JP4580121B2 - シリンダライナの鋳包み成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリンダライナの鋳包み成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンにおいてシリンダライナを鋳包んだものとしては、例えば、次図のようなシリンダブロックがある。次図でシリンダライナの鋳包み成形方法について説明する。
図２０は従来のシリンダライナの鋳包み成形方法の説明図である。
まず、シリンダライナ１０１を形成し、その次にシリンダライナ１０１・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を各々シリンダピッチＰだけ離して図に示していない鋳型内にセットし、そして鋳型にダイカスト機で溶融金属を充填することで、シリンダライナ１０１・・・をシリンダ部１０２に鋳包んだシリンダブロック１０３を得ることができる。
このようにシリンダライナ１０１を鋳包むことで、シリンダの耐摩耗性の向上を図ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シリンダブロック１０３のシリンダピッチをＰに設定してシリンダライナ１０１を鋳包むと、シリンダライナ１０１と隣のシリンダライナ１０１との間の鋳物肉厚はＴ２となり、薄く、シリンダライナ１０１間の強度を確保し難かった。
この場合、シリンダライナの外面の凸部を踏襲しながら、アンカ効果を向上させるとともに、鋳物肉厚を確保し、且つシリンダブロックを小型化できるものが求められていた。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、シリンダライナの外周部のアンカ効果を向上させることができ、シリンダブロックの小型化を図ることができるシリンダライナの鋳包み成形方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウムの作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形すると同時に、この筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形する押出し工程と、押出し後の押出し材を引抜き装置で仕上げるとともに、リブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形する引抜き工程と、引抜き後の引抜き材を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナを形成する切断工程と、シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する鋳造工程と、からなることを特徴とする。
【０００６】
押出し工程でビレットを筒に成形すると同時に、筒の外面にリブを成形することで、リブを第１段階の形状に成形する。
引抜き工程では、押出し材のリブを先端側から圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、根元の略９０°の隅に応力が集中せず、根元から亀裂が入る虞れがない。
また、押出し材のリブを先端側から圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、シリンダライナのアンカ効果は向上する。さらに、リブは低くなり、その分だけシリンダライナ同士を接近させることができ、シリンダブロックは小型になる。
【０００７】
請求項２は、押出し工程後のリブの断面積をＳ１、引抜き工程後のリブの断面積をＳ２としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１を百分率表示で５〜１２％に設定することを特徴とする。
５％未満では、引抜き後の内径が大きくなり過ぎる場合もあれば、逆に小さくなり過ぎる傾向もあり、引抜き後の内径のばらつきは大きい。
１２％を超えると、引抜き工程後のリブの根元に割れが発生しやすくなる。
その結果、引抜き後の内径精度の観点から下限を５％とし、引抜き工程後のリブの根元の割れ対策の観点から上限を１２％とする。
【０００８】
請求項３は、引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定することを特徴とする。
リブの高さＬｈを、Ｌｈ＜Ｌｗに設定するので、リブの高さは小さく、その分だけシリンダライナ同士をより接近させることができ、シリンダブロックはより小型化になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るシリンダライナの鋳包み成形方法のフローチャートであり、ＳＴはステップを示す。
ＳＴ０１：酸化物系セラミックス成形体にアルミニウム合金を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する。
ＳＴ０２：ビレットを押出し、筒の外面にリブを成形した押出し材を造る。
ＳＴ０３：押出し材を引抜きつつ、リブを圧縮してアンダカット形状を成形した引抜き材を造る。
ＳＴ０４：引抜き材を切断してシリンダライナを形成する。
ＳＴ０５：シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する。
次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を具体的に説明する。
【００１０】
図２は本発明に係るアルミニウム基複合材の製造装置の概要構造図であり、アルミニウム基複合材製造装置１０は、雰囲気炉１１と、この雰囲気炉１１に付属した加熱装置１２と、雰囲気炉１１に不活性ガスを供給するガス供給装置１３と、雰囲気炉１１内を減圧する真空ポンプ１４とからなる。１５及び１６は坩堝（るつぼ）である。
詳しくは、加熱装置１２は、例えば、制御装置２１と、温度センサ２２と、加熱コイル２３とからなり、ガス供給装置１３は、アルゴンガス（Ａｒ）２４のボンベ２５と、窒素ガス（Ｎ2）２６のボンベ２７と、これらのボンベ２５，２７のガスを雰囲気炉１１へ供給する管２８と、この管２８に設けた圧力ゲージ２９とからなる。
【００１１】
坩堝１５は酸化物系セラミックスであるところの多孔質アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１及びアルミニウム合金４１を入れる容器であり、坩堝１６はマグネシウム（Ｍｇ）４２を入れる容器である。アルミニウム合金４１は、例えばＡ６０６１である。マグネシウム（Ｍｇ）４２はマグネシウム合金でもよい。
