JP4507795B2 - Thermal spray pretreatment method - Google Patents
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本発明は、溶射皮膜を形成する前の円筒内面を粗面に形成する溶射前処理方法に関する。 The present invention relates to a thermal spraying pretreatment method for forming a cylindrical inner surface before forming a thermal spray coating on a rough surface.
自動車用エンジンの重量低減および排気処理対応に効果のあるライナレスアルミシリンダブロックのシリンダボア内面に対して溶射皮膜を形成する際に、その前工程として、溶射皮膜の密着性を高める目的でシリンダボア内面を粗面に形成する必要がある。 When forming a thermal spray coating on the cylinder bore inner surface of a linerless aluminum cylinder block, which is effective for reducing the weight of an automobile engine and dealing with exhaust treatment, as a pre-process, the inner surface of the cylinder bore is improved for the purpose of improving the adhesion of the thermal spray coating. It is necessary to form on a rough surface.
例えば、下記特許文献1には、シリンダボア内面に対し、ボーリング加工を行ってねじ状の凹部を形成するとともに、このとき発生する切削片によって、凹部相互間の凸部を除去して微細凹凸部となる破断面を形成している。
ところが、上記した従来の溶射前処理方法では、ボーリング加工に時間がかかり、加工能率が低下するという問題がある。 However, the conventional thermal spraying pretreatment method described above has a problem that it takes time for boring and the machining efficiency is lowered.
そこで、本発明は、円筒内面を短時間で粗面化できるようにすることを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to enable the cylindrical inner surface to be roughened in a short time.
本発明は、溶射皮膜を形成する前の円筒内面を粗面に形成する溶射前処理方法において、前記円筒内に工具を挿入し、前記工具の刃部が、前記円筒内面に押し付けられつつ前記挿入方向に移動する際に、挿入抵抗によって弾性変形して振動し、この振動により、前記円筒内面の表面を剥ぎ取って粗面に形成することを最も主要な特徴とする。 The present invention provides a thermal spraying pretreatment method in which a cylindrical inner surface before forming a sprayed coating is formed into a rough surface, and a tool is inserted into the cylinder, and the blade portion of the tool is pressed against the cylindrical inner surface while the insertion is performed. When moving in the direction, the most important feature is that the cylinder is elastically deformed by the insertion resistance and vibrates, and by this vibration, the surface of the cylindrical inner surface is peeled off to form a rough surface.
本発明によれば、円筒内に挿入する工具の刃部を、円筒内面に押し付けつつ挿入方向に移動させる際に振動させ、この振動により、円筒内面の表面を剥ぎ取って粗面に形成するようにしたので、ボーリング加工による場合に比較して、円筒内面を短時間で粗面化することができる。 According to the present invention, the blade portion of the tool to be inserted into the cylinder is vibrated when being moved in the insertion direction while being pressed against the inner surface of the cylinder, and by this vibration, the surface of the inner surface of the cylinder is stripped to form a rough surface. Therefore, the inner surface of the cylinder can be roughened in a shorter time than in the case of boring.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる溶射前処理方法を示す断面図である。溶射皮膜を形成する前の円筒内面として、ここでは例えばエンジンのシリンダブロック1における円筒内面となるシリンダボア内面3とする。上記したシリンダブロック1は、アルミ合金(ADC12材)からなるダイカスト製であり、シリンダボア内面3は、一定の精度で加工してある。このシリンダボア内面3を粗面に形成した後、鉄系材料からなる溶射用材料をシリンダボア内面3に溶射して溶射皮膜を形成する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thermal spraying pretreatment method according to the first embodiment of the present invention. Here, for example, a cylinder bore
