JPH09108818A - 鋳造品の表面硬化法 - Google Patents
鋳造品の表面硬化法Info
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- JPH09108818A JPH09108818A JP27395595A JP27395595A JPH09108818A JP H09108818 A JPH09108818 A JP H09108818A JP 27395595 A JP27395595 A JP 27395595A JP 27395595 A JP27395595 A JP 27395595A JP H09108818 A JPH09108818 A JP H09108818A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋳造と同時に燃焼合成法によって鋳造品の表
面に硬化層としての合金層を一体に形成することができ
る鋳造品の表面硬化法を提供すること。 【構成】 所定の割合で混合された数種類の合金化する
とき発熱反応する金属粉末（例えば、Ｎｉ粉末とＡｌ粉
末）をプレス成型して得られたプリフォーム成型品５を
金型（鋳型）１内の中子２に保持させてこれをセットし
た後、溶融金属（湯）を金型１に流し込んでその熱で前
記プリフォーム成型品５を着火燃焼せしめ、該プリフォ
ーム成型品５の自己発熱反応（燃焼合成）による合金化
によって鋳造品（シリンダ）の表面に硬化層としての合
金層を形成する。
面に硬化層としての合金層を一体に形成することができ
る鋳造品の表面硬化法を提供すること。 【構成】 所定の割合で混合された数種類の合金化する
とき発熱反応する金属粉末（例えば、Ｎｉ粉末とＡｌ粉
末）をプレス成型して得られたプリフォーム成型品５を
金型（鋳型）１内の中子２に保持させてこれをセットし
た後、溶融金属（湯）を金型１に流し込んでその熱で前
記プリフォーム成型品５を着火燃焼せしめ、該プリフォ
ーム成型品５の自己発熱反応（燃焼合成）による合金化
によって鋳造品（シリンダ）の表面に硬化層としての合
金層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼合成法を応用
した鋳造品の表面硬化法に関する。
した鋳造品の表面硬化法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に機械類の摩擦部品は、耐摩擦性や
耐焼付き性を高めるために表面部は硬く、内部は靭性に
富んで衝撃や振動に十分耐え得ることを要件とする場合
が多いため、摩擦面である表面部のみを硬化処理するこ
とが行われる。
耐焼付き性を高めるために表面部は硬く、内部は靭性に
富んで衝撃や振動に十分耐え得ることを要件とする場合
が多いため、摩擦面である表面部のみを硬化処理するこ
とが行われる。
【０００３】ところで、金属表面の硬化法としては、溶
射やメッキ等によって金属表面に硬化層を形成する方
法、高硬度の別部材を鋳造時に鋳ぐるむ方法等が知られ
ている。
射やメッキ等によって金属表面に硬化層を形成する方
法、高硬度の別部材を鋳造時に鋳ぐるむ方法等が知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶射や
メッキ等によって金属表面に硬化層を形成する方法は薄
い表面層の形成には向くが、下地金属との間に合金層を
形成しないために硬化層の下地金属との密着性が悪いと
いう問題がある。
メッキ等によって金属表面に硬化層を形成する方法は薄
い表面層の形成には向くが、下地金属との間に合金層を
形成しないために硬化層の下地金属との密着性が悪いと
いう問題がある。
【０００５】又、高硬度の別部材を鋳造時に鋳ぐるむ方
法では、別部材が鋳造品の中に機械的に保持されている
だけで一体化しているため、該別部材の鋳造品との密着
性が悪く、両者の界面に高い接合強度が確保されないと
いう問題がある。
法では、別部材が鋳造品の中に機械的に保持されている
だけで一体化しているため、該別部材の鋳造品との密着
性が悪く、両者の界面に高い接合強度が確保されないと
いう問題がある。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、鋳造と同時に燃焼合成法によ
って鋳造品の表面に硬化層としての合金層を一体に形成
することができる鋳造品の表面硬化法を提供することに
ある。
で、その目的とする処は、鋳造と同時に燃焼合成法によ
って鋳造品の表面に硬化層としての合金層を一体に形成
することができる鋳造品の表面硬化法を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、所定の割合で混合された数
種類の合金化するとき発熱反応する金属粉末をプレス成
型して得られたプリフォーム成型品を鋳型にセットした
後、溶融金属を鋳型に流し込んでその熱で前記プリフォ
ーム成型品を着火燃焼せしめ、該プリフォーム成型品の
自己発熱反応による合金化によって鋳造品の表面に合金