【００１２】
図３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るアルミニウム基複合材ビレットの製造要領図であり、（ａ）〜（ｃ）は浸透までの過程を模式的に示す。
（ａ）：まず、酸化物系セラミックスであるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１とともに、アルミニウム合金４１及びマグネシウム（Ｍｇ）４２を炉内に納める。具体的には、坩堝１５にアルミナ３１を入れ、アルミナ３１にアルミニウム合金４１を載せ、坩堝１６にマグネシウム４２を入れる。
【００１３】
次に、雰囲気炉１１内の酸素を除去するために雰囲気炉１１内を真空引きし、一定の真空度に達したら、真空ポンプ１４を止め、雰囲気炉１１にアルゴンガス（Ａｒ）２４を矢印▲１▼の如く供給し、加熱コイル２３で矢印▲２▼の如く多孔質アルミナ３１、アルミニウム合金４１及びマグネシウム４２の加熱を開始する。
【００１４】
雰囲気炉１１内の温度を温度センサ２２で検出しつつ昇温（自動）する。所定温度（例えば、約７５０℃〜約９００℃）に達する過程で、アルミニウム合金４１は溶解する。同時に、マグネシウム（Ｍｇ）４２は矢印▲３▼の如く蒸発する。その際、雰囲気炉１１内はアルゴンガス（Ａｒ）２４の雰囲気下にあるので、アルミニウム合金４１及びマグネシウム（Ｍｇ）４２が酸化することはない。
【００１５】
（ｂ）：次に、雰囲気炉１１内を加圧し、窒化マグネシウム４４の作用でアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１を還元し、アルミナ３１の多孔質にアルミニウム合金４１の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレット４５を製造する。具体的には、雰囲気炉１１に窒素ガス（Ｎ2）２６を矢印▲４▼の如く供給しつつ加圧（例えば、大気圧＋約０．５ｋｇ／ｃｍ2）し、雰囲気炉１１内の雰囲気を窒素ガス（Ｎ2）２６に置換する。
【００１６】
雰囲気炉１１内が窒素ガス（Ｎ2）２６の雰囲気になると、窒素ガス２６は、マグネシウム（Ｍｇ）４２と反応して窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）４４を生成する。この窒化マグネシウム４４はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１を還元するので、アルミナ３１は濡れ性がよくなる。その結果、アルミナ３１の多孔質にアルミニウム合金４１の溶湯が浸透する。アルミニウム合金４１が凝固してアルミニウム基複合材ビレット４５が完成する。浸透過程において、雰囲気炉１１内を加圧雰囲気下にすると、浸透が速くなり、短時間でアルミニウム基複合材ビレット４５を製造することができる。なお、雰囲気炉１１内を真空ポンプ１４で減圧し、減圧窒素雰囲気下でも短時間で浸透させることができる。
【００１７】
（ｃ）：アルミニウム基複合材ビレット４５（以下「ビレット４５」と略記する。）は、酸化物系セラミックスであるアルミナ３１にアルミニウム合金４１が浸透したもので、成形性に優れ、塑性変形がしやすい複合材料である。
（ｄ）：最後に、ビレット４５をＮＣ（数値制御）旋盤４６で所定寸法に切削加工する。寸法は下流工程の押出しプレスに合せる。
【００１８】
図４は本発明に係るビレットの均質化処理の説明図である。
その次に、ビレット４５を均質化処理する。この均質化処理は、ビレット４５を第１加熱炉５１に入れ、第１熱源５２によって高温で長時間の加熱を行なうもので、例えば、加熱温度は５１０℃〜５３０℃、保持時間は７〜９時間に設定する。
この工程により、アルミニウム基複合材中に生じた粗大な金属間化合物など成分的に不均一な部分を均質化して、加工性や機械的性質を改良することができる。
【００１９】
図５は本発明に係る押出し工程の第１説明図である。
続いて、ビレット４５を焼鈍処理する。この焼鈍は、ビレット４５を第２加熱炉５３に入れ、第２熱源５４で所望の温度、時間だけ加熱を行なう。その際の目安は、加熱温度を３００℃以上、保持時間を１時間以上に設定する。
この工程により、予めビレット４５の加熱を効率的に行なうことができるとともに、押出しの加工性の向上を図ることができる。
【００２０】
図６は本発明に係る押出し工程の第２説明図である。
次いで、加熱したビレット４５を押出す。ビレット４５を予め加熱した押出しプレス５５のコンテナ５６に挿入し、ラム５７で押出すことにより、ダイス５８とマンドレル５９の間を通して、押出し材６１に成形する。
【００２１】
図７は本発明に係る押出し材の斜視図である。
押出しプレス５５で押出した押出し材６１は、筒６２と、この筒６２の外面に成形した複数のリブ６３・・・とからなり、長尺なものである。
【００２２】
図８は図７の８−８線矢視図である。
リブ６３は、筒６２の外面からピッチ角度θで放射状に一体成形したもので、リブ６３の高さをＨ、厚さをｔに設定し、リブ６３の断面積をＳ１とした。６４はリブ６３の根元部、６５はリブ６３の先端部である。Ｄ１は押出し後の筒６２の内径を示す。
【００２３】
図９は本発明に係る押出し材の溶体化処理の説明図であり、一例を示す。
引き続いて、押出し材６１を溶体化処理する。この溶体化処理は、押出してから連続的に押出し材６１を横型加熱炉６６に入れ、所望の温度、時間だけ加熱し、その後急冷する処理であり、例えば、加熱温度は５１０℃〜５３０℃で、保持時間は２時間程度で溶体化処理し、その直後に、水槽６７の水に入れて急冷する。なお、横型加熱炉６６や水槽６７などの設備は一例であり、設備は縦型でもよく、また、水を一定温度に設定しもよく、水以外の冷媒でもよい。
【００２４】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る引抜き工程の第１説明図である。
（ａ）：まず、つかみ部を造る。具体的には、押出し材６１にアルミニウム管７１を矢印の如く挿入する。アルミニウム管７１は、押出し材６１の内径Ｄ１より僅かに小さい外径ｄ１の管である。Ｄｕは外径を示す。
（ｂ）は押出し材６１の端面までアルミニウム管７１を挿入したことを示す。
【００２５】
図１１（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る引抜き工程の第２説明図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図であり、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図である。
