JPH06279965A - アルミ合金製円筒部材の熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents
アルミ合金製円筒部材の熱処理装置および熱処理方法Info
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- JPH06279965A JPH06279965A JP5067707A JP6770793A JPH06279965A JP H06279965 A JPH06279965 A JP H06279965A JP 5067707 A JP5067707 A JP 5067707A JP 6770793 A JP6770793 A JP 6770793A JP H06279965 A JPH06279965 A JP H06279965A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコンを含有するアルミ合金からなるアル
ミ合金製ライナ２の外周面に高エネルギ密度ビームを照
射して該ライナを溶融させる熱処理装置１０において、
ライナ２の変形を抑制しつつアルミ合金中のシリコンを
均一に微細化する。 【構成】 ＴＩＧトーチ１２からの高エネルギ密度ビー
ム照射による溶融の際、ライナ２内に銅製チラー１４を
嵌挿し、該銅製チラー１４によりライナ２の内周面から
熱を吸収させ、溶融中のライナ２の昇温を抑制する。こ
れにより、ライナ２の変形を抑制しつつシリコンを均一
に微細化する。
ミ合金製ライナ２の外周面に高エネルギ密度ビームを照
射して該ライナを溶融させる熱処理装置１０において、
ライナ２の変形を抑制しつつアルミ合金中のシリコンを
均一に微細化する。 【構成】 ＴＩＧトーチ１２からの高エネルギ密度ビー
ム照射による溶融の際、ライナ２内に銅製チラー１４を
嵌挿し、該銅製チラー１４によりライナ２の内周面から
熱を吸収させ、溶融中のライナ２の昇温を抑制する。こ
れにより、ライナ２の変形を抑制しつつシリコンを均一
に微細化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ合金製円筒部材
の熱処理装置および熱処理方法、特に、シリコンを含有
するアルミ合金からなる円筒部材の外周面に高エネルギ
密度ビームを照射して該円筒部材を溶融させる装置およ
び方法に関するものである。
の熱処理装置および熱処理方法、特に、シリコンを含有
するアルミ合金からなる円筒部材の外周面に高エネルギ
密度ビームを照射して該円筒部材を溶融させる装置およ
び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、エンジンの軽量化のニーズに伴
い、シリンダブロックのアルミ化が進みつつあるが、そ
のほとんどは、ピストンが摺動するライナ部に耐摩耗性
に優れた鋳鉄製ライナが設けられた構造となっている。
軽量化を徹底するためには、鋳鉄製ライナに代えてアル
ミ合金製ライナを用いるのが望ましい。
い、シリンダブロックのアルミ化が進みつつあるが、そ
のほとんどは、ピストンが摺動するライナ部に耐摩耗性
に優れた鋳鉄製ライナが設けられた構造となっている。
軽量化を徹底するためには、鋳鉄製ライナに代えてアル
ミ合金製ライナを用いるのが望ましい。
【０００３】アルミ合金製ライナを用いるためには、ア
ルミ合金の耐摩耗性を向上させるととが必要となるが、
そのための方法として、アルミ合金にシリコンを１５〜
２０％添加して過共晶となるシリコンを初晶として分散
させる方法がある。
ルミ合金の耐摩耗性を向上させるととが必要となるが、
そのための方法として、アルミ合金にシリコンを１５〜
２０％添加して過共晶となるシリコンを初晶として分散
させる方法がある。
【０００４】しかしながら、初晶シリコンの粒子径を製
造上コントロールすることは容易でなく、この初晶シリ
コンが粗大すぎると、ピストンの上死点付近に対応する
部位のように面圧が高く潤滑不良となる部位では相手側
のピストンリングを損傷させるためライナとして不適と
なる。
造上コントロールすることは容易でなく、この初晶シリ
コンが粗大すぎると、ピストンの上死点付近に対応する
部位のように面圧が高く潤滑不良となる部位では相手側
のピストンリングを損傷させるためライナとして不適と
なる。
【０００５】ところで、従来より、鋳鉄製シリンダブロ
ックのシリンダボアの上死点付近対応部位にＴＩＧア−
７、プラズマ、電子ビーム、レーザ等の高エネルギ密度
ビームを照射してシリンダボアを急速溶融（再溶融）さ
せることにより、金属組織の硬度向上および緻密化を図
る熱処理方法が知られている（特開昭６３−１９５３６
７号公報）。
ックのシリンダボアの上死点付近対応部位にＴＩＧア−
７、プラズマ、電子ビーム、レーザ等の高エネルギ密度
ビームを照射してシリンダボアを急速溶融（再溶融）さ
せることにより、金属組織の硬度向上および緻密化を図
る熱処理方法が知られている（特開昭６３−１９５３６
７号公報）。
【０００６】したがって、このような高エネルギ密度ビ
ームをライナの上死点付近対応部位に照射してライナを
