JP6136160B2 - Cylinder bore inner surface processing method and cylinder structure - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックにおけるシリンダボア内面の施工技術に係り、特にシリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性の向上と摺動ストローク部位に応じた良好な摺動特性が得られるシリンダボア内面の加工方法およびシリンダの構造に関する。 The present invention relates to a construction technique for an inner surface of a cylinder bore in a cylinder block of an internal combustion engine, and more particularly, an improvement in seizure resistance and wear resistance of the inner surface of the cylinder bore and good sliding characteristics corresponding to a sliding stroke part. The present invention relates to a processing method and a cylinder structure .

通常、内燃機関のシリンダブロックには、実働時、シリンダボア内面に潤滑油切れにより焼付き及び異常摩耗を防ぐため、凹凸形状を付与する施工が行なわれている。シリンダボア内面に凹凸部を形成し、凹部に潤滑油を滞留させる仕組みを備えることで、シリンダボア内面の焼損や焼付き、及び異常摩耗を防止している。   In general, a cylinder block of an internal combustion engine is provided with an uneven shape in order to prevent seizure and abnormal wear due to running out of lubricating oil on the inner surface of the cylinder bore during actual operation. By forming a concave and convex portion on the inner surface of the cylinder bore and providing a mechanism for retaining lubricating oil in the concave portion, burning and seizure of the inner surface of the cylinder bore and abnormal wear are prevented.

しかし、シリンダボア内面の凹凸形状の度合い如何によっては、ピストン摺動性を低下させ、ピストンの挙動を不安定にさせる要因となり、摩擦抵抗を増大させる原因となっていた。シリンダボア内面の焼付き性や焼損、異常摩耗を防止するため、耐焼付き性、耐摩耗性と摺動特性に優れたシリンダボア内面の施工技術が、特許文献1および2に示されるように開発されている。   However, depending on the degree of unevenness on the inner surface of the cylinder bore, the piston slidability is lowered, the piston behavior becomes unstable, and the frictional resistance is increased. In order to prevent seizure, burnout, and abnormal wear of the cylinder bore inner surface, construction techniques for the cylinder bore inner surface having excellent seizure resistance, wear resistance and sliding characteristics have been developed as shown in Patent Documents 1 and 2. Yes.

特許文献1に記載のエンジンは、シリンダボア内面のピストン(両)スラスト側とこの(両)スラスト側に直交する円周部位のシリンダボア内面に、表面粗さの違いを設けている。そして、(両)スラスト側の摺動ストローク方向のシリンダボア内面の表面粗さを直交する円周部位より小さく施工することで、ピストン摺動時における(両)スラスト側の挙動を安定させて低摩擦を構成している。表面粗さの大きな円周部位の凹部から両スラスト側へエンジンオイルを供給する構造とすることで、ピストン(両)スラスト側とシリンダボア内面の潤滑油切れによる焼付きと異常摩耗の防止を図っている。   The engine described in Patent Document 1 has a difference in surface roughness between the piston (both) thrust side of the cylinder bore inner surface and the cylinder bore inner surface of a circumferential portion orthogonal to the (both) thrust side. And, by constructing the surface roughness of the cylinder bore inner surface in the sliding stroke direction on the (both) thrust side smaller than the circumferential part orthogonal to each other, the behavior on the (both) thrust side during piston sliding is stabilized and low friction is achieved. Is configured. The engine oil is supplied to both thrust sides from the concave part of the circumferential part with a large surface roughness to prevent seizure and abnormal wear due to running out of lubricating oil on the piston (both) thrust side and cylinder bore inner surface. Yes.

また、特許文献2に記載の発明は、鏡面加工したシリンダボア内面にピストン摺動ストローク方向にDLC(Diamond−like Carbon)等の低摩擦・硬質被膜で被覆することに加えて、硬質被膜施工の際にマスキングを行なうことで、シリンダボア内面に潤滑油経路となる凹部を形成させるシリンダボア内面の施工技術である。   In addition, in the invention described in Patent Document 2, in addition to coating the inner surface of a mirror-finished cylinder bore with a low friction / hard coating such as DLC (Diamond-Like Carbon) in the piston sliding stroke direction, This is a construction technique for the inner surface of the cylinder bore that forms a recess that becomes a lubricating oil path on the inner surface of the cylinder bore by masking.

特開2005−90442号公報JP-A-2005-90442 特開2011−220151号公報JP 2011-220151 A

従来の施工技術では、シリンダボア内面の(ピストンの)上下死点相当部位において、表面粗さの大きな凹凸部位をそれぞれ設けているために、シリンダボア内面の燃焼室側凹部に潤滑油が滞留し易いのに加え、ブローバイガスもクランクケース側へ通過し難い形状になっており、オイルの消費量とブローバイガス量の双方の増加が懸念される。   In the conventional construction technique, since the uneven portion having a large surface roughness is provided in the portion corresponding to the top and bottom dead centers (of the piston) on the inner surface of the cylinder bore, the lubricating oil tends to stay in the recess on the combustion chamber side of the inner surface of the cylinder bore. In addition, the blow-by gas is also difficult to pass to the crankcase side, and there is a concern that both the oil consumption and the blow-by gas increase.

オイル消費量等を抑制するためには、シリンダボア内面の上下死点相当部位の表面粗さをできるだけ小さくする必要があるが、ピストンの上下死点相当部位は、摺動部位の特性上潤滑油が欠乏し易い箇所である。シリンダボア内面自体が充分な表面硬さを有していない場合、ピストン、ピストンリング等の摺動部位との間で凝着を引き起こし、耐焼付き性と耐摩耗性の確保が困難となる課題があった。   In order to suppress oil consumption, etc., it is necessary to reduce the surface roughness of the upper and lower dead centers corresponding to the inner surface of the cylinder bore as much as possible. It is a place that is easily deficient. If the cylinder bore inner surface itself does not have sufficient surface hardness, it will cause adhesion between sliding parts such as pistons and piston rings, making it difficult to ensure seizure resistance and wear resistance. It was.

さらに、特許文献1に記載の発明では、シリンダボア内面に表面粗さの違いを円周方向に設けているため、ピストンリングの挙動が乱れて摺動抵抗が却って増大してしまったり、また、特許文献2に記載の発明では、高価な鏡面加工やコーティング施工が必要となり、加工コストが割高になる問題があった。   Further, in the invention described in Patent Document 1, since the difference in surface roughness is provided in the circumferential direction on the inner surface of the cylinder bore, the behavior of the piston ring is disturbed and the sliding resistance increases instead. In the invention described in Document 2, there is a problem that expensive mirror surface processing and coating work are required, and the processing cost is expensive.

さらに、従来技術では、シリンダボア内面に低摩擦の実現と耐焼付き性、耐摩耗性の確保に加えて、オイル消費量とブローバイガス量抑制を同時に図る技術が困難であるという課題があった。   Furthermore, in the prior art, in addition to realizing low friction and securing seizure resistance and wear resistance on the inner surface of the cylinder bore, there is a problem that it is difficult to simultaneously reduce oil consumption and blow-by gas amount.


本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、シリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性の向上と良好な摺動特性の確保を図り、オイル消費量やブローバイガス量増加を抑制することができるシリンダボア内面の加工方法およびシリンダの構造を提供することを目的とする。

The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and improves seizure resistance and wear resistance on the inner surface of the cylinder bore and ensures good sliding characteristics, and suppresses an increase in oil consumption and blow-by gas amount. An object of the present invention is to provide a cylinder bore inner surface machining method and a cylinder structure .

本発明は、上述した目的を達成するために、アルミ合金製シリンダボア内面にめっき皮膜を形成したシリンダボア内面の加工方法において、前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位を限定的に加熱処理する熱処理工程と、前記加熱処理で硬化したシリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程とを有することを特徴とするシリンダボア内面の加工方法を提供する。
また、本発明は、上述した目的を達成するために、アルミ合金製シリンダボア内面にめっき皮膜を形成したシリンダボア内面の加工方法において、前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位を加熱処理する熱処理工程と、前記シリンダボア内面の第1部位を加熱処理している間に、前記シリンダボア内面の第1部位以外の第2部位を限定的に遮熱して冷却制御する工程と、前記加熱処理で硬化したシリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程とを有することを特徴とするシリンダボア内面の加工方法を提供する。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a method for processing an inner surface of a cylinder bore in which a plating film is formed on an inner surface of an aluminum alloy cylinder bore, and the first portion corresponding to the piston vertical dead center equivalent portion of the inner surface of the cylinder bore is limited. And a honing grinding process for grinding a plating film on the inner surface of the cylinder bore cured by the heat treatment.
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a cylinder bore inner surface processing method in which a plating film is formed on an aluminum alloy cylinder bore inner surface, wherein a first portion corresponding to a piston vertical dead center equivalent portion of the cylinder bore inner surface is provided. A heat treatment step for heat treatment, a step of performing heat control on the second portion other than the first portion on the inner surface of the cylinder bore for cooling control while heat-treating the first portion on the inner surface of the cylinder bore, and the heating And a honing grinding step for grinding a plating film on the inner surface of the cylinder bore hardened by the processing.

さらに、本発明は、上述した目的を達成するために、アルミ合金製シリンダボア内面にめっき皮膜を形成したシリンダの構造において、前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位のめっき被膜の硬さが、前記シリンダボア内面の前記第1部位以外の第2部位のめっき被膜の硬さよりも大きく、且つ前記第1部位のめっき被膜の表面粗さが、前記第2部位のめっき被膜の表面粗さよりも小さいことを特徴とするシリンダの構造を提供する。 Furthermore , in order to achieve the above-described object, the present invention provides a cylinder structure in which a plating film is formed on an inner surface of an aluminum alloy cylinder bore, and a plating film on a first portion corresponding to the piston vertical dead center equivalent portion of the inner surface of the cylinder bore. Is harder than the plating film of the second part other than the first part of the inner surface of the cylinder bore, and the surface roughness of the plating film of the first part is the surface of the plating film of the second part A cylinder structure characterized by being smaller than roughness is provided.

本発明においては、アルミ合金製シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位を限定的に加熱処理し、さらに、シリンダボア内面のめっき皮膜をホーニング研削加工を行うことで、めっき皮膜はシリンダボア内面の上下死点相当部位の第1部位で表面粗さを第2部位の表面粗さより小さくし、逆にめっき皮膜の硬さは第1部位が第2部位よりビッカース硬度を大きくすることができる。これにより、シリンダボア内面の耐焼付き性、耐摩耗性を向上させ、良好な摺動特性を確保することができ、オイル消費量やブローバイガス量の増加を抑制することができる。 In the present invention, the first part corresponding to the upper and lower dead center equivalent part of the piston bore on the inner surface of the cylinder bore made of aluminum alloy is heat-treated in a limited manner, and further, the plating film on the inner surface of the cylinder bore is subjected to honing grinding, The surface roughness of the first portion corresponding to the top and bottom dead center on the inner surface of the cylinder bore may be made smaller than the surface roughness of the second portion. Conversely, the plating film may have a Vickers hardness higher than that of the second portion. it can. Thereby, the seizure resistance and wear resistance of the inner surface of the cylinder bore can be improved, good sliding characteristics can be ensured, and an increase in oil consumption and blow-by gas amount can be suppressed.

また、本発明では、アルミ合金製シリンダボア内面のめっき皮膜の表面粗さを第2部位が第1部位より大きくし、第2部位の凹部で潤滑油を潤沢に保持して第1部位への潤滑油供給経路を確保することで、低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性を強化することができ、摺動部位の特性上、第2部位は油膜が介在してピストン挙動が安定化し、めっき皮膜の硬化処理を行なわなくても充分な耐久性が得られる。 Further, according to the present invention, the surface roughness of the plating film on the inner surface of the cylinder bore made of an aluminum alloy is made larger at the second part than at the first part, and the lubricating oil is held in the recesses of the second part to lubricate the first part. By securing the oil supply path, low friction, seizure resistance, and wear resistance can be reinforced. Due to the characteristics of the sliding part, the piston part is stabilized by the oil film in the second part, and the plating film Sufficient durability can be obtained without performing the curing process.

本発明では、第1部位(ピストン上下死点部位)の表面粗さが小さくなり、低摩擦に加え、オイル上がりやブローバイガス量も抑制できる。また、第1部位のめっき皮膜を熱処理により硬化してあるので、耐焼付き性、耐摩耗性も確保できる。   In the present invention, the surface roughness of the first part (piston top and bottom dead center part) is reduced, and in addition to low friction, oil rise and blow-by gas amount can be suppressed. Further, since the plating film of the first part is cured by heat treatment, seizure resistance and wear resistance can be ensured.

