JP5111903B2 - シリンダスリーブの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブの製造方法に関する。

自動車を走行させる駆動源である内燃機関においては、シリンダボア内にシリンダスリーブが配設されることがある。この場合、シリンダボア内で往復動作するピストンの側周壁部は、このシリンダスリーブの内周壁に摺接する。

シリンダスリーブは、いわゆる遠心鋳造法によって作製されることがある。すなわち、回転動作する円筒状金型の内部に溶湯を導入すると、遠心力によって溶湯が円筒状金型の内周壁に偏在するようになり、円筒形状体が形成される。この状態で溶湯を冷却固化することにより、シリンダスリーブが得られる。この際、シリンダスリーブの外周壁には、塗型材の表面に形成された凹凸形状が転写されることによって、いわゆるスパイニーが形成される。

このシリンダスリーブを金型の所定の位置に配置した後、前記金型に溶湯を注湯して冷却固化すれば（すなわち、鋳造を行えば）、シリンダスリーブが鋳ぐるまれたシリンダブロックが設けられる。この際、前記スパイニーや、前記削り出し等の機械加工によってシリンダスリーブの外周壁に設けられた起伏（例えば、溝状の筋等）、ショットブラスト処理によってシリンダスリーブの外周壁に設けられた凹凸等がアンカーとして機能することにより、シリンダブロックとシリンダスリーブとの接合強度が確保される。

近年、この種のシリンダスリーブの材質には、軽量でありながら耐摩耗性に優れ、且つ高強度であるということから、Ａｌ−Ｓｉ系合金が選定されることが増加しつつある。また、一方のシリンダブロックの材質としても、アルミニウム又はその合金が選定される場合が増加している。

ここで、シリンダブロックを設けるための溶湯は、鋳造作業を円滑に進行させるべく、湯廻り性が良好となる組成に調製される。しかしながら、この組成は、シリンダスリーブにおける優れた耐摩耗性を発現させるための組成と必ずしも一致しない。このように組成が相違することに起因して、シリンダブロックとシリンダスリーブの線膨張係数が互いに相違することになる。

線膨張係数が著しく相違すると、シリンダブロックを鋳造する際に溶湯が冷却固化したとき、スパイニーによるアンカー効果が生じてもなお十分な接合強度を確保することが容易でなくなることがある。そこで、特許文献１には、接合強度を向上させるべく、スパイニーに比して大きな突起物を設けることがシリンダスリーブの外周壁に提案されている。また、特許文献２によれば、シリンダスリーブの外周壁に低融点合金をコーティングすることが接合強度の向上に有効である、とのことである。

特許第３８６６６３６号公報 特開２００６−４３７０８号公報

上記のような従来技術に関わらず、シリンダスリーブとシリンダブロックとの接合強度を一層簡便な作業によって向上させることが希求されている。また、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるシリンダスリーブを遠心鋳造で作製する場合、耐摩耗性を向上させる初晶Ｓｉの量が、耐摩耗性が最も必要な内周壁側で少なくなるという不具合がある。さらに、シリンダスリーブの強度を向上させるためには初晶Ｓｉの微細化が必要であるが、前記特許文献１、２には、初晶Ｓｉをシリンダスリーブ中に略均等に分散させることや、初晶Ｓｉの微細化させることについての方策は開示されていない。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、簡便な作業によってシリンダブロックに確実に接合させることが可能であり、しかも、微細な初晶Ｓｉが略均等に分散され、このために内周壁が耐摩耗性に優れるシリンダスリーブの製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブであって、
外側円筒形状体及び内側円筒形状体を外周側からこの順序で有し、
前記内側円筒形状体と前記外側円筒形状体とが互いに別種のＡｌ−Ｓｉ系合金であることを特徴とする。

本発明においては、外周側と内周側とで材質が互いに異なることに基づき、特性が異なる。従って、外周側と内周側とで必要とされる特性が異なる用途に対応することが可能である。

具体的には、シリンダスリーブの内周壁には耐摩耗性が良好であることが希求される。この内周壁にピストンが摺接するからである。従って、内側円筒形状体をなすＡｌ−Ｓｉ系合金が外側円筒形状体をなすＡｌ−Ｓｉ系合金に比して耐摩耗性が大きいものであることが好ましい。

