JP4876636B2 - 溶射皮膜のマスキング装置及び溶射皮膜のマスキング方法 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダボア内壁に溶射皮膜を形成する際に使用する溶射皮膜のマスキング装置及び溶射皮膜のマスキング方法に関する。

例えば、自動車などのエンジン技術分野では、シリンダボア内壁の耐久性を高めることを目的として溶射皮膜を形成することが行われており、その溶射皮膜とシリンダボア内壁との密着性をより高めるために、該シリンダボア内壁面にブラスト処理またはボンディングコート処理などの前処理（下地処理）を行い表面に微細な凹凸を付けて、前記溶射皮膜との密着性を高めることが行われている。

ところで、前記シリンダボア内壁に溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成するに際しては、クランク室内に溶滴がしぶきとなって飛散し付着しないように、シリンダボア下端にマスキング治具を密着させてカバーする方法が知られている（例えば、特許文献１など参照）。

マスキングに際しては、溶射されているシリンダボア以外の他ボアにおける前処理面へのススの付着、未溶融粒子の付着、飛行速度が遅く溶射最適角度外の溶融粒子の付着等による溶射皮膜の密着力の低下防止、及び、非溶射部の汚れによるエンジンとしての品質低下を防止するため、完全密閉が可能なマスキングを施す必要がある。
特開２００１−１０７２１６号公報

しかしながら、マスキング治具をシリンダボア下端に完全に密着させると、溶射後にマスキング治具を取り外す際に、該マスキング治具先端に被膜された部位から溶射皮膜が剥がれることがある。

また、マスキング治具をシリンダボア下端から少し離した場合には、シリンダボア下端にクランク室へ延びるように溶射皮膜のヒゲが発生し、そのヒゲの残留応力により溶射皮膜下端から剥離することがある。

そこで、本発明は、シリンダボア内壁下端部に成膜される溶射皮膜がマスキング装置取り出し時に剥がれることなく、且つ、クランク室へヒゲのように溶射皮膜が延びるのを防止することができる溶射皮膜のマスキング装置及び溶射皮膜のマスキング方法を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンのシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、該シリンダブロック下端のクランク室から前記シリンダボアの下方へ挿入配置させて該クランク室への溶滴の付着を防止する溶射皮膜のマスキング装置である。

そして、本発明のマスキング装置では、シリンダボアとクランク室を区画する傾斜面に先端外周面を密着させて、少なくともシリンダボアの内壁下端部を閉塞するマスキング本体を有し、そのマスキング本体の先端に、前記シリンダボアの内壁に成膜される前記溶射皮膜と該マスキング本体先端とを非接触とする皮膜接触回避凹部を設けたことを特徴としている。

本発明の溶射皮膜のマスキング装置によれば、マスキング本体の先端に、シリンダボアの内壁に成膜される溶射皮膜とマスキング本体先端とを非接触とする皮膜接触回避凹部を設けたので、この皮膜接触回避凹部により溶射皮膜がマスキング本体先端に接触するのが防止され、マスキング本体に溶射皮膜がつながるのを防止することができる。それにより、マスキング取り外し時に溶射皮膜がマスキング本体に引っ張れてシリンダボアの内壁から剥離するのを回避することができる。

また、本発明の溶射皮膜のマスキング装置によれば、マスキング本体の先端外周面をシリンダボアとクランク室を区画する傾斜面に密着させているので、シリンダボアの内壁下端部からクランク室へと溶射皮膜が延びてヒゲが発生するのを防止することができる。したがって、その溶射皮膜によるヒゲが残留応力によって剥離し、クランク室内に落下するのを防止できる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「マスキング装置の構成」
図１は本実施の形態のマスキング装置をシリンダボアの下方へ挿入配置させてシリンダボアの内壁に溶射皮膜を成膜する様子を示す断面図、図２はシリンダボアの内壁に溶滴を吹き付けて溶射皮膜を成膜する様子を示す要部拡大断面図、図３はシリンダボア下端部を拡大して示す要部拡大断面図である。

エンジンのシリンダブロック１は、図１に示すように、Ｖ型に傾斜する左右のバンク２、３にそれぞれピストンシリンダを収容配置させるシリンダボア４、５と、シリンダブロック下端に形成されたクランク室６とを備えている。例えば、Ｖ８型エンジンの場合は、一方のバンク２に４つのシリンダボア４が形成されると共に、他方のバンク３に４つのシリンダボア５が形成される。

このシリンダブロック１は、溶射装置に設けられる三角形状をなす載置台７に置かれることで、一方のバンク２又は他方のバンク３を垂直に配置させる。図１では、一方のバンク２を垂直に配置させた状態を示している。このバンク２、３が垂直に配置された状態で、溶射装置の溶射ガン８がシリンダボア４内に挿入され、そのノズル先端から溶融した溶滴がシリンダボア４の内壁に向かって吹き付けられて溶射皮膜が成膜される。

