンダボアの軸芯を回転中心として回転させつつシリンダボアの内部空間を軸方向に移動させながら、高圧水噴射ノズルからシリンダボア面に高圧水を噴射してシリンダボア面を洗浄し且つ粗くするシリンダボア面の処理方法において、高圧水噴射ノズルの内径は0.30〜0.44mmであり、高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分であり、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1.0〜8.0mm/秒であることを特徴としている。
【0025】
ここで高圧水噴射装置とは高圧ポンプで高圧水を発生させて、この高圧水を高圧水噴射ノズルから噴射することができる装置である。本発明のシリンダボア面の処理方法においては、内径が0.30mm〜0.44mmの高圧水噴射ノズルをシリンダボアの内部空間に導入でき、導入された高圧水噴射ノズルをシリンダボア面に向けた状態でシリンダボアの軸芯を回転中心として回転させかつ1.0〜8.0mm/秒の速度で軸方向に移動させながら高圧水噴射ノズルから2.3〜5.6L/分の水量を噴射することができる高圧水噴射装置を用いることができる。このような高圧噴射装置は、公知の技術で構成することができる。
【0026】
例えば、高圧水を発生させる高圧ポンプ、内径が0.30〜0.44mmの高圧水噴射ノズルを備えたノズルボディ、ノズルボディを回転させ且つ移動させるマニプレータ、高圧水を高圧ポンプから導出する高圧水配管、その他の部材を用いて構成することができる。なおノズルボディは高圧水噴射ノズルを一般に2個備えているが、2個に限定されるわけではない。
【0027】
上述の構成の高圧水噴射装置を用いる場合には、内径が0.30〜0.44mmの高圧水噴射ノズルを備えるノズルボディをマニプレータを操作して、ノズルボディをシリンダボアの内部空間に導入して、このノズルボディをシリンダボアの軸芯を回転中心として回転させかつ軸方向に1.0〜8.0 mm/秒の速度で軸方向に移動させることによって、高圧水噴射ノズルをシリンダボアの軸芯を回転中心として回転させかつ1.0〜8.0mm/秒の速度で軸方向に移動させることができる。そしてこのようにノズルボディを回転させつつ軸方向に移動させながら、高圧ポンプを調整して高圧水噴射ノズルから2.3〜5.6L/分の高圧水を噴出することができる。
【0028】
この場合高圧水噴射ノズルとシリンダボア面との距離は、通常高圧水噴射処理(ウォータージェット)において用いられる距離とすることができる。概ね8〜20mmとすることができ、好ましくは10〜15mmとすることができる。
【0029】
高圧水噴射水ノゾルを軸方向に回転させつつかつ1.0〜8.0 mm/秒の速度で軸方向に移動させて、2.3〜5.6L/分の水量の高圧水をシリンダボア面にぶつけることによって、シリンダボア面を効率よく適度に被削することができる。
【0030】
シリンダボア面がアルミニウム合金製のシリンダブロックに設けられたシリンダボア面の場合には、シリンダボア面の表面を形成される凹凸の各凹部の最深部の深さを平均0.05mm以上となるように被削するように設定することが好ましい。
【0031】
被削の程度を各凹部の最深部の深さが平均で0.05mm以上となる程度までシリンダボア面を被削して粗面化することにより、その後の工程で形成される皮膜の密着性を向上させることができる。また被削の程度を凹部の深さが平均で0.05mm以上にすることによって、シリンダボア面に開口した鋳巣の内部に入り込んだクーランド等の作業油を確実に除去することが可能となる。
【0032】
従って本発明のシリンダボア面の処理方法においては、凹部の深さが平均で0.05mm以上となるように高圧水の流量及び移動速度を調整することが好ましい。
【0033】
また高圧水噴射ノズルの回転数は、概ね100〜1000rpm(roll per minute)とすることができ、200〜650rpmとすることが好ましい。高圧水噴射ノズルから噴出される高圧水の周方向の移動速度は概ね回転数によって規定されることになる。従って高圧水噴射ノズルの軸方向への移動速度に適合した高圧水噴射ノズルの回転数とすることによって、被削の程度を個々の凹部の最深部の深さが平均で0.05mmとなる程度までシリンダボア面を被削することができる。
【0034】
また高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の圧力は、概ね172〜483MPaとすることができ、206〜415MPaとすることが好ましい。本発明のシリンダボア面の処理方法は噴出する高圧水の衝撃エネルギーによってシリンダボア面の表面を微小にエロージョン除去してシリンダボア面を洗浄しかつ粗面化している。この場合衝撃エネルギーは高圧水の流量だけでなく高圧水の噴出圧力によっても調整することができる。従って高圧水の圧力を適切に調整することによって、高圧水の衝撃エネルギーを調整することができ、従って高圧水によってエロージョン除去されるシリンダボア面の表面の被削の程度を調整することができる。
【0035】
なお本発明のシリンダボア面の処理方法においては、高圧水噴射ノズルの内径は、0.30〜0.44mmに設定されている。高圧水噴射ノズルの内径を小さくするとそれだけ高圧水噴射ノズルの中心に位置して、高圧水の衝撃エネルギーが集中する被照射領域(以下適宜「中心被照射領域」という)の面積が狭くなり、内径を大きくするとそれだけ衝撃エネルギーが集中する中心被照射領域の面積が広くなる。
【0036】
本発明のシリンダボア面の処理方法においては、高圧水噴射ノズルを回転させながら軸方向に移動させることから、高圧水噴射ノズルの内径が小さすぎると軸方向に隣接する中心被照射領域間に間隙が生じることになる。そしてこの間隙の領域(以下適宜「間隙領域」と言う)と中心被照射領域とでは被削の程度が大きくなる。その結果シリンダボア面に被削の程度が大きい中心被照射領域と被削の程度が小さい間隙領域とがストライプ状に交互に生ずることになる。
【0037】
この場合被削の程度が小さい間隙領域は表面の粗面化が十分に行われていないということが生ずる。その結果間隙領域についてはその後の工程において溶射によって形成された皮膜の密着性が十分ではないということが生ずることになる。
【0038】
本発明のシリンダボア面の処理方法においては、高圧水噴射ノズルの内径を概ね0.30〜0.44mmとすることによって被削の程度が大きい中心被照射領域と被削の程度が小さい間隙領域とがストライプ状に生じるという事態を防止することができ、シリンダボア面を均一に被削することができる。
【0039】
なお高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水は、純水を用いることもできるし、通常の水道水、工業用水を用いることもできる。更に炭酸ソーダ水等のアルカリ洗浄液、脱脂液等を用いることもできる。
【0040】
このように本発明のシリンダボア面の処理方法は、シリンダボア面を微小に被削するので、シリンダボア面に付着した作業油等の汚れ、また鋳巣には入り込んだクーランド等の作業油を洗浄することができる。即ちクリーンなシリンダボア面を形成することができる。またシリンダボア面を微小に被削するので、シリンダボア面に微小な凹凸を形成することができる。本発明のシリンダボアの処理方法を用いることによって、シリンダボア面の表面粗さを概ね旧JISの面粗度で30〜50Rz程度とすることができる。ここで旧JISの面粗度とは、1982年度に規定された面粗度を言う。
【0041】
なおこの数値は、ショットブラストによって粗面化した場合よりも少々小さい程度である。従ってシリンダボア面に対して本発明のシリンダボア面の処理方法を行った後、シリンダボア面を乾燥させて、そのまま溶射を行って皮膜を形成した場合でもシリンダボア面が適切に清浄で粗面化されているので、形成された皮膜は十分な密着性を得ることができる。
【0042】
なお高圧水噴射ノズルを軸方向に往復移動させて、シリンダボア面に対する高圧水の噴射を適切な回数を繰り返すことができる。
【0043】
また本発明のシリンダボア面の処理方法の後に、必要に応じて適宜ショットブラストを施してシリンダボア面を更に粗面化することもできる。
【0044】
また本発明のシリンダボア面の処理方法は、従来の洗浄槽に代えて高圧水噴射装置を用いるので、洗浄槽を設置して洗浄液を多量に消費するというコストをなくすことができる。
【0045】
ここで本発明のシリンダボア面の処理方法を用いた場合のシリンダボア面に溶射によって皮膜を形成する工程を図22に示す。
【0046】
まずシリンダボア面に皮膜を形成するための溶射を行う前に、本発明のシリンダボア面の処理方法を行う。このシリンダボア面の処理方法によって、シリンダボア面を洗浄すると同時に粗面化する。本発明のシリンダボア面の処理方法は、高圧水噴射を行うのでシリンダボア面をエアー乾燥する。そして乾燥したシリンダボア面に溶射を行って、シリンダボア面に皮膜を形成する。その後皮膜が形成されたシリンダボア面を冷却して、複数のホーニング加工等の後加工を行うことができる。
【0047】
なお上述したように、シリンダボア面をエアー乾燥した後に、場合によってはショットブラストによってシリンダボア面の粗面化を更に行うことができる。そしてエアークリーニング等の方法でシリンダボア面を乾燥させてからシリンダボア面に溶射を行って、シリンダボア面に皮膜を形成することもできる。その後皮膜が形成されたシリンダボア面を冷却して、後加工を行うことができる。
【0048】
なお本発明のシリンダボア面の処理方法は、溶射による皮膜を形成するための前処理としてだけではなく、ディッピング、スラリー状物質コーティング、含浸等によって皮膜を形成するための前処理として行うことも可能である。
【0049】
上記シリンダボア面の処理方法は、上述したようにシリンダボア面以外についても適用可能である。即ちシリンダボア面ではなく、円柱状に形成された穿孔の側壁面についてもそのまま適用することができる。従って実施の形態の内容についてはシリンダボア面の処理方法として記載した内容を円柱状に形成された穿孔の側壁面の処理方法と読み替えることができる。
【0050】
【実施例】
(被削量の測定試験及び皮膜の密着強度試験)
本発明のシリンダボア面の処理方法を実施して、被削量の測定試験及び皮膜の密着強度試験を行った。
【0051】
▲1▼ 実施例の説明
被削量の測定試験及び皮膜の密着強度試験において用いた高圧水噴射装置の概略及びこれらの試験を行うに際して実施した実施例を図1及び図2を参照しつつ説明する。
【0052】
高圧水噴射装置100は、高圧水噴射ポンプ10、高圧水配管20、マニプレータ30、2つの高圧水噴射ノズル50を備えたノズルボディ40等を有する。また高圧水噴射ノズル50の内径はφ0.38mmである。なお以下で述べる各種試験においても高圧水噴射装置の構成は同じである。
【0053】
図1及び図2に示すように、マニプレータ30を操作してノズルボディ40をシリンダボア120の内部空間に導入し、ノズルボディ40をシリンダボア120の軸芯を回転中心として回転させ且つ軸方向に移動させて高圧水噴射ノズル50をシリンダボア120の軸芯を回転中心として回転させかつ軸方向に移動させた。そして高圧水噴射ノズル50を回転させつつ軸方向に移動させながら高圧水ポンプ10で発生させた高圧水を高圧水噴射ノズル50からシリンダボア面130に噴射し、シリンダボア面130を洗浄し、粗面化した。
【0054】
なお本実施例では高圧水噴射ノズル50の回転数を650rpmとし、高圧水噴射ノズル50の軸方向の移動速度を3mm/秒とした。
【0055】
なお本実施例において用いた高圧水噴射装置100においては高圧水の流量は、2.3〜5.6L/分の範囲内に複数設定した。なお本実施例における高圧水ポンプの圧力と高圧水噴射ノズルからの高圧水の流量の関係は、205MPaのときが3.07L/分、245MPaのときが3.32L/分、276MPaのときが3.55L/分、310MPaのときが3.76L/分、345MPaのときが3.97L/分、380MPaのときが4.16L/分であった。
【0056】
▲2▼被削量の測定試験
上述した実施例を実施して、高圧水ポンプの圧力とシリンダボア面の被削量との関係を試験した。即ち高圧水噴射ノズルの内径をφ0.38mmとし、高圧噴射水ノズル50の回転数を650rpmとし、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度を3mm/秒とした。また本測定試験では高圧水噴射ノズルをシリンダボア面の全長を軸方向に2回移動させた。
【0057】
測定試験の対象となったシリンダボア面はアルミニウム合金ダイカスト、JIS H5302 ADC12の材質のシリンダブロックに設けられたシリンダボア面である。シリンダボアの軸方向の長さは135mmであり、シリンダボアの内径はφ82mmであった。シリンダボア面の表面には平均でφ0.5mmの大きさの鋳巣が1cm2当たり0.2個存在していた。
【0058】
高圧水ポンプの圧力は、205MPa、245MPa、276MPa、310MPa、345MPa、380MPaというように複数の圧力を設定して、本発明のシリンダボア面の処理方法をそれぞれ実施した。そしてそれぞれの圧力のときのシリンダボア面の被削量を測定した。ここでは高圧水として通常の水道水を用いた。
【0059】
なおこのときの高圧水噴射ノズルからの高圧水の流量は先に述べたとおりである。
【0060】
図3に高圧水ポンプの圧力とシリンダボア面の被削量(被削深さの平均)との関係を示す。本測定試験の結果、高圧ポンプの圧力、高圧水の水量と被削量との関係は次のようであった。圧力が205MPaで水量が3.07L/分のときは0.02mm、245MPaで3.32L/分のときは0.043mm、276MPaで3.55L/分のときは0.075mm、310MPaで3.76L/分のときは0.11mm、345MPaで3.97L/分のときは0.15mm、380MPaで4.16L/分のときは0.21mmであった。
【0061】
尚被削量の測定は本実施例のシリンダボア面の処理方法が実施された個所とまだ実施されていない個所とを同時に表面形状測定器にかけて、そのチャートにより見積もった数値である。従ってこの数値は、先に述べた個々の凹凸の凹部の最深部の深さの平均値ではなく、被削した深さの平均値である。
【0062】
なお圧力を276MPaで水量を3.55L/分としてシリンダボア面の表面を0.075mm被削したときのシリンダボア面を拡大した写真を図4及び図5に示す。なお図5は、図4を更に拡大した図である。
【0063】
図4及び図5からシリンダボア面の表面が微小に被削され、凹凸が形成されていることが分かる。このときのシリンダボア面の表面粗さは、旧JISの面粗度で概ね40Rzであった。
【0064】
▲3▼皮膜の密着強度試験
更に上述した実施例で実施して処理したシリンダボア面に溶射によって形成した皮膜の密着強度を測定した。即ち高圧水噴射ノズルの内径をφ0.38mmとし、高圧水噴射ノズル50の回転数を650rpmとし、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度を3mm/秒とした。なお高圧水ポンプの圧力、高圧水の水量、高圧水の種類は複数設定した。また本密着強度試験では高圧水噴射ノズルをシリンダボア面の全長を軸方向に2回移動させた。
【0065】
密着強度試験の対象となったシリンダボア面はアルミニウム合金ダイカスト、JIS H5302 ADC12の材質のシリンダブロックに設けられたシリンダボア面である。シリンダボアの軸方向の長さは135mmであり、シリンダボアの内径はφ82mmでった。シリンダボア面の表面には平均でφ0.5mmの大きさの鋳巣が1cm2当たり0.2個存在していた。
【0066】