さらに、第2部位(ピストン上下死点部位以外)の表面粗さを第1部位よりも大きくし、第2部位に潤滑油経路(凹部)を形成し、第1部位の低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性をより向上させることが可能となる。   Furthermore, the surface roughness of the second part (other than the top and bottom dead center part of the piston) is made larger than that of the first part, a lubricating oil path (concave part) is formed in the second part, and the low friction and seizure resistance of the first part are formed. Further, the wear resistance can be further improved.

その上、本発明は、ピストンストローク方向でシリンダボア内面の第1部位および第2部位に応じた摺動特性が得られる施工方法である。   Moreover, the present invention is a construction method in which sliding characteristics corresponding to the first part and the second part of the inner surface of the cylinder bore are obtained in the piston stroke direction.

シリンダブロックのシリンダボア内面を往復動するピストンが上死点位置をとるときの内燃機関の部分断面図。The fragmentary sectional view of an internal combustion engine when the piston which reciprocates the cylinder bore inner surface of a cylinder block takes a top dead center position. シリンダブロックのシリンダボア内面の往復動するピストンが下死点位置状態をとるときの内燃機関の部分断面図。The fragmentary sectional view of an internal combustion engine when the piston which reciprocates on the cylinder bore inner surface of a cylinder block takes a bottom dead center position state. シリンダボア内面(ボア表面)を原理的に示す斜視図。The perspective view which shows a cylinder bore inner surface (bore surface) in principle. (A)はシリンダボア内面のピストン上下死点相当部位(第1部位)を示す平断面図、(B)はシリンダボア内面のピストン上下死点相当部位以外の中間摺動部位(第2部位)を示す平断面図。(A) is a plan sectional view showing a piston vertical dead center equivalent part (first part) on the cylinder bore inner surface, and (B) shows an intermediate sliding part (second part) other than the piston vertical dead center equivalent part on the cylinder bore inner surface. FIG. 本発明に係るシリンダボア内面の加工方法の実施形態を示すフローチャート。The flowchart which shows embodiment of the processing method of the cylinder bore inner surface which concerns on this invention. 熱処理装置の上治具をシリンダブロックに固定した状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the state which fixed the upper jig of the heat processing apparatus to the cylinder block. 熱処理装置の上治具を内燃機関のシリンダブロック上に設置した上面図。The top view which installed the upper jig of the heat processing apparatus on the cylinder block of an internal combustion engine. (A)は熱処理装置の上治具の外観を示す上面図、(B)は前記上治具の側面図。(A) is a top view which shows the external appearance of the upper jig of a heat processing apparatus, (B) is a side view of the said upper jig. 熱処理装置の上死点側治具と下死点治具をシリンダブロックに取り付ける前の位置関係を示す図。The figure which shows the positional relationship before attaching the top dead center side jig | tool and the bottom dead center jig | tool to a cylinder block. 熱処理装置の上死点側治具と下死点治具とをシリンダブロックに取り付けた状態を示す図。The figure which shows the state which attached the top dead center side jig | tool and the bottom dead center jig | tool to the cylinder block. シリンダボア内面にNi−P(ニッケル−リン)合金めっきが施されためっき皮膜を熱処理(1hr)したときのめっき皮膜の硬さの変化と熱処理温度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the change of the hardness of a plating film, and the heat processing temperature when the plating film by which the Ni-P (nickel- phosphorus) alloy plating was given to the cylinder bore inner surface was heat-processed (1 hr). 熱処理装置のホーニング研削治具でシリンダボア内面のめっき皮膜とホーニング研削加工する研削加工方法を示す図。The figure which shows the grinding method which performs the honing grinding process with the plating film on the cylinder bore inner surface with the honing grinding jig of the heat treatment apparatus. ホーニング研削治具で研削加工されたシリンダボア内面のめっき皮膜のクロスハッチ模様を示す図。The figure which shows the cross hatch pattern of the plating film of the cylinder bore inner surface ground with the honing grinding jig. ホーニング研削治具による研削加工で得られたシリンダボア内面のめっき皮膜の研削状態を原理的に簡素化して示す図。The figure which simplifies in principle the grinding state of the plating film of the cylinder bore inner surface obtained by the grinding process by a honing grinding jig. ホーニング研削治具による研削加工の施工条件を示す図。The figure which shows the construction conditions of the grinding process by a honing grinding jig. ホーニング研削治具による研削加工されたシリンダボア施工面の計測データを示す図。The figure which shows the measurement data of the cylinder bore construction surface ground by the honing grinding jig.

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below.

本発明は内燃機関のシリンダブロックにおけるシリンダボア内面を施工する際、シリンダボア内面の低摩擦を実現し、耐焼付き性、耐摩耗性を確保する一方、オイル消費量とブローバイガス量を抑制するシリンダボア内面の施工技術である。この施工技術は、シリンダボア内面にNi−P(ニッケル−リン)合金めっき処理したアルミ合金製シリンダブロックに対して、シリンダボア内面の(ピストン)上下死点相当部位(以下、第1部位という。)に所要の熱処理を行なうことで、めっき皮膜を硬化させた後、ホーニング研削加工を施すシリンダボア内面の加工方法および加工装置である。   The present invention realizes low friction of the cylinder bore inner surface when constructing the cylinder bore inner surface in the cylinder block of the internal combustion engine, and ensures seizure resistance and wear resistance, while suppressing oil consumption and blow-by gas amount. It is construction technology. This construction technique is applied to a part corresponding to (piston) vertical dead center (hereinafter referred to as a first part) on the inner surface of the cylinder bore with respect to an aluminum alloy cylinder block in which the inner surface of the cylinder bore is plated with Ni-P (nickel-phosphorus) alloy. A machining method and a machining apparatus for an inner surface of a cylinder bore for performing honing grinding after hardening a plating film by performing a required heat treatment.

内燃機関は、図1および図2に示されるようにエンジン1を構成しており、エンジン1は、ピストン2がシリンダブロック3のシリンダボア内面4を往復動するようになっている。図1はピストン2が上死点位置をとるとき、図2はピストン2が下死点位置をとるときをそれぞれ示しており、シリンダブロック3のシリンダボア表面であるシリンダボア内面4は、ピストンストローク方向でストローク特性に応じた摺動特性が得られるように、Ni−Pめっき処理を施す一方、オイル潤滑してピストン2の潤滑性を確保している。なお、符号5はコンロッドであり、符号6はクランクピン、符号7はクランク軸、符号8はピストン2上方の燃焼室である。   The internal combustion engine constitutes the engine 1 as shown in FIGS. 1 and 2, and the engine 1 is configured such that the piston 2 reciprocates on the cylinder bore inner surface 4 of the cylinder block 3. FIG. 1 shows the piston 2 at the top dead center position, and FIG. 2 shows the piston 2 at the bottom dead center position. The cylinder bore inner surface 4 which is the cylinder bore surface of the cylinder block 3 is in the piston stroke direction. Ni-P plating treatment is performed so that sliding characteristics according to stroke characteristics can be obtained, and oil lubrication is used to ensure the lubricity of the piston 2. Reference numeral 5 denotes a connecting rod, reference numeral 6 denotes a crank pin, reference numeral 7 denotes a crankshaft, and reference numeral 8 denotes a combustion chamber above the piston 2.

エンジン1は、実働時にシリンダボア内面4のオイル潤滑が厳しくなる上下死点相当部位の第1部位4a,4cに、耐焼付き性、耐摩耗性を向上させるため、めっき処理しためっき皮膜に温度制御の熱処理を行なっている。シリンダボア内面4の第1部位4aまたは4cは、ピストン2の上死点相当部位(領域)4aおよび下死点相当部位(領域)4cである。シリンダボア内面4の第1部位4a,4cを熱処理することにより、第1部位4a,4cのめっき皮膜は硬さを向上させることができ、耐焼付き性、耐摩耗性を向上させ、摺動抵抗を低減させる変形抵抗を抑制することができる。   In order to improve the seizure resistance and the wear resistance of the first portion 4a, 4c corresponding to the top and bottom dead center where the oil lubrication of the cylinder bore inner surface 4 becomes severe during actual operation, the engine 1 is subjected to temperature control on the plated film. Heat treatment is performed. The first part 4 a or 4 c of the cylinder bore inner surface 4 is a top dead center equivalent part (region) 4 a and a bottom dead center equivalent part (region) 4 c of the piston 2. By heat-treating the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4, the plating film of the first portions 4a and 4c can improve the hardness, improve the seizure resistance and wear resistance, and improve the sliding resistance. The deformation resistance to be reduced can be suppressed.

また、シリンダボア内面4の第1部位4a,4c以外の中間摺動領域である第2部位4bは、エンジン1の実働時のオイル潤滑が第1部位4a,4cに較べて厳しくない。第2部位4bは、シリンダボア内面4の第1部位4a,4c間の(ピストン)中間摺動部位(領域)である。   Further, in the second portion 4b, which is an intermediate sliding region other than the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4, oil lubrication during actual operation of the engine 1 is less severe than the first portions 4a and 4c. The second portion 4b is a (piston) intermediate sliding portion (region) between the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4.

エンジン(冷間)始動時等には、オイルが欠乏し易いため、第2部位4bに適当なオイルピット(オイル溜り)を形成する必要がある。第2部位4bでは、熱処理を積極的に行わず、後述するホーニング研削加工時に適当な表面粗さを形成し、潤滑特性(油保持性)の確保が行なわれる。   When starting the engine (cold), etc., the oil tends to be deficient, so it is necessary to form an appropriate oil pit (oil sump) in the second portion 4b. In the second portion 4b, heat treatment is not actively performed, and an appropriate surface roughness is formed during honing grinding processing to be described later, thereby ensuring lubrication characteristics (oil retention).

ところで、シリンダボア内面4の施工技術は、図3に示すように、アルミ合金製シリンダボア内面4の第1部位4a,4cを限定的に加熱する熱処理を行なってシリンダボア内面4のめっき皮膜9を硬化させた後、ホーニング研削加工を施し、めっき皮膜硬化分だけ研削抵抗が大きくなることを利用して、シリンダボア内面4の第1部位4a,4cは、図4(A)に示すように、めっき皮膜9の表面粗さ(凹凸形状)9aを小さくすることができる。第1部位4a,4cの耐焼付き性、耐摩耗性を確保して、ピストン挙動の安定化を図り、低摩擦の実現と、オイル消費量とブローバイガス量抑制を果たす施工技術である。   By the way, as shown in FIG. 3, the construction technique of the cylinder bore inner surface 4 is a heat treatment that heats the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 made of aluminum alloy to cure the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4. Then, honing grinding is performed, and the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 are made to have a plating film 9 as shown in FIG. The surface roughness (uneven shape) 9a can be reduced. This is a construction technique that secures seizure resistance and wear resistance of the first portions 4a and 4c, stabilizes the piston behavior, realizes low friction, and reduces oil consumption and blow-by gas amount.

一方、シリンダボア内面4の第1部位4a,4c以外の第2部位4bは、図4(B)に示すように、ホーニング研削後のめっき皮膜9の表面粗さ9bが第1部位4a,4cに較べて大きくなるように研削加工している。具体的には、アルミ合金製シリンダボア内面4の第2部位4bは、第1部位4a,4cの熱影響を被らないように、第1部位4a,4cから遮熱制御と冷却制御を行なうことで、同じホーニング研削加工では第2部位4bのめっき皮膜9の表面粗さ9bを第1部位4a,4cのめっき皮膜9より大きくする施工技術である。   On the other hand, as shown in FIG. 4B, the second portion 4b other than the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 has a surface roughness 9b of the plated film 9 after honing grinding in the first portions 4a and 4c. Grinding is performed to make it larger. Specifically, the second part 4b of the inner surface 4 of the cylinder bore made of aluminum alloy is subjected to heat shielding control and cooling control from the first parts 4a and 4c so as not to be affected by the heat of the first parts 4a and 4c. In the same honing grinding process, the surface roughness 9b of the plating film 9 in the second part 4b is made larger than the plating film 9 in the first parts 4a and 4c.