マスキング装置９は、図１から図３に示すように、シリンダボア４内に挿入された溶射ガン８のノズル１０から溶射粉末を溶融させた溶滴１１をシリンダボア４の内壁であるシリンダボア内壁４ａに吹き付ける時に、溶滴１１がシリンダボア４の下方に連通するクランク室６の内壁６ａに付着するのを防止するための装置である。

このマスキング装置９は、クランク室６から挿入されてシリンダボア４の下端部に配置され、当該シリンダボア４の内壁下端部を閉塞するマスキング本体１２を有する。かかるマスキング本体１２は、排気孔１３を中心部に有した円筒体として形成され、その先端にシリンダボア４とクランク室６を区画する傾斜面１４に密着する先端外周面１５を形成した弾性体よりなる密着部１６を有している。密着部１６は、耐熱性に優れたゴム材料からなり、その先端に形成された先端外周面１５を、前記傾斜面１４に対して隙間無くその弾性によって密着させる。先端外周面１５は、傾斜面１４に密着する他、シリンダボア内壁４ａをブラスト処理またはボンディングコート処理することにより凹凸形状とされた前処理部１７の最下端部に密着するようになっている。

また、密着部１６の先端（マスキング本体１２の先端）には、前処理部１７の上に溶射ガン８より溶滴１１が吹き付けられて所望の膜厚に成膜される溶射皮膜１８とマスキング本体先端とを非接触とする皮膜接触回避凹部１９が形成されている。この皮膜接触回避凹部１９は、先端外周面１５の先端から排気孔１３に向かって断面略コ字状をなす円環溝として形成されている。また、密着部１６の先端には、前記排気孔１３を中心として次第に深さを深くしたすり鉢形状の中心凹部２０が形成されている。この中心凹部２０と皮膜接触回避凹部１９とが密着部先端に形成されることで、それらの間には、円環形状のリップ２１が形成されている。このリップ２１の先端と溶射皮膜１８の表面との水平距離Ｌは、該溶射皮膜１８がリップ２１に接触しないようにするために、前記溶射皮膜１８の膜厚よりも大きくしてある。

また、シリンダボア４の軸方向における前記リップ２１の先端位置は、前記溶射皮膜１８を成膜させるシリンダボア内壁４ａ（溶射皮膜形成面）の下端位置Ｂと同じ高さに位置している。

「マスキング方法」
次に、上記のように構成されたマスキング装置９を使用してシリンダボア内壁４ａ以外の部位に溶滴１１が付着するのを防止するマスキング方法について説明する。

先ず、シリンダブロック１のシリンダボア内壁４ａ、５ａに凹凸処理を行い、溶射皮膜１８との密着性を高めるための前処理部１７を形成する。次に、図１に示すように、一方のバンク２が垂直に配置されるようにシリンダブロック１を載置台７の上に配置し固定する。

次いで、載置台７を通してシリンダブロック下端のクランク室６から前記シリンダボア４の下方へマスキング装置９を挿入配置する。そして、このマスキング装置９の密着部１６に形成した先端外周面１５を、図３に示すように、シリンダボア４とクランク室６を区画する傾斜面１４に密着させると共に、前処理部１７の最下端部に密着させる。これにより、シリンダボア内壁４ａの下端部が密着部１６によって閉塞されれる。

次に、垂直に配置されたシリンダボア４の内部に溶射装置の溶射ガン８をその内部に侵入させ、溶滴１１を噴出させる前にシリンダボア内壁４ａを加熱する。その後、ノズル１０の先端から溶滴１１を噴出させると共に溶射ガン８を図２中矢印Ｘで示すように回転させる。そして、この溶射ガン８を図２中矢印Ｙで示す上下方向にゆっくりと移動させてシリンダボア内壁４ａの全面に亘り溶射皮膜１８を成膜する。なお、溶射皮膜１８を成膜するに際しては、図示を省略する排気装置にて前記マスキング本体１２に形成した排気孔１３から余剰の溶滴１１などをシリンダブロック外部へと排気させる。

シリンダボア４の下端部にはマスキング装置９が密着して配置されているので、ノズル１０から噴出された溶滴１１がこのマスキング装置９によってブロックされ、クランク室６の内壁６ａに溶滴１１が付着するのが防止される。また、マスキング装置９の密着部１６の先端には、シリンダボア内壁４ａに成膜される溶射皮膜１８とマスキング本体先端とを非接触とする皮膜接触回避凹部１９が形成されているので、この皮膜接触回避凹部１９により前記溶射皮膜１８がマスキング本体先端（密着部１６の先端）に接触するのが防止され、当該マスキング本体１１（密着部１６）に溶射皮膜１８がつながるのを防止することができる。それにより、マスキング装置９の取り外し時に溶射皮膜１８がマスキング本体１２に引っ張れて剥離するのを回避することができる。

また、マスキング装置９の先端（密着部１６）に形成したリップ２１の先端と溶射皮膜表面との水平距離Ｌを、溶射皮膜１８の膜厚よりも大きくしてあるので、必要な膜厚を溶射した場合であっても該溶射皮膜１８がリップ２１とつながることを防止することができる。その結果、溶射後のマスキング装置９を取り外す際の溶射皮膜１８の剥離を防止できる。