（ａ）：プレスマシン７２に押出し材６１をセットし、所定の範囲Ｌ１（例えば、端面から２００〜３００ｍｍ）を縮径する。
【００２６】
（ｂ）：ダイス７３を矢印の如く作動（回転鍛造：ロータリースエージング）させ、アルミニウム管７１とともに、押出し材６１の所定の範囲をダイス７３で押付け、細いつかみ部を造る。
【００２７】
（ｃ）：つかみ部７４は、縮径（先付け）することで、引抜きダイスの孔に通せるようにした部位である。
押出し材６１並びにアルミニウム管７１には、ダイスの押付け力により大きな応力がかかり、塑性変形する。アルミニウム管７１は成形性がよいので、押出し材６１の変形に追従しながら、なおかつ、弾性によりダイスの押付け力に抗しつつ、押出し材６１の内周面を矢印の如く押付ける。
【００２８】
（ｄ）：つかみ部７４では、押出し材６１の内周面にアルミニウム管７１が密着して押出し材６１を矢印の如く押付けるから、押出し材６１の内面の表層部には圧縮応力が発生し、塑性変形する際の押出し材６１の割れを防止することができる。
【００２９】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る引抜き工程の第３説明図である。
（ａ）：つかみ部７４を引抜き装置７５のダイス７６に通した後（白抜き矢印の方向）、つかみ部７４につかみ具７７を取付ける。続けて、押出し材６１内にプラグ７８を矢印の如く入れる。
つかみ部７４はアルミニウム管７１によって厚くなるので、引張り応力が小さくなり、引きにおいてもより割れが発生し難くなる。
【００３０】
（ｂ）：つかみ具７７を引き、押出し材６１を引抜き材８１に成形する。具体的には、つかみ具７７を白抜き矢印の如く引くことで、ダイス７６とプラグ７８の間を通して、押出し材６１の内外径に精度を付与し、仕上げるとともに、リブ６３をアンダカット形状に成形する。次図で成形を詳細に説明する。
【００３１】
図１３（ａ），（ｂ）は図１２（ｂ）の１３−１３線断面図である。
（ａ）は引抜き材８１の断面を示し、内径をＤ２に仕上げるとともに、１６個のリブ６３を先端側から矢印▲５▼の如く圧縮し、引抜き工程後のリブである逆台形リブ８２・・・を成形したことを示す。
【００３２】
（ｂ）は（ａ）のｂ部詳細図であり、逆台形リブ８２を示す。逆台形リブ８２は、二点鎖線のリブ６３を先端側から矢印▲５▼の如く圧縮してリブ６３の根元部６４，６４にアンダカット形状を成形したものであり、逆台形リブ８２の高さをＬｈ、逆台形リブ８２の先端部８３の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定した。
その際には、根元部６４，６４に根元部６４の幅を減少させるような拘束力をかけずに、矢印▲５▼の如く筒６２の中心方向に圧縮させる力で塑性変形させる。
【００３３】
また、逆台形リブ８２の断面減少率は５〜１２％の範囲に設定した。ここで、断面減少率をＲａ、リブ６３の断面積をＳ１、引抜き工程後のリブの断面積、つまり、逆台形リブ８２の断面積をＳ２としたときに、断面減少率Ｒａは次式で定めることができる。
Ｒａ（％）＝〔（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１〕×１００
【００３４】
図１４は本発明に係る断面減少率と内径の関係を示したグラフであり、横軸を断面減少率Ｒａとし、縦軸を△Ｄ＝Ｄｂ−Ｄ３としたものである。ただし、Ｄｂを内径の規格値、Ｄ３を内径の実測値、△Ｄを内径の規格値と実測値との差とした。＋αは許容上限値、−αは許容下限値である。
【００３５】
断面減少率Ｒａが５％未満では、内径は許容上限値＋αを超えるほど大きくなる場合や許容下限値−α近くまで小さくなる場合がり、内径のばらつきは大きく、精度は安定しない。
断面減少率Ｒａが１２％を超えると、逆台形リブ８２の根元部６４に割れが発生しやすくなる。
その結果、引抜き材８１の内径精度の観点から下限を５％とし、逆台形リブ８２の根元部６４の割れ対策の観点から上限を１２％とする。
【００３６】
このように引抜き工程では、押出しで成形したリブ６３を矢印▲５▼の如く圧縮しながら、根元部６４の隅を拘束せずに塑性変形させるので、略９０°の隅に応力集中は起きず、根元部６４の割れを防止することができる。
また、押出しで成形したリブ６３を矢印▲５▼の如く圧縮しながら、根元部６４の隅を拘束せずに塑性変形させるので、略９０°の隅に応力集中は起きず、内径の精度を向上させることができる。
【００３７】
図１５は本発明に係る引抜き材の人工時効硬化処理の説明図であり、一例を示す。
この人工時効硬化処理は、引抜き材８１を第３加熱炉８４に入れ、所望の温度、時間だけ加熱し、空冷する。例えば、加熱温度は１７０℃〜１８０℃で、保持時間は約８時間に設定する。
【００３８】
図１６は本発明に係る切断工程の説明図である。
引抜き後の引抜き材８１をカッタ８５で所定長さＬｓに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナ８６を形成する。その際、シリンダライナ８６の端面８７，８７を切断すると同時に仕上げる。
【００３９】
図１７は本発明に係る鋳造工程の説明図である。
最後に、シリンダライナ８６・・・をシリンダブロックの鋳型８８内にセットして注湯する。具体的には、まず、シリンダライナ８６・・・をライナ支持部材９１・・・に取付けるとともに、ライナ支持部材９１・・・を鋳型８８内の鋳包み材取付け部９２・・・に嵌め込むことで、シリンダライナ８６・・・のセットは完了する。
【００４０】
続いて、鋳型８８に注湯する。この場合、鋳型８８を取付けたダイカスト機９３のスリーブ９４内の溶融アルミニウム合金を所定の圧力で鋳型８８のキャビティ９５に充填する。アルミニウム合金は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金の一種であるＪＩＳ−ＡＤＣ１２を用いる。溶融アルミニウム合金が凝固した後、シリンダブロックを取り出す。
【００４１】
図１８は本発明に係るシリンダブロックの斜視図である。
シリンダブロック９６は、水冷直列４気筒のエンジンの一部で、シリンダライナ８６・・・をシリンダ部９６ａに鋳包み、シリンダ部９６ａの外方にウォータジャケット部９６ｂを有するものである。９６ｃ〜９６ｆは第１〜第４シリンダを示す。
【００４２】
図１９は図１８の１９−１９線矢視図である。