なお比較のために試験例1として従来の方法で洗浄し、ショットブラストによって粗面化したシリンダボア面及び試験例2として洗浄をせずにショットによって粗面化したシリンダボア面に溶射によって形成した皮膜の密着強度を測定した。従って試験例3から試験例9までが本実施例でシリンダボア面を処理した例である。ここで各試験例の条件を表1に示す。
【0067】
【表1】

Figure 0003838344
【0068】
なお表1中で高圧水の種類とは、本実施例において高圧水噴射ノズルから噴射する高圧水の種類である。圧力とは高圧水ポンプの圧力を意味し、水量とは高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量をいう。またブラスト材はショットブラストに用いる粒子を意味し、本試験においてはアルミナ粒子を用いた。アルミナ粒子としては、アルミナ#24を用いた。なおシリンダボア面に溶射する溶射材は、全てFe−1%Cの鉄基材料を用いた
試験例1では、有機溶媒の洗浄液に浸すディッピングでシリンダボア面を洗浄することを3回繰り返して洗浄した。その後アルミナ粒子によるショットブラストによってシリンダボア面の粗面化を行う。そしてエアークリーニングの方法でシリンダボア面を乾燥させてからFe−1%Cの鉄基材料をシリンダボア面に溶射して皮膜を形成した。
【0069】
試験例2では、洗浄を行わず、アルミナ粒子によるショットブラストによってシリンダボア面の粗面化を行う。そしてエアークリーニングの方法でシリンダボア面を乾燥させてからFe−1%Cの鉄基材料をシリンダボア面に溶射して皮膜を形成した。
【0070】
試験例3〜試験例7では、本実施例を実施してシリンダボア面を処理した。即ち本発明のシリンダボア面の処理方法を実施した。そしてシリンダボア面をエアー乾燥した。その後乾燥したシリンダボア面にFe−1%Cの鉄基材料をシリンダボア面に溶射して皮膜を形成した。なお試験例3〜試験例5は高圧水として水道水を用い、試験例6と試験例7は高圧水として炭酸ソーダ水を用いた。なお圧力、水量は表1に記載の通りである。
【0071】
試験例8と試験例9は、本実施例を実施してシリンダボア面を処理し、シリンダボア面をエアー乾燥した後に、アルミナ粒子によるショットブラストによってシリンダボア面の粗面化を更に行った。そしてエアークリーニングの方法でシリンダボア面を乾燥させてからシリンダボア面にFe−1%Cの鉄基材料を溶射してシリンダボア面に皮膜を形成そた・
なお試験例1〜試験例9のいずれの例も皮膜が形成されたシリンダボア面を冷却して、ホーニング加工等の後加工を行った。
【0072】
皮膜密着強度試験の結果を図6に示す。なお皮膜の密着強度は剪断法にて測定した。図6においては、棒グラフは密着強度の平均値を示し、矢印は密着強度のばらつきを示す。
【0073】
試験例1は、試験例3〜9の本発明の実施例を用いた場合と比較すると概ね同程度の密着強度の平均値を有しているが、密着強度のばらつきが著しく大きいことが分かる。このように試験例1において、皮膜の密着強度のばらつきが大きいのは鋳巣に残留したクーランド等の作業油を洗浄において除去することができず、シリンダボア面における作業油の油分が完全に洗浄された領域とショットブラストによって鋳巣から作業油が飛び出したり溶射によって作業油が滲み出て油分に汚染された領域との相違によると考えられる。
【0074】
試験例2のように洗浄せずにショットブラストのみをシリンダボア面に施した場合には、皮膜の密着強度の平均値自体が低く、また密着強度のばらつきも大きかった。
【0075】
なおここで試験例2のシリンダボア面に現れた鋳巣の外観写真を図7、図8、図9に示す。図7の鋳巣は概ねφ0.65mmの鋳巣である。図8の鋳巣は概ね1.1×0.4mmの鋳巣である。そして図9の鋳巣は1.8×0.6mmの鋳巣である。
【0076】
更に試験例1のシリンダボア面の鋳巣が顕著に多かった領域の鋳巣付近での皮膜の密着強度と全く鋳巣が見られなかった領域での皮膜の密着強度を測定した。ここでも剪断法によって測定した。図10にその測定結果を示す。
【0077】
鋳巣の付近の皮膜の密着強度は、鋳巣が無い領域の皮膜の密着強度よりも著しく低いことが分かる。このように試験例1において鋳巣付近の領域と鋳巣がない領域とでは皮膜の密着強度が大きく異なるのは、鋳巣付近の領域は油分に汚染されているからと考えられる。
【0078】
試験例3から試験例9は本実施例のシリンダボア面の処理方法を用いた例である。なお試験例8及び試験例9は、本実施例のシリンダボア面の処理方法を行った後にショットブラストを行った例である。
【0079】
試験例3は、密着強度のばらつきが試験例1よりも少ないが、試験例4〜試験例9よりは大きくなっている。試験例1よりはばらつきが少なくなっているのは、試験例1よりは均等に油分を除去できているからと考えられる。また試験例4〜試験例9よりはばらつきが大きくなっているのは、高圧水ポンプの圧力が低く、高圧水の水量が少ないからと考えられる。即ち先の被削量の測定試験によれば、205MPa、3.07L/分のときは0.02mmであるので、鋳巣中の油分が十分に除去されなかったからと考えられる。
【0080】
試験例4から試験例9は、密着強度の平均値は試験例1と概ね同程度であるが、密着強度のばらつきは試験例1よりは大幅に小さくなっている。これは試験例4から試験例9については、表面の被削量が大きくなることによって、試験例1と比較すると確実に鋳巣の内部に残留した油分を除去できているからだと考えられる。
【0081】
詳しく述べると試験例3から試験例5は、高圧水ポンプの圧力及び高圧水の水量が異なるのみで後は同じ条件である。なお高圧水の種類は水道水である。圧力及び水量が大きくなるにしたがって、密着強度の平均値が大きくなり、密着強度のばらつきが小さくなっていることが分かる。これは被削量が大きくなることによって、表面の粗さが大きくなり密着強度が向上し、また鋳巣に残留した油分をより多く除去しているからと考えられる。
【0082】
なお表1で示す条件で行った試験以外に、高圧水の種類を水道水、圧力を380MPa、水量を高圧水噴射ノズル1個当たり4.16L/分という条件で表面を0.21mmまで被削した場合についても密着強度を確認したが、試験例5の場合と大きく変化しなかった。
【0083】
なお試験例6と試験例7は、高圧水としてアルカリ洗浄において用いられる炭酸ソーダ水を用いた例である。試験例6は高圧水の種類が異なるのみで、後の条件は試験例4と同じである。同様に試験例7も高圧水の種類が異なるのみで、後の条件は試験例5と同じである。試験例4と試験例6を比較すると、密着強度の平均値は試験例6の方が若干向上しており、密着強度のばらつきも試験例6の方が向上している。試験例5と試験例7を比較すると、密着強度の平均は試験例5の方が若干よく、密着強度のばらつきも若干試験例5の方が小さかった。いずれにせよ水道水を用いても炭酸ソーダ水を用いてもそれほどの違いは出ないことが分かる。
【0084】
試験例8と試験例9は、試験例4と試験例5の後にショットブラストを行った例である。密着強度の平均値及び密着強度のばらつきについてそれぞれ若干向上していることが分かる。
【0085】
なおこの試験はシリンダボア面について行った試験であるが、特にシリンダボア面というように形成されていなくても、円柱状に形成された穿孔の側壁面であれば同等の結果を得ることができる。
【0086】
(鋳巣の観察試験)
本観察試験では、本発明のシリンダボア面の処理方法を用いてシリンダボア面を処理して、溶射皮膜を形成したときの鋳巣の断面を観察した。なおシリンダボア面を構成する材料はADC12を用いた。
【0087】
本観察試験では、シリンダボア面に開口した鋳巣として内径がφ0.8mmの人工鋳巣を設けた。またシリンダボア面の処理方法の設定条件は、高圧水噴射ノズルの内径をφ0.381mmとし、高圧水噴射ノズルからの水量を3.07L/分と4.16L/分と2種類設定した。またこのときの高圧水ポンプの圧力は380MPaとした。また高圧水噴射ノズルの軸方向への移動速度は、水量が3.07L/分の方を2mm/秒とし、水量が4.16L/分の方を4mm/秒として設定した。更に高圧水噴射ノズルの回転数はいずれも650rpmとした。高圧水噴射ノズルをシリンダボア面の全長を軸方向に1回移動させた。なおシリンダボアの軸方向の長さは135mmであり、シリンダボアの内径はφ82mmであった。
【0088】
更に上記条件でシリンダボア面の表面を処理した後、溶射によって鉄基系の皮膜を形成した。厚さが0.1mmとなるように皮膜を形成した。
【0089】
このように皮膜を形成したときの人工鋳巣の断面の写真を図11及び図12に示す。図11は、水量が3.07L/分で移動速度が2mm/秒で処理した場合の断面の写真であり、図12は水量が4.16L/分で移動速度が4mm/秒で処理した場合の断面の写真である。
【0090】
図11及び図12から本発明のシリンダボア面の処理方法を実施することにより、人工鋳巣の開口部が押しつぶされて小さくなっていることが分かる。これは高圧の流体で効率よく、シリンダボア面をエロージョン除去してシリンダボア面の表面を微小に切削して洗浄すると同時に、大量の流体を一定の移動速度で人工鋳巣の上を移動させることによって人工鋳巣の開口部のエッジ部分を塑性流動させるからである。
【0091】
低炭素鉄合金を溶射して0.1〜0.2mmの膜厚の皮膜を形成する場合には内径がφ0.5mm以下の鋳巣については溶射による皮膜で埋めることが可能であることが見出されている。従って内径がφ0.5〜0.8mmの鋳巣についての対策が課題とされていた。
【0092】
本発明のシリンダボア面の処理方法においては、水量を3.07L/分で移動速度が2mm/秒に設定したときも、水量を4.16L/分で移動速度を4mm/秒で設定した場合も鋳巣の開口部のエッジ部分を塑性流動させて開口部を閉口しながら洗浄していることが分かる。
【0093】
なお参考までに特許2586986号の請求項2及び請求項5に記載された条件の範囲内のシリンダボア面を処理した場合の人工鋳巣の断面の写真を図13に示す。シリンダボア面の処理条件を更に具体的に述べると、高圧水噴射ノズルの内径をφ0.15mm、水量を0.57L/分、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度を2mm/秒、高圧水噴射ノズルの回転数を650rpmとした。なおここではシリンダボア面に設けられた人工鋳巣の内径はφ0.6mmとし、溶射による皮膜は膜厚が0.3mmとなるように形成した。この条件でシリンダボア面を処理した場合には開口部には変化が生じていないことが分かる。
【0094】
(開口部縮小率の測定試験)
本測定試験では、シリンダボア面に開口した鋳巣として内径がφ0.8mmの人工鋳巣を設けて、このシリンダボア面に高圧水を噴射して開口部がどの程度縮小するか即ちどの程度閉口するかを測定した。なおシリンダボア面を構成する材料はADC12を用いた。
【0095】
シリンダボア面の処理方法の設定条件は、高圧水噴射ノズルの内径をφ0.381mmとし、高圧水噴射ノズルの回転数はいずれも650rpmとした。高圧水噴射ノズルからの高圧水の水量及び高圧水噴射ノズルの移動速度は、複数設定した。即ち高圧水噴射ノズルの移動速度は、1mm/秒、1.5mm/秒、2mm/秒、4mm/秒の4種類設定した。また一つの高圧水噴射ノズルからの水量は、2.17L/分、2.51L/分、3.07L/分、3.55L/分、4.35L/分と設定した。高圧水噴射ノズルをシリンダボアの全長を軸方向に1回移動させた。
【0096】
なおシリンダボアの軸方向の長さは135mmであり、シリンダボアの内径はφ82mmであった。
【0097】
これらの結果を図14に示す。これらの結果から水量が3.07L/分を超えた場合であって、高圧水噴射ノズルの移動速度が1mm/秒、1.5mm/秒、2mm/秒のときに、内径がφ0.8mmの開口部が閉口して径が0.5mm以下となることが分かる。従って高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1〜3mm/秒程度に設定することが好ましいと考えられる。
【0098】
(被照射領域の観察試験)
次に高圧水噴射ノズルの内径と高圧水が被照射される領域即ち被照射領域との関係について観察した。
【0099】
図15及び図16に特許2586986号の請求項2及び請求項5に記載された条件の範囲内で高圧水を噴射した場合のシリンダボア面の写真を示す。図16は図15の一部を拡大した写真である。また本発明のシリンダボア面の処理方法を実施して処理した場合のシリンダボア面の写真を図17に示す。
【0100】
ここで特許2586986号の請求項2及び請求項5に記載された条件の範囲内で高圧水を噴射する場合の具体的な条件を述べると、高圧水噴射ノズルの内径はφ0.15mm、高圧水ポンプの圧力は276MPa、水量は0.57L/分、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は2mm/秒、高圧水噴射ノズルの回転数は650rpmである。なお以下の記載で特許2586986号の条件とは、ここで述べた条件を言う。
【0101】
なお特許2586986号の請求項2には圧力として「25.000psiと60.000psiの間に」と記載され、請求項5には高圧水噴射ノズルの内径として「0.005インチから0.006インチ」と記載されている。
【0102】
これに対して本発明の具体的な条件を述べると、高圧水噴射ノズルの内径はφ0.38mm、高圧水ポンプの圧力は310MPa、水量は3.76L/分、高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1.5mm/秒、高圧水噴射ノズルの回転数は650rpmである。なお以下の記載で本発明の条件とはここで述べた条件を言う。
【0103】
なおいずれの場合も、なおシリンダボアの軸方向の長さは135mmであり、シリンダボアの内径はφ82mmであった。また高圧水噴射ノズルをシリンダボアの全長を軸方向に1回移動させた。
【0104】
特許2586986号の条件で高圧水を噴射した場合には、図15及び図16からシリンダボア面がストライプ状に処理されたが分かる。即ち処理のあり方にむらができると言うことが分かる。これに対して、本発明の条件でシリンダボア面を処理した場合にはむらが生じていないことが分かる。
【0105】
これは特許2566986号の条件で処理する場合には、高圧水噴射ノズルの内径が小さいために高圧水の衝撃エネルギーが集中する被照射領域の面積が狭くなっているからと考えられる。これに対して本発明の条件で処理した場合には高圧水噴射ノズルの内径が大きくなっているために高圧水の衝撃エネルギーが集中する被照射領域の面積が適度な広さになっていると考えられる。
【0106】
ここで高圧水の噴射の様子、照射パターン、エネルギーパターンを図18に示す。図18(A)は特許2586986号の条件で処理する場合を示し、図18(B)は本発明の条件で処理する場合を示す。
【0107】
このように特許2586986号の条件で処理する場合においては、高圧水噴射ノズルを回転させながら軸方向に移動させることから、例えば硬度がブリネル50〜100のダクタイル金属では高圧水噴射ノズルの中心の被照射領域(以下適宜「中心被照射領域」という)とこの被照射領域に軸方向に隣接する高圧水噴射ノズルの中心被照射領域との間に間隙の領域(以下適宜「間隙領域」という)が生じることになる。そしてこの間隙領域と中心被照射領域とでは被削の程度が大きくなる。その結果シリンダボア面に被削の程度が大きい中心被照射領域と被削の程度が小さい間隙領域とがストライプ状に生ずることになる。
【0108】
これに対して本発明の条件でシリンダボア面を処理する場合には中心被照射領域が適度な面積を有するので、高圧水噴射ノズルの中心被照射領域とこの中心被照射領域に軸方向に隣接する中心被照射領域との間に間隙が生じるということはない。
【0109】