シリンダボア内面4の第2部位4bは第1部位4a,4c以外の摺動中間部であり、第2部位4bに対して第1部位4a,4cからの遮熱制御と冷却制御を保って研削加工するだけで、ホーニング研削加工後に第2部位4bのめっき皮膜9の表面粗さを第1部材4a,4cより大きくすることができる。シリンダボア内面4に形成されるめっき皮膜9は第1部位4a,4cと第2部材4bとで表面粗さを異にする。第1部位4a,4cのめっき皮膜9は第1部位4a,4cと第2部位4bとで表面粗さ9a,9bのように異にする。第1部位4a,4cのめっき皮膜9(9a)は、第2部位4bのめっき皮膜9(9b)より硬く、表面粗さが小さい。第2部位4bは、めっき皮膜9の表面粗さ9bを大きくし、粗くすることで、潤滑油を供給したり、保持する経路(凹部)を形成することができ、潤滑油が欠乏し易い第1部位4a,4cの低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性を強化することができる。シリンダボア内面4の第2部位4bを、潤滑油を滞留し易くすることで、アイドリングストップ時や冷間時のエンジン始動等において、シリンダボア内面4全体で潤滑油切れを効果的に抑制することができる。 The second part 4b of the cylinder bore inner surface 4 is a sliding intermediate part other than the first parts 4a and 4c, and the second part 4b is ground while maintaining heat shielding control and cooling control from the first parts 4a and 4c. It is possible to make the surface roughness of the plating film 9 in the second portion 4b larger than that of the first members 4a and 4c after the honing grinding process. The plating film 9 formed on the cylinder bore inner surface 4 has different surface roughness between the first portions 4a and 4c and the second member 4b. The plating film 9 of the first parts 4a and 4c is different between the first parts 4a and 4c and the second part 4b as in the surface roughness 9a and 9b. The plating film 9 (9a) in the first parts 4a and 4c is harder than the plating film 9 (9b) in the second part 4b and has a small surface roughness. The second portion 4b can increase the surface roughness 9b of the plating film 9 and roughen it, thereby supplying lubricating oil and forming a path (recessed portion) to be held. The low friction, seizure resistance, and wear resistance of the one portion 4a, 4c can be enhanced. By making the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 easy to retain the lubricating oil, it is possible to effectively suppress running out of the lubricating oil in the entire cylinder bore inner surface 4 at the time of idling stop or cold start of the engine. .

シリンダボア内面4の第2部位4bは、表面粗さ9bが第1部材4a,4cより大きく、摺動部位の特性上、実働時には、潤滑油が潤沢に存在する。シリンダボア内面4は、第2部位4bを第1部位4a,4cの表面粗さ9aより大きく施工しても、油膜が充分に形成されていてピストン挙動を安定させることができ、低摩擦を持続させることができる。また、シリンダボア内面4の摺動部位から判断して、オイル消費量とブローバイガス量の抑制を充分に行なうことができるので、耐焼付き性及び耐摩耗性確保の対策として、めっき皮膜9の硬化処理を行わなくても充分な耐久性を有する。   The second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 has a surface roughness 9b larger than that of the first members 4a and 4c, and due to the characteristics of the sliding portions, there is plenty of lubricating oil during operation. The cylinder bore inner surface 4 has a sufficient oil film to stabilize the piston behavior and maintain low friction even when the second portion 4b is applied larger than the surface roughness 9a of the first portions 4a and 4c. be able to. In addition, since the oil consumption and blow-by gas amount can be sufficiently suppressed as judged from the sliding portion of the cylinder bore inner surface 4, the hardening treatment of the plating film 9 can be performed as a measure for ensuring seizure resistance and wear resistance. Even if it does not perform, it has sufficient durability.

さらに、本実施形態は、シリンダボア内面4の摺動ストローク方向に表面粗さの違いを設けているが、円周方向に表面粗さの違いが生じないので、ピストンリングの挙動に乱れが生じて、摩擦抵抗が増加する問題が発生しない。また、シリンダボア内面4の第1部位4a,4cと第2部位4bの熱処理とホーニング研削は共に同時施工で行なうことができる。特別な処理条件やマスキング治具等の必要は無いため、簡便にシリンダボア内面4を施工することができる。   Furthermore, in the present embodiment, a difference in surface roughness is provided in the sliding stroke direction of the cylinder bore inner surface 4, but since there is no difference in surface roughness in the circumferential direction, the behavior of the piston ring is disturbed. The problem of increased frictional resistance does not occur. Further, the heat treatment and honing grinding of the first portions 4a and 4c and the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 can be performed simultaneously. Since there is no need for special processing conditions or a masking jig, the cylinder bore inner surface 4 can be easily constructed.

[シリンダボア内面の加工方法]
図5は、内燃機関(エンジン)のアルミ合金製シリンダブロック17に対して、シリンダボア内面4の加工方法を実施する施工手順を示すフローチャートである。
[Cylinder bore inner surface processing method]
FIG. 5 is a flowchart showing a construction procedure for carrying out the machining method of the cylinder bore inner surface 4 for the aluminum alloy cylinder block 17 of the internal combustion engine (engine).

始めに、シリンダブロック17が用意され、シリンダボア内面4の施工処理が開始されると、施工手順は、シリンダボア内面4のめっき前処理工程11、シリンダボア内面4のめっき処理工程12が順次実施される。めっき処理工程12ではシリンダボア内面4にNi−P合金めっきが施され、めっき皮膜が形成される。   First, when the cylinder block 17 is prepared and the construction process of the cylinder bore inner surface 4 is started, the construction procedure includes the pre-plating process step 11 for the cylinder bore inner face 4 and the plating process step 12 for the cylinder bore inner face 4 in sequence. In the plating process 12, Ni—P alloy plating is performed on the cylinder bore inner surface 4 to form a plating film.

めっき前処理工程11が終了すると、シリンダボア内面4に形成されためっき皮膜を熱処理するため、熱処理装置15(図6参照)が取り付けられる。熱処理装置15の装着工程13では、熱処理装置15の上治具16がアルミ合金シリンダブロック17のヘッド面上に据付けて固定される。このとき、シリンダブロック17は基台14上に設置されている。   When the plating pretreatment step 11 is completed, a heat treatment apparatus 15 (see FIG. 6) is attached to heat treat the plating film formed on the cylinder bore inner surface 4. In the mounting step 13 of the heat treatment apparatus 15, the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed and fixed on the head surface of the aluminum alloy cylinder block 17. At this time, the cylinder block 17 is installed on the base 14.

熱処理装置15の上治具16が固定された後、シリンダボア内面4の熱処理工程20が実施される。熱処理工程20は、熱処理装置15に設けられた上死点側治具21と下死点側治具22とを用いてシリンダボア内面4の熱処理が実施される。熱処理工程20では、シリンダボア内面4の第2部位4bが予め冷却されており、第1部位4a,4cのめっき皮膜9が限定的に加熱されてシリンダボア内面4の熱処理が実施される。シリンダボア内面4の熱処理により、上死点付近(領域)および下死点付近(領域)の第1部位4a,4cはめっき皮膜が加熱されて加熱硬化され、必要な硬さが第1部位4a,4cのめっき皮膜に得られる。   After the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is fixed, a heat treatment step 20 for the cylinder bore inner surface 4 is performed. In the heat treatment step 20, heat treatment of the cylinder bore inner surface 4 is performed using a top dead center side jig 21 and a bottom dead center side jig 22 provided in the heat treatment apparatus 15. In the heat treatment step 20, the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 is cooled in advance, and the plating film 9 in the first portions 4a and 4c is heated in a limited manner, so that the heat treatment of the cylinder bore inner surface 4 is performed. By the heat treatment of the cylinder bore inner surface 4, the first portions 4a and 4c near the top dead center (region) and near the bottom dead center (region) are heated and cured by heating the plating film, and the necessary hardness becomes the first portion 4a, Obtained in 4c plating film.

シリンダボア内面4を加熱処理する熱処理工程20が終了すると、続いてホーニング研削加工工程23が実施される。ホーニング研削加工工程23では、熱処理装置15の上死点側治具21と下死点側治具22とが取り外される。その後に、ホーニング研削治具24が取り付けられ、シリンダボア内面4のホーニング研削加工が実施される。このホーニング研削加工により、シリンダボア18に要求されるシリンダボア内面寸法(内径)を得ることができる。内燃機関(エンジン)1のシリンダボア18は、精度の高いシリンダボア内面4のプロフィール(真円度、円筒度等)が得られる。   When the heat treatment step 20 for heat-treating the cylinder bore inner surface 4 is completed, a honing grinding step 23 is subsequently performed. In the honing grinding process 23, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 of the heat treatment apparatus 15 are removed. Thereafter, a honing grinding jig 24 is attached, and honing grinding of the cylinder bore inner surface 4 is performed. By this honing grinding, the cylinder bore inner surface dimension (inner diameter) required for the cylinder bore 18 can be obtained. The cylinder bore 18 of the internal combustion engine (engine) 1 can obtain a highly accurate profile (roundness, cylindricity, etc.) of the cylinder bore inner surface 4.

このように、シリンダボア内面4の施工手順は、シリンダボア内面4のめっき前処理→めっき処理を経て熱処理装置15の上治具16を取り付けた後、シリンダボア内面4の熱処理→ホーニング研削加工の順で実施され、シリンダボア内面4の施工処理が終了する。   In this way, the construction procedure for the cylinder bore inner surface 4 is performed in the order of plating pretreatment for the cylinder bore inner surface 4 → plating treatment, after attaching the upper jig 16 for the heat treatment device 15, and then heat treatment for the cylinder bore inner surface 4 → honing grinding. Then, the construction process of the cylinder bore inner surface 4 is completed.

[めっき前処理工程]
シリンダボア内面のめっき前処理工程11は、シリンダブロック17のボア内面4とめっき皮膜9との密着性を確保するために必要な処理である。めっき前処理工程11では、シリンダボア内面4の油分を除去する脱脂処理と、シリンダボア内面4の活性化と密着性を良好にするエッチング処理とが行なわれる。
[Plating pretreatment process]
The plating pretreatment step 11 for the inner surface of the cylinder bore is a process necessary for ensuring the adhesion between the bore inner surface 4 of the cylinder block 17 and the plating film 9. In the plating pretreatment step 11, a degreasing process for removing oil from the cylinder bore inner surface 4 and an etching process for improving the activation and adhesion of the cylinder bore inner surface 4 are performed.

エッチング処理には、従来から用いられている化学エッチング、電解エッチング等があり、めっき皮膜9の密着性を向上させるため、シリンダボア内面4に凹凸形状をアンカーとして形成することにある。シリンダボア内面4は、めっき前処理で洗浄され、めっき皮膜9の密着性を向上させた後、めっき処理が実施される。   The etching process includes conventionally used chemical etching, electrolytic etching, and the like, and is to form an uneven shape on the inner surface 4 of the cylinder bore as an anchor in order to improve the adhesion of the plating film 9. The cylinder bore inner surface 4 is cleaned by plating pretreatment to improve the adhesion of the plating film 9, and then the plating treatment is performed.

[めっき処理工程]
めっき処理工程12では、シリンダボア内面4にNi−P合金めっきが施され、めっき皮膜9が形成される。Ni−P合金めっき処理工程12は、シリンダボア内面摺動相手材(ピストン、ピストンリング)との摺動面で必要な耐摩耗性を確保するための処理工程で、アルミ製シリンダブロック17のシリンダボア内面4へめっき皮膜9を形成して被覆する施工である。
[Plating process]
In the plating process 12, Ni—P alloy plating is applied to the cylinder bore inner surface 4 to form a plating film 9. The Ni-P alloy plating treatment step 12 is a treatment step for ensuring the necessary wear resistance on the sliding surface with the cylinder bore inner surface sliding material (piston, piston ring), and the cylinder bore inner surface of the aluminum cylinder block 17. 4 is a construction in which a plating film 9 is formed and coated.

めっき処理は、湿式の浸漬法または高速めっき法が用いられる。高速めっき法は、シリンダボア内面4だけにめっき処理液を流動させながら高電流密度で施工するもので、その処理液には、ワット浴が代表的に用いられる。ワット浴の組成は、例えば、硫酸ニッケル200〜600g/L,ほう酸35〜55g/L,50%次亜リン酸又は50%亜リン酸1〜5g/L,サッカリンナトリウム1〜5g/Lである。エンジン用シリンダへ適用するシリンダボア内面4の場合には耐摩耗性をさらに向上させるため、炭化ケイ素(SiC)粒子を添加する場合がある。   For the plating treatment, a wet dipping method or a high-speed plating method is used. In the high-speed plating method, the plating solution is applied only at the cylinder bore inner surface 4 while flowing at a high current density, and a watt bath is typically used as the treatment solution. The composition of the Watt bath is, for example, nickel sulfate 200 to 600 g / L, boric acid 35 to 55 g / L, 50% hypophosphorous acid or 50% phosphorous acid 1 to 5 g / L, and saccharin sodium 1 to 5 g / L. In the case of the cylinder bore inner surface 4 applied to an engine cylinder, silicon carbide (SiC) particles may be added in order to further improve the wear resistance.

また、具体的なめっき処理条件の一例として、めっき処理液温度40℃〜80℃、pH1〜5が使用され、電流条件は、シリンダブロック17を−極、電極を+極として、電流密度5〜100A/dmで5〜50分間通電すると、シリンダボア内面4をNi−P合金めっきで被覆し、めっき皮膜9を形成することができる。このめっき皮膜9は、例えば、ビッカース硬さが550〜700HV、膜厚が20〜100μmであり、耐摩耗性に優れている。 Moreover, as an example of specific plating treatment conditions, a plating solution temperature of 40 ° C. to 80 ° C. and a pH of 1 to 5 are used. The current conditions are such that the current density is 5 with the cylinder block 17 as the negative electrode and the electrode as the positive electrode. When energized at 100 A / dm 2 for 5 to 50 minutes, the cylinder bore inner surface 4 can be coated with Ni—P alloy plating to form the plating film 9. For example, the plating film 9 has a Vickers hardness of 550 to 700 HV and a film thickness of 20 to 100 μm, and is excellent in wear resistance.

