JPH0472051A - シリンダブロックのシリンダボア壁面への溶射皮膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジン部品のシリンダブロックのシリンダ
ボアの壁面に溶射皮膜を形成する方法に関する。

［従来の技術］ 従来、溶射ガンで基板上に溶射皮膜を形成する場合は、
溶射皮膜の過熱により形成された溶射皮膜の剥離や、皮
膜組織か変化がおきやすい。そのため過熱を防止する皮
膜の冷却がおこなわれている。たとえば、溶射ガンで基
板上に溶射皮膜形成後にその皮膜を皮膜表面より冷却を
おこなっている（特開昭６３−２１８２７２号）。とこ
ろで、シリンダボア壁面のように円筒形で空間体積の小
さい場合は、第３図に示すように溶射ガン１１は、シリ
ンダボア１０内に挿入されて壁面に向けて溶射しながら
上下に移動させると共に、シリンダボア１０内体を回転
させることにより壁面の全周に溶射皮膜を形成する方法
でおこなわれる。そして、形成された溶射皮膜が過熱状
態となって不具合を生じないように溶射ガン１１のフレ
ーム１５に冷媒気体の搬送用パイプ］２を配備し、溶射
カン１１の溶射口の両側面に冷媒気体の吹出口１３を設
け、シリンダボア壁面１４に向けて冷媒気体を噴出させ
て溶射で生じた熱の冷却をおこなっている。

しかしこの方法では、吹出される冷媒気体の量ヤ方向が
溶射ガン１１のフレーム１５や溶射ど−ム１６により制
限を受けることになる。

すなわち、シリンダボア１０内で冷媒気体を噴出させる
上記の冷却方法では、溶射ビームへの影響を防ぐため溶
射皮膜形成部の前後部分の冷却となる。このため形成皮
膜の冷却に時間差ができ皮膜が過熱状態のまま保持され
ることになる。その結果、ボア歪みの発生や、溶射皮膜
の過熱による皮膜組織不良、密着性不良などにより生産
性が低下し、また局部冷却なので効率が悪くなり、溶射
皮膜を形成したシリンダボアの量産化が制限されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、冷却効率
を高めて溶射皮膜が過熱状態となるのを避け、過熱によ
る各種の不具合たとえばシリンダボアの歪みや、溶射皮
膜の組織不良や剥離などを防止することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、シリンダボアの周囲に冷却ジャケットをもつ
シリンダブロックの該シリンダボア内壁面に耐摩耗性・
耐食性材料を溶射して溶射皮膜を形成する方法において
、該冷却ジャケットの面口部を覆って該冷却ジャケット
の一端と他端とを連通ずる流路を形成し、該流路内に冷
媒を導入して該シリンダボア内壁面を冷却しながら溶射
皮膜の形成をおこなうことを特徴とする。

水冷式のエンジンに使用されるシリンダブロックには、
通常シリンダボアの周囲を冷却するウォタージャケット
が設けられている。このウオタジャケットは、ラジェー
タからの冷却水を導入する導入口と、排出口とが設けら
れてあり、エンジンに組付けられたときの冷却水の流路
となりシリンダボアを冷却している。

本発明は、このウォータージャケットの空間を利用し、
その上面のガスケットに接する面に存在する開口部にた
とえば、カバー板などの板状物で覆い流路を形成する。

そして冷媒を冷却水の導入口として設けられている導入
口より所定の流速で導入してシリンダボア壁面を裏側か
ら冷却しながら溶射をおこなう。その結果、形成された
溶射皮膜は過熱されることなく効率よく冷却される。

この開口部の覆いは、冷媒流の漏れを防止できるもので
あればよく、金属、樹脂、その他の材料で形成されたも
のでもよい。

冷媒としては液体の使用も可能であるが、次の点から気
体の方が好ましい。すなわち、シリンダブロックを回転
させることや、溶射タクトをできるかぎり小さくしたい
ことから、冷媒の導入接続、排出接続およびカバー板部
分の密閉接合を完壁を期することは非常に難しく、液体
の場合は漏れが致命的なダメージになるが気体の場合は
万−漏れたとしても影響か少ない。また液体特に水によ
る冷却では壁面に結露の恐れかあり好ましくない。