層を形成することを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、所定の割合で混合された数
種類の合金化するとき発熱反応する金属粉末をプレス成
型して得られたプリフォーム成型品を鋳型にセットした
後、溶融金属を鋳型に流し込んでその熱で前記プリフォ
ーム成型品を着火燃焼せしめ、該プリフォーム成型品の
自己発熱反応による合金化によって鋳造品の表面に合金
層を形成することを特徴とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記プリフォーム成型品を着火燃焼せしめ
る前にこれを発火点よりも低い所定温度まで予熱するこ
とを特徴とする。
明において、前記プリフォーム成型品を着火燃焼せしめ
る前にこれを発火点よりも低い所定温度まで予熱するこ
とを特徴とする。
【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記プリフォーム成型品を保持する
中子を断熱材で構成したことを特徴とする。
載の発明において、前記プリフォーム成型品を保持する
中子を断熱材で構成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１１】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る表面
硬化法を説明するための金型の縦断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線断面図、図３は鋳造品（製品）である内燃エン
ジン用シリンダの縦断面図、図４はプリフォーム成型品
の自己発熱反応時の温度変化を示す図である。
硬化法を説明するための金型の縦断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線断面図、図３は鋳造品（製品）である内燃エン
ジン用シリンダの縦断面図、図４はプリフォーム成型品
の自己発熱反応時の温度変化を示す図である。
【００１２】図１及び図２に示す金型１は左右に２分割
された分割片１Ａ，１Ｂで構成され、これの内部にはセ
ラミック等の断熱材から成る円柱状の中子２が垂直に挿
通セットされている。そして、この金型１の内部には、
製品である内燃エンジン用シリンダ１０（図３参照）の
形状に対応する空所Ｓと、該空所Ｓに連なる湯道３及び
該湯道３の上端部に形成された漏斗状の湯口４が形成さ
れており、湯口４は金型１の上面に開口している。
された分割片１Ａ，１Ｂで構成され、これの内部にはセ
ラミック等の断熱材から成る円柱状の中子２が垂直に挿
通セットされている。そして、この金型１の内部には、
製品である内燃エンジン用シリンダ１０（図３参照）の
形状に対応する空所Ｓと、該空所Ｓに連なる湯道３及び
該湯道３の上端部に形成された漏斗状の湯口４が形成さ
れており、湯口４は金型１の上面に開口している。
【００１３】而して、上記金型１内の空所Ｓに臨む前記
中子２の外周には、シリンダライナーを構成する円筒状
のプリフォーム成型品５が挿通保持されてセットされて
いる。このプリフォーム成型品５は、Ｎｉ粉末とＡｌ粉
末を原子比でＮｉ：Ａｌ＝３：１となるように混合し、
このＮｉ／Ａｌ混合粉末をプレス成型によって押し固め
ることによって円筒状に成型されたものである。
中子２の外周には、シリンダライナーを構成する円筒状
のプリフォーム成型品５が挿通保持されてセットされて
いる。このプリフォーム成型品５は、Ｎｉ粉末とＡｌ粉
末を原子比でＮｉ：Ａｌ＝３：１となるように混合し、
このＮｉ／Ａｌ混合粉末をプレス成型によって押し固め
ることによって円筒状に成型されたものである。
【００１４】以上において、金型１の湯口４からはシリ
ンダ１０の原材料である溶融したＡｌ合金（以下、湯と
称す）が注入されて所要の鋳造作業がなされるが、この
鋳造作業に先立って、プリフォーム成型品５は金型１に
セットされた状態で高周波炉等によってその発火点より
も５０℃〜１００℃低い所定温度まで予熱される。
ンダ１０の原材料である溶融したＡｌ合金（以下、湯と
称す）が注入されて所要の鋳造作業がなされるが、この
鋳造作業に先立って、プリフォーム成型品５は金型１に
セットされた状態で高周波炉等によってその発火点より
も５０℃〜１００℃低い所定温度まで予熱される。
【００１５】而して、上述のようにプリフォーム成型品
５を所定温度まで予熱した後、湯を湯口４から金型１内
に注入すると、該湯は湯道３を通って空所Ｓに流れて該
空所Ｓに充填される。すると、所定温度に予熱されたプ
ーリフォーム成型品５は高温の湯によって加熱されてそ
の温度が図４に示すように直ちに発火点（９１０°Ｋ）
に達して着火燃焼せしめられ、以後は自己発熱反応（燃
焼合成）によって図４に示すようにその温度が急激に上
昇し、温度が１６４０°Ｋに達した時点で自己発熱反応
が終了する。そして、この自己発熱反応（燃焼合成）に
よってプリフォーム成型品５は合金化し、図３に示すよ
うに、Ａｌ合金製のシリンダ１０の内周面（不図示のピ
ストンの摺動面）には所定厚さのＮｉ3 Ａｌの合金層