ここで図19(A)は特許2586986号の条件で処理した場合のシリンダボア面の被削の状態を示し、図19(B)は本発明の条件で処理した場合のシリンダボア面の被削の状態を示す。図19(A)が示すように、特許2586986号の条件で処理した場合には、中心被照射領域と隣接する中心被照射領域との間に間隙が生じて、大きなうねりが形成される。これに対して図19(B)に示すように本発明の条件で処理した場合にはうねりは存在しない。
【0110】
ここで処理されたシリンダボア面の表面の粗さのグラフを図20に示す。図20(A)は特許2586986号の条件で処理した場合のシリンダボア面の表面の粗さを示し、図20(B)は本発明の条件で処理した場合のシリンダボア面の表面の粗さを示す。
【0111】
図20(A)において示すように、特許2586986号の条件で処理した場合にはシリンダボア面に山部と谷部が形成された。図20においては中心被照射領域を▲1▼で示し、間隙領域を▲2▼で示した。衝撃エネルギーが集中する中心被照射領域が谷部となり、間隙領域が山部を構成した。特許2586986号で処理した場合にはシリンダボア面の表面粗さは全体としては旧JISで概ね40〜60Rzの数値を得ることができたが、間隙領域である山部については概ね5〜20Rz程度の数値しか得ることができなかった。なお経験上溶射した皮膜に必要な密着強度を得ることができる表面粗さは概ね旧JISの表面粗さで13Rzであることが確認されており、この数値では溶射した皮膜に必要な密着強度を得ることはできない。
【0112】
本発明の条件で処理した場合においては、図20(B)で示すように、中心被照射領域と間隙領域との区別がない。従って山部、谷部を構成することはなく、中心被照射領域と間隙領域の部分的な表面粗さとシリンダボア面全体の表面粗さの間に差が生じることはなかった。これはシリンダボア面全体について表面を均一に被削したからと考えられる。
【0113】
なお特許2586986号の条件で処理した場合のように、シリンダボア面に山部と谷部とが生じてその深さに差が生じると、溶射後の後加工ではシリンダボア面の表面を平滑にする必要があるために必然的に深い谷部に合わせて溶射皮膜の厚さを決定しなければならない。このことはサイクルタイムの増加に加えて、皮膜の厚さの増大に伴う皮膜内の引っ張り残留応力も増大し、皮膜の密着強度に悪影響を与えることになる。
【0114】
更に山部と谷部が存在するとその山部によって谷部への溶射に対して悪影響を与える場合がある。これは溶射施工でよく言われる遮断効果が現れるということである。ここで遮断効果が現れたシリンダボア面を示す写真を図21に示す。図21に示すシリンダボア面は図15で示したシリンダボア面に対して溶射を行ったものである。このように遮断効果の典型的な空孔が観察される。これは皮膜の品質にとって好ましいものではない。
【0115】
本発明の条件で処理した場合においては、山部と谷部との区別が発生しないので上述の欠点を免れることができる。
【0116】
なお以上述べたことは、シリンダボア面に限らず、円柱状に形成された穿孔の側壁面についても同様に述べることができる。
【0117】
【発明の効果】
皮膜の形成するための前処理として、本発明のシリンダボア面の処理方法及び本発明の穿孔側壁面の処理方法を用いて皮膜シリンダボア面、穿孔の側壁面を処理することによって、皮膜の密着強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 被削量の測定試験及び皮膜の密着強度試験において用いた高圧水噴射装置の概略を模式的に示した図である。
【図2】 被削量の測定試験及び皮膜の密着強度試験において用いた高圧水噴射装置のノズルボディの概略を示した図である。
【図3】 高圧水ポンプの圧力とシリンダボア面の被削量との関係を示すグラフである。
【図4】 圧力を276MPaで水量を3.55L/分としてシリンダボア面の表面を0.075mm被削したときのシリンダボア面を拡大した写真である。
【図5】 図4を更に拡大した図である。
【図6】 皮膜密着強度試験の結果を示す図である。
【図7】 シリンダボア面に現れた鋳巣の外観を示す写真である。
【図8】 シリンダボア面に現れた鋳巣の外観を示す写真である。
【図9】 シリンダボア面に現れた鋳巣の外観を示す写真である。
【図10】 シリンダボア面の鋳巣が顕著に多かった領域の鋳巣付近での皮膜の密着強度と全く鋳巣が見られなかった領域での皮膜の密着強度を測定した結果を示す図である。
【図11】 皮膜を形成したときの人工鋳巣の断面の写真であって、水量が3.07L/分で移動速度が2mm/秒で処理した場合の断面の写真である。
【図12】 皮膜を形成したときの人工鋳巣の断面の写真であって、水量が4.16L/分で移動速度が4mm/秒で処理した場合の断面の写真である。
【図13】 皮膜を形成したときの人工鋳巣の断面写真であって、特許2586986号の請求項2及び請求項5に記載された条件の範囲内のシリンダボア面を処理した場合の人工鋳巣の断面の写真である。
【図14】 開口部縮小率測定試験の結果を示す図である。
【図15】 特許2586986号の請求項2及び請求項5に記載された条件の範囲内で高圧水を噴射した場合のシリンダボア面の写真である。
【図16】 特許2586986号の請求項2及び請求項5に記載された条件の範囲内で高圧水を噴射した場合のシリンダボア面の写真である。
【図17】 本発明のシリンダボア面の処理方法を実施して処理した場合のシリンダボア面の写真である。
【図18】 高圧水の噴射の様子、照射パターン、エネルギーパターンを示す図である。図18(A)は特許2586986号の条件で処理する場合を示し、図18(B)は本発明の条件で処理する場合を示す。
【図19】 シリンダボア面の被削の状態を示した図である。図19(A)は特許2586986号の条件で処理した場合のシリンダボア面の被削の状態を示し、図19(B)は本発明の条件で処理した場合のシリンダボア面の被削の状態を示す
【図20】 処理されたシリンダボア面の表面の粗さのグラフを示す図である。図20(A)は特許2586986号の条件で処理した場合のシリンダボア面の表面の粗さを示し、図20(B)は本発明の条件で処理した場合のシリンダボア面の表面の粗さを示す。
【図21】 遮断効果が現れたシリンダボア面を示す写真である。
【図22】 本発明のシリンダボアの処理方法を用いて皮膜を形成する場合の工程を示す図である。
【図23】 従来行われているシリンダボア面に溶射によって皮膜を形成する工程を示す。
【図24】 従来の工程においてクーランドが鋳巣内部に残留して、ショットブラスト後にクーランドが飛び出す様子を示した図である。
【符号の説明】
X:鋳巣
Y:シリンダボア面
Z:クーランド
10:高圧水噴射ポンプ
20:高圧水配管
30:マニプレータ
40:ノズルボディ
50:高圧水噴射ノズル
100:高圧水噴射装置
110:シリンダブロック
120:シリンダボア
130:シリンダボア面[0001]
[Prior art]
The present invention relates to a cylinder bore surface processing method and a perforated side wall surface processing method. More specifically, the present invention relates to a surface treatment method before forming a film on the surfaces of a cylinder bore surface and a perforated side wall surface, and relates to a treatment method using a high-pressure water injection device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, aluminum alloys have been used for cylinder blocks of engines such as automobiles, motorcycles and airplanes from the viewpoint of weight reduction. In this case, the bore surface of the aluminum alloy cylinder block has been cast or pressed into with a cast iron cylinder liner from the viewpoint of wear resistance, heat resistance and the like. However, from the viewpoint of further promoting weight reduction, instead of cast iron cylinder liners, the bore surface is cast with an aluminum alloy cylinder liner, or an iron-based material containing carbon or the like with a thickness of 0.2 mm or less. Techniques for thermal spraying have been studied.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the cylinder liner made of an aluminum alloy does not sufficiently solve the problem of high temperature deformation for a high cost. Further, the thermal spraying method in which a coating is formed on the cylinder bore surface by spraying an iron-based material or the like has been questioned in reliability represented by the adhesion of the coating formed by thermal spraying, and has been demanded to be improved.
[0004]
The inventors of the present invention have repeatedly studied why the reliability of the adhesion of the film formed by thermal spraying remains unclear, and have obtained the following knowledge.
[0005]
Here, FIG. 23 shows a conventional process for forming a film on the cylinder bore surface by thermal spraying. In the conventional process, first, cleaning the cylinder bore surface by so-called dipping soaked in a cleaning liquid such as an organic solvent or an alkaline degreasing agent is repeated a plurality of times as a treatment before spraying to form a film on the cylinder bore surface. Thereafter, the cylinder bore surface is roughened by shot blasting. Then, the cylinder bore surface is dried by air cleaning. Thermal spraying is performed on the dried cylinder bore surface to form a coating on the cylinder bore surface. Thereafter, the cylinder bore surface on which the film is formed is cooled, and thereafter, honing is performed, or post-processing such as honing is performed after boring is performed again.
[0006]
In this case, the cylinder block in which the cylinder bore is formed is usually manufactured by casting. However, products produced by current casting, such as die casting, cannot avoid the occurrence of casting defects, that is, casting voids. For example, by performing so-called defect-free casting such as vacuum casting, it is possible to largely prevent the occurrence of a conventional cast hole of several millimeters. However, it has been found that it is impossible to prevent the occurrence of a relatively small casting hole having a diameter of about 0.01 to 0.8 mm. Therefore, the cylinder block manufactured by die casting also has a cast hole.
[0007]
Then, when the cylinder bore is formed by boring the cylinder block formed by casting, as shown in FIGS. 24A and 24B, the casting hole X is opened on the cylinder bore surface Y formed by the boring, The working oil such as Cooland Z used for boring enters the inside of the opened casting hole X.
[0008]
In this case, in the cleaning by the dipping method in the process of forming the conventional film, as shown in FIG. 24C, if the opening of the casting hole X opened in the cylinder bore surface Y is narrow and the inside of the casting hole X is wide, the casting hole The working oil such as Cooland Z accumulated in X cannot be sufficiently removed and remains in the casting cavity.
[0009]