上記したシリンダボア内面3を粗面化する際に、図2に拡大して示すような工具5を使用する。図2(a)は工具5の正面図、図2(b)は図2(a)の底面図である。
When roughening the above-described cylinder bore
工具5は、図示しない加工装置の主軸7に装着する支持部9と、支持部9の下端に位置する工具本体としての円盤部11と、円盤部11の周囲にその周方向に沿って等間隔位置に着脱可能に取り付けた4つの刃部としての超硬合金からなるチップ13とを、それぞれ備えている。
The
各チップ13は、図2(b)に示すように、外周縁13aがシリンダボア内面3の凹状の曲面とほぼ一致する凸状の曲線状に形成され、その各外周縁13aを含む円Pの直径を、本工具5による加工前のシリンダボアの内径より僅かに大きくする。
As shown in FIG. 2 (b), each
加工装置の主軸7は、その軸方向に移動するとともに、所定角度毎に順次回転する。所定角度とは、図2(b)に示すように、チップ13の円周方向両端A,Bと工具5の中心Qとを結ぶ二つの直線相互がなす角度θより小さい角度である。
The
次に作用を説明する。図示しない加工装置の駆動により、工具5を、図1に示すように、シリンダブロック1の上方からシリンダボア内に挿入することで、各チップ13の外周縁13aが、シリンダボア内面3に押し付けられつつ挿入方向に移動することで、チップ13は、図1中で上下方向に、微細ないわゆるびびり振動が発生し、この振動によって、図3に示すように、シリンダボア内面3の表面を剥ぎ取るようにして粗面3aを形成する。
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 1, the
このとき、チップ13は、円盤部11の周方向に少なくとも3つあればよく、これにより、この少なくとも3つのチップ13が同時に加工動作を行うことで、工具の逃げによる孔径の縮小を避けるとともに、切削(挿入)抵抗の発生によりチップ13が弾性変形し、上記したびびり振動が発生する。
At this time, it is sufficient that at least three
工具5をシリンダボア内面3の図1中で軸方向下端まで移動させて、各チップ13の幅分を粗面3aに形成したら、工具5を上方に移動させてシリンダボアから引き抜く。その後、前記した所定角度、すなわち前記図2(b)に示した角度θより小さい角度分だけ工具5を回転させ、この状態で、工具5を上記と同様にして再度下方に移動させてシリンダボア内に挿入し、前記加工した粗面3aに対して周方向に連続する粗面を同様にして形成する。
When the
このようにして、粗面3aを、ほぼチップ13の幅分だけ周方向に沿って繰り返し形成することで、シリンダボア内面3の全体を粗面化する。粗面化した後は、後述する方法で、鉄系材料からなる溶射用材料をシリンダボア内面3に溶射して溶射皮膜を形成する。
In this way, the entire
上記した本実施形態によれば、シリンダボア内に挿入する工具3のチップ13を、シリンダボア内面3に押し付けつつ挿入方向に移動させる際に振動させ、この振動によりシリンダボア内面3の表面を剥ぎ取って粗面化するようにしたので、ボーリング加工による場合に比較して、シリンダボア内面3を短時間で粗面化することができ、生産性向上に寄与することができる。
According to the above-described embodiment, the
また、チップ13の外周縁13aは、シリンダボア内面3の曲面にほぼ整合する曲線形状にすることで、その曲線のRを比較的大きくすることができるので、チップ13の摩耗を抑制できるとともに、ボーリング加工時の場合のような鋳巣によるチップ13の破損も回避でき、工具の長寿命化を達成できる。
In addition, since the outer
また、得られる粗面形状も、ボーリング加工時に切削片によって凸部を破壊する場合に比較して全体として安定化するので、その後形成する溶射皮膜の密着力が高まる。 Moreover, since the rough surface shape obtained also stabilizes as a whole compared with the case where a convex part is destroyed with a cutting piece at the time of a boring process, the adhesive force of the sprayed coating formed after that increases.
図4は、本発明の第2の実施形態に係わる、前記図2に相当する工具50を示す。この工具50は、前記した加工装置の主軸7に装着する支持部90に、複数(ここでは5個)の円盤部11(11A,11B,11C,11D,11E)を設け、各円盤部11の周囲に、4つの刃部としてのチップ13(13A,13B,13C,13D,13E)を周方向に沿って等間隔位置に着脱可能に取り付けている。
FIG. 4 shows a
そして、各円盤部11の4つのチップ13は、隣接する円盤部11のもの同士が、図4(b)に示すように、平面視で一部が重なり合うように、円周方向に順次ずらし、全てのチップ13によって周方向に沿って連続した配置となるようにする。
Then, the four
第2の実施形態においても、図1に示した第1の実施形態と同様に、図示しない加工装置の駆動により、工具50を、シリンダブロック1の上方からシリンダボア内に挿入することで、各チップ13の外周縁13aが、シリンダボア内面3に押し付けられつつ挿入方向に移動することで、チップ13は、切削(挿入)抵抗により弾性変形して挿入方向に微細なびびり振動が発生し、この振動によって、前記図3に示したものと同様に、シリンダボア内面3の表面を剥ぎ取るようにして粗面3aを形成する。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, each chip is inserted by inserting a