[熱処理装置の装着工程]
めっき処理工程12で、シリンダボア内面4にNi−P合金めっきのめっき皮膜9を形成した後、シリンダブロック17のヘッド面上に熱処理装置15の上治具16が設置される。この熱処理用上治具16は、図6に示すように、シリンダブロック17のヘッド面上にメタルガスケット25を介して設置され、締付ボルト26で締め付けられ、固定される。メタルガスケット25には、シリンダヘッドガスケットと同材質のシール材料が用いられ、シリンダブロック17のヘッド面の傷付きの防止と冷却水の漏れ防止を図っている。
[Heat treatment equipment installation process]
In the plating process 12, a Ni—P alloy plating plating film 9 is formed on the cylinder bore inner surface 4, and then the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed on the head surface of the cylinder block 17. As shown in FIG. 6, the heat treatment upper jig 16 is installed on the head surface of the cylinder block 17 via a metal gasket 25, and is fastened and fixed with a fastening bolt 26. The metal gasket 25 is made of the same sealing material as that of the cylinder head gasket so as to prevent damage to the head surface of the cylinder block 17 and leakage of cooling water.

[熱処理工程]
熱処理装置15の上治具16がシリンダブロック17に設置された後、熱処理治具の上死点側治具21と下死点側治具22がシリンダブロック17に、図9および図10に示すように取り付けられて、シリンダボア内面4のめっき皮膜9の熱処理が実施される。
[Heat treatment process]
After the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed in the cylinder block 17, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 of the heat treatment jig are shown in the cylinder block 17, as shown in FIGS. Thus, heat treatment of the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 is performed.

シリンダボア内面4のめっき皮膜は、図10に示すように、上死点側治具21のヒータ40により、ピストン上死点部位に対応する第1部位4aが所定温度(例えば150℃〜450℃の温度)に加熱されて熱処理される。また、シリンダボア内面4のピストン下死点部位に対応する第1部位4cは、下死点側治具22のヒータ40により所定温度(例えば150℃〜450℃の温度)に加熱されて熱処理される。   As shown in FIG. 10, the plating film on the inner surface 4 of the cylinder bore is heated at a predetermined temperature (for example, 150 ° C. to 450 ° C.) by the first portion 4a corresponding to the piston top dead center portion by the heater 40 of the top dead center side jig 21. Temperature) and heat treatment. Further, the first portion 4c corresponding to the piston bottom dead center portion of the cylinder bore inner surface 4 is heated to a predetermined temperature (for example, a temperature of 150 ° C. to 450 ° C.) by the heater 40 of the bottom dead center side jig 22 and is heat-treated. .

シリンダボア内面4の第1部位4a,4cが加熱処理されている間、第2部位4bは、断熱部材としての耐熱ゴム47,47により、ヒータ40,40からの熱が遮熱される。このとき、シリンダボア内面4の第2部位4bは、冷却水配管30,30を通って供給され、循環している冷却水により150℃未満、好ましくは100℃以下に冷却制御されている。このように、シリンダボア内面4のめっき皮膜9は、第1部位4a,4cが限定的に加熱処理されている間に、中間摺動領域である第2部位4bは限定的に遮熱・冷却制御される。   While the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 are being heat-treated, the heat from the heaters 40 and 40 is shielded by the heat-resistant rubbers 47 and 47 as heat insulating members in the second portion 4b. At this time, the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 is supplied through the cooling water pipes 30 and 30, and is controlled to be cooled to less than 150 ° C., preferably 100 ° C. or less, by circulating cooling water. As described above, the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 has the second part 4b, which is the intermediate sliding region, while the first parts 4a and 4c are subjected to the limited heat treatment. Is done.

したがって、シリンダボア内面4のめっき皮膜9は、ピストン上下死点部位(領域)に対応する第1部位4a,4cが加熱処理され、めっき皮膜硬化が促進される一方、中間摺動領域の第2部位4bが遮熱・冷却制御され、めっき皮膜9の硬さは現状維持される。   Therefore, in the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4, the first parts 4a and 4c corresponding to the piston top and bottom dead center parts (areas) are heat-treated to promote the hardening of the plating film, while the second part in the intermediate sliding area. Heat shielding / cooling control is performed on 4b, and the hardness of the plating film 9 is maintained as it is.

熱処理装置15の上死点側治具21と下死点側治具22等とを用いて、シリンダボア内面4のめっき皮膜の熱処理が終了すると、次工程のホーニング研削加工工程23に移される。   When the heat treatment of the plating film on the cylinder bore inner surface 4 is completed using the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22, etc., the heat treatment apparatus 15 is moved to the next honing grinding step 23.

[ホーニング研削加工工程]
ホーニング研削加工工程23では、熱処理装置15の上死点側治具21および下死点側治具22を取り出して退避させた後、シリンダブロック17にホーニング研削加工治具24を取り付けてホーニング研削加工が最後の施工工程として実施される。シリンダブロック17のシリンダボア内面4はめっき皮膜9がホーニング研削加工により凹凸面処理される。
[Honing grinding process]
In the honing grinding process 23, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 of the heat treatment apparatus 15 are taken out and retracted, and then the honing grinding jig 24 is attached to the cylinder block 17 and the honing grinding process is performed. Is implemented as the last construction process. The plating surface 9 of the cylinder bore inner surface 4 of the cylinder block 17 is subjected to an uneven surface treatment by honing grinding.

ホーニング研削加工には、2つの目的がある。1つ(一方)は、実機エンジン組付の際に目的とするシリンダボア内面寸法(内径)を得るために、被覆したNi−P合金めっき皮膜表層を研削することである。もう1つ(他方)は、シリンダボア内面寸法(内径)出しを完了したシリンダボア内面4の凹凸形状に対し、凸部をプラトー化(台形形状)して平滑化することである。ホーニング研削加工はそれぞれの目的に応じて、粗さの異なるホーニング砥石が使用される。前者は、被覆したNi−P合金めっき皮膜表層をより速く研削するために、後者よりも粗いホーニング砥石を使用して施工が行われる。   Honing grinding has two purposes. One (one) is to grind the coated Ni—P alloy plating film surface layer in order to obtain a target cylinder bore inner surface dimension (inner diameter) during actual engine assembly. The other (the other) is to flatten the convex portion with a plateau (trapezoidal shape) with respect to the concave and convex shape of the cylinder bore inner surface 4 which has completed the cylinder bore inner surface dimension (inner diameter). In the honing grinding process, honing grindstones having different roughnesses are used according to each purpose. In the former, in order to grind the coated Ni—P alloy plating film surface layer faster, the construction is performed using a honing grindstone rougher than the latter.

[シリンダボア内面の加工装置]
シリンダボア内面4の加工装置は、シリンダブロック17に形成されるシリンダボア内面4にNi−P合金めっき処理により形成されためっき皮膜9を熱処理装置15を用いて熱処理し、研削加工するものである。
[Cylinder bore inner surface processing equipment]
The processing device for the cylinder bore inner surface 4 heats the plating film 9 formed by Ni-P alloy plating on the cylinder bore inner surface 4 formed on the cylinder block 17 using a heat treatment device 15 and performs grinding.

熱処理装置15は、図6〜図8に示すように、基台14上設置のシリンダブロック17に据付けられ、固定される上治具16と、図9および図10に示すように、シリンダブロック17のシリンダボア内面4のピストン上死点相当部位に対応する第1部位4aを加熱処理可能なヒータ40を有する上死点側治具21と、シリンダボア内面4のピストン下死点相当部位に対応する第1部位4cを加熱処理可能なヒータ40を有する下死点側治具22と、図12に示すように、シリンダボア内面4のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工治具24とから構成される。熱処理装置15は、シリンダボア内面4のめっき皮膜を熱処理し、ホーニング研削加工する熱処理治具である。   The heat treatment apparatus 15 is installed on a cylinder block 17 installed on the base 14 as shown in FIGS. 6 to 8, and the upper jig 16 fixed and the cylinder block 17 as shown in FIGS. 9 and 10. The top dead center side jig 21 having a heater 40 capable of heat-treating the first portion 4a corresponding to the piston upper dead center corresponding portion of the cylinder bore inner surface 4 and the piston lower dead center corresponding portion of the cylinder bore inner surface 4 corresponding to the piston lower dead point corresponding portion. As shown in FIG. 12, a bottom dead center side jig 22 having a heater 40 capable of heat-treating one part 4c and a honing grinding jig 24 for grinding a plating film on the cylinder bore inner surface 4 are formed. The heat treatment apparatus 15 is a heat treatment jig that heats the plating film on the cylinder bore inner surface 4 and performs honing grinding.

[熱処理装置の上治具]
熱処理装置15の上治具16をシリンダブロック17のヘッド面に据付け、締結させると、シリンダブロック17と上治具16との間に、シリンダボア内面4の第2部位4bを限定的に冷却する冷却水連通経路が完成する。冷却水連通経路は、冷却水を冷却水配管30から上治具冷却水経路27を通り、ワーク冷却水通路28に達することで、第2部位4bの壁面から熱交換して冷却する。熱交換された冷却水(温水)は、ワーク冷却水出口通路28bを通じてシリンダブロック17の外部に排出され、図示しない熱交換器で冷却され、再度、冷却水配管2gに戻る循環経路を形成している。ワーク冷却水通路28は、シリンダボア内面4の第2部位4b近くに覆うように形成され、内燃機関1の据付時には、ウォータジャケットとして機能する。
[Upper jig for heat treatment equipment]
When the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed on the head surface of the cylinder block 17 and fastened, the second portion 4 b of the cylinder bore inner surface 4 is cooled between the cylinder block 17 and the upper jig 16 in a limited manner. The water communication route is completed. The cooling water communication path cools the cooling water by exchanging heat from the wall surface of the second part 4b by passing the cooling water from the cooling water pipe 30 through the upper jig cooling water path 27 and reaching the work cooling water path 28. The heat-exchanged cooling water (warm water) is discharged to the outside of the cylinder block 17 through the workpiece cooling water outlet passage 28b, cooled by a heat exchanger (not shown), and again forms a circulation path returning to the cooling water pipe 2g. Yes. The workpiece cooling water passage 28 is formed so as to cover the cylinder bore inner surface 4 near the second portion 4b, and functions as a water jacket when the internal combustion engine 1 is installed.

熱処理装置15の上治具16をシリンダブロック17に据付け、固定した後には、上治具16を固定した状態で、上治具16の各プレート16a〜16cの出入れ装着孔37を通して上死点側治具21が挿設される(図9参照)。上治具16の出入れ装着孔37は、シリンダブロック17のシリンダボア内面4に連通した円穴部位であり、その円穴径は、シリンダボア内面4のホーニング研削加工用仕上げ径より大きく、後工程で使用する上死点側治具21およびホーニング研削加工治具24がスムーズに出入れ可能な径に形成されている。   After the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed and fixed to the cylinder block 17, the top dead center is passed through the loading / unloading holes 37 of the plates 16 a to 16 c of the upper jig 16 with the upper jig 16 fixed. The side jig 21 is inserted (see FIG. 9). The upper / lower mounting hole 37 of the upper jig 16 is a circular hole portion communicating with the cylinder bore inner surface 4 of the cylinder block 17, and the diameter of the circular hole is larger than the finishing diameter for honing grinding on the cylinder bore inner surface 4. The top dead center side jig 21 and the honing grinding jig 24 to be used are formed to have a diameter that allows smooth insertion and removal.

熱処理装置15の上治具16は、図6および図8に示すように、例えば3層積層構造の設置台として構成され、上方から矩形状の上面プレート16a、中間プレート(スペーサ)16bおよび下面プレート16cが積層されて形成され、図示しないノックピンで位置決めされる。熱処理装置15の上治具16は、冷却水経路27からの水漏れを防止するために、予め上面プレート16a、中間プレート16b、下面プレート16c同士を締結してから設置したり、各プレート16a,16b,16c間にパッキング(シール手段)を挟んでもよい。   As shown in FIGS. 6 and 8, the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is configured, for example, as an installation table having a three-layer laminated structure, and has a rectangular upper surface plate 16a, intermediate plate (spacer) 16b, and lower surface plate from above. 16c are laminated and positioned by a knock pin (not shown). In order to prevent water leakage from the cooling water passage 27, the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed after the upper surface plate 16a, the intermediate plate 16b, and the lower surface plate 16c are fastened in advance, or each plate 16a, A packing (sealing means) may be sandwiched between 16b and 16c.