さらに、外側円筒形状体の材質は、シリンダブロックをなす材質との線膨張係数の差が３×１０^-6／℃以内であることが好ましい。このように線膨張係数が近いもの同士をシリンダブロック、外側円筒形状体の材質として選定することにより、シリンダブロックとの接合強度を確保することが容易となる。

そして、外側円筒形状体の外周壁に凹凸が形成されていることが好ましい。この凹凸によっていわゆるアンカー効果が発現し、その結果、シリンダブロックとの接合強度が一層向上するからである。

また、本発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブを製造する方法であって、
回転する円筒状金型にＡｌ−Ｓｉ系合金の第１溶湯を供給して遠心鋳造により内側円筒形状体を設ける工程と、
前記円筒状金型を回転させながら、前記第１溶湯とは別種のＡｌ−Ｓｉ系合金である第２溶湯を、液相−固相線温度以下となった前記外側円筒形状体の内方に供給し、前記外側円筒形状体を冷やし金とする遠心鋳造により内側円筒形状体を設け、積層型の予備成形体とする工程と、
前記予備成形体の内周壁側から削り出しを行う工程と、
を有することを特徴とする。

上記した工程を経ることにより、内周側と外周側とで特性が互いに異なるシリンダスリーブを作製することができる。

しかも、本発明においては、内側円筒形状体を設ける際に外側円筒形状体が冷やし金（チラー）として機能するため、第２溶湯の冷却速度が大きくなる。すなわち、初晶Ｓｉが大きく成長したり外側円筒形状体側に移動したりする前に溶湯が固化する。従って、微細な初晶Ｓｉが略均等に分散した組織を有する内側円筒形状体が得られる。

その上、本発明においては、遠心鋳造作業時に別種の溶湯を供給するという極めて簡便な作業を行うのみで、外周側と内周側とで特性が異なるシリンダスリーブを容易に作製することができる。

内周壁の耐摩耗性が大きなシリンダスリーブを得る場合、第２溶湯として、第１溶湯のＡｌ−Ｓｉ系合金に比して耐摩耗性が大きいＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を用いるようにすればよい。

また、シリンダブロックとの接合強度を確保するためには、第１溶湯として、シリンダブロックをなす材質との線膨張係数の差が３×１０^-6／℃以内であるものを用いるようにすればよい。

本発明によれば、外側円筒形状体と内側円筒形状体との材質を別種のＡｌ−Ｓｉ系合金としているので、例えば、シリンダブロックとの接合強度を確保することが可能な材質を外周側とするとともに、耐摩耗性に優れる材質を内周側とする等、外周側と内周側とで希求される特性が異なる用途に好適なシリンダスリーブを設けることができる。

しかも、前記内側円筒形状体においては、微細な初晶Ｓｉが略均等に分散している。すなわち、本発明によれば、微細な初晶Ｓｉが略一様に分散した組織を有し、このために特性が全体にわたって略同等である内側円筒形状体を具備するシリンダスリーブを構成することも可能である。

以下、本発明に係るシリンダスリーブの製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るシリンダスリーブを設けるための予備成形体１０の概略全体斜視図である。この予備成形体１０は、内側円筒形状体１２と外側円筒形状体１４とが積層された積層体である。

この場合、内側円筒形状体１２はＡｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金（数字は重量％、以下同じ）、すなわち、Ａ３９０相当材（Ａｌ−１７％系合金）又はＡＣ９Ａ相当材（Ａｌ−２３％系合金）からなり、後述するように、溶湯が冷却固化することで設けられた鋳造品である。なお、その厚みＴ１は、５〜６ｍｍ程度に設定される。

この内側円筒形状体１２では、平均粒径が３５μｍ以下の微細な初晶Ｓｉが外周壁側（外側円筒形状体１４側）に偏在することなく、直径方向に沿って略均等に分散している。その上、初晶Ｓｉの粒度分布幅も小さい。換言すれば、内側円筒形状体１２の組織は、微細且つ互いに略同寸法の初晶Ｓｉが一様に分散した状態となっている。

一方、外側円筒形状体１４は、Ａｌ−１１％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金（ＡＤＣ１２）からなる鋳造品である。すなわち、該外側円筒形状体１４もまた溶湯が冷却固化することで設けられたものであり、その内周壁は内側円筒形状体１２の外周壁に接合している。なお、外側円筒形状体１４の好適な厚みＴ２は、０．５〜２．０ｍｍの範囲内である。