溶融させるようにすれば、上死点付近対応部位のシリコ
ン粒子径を小さくすることが可能とも考えられる。
ームをライナの上死点付近対応部位に照射してライナを
溶融させるようにすれば、上死点付近対応部位のシリコ
ン粒子径を小さくすることが可能とも考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ライナ
のような薄肉円筒部材に対して高エネルギ密度ビームの
照射を行った場合には次のような問題が生じる。
のような薄肉円筒部材に対して高エネルギ密度ビームの
照射を行った場合には次のような問題が生じる。
【０００８】すなわち、上記高エネルギ密度ビームの照
射は、ライナの上死点付近対応部位においてライナの全
周にわたって行う必要があるが、上記照射による溶融を
行っている途中からライナの昇温に伴う冷却不足が生
じ、全周にわたってシリコンを所定の粒子径に制御する
ことができなくなる、という問題が生じる。また、上記
溶融によりライナの内周面に凹凸が生じやすくなるが、
このように溶融工程においてライナの内周面が変形する
と、次工程の鋳造時にライナを中子型にセットすること
ができなくなるので、内周面加工の追加が必要になる、
という問題も生じる。
射は、ライナの上死点付近対応部位においてライナの全
周にわたって行う必要があるが、上記照射による溶融を
行っている途中からライナの昇温に伴う冷却不足が生
じ、全周にわたってシリコンを所定の粒子径に制御する
ことができなくなる、という問題が生じる。また、上記
溶融によりライナの内周面に凹凸が生じやすくなるが、
このように溶融工程においてライナの内周面が変形する
と、次工程の鋳造時にライナを中子型にセットすること
ができなくなるので、内周面加工の追加が必要になる、
という問題も生じる。
【０００９】このような問題は、シリンダライナに限ら
ず他のアルミ合金製円筒部材においても同様に生じ得る
問題である。
ず他のアルミ合金製円筒部材においても同様に生じ得る
問題である。
【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、アルミ合金製円筒部材の変形を抑制し
つつアルミ合金中のシリコンを均一に微細化することが
できる、アルミ合金製円筒部材の熱処理装置を提供する
ことを目的とするものである。
たものであって、アルミ合金製円筒部材の変形を抑制し
つつアルミ合金中のシリコンを均一に微細化することが
できる、アルミ合金製円筒部材の熱処理装置を提供する
ことを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミ合金
製円筒部材の熱処理装置は、所定の冷却手段を設けるこ
とにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
製円筒部材の熱処理装置は、所定の冷却手段を設けるこ
とにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１２】すなわち、請求項１に記載したように、シ
リコンを含有するアルミ合金からなる円筒部材の外周面
に高エネルギ密度ビームを照射して該円筒部材を溶融さ
せる、アルミ合金製円筒部材の熱処理装置であって、前
記溶融の際、前記円筒部材内に嵌挿され、前記円筒部材
の内周面から熱を吸収する冷却手段アルミ合金製円筒部
材の熱処理装置を備えてなる、ことを特徴とするもので
ある。
リコンを含有するアルミ合金からなる円筒部材の外周面
に高エネルギ密度ビームを照射して該円筒部材を溶融さ
せる、アルミ合金製円筒部材の熱処理装置であって、前
記溶融の際、前記円筒部材内に嵌挿され、前記円筒部材
の内周面から熱を吸収する冷却手段アルミ合金製円筒部
材の熱処理装置を備えてなる、ことを特徴とするもので
ある。
【００１３】
【発明の作用および効果】上記構成に示すように、高エ
ネルギ密度ビーム照射による溶融の際、円筒部材内に冷
却手段を嵌挿し、該冷却手段により円筒部材の内周面か
ら熱を吸収させるようになっているので、上記溶融中の
円筒部材の昇温が抑制されることとなる。
ネルギ密度ビーム照射による溶融の際、円筒部材内に冷
却手段を嵌挿し、該冷却手段により円筒部材の内周面か
ら熱を吸収させるようになっているので、上記溶融中の
円筒部材の昇温が抑制されることとなる。
【００１４】したがって、本発明によれば、円筒部材の
変形を抑制しつつアルミ合金中のシリコンを均一に微細
化することができる。
変形を抑制しつつアルミ合金中のシリコンを均一に微細
化することができる。
【００１５】上記円筒部材が、請求項２に記載したよう
に、シリンダブロック鋳造時に中子金型に嵌挿されるア
ルミ合金製ライナである場合には、次工程の鋳造時にラ
イナを中子型にセットすることができず内周面加工の追
加が必要になるといった問題を解消することができ、ま
た、シリンダブロックに組み込まれて使用されるときに
ライナ２が相手側のピストンリングを損傷させるといっ
た問題を解消することができる。
に、シリンダブロック鋳造時に中子金型に嵌挿されるア
ルミ合金製ライナである場合には、次工程の鋳造時にラ
イナを中子型にセットすることができず内周面加工の追