シリンダブロック９６では、シリンダピッチは、従来と同じくＰに設定し、且つ一定とした。
このように、本発明のシリンダライナの鋳包み成形方法で、逆台形リブ８２の高さをＬｈ、先端部８３の幅をＬｗとし、Ｌｈ＜Ｌｗに設定したので、シリンダピッチがＰであっても、シリンダライナ８６・・・間の鋳物肉厚はＴとなり、従来のシリンダライナ間の鋳物肉厚Ｔ２よりも鋳物肉厚を増加させることができ、強度を確保することができる。従って、シリンダブロック９６の小型化を図ることができる。
【００４３】
また、本発明のシリンダライナの鋳包み成形方法で、シリンダライナ８６・・・に逆台形リブ８２を成形し、シリンダライナ８６・・・を鋳包んだので、アンダカット形状の根元部６４・・・で溶融アルミニウム合金が凝固してアンカ効果を向上させることができる。
【００４４】
尚、本発明の実施の形態に示した図８のリブ６３の数量は１６個としたが、数量は１６個に限定するものではない。
引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定したが、Ｌｈ＜Ｌｗに限定するものでない。
シリンダライナを水冷直列４気筒に用いたが、エンジンは直列４気筒に限定するものではない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウムの作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形すると同時に、この筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形する押出し工程と、押出し後の押出し材を引抜き装置で仕上げるとともに、リブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形する引抜き工程と、引抜き後の引抜き材を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナを形成する切断工程と、シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する鋳造工程と、からなり、押出し工程でビレットを筒に成形すると同時に、筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形することで、リブを第１段階の形状に成形する。
【００４６】
引抜き工程では、押出し材のリブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、根元の略９０°の隅に応力が集中せず、根元から亀裂が入る虞れがない。
このように、リブの根元部に根元部の幅を減少させるような拘束力をかけないという利点がある。
また、押出し材のリブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、シリンダライナのアンカ効果を向上させることができる。
さらに、リブは低くなり、その分だけシリンダライナ同士を接近させることができ、シリンダブロックの小型化を図ることができる。
【００４７】
請求項２では、押出し工程後のリブの断面積をＳ１、引抜き工程後のリブの断面積をＳ２としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１を百分率表示で５〜１２％に設定する。
５％未満では、引抜き後の内径が大きくなり過ぎる場合もあれば、逆に小さくなり過ぎる傾向もあり、引抜き後の内径のばらつきは大きい。
１２％を超えると、引抜き工程後のリブの根元に割れが発生しやすくなる。
その結果、引抜き後の内径精度の観点から下限を５％とし、引抜き工程後のリブの根元の割れ対策の観点から上限を１２％とする。
従って、リブの根元にアンダカット形状を成形することができるとともに、内径精度を確保することができる。
【００４８】
請求項３では、引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定するので、リブの高さは小さく、その分だけシリンダライナ同士をより接近させることができ、よりシリンダブロックの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリンダライナの鋳包み成形方法のフローチャート
【図２】本発明に係るアルミニウム基複合材の製造装置の概要構造図
【図３】本発明に係るアルミニウム基複合材ビレットの製造要領図
【図４】本発明に係るビレットの均質化処理の説明図
【図５】本発明に係る押出し工程の第１説明図
【図６】本発明に係る押出し工程の第２説明図
【図７】本発明に係る押出し材の斜視図
【図８】図７の８−８線矢視図
【図９】本発明に係る押出し材の溶体化処理の説明図
【図１０】本発明に係る引抜き工程の第１説明図
【図１１】本発明に係る引抜き工程の第２説明図
【図１２】本発明に係る引抜き工程の第３説明図
【図１３】図１２（ｂ）の１３−１３線断面図
【図１４】本発明に係る断面減少率と内径の関係を示したグラフ
【図１５】本発明に係る引抜き材の人工時効硬化処理の説明図
【図１６】本発明に係る切断工程の説明図
【図１７】本発明に係る鋳造工程の説明図
【図１８】本発明に係るシリンダブロックの斜視図
【図１９】図１８の１９−１９線矢視図
【図２０】従来のシリンダライナの鋳包み成形方法の説明図
【符号の説明】
１１…炉（雰囲気炉）、３１…酸化物系セラミックス（多孔質アルミナ）、４１…アルミニウム合金、４２…マグネシウム、４４…窒化マグネシウム、４５…アルミニウム基複合材ビレット、５５…押出しプレス、６１…押出し材、６２…筒、６３…リブ、６４…根元部、６５…先端部、７５…引抜き装置、８１…引抜き材、８２…引抜き工程後のリブ（逆台形リブ）、８６…シリンダライナ、８８…シリンダブロックの鋳型、９６…シリンダブロック、Ｌｓ…所定長さ。
【発明の属する技術分野】
本発明はシリンダライナの鋳包み成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンにおいてシリンダライナを鋳包んだものとしては、例えば、次図のようなシリンダブロックがある。次図でシリンダライナの鋳包み成形方法について説明する。
図２０は従来のシリンダライナの鋳包み成形方法の説明図である。
まず、シリンダライナ１０１を形成し、その次にシリンダライナ１０１・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を各々シリンダピッチＰだけ離して図に示していない鋳型内にセットし、そして鋳型にダイカスト機で溶融金属を充填することで、シリンダライナ１０１・・・をシリンダ部１０２に鋳包んだシリンダブロック１０３を得ることができる。
