JPH0211344B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合シリンダライナ粗材の製造方法に
係り、特にシリンダライナ内面の耐摩耗性がピス
トン上死点付近では他の部分に比べて著しく大き
いことから、ピストンの往復動によつて発生する
シリンダライナ内面の偏摩擦を防止し得るように
した複合シリンダライナ粗材を製造する方法に関
する。

従来のシリンダライナ粗材は、一般に鋳造によ
り得ている。このように鋳造により形成する場合
には、シリンダライナ粗材の材質として耐摩耗性
を有する金属、たとえばパーライト系鋳鉄、高炭
素共晶鋳鉄、高炭素ベイナイト鋳鉄などの鋳鉄、
あるいはAl―Si系合金においてSiを共晶成分
（12.2重量％）より多く含有するアルミニウム合
金などのみからなり、鋳造後切削加工、ホーニン
グ加工等の機械加工を施している。

したがつて、上記構成よるシリンダライナにお
いては、その内面の耐摩耗性は全域にわたり一様
である。しかし、ピストンの往復動によりシリン
ダライナ内面の摩耗特性の変化は、第１図に示す
ようにピストン上死点付近つまりピストンの全ス
トロークのうち上死点側約３分の１の範囲では上
死点におけるトツプリング位置で摩耗量が大き
く、下死点付近ではこれが小さくなるので、シリ
ンダライナ内面の耐摩耗性がピストン上死点側で
大きく、それ以外の箇所では通常の耐摩耗性、す
なわちある程度の耐摩耗性を有すれば足りるので
ある。

上記のようなシリンダライナ内面の耐摩耗性が
変化する複合シリンダライナ粗材を得るための製
造方法としては、メツキあるいは溶射等の表面処
理技術によることが考えられる。

上記メツキによる場合には、鋳造により得られ
たシリンダライナ粗材内面のピストン上死点側を
それ以外の個所よりメツキ層の厚さに相当する分
だけ内径を拡げておき、当該部分に耐摩耗性に優
れた金属等を別途メツキし、その後シリンダライ
ナ内面全域をホーリング加工することにより、シ
リンダライナ内面の耐摩耗性が変化するシリンダ
ライナを得ることができる。

しかしながら上記メツキによる場合には、その
メツキ工程における排液処理の問題が多く、かつ
メツキ処理に比較的長い時間を要し、しかも前加
工としてのシリンダライナ内面の機械加工が剥雑
であり、これらにより製造コストガ著しく高くな
るという問題点がある。

また溶射による場合には、前記メツキによる場
合と、同様に、溶射層の厚さに相当する分だけシ
リンダライナ粗材のピストン上死点側の内径をそ
れ以外の箇所より拡げておき、当該部分に耐摩耗
性に優れた金属等を溶射し、その後シリンダライ
ナ粗材内面全域をホーニング加工して、シリンダ
ライナ内面の耐摩耗性が変化するシリンダライナ
を得ようとするものであるが、この溶射による場
合も溶射層の厚みを均一に形成するには非常に多
くの工数を必要とし、前加工としてのシリンダラ
イナ粗材内面の機械加工も煩雑であり、これらに
より製造コストが非常に高くなるという問題があ
る。

本発明は上述したようなシリンダライナ内面の
特異性に着目し、摩耗が顕著な上死点に対応する
部分における耐摩耗性を、他の部分よりも向上さ
せたて耐久性に優れた複合シリンダライナ粗材を
製造コストを高めることなく、高い生産性で製造
し得るようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するための本発明は、第１円
板素材と、当該第１円板素材よりも塑性変形態が
高く前記第１円板素材に積層された第２円板素材
とを有する積層円板スラグあるいは積層中空円板
スラグを用い、前記第１円板素材をポンチ側に位
置させて前記スグラをダイ内に装入し、その後に
前記ポンチにより前記ダイ内で前記スラグを加圧
することにより、円筒形状のシリンダライナ粗材
を成形するようにしたことを特徴とする複合シリ
ンダライナ粗材の製造方法である。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第２図〜第４図は、本発明に係る複合シリンダ
ライナ粗材を製造するための一実施例を示すもの
で、この実施例におけるシリンダライナ粗材は、
第２図に示すように、第１円板素材Ａと第２円板
素材Ｂとから構成され、第１円板素材Ａは第２円
板素材Ｂよりも塑性変形能が低い。この塑性変形
能は破壊を起こさないで生じ得る最大の歪量をも
つて比較する素材つまり材料の塑性加工能力を意
味し、この塑性変型能力が低ければ、加工しにく
いことにあるが、結果的に耐摩耗性に優れること
になる。したがつて、第１円板素材Ａは、第２円
板素材よりも耐摩耗性が優れることになる。そし
て、第２円板素材Ｂは第１円板素材Ａよりも塑性
変形能が高くかつ第１円板素材Ａよりも低いある
程度の耐摩耗性を有している。