Then, as shown in FIG. 24D, after cleaning by this dipping method, shot blasting is performed to roughen the cylinder bore surface Y to slightly deform the cylinder bore surface Y to roughen the surface. The Cooland Z remaining in the inside of the battery jumps out. In the subsequent step of spraying the coating, the oil component expands and oozes out to the cylinder bore surface due to heating when spraying the coating. Thus, it was found that when the coating is formed by spraying while leaving the working oil such as Cooland that has come out on the cylinder bore surface, the adhesion of the coating is significantly reduced.
[0010]
It is common sense in terms of cost to repeatedly use a cleaning solution such as an organic solvent or an alkaline degreasing solution for cleaning the cylinder bore surface. Therefore, contamination of the cleaning liquid is unavoidable, and the cylinder bore surface cleaned with the cleaning liquid used for the second and subsequent times is not completely clean. In view of this, a technique has been adopted in which a plurality of cleaning tanks containing cleaning liquid are provided to reduce the dirt of the cleaning liquid. However, as the number of workpieces to be cleaned increased, contamination of the cleaning liquid contained in the final cleaning tank was inevitable. Therefore, there has been a problem that the cylinder bore surface cannot be completely cleaned due to contamination of the cleaning liquid. As a result, since the coating is formed by spraying on the cylinder bore surface where the dirt remains, there is a problem that the adhesion of the formed coating is lowered.
[0011]
The cylinder bore surface described here is not only for the cylinder bore surface but also for drilling by drilling a cast product having a cast hole and cleaning the side wall surface of the hole by a conventional method. This is a problem that occurs equally when a film is formed.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for treating a cylinder bore surface, which is performed as a pretreatment for forming a coating, and can improve the adhesion of the coating formed on the cylinder bore surface as compared with the prior art. There is to do.
[0013]
Further, the object of the present invention is to provide a method for treating a perforated side wall surface, which is performed as a pretreatment for forming a film and can improve the adhesion strength of the film formed as compared with the prior art. It is in.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to improve the adhesion strength of the film, the present inventors thought that, above all, it was necessary not only to roughen the cylinder bore surface but also to clean the cylinder bore surface cleanly. To that end, we have sought a method to reliably remove working oil such as coolant remaining in the inside of the casting hole opened in the cylinder bore while at the same time roughening the cylinder bore surface on which the film is formed. As a result of the study, it was considered that if the technique of injecting high-pressure water onto the cylinder bore surface was used, the cylinder bore surface could be roughened, and at the same time, the working oil such as Cooland remaining in the casting cavity could be removed.
[0015]
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 2586986 discloses a method of cleaning a cylinder bore surface by injecting high-pressure water onto the cylinder bore surface. The inventors examined this patent publication No. 2586986. And the amount of flowing water per nozzle calculated from the pressure of the high pressure water and the diameter of the nozzle described in claim 2 and claim 5 of patent publication No. 2586986 is approximately 0.31 to 0.71 L / min, As a result, it has been recognized that this amount of flowing water cannot effectively remove the working oil such as Cooland that has accumulated inside the casting hole opened in the cylinder bore surface.
[0016]
Further, the inventors of the present invention have, in the nozzle inner diameter described in claim 5, a region where the surface of the high pressure water is concentrated and the surface is cut, and a region where the energy of the high pressure water is not concentrated and the surface is not cut much. Appears in stripes, and the cylinder bore surface cannot be uniformly roughened.
[0017]
As a result of intensive research, the inventors have introduced a high-pressure water injection device having a high-pressure water injection nozzle into the internal space of the cylinder bore formed in the cylinder block as a first invention. The high pressure water injection nozzle directed toward the cylinder bore surface of the cylinder bore is rotated from the high pressure water injection nozzle to the cylinder bore surface while moving the internal space of the cylinder bore in the axial direction while rotating about the axis of the cylinder bore. In the method for treating a cylinder bore surface, in which high pressure water is injected into the cylinder bore surface to clean and roughen the cylinder bore surface, the internal diameter of the high pressure water injection nozzle is 0.30 to 0.44 mm, and is injected from the high pressure water injection nozzle The amount of high-pressure water is 2.3 to 5.6 L / min per one high-pressure water injection nozzle, and the high-speed water injection nozzle moves in the axial direction. It invented a method of processing the cylinder bore surface, which is a 1.0~8.0Mm / sec.
[0018]
In addition, as a second invention, the present inventors introduced the high-pressure water injection nozzle into the inner space of the perforations formed in a columnar shape using a high-pressure water injection device having a high-pressure water injection nozzle, The high-pressure water spray nozzle directed toward the side wall surface is rotated about the axis of the perforation as the center of rotation, and the internal space of the perforation is moved in the axial direction. In the method for treating a perforated side wall surface, in which water is injected to clean and roughen the side wall surface, the high-pressure water injection nozzle has an inner diameter of 0.30 to 0.44 mm and is injected from the high-pressure water injection nozzle. The amount of water is 2.3 to 5.6 L / min per one high-pressure water injection nozzle, and the moving speed in the axial direction of the high-pressure water injection nozzle is 1.0 to 8.0 mm / sec. Invented a method for treating the perforated side wall surface.
[0019]
In addition, 2nd invention is the invention which applied the processing method of the cylinder bore surface of 1st invention to the side wall surface of the perforation formed in the column shape, without limiting the object of surface treatment to a cylinder bore surface. Accordingly, the description of the cylinder bore surface processing method in the following description is basically applicable to the second invention as it is.