上治具16の上面プレート16aは、締付ボルト26着座面としての強度を持ち、SUS材等の耐食性材料で形成され、中間プレート16bは重量増を防止するため比重が小さく、耐食性に優れるアルミ材で構成される。下面プレート16cは、PPS,PEEK,ユニレート等の樹脂断熱部材で構成される。   The upper plate 16a of the upper jig 16 has strength as a seating surface for the fastening bolts 26, is formed of a corrosion-resistant material such as SUS material, and the intermediate plate 16b has a small specific gravity to prevent an increase in weight and is excellent in corrosion resistance. Composed of materials. The lower surface plate 16c is made of a resin heat insulating member such as PPS, PEEK, unilate or the like.

上治具16の下面プレート16cは、シリンダブロック17のワーク冷却水通路28内に突出してシリンダボア内面4の上死点側を熱的にシールするスリーブ状のボス部29を一体に備える。このボス部29は、上死点側第1部位4aの相当位置に対応して形成され、シリンダボア(空間)18の第1部位4aを冷却させないようにシールしている。シリンダブロック17のワーク冷却水通路28には冷却水配管30から上治具側冷却水経路27を経てワーク冷却水通路28に冷却水が案内されるようになっている。   The lower surface plate 16c of the upper jig 16 is integrally provided with a sleeve-like boss portion 29 that protrudes into the work coolant passage 28 of the cylinder block 17 and thermally seals the top dead center side of the cylinder bore inner surface 4. The boss portion 29 is formed corresponding to the position corresponding to the top dead center side first portion 4a and seals the first portion 4a of the cylinder bore (space) 18 so as not to be cooled. Cooling water is guided to the work cooling water passage 28 of the cylinder block 17 from the cooling water pipe 30 through the upper jig side cooling water passage 27.

また、熱処理装置15の上治具16をシリンダブロック17のヘッド面上に締め付ける締付ボルト26は、実機エンジンへのシリンダヘッド締付トルクと同等の締付トルクで締結される。熱処理装置15は、熱処理治具の上治具16をシリンダヘッド17に据付け、固定したまま、移動させることなく、後工程で、シリンダボア内面4のホーニング研削加工が行なわれる。このため、実機組付け時、真円度や円筒度等のシリンダボア内面プロフィールを精度よく得ることができる。   The tightening bolt 26 for tightening the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 on the head surface of the cylinder block 17 is fastened with a tightening torque equivalent to the cylinder head tightening torque for the actual engine. The heat treatment apparatus 15 performs honing grinding of the cylinder bore inner surface 4 in a subsequent process without moving the upper jig 16 on the cylinder head 17 while the upper jig 16 is installed and fixed to the cylinder head 17. For this reason, the cylinder bore inner surface profile such as roundness and cylindricity can be obtained with high accuracy when the actual machine is assembled.

一方、内燃機関33は、図7に示すように、例えば3気筒のエンジンであり、シリンダボア内面4の施工作業実施時に、シリンダブロック17上に熱処理装置15の上治具16が設置され、据付けられる。上治具16には、シリンダボア(空間)18列方向両側に取扱ハンドル(取手)34が設けられ、シリンダブロック17上への取扱いを容易にしている。上治具16には図8(A),(B)に示すように、締付ボルト用ボルト穴35が複数形成される一方、各ボルト穴35間に上治具冷却水経路27が設けられる。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the internal combustion engine 33 is, for example, a three-cylinder engine, and the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 is installed and installed on the cylinder block 17 when the construction work of the cylinder bore inner surface 4 is performed. . The upper jig 16 is provided with handling handles (handles) 34 on both sides of the cylinder bores (spaces) 18 in the row direction to facilitate handling on the cylinder block 17. As shown in FIGS. 8A and 8B, a plurality of bolt holes 35 for tightening bolts are formed in the upper jig 16, and an upper jig cooling water path 27 is provided between the bolt holes 35. .

[上死点側治具および上死点側治具]
熱処理装置15の上治具16をシリンダブロック17のヘッド面に固定した状態で図9に示すように、上方から上死点側治具21が、下方から下死点側治具22が挿入され、装着される。上死点側治具21と下死点側治具22は、図10に示す状態で、シリンダボア内面4の上死点側と下死点側の第1部位4a,4cを加熱する熱処理が実施される。
[Top dead center side jig and top dead center side jig]
As shown in FIG. 9 with the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 fixed to the head surface of the cylinder block 17, the top dead center side jig 21 is inserted from above and the bottom dead center side jig 22 is inserted from below. To be installed. In the state shown in FIG. 10, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 are subjected to heat treatment for heating the top dead center side 4a and 4c on the bottom dead center side of the cylinder bore inner surface 4. Is done.

シリンダボア内面4の第1部位4a,4cだけをある温度以上、例えば150℃〜450℃の温度範囲で1時間加熱処理すると、めっき皮膜9中にNiP相が析出して第1部位4a,4cのめっき皮膜9を加熱硬化させる。熱処理は、第1部位4a,4cのめっき皮膜を硬化させる性質(析出効果)を利用して行なわれる。熱処理は、耐焼付き性、耐摩耗性が要求されるシリンダボア内面4の上死点側と下死点側の第1部位4a,4cだけを対象に限定的に行なわれるもので、第1部位4a,4cの熱処理時には、第2部位4bは、冷却水がワーク冷却水通路(ウォータジャケット)28を流れて冷却される。このため、第1部位4a,4cの熱処理時に、第2部位4bは熱処理が積極的に行なわれず、100℃以下に冷却され、めっき皮膜9の硬さを変化されることは殆どない。 When only the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 are heat-treated at a certain temperature or higher, for example, at a temperature range of 150 ° C. to 450 ° C. for 1 hour, a Ni 3 P phase is precipitated in the plating film 9 and the first portions 4a, 4c, The plating film 9 of 4c is heated and cured. The heat treatment is performed utilizing the property (precipitation effect) of hardening the plating film of the first portions 4a and 4c. The heat treatment is limited to only the first parts 4a and 4c on the top dead center side and the bottom dead center side of the cylinder bore inner surface 4 where seizure resistance and wear resistance are required. The first part 4a , 4c, the second portion 4b is cooled by cooling water flowing through the workpiece cooling water passage (water jacket) 28. For this reason, during the heat treatment of the first portions 4a and 4c, the second portion 4b is not actively subjected to the heat treatment, is cooled to 100 ° C. or less, and the hardness of the plating film 9 is hardly changed.

熱処理装置15は、図9および図10に示される熱処理装置15の上死点側治具21および下死点側治具22を用いて実施される。熱処理治具15は、上死点側治具21と下死点側治具22に分割されており、双方の構造は同一である。このため、上死点側治具21だけの構成説明を行なう。   The heat processing apparatus 15 is implemented using the top dead center side jig | tool 21 and the bottom dead center side jig | tool 22 shown in FIG. 9 and FIG. The heat treatment jig 15 is divided into a top dead center side jig 21 and a bottom dead center side jig 22, and both structures are the same. Therefore, only the top dead center side jig 21 will be described.

上死点側治具21は、図9および図10に示すように、高温絶縁性を有する円筒状のセラミックス成形体38に高温発熱体39を埋め込んだヒータ40を備え、ヒータ40の上下両端をそれぞれ上端プレート41、下端プレート42、支持ボルト43で支持している。   As shown in FIGS. 9 and 10, the top dead center side jig 21 includes a heater 40 in which a high-temperature heating element 39 is embedded in a cylindrical ceramic molded body 38 having a high-temperature insulating property. Each is supported by an upper end plate 41, a lower end plate 42, and a support bolt 43.

また、上死点側治具21は、昇降機能を持つエアシリンダ45を備えており、シリンダブロック17のワーク設置時や熱処理終了時は上昇して退避し、逆に、熱処理時にはシリンダボア内面4の第1部位(上死点側)4aにヒータ40がくるまで下降する。なお、エアシリンダ45とヒータ40は、取付プレート46と上端プレート41との間に備えた図示しないボルト等で締結されている。   Further, the top dead center side jig 21 includes an air cylinder 45 having an elevating function. The cylinder block 17 is lifted and retracted when the work of the cylinder block 17 is installed or at the end of heat treatment. It descends until the heater 40 comes to the first part (top dead center side) 4a. The air cylinder 45 and the heater 40 are fastened by bolts or the like (not shown) provided between the mounting plate 46 and the upper end plate 41.

一方、上死点側治具21の下端プレート42とヒータ40の間には、コの字形状の耐熱ゴム47を備え、脆性材料で形成されているヒータ40に対して、緩衝作用で破損を防ぐと共に、シリンダボア内面4と対向する耐熱ゴム47の接触面が、熱処理時にシリンダボア内面4の第2部位4bに密着して、第1部位(上死点側)4aからの熱伝導を防止する役割を持つ。   On the other hand, a U-shaped heat-resistant rubber 47 is provided between the lower end plate 42 of the top dead center side jig 21 and the heater 40 so that the heater 40 made of a brittle material is damaged by a buffering action. In addition to preventing, the contact surface of the heat-resistant rubber 47 facing the cylinder bore inner surface 4 is in close contact with the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 during heat treatment to prevent heat conduction from the first portion (top dead center side) 4a. have.

この熱処理工程20では、図10に示すように、上治具冷却水経路27とワーク冷却水通路28とからなる冷却水連通経路36に冷却水を循環させて、シリンダボア内面4の第2部位4bを予め冷却しておく。その後、上死点側治具21と下死点側治具22をエアシリンダ45,45により、双方の上端プレート41,41を上治具16の上面プレート16aの頂面、または、シリンダブロック17のシリンダボア底面17bが接触する高さまでエアシリンダ45,45の作動により下降および上昇させる。   In this heat treatment step 20, as shown in FIG. 10, the cooling water is circulated through the cooling water communication path 36 composed of the upper jig cooling water path 27 and the workpiece cooling water path 28, and the second portion 4 b of the cylinder bore inner surface 4. Is cooled in advance. Thereafter, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 are air cylinders 45, 45, and both upper end plates 41, 41 are the top surfaces of the top plate 16 a of the upper jig 16 or the cylinder block 17. The air cylinders 45 and 45 are lowered and raised to the height at which the cylinder bore bottom surface 17b comes into contact.

上死点側治具21の上端プレート41を上治具16の上面プレート16aの頂面に接触させると、シリンダボア内面4の第1部位(上死点側)4aを加熱させるための閉空間が形成されるが、より効率良くかつ、上治具16構成部材への熱影響を排除するため、上死点側治具21に中間シール材48を設置し、閉空間よりも狭い閉空間を形成させる。さらに、上死点側治具21の上端プレート41の接触の際には上死点側治具21と下死点側治具22の下端プレート42同士も接触し、その接触圧力伴い、双方の耐熱ゴム47,47が膨張して、対面するシリンダボア内面4の第2部位4bに密着する構造となっている。   When the upper end plate 41 of the top dead center side jig 21 is brought into contact with the top surface of the upper surface plate 16a of the upper jig 16, a closed space for heating the first portion (top dead center side) 4a of the cylinder bore inner surface 4 is formed. Although it is formed, in order to eliminate the influence of heat on the upper jig 16 constituting member more efficiently, an intermediate seal material 48 is installed on the top dead center side jig 21 to form a closed space narrower than the closed space. Let Furthermore, when the upper end plate 41 of the top dead center side jig 21 contacts, the bottom dead center side jig 21 and the lower end plate 42 of the bottom dead center side jig 22 also come into contact with each other. The heat-resistant rubbers 47, 47 are inflated and are in close contact with the second portion 4 b of the cylinder bore inner surface 4 facing each other.

シリンダボア内面4の第1部位(上死点側)4a,(下死点側)4cを限定的に加熱する熱処理は上死点側治具21と下死点側治具22のヒータ40,40で加熱制御される。シリンダボア内面4の第1部位(上死点側)4a,(下死点側)4cのボア内面温度は、それぞれ、シリンダブロック17のヘッド面17aおよびシリンダボア底面17bでモニタリングされる。シリンダブロック17の第1部位4a,4cが設定温度まで昇温したのを確認した後、熱処理を開始する。熱処理終了後は、上死点側治具21と下死点側治具22を上昇または下降により退避させる。その後、シリンダブロック17のシリンダボア内面4を、常温の水を用いた噴射、または浸漬により冷却する。この冷却処理は、後工程のホーニング研削加工において、シリンダブロック17の温度を一定とすることで、シリンダボア内面4を精度良く加工するために必要である。   Heat treatment for restrictively heating the first parts (top dead center side) 4a and (bottom dead center side) 4c of the cylinder bore inner surface 4 is performed by the heaters 40, 40 of the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22. Is controlled by heating. The bore inner surface temperatures of the first portions (top dead center side) 4a and (bottom dead center side) 4c of the cylinder bore inner surface 4 are monitored on the head surface 17a and the cylinder bore bottom surface 17b of the cylinder block 17, respectively. After confirming that the first portions 4a and 4c of the cylinder block 17 have been heated to the set temperature, heat treatment is started. After the heat treatment, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 are retracted by ascending or descending. Thereafter, the cylinder bore inner surface 4 of the cylinder block 17 is cooled by spraying using normal temperature water or immersion. This cooling process is necessary to accurately process the cylinder bore inner surface 4 by keeping the temperature of the cylinder block 17 constant in the honing grinding process in the subsequent process.