第２図はそのシリンダライナ粗材の製造工程を
示すもので、まず、第２図ａに示すように、第１
素材Ａと、第２素材Ｂとを用い、これらを第２図
ｂに示すようにして、重ね合わせ、鋳造あるいは
圧延等により両者を圧接するか、あるいは摩擦圧
接によつて両者を溶接することによりこれらは積
層される。前記第１素材Ａとしては、第２素材Ｂ
よりも塑性変形能が低い、つまり優れた耐摩耗性
を有し、第２素材Ｂは第１素材Ａよりも高い塑性
変形能を有ししており、ある程度の耐摩耗性を有
している。

第２図ｂのように第１素材Ａと第2Bとが積層
されたものを打抜きあるいは機械加工によつて、
第２図Ｃのように第１円板素材Ａと第２円板素材
Ｂとが積層された積層円板スラグＭが製造され
る。このようにして積層円板スラグＭを、第３図
ａに示すポンチ１、ダイ２、ストリツパ３により
構成される金型に第１円板素材Ａがポンチ１側に
位置するように装入し、ついで同図ｂに示すよう
にポンチ１を下動させて前記積層円板スラグＭの
上面Maを加圧する。これによりダイ２とポンチ
１との〓間２ａにポンチ１の下動方向とは逆方向
にスラグＭが押し出される（第３図Ｃ）。この場
合、スラグＭを構成する第２円板素材Ｂの方が第
１円板素材Ａより塑性変形能に優れていることか
ら、第４図に示すようなシリンダライナ粗材Ｐが
成形される。そしてポンチ１を第３図ｄのように
上昇させると粗材Ｐはストリツパ３によりポンチ
から離れる。それでシリンダライナ粗材Ｐを金型
から取り出し、その底部を打ち抜き（第３図ｅ）、
中空の複合シリンダライナ用粗材を得る。

このようにして形成された本発明の複合シリン
ダライナは、第３図ｅに示すように、そのシリン
ダライナ本体Paは内側部材Aaと外側部材Baとに
より構成されており、内側部材Aaは塑性変形能
が低くかつ耐摩耗性を有する第１円板素材Ａから
なると共にピストン上死点に対応しかつピストン
が摺動接触する内周面Abを有している。また、
外側部材Baは前記内側部材Aaの内周面Abと連
続した内周面Bbを有しかつ内面部材Aaの外側を
覆う部分を有すると共に内側部材Aaよりも塑性
変形能が高い第２円板素材Ｂから構成されてい
る。

前記積層円板スラグＭを構成し第２素材Ｂより
も優れた耐摩耗性を有する第１素材Ａとしては、
Al―Si系合金の共晶成分（12.2重量％Si）よりSi
含有量の大きい22重量％Siを含有するAl合金が
用いられ、第１素材Ａよりも高い塑性変形能を有
し、これよりも低い耐摩耗性の第２素材Ｂとして
は、Al―Si系合金の共晶成分（12.2重量％Si）の
12.2重量％Siを含有するAl合金（JIS規格A4032
相当）が用いられる。前記22重量％Siを含有する
Al合金は、初晶Si量が多いため、素材表面にお
けるSi表面積が増え、耐摩耗性が著しく向上す
る。ただし、変形しない初晶Siが増加するため、
その塑性変形能は著しく劣る。また前記
JISA4032合金は、型打鋳造用Al合金の一種であ
り、通常350〜450℃における鍛造が行なわれ、そ
の塑性変形能は高い。そしてこの合金を前述の22
重量％Si含有のAl合金と積層することにより当
該合金の塑性変形能の不足を補う。この場合、第
２図Ｃに示した積層板厚比hA：hBを適宜変化さ
せることにより、シリンダライナ内面のSi含有量
の異なる部分の比即ち第４図におけるlA：lBを
任意に選定することができる。

このようにして成形されたシリンダライナ粗材
Ｐによりシリンダライナを形成すれば、シリンダ
ライナ内面の耐摩耗性がピストン上死点側では著
しく大きく、それ以外の下死点付近では通常の耐
摩耗性を有する構成のシリンダライナ粗材を得る
ことができる。発明者らの実験によれば、巾速
（最大トルクの回転数3600RPM）、高速（最大回
転数6000RPM）でそれぞれ200時間の条件により
台上実験を行なつた結果、第１図にみられるよう
なシリンダライナー内面のピストン上死点付近の
偏摩耗は全く生じなかつた。

つぎに、第５図〜第７図には他の実施例を示し
ている。この実施例は、スラグＭを塑性変形能が
低いつまり耐摩耗性に優れている第１素材Ａと、
塑性変形能が高いつまりある程度の耐摩耗性を有
する第２素材Ｂとを積層してなる点において前記
実施例と同様であるが、第５図Ｃに示すように中
心部分を打ち抜きあるいは機械加工により除去し
て積層中空円板スラグＭを形成する。