加が必要になるといった問題を解消することができ、ま
た、シリンダブロックに組み込まれて使用されるときに
ライナ２が相手側のピストンリングを損傷させるといっ
た問題を解消することができる。
【００１６】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。
施例について説明する。
【００１７】図１は、本発明に係るアルミ合金製円筒部
材の熱処理装置の一実施例を示す側断面図である。
材の熱処理装置の一実施例を示す側断面図である。
【００１８】この熱処理装置１０により熱処理が施され
るアルミ合金製円筒部材は、シリコンを含有するアルミ
合金からなるアルミ合金製ライナ２である。
るアルミ合金製円筒部材は、シリコンを含有するアルミ
合金からなるアルミ合金製ライナ２である。
【００１９】このアルミ合金製ライナ２は、上記熱処理
の後、図４に示すように、鋳造金型２０の中子型２２に
セットされて溶湯がキャビティ２４に流し込まれること
により、シリンダブロックの一部として鋳ぐるまれ、さ
らにその後、その内周面に仕上げ研削加工が施されるよ
うになっている。
の後、図４に示すように、鋳造金型２０の中子型２２に
セットされて溶湯がキャビティ２４に流し込まれること
により、シリンダブロックの一部として鋳ぐるまれ、さ
らにその後、その内周面に仕上げ研削加工が施されるよ
うになっている。
【００２０】図１に示すように、上記熱処理装置１０
は、ＴＩＧトーチ１２と、ライナ２を回転させる手段
（図示せず）と、銅製チラー１４（冷却手段）とを備え
てなっている。
は、ＴＩＧトーチ１２と、ライナ２を回転させる手段
（図示せず）と、銅製チラー１４（冷却手段）とを備え
てなっている。
【００２１】この熱処理装置１０のアルミ合金製ライナ
２に対する熱処理は、該ライナ２のピストン上死点付近
対応部位２ａの内周面におけるアルミ合金中のシリコン
を均一に微細化するための再溶融処理であって、上記ピ
ストン上死点付近対応部位２ａの外周面にＴＩＧトーチ
１２を対向させて配置し、ライナ２を回転させながら、
ＴＩＧトーチ１２から高エネルギ密度ビームをライナ２
の外周面の上死点付近対応部位２ａに照射してライナ２
を局部的に急速溶融させることによって行われるように
なっている。
２に対する熱処理は、該ライナ２のピストン上死点付近
対応部位２ａの内周面におけるアルミ合金中のシリコン
を均一に微細化するための再溶融処理であって、上記ピ
ストン上死点付近対応部位２ａの外周面にＴＩＧトーチ
１２を対向させて配置し、ライナ２を回転させながら、
ＴＩＧトーチ１２から高エネルギ密度ビームをライナ２
の外周面の上死点付近対応部位２ａに照射してライナ２
を局部的に急速溶融させることによって行われるように
なっている。
【００２２】さらに、上記照射の際、ライナ２内にチラ
ー１４を嵌挿しておき、上記溶融により生じる熱をライ
ナ２の内周面から吸収するようになっている。チラー１
４は、円筒状のドラム内に冷却水を供給することにより
冷却機能を果たすように構成されており、そのドラム外
周面とライナ２の内周面とのクリアランスは５０μｍ以
下になるように調製されている。
ー１４を嵌挿しておき、上記溶融により生じる熱をライ
ナ２の内周面から吸収するようになっている。チラー１
４は、円筒状のドラム内に冷却水を供給することにより
冷却機能を果たすように構成されており、そのドラム外
周面とライナ２の内周面とのクリアランスは５０μｍ以
下になるように調製されている。
【００２３】次に本実施例の作用について説明する。
【００２４】本実施例においては、高エネルギ密度ビー
ム照射による溶融の際、ライナ２内にチラー１４を嵌挿
し、該チラー１４によりライナ２の内周面から熱を吸収
させるようになっているので、上記溶融中のライナ２の
昇温が抑制される。これにより、ライナ２の変形を抑制
しつつ、アルミ合金中に含有されたシリコンを均一に微
細化することができる。したがって、次工程の鋳造時に
ライナ２を中子型２２にセットすることができずライナ
２の内周面加工の追加が必要になるといった問題を解消
することができ、また、シリンダブロックに組み込まれ
て使用されるときにライナ２が相手側のピストンリング
を損傷させるといった問題を解消することができる。
ム照射による溶融の際、ライナ２内にチラー１４を嵌挿
し、該チラー１４によりライナ２の内周面から熱を吸収
させるようになっているので、上記溶融中のライナ２の
昇温が抑制される。これにより、ライナ２の変形を抑制
しつつ、アルミ合金中に含有されたシリコンを均一に微
細化することができる。したがって、次工程の鋳造時に
ライナ２を中子型２２にセットすることができずライナ
２の内周面加工の追加が必要になるといった問題を解消
することができ、また、シリンダブロックに組み込まれ
て使用されるときにライナ２が相手側のピストンリング
を損傷させるといった問題を解消することができる。
【００２５】次に本実施例の作用効果を確認するために
行った実験について説明する。
行った実験について説明する。
【００２６】この実験は、３つの実施例１、２、３と、
２つの比較例１、２について行った。実施例１ 外径φ９７ｍｍ、内径φ８５ｍｍ（肉厚６ｍｍ）、全長