熱処理装置15でシリンダボア内面4の第1部位4a,4cを限定的に加熱する加熱処理を行なうことで、シリンダボア内面4へNi−P合金めっき処理したシリンダブロック17に対し、熱処理温度をそれぞれ変化させて1時間熱処理を行なった場合のめっき皮膜硬さの変化を図11に示した。図11は、熱処理温度を室温(25℃)と100℃〜500℃までの温度範囲において、50℃刻みで行なった場合のめっき皮膜硬さの変化を示している。   By performing heat treatment that heats the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 with the heat treatment device 15 in a limited manner, the heat treatment temperature is changed for the cylinder block 17 in which the cylinder bore inner surface 4 is plated with Ni-P alloy. FIG. 11 shows the change in plating film hardness when heat treatment was performed for 1 hour. FIG. 11 shows changes in the hardness of the plating film when the heat treatment temperature is performed in increments of 50 ° C. in the temperature range of room temperature (25 ° C.) and 100 ° C. to 500 ° C.

図11より、シリンダブロック17のシリンダボア内面4の第1部位の上死点側4aと下死点側4cは、この図より、NiP相の析出硬化によるめっき皮膜の硬化が認められる。めっき皮膜硬さの上昇が認められる範囲は、図11から150℃〜450℃の温度範囲であり、特に200℃〜400℃の温度範囲にてめっき皮膜硬化が顕著にでていることを知見した。したがって、好適な熱処理条件は、加熱処理の温度範囲が150℃〜450℃であり、より好ましくは、200℃〜400℃の温度範囲である。 11, the top dead center side 4a and the bottom dead center side 4c of the first portion of the cylinder bore inner surface 4 of the cylinder block 17 are observed to have a hardened plating film due to precipitation hardening of the Ni 3 P phase. The range in which the increase in the plating film hardness is recognized is a temperature range from 150 ° C. to 450 ° C. from FIG. 11, and it was found that the plating film hardening is particularly remarkable in the temperature range of 200 ° C. to 400 ° C. . Therefore, the preferable heat treatment conditions are a heat treatment temperature range of 150 ° C. to 450 ° C., and more preferably a temperature range of 200 ° C. to 400 ° C.

なお、熱処理温度が500℃では、NiP相の過剰析出により、めっき皮膜の硬さは室温時のめっき皮膜硬さよりも低下してしまう。また、20℃〜150℃未満の範囲は、析出硬化相が発現せず、めっき皮膜の硬さが変化しない。よって、シリンダボア内面4の第2部位4bは熱処理中に、150℃未満の範囲内に留めておけば良い。 When the heat treatment temperature is 500 ° C., the hardness of the plating film is lower than the plating film hardness at room temperature due to excessive precipitation of the Ni 3 P phase. Moreover, in the range of 20 ° C. to less than 150 ° C., the precipitation hardening phase does not appear and the hardness of the plating film does not change. Therefore, the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 may be kept within a range of less than 150 ° C. during the heat treatment.

シリンダボア内面4の熱処理が終了すると、熱処理装置15は上治具16を残したまま、上死点側治具21を上治具16から取り外して上動させ、退避させる一方、下死点側治具22は、シリンダブロック17から下方に取り出して撤去させる。   When the heat treatment of the cylinder bore inner surface 4 is completed, the heat treatment apparatus 15 removes the upper dead center side jig 21 from the upper jig 16 and moves it away while leaving the upper jig 16, while retracting it. The tool 22 is taken out from the cylinder block 17 and removed.

[ホーニング研削加工治具]
ホーニング研削加工治具24は、図12に示すように、シリンダブロック17の上治具16に上方から装着されて、ホーニング研削加工を実施する治具である。ホーニング研削加工治具24は、回転自在の主軸50に設けられた治具本体51に長手形状部材のホーニング砥石52を円周状に複数配置して構成される。ホーニング砥石52を取り付けたホーニング研削加工治具24は、図示しない研削液と共にシリンダブロック17のヘッド面17a側からシリンダボア内面4に向って主軸50を回転させながら下降させる。
[Honing grinding jig]
As shown in FIG. 12, the honing grinding jig 24 is mounted on the upper jig 16 of the cylinder block 17 from above and performs honing grinding. The honing grinding jig 24 includes a jig main body 51 provided on a rotatable main shaft 50 and a plurality of honing grindstones 52 as longitudinal members arranged circumferentially. The honing grinding jig 24 to which the honing grindstone 52 is attached is lowered while rotating the spindle 50 from the head surface 17a side of the cylinder block 17 toward the cylinder bore inner surface 4 together with a grinding liquid (not shown).

ホーニング砥石52がシリンダボア内面4の第1部位(下死点側)4cのシリンダボア下端に達するとホーニング砥石52の回転方向が逆となると共に、シリンダボア内面4の第1部位(上死点側)4aの上端に向かって上昇する。ホーニング砥石52は下降時には螺旋状に回転しながら矢印Aで示すように下降し、上昇時には回転方向を異にして螺旋状に矢印Bで示すように上昇する。   When the honing grindstone 52 reaches the lower end of the cylinder bore of the first portion (bottom dead center side) 4c of the cylinder bore inner surface 4, the rotation direction of the honing grindstone 52 is reversed and the first portion (top dead center side) 4a of the cylinder bore inner surface 4 is reached. Ascend towards the top of the. The honing grindstone 52 descends as indicated by the arrow A while rotating spirally when descending, and rises as indicated by the arrow B spirally with different rotation directions when ascending.

このホーニング研削加工治具24は、旋回しながらの往復回転運動Cが、ホーニング研削加工の1ストロークとなるが、粗引き・中引きでは、ストローク回数の増加に応じて、ホーニング研削加工治具24のホーニング砥石52が外周に向かって一定量拡張し、シリンダボア内面寸法(内径)を仕上げていくと共に、中引き工程終盤にて研削痕の凹凸形状が斜め方向へ交差するクロスハッチ模様(図13参照)がシリンダボア内面4に付与される。   In the honing grinding jig 24, the reciprocating rotational motion C while turning is one stroke of the honing grinding process. In the roughing and thinning, the honing grinding jig 24 is increased in accordance with an increase in the number of strokes. The honing grindstone 52 expands by a certain amount toward the outer periphery, finishes the cylinder bore inner surface dimension (inner diameter), and the cross hatch pattern in which the uneven shape of the grinding traces intersects obliquely at the end of the thinning process (see FIG. 13). ) Is applied to the cylinder bore inner surface 4.

一方、仕上げでは、ホーニング研削加工治具24のホーニング砥石52が寸法を仕上げたシリンダボア内面4を一定量加圧しながら往復回転運動Cすることで、ホーニング研削加工工程23で形成された凹凸形状の凸部をプラトー化(台形形状)し、潤滑油を滞留させるための凹部はそのまま維持するように施工される。   On the other hand, in the finishing, the honing grindstone 52 of the honing grinding jig 24 performs reciprocating rotational movement C while pressing the cylinder bore inner surface 4 whose dimensions are finished by a certain amount, so that the uneven protrusion formed in the honing grinding process 23 is performed. The part is plateaued (trapezoidal shape), and the concave part for retaining the lubricating oil is maintained as it is.

ホーニング研削加工工程23では、シリンダボア内面4のめっき皮膜の硬さを硬化させた第1部位(上死点側)4a、(下死点側)4cと、めっき皮膜の硬さを硬化させないようにした第2部位(中間摺動部)4bを同時にホーニング研削加工する。   In the honing grinding process 23, the first portion (top dead center side) 4 a and (bottom dead center side) 4 c in which the hardness of the plating film on the cylinder bore inner surface 4 is cured and the hardness of the plating film are not cured. The second part (intermediate sliding part) 4b is simultaneously subjected to honing grinding.

その際、ホーニング研削加工工程23は、通称粗引き・中引き・仕上げの順でホーニング研削加工が行なわれる。例えば粗引きでは、ダイアモンド砥石#200、中引きではダイアモンド砥石#400を用いる。これに対し、後者の仕上げではより細かな砥石を使用して、シリンダボア内面4の凸部をプラトー化(台形形状)して平滑化し、実働時のピストン、ピストンリングの挙動を安定化させる。ホーニング研削加工で後者の加工は通称、仕上げまたはプラトー加工と呼ばれ、例えば、ダイアモンド砥石#1000のような細かい砥石を使用する。   At that time, in the honing grinding process 23, honing grinding is performed in the order of so-called roughing, thinning, and finishing. For example, diamond wheel # 200 is used for roughing, and diamond wheel # 400 is used for intermediate drawing. On the other hand, in the latter finishing, a finer grindstone is used to flatten the convex portion of the cylinder bore inner surface 4 (trapezoidal shape) to stabilize the behavior of the piston and piston ring during actual operation. In the honing grinding process, the latter process is commonly called finishing or plateau processing, and a fine grindstone such as diamond grindstone # 1000 is used.

ホーニング研削加工により、粗引き・中引き・仕上げの全てを通じて、シリンダボア内面4の第1部位4a,4cの方がめっき皮膜硬化分だけ研削深さの抵抗が大きくなるため、第1部位4a,4cは第2部位4bと比べておのずと表面粗さを小さくすることができる。   In the honing grinding process, the first part 4a, 4c of the inner surface 4 of the cylinder bore 4 is more resistant to the grinding depth by the plating film hardening through all of roughing, thinning, and finishing. Therefore, the first part 4a, 4c is increased. The surface roughness can be reduced as compared with the second portion 4b.

[実施形態の効果]
本実施形態においては、シリンダボア内面4のめっき皮膜9の第1部位4a,4cは、上死点側治具21および下死点側治具22の各ヒータ40による限定的な加熱処理により加熱硬化される。加えて、ホーニング研削加工治具24によりホーニング研削加工される。研削加工では第1部位4a,4cは加熱処理によるめっき皮膜硬化分だけ研削抵抗が大きくなり、逆に表面粗さ(凹凸度)を小さくすることができる。これにより、シリンダボア内面4のめっき皮膜9は第1部位4a,4cに必要な摺動特性が得られ、低摩擦、耐焼付き性及び耐摩耗性確保、オイル消費量、ブローバイガス量抑制を満足させたシリンダボア内面4が得られる。
[Effect of the embodiment]
In the present embodiment, the first portions 4 a and 4 c of the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 are heat-cured by limited heat treatment by the heaters 40 of the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22. Is done. In addition, honing grinding is performed by the honing grinding jig 24. In the grinding process, the first portions 4a and 4c have a grinding resistance that is increased by the amount of plating film cured by the heat treatment, and conversely, the surface roughness (roughness) can be reduced. As a result, the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 has the sliding characteristics necessary for the first parts 4a and 4c, and satisfies low friction, seizure resistance and wear resistance, oil consumption, and suppression of blow-by gas amount. A cylinder bore inner surface 4 is obtained.

また、シリンダボア内面4の第1部位4a,4c以外の中間摺動部位の第2部位4bのめっき皮膜は、ヒータ40,40からの遮熱と冷却水による冷却制御処理により、めっき皮膜9の硬さを変化させずに保つことができる。シリンダボア内面4のめっき皮膜9をホーニング研削加工治具24で研削加工すると、めっき皮膜9は皮膜硬さの違いにより、第2部位4bが第1部位4a,4cより表面粗さを大きくすることができる。これにより、第2部位4bのシリンダボア内面4に必要な摺動特性を保つことができる。第2部位4bのめっき皮膜9は、潤滑油が滞留される凹部の形成と、潤滑油膜の維持を図ることができる。   Further, the plating film of the second part 4b of the intermediate sliding part other than the first parts 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 is hardened by the heat shielding from the heaters 40 and 40 and the cooling control process by the cooling water. It can be kept unchanged. When the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 is ground by the honing grinding jig 24, the surface roughness of the plating film 9 may be larger than that of the first parts 4a and 4c due to the difference in film hardness. it can. Thereby, a sliding characteristic required for the cylinder bore inner surface 4 of the 2nd site | part 4b can be maintained. The plating film 9 in the second part 4b can form a recess where the lubricating oil stays and maintain the lubricating oil film.

さらに、シリンダボア内面4のめっき皮膜9は、皮膜硬さを異にし、摺動ストローク部位に応じた第1部位4a,4cおよび第2部位4bの摺動特性に応じたシリンダブロック17を作製することができる。   Further, the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 is made of different film hardness, and the cylinder block 17 corresponding to the sliding characteristics of the first part 4a, 4c and the second part 4b corresponding to the sliding stroke part is produced. Can do.

