JPH06330230A - 複合シリンダライナー - Google Patents
複合シリンダライナーInfo
- Publication number
- JPH06330230A JPH06330230A JP12008793A JP12008793A JPH06330230A JP H06330230 A JPH06330230 A JP H06330230A JP 12008793 A JP12008793 A JP 12008793A JP 12008793 A JP12008793 A JP 12008793A JP H06330230 A JPH06330230 A JP H06330230A
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- Japan
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- graphite
- liner
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度で、軽量化が可能なシリンダライナー
を提供する。 【構成】 強靱鋳鉄材からなる外層１の内面にＡ型黒鉛
を有するシリンダライナー用鋳鉄材からなる内層２が溶
着接合された複合シリンダライナーであって、前記外層
１は、化学組成が重量％で、Ｃ ：２．０〜２．５％、
Ｓｉ：０．６〜３．０％、Ｍｎ：０．２〜１．０
％、 Ｎｉ：２．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、
Ｍｏ：１．０％以下を本質的に含有し、残部が実
質的にＦｅからなり、組織が主としてパーライト基地と
晶出黒鉛とからなる高炭素アダマイト材で形成されてい
る。
を提供する。 【構成】 強靱鋳鉄材からなる外層１の内面にＡ型黒鉛
を有するシリンダライナー用鋳鉄材からなる内層２が溶
着接合された複合シリンダライナーであって、前記外層
１は、化学組成が重量％で、Ｃ ：２．０〜２．５％、
Ｓｉ：０．６〜３．０％、Ｍｎ：０．２〜１．０
％、 Ｎｉ：２．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、
Ｍｏ：１．０％以下を本質的に含有し、残部が実
質的にＦｅからなり、組織が主としてパーライト基地と
晶出黒鉛とからなる高炭素アダマイト材で形成されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強靱なシリンダライナー
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関に使用されているシリンダライ
ナーは、ピストンリングが高速で摺動するため、基本的
に耐摩耗性と耐焼付性が必要とされる。このため、従来
シリンダライナーの材質として、耐焼付性確保のために
Ａ型黒鉛を有し、Ｃｒ，Ｂ，Ｐ，Ｖ，Ｍｏ，Ｎｂ等の耐
摩耗性向上元素を含有する各種シリンダライナー用鋳鉄
材が用いられている。
ナーは、ピストンリングが高速で摺動するため、基本的
に耐摩耗性と耐焼付性が必要とされる。このため、従来
シリンダライナーの材質として、耐焼付性確保のために
Ａ型黒鉛を有し、Ｃｒ，Ｂ，Ｐ，Ｖ，Ｍｏ，Ｎｂ等の耐
摩耗性向上元素を含有する各種シリンダライナー用鋳鉄
材が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
内燃機関が大型化する一方、その軽量化、低燃費化が要
求されており、従来材では強度が不足し、強度面での向
上が望まれている。強度向上のためには、ライナー材と
して、より高強度の鋳鉄材を選択すればよいが、シリン
ダライナーが本質的に具備すべき耐摩耗性、耐焼付性を
損うおそれがある。またライナー肉厚を厚肉化すること
も有効であるが、この場合には軽量化が妨げられる。
内燃機関が大型化する一方、その軽量化、低燃費化が要
求されており、従来材では強度が不足し、強度面での向
上が望まれている。強度向上のためには、ライナー材と
して、より高強度の鋳鉄材を選択すればよいが、シリン
ダライナーが本質的に具備すべき耐摩耗性、耐焼付性を
損うおそれがある。またライナー肉厚を厚肉化すること
も有効であるが、この場合には軽量化が妨げられる。
【０００４】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、高強度で、軽量化が可能なシリンダライナーを提供
することを目的とする。
で、高強度で、軽量化が可能なシリンダライナーを提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のシリンダライナ