このように構成された予備成形体１０からシリンダスリーブを作製するに際しては、該予備成形体１０の内周壁側、すなわち、内側円筒形状体１２から削り出しが行われる。換言すれば、内側円筒形状体１２は、所定の厚みとなるまで薄肉化される。このように、内側円筒形状体１２は、予備成形体１０の加工代として設けられる。

上記したように、内側円筒形状体１２では、微細且つ互いに略同寸法の初晶Ｓｉが直径方向に沿って一様に分散している。このため、加工後の予備成形体１０、すなわち、シリンダスリーブにおいては、ピストンが摺接する内周壁にも優れた耐摩耗性が発現する。その上、全体にわたって高強度である。従って、このシリンダスリーブを組み込んだ内燃機関は、優れた耐久性を示す。

次に、このシリンダスリーブの製造方法につき、図２に示す遠心鋳造装置２０を使用する場合を例示して説明する。

この遠心鋳造装置２０は、略水平方向に沿って横臥した円筒状金型２２を有する。該円筒状金型２２の外周壁には、該外周壁を周回方向に沿って切り欠くようにして２本の環状溝２４、２４が設けられており、環状溝２４、２４の各々の底部には、ローラ対をなすローラ２６、２６の外周壁がそれぞれ摺接する。すなわち、円筒状金型２２は２組のローラ対によって支持されている。

４個のローラ２６は図示しない回転駆動源に連結されており、このため、円筒状金型２２は、前記回転駆動源の作用下にローラ２６の各々が回転動作することに伴って回転する。

円筒状金型２２の一端部には円盤状閉塞部材３０が嵌着されており、一方、他端部には円環状枠体３２が取着されている。円環状枠体３２は貫通孔３４が設けられることで開口しており、この貫通孔３４を介して第１トラフ３６の注湯管３８又は第２トラフ４０の注湯管４２が円筒状金型２２の内部に挿入される。

第１トラフ３６の本体には、外側円筒形状体１４を設けるためのＡＤＣ１２の溶湯Ｌ１が収容される。第１トラフ３６の近傍には傾動自在な第１ポット４４が配設されており、この第１ポット４４を介して第１トラフ３６に溶湯Ｌ１が供給される。

一方、第２トラフ４０の本体には、内側円筒形状体１４を設けるための溶湯Ｌ２が収容される。上記同様、第２トラフ４０の近傍にも傾動自在な第２ポット４６が配設され、この第２ポット４６から第２トラフ４０に向けて溶湯Ｌ２が供給される。

シリンダスリーブとなる予備成形体１０を製造するに際しては、先ず、溶解炉で調製されたＡＤＣ１２の溶湯Ｌ１が第１ポット４４に移され、さらに、該第１ポット４４が傾動されることに伴って第１トラフ３６の本体に移される。その一方で、円筒状金型２２の内周壁に塗型材が塗布され、その後、図３に示すように、貫通孔３４を介して第１トラフ３６の注湯管３８が円筒状金型２２の内部に挿入される。なお、図３では第２トラフ４０の注湯管４２を図示していないが、第１トラフ３６に干渉しない位置に注湯管４２を配置しておくようにしてもよい。

この状態でローラ２６の回転が開始され、これに追従して円筒状金型２２が回転動作する。その後、ＡＤＣ１２の溶湯Ｌ１の所定量が第１トラフ３６を介して円筒状金型２２の内部に供給され、該円筒状金型２２の長手方向に沿って流動する。溶湯Ｌ１は、さらに、遠心力の作用によって円筒状金型２２の内周壁に円筒体形状をなすように偏在して、外側円筒形状体１４を形成する。ここで、本実施の形態では、溶湯Ｌ１は、外側円筒形状体１４の厚みが０．５〜２．０ｍｍの範囲内となる量で供給される。