[0020]
[Effects of the Invention]
In the method for treating a cylinder bore surface according to the present invention, the high pressure water injection nozzle directed toward the cylinder bore surface is rotated about the axis of the cylinder bore while the internal space of the cylinder bore is moved in the axial direction. Inject high pressure water into
[0021]
In this case, the amount of high-pressure water sprayed from the high-pressure water spray nozzle is 2.3 to 5.6 L / min per high-pressure water spray nozzle, and the moving speed of the high-pressure water spray nozzle in the axial direction is 1.0 to 8 By setting the thickness to 0.0 mm / second, the surface of the cylinder bore surface can be efficiently and finely eroded and removed. As a result, minute irregularities can be formed on the side wall surface of the cylinder bore formed in a cylindrical shape, that is, the cylinder bore surface, and the surface can be efficiently roughened, and the surface of the cylinder bore surface can be efficiently cleaned. Furthermore, it is possible to remove the working oil such as Cooland that has entered the inside of the casting hole opened in the cylinder bore surface, thereby making the cylinder bore surface a clean cylinder bore surface.
[0022]
In the case where the amount of the high-pressure water described above is 2.3 to 5.6 L / min per high-pressure water injection nozzle and the moving speed in the axial direction of the high-pressure water injection nozzle is 1.0 to 8.0 mm / sec. By setting the inner diameter of the high-pressure water nozzle to 0.30 to 0.44 mm, the area where the impact energy of high-pressure water is concentrated and cut and the area where the impact energy of high-pressure water is not concentrated and consequently are not cut much Can be avoided, and the cylinder bore surface can be evenly cut and roughened to be cleaned.
[0023]
Further, according to the method for processing a side wall surface of a perforation according to the present invention, the surface of the side wall surface of the perforation can be efficiently and finely cut to remove erosion as in the first aspect of the invention. As a result, fine irregularities can be formed on the side wall surface of the perforation to efficiently roughen the surface, and the surface of the side wall surface of the perforation can be efficiently made a clean surface. Furthermore, it is possible to make the side wall surface a clean side wall surface by removing working oil such as Cooland that has entered the inside of the casting hole opened in the side wall surface of the perforation.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a method for treating a cylinder bore surface according to the present invention will be described. The cylinder bore surface processing method of the present invention uses a high-pressure water injection device having a high-pressure water injection nozzle to introduce the high-pressure water injection nozzle into the internal space of the cylinder bore formed in the cylinder block and direct it toward the cylinder bore surface of the cylinder bore. While rotating the high pressure water injection nozzle about the axis of the cylinder bore as the center of rotation, while moving the internal space of the cylinder bore in the axial direction, high pressure water is injected from the high pressure water injection nozzle onto the cylinder bore surface to clean and roughen the cylinder bore surface. In the cylinder bore surface treatment method, the internal diameter of the high-pressure water injection nozzle is 0.30 to 0.44 mm, and the amount of high-pressure water injected from the high-pressure water injection nozzle is 2.3 to 5. 6 L / min, and the axial movement speed of the high-pressure water injection nozzle is 1.0 to 8.0 mm / sec.
[0025]
Here, the high-pressure water injection apparatus is an apparatus that can generate high-pressure water with a high-pressure pump and inject this high-pressure water from a high-pressure water injection nozzle. In the cylinder bore surface processing method of the present invention, a high pressure water injection nozzle having an inner diameter of 0.30 mm to 0.44 mm can be introduced into the internal space of the cylinder bore, and the cylinder bore surface with the introduced high pressure water injection nozzle facing the cylinder bore surface. The water amount of 2.3 to 5.6 L / min can be injected from the high pressure water injection nozzle while rotating about the axis of the shaft and moving in the axial direction at a speed of 1.0 to 8.0 mm / sec. A high pressure water injection device can be used. Such a high-pressure injection device can be configured by a known technique.
[0026]
For example, a high-pressure pump that generates high-pressure water, a nozzle body having a high-pressure water injection nozzle having an inner diameter of 0.30 to 0.44 mm, a manipulator that rotates and moves the nozzle body, and high-pressure water that derives high-pressure water from the high-pressure pump It can comprise using piping and another member. The nozzle body generally includes two high-pressure water spray nozzles, but is not limited to two.
[0027]
In the case of using the high-pressure water injection apparatus having the above-described configuration, a nozzle body having a high-pressure water injection nozzle having an inner diameter of 0.30 to 0.44 mm is operated by a manipulator to introduce the nozzle body into the internal space of the cylinder bore. The nozzle body is rotated about the axis of the cylinder bore and moved in the axial direction at a speed of 1.0 to 8.0 mm / sec. It can be rotated as the center of rotation and moved in the axial direction at a speed of 1.0 to 8.0 mm / sec. And while moving the nozzle body in the axial direction while rotating the nozzle body in this way, it is possible to adjust the high pressure pump and eject high pressure water from 2.3 to 5.6 L / min from the high pressure water injection nozzle.
[0028]
In this case, the distance between the high-pressure water injection nozzle and the cylinder bore surface can be the distance normally used in the high-pressure water injection process (water jet). It can be about 8-20 mm, preferably 10-15 mm.
[0029]
While rotating the high-pressure water jet water nozzle in the axial direction and moving it in the axial direction at a speed of 1.0 to 8.0 mm / sec, high pressure water of 2.3 to 5.6 L / min is supplied to the cylinder bore surface. By hitting, the cylinder bore surface can be efficiently and moderately cut.
[0030]
When the cylinder bore surface is a cylinder bore surface provided on a cylinder block made of an aluminum alloy, the surface of the cylinder bore surface is cut so that the depth of the deepest portion of each concave and convex portion forming the surface is 0.05 mm or more on average. It is preferable to set so as to.
[0031]
The cylinder bore surface is cut and roughened to an extent that the depth of the deepest part of each recess is 0.05 mm or more on average, thereby improving the adhesion of the film formed in the subsequent process. Can be improved. Further, when the depth of the recesses is set to 0.05 mm or more on the average, the working oil such as the coolant entering the inside of the casting hole opened in the cylinder bore surface can be surely removed.
[0032]
Therefore, in the cylinder bore surface processing method of the present invention, it is preferable to adjust the flow rate and moving speed of the high-pressure water so that the average depth of the recesses is 0.05 mm or more.
[0033]
Moreover, the rotation speed of a high pressure water injection nozzle can be about 100-1000 rpm (roll per minute), and it is preferable to set it as 200-650 rpm. The moving speed in the circumferential direction of the high-pressure water ejected from the high-pressure water injection nozzle is generally defined by the rotational speed. Therefore, by setting the number of rotations of the high-pressure water spray nozzle suitable for the moving speed in the axial direction of the high-pressure water spray nozzle, the depth of the deepest part of each recess is 0.05 mm on average. The cylinder bore surface can be cut up to.
[0034]
Moreover, the pressure of the high-pressure water injected from the high-pressure water injection nozzle can be approximately 172 to 483 MPa, preferably 206 to 415 MPa. In the cylinder bore surface processing method of the present invention, the cylinder bore surface is cleaned and roughened by finely removing the surface of the cylinder bore surface by impact energy of the jetted high pressure water. In this case, the impact energy can be adjusted not only by the flow rate of the high-pressure water but also by the ejection pressure of the high-pressure water. Therefore, by appropriately adjusting the pressure of the high-pressure water, the impact energy of the high-pressure water can be adjusted, and therefore the degree of cutting of the surface of the cylinder bore surface that is erosion-removed by the high-pressure water can be adjusted.
[0035]
In the cylinder bore surface treatment method of the present invention, the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle is set to 0.30 to 0.44 mm. When the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle is reduced, the area of the irradiated area where the impact energy of high-pressure water is concentrated (hereinafter referred to as “the central irradiated area” as appropriate) is reduced. As the value of is increased, the area of the central irradiated region where the impact energy is concentrated is increased accordingly.
[0036]
In the cylinder bore surface processing method of the present invention, since the high-pressure water spray nozzle is moved in the axial direction while rotating, if the internal diameter of the high-pressure water spray nozzle is too small, a gap is formed between the central irradiated regions adjacent in the axial direction. Will occur. In addition, the degree of cutting increases in this gap area (hereinafter referred to as “gap area” as appropriate) and the central irradiated area. As a result, a central irradiated region having a large degree of cutting and a gap region having a small degree of cutting are alternately formed in stripes on the cylinder bore surface.
[0037]
In this case, the gap region where the degree of cutting is small is not sufficiently roughened. As a result, in the gap region, the adhesiveness of the film formed by thermal spraying in the subsequent process may be insufficient.
[0038]
In the cylinder bore surface processing method of the present invention, by setting the inner diameter of the high-pressure water jet nozzle to approximately 0.30 to 0.44 mm, the central irradiated region having a large degree of cutting and the gap region having a small degree of cutting are provided. Can be prevented, and the cylinder bore surface can be uniformly cut.
[0039]
In addition, pure water can also be used for the high pressure water injected from a high pressure water injection nozzle, and normal tap water and industrial water can also be used. Further, an alkali cleaning solution such as sodium carbonate water, a degreasing solution, or the like can be used.
[0040]
As described above, the cylinder bore surface processing method of the present invention finely cuts the cylinder bore surface, so that it is possible to clean the work oil such as the work oil adhering to the cylinder bore surface and the coolant such as the coolant entering the casting cavity. Can do. That is, a clean cylinder bore surface can be formed. Further, since the cylinder bore surface is finely cut, minute irregularities can be formed on the cylinder bore surface. By using the cylinder bore processing method of the present invention, the surface roughness of the cylinder bore surface can be made approximately 30 to 50 Rz in terms of the surface roughness of the old JIS. Here, the surface roughness of the old JIS refers to the surface roughness specified in 1982.
[0041]
This numerical value is slightly smaller than the case of roughening by shot blasting. Therefore, after the cylinder bore surface treatment method of the present invention is applied to the cylinder bore surface, the cylinder bore surface is properly cleaned and roughened even when the cylinder bore surface is dried and sprayed as it is to form a coating. Therefore, the formed film can obtain sufficient adhesion.
[0042]
The high-pressure water injection nozzle can be reciprocated in the axial direction to repeat the injection of high-pressure water onto the cylinder bore surface an appropriate number of times.
[0043]
Further, after the cylinder bore surface treatment method of the present invention, the cylinder bore surface can be further roughened by performing shot blasting as necessary.
[0044]
Further, the cylinder bore surface treatment method of the present invention uses a high-pressure water injection device in place of the conventional cleaning tank, so that the cost of installing a cleaning tank and consuming a large amount of cleaning liquid can be eliminated.
[0045]
FIG. 22 shows a process of forming a coating by spraying on the cylinder bore surface when the method for treating a cylinder bore surface of the present invention is used.
[0046]
First, before performing thermal spraying for forming a film on the cylinder bore surface, the cylinder bore surface processing method of the present invention is performed. By this cylinder bore surface treatment method, the cylinder bore surface is cleaned and roughened at the same time. In the cylinder bore surface processing method of the present invention, high pressure water injection is performed, so the cylinder bore surface is air-dried. Then, thermal spraying is performed on the dried cylinder bore surface to form a film on the cylinder bore surface. Thereafter, the cylinder bore surface on which the film is formed can be cooled, and post-processing such as honing can be performed.
[0047]
As described above, after the cylinder bore surface is air-dried, the cylinder bore surface can be further roughened by shot blasting in some cases. Then, after the cylinder bore surface is dried by a method such as air cleaning, a coating can be formed on the cylinder bore surface by spraying the cylinder bore surface. Thereafter, the cylinder bore surface on which the film is formed can be cooled to perform post-processing.
[0048]
The cylinder bore surface treatment method of the present invention can be performed not only as a pretreatment for forming a film by thermal spraying but also as a pretreatment for forming a film by dipping, slurry-like substance coating, impregnation, or the like. is there.