１５０ｍｍのＡ３９０製アルミライナの内周面に、図１
に示すように、冷却水により冷却が可能な銅製チラーを
セットし外側からＴＩＧアークにて再溶融した。ＴＩＧ
処理条件は表１に示すとおりである。
２つの比較例１、２について行った。実施例１ 外径φ９７ｍｍ、内径φ８５ｍｍ（肉厚６ｍｍ）、全長
１５０ｍｍのＡ３９０製アルミライナの内周面に、図１
に示すように、冷却水により冷却が可能な銅製チラーを
セットし外側からＴＩＧアークにて再溶融した。ＴＩＧ
処理条件は表１に示すとおりである。
【００２７】再溶融は、全周にわたり幅８ｍｍ深さ６ｍ
ｍ（貫通）でほぼ均一となり、初晶シリコンの平均粒径
は、基材が２５μｍであったのに対し、４．０μｍと微
細になった。
ｍ（貫通）でほぼ均一となり、初晶シリコンの平均粒径
は、基材が２５μｍであったのに対し、４．０μｍと微
細になった。
【００２８】なお、ライナー内面の変形は、銅製チラー
によって抑制され、Ｒｍａｘ５０〜８０μｍ程度であっ
たが、チラーの表面は若干溶損した。
によって抑制され、Ｒｍａｘ５０〜８０μｍ程度であっ
たが、チラーの表面は若干溶損した。
【００２９】
【表１】
【００３０】実施例２ 表１の条件に対し、電流値を３００Ａに低減し、図２に
示すように、内周面にまで貫通せず、仕上げ研削加工後
の内径完成寸法となるところまで再溶融した。
示すように、内周面にまで貫通せず、仕上げ研削加工後
の内径完成寸法となるところまで再溶融した。
【００３１】この結果、銅製チラー表面の溶損は防止で
きた。
きた。
【００３２】実施例３ ライナーの形状を単純な円筒ではなく、図３に示すよう
に、再溶融部（ピストン上死点付近対応部位２ａ）の外
周面を段下げ加工することにより、ライナ全体の熱容量
をほとんど減少させずに再溶融深さを低減できるように
した。
に、再溶融部（ピストン上死点付近対応部位２ａ）の外
周面を段下げ加工することにより、ライナ全体の熱容量
をほとんど減少させずに再溶融深さを低減できるように
した。
【００３３】この結果、入熱量が低減でき、再溶融部を
より急冷できるため、表２の条件で再溶融すると、初晶
シリコンの平均粒径は２．５μｍとより微細になった。
より急冷できるため、表２の条件で再溶融すると、初晶
シリコンの平均粒径は２．５μｍとより微細になった。
【００３４】上記段下げ加工の代わりに円弧状に切削加
工した場合にも同様の結果が得られるものと考えられ
る。
工した場合にも同様の結果が得られるものと考えられ
る。
【００３５】
【表２】
【００３６】比較例１ 外径φ９７ｍｍ、内径φ８５ｍｍ（肉厚６ｍｍ）、全長
１５０ｍｍのＡ３９０製アルミライナを外側からＴＩＧ
アークにて再溶融した。このときライナの内周面にチラ
ーはセットしなかった。ＴＩＧ処理条件は表１に示す条
件と同様である。
１５０ｍｍのＡ３９０製アルミライナを外側からＴＩＧ
アークにて再溶融した。このときライナの内周面にチラ
ーはセットしなかった。ＴＩＧ処理条件は表１に示す条
件と同様である。
【００３７】再溶融量は、初期に幅８ｍｍ深さ６ｍｍ
（貫通）であったのが、次第に増加し、終了間際は幅１
３ｍｍとなった。
（貫通）であったのが、次第に増加し、終了間際は幅１
３ｍｍとなった。
【００３８】初晶シリコンの平均粒径は、初期は４．０
μｍと微細であったのが、次第に粗大化し、終了部付近
は１０μｍになった。
μｍと微細であったのが、次第に粗大化し、終了部付近
は１０μｍになった。
【００３９】比較例２ 実施例３と同様のライナ形状およびＴＩＧ処理条件では
あるが、内周面にチラーをセットせずに再溶融した。
あるが、内周面にチラーをセットせずに再溶融した。
【００４０】初晶シリコンの平均粒径は、初期は２．０
μｍと微細であったのが、次第に粗大化し、終了部付近
は８．０μｍになった。
μｍと微細であったのが、次第に粗大化し、終了部付近
は８．０μｍになった。
【図１】本発明に係るアルミ合金製円筒部材の熱処理装
置の一実施例を示す側断面図
置の一実施例を示す側断面図
【図２、３】上記実施例の作用を示す、アルミ合金製ラ
イナの側断面図
イナの側断面図
【図４】上記熱処理装置により熱処理が施されたアルミ
合金製ライナが鋳造金型の中子型にセットされている状
態を示す側断面図
合金製ライナが鋳造金型の中子型にセットされている状
態を示す側断面図
２ アルミ合金製ライナ（アルミ合金製円筒部材） １０ 熱処理装置 １２ ＴＩＧトーチ １４ 銅製チラー（冷却手段） ２０ 鋳造金型 ２２ 中子型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｆ 8503−3Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 シリコンを含有するアルミ合金からなる
円筒部材の外周面に高エネルギ密度ビームを照射して該
円筒部材を溶融させる、アルミ合金製円筒部材の熱処理
装置であって、 前記溶融の際、前記円筒部材内に嵌挿され、前記円筒部
材の内周面から熱を吸収する冷却手段を備えてなる、こ
とを特徴とするアルミ合金製円筒部材の熱処理装置。 - 【請求項２】 前記円筒部材が、シリンダブロック鋳造