このようにして外側円筒形状体１４が形成される間、該外側円筒形状体１４の外周壁には、塗型材のスパイニーが転写される。

その一方で、溶解炉で調製されたＡ３９０相当材（Ａｌ−１７％系合金）又はＡＣ９Ａ相当材（Ａｌ−２３％系合金）の溶湯Ｌ２を第２ポット４６に移しておく。そして、外側円筒形状体１４の温度が状態図の液相−固相線温度以下となるのに必要な所定時間、例えば、ある条件下において好適には８〜２５秒が経過した直後（換言すれば、外側円筒形状体１４の温度が状態図の液相−固相線温度以下となった直後）、該第２ポット４６を傾動させて溶湯Ｌ２を第２トラフ４０の本体に移す。これに追従し、図５に示すように、第２トラフ４０の注湯管４２を介して円筒状金型２２の内部に溶湯Ｌ２が導入される。導入された溶湯Ｌ２は、その流動性によって円盤状閉塞部材３０側まで展開する。勿論、溶湯Ｌ２を導入する間、円筒状金型２２の回転動作は続行される。

溶湯Ｌ２は、遠心力によって外側円筒形状体１４の内周壁に添着するように偏在し、これにより、図６に示すように、内側円筒形状体１２が形成される。その結果、内側円筒形状体１２の外方に外側円筒形状体１４が積層され、且つ外側円筒形状体１４の内周壁が内側円筒形状体１２の外周壁に接合した予備成形体１０が得られる。

内側円筒形状体１２が冷却固化する際には、外側円筒形状体１４が冷やし金（チラー）として機能する。このため、本実施の形態では、一般的な遠心鋳造に比して溶湯Ｌ２の冷却速度が大きくなる。すなわち、初晶Ｓｉが大きく成長する前に溶湯Ｌ２が固化するので、初晶Ｓｉが微細な組織が得られる。初晶Ｓｉの平均粒径は、概ね３５μｍ以下である。

また、冷却速度が大きいので、溶湯Ｌ２中のＳｉが遠心力によって外周壁側に移動する前に固化が起こる。従って、初晶Ｓｉが偏在することが抑制され、内側円筒形状体１２の直径方向に沿って略均等に分散する。このように、外側円筒形状体１４をチラーとして機能させることで、微細且つ互いに略同寸法の初晶Ｓｉが一様に分散した内側円筒形状体１２を得ることができる。

次に、円筒状金型２２の一端部から円環状枠体３２を取り外した後、この端部側から、内側円筒形状体１２と外側円筒形状体１４とが接合した予備成形体１０を引き抜いて塗型材とともに取り出す。その後、外側円筒形状体１４の外周壁に付着した塗型材をショットブラスト処理等によって除去し、さらに、内側円筒形状体１２の内周壁側から所定量の加工代を除去する削り出しを行えば、初晶Ｓｉが略均等に分散した内側円筒形状体１２を具備するシリンダスリーブが得られる。

内側円筒形状体１２を遠心鋳造によって設ける際、仮に初晶Ｓｉが外側円筒形状体１４側に若干偏在し、直径方向の中腹部よりも内側（内側円筒形状体１２の内周壁側）で初晶Ｓｉの量がやや少なくなったとしても、上記したように、削り出しが予備成形体１０の内周壁側から行われるので、Ｓｉの量が少ない部位が加工代として除去される。結局、初晶Ｓｉの量が十分なシリンダスリーブを得ることが可能となる。

以上のように、本実施の形態によれば、高強度で且つ耐摩耗性に優れたシリンダスリーブを作製することができる。

また、本実施の形態では、外側円筒形状体１４をチラーとして機能させて初晶Ｓｉの微細化を図るようにしているので、円筒状金型の回転数や温度等の鋳造条件を厳密に管理する必要がない。

このようにして得られたシリンダスリーブは、自動車用の内燃機関を構成するシリンダブロックを鋳造成形するための鋳造金型のキャビティに配置される。そして、このキャビティに対し、シリンダブロックとなる金属溶湯が導入される。

この場合、前記金属溶湯としては、アルミニウム、又はＡｌ−９％Ｓｉ−３％Ｃｕ合金（ＡＤＣ１０ないしＡＤＣ１２）が選定される。アルミニウム、ＡＤＣ１０又はＡＤＣ１２の線膨張係数は、外側円筒形状体１４の材質であるＡＤＣ１２の線膨張係数と略同等であるので、前記金属溶湯の導入時、及び該金属溶湯の冷却固化時にシリンダスリーブとシリンダブロックとが略同程度に膨張・収縮し、このため、外側円筒形状体１４の外周壁に転写されたスパイニーのアンカー効果で、シリンダスリーブとシリンダブロックとの間に十分な接合強度が確保される。最終的に、シリンダブロックにシリンダスリーブが鋳ぐるまれ、これにより、内燃機関が構成される。