このようにシリンダライナ１０１を鋳包むことで、シリンダの耐摩耗性の向上を図ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シリンダブロック１０３のシリンダピッチをＰに設定してシリンダライナ１０１を鋳包むと、シリンダライナ１０１と隣のシリンダライナ１０１との間の鋳物肉厚はＴ２となり、薄く、シリンダライナ１０１間の強度を確保し難かった。
この場合、シリンダライナの外面の凸部を踏襲しながら、アンカ効果を向上させるとともに、鋳物肉厚を確保し、且つシリンダブロックを小型化できるものが求められていた。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、シリンダライナの外周部のアンカ効果を向上させることができ、シリンダブロックの小型化を図ることができるシリンダライナの鋳包み成形方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウムの作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形すると同時に、この筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形する押出し工程と、押出し後の押出し材を引抜き装置で仕上げるとともに、リブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形する引抜き工程と、引抜き後の引抜き材を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナを形成する切断工程と、シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する鋳造工程と、からなることを特徴とする。
【０００６】
押出し工程でビレットを筒に成形すると同時に、筒の外面にリブを成形することで、リブを第１段階の形状に成形する。
引抜き工程では、押出し材のリブを先端側から圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、根元の略９０°の隅に応力が集中せず、根元から亀裂が入る虞れがない。
また、押出し材のリブを先端側から圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、シリンダライナのアンカ効果は向上する。さらに、リブは低くなり、その分だけシリンダライナ同士を接近させることができ、シリンダブロックは小型になる。
【０００７】
請求項２は、押出し工程後のリブの断面積をＳ１、引抜き工程後のリブの断面積をＳ２としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１を百分率表示で５〜１２％に設定することを特徴とする。
５％未満では、引抜き後の内径が大きくなり過ぎる場合もあれば、逆に小さくなり過ぎる傾向もあり、引抜き後の内径のばらつきは大きい。
１２％を超えると、引抜き工程後のリブの根元に割れが発生しやすくなる。
その結果、引抜き後の内径精度の観点から下限を５％とし、引抜き工程後のリブの根元の割れ対策の観点から上限を１２％とする。
【０００８】
請求項３は、引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定することを特徴とする。
リブの高さＬｈを、Ｌｈ＜Ｌｗに設定するので、リブの高さは小さく、その分だけシリンダライナ同士をより接近させることができ、シリンダブロックはより小型化になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るシリンダライナの鋳包み成形方法のフローチャートであり、ＳＴはステップを示す。
ＳＴ０１：酸化物系セラミックス成形体にアルミニウム合金を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する。
ＳＴ０２：ビレットを押出し、筒の外面にリブを成形した押出し材を造る。
ＳＴ０３：押出し材を引抜きつつ、リブを圧縮してアンダカット形状を成形した引抜き材を造る。
ＳＴ０４：引抜き材を切断してシリンダライナを形成する。
ＳＴ０５：シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する。
次に、ＳＴ０１〜ＳＴ０５を具体的に説明する。
【００１０】
図２は本発明に係るアルミニウム基複合材の製造装置の概要構造図であり、アルミニウム基複合材製造装置１０は、雰囲気炉１１と、この雰囲気炉１１に付属した加熱装置１２と、雰囲気炉１１に不活性ガスを供給するガス供給装置１３と、雰囲気炉１１内を減圧する真空ポンプ１４とからなる。１５及び１６は坩堝（るつぼ）である。
詳しくは、加熱装置１２は、例えば、制御装置２１と、温度センサ２２と、加熱コイル２３とからなり、ガス供給装置１３は、アルゴンガス（Ａｒ）２４のボンベ２５と、窒素ガス（Ｎ2）２６のボンベ２７と、これらのボンベ２５，２７のガスを雰囲気炉１１へ供給する管２８と、この管２８に設けた圧力ゲージ２９とからなる。
【００１１】
坩堝１５は酸化物系セラミックスであるところの多孔質アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１及びアルミニウム合金４１を入れる容器であり、坩堝１６はマグネシウム（Ｍｇ）４２を入れる容器である。アルミニウム合金４１は、例えばＡ６０６１である。マグネシウム（Ｍｇ）４２はマグネシウム合金でもよい。
【００１２】
図３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るアルミニウム基複合材ビレットの製造要領図であり、（ａ）〜（ｃ）は浸透までの過程を模式的に示す。
（ａ）：まず、酸化物系セラミックスであるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１とともに、アルミニウム合金４１及びマグネシウム（Ｍｇ）４２を炉内に納める。具体的には、坩堝１５にアルミナ３１を入れ、アルミナ３１にアルミニウム合金４１を載せ、坩堝１６にマグネシウム４２を入れる。
【００１３】
次に、雰囲気炉１１内の酸素を除去するために雰囲気炉１１内を真空引きし、一定の真空度に達したら、真空ポンプ１４を止め、雰囲気炉１１にアルゴンガス（Ａｒ）２４を矢印▲１▼の如く供給し、加熱コイル２３で矢印▲２▼の如く多孔質アルミナ３１、アルミニウム合金４１及びマグネシウム４２の加熱を開始する。