一方、本実施形態においては、Ni−P合金めっきのめっき皮膜が形成されたシリンダボア内面4を熱処理治具の上死点側治具21および下死点側治具22で第1部位4a,4cはめっき皮膜9から新しい相のNiPが析出して加熱硬化させる。但し、加熱処理温度が450℃を超えると、NiPが過剰に析出して室温時のめっき皮膜9の硬さをより下回るため好ましくない。また、温度が150℃未満で処理すると、めっき皮膜9の硬さに変化が生じないため、第2部位4bのめっき皮膜9は、150℃未満の処理温度が処理されるように、第1部位4a,4cの加熱温度から遮熱し、冷却水で冷却される。 On the other hand, in the present embodiment, the cylinder bore inner surface 4 on which the Ni-P alloy plating film is formed is treated with the first parts 4a and 4c by the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 of the heat treatment jig. In this case, a new phase of Ni 3 P precipitates from the plating film 9 and is cured by heating. However, when the heat treatment temperature exceeds 450 ° C., Ni 3 P is excessively precipitated and is less preferable than the hardness of the plating film 9 at room temperature. Further, if the temperature is less than 150 ° C., no change occurs in the hardness of the plating film 9, so that the plating film 9 in the second part 4 b has the first part so that the treatment temperature is less than 150 ° C. Heat is shielded from the heating temperatures of 4a and 4c and cooled with cooling water.

加えて、シリンダボア内面4の加工装置は、熱処理装置15でシリンダボア内面4の第1部位4a,4cを150℃〜450℃の温度範囲で加熱処理し、シリンダボア内面4の第2部位4bが150℃未満、より好ましくは100℃以下で、冷却制御処理することで、シリンダボア内面4のめっき皮膜9は、部位毎に異なるワークを作製することができる。シリンダボア内面4のめっき皮膜は皮膜硬度が異なるワークを作製してからホーニング研削加工を行なうことで、必然的にシリンダボア内面4のめっき皮膜9は、シリンダボア内面4の第1部位4a,4cおよび第2部位4b毎に摺動特性に応じた表面粗さ9a,9bのワーク(シリンダブロック17)を作製することができる。   In addition, the processing device for the cylinder bore inner surface 4 heats the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4 with a heat treatment device 15 in a temperature range of 150 ° C. to 450 ° C., and the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 is 150 ° C. The plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 can produce different workpieces for each part by performing the cooling control process at less than 100 ° C., more preferably 100 ° C. or less. The plating film on the cylinder bore inner surface 4 is subjected to honing grinding after producing workpieces having different film hardnesses, so that the plating film 9 on the cylinder bore inner surface 4 inevitably has the first portions 4a, 4c and second of the cylinder bore inner surface 4. A work (cylinder block 17) having surface roughness 9a, 9b corresponding to the sliding characteristics can be produced for each part 4b.

ホーニング研削加工治具24は、特別なホーニング研削条件を設定して種々の研削治具を用いることなく、同じホーニング研削加工治具24でシリンダボア内面の必要な部位毎に表面粗さの異なるワークを同時に作製することができる。   The honing grinding jig 24 does not use various grinding jigs by setting special honing grinding conditions. The honing grinding jig 24 can use the same honing grinding jig 24 to perform workpieces having different surface roughness for each required part of the inner surface of the cylinder bore. It can be produced at the same time.

[実施例]
次に、シリンダボア内面の加工装置の具体的な実施例を説明する。
[Example]
Next, a specific embodiment of the machining apparatus for the inner surface of the cylinder bore will be described.

内燃機関に搭載されるアルミダイカスト製のシリンダブロックに対して、シリンダボア内面にNi−P合金めっき処理等を施す施工技術の具体的実施例を説明する。   A specific example of a construction technique for performing Ni-P alloy plating on the inner surface of a cylinder bore for a cylinder block made of aluminum die cast mounted on an internal combustion engine will be described.

[めっき前処理工程]
初めに、アルミダイカスト製シリンダブロック17に、めっき前処理工程11として、シリンダブロック17のシリンダボア内面の脱脂処理を行なった。脱脂処理は、キザイ株式会社製の中性脱脂剤マックスクリーンNG−30を濃度40g/L,液温50℃に調整した水溶液へシリンダブロック17を浸漬して超音波洗浄することにより、シリンダボア内面4の油分を除去した。その後、水洗工程を経て、シリンダボア内面4だけにエッチング処理液を流動させて電解処理を行う電解エッチング処理を行なった。電解エッチング処理によりシリンダボア内面4に付着している不純物や酸化物を除去すると共に、めっき皮膜との密着を確保するための凹凸形状(アンカー)の形成を図った。電解エッチング処理は、処理液としてリン酸100〜500g/Lを使用し、液温度50℃〜100℃、液流速10〜50cm/sec、電解条件10〜80A/dm、処理時間0.5〜5分間である。
[Plating pretreatment process]
First, degreasing treatment of the cylinder bore inner surface of the cylinder block 17 was performed on the aluminum die cast cylinder block 17 as a plating pretreatment step 11. The degreasing treatment is performed by immersing the cylinder block 17 in an aqueous solution in which a neutral degreasing agent Mac Screen NG-30 manufactured by Kizai Co., Ltd. is adjusted to a concentration of 40 g / L and a liquid temperature of 50 ° C. The oil was removed. Thereafter, an electrolytic etching process was performed, in which an electrolytic treatment was performed by flowing an etching solution only on the cylinder bore inner surface 4 through a water washing step. Impurities and oxides adhering to the cylinder bore inner surface 4 were removed by electrolytic etching, and an uneven shape (anchor) was formed to ensure adhesion with the plating film. Electrolytic etching treatment uses phosphoric acid 100 to 500 g / L as a treatment liquid, liquid temperature 50 ° C. to 100 ° C., liquid flow rate 10 to 50 cm / sec, electrolysis conditions 10 to 80 A / dm 2 , treatment time 0.5 to 5 minutes.

[めっき処理工程]
めっき前処理工程終了後、水洗工程を挟んで、前処理を行ったシリンダボア内面4へのめっき処理を行った。めっき処理方法は、シリンダボア内面4だけにめっき処理液を流動させながら高電流密度で施工する高速めっき法を用いた。
[Plating process]
After the plating pretreatment step, the plating treatment was performed on the inner surface 4 of the cylinder bore that had been pretreated, with a water washing step in between. The plating method used was a high-speed plating method in which the plating solution was applied only to the cylinder bore inner surface 4 while being applied at a high current density.

また、前述のめっき処理条件範囲内にて、シリンダボア内面4にNi−P合金めっき処理により膜厚100μm程度のめっき皮膜を作製した。   In addition, a plating film having a thickness of about 100 μm was formed on the inner surface 4 of the cylinder bore by Ni—P alloy plating treatment within the above-described plating treatment condition range.

[熱処理装置の装着工程]
めっき処理工程を完了した後、水洗工程を挟んで、シリンダブロック17のヘッド面へ熱処理装置15の上治具16を設置・締結した。上治具16とシリンダブロック17を締結する締付ボルト26の締付トルクは、実機エンジンのシリンダヘッド締付と同等の40〜60N・mで締結した。
[Heat treatment equipment installation process]
After completing the plating process, the upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 was installed and fastened to the head surface of the cylinder block 17 with the water washing process interposed therebetween. The tightening torque of the tightening bolts 26 that fasten the upper jig 16 and the cylinder block 17 was tightened at 40 to 60 N · m, which is equivalent to the cylinder head tightening of the actual engine.

[熱処理工程]
次に、めっき処理したシリンダブロック17のシリンダボア内面4に熱処理を実施した。この熱処理では、熱処理治具の上死点側治具21および下死点側治具22をシリンダブロック17のシリンダボア内面4にセットし、シリンダボア内面4の第1部位(上死点側)4a,(下死点側)4cの温度が300℃となるようにヒータ40,40を加熱制御するとともに第2部位4bの温度が100℃未満となるように、冷却水連通経路36(27,28)に冷却水を循環させて冷却制御した。熱処理時間は、1時間とし、シリンダボア内面4の第1部位4a,4cでは、第2部位4bよりもビッカース硬さで約200ポイント以上硬化しためっき皮膜を得ることができる。
[Heat treatment process]
Next, heat treatment was performed on the cylinder bore inner surface 4 of the plated cylinder block 17. In this heat treatment, the top dead center side jig 21 and the bottom dead center side jig 22 of the heat treatment jig are set on the cylinder bore inner surface 4 of the cylinder block 17, and the first portion (top dead center side) 4a, (Bottom dead center side) Heater 40 and 40 are controlled so that the temperature of 4c is 300 ° C., and the cooling water communication path 36 (27, 28) so that the temperature of the second portion 4b is less than 100 ° C. Cooling water was circulated to control the cooling. The heat treatment time is set to 1 hour, and a plated film that is hardened by about 200 points or more in Vickers hardness than the second portion 4b can be obtained in the first portions 4a and 4c of the cylinder bore inner surface 4.

[ホーニング研削加工工程]
最終施工として、ホーニング研削加工を行った。ホーニング研削加工では、工程(粗引き・中引き・仕上げ(プラトー加工))に応じた砥石とホーニング研削加工の施工条件を図11に示したように使い分けた。ホーニング研削加工治具24は、粗引き・中引き・仕上げの各工程に応じたホーニング砥石治具24を円周上に6本取付けた。粗引き・中引きによるシリンダボア内面4の寸法(内径)出しにおいて、めっき皮膜表層の研削量は、50μm狙いとして、めっき処理工程で被覆しためっき膜厚100μmの半分を残存させるようにした。さらに、中引き工程終盤にて研削痕の凹凸形状が、斜め方向へ交差するクロスハッチ模様をシリンダボア内面4に形成すると共に、仕上げ(プラトー加工)で前記凸部の先端を削ぎ落として平滑化した。
[Honing grinding process]
As the final construction, honing grinding was performed. In the honing grinding process, the grindstone corresponding to the process (roughing / thinning / finishing (plateau process)) and the construction conditions of the honing grinding process were properly used as shown in FIG. As for the honing grinding jig 24, six honing grindstone jigs 24 corresponding to each of the roughing, thinning, and finishing processes were attached on the circumference. When the size (inner diameter) of the cylinder bore inner surface 4 was obtained by roughing and thinning, the grinding amount of the plating film surface layer was set to 50 μm, and half of the plating film thickness of 100 μm coated in the plating process was left. Furthermore, at the end of the thinning process, the uneven shape of the grinding mark formed a cross-hatch pattern intersecting in an oblique direction on the cylinder bore inner surface 4 and smoothed by finishing (plateau processing) by scraping off the tip of the convex portion. .

[シリンダボア内面の施工面の評価]
本実施例で施工されたシリンダボア内面の施工面の計測データを図16を参照して説明する。
[Evaluation of construction surface inside cylinder bore]
The measurement data of the construction surface of the cylinder bore inner surface constructed in this example will be described with reference to FIG.

同一シリンダボア施工面における、第1部位(ピストン上死点相当部位)4aと第2部位(中間摺動部)4bの表面粗さ測定とめっき皮膜硬さ測定を実施した。表面粗さ測定では、シリンダボア内面4全体の凹凸度合いを示す指標としてのRzjis(十点平均粗さ)と、凹部の潤滑油溜り深さのパラメータであるRvk(JIS B0671『プラトー構造表面における潤滑性評価パラメータ』参照)を用いて評価した。めっき皮膜硬さ測定では、ビッカース硬さ値を用いて両者を比較した。 Surface roughness measurement and plating film hardness measurement of the first part (piston top dead center equivalent part) 4a and the second part (intermediate sliding part) 4b on the same cylinder bore construction surface were performed. In the surface roughness measurement, R zjis (ten-point average roughness) as an index indicating the degree of unevenness of the entire cylinder bore inner surface 4 and R vk (JIS B0671 “plateau structure surface on the surface of the concave portion) Evaluation was made using the “Lubricity Evaluation Parameters”. In plating film hardness measurement, both were compared using the Vickers hardness value.

表面粗さ測定機には、株式会社ミツトヨ製の触針式表面粗さ計SJ−301を使用して、測定を行った。また、めっき皮膜硬さ測定機には、株式会社ミツトヨ製のビッカース硬さ試験機MVK−H1を使用し、荷重100gf,荷重保持時間10secにて、破壊法によるめっき皮膜断面からの測定を実施した。   Measurement was performed using a stylus type surface roughness meter SJ-301 manufactured by Mitutoyo Corporation as a surface roughness measuring machine. In addition, a Vickers hardness tester MVK-H1 manufactured by Mitutoyo Co., Ltd. was used as the plating film hardness measurement machine, and measurement was performed from the plating film cross section by the fracture method at a load of 100 gf and a load holding time of 10 sec. .