また導入する気体の流速の調整により冷却度合を制御す
ることもできる。

また溶射ガンは、筒状物の内面側に溶射が可能なもので
あれば公知のいずれのものも使用できる。

［作用］ 本発明の溶射皮膜の形成方法によれば、溶射時にシリン
ダボア壁面全体が裏側から冷媒で常時冷却されているの
で、溶射皮膜からの熱が容易に除去でき過熱状態となる
ことが避けられる。そのため溶射皮膜が形成されたシリ
ンダボアは、熱歪みによる変形や、溶射皮膜の過熱にも
とずく不良の・−発生を抑制できる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

第１図に溶射皮膜が形成されるシリンダブロックのシリ
ンダボアの断面図を示す。

このシリンダブロック本体１は鋳鉄またはアルミニウム
合金で形成されたもので、溶射加工されるシリンダボア
２は直列４気筒（径φ７８）に形成されている。このシ
リンダブロック本体１には、水冷式エンジン一般に形成
されるウォータージャケット３が各シリンダボア２の壁
面内部に設けられている。通常このウォータージャケッ
ト３は、シリンダブロック本体１に図示しないガスケッ
トを介してシリンダヘッドが配置され冷却水の流路が形
成される。そのためシリンダブロック本体１ではウォー
タージャケットの上面が開口部となっている。このシリ
ンダブロック本体１の開口部を覆ってウォータージャケ
ット３を冷媒の流路とするためカバー板４を配置する。

このウォータージャケット３の冷却水の導入口を利用し
て冷媒の導入口５とし、他端のシリンダボア側に冷媒の
排出口６を設ける。この冷媒がウォータージャケット３
の流路を通過する間にシリンダボア壁面全体が冷却され
る。

溶射時にはシリンダブロック本体１は回転可能な加工テ
ーブル７の上に置かれ、内面溶射用の溶射ガン８が各シ
リンダボア２内を上下に移動可能に配置される。そして
、溶射ガン８を壁面に対して上下領域に移動させると共
に、加工テーブル７を回転させながら溶射してボア壁面
全体に均一な溶射皮膜を形成する。この溶射を各シリン
ダボアについておこなう。この間冷媒は所定の流速で導
入して溶射皮膜を冷却を続ける。

なあ、上記の方法とは別に溶射ガン８の方を回転と共に
上下移動させて、シリンダブロック本体は固定したまま
溶射する方法であっても良い。なお、シリンダブロック
本体を回転させて溶射する場合は、冷媒の導入、排出に
は工夫を要するが、これはロータリージヨイントの利用
により対応することができる。場合によっては排出口６
は特に設けず単に開口であってもよい。

（溶射条件） 溶射にはプラズマ溶射ガン（内面溶射用　ＭＥＴＣＯ７
Ｍ−ＢＴ）を用いた。

溶射材料は高炭素ステンレス鋼粉末で、形成される溶射
皮膜の膜厚は０．２〜０．３＃、加工テブルの回転速度
は６０ｒｐｍである。

溶射条件は、プラズマカス流量：アルゴンガス３８．１
＋　／ｍｉｎ　、水素７ｆＪ／ｍｉｎ　、出力電流：４
５０Ａ、出力電圧：６０Ｖ、粉末供給速度：　５０９／
ｍｉｎ　、溶射ガン移動速度：　６００ｐｓ／　ｍｉｎ
　、予熱温度二８０℃（溶射ガン、無冷却予熱）である
。

（実施例１） このシリンダブロックは鋳鉄製のものを用いた。

上記の溶射条件で冷媒のエアーの流量を、１）５００Ｑ
　／ｍｉｎ　；ボアあたり、トータル２０００（Ｊ　／
１ｎｉｎ　、　２）　７５Ｃ）Ｑ　／ｍａｎ　；ボアあ
たり、トタル３００ＯＮ　／ｍｉｎ　、３）　１０００
Ｊ　／ｍａｎ　；ポアあたり、トータル４０００４）　
／ｍｉｎに変えて溶射をおこなった。そして溶射中のボ
ア壁面より２＃内側位置の最高温度、溶射前後のボアの
真円度、円筒度、溶射皮膜中の酸化物面積率、皮膜の密
着度を（せん新式密着性試験法により）調べた。

結果を第１表に示した。

（比較例１） このシリンダブロックは鋳鉄製のものを用いた。

冷却方法を従来の溶射カン１１の溶射口の両脇に、冷媒
の吹出口１３を設けたものでおこなった。

第２図に冷媒の吹出口の位置を示す。すなわち、溶射ガ
ン１１の噴出口の中心線から４５°左右に寄った位置に
それぞれ吹出口１３の中心が設けてあり、その吹出口１
３に接続する冷媒搬送用パイプ１２が配置されている。