【００１４】
雰囲気炉１１内の温度を温度センサ２２で検出しつつ昇温（自動）する。所定温度（例えば、約７５０℃〜約９００℃）に達する過程で、アルミニウム合金４１は溶解する。同時に、マグネシウム（Ｍｇ）４２は矢印▲３▼の如く蒸発する。その際、雰囲気炉１１内はアルゴンガス（Ａｒ）２４の雰囲気下にあるので、アルミニウム合金４１及びマグネシウム（Ｍｇ）４２が酸化することはない。
【００１５】
（ｂ）：次に、雰囲気炉１１内を加圧し、窒化マグネシウム４４の作用でアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１を還元し、アルミナ３１の多孔質にアルミニウム合金４１の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレット４５を製造する。具体的には、雰囲気炉１１に窒素ガス（Ｎ2）２６を矢印▲４▼の如く供給しつつ加圧（例えば、大気圧＋約０．５ｋｇ／ｃｍ2）し、雰囲気炉１１内の雰囲気を窒素ガス（Ｎ2）２６に置換する。
【００１６】
雰囲気炉１１内が窒素ガス（Ｎ2）２６の雰囲気になると、窒素ガス２６は、マグネシウム（Ｍｇ）４２と反応して窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）４４を生成する。この窒化マグネシウム４４はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）３１を還元するので、アルミナ３１は濡れ性がよくなる。その結果、アルミナ３１の多孔質にアルミニウム合金４１の溶湯が浸透する。アルミニウム合金４１が凝固してアルミニウム基複合材ビレット４５が完成する。浸透過程において、雰囲気炉１１内を加圧雰囲気下にすると、浸透が速くなり、短時間でアルミニウム基複合材ビレット４５を製造することができる。なお、雰囲気炉１１内を真空ポンプ１４で減圧し、減圧窒素雰囲気下でも短時間で浸透させることができる。
【００１７】
（ｃ）：アルミニウム基複合材ビレット４５（以下「ビレット４５」と略記する。）は、酸化物系セラミックスであるアルミナ３１にアルミニウム合金４１が浸透したもので、成形性に優れ、塑性変形がしやすい複合材料である。
（ｄ）：最後に、ビレット４５をＮＣ（数値制御）旋盤４６で所定寸法に切削加工する。寸法は下流工程の押出しプレスに合せる。
【００１８】
図４は本発明に係るビレットの均質化処理の説明図である。
その次に、ビレット４５を均質化処理する。この均質化処理は、ビレット４５を第１加熱炉５１に入れ、第１熱源５２によって高温で長時間の加熱を行なうもので、例えば、加熱温度は５１０℃〜５３０℃、保持時間は７〜９時間に設定する。
この工程により、アルミニウム基複合材中に生じた粗大な金属間化合物など成分的に不均一な部分を均質化して、加工性や機械的性質を改良することができる。
【００１９】
図５は本発明に係る押出し工程の第１説明図である。
続いて、ビレット４５を焼鈍処理する。この焼鈍は、ビレット４５を第２加熱炉５３に入れ、第２熱源５４で所望の温度、時間だけ加熱を行なう。その際の目安は、加熱温度を３００℃以上、保持時間を１時間以上に設定する。
この工程により、予めビレット４５の加熱を効率的に行なうことができるとともに、押出しの加工性の向上を図ることができる。
【００２０】
図６は本発明に係る押出し工程の第２説明図である。
次いで、加熱したビレット４５を押出す。ビレット４５を予め加熱した押出しプレス５５のコンテナ５６に挿入し、ラム５７で押出すことにより、ダイス５８とマンドレル５９の間を通して、押出し材６１に成形する。
【００２１】
図７は本発明に係る押出し材の斜視図である。
押出しプレス５５で押出した押出し材６１は、筒６２と、この筒６２の外面に成形した複数のリブ６３・・・とからなり、長尺なものである。
【００２２】
図８は図７の８−８線矢視図である。
リブ６３は、筒６２の外面からピッチ角度θで放射状に一体成形したもので、リブ６３の高さをＨ、厚さをｔに設定し、リブ６３の断面積をＳ１とした。６４はリブ６３の根元部、６５はリブ６３の先端部である。Ｄ１は押出し後の筒６２の内径を示す。
【００２３】
図９は本発明に係る押出し材の溶体化処理の説明図であり、一例を示す。
引き続いて、押出し材６１を溶体化処理する。この溶体化処理は、押出してから連続的に押出し材６１を横型加熱炉６６に入れ、所望の温度、時間だけ加熱し、その後急冷する処理であり、例えば、加熱温度は５１０℃〜５３０℃で、保持時間は２時間程度で溶体化処理し、その直後に、水槽６７の水に入れて急冷する。なお、横型加熱炉６６や水槽６７などの設備は一例であり、設備は縦型でもよく、また、水を一定温度に設定しもよく、水以外の冷媒でもよい。
【００２４】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る引抜き工程の第１説明図である。
（ａ）：まず、つかみ部を造る。具体的には、押出し材６１にアルミニウム管７１を矢印の如く挿入する。アルミニウム管７１は、押出し材６１の内径Ｄ１より僅かに小さい外径ｄ１の管である。Ｄｕは外径を示す。
（ｂ）は押出し材６１の端面までアルミニウム管７１を挿入したことを示す。
【００２５】
図１１（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る引抜き工程の第２説明図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図であり、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図である。
（ａ）：プレスマシン７２に押出し材６１をセットし、所定の範囲Ｌ１（例えば、端面から２００〜３００ｍｍ）を縮径する。
【００２６】
（ｂ）：ダイス７３を矢印の如く作動（回転鍛造：ロータリースエージング）させ、アルミニウム管７１とともに、押出し材６１の所定の範囲をダイス７３で押付け、細いつかみ部を造る。
【００２７】
（ｃ）：つかみ部７４は、縮径（先付け）することで、引抜きダイスの孔に通せるようにした部位である。
押出し材６１並びにアルミニウム管７１には、ダイスの押付け力により大きな応力がかかり、塑性変形する。アルミニウム管７１は成形性がよいので、押出し材６１の変形に追従しながら、なおかつ、弾性によりダイスの押付け力に抗しつつ、押出し材６１の内周面を矢印の如く押付ける。
【００２８】