[0049]
The cylinder bore surface treatment method can be applied to other than the cylinder bore surface as described above. That is, the present invention can be applied as it is not to the cylinder bore surface but also to the side wall surface of the perforation formed in a columnar shape. Therefore, as for the contents of the embodiment, the contents described as the processing method of the cylinder bore surface can be read as the processing method of the side wall surface of the perforation formed in a columnar shape.
[0050]
【Example】
(Machining amount measurement test and film adhesion strength test)
The cylinder bore surface treatment method of the present invention was carried out, and a measurement test of the amount of cutting and an adhesion strength test of the film were conducted.
[0051]
(1) Explanation of Example
The outline of the high-pressure water jetting apparatus used in the measurement test of the amount of cut and the adhesion strength test of the film, and an example carried out in performing these tests will be described with reference to FIGS.
[0052]
The high-pressure water injection device 100 includes a high-pressure water injection pump 10, a high-pressure water pipe 20, a manipulator 30, a nozzle body 40 including two high-pressure water injection nozzles 50, and the like. The internal diameter of the high-pressure water injection nozzle 50 is φ0.38 mm. In the various tests described below, the configuration of the high-pressure water injection device is the same.
[0053]
As shown in FIGS. 1 and 2, the manipulator 30 is operated to introduce the nozzle body 40 into the internal space of the cylinder bore 120, and the nozzle body 40 is rotated about the axis of the cylinder bore 120 as a rotation center and moved in the axial direction. The high-pressure water injection nozzle 50 was rotated about the axis of the cylinder bore 120 as the center of rotation and moved in the axial direction. Then, the high pressure water generated by the high pressure water pump 10 is sprayed from the high pressure water injection nozzle 50 onto the cylinder bore surface 130 while being moved in the axial direction while rotating the high pressure water injection nozzle 50, and the cylinder bore surface 130 is cleaned and roughened. did.
[0054]
In this embodiment, the number of rotations of the high-pressure water spray nozzle 50 is 650 rpm, and the moving speed in the axial direction of the high-pressure water spray nozzle 50 is 3 mm / second.
[0055]
In the high-pressure water injection device 100 used in this example, a plurality of high-pressure water flow rates were set in the range of 2.3 to 5.6 L / min. The relationship between the pressure of the high-pressure water pump and the flow rate of high-pressure water from the high-pressure water injection nozzle in this example is 3.07 L / min when 205 MPa and 3.32 L / min when 245 MPa and 3 when 276 MPa. It was 3.76 L / min when it was 0.55 L / min, 310 MPa, 3.97 L / min when it was 345 MPa, and 4.16 L / min when it was 380 MPa.
[0056]
(2) Machining amount measurement test
The example mentioned above was implemented and the relationship between the pressure of a high-pressure water pump and the amount of cutting of a cylinder bore surface was tested. That is, the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle was φ0.38 mm, the rotation speed of the high-pressure water injection nozzle 50 was 650 rpm, and the moving speed in the axial direction of the high-pressure water injection nozzle was 3 mm / second. In this measurement test, the high-pressure water injection nozzle was moved twice in the axial direction along the entire length of the cylinder bore surface.
[0057]
The cylinder bore surface subjected to the measurement test is a cylinder bore surface provided on a cylinder block made of aluminum alloy die casting, JIS H5302 ADC12. The length of the cylinder bore in the axial direction was 135 mm, and the inner diameter of the cylinder bore was φ82 mm. On the surface of the cylinder bore surface, there is an average of 1 cm in diameter of φ0.5 mm. 2 There were 0.2 per hit.
[0058]
The pressure of the high-pressure water pump was set to a plurality of pressures such as 205 MPa, 245 MPa, 276 MPa, 310 MPa, 345 MPa, and 380 MPa, and the cylinder bore surface treatment method of the present invention was performed. The amount of machining on the cylinder bore surface at each pressure was measured. Here, normal tap water was used as high-pressure water.
[0059]
The flow rate of high-pressure water from the high-pressure water injection nozzle at this time is as described above.
[0060]
FIG. 3 shows the relationship between the pressure of the high-pressure water pump and the amount of machining (average depth of machining) on the cylinder bore surface. As a result of this measurement test, the relationship between the pressure of the high-pressure pump, the amount of high-pressure water and the amount of cut was as follows. When the pressure is 205 MPa and the amount of water is 3.07 L / min, 0.02 mm when the pressure is 245 MPa and 3.32 L / min, 0.043 mm when the pressure is 305 MPa and 3.55 L / min, 0.075 mm when the pressure is 3.55 L / min and 3. It was 0.11 mm at 76 L / min, 0.15 mm at 3.97 L / min at 345 MPa, and 0.21 mm at 4.16 L / min at 380 MPa.
[0061]
Note that the measurement of the amount of cutting is a numerical value estimated from a chart obtained by simultaneously applying a portion where the processing method of the cylinder bore surface according to this embodiment is performed and a portion where the processing method has not been performed to a surface shape measuring instrument. Therefore, this numerical value is not the average value of the depth of the deepest part of the concave portions of the individual irregularities described above, but the average value of the cut depth.
[0062]
FIGS. 4 and 5 show enlarged photographs of the cylinder bore surface when the pressure is 276 MPa and the amount of water is 3.55 L / min and the surface of the cylinder bore surface is cut by 0.075 mm. FIG. 5 is an enlarged view of FIG.
[0063]
4 and 5, it can be seen that the surface of the cylinder bore surface is finely cut and unevenness is formed. At this time, the surface roughness of the cylinder bore surface was approximately 40 Rz as the surface roughness of the old JIS.
[0064]
(3) Adhesion strength test of film
Furthermore, the adhesion strength of the coating formed by thermal spraying on the cylinder bore surface processed in the above-described embodiment was measured. That is, the inner diameter of the high pressure water injection nozzle was φ0.38 mm, the rotation speed of the high pressure water injection nozzle 50 was 650 rpm, and the moving speed in the axial direction of the high pressure water injection nozzle was 3 mm / second. The pressure of the high-pressure water pump, the amount of high-pressure water, and multiple types of high-pressure water were set. In this adhesion strength test, the high-pressure water injection nozzle was moved twice in the axial direction along the entire length of the cylinder bore surface.
[0065]
The cylinder bore surface subjected to the adhesion strength test is a cylinder bore surface provided on a cylinder block made of aluminum alloy die cast, JIS H5302 ADC12. The length of the cylinder bore in the axial direction was 135 mm, and the inner diameter of the cylinder bore was φ82 mm. On the surface of the cylinder bore surface, there is an average of 1 cm in diameter of φ0.5 mm. 2 There were 0.2 per hit.
[0066]
For comparison, a coating formed by spraying on a cylinder bore surface roughened by shot blasting as test example 1 and a cylinder bore surface roughened by shot without cleaning as test example 2 for comparison. The adhesion strength was measured. Therefore, Test Example 3 to Test Example 9 are examples in which the cylinder bore surface is processed in this example. Table 1 shows the conditions of each test example.
[0067]
[Table 1]
Figure 0003838344
[0068]
In Table 1, the type of high-pressure water refers to the type of high-pressure water ejected from the high-pressure water jet nozzle in this embodiment. The pressure means the pressure of the high-pressure water pump, and the amount of water means the amount of high-pressure water jetted from the high-pressure water jet nozzle. The blast material means particles used for shot blasting, and alumina particles were used in this test. Alumina # 24 was used as the alumina particles. The thermal spray material sprayed on the cylinder bore surface was all Fe-1% C iron-based material.
In Test Example 1, the cylinder bore surface was cleaned three times by dipping in an organic solvent cleaning solution. Thereafter, the cylinder bore surface is roughened by shot blasting with alumina particles. Then, the cylinder bore surface was dried by an air cleaning method, and then a Fe-1% C iron-based material was sprayed onto the cylinder bore surface to form a film.
[0069]
In Test Example 2, the cylinder bore surface is roughened by shot blasting with alumina particles without cleaning. Then, the cylinder bore surface was dried by an air cleaning method, and then a Fe-1% C iron-based material was sprayed onto the cylinder bore surface to form a film.
[0070]
In Test Example 3 to Test Example 7, this example was implemented to treat the cylinder bore surface. That is, the cylinder bore surface processing method of the present invention was carried out. The cylinder bore surface was air dried. Thereafter, an iron base material of Fe-1% C was sprayed on the cylinder bore surface to form a coating on the dried cylinder bore surface. In Test Examples 3 to 5, tap water was used as high-pressure water, and in Test Examples 6 and 7, sodium carbonate water was used as high-pressure water. The pressure and the amount of water are as shown in Table 1.
[0071]
In Test Example 8 and Test Example 9, after the cylinder bore surface was processed and the cylinder bore surface was air-dried, the cylinder bore surface was further roughened by shot blasting with alumina particles. And after drying the cylinder bore surface by air cleaning method, a coating was formed on the cylinder bore surface by spraying Fe-1% C iron-based material on the cylinder bore surface.
In each of Test Examples 1 to 9, the cylinder bore surface on which the film was formed was cooled and post-processing such as honing was performed.
[0072]
The result of the film adhesion strength test is shown in FIG. The adhesion strength of the film was measured by a shearing method. In FIG. 6, the bar graph indicates the average value of the adhesion strength, and the arrow indicates the variation in the adhesion strength.
[0073]
Test Example 1 has an average value of adhesion strength that is substantially the same as that of Examples 3 to 9 of the present invention, but it can be seen that the variation in adhesion strength is remarkably large. As described above, in Test Example 1, the variation in the adhesion strength of the film is large because the working oil such as Cooland remaining in the casting hole cannot be removed by cleaning, and the oil content of the working oil on the cylinder bore surface is completely cleaned. This is considered to be due to the difference between the region where the working oil is ejected from the casting cavity by shot blasting or the working oil oozes out by spraying and is contaminated with oil.
[0074]
When only the shot blast was applied to the cylinder bore surface without cleaning as in Test Example 2, the average value of the adhesion strength of the coating itself was low, and the variation in the adhesion strength was large.
[0075]
In addition, the external appearance photograph of the cast hole which appeared on the cylinder bore surface of Test Example 2 is shown in FIG. 7, FIG. 8, and FIG. The casting hole of FIG. 7 is a casting hole of approximately φ0.65 mm. The casting hole in FIG. 8 is a casting hole of approximately 1.1 × 0.4 mm. The casting hole in FIG. 9 is a 1.8 × 0.6 mm casting hole.
[0076]
Further, the adhesion strength of the film in the vicinity of the casting hole in the region where the number of casting holes on the cylinder bore surface of Test Example 1 was significantly large and the adhesion strength of the film in the region where no casting hole was found were measured. Again, this was measured by the shear method. FIG. 10 shows the measurement results.
[0077]
It can be seen that the adhesion strength of the film in the vicinity of the casting hole is significantly lower than the adhesion strength of the film in the region where there is no casting hole. Thus, in Test Example 1, the adhesion strength of the film is greatly different between the region near the casting hole and the region without the casting hole, because the region near the casting hole is contaminated with oil.
[0078]
Test Examples 3 to 9 are examples using the cylinder bore surface processing method of this example. Test Example 8 and Test Example 9 are examples in which shot blasting was performed after the cylinder bore surface processing method of the present example was performed.
[0079]
Test Example 3 has a smaller variation in adhesion strength than Test Example 1, but is larger than Test Examples 4 to 9. The reason why the variation is smaller than in Test Example 1 is considered to be because oil can be removed more uniformly than in Test Example 1. Further, the reason why the variation is larger than in Test Examples 4 to 9 is considered that the pressure of the high-pressure water pump is low and the amount of high-pressure water is small. That is, according to the previous measurement test of the amount of cut, it is 0.02 mm when 205 MPa and 3.07 L / min. Therefore, it is considered that the oil content in the cast hole was not sufficiently removed.