ーは、強靱鋳鉄材からなる外層の内面にＡ型黒鉛を有す
るシリンダライナー用鋳鉄材からなる内層が溶着接合さ
れた複合シリンダライナーであって、前記外層は、化学
組成が重量％で、Ｃ ：２．０〜２．５％、 Ｓｉ：
０．６〜３．０％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、 Ｎ
ｉ：２．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、 Ｍ
ｏ：１．０％以下を本質的に含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、組織が主としてパーライト基地と晶出黒鉛
とからなる高炭素アダマイト材で形成されている。
ーは、強靱鋳鉄材からなる外層の内面にＡ型黒鉛を有す
るシリンダライナー用鋳鉄材からなる内層が溶着接合さ
れた複合シリンダライナーであって、前記外層は、化学
組成が重量％で、Ｃ ：２．０〜２．５％、 Ｓｉ：
０．６〜３．０％、Ｍｎ：０．２〜１．０％、 Ｎ
ｉ：２．５％以下、Ｃｒ：１．０％以下、 Ｍ
ｏ：１．０％以下を本質的に含有し、残部が実質的にＦ
ｅからなり、組織が主としてパーライト基地と晶出黒鉛
とからなる高炭素アダマイト材で形成されている。
【０００６】
【作用】本発明のシリンダライナーの内層は、Ａ型黒鉛
を有するシリンダライナー用鋳鉄材で形成されているた
め、ピストンリングが接触する内表面部における耐摩耗
性、耐焼付性は良好である。一方、外層は特定化学組
成、組織の高炭素アダマイト材で形成されているので、
内層との溶着性が良好で、ライナーの破損の起点となる
外表面部が高強度であり、しかも組織中の晶出黒鉛がク
ラックの進展を阻止するため、破損し難い。
を有するシリンダライナー用鋳鉄材で形成されているた
め、ピストンリングが接触する内表面部における耐摩耗
性、耐焼付性は良好である。一方、外層は特定化学組
成、組織の高炭素アダマイト材で形成されているので、
内層との溶着性が良好で、ライナーの破損の起点となる
外表面部が高強度であり、しかも組織中の晶出黒鉛がク
ラックの進展を阻止するため、破損し難い。
【０００７】外層材として鋳鋼等の鋼系強靱材を使用す
ることも考えられるが、内層との溶着、接合が極めて困
難であるうえ、溶着後の内層材の組成変動が大きく、ラ
イナー材としての組織、機能が劣化する。本発明にかか
る外層材では、強度が従来のライナー材の２倍以上ある
うえ、内層材との溶着性、接合性も良好で、内層材の組
成変動も小さいという利点がある。
ることも考えられるが、内層との溶着、接合が極めて困
難であるうえ、溶着後の内層材の組成変動が大きく、ラ
イナー材としての組織、機能が劣化する。本発明にかか
る外層材では、強度が従来のライナー材の２倍以上ある
うえ、内層材との溶着性、接合性も良好で、内層材の組
成変動も小さいという利点がある。
【０００８】
【実施例】図１に示すように、本発明の複合シリンダラ
イナーは、外層１と内層２とが複合化された構造を有し
ている。前記外層１は後述の強靱性に優れる高炭素アダ
マイト材で形成され、一方内層２は耐焼付性、耐摩耗性
に優れる従来通りのＡ型黒鉛を有するシリンダライナー
用鋳鉄材で形成され、外層１の内面に内層２が溶着接合
されている。尚、３は溶着の際に生じた混合層であり、
外層１と内層２との中間的な組成を有する。
イナーは、外層１と内層２とが複合化された構造を有し
ている。前記外層１は後述の強靱性に優れる高炭素アダ
マイト材で形成され、一方内層２は耐焼付性、耐摩耗性
に優れる従来通りのＡ型黒鉛を有するシリンダライナー
用鋳鉄材で形成され、外層１の内面に内層２が溶着接合
されている。尚、３は溶着の際に生じた混合層であり、
外層１と内層２との中間的な組成を有する。
【０００９】本発明の複合シリンダライナーの外層１
は、下記の組成を有する黒鉛晶出高炭素アダマイト材で
形成されている。 Ｃ：２．０〜２．５％ Ｃは主として強度、晶出黒鉛を得るために含有される。
２．０％未満では鋳造時に凝固収縮割れを生じ易く、強
度が不足し、また黒鉛の晶出が困難になる。一方、２．
５％を越えると鋳造時に晶出するセメンタイト量が多く
なり、脆化する。
は、下記の組成を有する黒鉛晶出高炭素アダマイト材で
形成されている。 Ｃ：２．０〜２．５％ Ｃは主として強度、晶出黒鉛を得るために含有される。
２．０％未満では鋳造時に凝固収縮割れを生じ易く、強
度が不足し、また黒鉛の晶出が困難になる。一方、２．
５％を越えると鋳造時に晶出するセメンタイト量が多く
なり、脆化する。
【００１０】Ｓｉ：０．６〜３．０％ Ｓｉは黒鉛の晶出と密接な関係があり、０．６％未満で