５’が一体に形成される。ここで、合金層５’はシリン
ダ１０の下地のＡｌ合金よりも高い硬度及び融点を示す
ため、シリンダ１０の内周面は硬化層としての合金層
５’によって部分的に硬化され、その耐摩耗性や耐焼付
き性が高められる。
５を所定温度まで予熱した後、湯を湯口４から金型１内
に注入すると、該湯は湯道３を通って空所Ｓに流れて該
空所Ｓに充填される。すると、所定温度に予熱されたプ
ーリフォーム成型品５は高温の湯によって加熱されてそ
の温度が図４に示すように直ちに発火点（９１０°Ｋ）
に達して着火燃焼せしめられ、以後は自己発熱反応（燃
焼合成）によって図４に示すようにその温度が急激に上
昇し、温度が１６４０°Ｋに達した時点で自己発熱反応
が終了する。そして、この自己発熱反応（燃焼合成）に
よってプリフォーム成型品５は合金化し、図３に示すよ
うに、Ａｌ合金製のシリンダ１０の内周面（不図示のピ
ストンの摺動面）には所定厚さのＮｉ3 Ａｌの合金層
５’が一体に形成される。ここで、合金層５’はシリン
ダ１０の下地のＡｌ合金よりも高い硬度及び融点を示す
ため、シリンダ１０の内周面は硬化層としての合金層
５’によって部分的に硬化され、その耐摩耗性や耐焼付
き性が高められる。
【００１６】尚、本実施の形態では、中子２をセラミッ
ク等の断熱材料で構成したため、自己発熱中におけるプ
リフォーム成型品５からの放熱が防がれ、所要の自己発
熱量が確保されて安定した燃焼合成が実現し、均質な合
金層５’が得られる。
ク等の断熱材料で構成したため、自己発熱中におけるプ
リフォーム成型品５からの放熱が防がれ、所要の自己発
熱量が確保されて安定した燃焼合成が実現し、均質な合
金層５’が得られる。
【００１７】以上において、本実施の形態では、プリフ
ォーム成型５の自己発熱反応によって合金層５’が形成
されるため、鋳造のように湯が極めて短時間に固まる条
件下においても、合金層５’を安定して形成することが
できる。
ォーム成型５の自己発熱反応によって合金層５’が形成
されるため、鋳造のように湯が極めて短時間に固まる条
件下においても、合金層５’を安定して形成することが
できる。
【００１８】又、プリフォーム成型品５の自己発熱反応
（燃焼合成）が湯の中で起こるため、該プリフォーム成
型品５の酸化が防がれ、健全な合金層５’が形成され
る。ここで、プリフォーム成型品５の自己発熱反応に際
しては、その一端から着火することが望ましい。
（燃焼合成）が湯の中で起こるため、該プリフォーム成
型品５の酸化が防がれ、健全な合金層５’が形成され
る。ここで、プリフォーム成型品５の自己発熱反応に際
しては、その一端から着火することが望ましい。
【００１９】尚、プリフォーム成型品５はＮｉ粉末とＡ
ｌ粉末を所定の割合で混合してこれを単に押し固めるこ
とによって簡単に成型されるが、金属粉の粒径によって
合金層５’の密度が変化するため、緻密な合金層５’を
得るには微細な金属粉を使用する必要がある。又、プリ
フォーム形成品５は、流動する湯によって破壊されたり
洗い流されたりしないよう、十分な強度を備える必要が
ある。
ｌ粉末を所定の割合で混合してこれを単に押し固めるこ
とによって簡単に成型されるが、金属粉の粒径によって
合金層５’の密度が変化するため、緻密な合金層５’を
得るには微細な金属粉を使用する必要がある。又、プリ
フォーム形成品５は、流動する湯によって破壊されたり
洗い流されたりしないよう、十分な強度を備える必要が
ある。
【００２０】ところで、本実施の形態では、特にＮｉ3
Ａｌの合金層を形成したが、Ｎｉ粉末とＡｌ粉末の混合
比を変えてＮｉＡｌの合金層を形成したり、或はＴｉ粉
末とＡｌ粉末を混合してＴｉＡｌ、Ｔｉ3 Ａｌ等の合金
層を形成しても良い。
Ａｌの合金層を形成したが、Ｎｉ粉末とＡｌ粉末の混合
比を変えてＮｉＡｌの合金層を形成したり、或はＴｉ粉
末とＡｌ粉末を混合してＴｉＡｌ、Ｔｉ3 Ａｌ等の合金
層を形成しても良い。
【００２１】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図５乃至図７に基づいて説明する。尚、図５は内
燃エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための金型の縦
断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図、図７は鋳造品
（製品）であるシリンダヘッドの縦断面図である。
態２を図５乃至図７に基づいて説明する。尚、図５は内
燃エンジンのシリンダヘッドを鋳造するための金型の縦
断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図、図７は鋳造品
（製品）であるシリンダヘッドの縦断面図である。
【００２２】図５及び図６に示す金型１１は左右に２分
割された分割片１１Ａ，１１Ｂで構成され、これの内部
には、セラミック等の断熱材によって吸気通路２１と排
気通路２２（図７参照）に対応する形状に成型された中
子１２ａ，１２ｂが設置されている。そして、金型１１
の内部には、鋳造品（製品）である図７に示すシリンダ