[0080]
In Test Example 4 to Test Example 9, the average value of the adhesion strength is substantially the same as that of Test Example 1, but the variation in adhesion strength is significantly smaller than that of Test Example 1. This is considered to be because for Test Example 4 to Test Example 9, the amount of oil on the inside of the casting cavity was reliably removed as compared with Test Example 1 by increasing the amount of surface cutting.
[0081]
Specifically, Test Example 3 to Test Example 5 are the same under the same conditions except that the pressure of the high-pressure water pump and the amount of high-pressure water are different. The type of high-pressure water is tap water. It can be seen that as the pressure and the amount of water increase, the average value of the adhesion strength increases and the variation in the adhesion strength decreases. This is presumably because the increase in the amount of cutting increases the roughness of the surface, improves the adhesion strength, and removes more oil remaining in the casting cavity.
[0082]
In addition to the tests performed under the conditions shown in Table 1, the surface was cut to 0.21 mm under the conditions of tap water as the type of high-pressure water, the pressure as 380 MPa, and the amount of water as 4.16 L / min per high-pressure water injection nozzle. The adhesion strength was also confirmed in this case, but was not significantly different from that in Test Example 5.
[0083]
Test Example 6 and Test Example 7 are examples using sodium carbonate water used in alkaline cleaning as high-pressure water. Test Example 6 differs only in the type of high-pressure water, and the subsequent conditions are the same as Test Example 4. Similarly, Test Example 7 differs only in the type of high-pressure water, and the subsequent conditions are the same as Test Example 5. When Test Example 4 and Test Example 6 are compared, the average value of the adhesion strength is slightly improved in Test Example 6, and the variation in adhesion strength is also improved in Test Example 6. Comparing Test Example 5 and Test Example 7, the average adhesion strength was slightly better in Test Example 5, and the variation in adhesion strength was slightly smaller in Test Example 5. In any case, it can be seen that there is not much difference between using tap water and using sodium carbonate water.
[0084]
Test Example 8 and Test Example 9 are examples in which shot blasting was performed after Test Example 4 and Test Example 5. It can be seen that the average value of the adhesion strength and the variation in the adhesion strength are slightly improved.
[0085]
Although this test is a test performed on the cylinder bore surface, even if the cylinder bore surface is not particularly formed, an equivalent result can be obtained as long as the side wall surface of the perforated column is formed.
[0086]
(Cavity observation test)
In this observation test, the cylinder bore surface was processed using the cylinder bore surface processing method of the present invention, and the cross section of the cast hole was observed when a sprayed coating was formed. In addition, ADC12 was used for the material which comprises a cylinder bore surface.
[0087]
In this observation test, an artificial casting hole having an inner diameter of φ0.8 mm was provided as a casting hole opened on the cylinder bore surface. The cylinder bore surface treatment method was set in two conditions: the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle was φ0.381 mm, and the amount of water from the high-pressure water injection nozzle was 3.07 L / min and 4.16 L / min. The pressure of the high-pressure water pump at this time was 380 MPa. Further, the moving speed in the axial direction of the high-pressure water injection nozzle was set such that the amount of water was 3.07 L / min, 2 mm / sec, and the amount of water was 4.16 L / min, 4 mm / sec. Further, the number of rotations of the high-pressure water injection nozzle was 650 rpm. The high-pressure water injection nozzle was moved once in the axial direction along the entire length of the cylinder bore surface. The length of the cylinder bore in the axial direction was 135 mm, and the inner diameter of the cylinder bore was φ82 mm.
[0088]
Further, after treating the surface of the cylinder bore surface under the above conditions, an iron-based film was formed by thermal spraying. A film was formed so that the thickness was 0.1 mm.
[0089]
11 and 12 show photographs of the cross section of the artificial casting hole when the film is formed in this way. FIG. 11 is a photograph of a cross section when the water amount is 3.07 L / min and the moving speed is 2 mm / sec. FIG. 12 is the case where the water amount is 4.16 L / min and the moving speed is 4 mm / sec. FIG.
[0090]
It can be seen from FIGS. 11 and 12 that the opening of the artificial casting cavity is crushed and reduced by carrying out the cylinder bore surface treatment method of the present invention. This is a high-pressure fluid that efficiently removes the cylinder bore surface, cleans the surface of the cylinder bore surface by cutting it finely, and simultaneously moves a large amount of fluid over the artificial casting cavity at a constant moving speed. This is because the edge portion of the opening of the cast hole is plastically flowed.
[0091]
When a low carbon iron alloy is thermally sprayed to form a film having a thickness of 0.1 to 0.2 mm, it is found that a cast hole having an inner diameter of φ0.5 mm or less can be filled with a film by thermal spraying. Has been issued. Therefore, a countermeasure for a cast hole having an inner diameter of φ0.5 to 0.8 mm has been a problem.
[0092]
In the processing method of the cylinder bore surface of the present invention, even when the water amount is set to 3.07 L / min and the moving speed is set to 2 mm / sec, the water amount is set to 4.16 L / min and the moving speed is set to 4 mm / sec. It can be seen that the edge portion of the opening of the casting hole is plastically flowed and cleaned while closing the opening.
[0093]
For reference, FIG. 13 shows a photograph of a cross section of the artificial casting cavity when the cylinder bore surface within the range of the conditions described in claims 2 and 5 of Japanese Patent No. 2586986 is processed. The processing conditions of the cylinder bore surface will be described more specifically. The inner diameter of the high pressure water injection nozzle is φ0.15 mm, the amount of water is 0.57 L / min, the moving speed in the axial direction of the high pressure water injection nozzle is 2 mm / second, and the high pressure water injection The number of rotations of the nozzle was 650 rpm. Here, the inner diameter of the artificial casting hole provided on the cylinder bore surface was 0.6 mm, and the coating by thermal spraying was formed so that the film thickness was 0.3 mm. When the cylinder bore surface is processed under this condition, it can be seen that no change occurs in the opening.
[0094]
(Measurement test of aperture reduction rate)
In this measurement test, an artificial casting hole with an inner diameter of φ0.8 mm is provided as a casting hole opened on the cylinder bore surface, and how much the opening is reduced by injecting high-pressure water onto the cylinder bore surface, that is, how much is closed. Was measured. In addition, ADC12 was used for the material which comprises a cylinder bore surface.
[0095]
The setting conditions of the processing method of the cylinder bore surface were such that the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle was φ0.381 mm, and the number of rotations of the high-pressure water injection nozzle was 650 rpm. A plurality of amounts of high-pressure water from the high-pressure water injection nozzle and moving speeds of the high-pressure water injection nozzle were set. That is, four types of moving speeds of the high-pressure water jet nozzle were set: 1 mm / second, 1.5 mm / second, 2 mm / second, and 4 mm / second. The amount of water from one high-pressure water injection nozzle was set to 2.17 L / min, 2.51 L / min, 3.07 L / min, 3.55 L / min, and 4.35 L / min. The high-pressure water injection nozzle was moved once in the axial direction along the entire length of the cylinder bore.
[0096]
The length of the cylinder bore in the axial direction was 135 mm, and the inner diameter of the cylinder bore was φ82 mm.
[0097]
These results are shown in FIG. From these results, when the amount of water exceeds 3.07 L / min and the moving speed of the high-pressure water injection nozzle is 1 mm / sec, 1.5 mm / sec, 2 mm / sec, the inner diameter is φ0.8 mm It can be seen that the opening is closed and the diameter is 0.5 mm or less. Therefore, it is considered that the moving speed in the axial direction of the high-pressure water spray nozzle is preferably set to about 1 to 3 mm / second.
[0098]
(Irradiated area observation test)
Next, the relationship between the inner diameter of the high-pressure water jet nozzle and the area irradiated with high-pressure water, that is, the irradiated area was observed.
[0099]
15 and 16 show photographs of the cylinder bore surface when high-pressure water is injected within the range of the conditions described in claims 2 and 5 of Japanese Patent No. 2586986. FIG. 16 is an enlarged photograph of a part of FIG. FIG. 17 shows a photograph of the cylinder bore surface when the cylinder bore surface processing method of the present invention is executed.
[0100]
Here, specific conditions for injecting high-pressure water within the range of the conditions described in claims 2 and 5 of Japanese Patent No. 2586986 will be described. The inner diameter of the high-pressure water injection nozzle is φ0.15 mm, The pressure of the pump is 276 MPa, the amount of water is 0.57 L / min, the moving speed in the axial direction of the high pressure water injection nozzle is 2 mm / second, and the rotation speed of the high pressure water injection nozzle is 650 rpm. In the following description, the condition of Japanese Patent No. 2586986 refers to the condition described here.
[0101]
In claim 2 of Japanese Patent No. 2586986, the pressure is described as “between 25.000 psi and 60.000 psi”, and in claim 5, the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle is defined as “0.005 inch to 0.006 inch”. Is described.
[0102]
On the other hand, the specific conditions of the present invention will be described. The inner diameter of the high pressure water injection nozzle is φ0.38 mm, the pressure of the high pressure water pump is 310 MPa, the amount of water is 3.76 L / min, and the axial direction of the high pressure water injection nozzle is The moving speed is 1.5 mm / second, and the rotation speed of the high-pressure water spray nozzle is 650 rpm. In the following description, the condition of the present invention refers to the condition described here.
[0103]
In any case, the axial length of the cylinder bore was 135 mm, and the inner diameter of the cylinder bore was φ82 mm. The high-pressure water injection nozzle was moved once in the axial direction along the entire length of the cylinder bore.
[0104]
When high pressure water is injected under the condition of Japanese Patent No. 2586986, it can be seen from FIGS. 15 and 16 that the cylinder bore surface has been processed into a stripe shape. In other words, it can be seen that there is unevenness in the way of processing. In contrast, when the cylinder bore surface is processed under the conditions of the present invention, it can be seen that there is no unevenness.
[0105]
This is presumably because when the treatment is performed under the conditions of Japanese Patent No. 2566986, the area of the irradiated region where the impact energy of the high-pressure water is concentrated is reduced because the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle is small. On the other hand, when the treatment is performed under the conditions of the present invention, the area of the irradiated region where the impact energy of the high-pressure water is concentrated is moderately wide because the inner diameter of the high-pressure water injection nozzle is large. Conceivable.
[0106]
Here, a state of jetting high-pressure water, an irradiation pattern, and an energy pattern are shown in FIG. FIG. 18A shows the case of processing under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, and FIG. 18B shows the case of processing under the conditions of the present invention.
[0107]
Thus, when processing under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, the high pressure water injection nozzle is moved in the axial direction while rotating. There is a gap region (hereinafter referred to as “gap region” as appropriate) between the irradiation region (hereinafter referred to as “center irradiated region” as appropriate) and the central irradiated region of the high pressure water jet nozzle adjacent to this irradiated region in the axial direction. Will occur. The degree of cutting increases between the gap region and the central irradiated region. As a result, a central irradiated region having a large degree of cutting and a gap region having a small degree of cutting are formed in a stripe shape on the cylinder bore surface.
[0108]
On the other hand, when the cylinder bore surface is processed under the conditions of the present invention, the central irradiated region has an appropriate area, so that it is adjacent to the central irradiated region of the high-pressure water jet nozzle and the central irradiated region in the axial direction. There is no gap between the central irradiated region.
[0109]
Here, FIG. 19A shows the state of cutting of the cylinder bore surface when processed under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, and FIG. 19B shows the state of cutting of the cylinder bore surface when processed under the conditions of the present invention. Indicates. As shown in FIG. 19A, when processing is performed under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, a gap is generated between the central irradiated region and the adjacent central irradiated region, and a large swell is formed. In contrast, as shown in FIG. 19B, there is no swell when processing is performed under the conditions of the present invention.