このようにして形成された中空円板スラグＭ
を、第６図ａに示すようにポンチ１、ダイ２、ノ
ツクアウトピン３からなる金型に第１円板素材Ａ
がポンチ１側に位置するように装入する。つい
で、ポンチ１を下動させて積層中空円板スラグＭ
の上端Maを第６図ｂのように加圧し、ダイ２の
ポンチ１との〓間２ａよりポンチ１の下動方向と
同方向に積層中空円板Ｍを押出す（第６図Ｃ）。
この場合、中空の第２円板素材Ｂの方が、中空の
第１円板素材Ａより塑性変形能が勝つているた
め、シリンダライナ粗材Ｐの軸対称面における材
料断面は第７図に示すような形態となる。これに
よりシリンダライナ粗材内面の耐摩耗性をピスト
ン上死点側において大きく、その他の箇所では通
常のすなわちある程度の耐摩耗性を有するものと
することができる。

その他の実施例として、第８図に示すように積
層円板スラグＭの上端外周縁を面取りMbして、
後方押し出しの初期に第１素材Ａと第２素材Ｂと
の境界面がダイ２の内壁面２ｂに接触しないよう
に成形することができる。また同じく素材ＡとＢ
との境界面がダイ２の内壁面２ｂに接触しないよ
うにする手段として、第９図に示すように積層円
板スラグＭとダイ２との間のクリアランスｘを大
きくし、後方押し出しの初期において同様に第１
素材Ａと第２素材Ｂとの境界面がダイ２の内壁面
に接触しないようにすることができる。なお、前
記クリアランスｘを均等に確保するため、ダイ２
の内底面に凹部２ｃを設けることが好ましい。

上記各実施例において、積層する素材を第１と
第２の２種類とした場合について説明したが、シ
リンダライナ粗材Ｐの内面の耐摩耗性を多種に変
化させたい場合には、それに応じた数種類の耐摩
耗性を有する素材を前記と同様な方法により積層
してスラグＭを形成し、同様の製造工程を経てシ
リンダライナ粗材の内面における数種類にわたる
所望の耐摩耗性を有する複合シリンダライナを容
易に製造することができる。さらに耐摩耗性に優
れた素材として、Al粉末に黒鉛粉末を２重量％
以上〜15重量％以下を含む焼結体、或いはAlに
黒鉛粉末を２重量％以上〜15重量％以下を含む素
材としても、前記各実施例に示した製造方法を適
用することにより容易に複合シリンダライナ粗材
を得ることができる。なおこの場合、黒鉛粉末が
２重量％未満ではシリンダライナとして耐摩耗性
が不足し、黒鉛粉末を15重量％以上含むと押し出
しの際の変形能が不十分となる。

以上説明したように、本発明によれば、第１円
板素材と、当該第１円板素材よりも塑性変形態が
高く前記第１円板素材に積層された第２円板素材
とを有する積層円板スラグあるいは積層中空円板
スラグを用い、前記第１円板素材をポンチ側に位
置させて、前記スラグをダイ内に装入し、その後
に前記ポンチにより前記ダイ内で前記スラグを加
圧することにより円筒形状のシリンダライナ粗材
を成形するようにしたので、後方容器押し出しあ
るいは前方中空押し出し等により容易に中空の複
合シリンダライナ粗材を成形することができるこ
ととなつた。その結果、シリンダライナ内面の耐
摩耗性をピストン上死点側では著しく大きく、そ
れ以外の箇所では通常のすなわちある程度の耐摩
耗性を有する複合シリンダライナを高生産性をも
つて製造することができ、コストダウンに大きく
付与することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダライナの内面の各位置におけ
る摩耗量の相違を示すグラフ、第２図〜第３図は
本発明方法の一実施例を示す工程説明図、第４図
は得られたシリンダライナ粗材の一部断面図、第
５図〜第６図は他の実施例を示す工程説明図、第
７図は得られたシリンダライナー素材の一部断面
図、第８図及び第９図は他の実施例を示す工程図
である。 １……ポンチ、２……ダイ、３……ストリツ
パ、Ａ……第１円板素材、Ｂ……第２円板素材、
Ｍ……積層スラグ、Ｐ……シリンダライナ粗材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１円板素材と、当該第１円板素材よりも塑
   性変形態が高く前記第１円板素材に積層された第
   ２円板素材とを有する積層円板スラグあるいは積
   層中空円板スラグを用い、前記第１円板素材をポ
   ンチ側に位置させて前記スグラをダイ内に装入
   し、その後に前記ポンチにより前記ダイ内で前記
   スラグを加圧することにより、円筒形状のシリン
   ダライナ粗材を成形するようにしたことを特徴と
   する複合シリンダライナ粗材の製造方法。