時に中子型に嵌挿されるアルミ合金製ライナである、こ
とを特徴とする請求項１記載のアルミ合金製円筒部材の
熱処理装置。 - 【請求項３】 シリコンを含有するアルミ合金からなる
円筒部材の外周面に高エネルギ密度ビームを照射して該
円筒部材を溶融させる、アルミ合金製円筒部材の熱処理
方法であって、 前記溶融の際、前記円筒部材内に冷却手段を嵌挿し、該
冷却手段により前記円筒部材の内周面から熱を吸収す
る、ことを特徴とするアルミ合金製円筒部材の熱処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067707A JPH06279965A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | アルミ合金製円筒部材の熱処理装置および熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067707A JPH06279965A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | アルミ合金製円筒部材の熱処理装置および熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279965A true JPH06279965A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13352704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067707A Pending JPH06279965A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | アルミ合金製円筒部材の熱処理装置および熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06279965A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5127199A (en) * | 1991-01-08 | 1992-07-07 | Progressive Blasting Systems, Inc. | Abrasive water jet catch tank media transporting means |
| CN102615396A (zh) * | 2012-02-16 | 2012-08-01 | 山东大学 | 镁合金管与铝合金管的填丝惰性气体保护焊方法 |
| WO2017109886A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電磁弁及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP5067707A patent/JPH06279965A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5127199A (en) * | 1991-01-08 | 1992-07-07 | Progressive Blasting Systems, Inc. | Abrasive water jet catch tank media transporting means |
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| WO2017109886A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電磁弁及びその製造方法 |
| JPWO2017109886A1 (ja) * | 2015-12-24 | 2018-08-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電磁弁及びその製造方法 |
| CN108474494A (zh) * | 2015-12-24 | 2018-08-31 | 日立汽车系统株式会社 | 电磁阀及其制造方法 |
| US20180363612A1 (en) * | 2015-12-24 | 2018-12-20 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Solenoid valve and method for manufacturing the same |
| US10883465B2 (en) | 2015-12-24 | 2021-01-05 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Solenoid valve and method for manufacturing the same |
| CN108474494B (zh) * | 2015-12-24 | 2022-09-23 | 日立安斯泰莫株式会社 | 电磁阀及其制造方法 |
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