[0110]
FIG. 20 shows a graph of the surface roughness of the cylinder bore surface processed here. 20A shows the surface roughness of the cylinder bore surface when treated under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, and FIG. 20B shows the surface roughness of the cylinder bore surface when treated under the conditions of the present invention. .
[0111]
As shown in FIG. 20A, when processing was performed under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, peaks and valleys were formed on the cylinder bore surface. In FIG. 20, the central irradiated region is indicated by (1), and the gap region is indicated by (2). The central irradiated area where the impact energy is concentrated becomes a valley, and the gap area forms a peak. In the case of processing in Japanese Patent No. 2586986, the surface roughness of the cylinder bore surface as a whole was able to obtain a value of about 40-60 Rz in the old JIS, but about 5-20 Rz about the mountain part which is the gap region. Only numerical values could be obtained. In addition, it has been confirmed by experience that the surface roughness that can provide the adhesion strength required for the sprayed coating is approximately 13 Rz in terms of the old JIS surface roughness. I can't get it.
[0112]
In the case of processing under the conditions of the present invention, there is no distinction between the central irradiated region and the gap region as shown in FIG. Therefore, no crests or troughs are formed, and there is no difference between the partial surface roughness of the central irradiated region and the gap region and the surface roughness of the entire cylinder bore surface. This is presumably because the surface of the entire cylinder bore surface was cut uniformly.
[0113]
As in the case of processing under the condition of Japanese Patent No. 2586986, when a crest and a trough are generated on the cylinder bore surface and there is a difference in the depth, it is necessary to smooth the surface of the cylinder bore surface in post-processing after spraying. Therefore, the thickness of the sprayed coating must be determined according to the deep valley. In addition to the increase in cycle time, this also increases the tensile residual stress in the film as the film thickness increases, which adversely affects the adhesion strength of the film.
[0114]
Furthermore, if there are peaks and valleys, the peaks may adversely affect the spraying on the valleys. This means that a blocking effect often referred to in thermal spraying construction appears. A photograph showing the cylinder bore surface on which the blocking effect appears is shown in FIG. The cylinder bore surface shown in FIG. 21 is obtained by spraying the cylinder bore surface shown in FIG. Thus, typical pores with a blocking effect are observed. This is not favorable for the quality of the coating.
[0115]
In the case of processing under the conditions of the present invention, the above-mentioned drawbacks can be avoided because no distinction is made between peaks and valleys.
[0116]
The above description can be applied not only to the cylinder bore surface but also to the side wall surface of the perforation formed in a columnar shape.
[0117]
【The invention's effect】
As a pretreatment for forming the coating, the coating cylinder bore surface and the perforated side wall surface of the present invention are processed using the cylinder bore surface processing method of the present invention and the perforated side wall surface processing method of the present invention, thereby improving the adhesion strength of the coating. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing an outline of a high-pressure water jetting apparatus used in a measurement test of a work amount and an adhesion strength test of a film.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a nozzle body of a high-pressure water jetting apparatus used in a measurement test of a work amount and an adhesion strength test of a film.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the pressure of the high-pressure water pump and the amount of machining on the cylinder bore surface.
FIG. 4 is an enlarged photograph of the cylinder bore surface when the pressure is 276 MPa and the amount of water is 3.55 L / min and the surface of the cylinder bore surface is cut 0.075 mm.
5 is an enlarged view of FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing the results of a film adhesion strength test.
FIG. 7 is a photograph showing an appearance of a cast hole appearing on a cylinder bore surface.
FIG. 8 is a photograph showing an appearance of a cast hole appearing on a cylinder bore surface.
FIG. 9 is a photograph showing an appearance of a cast hole appearing on a cylinder bore surface.
FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the adhesion strength of a film in the vicinity of a casting hole in a region where the number of casting holes on the cylinder bore surface is significantly large and the adhesion strength of the film in a region where no casting hole is seen at all. .
FIG. 11 is a photograph of a cross section of an artificial cast hole when a film is formed, and is a photograph of a cross section when the amount of water is 3.07 L / min and the moving speed is 2 mm / sec.
FIG. 12 is a photograph of a cross section of an artificial cast hole when a film is formed, and is a photograph of a cross section when processing is performed at a water amount of 4.16 L / min and a moving speed of 4 mm / sec.
FIG. 13 is a cross-sectional photograph of an artificial casting hole when a film is formed, and the artificial casting hole when a cylinder bore surface within the range of the conditions described in claims 2 and 5 of Japanese Patent No. 2586986 is processed. FIG.
FIG. 14 is a diagram showing the results of an aperture reduction rate measurement test.
FIG. 15 is a photograph of a cylinder bore surface when high pressure water is injected within the range of the conditions described in claims 2 and 5 of Japanese Patent No. 2586986.
FIG. 16 is a photograph of a cylinder bore surface when high pressure water is injected within the range of the conditions described in claims 2 and 5 of Japanese Patent No. 2586986.
FIG. 17 is a photograph of a cylinder bore surface when the cylinder bore surface processing method of the present invention is executed.
FIG. 18 is a diagram showing a state of high-pressure water injection, an irradiation pattern, and an energy pattern. FIG. 18A shows the case of processing under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, and FIG. 18B shows the case of processing under the conditions of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a state of cutting of the cylinder bore surface. FIG. 19A shows the state of machining of the cylinder bore surface when processed under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, and FIG. 19B shows the state of machining of the cylinder bore surface when processed under the conditions of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a graph of the roughness of the treated cylinder bore surface. 20A shows the surface roughness of the cylinder bore surface when treated under the conditions of Japanese Patent No. 2586986, and FIG. 20B shows the surface roughness of the cylinder bore surface when treated under the conditions of the present invention. .
FIG. 21 is a photograph showing a cylinder bore surface on which a blocking effect appears.
FIG. 22 is a diagram showing a process for forming a film using the cylinder bore processing method of the present invention.
FIG. 23 shows a step of forming a film by spraying on a cylinder bore surface that is conventionally performed.
FIG. 24 is a view showing a state in which the Cooland remains in the casting cavity in the conventional process, and the Cooland pops out after shot blasting.
[Explanation of symbols]
X: Cast hole
Y: Cylinder bore surface
Z: Cooland
10: High pressure water injection pump
20: High pressure water piping
30: Manipulator
40: Nozzle body
50: High pressure water injection nozzle
100: High pressure water injection device
110: Cylinder block
120: Cylinder bore
130: Cylinder bore surface

Claims (7)

高圧水噴射ノズルを有する高圧水噴射装置を用いて、該高圧水噴射ノズルをシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内部空間に導入し、該シリンダボアのシリンダボア面に向けた該高圧水噴射ノズルを該シリンダボアの軸芯を回転中心として回転させつつ該シリンダボアの内部空間を軸方向に移動させながら、該高圧水噴射ノズルから該シリンダボア面に高圧水を噴射して該シリンダボア面を洗浄し且つ粗くするシリンダボア面の処理方法において、
前記高圧水噴射ノズルの内径は0.30〜0.44mmであり、
前記高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は前記高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分であり、
前記高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1.0〜8.0mm/秒であることを特徴とするシリンダボア面の処理方法。
Using a high-pressure water injection device having a high-pressure water injection nozzle, the high-pressure water injection nozzle is introduced into the internal space of the cylinder bore formed in the cylinder block, and the high-pressure water injection nozzle directed toward the cylinder bore surface of the cylinder bore is connected to the cylinder bore. A cylinder bore surface that cleans and roughens the cylinder bore surface by injecting high-pressure water from the high-pressure water injection nozzle onto the cylinder bore surface while moving the inner space of the cylinder bore in the axial direction while rotating about the axis of the cylinder In the processing method of
The internal diameter of the high-pressure water injection nozzle is 0.30 to 0.44 mm,
The amount of high-pressure water sprayed from the high-pressure water spray nozzle is 2.3 to 5.6 L / min per one high-pressure water spray nozzle,
A method for treating a cylinder bore surface, wherein an axial moving speed of the high-pressure water spray nozzle is 1.0 to 8.0 mm / sec.
前記高圧水の噴射による前記シリンダボア面の被削の深さは、前記シリンダボア面に形成される凹凸の凹部の最深部の深さが平均0.05mm以上である請求項1記載のシリンダボア面の処理方法。2. The cylinder bore surface treatment according to claim 1, wherein the depth of machining of the cylinder bore surface by the injection of the high-pressure water is such that the depth of the deepest portion of the concave and convex portions formed on the cylinder bore surface is 0.05 mm or more on average. Method. 前記高圧水噴射ノズルの回転数は、100〜1000rpmである請求項1又は2記載のシリンダボア面の処理方法。The method for treating a cylinder bore surface according to claim 1 or 2, wherein the rotation speed of the high-pressure water injection nozzle is 100 to 1000 rpm. 前記高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の圧力は、206〜415MPaである請求項1、2又は3記載のシリンダボア面の処理方法。The method for treating a cylinder bore surface according to claim 1, 2 or 3, wherein the pressure of the high-pressure water sprayed from the high-pressure water spray nozzle is 206 to 415 MPa. 前記シリンダブロックは、アルミニウム合金製シリンダブロックである請求項1、2、3又は4記載のシリンダボア面の処理方法。The cylinder bore surface processing method according to claim 1, wherein the cylinder block is an aluminum alloy cylinder block. 高圧水噴射ノズルを有する高圧水噴射装置を用いて、該高圧水噴射ノズルを円柱状に形成された穿孔の内部空間に導入し、該穿孔の側壁面に向けた該高圧水噴射ノズルを該穿孔の軸芯を回転中心として回転させつつ該穿孔の内部空間を軸方向に移動させながら、該高圧水噴射ノズルから該穿孔の該側壁面に高圧水を噴射して該側壁面を洗浄し且つ粗くする穿孔側壁面の処理方法において、
前記高圧水噴射ノズルの内径は0.30〜0.44mmであり、
前記高圧水噴射ノズルから噴射される高圧水の水量は前記高圧水噴射ノズル1個当たり2.3〜5.6L/分であり、
前記高圧水噴射ノズルの軸方向の移動速度は1.0〜8.0mm/秒であることを特徴とする穿孔側壁面の処理方法。
Using a high-pressure water injection device having a high-pressure water injection nozzle, the high-pressure water injection nozzle is introduced into the inner space of the perforation formed in a columnar shape, and the high-pressure water injection nozzle directed toward the side wall surface of the perforation The high-pressure water is sprayed from the high-pressure water spray nozzle onto the side wall surface of the perforation while the inner surface of the perforation is moved in the axial direction while rotating about the axis of the shaft, and the side wall surface is cleaned and roughened. In the processing method of the perforated side wall surface,
The internal diameter of the high-pressure water injection nozzle is 0.30 to 0.44 mm,
The amount of high-pressure water sprayed from the high-pressure water spray nozzle is 2.3 to 5.6 L / min per one high-pressure water spray nozzle,
The method for treating a perforated side wall surface, wherein the high-speed water jet nozzle has an axial moving speed of 1.0 to 8.0 mm / sec.
前記高圧水の噴射による前記穿孔の前記側壁面の被削の程度は、前記側壁面に形成される凹凸の凹部の最深部の深さが平均0.05mm以上である請求項6記載の穿孔側壁面の処理方法。The perforation side according to claim 6, wherein the depth of the deepest portion of the concave and convex recesses formed on the side wall surface is 0.05 mm or more on average as the degree of cutting of the side wall surface of the perforation by the injection of the high-pressure water. Wall processing method.
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