図４は皮膜接触回避凹部及びリップを形成していない密着部を有した従来構造のマスキング装置でマスキングしたときの図１に対応する断面図、図５はその従来構造のマスキング装置における密着部を前処理部の下端部に密着させたときに溶射皮膜が剥離される様子を示す要部拡大断面図、図６は従来構造のマスキング装置における密着部を前処理部から離したときに溶射皮膜下端部にヒゲが発生する様子を示す要部拡大断面図である。

図５に示すように、本実施の形態の皮膜接触回避凹部１９及びリップ２１を密着部１６に形成しなかった従来構造のマスキング装置９では、密着部１６を前処理部１７の下端部に密着させてしまうと密着部１６の先端面１６ａに溶射皮膜１８が固着し、マスキング取り外し時に該溶射皮膜１８が引き剥がされてしまう。また、図６に示すように、密着部１６を前処理部１７の下端部から離して配置した場合には、溶射皮膜下端部にヒゲ１８Ａが発生し、そのヒゲ１８Ａの残留応力により溶射皮膜１８が剥離する。

しかしながら本実施の形態では、密着部１６の先端外周面１５を前処理部１７の下端部に接触させた場合でも皮膜接触回避凹部１９を設けていることから密着部１６の先端面に溶射皮膜１８が成膜されて固着することがなく、また、ヒゲ１８Ａの発生を抑制することができ、溶射皮膜１８のシリンダボア内壁４ａからの剥離を防ぐことができる。

そして、一方のバンク２に形成された全てのシリンダボア４の内壁（シリンダボア内壁４ａ）に溶射皮膜１８を成膜し終えたら、同様にして他方のバンク３を載置台７に対して垂直に配置した後、各シリンダボア５の内壁（シリンダボア内壁５ａ）に溶滴１１を吹き付けて溶射皮膜１８を成膜する。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本実施の形態は本発明の一例であり、この実施の形態に制限されることはない。

本実施の形態のマスキング装置をシリンダボアの下方へ挿入配置させてシリンダボアの内壁に溶射皮膜を成膜する様子を示す断面図である。 シリンダボアの内壁に溶滴を吹き付けて溶射皮膜を成膜する様子を示す要部拡大断面図である。 シリンダボア下端部を拡大して示す要部拡大断面図である。 皮膜接触回避凹部及びリップを形成していない密着部を有した従来構造のマスキング装置でマスキングしたときの図１に対応する断面図である。 その従来構造のマスキング装置における密着部を前処理部の下端部に密着させたときに溶射皮膜が剥離される様子を示す要部拡大断面図である。 従来構造のマスキング装置における密着部を前処理部から離したときに溶射皮膜下端部にヒゲが発生する様子を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１…シリンダブロック
２、３…バンク
４、５…シリンダボア
６…クランク室
８…溶射ガン
９…マスキング装置
１０…ノズル
１１…溶滴
１２…マスキング本体
１４…傾斜面（シリンダボアとクランク室を区画する傾斜面）
１５…先端外周面
１６…密着部
１７…前処理部
１８…溶射皮膜
１８Ａ…ヒゲ
１９…皮膜接触回避凹部
２１…リップ

Claims (4)

1. エンジンのシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、該シリンダブロック下端のクランク室から前記シリンダボアの下方へ挿入配置させて該クランク室への溶滴の付着を防止する溶射皮膜のマスキング装置であって、
   前記シリンダボアと前記クランク室を区画する傾斜面に先端外周面を密着させて、少なくともシリンダボアの内壁下端部を閉塞するマスキング本体を有し、そのマスキング本体の先端に、前記シリンダボアの内壁に成膜される前記溶射皮膜と該マスキング本体先端とを非接触とする皮膜接触回避凹部を設けた
   ことを特徴とする溶射皮膜のマスキング装置。
2. 請求項１に記載の溶射皮膜のマスキング装置であって、
   前記マスキング本体先端に、前記皮膜接触回避凹部の内側にリップを形成し、そのリップ先端と前記溶射皮膜との水平距離を、当該溶射皮膜の膜厚よりも大きくした
   ことを特徴とする溶射皮膜のマスキング装置。
3. 請求項２に記載の溶射皮膜のマスキング装置であって、
   前記シリンダボアの軸方向における前記リップの先端位置が、前記溶射皮膜を成膜させる溶射皮膜形成面の下端位置と同じ高さに位置している
   ことを特徴とする溶射皮膜のマスキング装置。
4. エンジンのシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、該シリンダブロック下端のクランク室から前記シリンダボアの下方へマスキング装置を挿入配置させて該クランク室への溶滴の付着を防止する溶射皮膜のマスキング方法であって、
   前記マスキング装置のマスキング本体先端に、前記シリンダボアの内壁に成膜される前記溶射皮膜と該マスキング本体先端とを非接触とする皮膜接触回避凹部を設けて、該シリンダボアの内壁下端に成膜される溶射皮膜がマスキング本体先端に接しないようにした
   ことを特徴とする溶射皮膜のマスキング方法。

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