（ｄ）：つかみ部７４では、押出し材６１の内周面にアルミニウム管７１が密着して押出し材６１を矢印の如く押付けるから、押出し材６１の内面の表層部には圧縮応力が発生し、塑性変形する際の押出し材６１の割れを防止することができる。
【００２９】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る引抜き工程の第３説明図である。
（ａ）：つかみ部７４を引抜き装置７５のダイス７６に通した後（白抜き矢印の方向）、つかみ部７４につかみ具７７を取付ける。続けて、押出し材６１内にプラグ７８を矢印の如く入れる。
つかみ部７４はアルミニウム管７１によって厚くなるので、引張り応力が小さくなり、引きにおいてもより割れが発生し難くなる。
【００３０】
（ｂ）：つかみ具７７を引き、押出し材６１を引抜き材８１に成形する。具体的には、つかみ具７７を白抜き矢印の如く引くことで、ダイス７６とプラグ７８の間を通して、押出し材６１の内外径に精度を付与し、仕上げるとともに、リブ６３をアンダカット形状に成形する。次図で成形を詳細に説明する。
【００３１】
図１３（ａ），（ｂ）は図１２（ｂ）の１３−１３線断面図である。
（ａ）は引抜き材８１の断面を示し、内径をＤ２に仕上げるとともに、１６個のリブ６３を先端側から矢印▲５▼の如く圧縮し、引抜き工程後のリブである逆台形リブ８２・・・を成形したことを示す。
【００３２】
（ｂ）は（ａ）のｂ部詳細図であり、逆台形リブ８２を示す。逆台形リブ８２は、二点鎖線のリブ６３を先端側から矢印▲５▼の如く圧縮してリブ６３の根元部６４，６４にアンダカット形状を成形したものであり、逆台形リブ８２の高さをＬｈ、逆台形リブ８２の先端部８３の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定した。
その際には、根元部６４，６４に根元部６４の幅を減少させるような拘束力をかけずに、矢印▲５▼の如く筒６２の中心方向に圧縮させる力で塑性変形させる。
【００３３】
また、逆台形リブ８２の断面減少率は５〜１２％の範囲に設定した。ここで、断面減少率をＲａ、リブ６３の断面積をＳ１、引抜き工程後のリブの断面積、つまり、逆台形リブ８２の断面積をＳ２としたときに、断面減少率Ｒａは次式で定めることができる。
Ｒａ（％）＝〔（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１〕×１００
【００３４】
図１４は本発明に係る断面減少率と内径の関係を示したグラフであり、横軸を断面減少率Ｒａとし、縦軸を△Ｄ＝Ｄｂ−Ｄ３としたものである。ただし、Ｄｂを内径の規格値、Ｄ３を内径の実測値、△Ｄを内径の規格値と実測値との差とした。＋αは許容上限値、−αは許容下限値である。
【００３５】
断面減少率Ｒａが５％未満では、内径は許容上限値＋αを超えるほど大きくなる場合や許容下限値−α近くまで小さくなる場合がり、内径のばらつきは大きく、精度は安定しない。
断面減少率Ｒａが１２％を超えると、逆台形リブ８２の根元部６４に割れが発生しやすくなる。
その結果、引抜き材８１の内径精度の観点から下限を５％とし、逆台形リブ８２の根元部６４の割れ対策の観点から上限を１２％とする。
【００３６】
このように引抜き工程では、押出しで成形したリブ６３を矢印▲５▼の如く圧縮しながら、根元部６４の隅を拘束せずに塑性変形させるので、略９０°の隅に応力集中は起きず、根元部６４の割れを防止することができる。
また、押出しで成形したリブ６３を矢印▲５▼の如く圧縮しながら、根元部６４の隅を拘束せずに塑性変形させるので、略９０°の隅に応力集中は起きず、内径の精度を向上させることができる。
【００３７】
図１５は本発明に係る引抜き材の人工時効硬化処理の説明図であり、一例を示す。
この人工時効硬化処理は、引抜き材８１を第３加熱炉８４に入れ、所望の温度、時間だけ加熱し、空冷する。例えば、加熱温度は１７０℃〜１８０℃で、保持時間は約８時間に設定する。
【００３８】
図１６は本発明に係る切断工程の説明図である。
引抜き後の引抜き材８１をカッタ８５で所定長さＬｓに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナ８６を形成する。その際、シリンダライナ８６の端面８７，８７を切断すると同時に仕上げる。
【００３９】
図１７は本発明に係る鋳造工程の説明図である。
最後に、シリンダライナ８６・・・をシリンダブロックの鋳型８８内にセットして注湯する。具体的には、まず、シリンダライナ８６・・・をライナ支持部材９１・・・に取付けるとともに、ライナ支持部材９１・・・を鋳型８８内の鋳包み材取付け部９２・・・に嵌め込むことで、シリンダライナ８６・・・のセットは完了する。
【００４０】
続いて、鋳型８８に注湯する。この場合、鋳型８８を取付けたダイカスト機９３のスリーブ９４内の溶融アルミニウム合金を所定の圧力で鋳型８８のキャビティ９５に充填する。アルミニウム合金は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金の一種であるＪＩＳ−ＡＤＣ１２を用いる。溶融アルミニウム合金が凝固した後、シリンダブロックを取り出す。
【００４１】
図１８は本発明に係るシリンダブロックの斜視図である。
シリンダブロック９６は、水冷直列４気筒のエンジンの一部で、シリンダライナ８６・・・をシリンダ部９６ａに鋳包み、シリンダ部９６ａの外方にウォータジャケット部９６ｂを有するものである。９６ｃ〜９６ｆは第１〜第４シリンダを示す。
【００４２】
図１９は図１８の１９−１９線矢視図である。
シリンダブロック９６では、シリンダピッチは、従来と同じくＰに設定し、且つ一定とした。
このように、本発明のシリンダライナの鋳包み成形方法で、逆台形リブ８２の高さをＬｈ、先端部８３の幅をＬｗとし、Ｌｈ＜Ｌｗに設定したので、シリンダピッチがＰであっても、シリンダライナ８６・・・間の鋳物肉厚はＴとなり、従来のシリンダライナ間の鋳物肉厚Ｔ２よりも鋳物肉厚を増加させることができ、強度を確保することができる。従って、シリンダブロック９６の小型化を図ることができる。
【００４３】
また、本発明のシリンダライナの鋳包み成形方法で、シリンダライナ８６・・・に逆台形リブ８２を成形し、シリンダライナ８６・・・を鋳包んだので、アンダカット形状の根元部６４・・・で溶融アルミニウム合金が凝固してアンカ効果を向上させることができる。
【００４４】
尚、本発明の実施の形態に示した図８のリブ６３の数量は１６個としたが、数量は１６個に限定するものではない。