内燃機関においては、シリンダスリーブの内周壁にピストンが摺接する。このシリンダスリーブの内周壁は、上記したように初晶Ｓｉに富むＡ３９０相当材又はＡＣ９Ａ相当材からなる内側円筒形状体１２であり、従って、耐摩耗性が極めて大きい。このため、耐久性に優れる。

以上のように、本実施の形態によれば、シリンダブロックとの接合強度が大きく、且つピストンが摺接する内周壁の耐摩耗性が良好なシリンダスリーブを構成することができる。

図７に示されるような遠心鋳造装置５０を構成し、溶湯Ｌ２を円筒状金型２２に導入して内側円筒形状体１２を設けるようにしてもよい。以下、この実施形態について説明する。

この場合、円環状枠体３２の貫通孔３４には、注湯管５２が通されている。換言すれば、該注湯管５２は、貫通孔３４を介して円筒状金型２２の内部に挿入される。

注湯管５２は、４本の棒状ヒータ５４で囲繞されている。すなわち、各々の中央貫通孔に注湯管５２が通された第１挟持板５６、第１貫挿支持板５８、第２貫挿支持板６０、第２挟持板６２の各々は、該注湯管５２の先端側からこの順序で位置決め固定されており、各棒状ヒータ５４の両端部は、この中の第１挟持板５６及び第２挟持板６２で挟持されている。また、第１貫挿支持板５８及び第２貫挿支持板６０は、前記中央貫通孔の周囲に形成された小貫通孔に各棒状ヒータ５４を通すことで、その中腹部を支持している。

図８に示すように、注湯管５２は、供給管６４を介して溶湯保持炉６６に連結されている。すなわち、供給管６４は、注湯管５２に連結されたフレキシブルチューブ６８と、溶湯保持炉６６から延在して略逆Ｌ字型をなす逆Ｌ字管７０とが互いに連結されることで、注湯管５２から溶湯保持炉６６にわたって橋架されている。

一方、溶湯保持炉６６の底面には車輪７２が設けられており、各車輪７２は、作業ステーションの床に敷設された案内レール７４に摺動自在に係合している。すなわち、溶湯保持炉６６は、車輪７２が回転した際に案内レール７４に沿って変位する。

溶湯保持炉６６の内部には断熱材７６が収容されており、この断熱材７６に囲繞されるようにして溶湯収容容器７８が挿入されている。この溶湯収容容器７８の内部には図示しない浸漬ヒータが挿入されており、該溶湯収容容器７８に貯留されたＡ３９０相当材又はＡＣ９Ａ相当材の溶湯Ｌ２は、前記浸漬ヒータによって加温されるとともに前記断熱材７６によって保温される。

また、溶湯収容容器７８の上端部の一部には溶湯を導入するための開口が設けられ、該開口は、蓋部材８０で封止されている。

蓋部材８０には２本の貫通孔が設けられており、この中の１本には、上記したように、前記供給管６４を構成する逆Ｌ字管７０が通されている。逆Ｌ字管７０の先端部は、溶湯Ｌ２に浸漬されている。また、残余の１本には、図示しないアルゴンガス供給源に連結されたガス導入管８２が通されており、該ガス導入管８２は、溶湯Ｌ２の液面から若干離間している。

このように構成された遠心鋳造装置５０によって予備成形体１０を製造するに際しては、先ず、円筒状金型２２の内周壁に塗型材が塗布される。その後、ローラ２６の回転が開始され、これに追従して円筒状金型２２が回転動作する。そして、上記と同様に、貫通孔３４を介して円筒状金型２２の内部に挿入された第１トラフ３６の注湯管３８から、ＡＤＣ１２の溶湯Ｌ１が供給される。第１トラフ３６の注湯管３８は、所定量の溶湯Ｌ１が供給された後、円筒状金型２２の外部に後退動作する。

次に、上記に準拠して外側円筒形状体１４の温度が状態図の液相−固相線温度以下となった直後、前記アルゴンガス供給源からアルゴンガス（不活性ガス）が供給され、ガス導入管８２を経由した後、溶湯保持炉６６を構成する溶湯収容容器７８の内部に放出される。