はほとんど黒鉛の晶出が困難となり、強靱性の劣化を招
く。一方、３．０％を越えると基地中に固溶したＳｉに
より材質脆化の傾向が著しくなる。 Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＳと結合し、Ｓの悪影響を除去するのに有効であ
る。０．２％未満ではその効果が過少である。一方、
１．０％を越えると材質を硬く、脆くする。
はほとんど黒鉛の晶出が困難となり、強靱性の劣化を招
く。一方、３．０％を越えると基地中に固溶したＳｉに
より材質脆化の傾向が著しくなる。 Ｍｎ：０．２〜１．０％ ＭｎはＳと結合し、Ｓの悪影響を除去するのに有効であ
る。０．２％未満ではその効果が過少である。一方、
１．０％を越えると材質を硬く、脆くする。
【００１１】Ｎｉ：２．５％以下 Ｎｉは黒鉛化と基地の強化に有効に作用する。しかし、
２．５％を越えると、その作用も飽和し、径面下マイナ
スとなる。また、ベーナイト、マルテンサイト、未変態
組織を発生し易くなり、かえって脆くなる場合がある。 Ｃｒ：１．０％以下 Ｃｒは基地の強化作用とともに、セメンタイトの安定作
用を有する。しかし、１．０％を越えると、黒鉛の晶出
が困難となって、強靱性を劣化させる。
２．５％を越えると、その作用も飽和し、径面下マイナ
スとなる。また、ベーナイト、マルテンサイト、未変態
組織を発生し易くなり、かえって脆くなる場合がある。 Ｃｒ：１．０％以下 Ｃｒは基地の強化作用とともに、セメンタイトの安定作
用を有する。しかし、１．０％を越えると、黒鉛の晶出
が困難となって、強靱性を劣化させる。
【００１２】Ｍｏ：１．０％以下 Ｎｉと同様に強靱性向上の効果を有するが、１．０％を
越えると硬くなって、かえって強靱性は劣化する。外層
の強靱鋳鉄材は、以上の合金成分を本質的に含有し、残
部がＦｅおよび不純物で形成される。本質的とは、上記
合金成分の作用を損なうことなく、材質の向上を図るこ
とができる他の合金元素の添加を許容する意であり、例
えば前記合金成分に加えて、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒの一種以
上を総計で０．１％以下含有することができる。かかる
元素の含有により、鋳造巣の発生を防止することがで
き、より健全な材質が得られる。これらの元素は強力な
脱酸剤であるため、総計で０．１％を越えると溶湯が過
酸化状態となり、流動性が低下するので、０．１％以下
に止めるのがよい。尚、不純物であるＰ，Ｓは原料より
不可避的に混入するが、材質を脆くするので少ない程望
ましく、各々０．１％以下に止めておくのがよい。
越えると硬くなって、かえって強靱性は劣化する。外層
の強靱鋳鉄材は、以上の合金成分を本質的に含有し、残
部がＦｅおよび不純物で形成される。本質的とは、上記
合金成分の作用を損なうことなく、材質の向上を図るこ
とができる他の合金元素の添加を許容する意であり、例
えば前記合金成分に加えて、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒの一種以
上を総計で０．１％以下含有することができる。かかる
元素の含有により、鋳造巣の発生を防止することがで
き、より健全な材質が得られる。これらの元素は強力な
脱酸剤であるため、総計で０．１％を越えると溶湯が過
酸化状態となり、流動性が低下するので、０．１％以下
に止めるのがよい。尚、不純物であるＰ，Ｓは原料より
不可避的に混入するが、材質を脆くするので少ない程望
ましく、各々０．１％以下に止めておくのがよい。
【００１３】外層の顕微鏡組織は、晶出黒鉛と基地が主
体であり、少量の共晶セメンタイトが含まれる場合もあ
る。セメンタイトは脆いため、その晶出はできるだけ抑
えることが望ましい。基地は主としてパーライトであ
り、一部、フェライト、ベーナイト、マルテンサイト、
残留オーステナイトが認められる場合がある。フェライ
トは、靱性面に優れており、目的によっては析出させる
方が望ましい場合もあるが、ベーナイト、マルテンサイ
ト、残留オーステナイトは、材質を劣化させるため、発
生しないように努めるべきである。
体であり、少量の共晶セメンタイトが含まれる場合もあ
る。セメンタイトは脆いため、その晶出はできるだけ抑
えることが望ましい。基地は主としてパーライトであ
り、一部、フェライト、ベーナイト、マルテンサイト、
残留オーステナイトが認められる場合がある。フェライ
トは、靱性面に優れており、目的によっては析出させる
方が望ましい場合もあるが、ベーナイト、マルテンサイ
ト、残留オーステナイトは、材質を劣化させるため、発
生しないように努めるべきである。
【００１４】一方、複合シリンダライナーの内層２を形