その結果、摺動部位で表面粗さと硬さが異なるシリンダボア内面4を同一シリンダで作製することができた。   As a result, the cylinder bore inner surface 4 having different surface roughness and hardness at the sliding portion could be manufactured with the same cylinder.

第1部位4aのシリンダボア内面4全体の凹凸度 Rzjis 1.12[μm]と潤滑油溜り深さRvk0.25[μm]は、第2部位4b(Rzjis 1.81[μm]、Rvk0.40[μm])と比べて小さい。シリンダボア内面4の第1部位4aは、オイル消費量とブローバイガス量増加の抑制に有効な平滑なシリンダボア内面4を形成している。第1部位4aの平滑化は、油膜潤滑が期待できない第1部位4aの摺動特性上、ピストン、ピストンリングの挙動の安定化に寄与し低摩擦を実現することができる。 The degree of unevenness R zjis 1.12 [μm] and the lubricating oil reservoir depth R vk 0.25 [μm] of the entire cylinder bore inner surface 4 of the first portion 4a are the second portion 4b (R zjis 1.81 [μm], R vk 0.40 [μm]). The first portion 4a of the cylinder bore inner surface 4 forms a smooth cylinder bore inner surface 4 effective for suppressing an increase in oil consumption and blow-by gas amount. The smoothing of the first part 4a contributes to the stabilization of the behavior of the piston and the piston ring and realizes low friction because of the sliding characteristics of the first part 4a where oil film lubrication cannot be expected.

その一方で、シリンダボア内面4の第1部位4aの凹部に滞留する潤滑油が少なくなることで焼付き及び異常摩耗発生の懸念が生じるが、焼付き、異常摩耗を防止するために第1部位4aのめっき皮膜を非熱処理部の第2部位4bと比べて200ポイント以上硬化(第1部位:805HV、第2部位:597HV)させることができた。   On the other hand, there is a concern that seizure and abnormal wear may occur due to less lubricant remaining in the recess of the first part 4a of the cylinder bore inner surface 4, but in order to prevent seizure and abnormal wear, the first part 4a It was possible to cure the plating film of 200 points or more (first part: 805 HV, second part: 597 HV) as compared with the second part 4 b of the non-heat treated part.

これに対し、シリンダボア内面4の第2部位4bのシリンダボア内面は、第1部位4aよりも意図的に表面粗さRzjis,vkが大きくなるよう施工し、実際にその効果を確認した。その施工目的は、第2部位4bに形成した、より大きな凹部(オイル溜り)から実働時に潤滑油が欠乏しやすい第1部位4aへ潤滑油供給経路を形成することで、さらなる低摩擦と耐焼付き性、耐摩耗性を強化させることができる。なお、第2部位4bは摺動部位の特性上、実働時には潤滑油が潤沢に存在することから、第1部位4aよりも表面粗さを大きく施工して、油膜が介在してピストン挙動を安定化させて、低摩擦を持続できる。 In contrast, the cylinder bore inner surface of the second portion 4b of the cylinder bore inner surface 4 was constructed so that the surface roughnesses R zjis and R vk were intentionally larger than the first portion 4a, and the effect was actually confirmed. The construction purpose is to form a lubricating oil supply path from the larger recess (oil reservoir) formed in the second part 4b to the first part 4a where the lubricating oil is likely to be deficient during operation, thereby further reducing friction and seizure resistance. And wear resistance can be enhanced. Since the second part 4b has a lot of lubricating oil during actual operation due to the characteristics of the sliding part, the surface roughness is set larger than that of the first part 4a, and the oil film is interposed to stabilize the piston behavior. To maintain low friction.

さらに、シリンダボア内面4の第2部位4bは摺動部位・摺動特性から判断して、オイル消費量とブローバイガス量の抑制を図ることができ、耐焼付き性及び耐摩耗性確保の対策として、めっき皮膜の硬化処理を行わなくても充分な耐久性を有することが分かった。   Furthermore, the second part 4b of the cylinder bore inner surface 4 can be determined from the sliding part / sliding characteristic, and the oil consumption and blow-by gas amount can be suppressed. As a measure for ensuring seizure resistance and wear resistance, It has been found that the plating film has sufficient durability even if it is not cured.

[変形例]
本発明の実施例では、めっき処理工程で用いるめっき処理液に、Ni−P合金めっき処理を施す例を説明したが、Ni−P合金めっき処理に炭化ケイ素SiC等の不溶性粒子を混合してNi−P−SiC合金めっきのめっき処理することもできる。炭化ケイ素(SiC)粒子は、エンジン用シリンダ等に対するめっき処理についても、耐摩耗性の向上を目的にめっき液に添加することができる。
[Modification]
In the embodiment of the present invention, the example in which the Ni—P alloy plating treatment is performed on the plating treatment liquid used in the plating treatment step has been described. However, insoluble particles such as silicon carbide SiC are mixed into the Ni—P alloy plating treatment to obtain Ni. -P-SiC alloy plating can also be applied. Silicon carbide (SiC) particles can also be added to the plating solution for the purpose of improving wear resistance in the plating treatment for engine cylinders and the like.

他に、シリンダボア内面やピストン表面には、耐焼付き性、耐摩耗性の高いDLC(Diamond−Like Carbon)等の硬質薄膜や、Ni−SiC(ニッケル,炭化ケイ素)、CrN(窒化クロム)のめっき皮膜を形成してもよい。   In addition, hard cylinders such as DLC (Diamond-Like Carbon), Ni-SiC (nickel, silicon carbide), and CrN (chromium nitride) are highly plated on the cylinder bore and piston surfaces. A film may be formed.

また、熱処理装置15の上治具16は、ホーニング研削加工治具24を据付けるダミーヘッドと兼用とすることができる。その際、上治具16とシリンダブロック17の締付ボルト26のボルト締付軸力をエンジン組付時と同等にしてホーニング研削を行なうことで、エンジン実機組付け時のシリンダボア内面4の真円度・円筒度の精度を向上させることができ、さらなる低摩擦の実現を図ることができる。   The upper jig 16 of the heat treatment apparatus 15 can also be used as a dummy head for installing the honing grinding jig 24. At that time, honing grinding is performed with the bolt tightening axial force of the upper jig 16 and the tightening bolt 26 of the cylinder block 17 being equal to that at the time of engine assembly, so that the circular shape of the cylinder bore inner surface 4 at the time of actual engine assembly is The accuracy of degree and cylindricity can be improved, and further low friction can be realized.

1 内燃機関(エンジン)
2 ピストン
3 シリンダブロック
4 シリンダボア内面
5 コンロッド
6 クランクピン
7 クランク軸(クランクシャフト)
8 燃焼室
9 めっき皮膜
11 めっき前処理工程
12 めっき処理工程
13 熱処理装置の装着工程
14 基台
15 熱処理装置(熱処理治具)
16 上治具(設置台)
17 シリンダブロック
18 シリンダボア
20 熱処理工程
21 上死点側治具
22 下死点側治具
23 ホーニング研削加工工程
24 ホーニング研削加工治具
25 メタルガスケット
26 締付ボルト
27 上治具の冷却水経路
28 ワーク冷却水通路
29 ボス部
30 冷却水配管
34 取扱ハンドル(取手)
35 ボルト穴
36 冷却水連通経路
37 上治具の出入れ装着孔
38 セラミックス成形体
39 高温発熱体
40 ヒータ
41 上端プレート
42 下端プレート
43 支持ボルト
45 エアシリンダ
46 取付プレート
47 耐熱ゴム
50 主軸
51 治具本体
52 ホーニング砥石
1 Internal combustion engine
2 Piston 3 Cylinder block 4 Cylinder bore inner surface 5 Connecting rod 6 Crank pin 7 Crank shaft
8 Combustion chamber 9 Plating film 11 Pre-plating process 12 Plating process 13 Heat treatment apparatus mounting process 14 Base 15 Heat treatment apparatus (heat treatment jig)
16 Upper jig (installation stand)
17 Cylinder block 18 Cylinder bore 20 Heat treatment process 21 Top dead center side jig 22 Bottom dead center side jig 23 Honing grinding process 24 Honing grinding jig 25 Metal gasket 26 Clamping bolt 27 Cooling water path 28 of the upper jig Cooling water passage 29 Boss part 30 Cooling water piping 34 Handling handle (handle)
35 Bolt hole 36 Cooling water communication path 37 Upper jig access hole 38 Ceramic molded body 39 High temperature heating element 40 Heater 41 Upper end plate 42 Lower end plate 43 Support bolt 45 Air cylinder 46 Mounting plate 47 Heat resistant rubber 50 Main shaft 51 Jig Body 52 Honing wheel

Claims (6)

アルミ合金製シリンダボア内面にめっき皮膜を形成したシリンダボア内面の加工方法において、
前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位を限定的に加熱処理する熱処理工程と、
前記加熱処理で硬化したシリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程とを有することを特徴とするシリンダボア内面の加工方法。
In the machining method of the inner surface of the cylinder bore in which a plating film is formed on the inner surface of the cylinder bore made of aluminum alloy,
A heat treatment step for heat-treating the first part corresponding to the piston upper and lower dead center equivalent part on the inner surface of the cylinder bore;
And a honing grinding step of grinding a plating film on the inner surface of the cylinder bore cured by the heat treatment.
アルミ合金製シリンダボア内面にめっき皮膜を形成したシリンダボア内面の加工方法において、
前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位を加熱処理する熱処理工程と、
前記シリンダボア内面の第1部位を加熱処理している間に、前記シリンダボア内面の第1部位以外の第2部位を限定的に遮熱して冷却制御する工程と、
前記加熱処理で硬化したシリンダボア内面のめっき皮膜を研削加工するホーニング研削加工工程とを有することを特徴とするシリンダボア内面の加工方法。
In the machining method of the inner surface of the cylinder bore in which a plating film is formed on the inner surface of the cylinder bore made of aluminum alloy,
A heat treatment step of heat-treating a first portion corresponding to a piston upper dead center equivalent portion of the inner surface of the cylinder bore;
While heat-treating the first part of the inner surface of the cylinder bore, the process of controlling the cooling by limiting heat to the second part other than the first part of the inner surface of the cylinder bore ; and
And a honing grinding step of grinding a plating film on the inner surface of the cylinder bore cured by the heat treatment .
前記熱処理工程において、前記シリンダボア内面の第1部位の加熱処理と前記第2部位の遮熱・冷却制御処理とを同時に実施する請求項2に記載のシリンダボア内面の加工方法。 The method for processing an inner surface of a cylinder bore according to claim 2 , wherein in the heat treatment step, the heat treatment of the first portion of the inner surface of the cylinder bore and the heat shielding / cooling control processing of the second portion are simultaneously performed. 前記熱処理工程において、前記シリンダボア内面の第1部位の熱処理温度を150℃〜450℃の温度範囲で加熱処理を行なうとともに、前記第2部位の温度を150℃未満の温度に遮熱して冷却制御処理を行なう請求項2または3に記載のシリンダボア内面の加工方法。 In the heat treatment step, the heat treatment temperature of the first portion on the inner surface of the cylinder bore is heat-treated within a temperature range of 150 ° C. to 450 ° C., and the temperature of the second portion is shielded to a temperature of less than 150 ° C. The method for machining an inner surface of a cylinder bore according to claim 2 or 3, wherein: アルミ合金製シリンダボア内面にめっき皮膜を形成したシリンダの構造において、
前記シリンダボア内面のピストン上下死点相当部位に対応する第1部位のめっき被膜の硬さが、前記シリンダボア内面の前記第1部位以外の第2部位のめっき被膜の硬さよりも大きく、且つ前記第1部位のめっき被膜の表面粗さが、前記第2部位のめっき被膜の表面粗さよりも小さいことを特徴とするシリンダの構造。
In the cylinder structure with a plating film formed on the inner surface of the cylinder bore made of aluminum alloy,
The hardness of the plating film of the first part corresponding to the piston upper and lower dead center equivalent part of the inner surface of the cylinder bore is greater than the hardness of the plating film of the second part other than the first part of the inner surface of the cylinder bore, and the first A structure of a cylinder, wherein the surface roughness of the plating film at the site is smaller than the surface roughness of the plating film at the second site.
前記シリンダボア内面のめっき皮膜は、前記第1部位のシリンダボア内面全体の凹凸度と潤滑油溜り深さが前記第2部位の凹凸度と潤滑油溜り深さに較べて小さく、前記めっき皮膜の硬さは、前記第1部位が前記第2部位に較べてビッカース硬度で200Hv以上大きい請求項5に記載のシリンダの構造。 In the plating film on the inner surface of the cylinder bore, the degree of unevenness and the lubricating oil pool depth of the entire cylinder bore inner surface of the first part are smaller than the degree of unevenness and the lubricating oil pool depth of the second part, and the hardness of the plating film The cylinder structure according to claim 5, wherein the first part is larger in Vickers hardness by 200 Hv or more than the second part.
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