溶湯収容容器７８内では、溶湯Ｌ２がアルゴンガスによって押圧される。アルゴンガスの圧力がさらに上昇すると、溶湯Ｌ２は、逆Ｌ字管７０を上昇してフレキシブルチューブ６８を経由した後、注湯管５２に到達する。このように、本実施の形態においては、不活性ガスで溶湯Ｌ２を押圧することで溶湯保持炉６６から円筒状金型２２へ移液するようにしているので、大気を巻き込み難く、勿論、不活性ガスも巻き込み難い。

図９に示すように、注湯管５２は、その先端が円盤状閉塞部材３０の近傍に位置するまで円筒状金型２２の内部に挿入されている。このため、溶湯Ｌ２は円盤状閉塞部材３０の近傍に導出され、その後、円環状枠体３２側に向かって流動する。

溶湯Ｌ２が導出される間、円筒状金型２２の回転動作が続行される。このため、溶湯Ｌ２は、図１０に示すように、遠心力の作用によって外側円筒形状体１４の内周壁に偏在して内側円筒形状体１２を形成する。なお、溶湯Ｌ２の導入に先立ち、棒状ヒータ５４を予め発熱させておく。棒状ヒータ５４の総発熱量は、例えば、約３０ｋＷに設定すればよい。

この場合、溶湯Ｌ２は、予備成形体１０の最終的な厚みが５〜６ｍｍの範囲内となる量で供給され、その結果、棒状ヒータ５４と予備成形体１０の内周壁とのクリアランスは約５ｍｍとなる。上記したように、溶湯Ｌが大気やその他のガスを巻き込んだとしてもその量は極めて僅かであるので、予備成形体１０には気泡（内部欠陥）が生じ難い。なお、前記クリアランスが５ｍｍである場合、巻き込み量は極めて微量であることが本発明者らによって確認されている。

次に、注湯管５２が円筒状金型２２の内部に滞在した状態で溶湯Ｌ２の冷却固化が行われる。上記したように棒状ヒータ５４が予め発熱されているため、冷却固化の最中、内側円筒形状体１２の内周壁は棒状ヒータ５４によって加温されることになる。その一方で、内側円筒形状体１２の外周壁は、先に固化した外側円筒形状体１４に接触している。従って、内側円筒形状体１２における冷却速度は、外周壁側で大きく且つ内周壁側で小さくなる。

内側円筒形状体１２にこのような熱勾配が生じることにより、仮に溶湯Ｌ２にアルゴンガスが巻き込まれて気泡が生じたとしても、この気泡は、外周壁側に比して冷却速度が小さく固化に時間を要する内周壁側に移動することができる。

一方、外周壁側では冷却速度が大きいので、初晶Ｓｉが大きく成長して粗大化することが抑制される。すなわち、本実施の形態によれば、外周壁側に微細な初晶Ｓｉが分散し、且つ内周壁側に欠陥が集中した内側円筒形状体１２が得られる。

次に、溶湯保持炉６６に力を付与し、これにより該溶湯保持炉６６を案内レール７４に沿って円筒状金型２２から離間する方向に変位させる。勿論、この際には、溶湯保持炉６６の底面に設けられた車輪７２が回転する。

上記した溶湯保持炉６６の変位に追従して、注湯管５２及び棒状ヒータ５４が円筒状金型２２の外部に導出される。また、溶湯保持炉６６は、最終的に溶湯補給ステーションまで変位され、変位停止後に溶湯収容容器７８に溶湯Ｌが補給される。

次に、円筒状金型２２の一端部から円環状枠体３２を取り外した後、この端部側から予備成形体１０を引き抜いて塗型材とともに取り出す。その後、該予備成形体１０の外周壁に対してショットブラスト処理等を施して塗型材を除去し、さらに、削り出しを内周壁側から行えば、欠陥が集中した内周壁側が除去され、且つ微細な初晶Ｓｉが略均等に分散した外周壁側が残留する。すなわち、内部欠陥が極めて少なく、且つ微細な初晶Ｓｉに富むために高強度で且つ耐摩耗性に優れたシリンダスリーブが得られる。勿論、このシリンダスリーブの外周壁には、塗型材の表面の凹凸が転写されることでスパイニーが形成されている。