成する材質としては、鉄鋼材料関係の便覧やデータブッ
ク等に掲載されているＡ型黒鉛を有する各種シリンダラ
イナー用鋳鉄材より適宜のものを選択して使用すること
ができる。叙上の複合シリンダライナーは、遠心力鋳造
法により容易に製造できる。すなわち、まず外層を鋳込
んだ後、適宜タイミングで内層材を鋳込み、両者を溶着
一体化する。遠心力鋳造法としては、横型、傾斜型、竪
型のいずれも適用可能である。
成する材質としては、鉄鋼材料関係の便覧やデータブッ
ク等に掲載されているＡ型黒鉛を有する各種シリンダラ
イナー用鋳鉄材より適宜のものを選択して使用すること
ができる。叙上の複合シリンダライナーは、遠心力鋳造
法により容易に製造できる。すなわち、まず外層を鋳込
んだ後、適宜タイミングで内層材を鋳込み、両者を溶着
一体化する。遠心力鋳造法としては、横型、傾斜型、竪
型のいずれも適用可能である。
【００１５】一般に、接種は鋳造組織の微細化、黒鉛化
の助長のために有効である。上記外層材についても、接
種技術を応用すれば、より微細かつ均一に黒鉛の分布し
た材質が得られる。この際、接種量はＳｉ分として０．
１〜１．０％が適当である。０．１％未満では接種効果
が期待できず、一方１．０％を越えても相応の効果が得
られない。接種剤としては、ＣａＳｉ、ＦｅＳｉが好適
である。尚、接種後における外層のＳｉ含有量が上記
０．６〜３．０％の範囲に入るように、外層材溶湯のＳ
ｉ含有量が調整される。
の助長のために有効である。上記外層材についても、接
種技術を応用すれば、より微細かつ均一に黒鉛の分布し
た材質が得られる。この際、接種量はＳｉ分として０．
１〜１．０％が適当である。０．１％未満では接種効果
が期待できず、一方１．０％を越えても相応の効果が得
られない。接種剤としては、ＣａＳｉ、ＦｅＳｉが好適
である。尚、接種後における外層のＳｉ含有量が上記
０．６〜３．０％の範囲に入るように、外層材溶湯のＳ
ｉ含有量が調整される。
【００１６】また、外層と内層との溶着時に、外層から
内層への溶け込みが不可避的に生じるが、かかる溶け込
みを防止したい場合は、外層鋳造後、その内面に中間層
を鋳造し、その後内層を鋳込めばよい。鋳造後、残留応
力除去のために、４００°Ｃ〜６００°Ｃ程度の歪取り
焼鈍を行う。また、必要に応じて、Ａ1 変態点以上の加
熱による網目状セメンタイトの分断、パーライトの粒状
化熱処理を施すことによって、外層材の強靱性はより向
上する。
内層への溶け込みが不可避的に生じるが、かかる溶け込
みを防止したい場合は、外層鋳造後、その内面に中間層
を鋳造し、その後内層を鋳込めばよい。鋳造後、残留応
力除去のために、４００°Ｃ〜６００°Ｃ程度の歪取り
焼鈍を行う。また、必要に応じて、Ａ1 変態点以上の加
熱による網目状セメンタイトの分断、パーライトの粒状
化熱処理を施すことによって、外層材の強靱性はより向
上する。
【００１７】次に具体的実施例を揚げる。内径φ１２０
０ｍｍの遠心力鋳造用金型を用いて、表１の外層材溶湯
（鋳込厚２５０ｍｍ）を遠心力鋳造し、外層が凝固した
後、その内部に同表の内層材溶湯（鋳込厚１００ｍｍ）
を遠心力鋳造した。
０ｍｍの遠心力鋳造用金型を用いて、表１の外層材溶湯
（鋳込厚２５０ｍｍ）を遠心力鋳造し、外層が凝固した
後、その内部に同表の内層材溶湯（鋳込厚１００ｍｍ）
を遠心力鋳造した。
【００１８】
【表１】
【００１９】得られた複合シリンダライナーの外層の機
械的材質を調べたところ、下記の通りであった。 Ｎｏ．１：引張強さ ５２．３Ｋｇ／ｍｍ2 、伸び
１．２１％ Ｎｏ．２：引張強さ ４８．９Ｋｇ／ｍｍ2 、伸び
０．８３％ なお従来の単層シリンダライナーの一般的な機械的性質
は、引張強さ１８〜２５Ｋｇ／ｍｍ2 、伸び０．２〜
０．８％程度である。
械的材質を調べたところ、下記の通りであった。 Ｎｏ．１：引張強さ ５２．３Ｋｇ／ｍｍ2 、伸び
１．２１％ Ｎｏ．２：引張強さ ４８．９Ｋｇ／ｍｍ2 、伸び
０．８３％ なお従来の単層シリンダライナーの一般的な機械的性質
は、引張強さ１８〜２５Ｋｇ／ｍｍ2 、伸び０．２〜
０．８％程度である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の複合シリンダライナーは、破壊
の起点となり特に強靱性が要求されるライナーの外層を
既述の黒鉛晶出高炭素アダマイト材で形成し、一方ライ
ナー内層をその使用特性に適合する耐焼付性、耐摩耗性
に優れた従来通りのＡ型黒鉛を有するシリンダライナー
用鋳鉄材で形成し、かつ両者を溶着接合したものである
から、ライナー内面における本来の使用特性を損うこと
なく、強靱性の外層によりシリンダライナーの高強度化