ヘッド２０の形状に対応する空所Ｓと、該空所Ｓに連な
る湯道１３及び該湯道１３の上端部に形成された漏斗状
の湯口１４及び押湯１６が形成されており、湯口１４と
押湯１６は金型１１の上面に開口している。
割された分割片１１Ａ，１１Ｂで構成され、これの内部
には、セラミック等の断熱材によって吸気通路２１と排
気通路２２（図７参照）に対応する形状に成型された中
子１２ａ，１２ｂが設置されている。そして、金型１１
の内部には、鋳造品（製品）である図７に示すシリンダ
ヘッド２０の形状に対応する空所Ｓと、該空所Ｓに連な
る湯道１３及び該湯道１３の上端部に形成された漏斗状
の湯口１４及び押湯１６が形成されており、湯口１４と
押湯１６は金型１１の上面に開口している。
【００２３】而して、上記金型１１内の空所Ｓに収容さ
れた前記中子１２ａ，１２ｂの各一端開口部周縁にはバ
ルブシートを構成するリング状のプリフォーム成型品１
５ａ，１５ｂがそれぞれ嵌合セットされている。尚、こ
れらのプリフォーム成型品１５ａ，１５ｂは、前記実施
の形態１と同様にＮｉ粉末とＡｌ粉末を原子比でＮｉ：
Ａｌ＝３：１となるように混合し、このＮｉ／Ａｌ混合
粉末をプレス成型によって押し固めることによってリン
グ状に成型されたものである。
れた前記中子１２ａ，１２ｂの各一端開口部周縁にはバ
ルブシートを構成するリング状のプリフォーム成型品１
５ａ，１５ｂがそれぞれ嵌合セットされている。尚、こ
れらのプリフォーム成型品１５ａ，１５ｂは、前記実施
の形態１と同様にＮｉ粉末とＡｌ粉末を原子比でＮｉ：
Ａｌ＝３：１となるように混合し、このＮｉ／Ａｌ混合
粉末をプレス成型によって押し固めることによってリン
グ状に成型されたものである。
【００２４】以後、実施の形態１と同様にプリフォーム
成型品１５ａ，１５ｂを高周波炉等で所定温度まで予熱
した後、金型１１に注湯すれば、プリフォーム成型品１
５ａ，１５ｂが自己発熱反応によって合金化するため、
図７に示すように、シリンダヘッド２０の吸気通路２１
と排気通路２２の燃焼室２３への開口部周縁にはＮｉ3
Ａｌの合金層（硬化層）から成るバルブシート１５
ａ’，１５ｂ’が一体に形成される。
成型品１５ａ，１５ｂを高周波炉等で所定温度まで予熱
した後、金型１１に注湯すれば、プリフォーム成型品１
５ａ，１５ｂが自己発熱反応によって合金化するため、
図７に示すように、シリンダヘッド２０の吸気通路２１
と排気通路２２の燃焼室２３への開口部周縁にはＮｉ3
Ａｌの合金層（硬化層）から成るバルブシート１５
ａ’，１５ｂ’が一体に形成される。
【００２５】尚、本実施の形態においてもバルブシート
１５ａ’，１５ｂ’をＮｉＡｌ、ＴｉＡｌ、Ｎｉ3 Ａｌ
等のバルブシートに適した合金層で構成しても良い。
１５ａ’，１５ｂ’をＮｉＡｌ、ＴｉＡｌ、Ｎｉ3 Ａｌ
等のバルブシートに適した合金層で構成しても良い。
【００２６】ところで、以上は本発明を特に内燃エンジ
ンのシリンダとシリンダヘッドに適用した形態について
述べたが、本発明はその他任意の鋳造品の表面硬化に適
用可能である。
ンのシリンダとシリンダヘッドに適用した形態について
述べたが、本発明はその他任意の鋳造品の表面硬化に適
用可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、所定の割合で混合された数種類の合金化すると
き発熱反応する金属粉末をプレス成型して得られたプリ
フォーム成型品を鋳型にセットした後、溶融金属を鋳型
に流し込んでその熱で前記プリフォーム成型品を着火燃
焼せしめ、該プリフォーム成型品の自己発熱反応による
合金化によって鋳造品の表面に合金層を形成するように
したため、鋳造と同時に燃焼合成法によって鋳造品の表
面に硬化層としての合金層を一体に形成することができ
るという効果が得られる。
よれば、所定の割合で混合された数種類の合金化すると
き発熱反応する金属粉末をプレス成型して得られたプリ
フォーム成型品を鋳型にセットした後、溶融金属を鋳型
に流し込んでその熱で前記プリフォーム成型品を着火燃
焼せしめ、該プリフォーム成型品の自己発熱反応による
合金化によって鋳造品の表面に合金層を形成するように
したため、鋳造と同時に燃焼合成法によって鋳造品の表
面に硬化層としての合金層を一体に形成することができ
るという効果が得られる。
【図１】内燃エンジンのシリンダを鋳造するための金型
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】鋳造品（製品）である内燃エンジン用シリンダ
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図４】プリフォーム成型品の自己発熱反応時の温度変
化を示す図である。
化を示す図である。
【図５】内燃エンジンのシリンダヘッドを鋳造するため
の金型の縦断面図である。
の金型の縦断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】鋳造品（製品）である内燃エンジン用シリンダ
ヘッドの縦断面図である。
ヘッドの縦断面図である。