このため、第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の効果を有するほか、図4(b)に示すように、すべてのチップ13(13A,13B,13C,13D,13E)が周方向に沿って連続して配置されているので、工具50を、シリンダボア内に対して1回の挿入動作を行うだけで、シリンダボア内面3の全体に対して粗面化することができ、加工時間をさらに短縮することができる。
For this reason, the second embodiment has the same effect as the first embodiment, and all the chips 13 (13A, 13B, 13C, 13D, and 13E) are rotated as shown in FIG. Since the
なお、上記した円筒表面としては、エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア内面3に限ることはなく、他の円筒内面に対してこの発明を適用可能である。
The cylindrical surface described above is not limited to the cylinder bore
また、上記のようにして溶射前処理加工したシリンダボア内面3の粗面形状については、レーザなどの被接触型の形状測定機などにより形状を測定し、その精度を保証している。
Moreover, about the rough surface shape of the cylinder bore
図5は、シリンダボア内面3を粗面化した後に溶射皮膜を形成するための溶射装置の概略を示す全体構成図である。この溶射装置は、シリンダボア内の中心に、ガス溶線式の溶射ガン31を挿入し、その溶射口31aから溶射用材料として溶融した鉄系金属材料を溶滴33として溶射してシリンダボア内面3に溶射皮膜32を形成する。
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing an outline of a thermal spraying apparatus for forming a thermal spray coating after roughening the cylinder bore
溶射ガン31は、溶線送給機35から溶射用材料として鉄系金属材料の溶線37の送給を受けるとともに、アセチレンまたはプロパンあるいはエチレンなどの燃料を貯蔵した燃料ガスボンベ39および酸素を貯蔵した酸素ボンベ41から、配管43および45を介して燃料ガスおよび酸素の供給をそれぞれ受ける。
The
上記した溶線37は、溶射ガン31に対し、中央部の上下に貫通する溶線送給孔47の上端から下方に向けて送給する。また、燃料および酸素は、溶線送給孔47の外側の円筒部49に、上下方向に貫通して形成してあるガス案内流路51に供給する。この供給した燃料および酸素の混合ガスは、ガス案内流路51の図5中で下端開口部51aから流出し、点火されることで燃焼炎53が形成される。
The above-mentioned
前記円筒部49の外周側には、アトマイズエア流路55を設けてあり、さらにその外周側には、いずれも円筒形状の隔壁57と外壁59との間に形成したアクセラレータエア流路61を設けてある。
An atomizing air flow channel 55 is provided on the outer peripheral side of the
アトマイズエア流路55を流れるアトマイズエアは、燃焼炎53の熱を前方(図5中で下方)へ送って周辺部に対する冷却を行うとともに、溶融した溶線37を同前方へ送る。一方、アクセラレータエア流路61を流れるアクセラレータエアは、上記前方へ送られ溶融した溶線37を、この送り方向と交差するように前記シリンダボア内面3に向けて溶滴33として送り、シリンダボア内面3に溶射皮膜32を形成する。
The atomizing air flowing through the atomizing air flow channel 55 sends the heat of the
アトマイズエア流路55には、アトマイズエア供給源67から、減圧弁69を備えたエア供給管71を通してアトマイズエアを供給する。一方、アクセラレータエア流路61には、アクセラレータエア供給源73から、減圧弁75およびマイクロミストフィルタ77をそれぞれ備えたエア供給管79を通してアクセラレータエアを供給する。
Atomized air is supplied to the atomized air flow channel 55 from an atomized
アトマイズエア流路55とアクセラレータエア流路61との間の隔壁57は、図5中で下部側の先端部に、外壁59に対しベアリング81を介して回転可能となる回転筒部83を備えている。この回転筒部83の上部外周に、アクセラレータエア流路61に位置する回転翼85を設けてある。回転翼85に、アクセラレータエア流路61を流れるアクセラレータエアが作用することで、回転筒部83が回転する。
The
回転筒部83の先端(下端)面83aには、回転筒部83と一体となって回転する先端部材87を固定してある。先端部材87の周縁の一部には、前記したアクセラレータエア流路61にベアリング81を通して連通する噴出流路89を備えた突出部91を設けてあり、噴出流路89の先端に、溶滴33を噴出させる前記した溶射口31aを設けている。
A
溶射口31aを備える先端部材87が回転筒部83と一体となって回転しつつ溶射ガン31をシリンダボアの軸方向に移動させることで、シリンダボア内面3のほぼ全域に溶射皮膜32形成する。
The
1 シリンダブロック
3 シリンダボア内面(円筒内面)
3a 粗面
5 工具
11(11A,11B,11C,11D,11E) 円盤部(工具本体)
13(13A,13B,13C,13D,13E) チップ(刃部)
13a チップの外周縁
32 溶射皮膜
P チップの外周縁を含む円
1
3a
13 (13A, 13B, 13C, 13D, 13E) Tip (blade)
13a Outer peripheral edge of
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