を図ることができ、ひいてはシリンダライナーの薄肉
化、軽量化を達成することができる。
の起点となり特に強靱性が要求されるライナーの外層を
既述の黒鉛晶出高炭素アダマイト材で形成し、一方ライ
ナー内層をその使用特性に適合する耐焼付性、耐摩耗性
に優れた従来通りのＡ型黒鉛を有するシリンダライナー
用鋳鉄材で形成し、かつ両者を溶着接合したものである
から、ライナー内面における本来の使用特性を損うこと
なく、強靱性の外層によりシリンダライナーの高強度化
を図ることができ、ひいてはシリンダライナーの薄肉
化、軽量化を達成することができる。
【図１】本発明に係る複合シリンダライナーの横断面説
明図である。
明図である。
１ 外層 ２ 内層
Claims (1)
- 【請求項１】 強靱鋳鉄材からなる外層の内面にＡ型黒
鉛を有するシリンダライナー用鋳鉄材からなる内層が溶
着接合された複合シリンダライナーであって、 前記外層は、化学組成が重量％で、 Ｃ ：２．０〜２．５％、 Ｓｉ：０．６〜３．０
％、 Ｍｎ：０．２〜１．０％、 Ｎｉ：２．５％以下、 Ｃｒ：１．０％以下、 Ｍｏ：１．０％以下を本
質的に含有し、残部が実質的にＦｅからなり、組織が主
としてパーライト基地と晶出黒鉛とからなる高炭素アダ
マイト材で形成されていることを特徴とする複合シリン
ダライナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12008793A JP2857568B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 複合シリンダライナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12008793A JP2857568B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 複合シリンダライナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06330230A true JPH06330230A (ja) | 1994-11-29 |
| JP2857568B2 JP2857568B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=14777592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12008793A Expired - Lifetime JP2857568B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | 複合シリンダライナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2857568B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006528073A (ja) * | 2003-05-12 | 2006-12-14 | エム．ユエルゲンゼン ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 遠心鋳造方法 |
| CN106401778A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-02-15 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种柴油机用气缸套结构及其制作方法 |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP12008793A patent/JP2857568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006528073A (ja) * | 2003-05-12 | 2006-12-14 | エム．ユエルゲンゼン ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 遠心鋳造方法 |
| CN106401778A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-02-15 | 中国北方发动机研究所(天津) | 一种柴油机用气缸套结构及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2857568B2 (ja) | 1999-02-17 |
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