冷媒の流量は、４０ＯＮ／ｍｉｎとした。溶射後実施例
１と同様な測定をおこない、その結果を第１表に示す。

（実施例２） シリンダブロックの材質をアルミニウム合金に変えた伯
は、実施例１と同様な溶射をおこない評価した。結果は
第１表に示す。

（比較例２） 比較例１において、シリンダブロックの材質をアルミニ
ウム合金に変えて同様な溶射をおこない評価した。結果
は第１表に示す。

（実施例３） これは実施例２と比゛較例２の冷却方法を組合せて同時
におこなった場合である。すなわち、シリンダブロック
の材質にアルミニウム合金を使用しウォータージャケッ
トによる冷却とシリンダボア内の吹出口１３からの冷媒
の吹出しによる冷却を同時におこないなから溶射をおこ
ない評価した。

結果は第１表に示す。

（評価結果） シリンダブロックの材質が鋳鉄の実施例１と比較例１を
比べると、実施例１ではボア壁面温度が１５０℃と比較
例１の２０５℃より５５℃下がり、それに伴い真円度、
円筒度の値も小さくなりボアの精度が向上している。ま
た皮膜の酸化物面積率も５．３％から４．５％に少なく
なり、密着強度も２．８Ｎｇｆ／顛２から３　、８　Ｋ
ｇｆ　／ｍ２に向上している。さらに実施例１において
、冷却気体の流量を２０００．１！　／ｍｉｎから３０
０　Ｏｆ　／ｍｉｎ、４０００．１！　／ｍｉｎと多く
すればボア壁の温度は１２０℃、８５℃と低下している
。その結果、酸化物面積率や密着強度などの皮膜特性が
より向上している。

シリンダブロックの材質がアルミニウム合金の場合の実
施例２および比較例２では、材質の伝熱性がよいため壁
面の温度の上昇は鋳鉄の場合より低いが、実施例２では
１１５℃で比較例２の１７５℃比べて６０℃低下してお
りボア形状の精度が改善され、皮膜特性も向上している
。さらに実施例３のように併用した場合は、実施例２に
比べて温度低下が約１０’Ｃであり冷却効果が少ない。

これは従来法のシリンダボア内に吹出口を設けて溶射皮
膜を冷却する方法では冷却効率が低いことを示している
。

したがって、本発明の方法では冷却効率が高い。

その結果、シリンダボアの精度が向上し、溶射皮膜特性
を改善することができる。

［効果］ 本発明の冷却方法によれば、ウォータージャケットの空
間を利用してシリンダボア壁面の冷却がおこなえるので
従来の方式のものより冷却効率が高まる。すなわち従来
の冷却法のように溶射ガンのフレームや溶射ビームの影
響を受けることなく壁面の冷却が可能となり、冷却効率
を高めることができる。そのため、溶射皮膜の過熱防止
ができシリンダボアの形状精度か向上し、ざらに溶射皮
膜の特性も向上させることができる。

またシリンダブロックの上面を覆うことにより開口に密
着して固定され流路を形成すると共に、溶射飛来により
シリンダブロック上面およびウオタージャケット内部か
飛来で汚染されるのを防止することができる。したがっ
て生産性が向上して安定化した製品となり量産化が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダブロック本体の断面でシリンダボア壁
面に溶射カンで溶射する方法の説明図であり、第２図は
比較例のシリンダボア内で冷却エアの噴出口の位置を説
明する平面図であり、第３図は従来の冷却法の第２図の
側断面拡大図である。 １・・・シリンダブロック本体 ２・・・シリンダボア ３・・・ウォータージャケット ４・・・カバー板 ８・・・溶射ガン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダボアの周囲に冷却ジャケットをもつシリ
   ンダブロックの該シリンダボア内壁面に耐摩耗性・耐食
   性材料を溶射して溶射皮膜を形成する方法において、該
   冷却ジャケットの開口部を覆つて該冷却ジャケットの一
   端と他端とを連通する流路を形成し、該流路内に冷媒を
   導入して該シリンダボア内壁面を冷却しながら溶射皮膜
   の形成をおこなうことを特徴とするシリンダブロックの
   シリンダボア壁面への溶射皮膜の形成方法。