なお、上記した実施の形態においては、シリンダブロックの材質としてアルミニウム、ＡＤＣ１０又はＡＤＣ１２を選定するとともに、外側円筒形状体１４の材質としてＡＤＣ１２を選定するようにしているが、接合強度を確保するための外側円筒形状体１４の材質は特にこれに限定されるものではなく、その熱膨張係数と、シリンダブロックの材質の線膨張係数との差が３×１０^-6／℃以内のものであればよい。また、シリンダブロックと外側円筒形状体１４とを同一のアルミニウム合金としてもよいことは勿論である。

また、内側円筒形状体１２の材質もＡ３９０相当材（Ａｌ−１７％系合金）又はＡＣ９Ａ相当材（Ａｌ−２３％系合金）に特に限定されるものではなく、耐摩耗性を確保する場合、外側円筒形状体１４をなすＡｌ−Ｓｉ系合金に比して耐摩耗性が大きなＡｌ−Ｓｉ系合金であれば如何なるものであってもよい。

さらに、内側円筒形状体１２の材質は耐摩耗性が大きいもの、外側円筒形状体１４の材質はシリンダブロックの線膨張係数に近いものに特に限定されるものではなく、希求される特性に応じて適宜変更すればよい。

さらにまた、外側円筒形状体１４の厚みＴ２も０．５〜２．０ｍｍの範囲内に特に限定されるものではなく、内側円筒形状体１２の冷却速度を制御して所望の組織が得られるように設定される。

本実施の形態に係るシリンダスリーブを設けるための予備成形体の概略全体斜視図である。 図１に示す予備成形体を作製するための遠心鋳造装置の要部概略構成図である。 図２の遠心鋳造装置を用いて外側円筒形状体を設けている状態を示す長手方向断面説明図である。 外側円筒形状体が設けられた状態における遠心鋳造装置の直径方向断面説明図である。 図２の遠心鋳造装置を用いて内側円筒形状体を設けている状態を示す長手方向断面説明図である。 内側円筒形状体が設けられた状態における遠心鋳造装置の直径方向断面説明図である。 別の遠心鋳造装置の要部概略構成図である。 図７の遠心鋳造装置を構成する注湯管及び溶湯保持炉の概略構成を示す一部縦断面要部構成説明図である。 図７の遠心鋳造装置を構成する円筒状金型に溶湯の導入を開始した状態を示す円筒状金型の長手方向に沿う断面説明図である。 円筒形状体を内周壁側から棒状ヒータで加温している状態を説明する円筒状金型の長手方向に沿う断面説明図である。

符号の説明

１０…予備成形体 １２…内側円筒形状体
１４…外側円筒形状体 ２０、５０…遠心鋳造装置
２２…円筒状金型 ２６…ローラ
３６、４０…トラフ ３８、４２、５２…注湯管
４４、４６…ポット ５４…棒状ヒータ
６４…供給管 ６６…溶湯保持炉
７２…車輪 ７４…案内レール
７６…断熱材 ７８…溶湯収容容器
８２…ガス導入管 Ｌ１、Ｌ２…溶湯

Claims (4)

1. 内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブを製造する方法であって、
   回転する円筒状金型にＡｌ−Ｓｉ系合金の第１溶湯を供給して遠心鋳造により外側円筒形状体を設ける工程と、
   前記円筒状金型を回転させながら、前記第１溶湯とは別種のＡｌ−Ｓｉ系合金である第２溶湯を、液相−固相線温度以下となった前記外側円筒形状体の内方に供給し、前記外側円筒形状体を冷やし金とする遠心鋳造により内側円筒形状体を設け、積層型の予備成形体とする工程と、
   前記予備成形体の内周壁側から削り出しを行う工程と、
   を有することを特徴とするシリンダスリーブの製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法において、前記第２溶湯として、前記第１溶湯のＡｌ−Ｓｉ系合金に比して耐摩耗性が大きいＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を用いることを特徴とするシリンダスリーブの製造方法。
3. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記第１溶湯として、シリンダブロックをなす材質との線膨張係数の差が３×１０^-6／℃以内であるものを用いることを特徴とするシリンダスリーブの製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法において、前記外側円筒形状体の内方に前記溶湯を供給する際、前記溶湯の内周側を加熱することで熱勾配を設けることを特徴とするシリンダスリーブの製造方法。

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