１，１１ 金型（鋳型） ２，１２ａ，１２ｂ 中子 ５，１５ａ，１５ｂ プーリフォーム成型品 ５’ 合金層 １０ シリンダ（鋳造品） １５ａ’，１５ｂ’ バルブシート（合金層） ２０ シリンダヘッド（鋳造品）
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の割合で混合された数種類の合金化
するとき発熱反応する金属粉末をプレス成型して得られ
たプリフォーム成型品を鋳型にセットした後、溶融金属
を鋳型に流し込んでその熱で前記プリフォーム成型品を
着火燃焼せしめ、該プリフォーム成型品の自己発熱反応
による合金化によって鋳造品の表面に合金層を形成する
ことを特徴とする鋳造品の表面硬化法。 - 【請求項２】 前記プリフォーム成型品を着火燃焼せし
める前にこれを発火点よりも低い所定温度まで予熱する
ことを特徴とする請求項１記載の鋳造品の表面硬化法。 - 【請求項３】 前記プリフォーム成型品を保持する中子
を断熱材で構成したことを特徴とする請求項１又は２記
載の鋳造品の表面硬化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27395595A JP3156243B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 鋳造品の表面硬化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27395595A JP3156243B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 鋳造品の表面硬化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09108818A true JPH09108818A (ja) | 1997-04-28 |
| JP3156243B2 JP3156243B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=17534905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27395595A Expired - Fee Related JP3156243B2 (ja) | 1995-10-23 | 1995-10-23 | 鋳造品の表面硬化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156243B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19650349A1 (de) * | 1995-12-04 | 1997-06-05 | Toyota Motor Co Ltd | Herstellungsverfahren für einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors |
| KR20030000544A (ko) * | 2001-06-26 | 2003-01-06 | 현대자동차주식회사 | 밸브시트 일체형 실린더 헤드 및 그 제조방법 |
| JP2012502789A (ja) * | 2008-09-19 | 2012-02-02 | マゴット アンテルナショナル エス．アー． | 振動破砕機のための複合衝撃材 |
-
1995
- 1995-10-23 JP JP27395595A patent/JP3156243B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19650349A1 (de) * | 1995-12-04 | 1997-06-05 | Toyota Motor Co Ltd | Herstellungsverfahren für einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors |
| DE19650349C2 (de) * | 1995-12-04 | 2000-05-18 | Toyota Motor Co Ltd | Herstellungsverfahren für einen Zylinderblock eines Verbrennungsmotors |
| KR20030000544A (ko) * | 2001-06-26 | 2003-01-06 | 현대자동차주식회사 | 밸브시트 일체형 실린더 헤드 및 그 제조방법 |
| JP2012502789A (ja) * | 2008-09-19 | 2012-02-02 | マゴット アンテルナショナル エス．アー． | 振動破砕機のための複合衝撃材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3156243B2 (ja) | 2001-04-16 |
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