引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定したが、Ｌｈ＜Ｌｗに限定するものでない。
シリンダライナを水冷直列４気筒に用いたが、エンジンは直列４気筒に限定するものではない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウムの作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形すると同時に、この筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形する押出し工程と、押出し後の押出し材を引抜き装置で仕上げるとともに、リブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形する引抜き工程と、引抜き後の引抜き材を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナを形成する切断工程と、シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する鋳造工程と、からなり、押出し工程でビレットを筒に成形すると同時に、筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形することで、リブを第１段階の形状に成形する。
【００４６】
引抜き工程では、押出し材のリブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、根元の略９０°の隅に応力が集中せず、根元から亀裂が入る虞れがない。
このように、リブの根元部に根元部の幅を減少させるような拘束力をかけないという利点がある。
また、押出し材のリブを先端側から筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形すので、シリンダライナのアンカ効果を向上させることができる。
さらに、リブは低くなり、その分だけシリンダライナ同士を接近させることができ、シリンダブロックの小型化を図ることができる。
【００４７】
請求項２では、押出し工程後のリブの断面積をＳ１、引抜き工程後のリブの断面積をＳ２としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１を百分率表示で５〜１２％に設定する。
５％未満では、引抜き後の内径が大きくなり過ぎる場合もあれば、逆に小さくなり過ぎる傾向もあり、引抜き後の内径のばらつきは大きい。
１２％を超えると、引抜き工程後のリブの根元に割れが発生しやすくなる。
その結果、引抜き後の内径精度の観点から下限を５％とし、引抜き工程後のリブの根元の割れ対策の観点から上限を１２％とする。
従って、リブの根元にアンダカット形状を成形することができるとともに、内径精度を確保することができる。
【００４８】
請求項３では、引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定するので、リブの高さは小さく、その分だけシリンダライナ同士をより接近させることができ、よりシリンダブロックの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリンダライナの鋳包み成形方法のフローチャート
【図２】本発明に係るアルミニウム基複合材の製造装置の概要構造図
【図３】本発明に係るアルミニウム基複合材ビレットの製造要領図
【図４】本発明に係るビレットの均質化処理の説明図
【図５】本発明に係る押出し工程の第１説明図
【図６】本発明に係る押出し工程の第２説明図
【図７】本発明に係る押出し材の斜視図
【図８】図７の８−８線矢視図
【図９】本発明に係る押出し材の溶体化処理の説明図
【図１０】本発明に係る引抜き工程の第１説明図
【図１１】本発明に係る引抜き工程の第２説明図
【図１２】本発明に係る引抜き工程の第３説明図
【図１３】図１２（ｂ）の１３−１３線断面図
【図１４】本発明に係る断面減少率と内径の関係を示したグラフ
【図１５】本発明に係る引抜き材の人工時効硬化処理の説明図
【図１６】本発明に係る切断工程の説明図
【図１７】本発明に係る鋳造工程の説明図
【図１８】本発明に係るシリンダブロックの斜視図
【図１９】図１８の１９−１９線矢視図
【図２０】従来のシリンダライナの鋳包み成形方法の説明図
【符号の説明】
１１…炉（雰囲気炉）、３１…酸化物系セラミックス（多孔質アルミナ）、４１…アルミニウム合金、４２…マグネシウム、４４…窒化マグネシウム、４５…アルミニウム基複合材ビレット、５５…押出しプレス、６１…押出し材、６２…筒、６３…リブ、６４…根元部、６５…先端部、７５…引抜き装置、８１…引抜き材、８２…引抜き工程後のリブ（逆台形リブ）、８６…シリンダライナ、８８…シリンダブロックの鋳型、９６…シリンダブロック、Ｌｓ…所定長さ。
Claims (3)
- 酸化物系セラミックスからなる多孔質成形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウムの作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、
前記アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形すると同時に、この筒の外面にリブを、厚さを一定に、且つ高さを厚さに比べ高く成形する押出し工程と、
前記押出し後の押出し材を引抜き装置で仕上げるとともに、前記リブを先端側から前記筒の半径の中心へ向かって圧縮してリブの根元にアンダカット形状を成形する引抜き工程と、
前記引抜き後の引抜き材を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナを形成する切断工程と、
前記シリンダライナをシリンダブロックの鋳型内にセットして注湯する鋳造工程と、からなることを特徴とするシリンダライナの鋳包み成形方法。 - 前記押出し工程後のリブの断面積をＳ１、前記引抜き工程後のリブの断面積をＳ２としたときに、（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１を百分率表示で５〜１２％に設定することを特徴とする請求項１記載のシリンダライナの鋳包み成形方法。
- 前記引抜き工程後のリブの高さをＬｈ、リブの先端部の幅をＬｗとしたときに、Ｌｈ＜Ｌｗに設定することを特徴とする請求項１記載のシリンダライナの鋳包み成形方法。
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