JPH10314923A - 耐摩耗性摺動部を有する鋳造製品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性摺動部と軽合金との密着性が良好で
耐摩耗性摺動部に割れが生じず、工程が簡単な耐摩耗性
摺動部を有する鋳造製品及びその製造方法の提供。 【解決手段】 鋳造時の熱により燃焼可能な紙製ダミー
ライナー２１の外周面に接着剤２２を塗布し、接着剤２
２を塗布したダミーライナー２１の外周面に鋼球２３接
着してシリンダボア部相当の複合層形成部材２０を製造
する。この複合層形成部材２０を金型のライナ保持部に
装着し、型締後に金型キャビティ内にアルミ合金溶湯を
充填してシリンダボア相当部に鋼球２３とアルミ合金と
の複合層が形成されてボア部（耐摩耗性摺動部）とな
る。鋳造後複合層の内周面を研削加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性摺動部を有
する鋳造製品及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、白動車部品の軽合金化が進み,そ
の用途も多種多様になり増加の一途をたどっている。特
にアルミ合金に至っては、軽量でリサイクル性に優れて
いること等から現在の自動車部品の主流となっている。
ところで、自動車部品にはその適用箇所によっては耐摩
耗性が必要とされる。アルミ製品にこの耐摩耗性を持た
せるためには、メッキ等の表面処理を行ったり、アルミ
ニウム複合材を用いて製品に耐摩耗性を持たせている。

【０００３】アルミ化された自動車部品してシリングブ
ロックを例にとって説明する。周知のようにシリンダブ
ロックは、鋳鉄製のシリンダライナを有しこの内周部を
ピストンが摺動するため耐摩耗性が必要な部品の最もポ
ピュラーなものの一つである。

【０００４】特公昭第５５−１６７５１号公報は、溶射
層によりシリンダボア部を構成したシリンダブロック及
びその製造方法について記載している。まず、円筒状の
芯金の外周面に、直径が所望の溶射層の厚さと同一の針
線を芯金の軸心に対して傾斜して裁置する。この状態
で、芯金の外周面に対して溶射が行なわれ、針線以外の
芯金の外周面にライナー部としての溶射層が形成され
る。次に針線を除去すると、円筒溶射層は不連続なので
芯金から取外し易くなる。この円筒状溶射層をダイカス
ト鋳造用金型のライナー保持部に装着し、型締めしてア
ルミ溶湯を充填すると、多孔質である溶射層の気孔内に
アルミニウム溶湯が溶侵して、溶射層の周囲にアルミニ
ウムが鋳囲まれたシリンダボア部が形成され、シリンダ
ボア部はその外周側のシリンダバレル部と一体となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる方法で
は、一般に溶射層の気孔は極めて微細なので、アルミ溶
湯の溶射層内への溶侵が不完全であるため、溶射層とそ
の外周側のシリンダバレル部の良好な密着性が得られな
い。またボア部を形成する溶射層とバレル部のアルミニ
ウムとの熱膨張係数の差によりエンジン回転中の温度上
昇によって溶射層の剥離が生じる可能性が高い。また溶
射層の外周面にはシャープエッジ状の凸部が一定の率で
点在しており、このシャープエッジ部分を起点としてボ
ア部に割れが発生し易い。更に、厚い溶射層を得るため
には、多層の溶射工程が必要であるばかりでなく、溶射
層に不連続部分を形成する必要があるために工程が複雑
となる。加えて、溶射層は強度的に弱いため、芯金より
抜き取る時やライナ保持部に保持させるときに破損する
可能性もあり、作業性や生産性を低下させるという問題
点があった。

【０００６】そこで本発明は、軽金属溶湯との密着性が
良好で、かつ製造工程が簡易な耐摩耗性摺動部を有する
鋳造製品及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、鋳造により耐摩耗性摺動部を有する鋳造
製品を製造する方法において、鋳造時の熱により燃焼可
能な材料より形成されたダミー摺動部２１を用意する工
程と、該ダミー摺動部２１の外周面に接着剤２２を塗布
する工程と、該接着剤２２を塗布したダミー摺動部２１
の外周面に金属球２３を接着する工程とを有する耐摩耗
性摺動部相当の複合層形成部材２０を用意する工程と、
該複合層形成部材２０を金型１、２の保持部８に装着す
る工程と、型締後に金型１、２内に軽金属溶湯を充填し
て耐摩耗性摺動部相当部に金属球と軽金属の複合層を形
成する鋳造工程と、鋳造後形成された複合層を研削加工
する加工工程とを有する耐摩耗性摺動部を有する鋳造製
品の製造方法を提供している。

【０００８】本発明は更に、耐摩耗性摺動部を有する軽
金属製の鋳造製品において、該耐摩耗性摺動部は金属球
と該軽金属との複合材料からなり、個々の該金属球は該
軽金属により全周が鋳ぐるまれている耐摩耗性摺動部を
有する鋳造製品を提供している。

【０００９】

【発明の実施と形態】本発明の実施の形態による耐摩耗
性摺動部を有する鋳造製品を、直列４気筒オープンデッ
キタイプのシリンダブロックに適用した場合について図
３に基づき説明する。

【００１０】シリンダブロック本体１００は、アルミ合
金等の軽合金製であり、４個のシリンダを備えている。
それぞれのシリンダボア部１０１は、その内周表層部が
シリンダブロック本体材料であるアルミ合金中に粒径２
ｍｍの鋼球２３が均一に分散された複合層により構成さ
れこれがライナー部に相当する。そして複合層を取囲む
ようにシリンダバレル１０２が構成される。それぞれの
シリンダバレルは互いに一体に接続され、いわゆるサイ
アミーズ型のシリンダブロックとなる。シリンダブロッ
ク本体１００には、シリンダバレル１０２を取り囲むよ
うにウォータージャケット１００ａが形成されている。
そしてシリンダブロック本体１００のトップデッキ面１
００ｂにウォータージャケットの一端が開口して、いわ
ゆるオープンデッキタイプのシリンダブロックが構成さ
れる。

【００１１】このようなシリンダブロックでは、ピスト
ンリングと摺動関係にあるシリンダボア部１０１の特に
内周表層部（耐摩耗性摺動部）は、鋼球２３の周囲全面
がアルミ合金で鋳包まれた複合層により構成されている
ので、鋼球２３とアルミ合金との密着性が極めて良好で
あり、エンジン運転中に温度上昇しても鋼球２３の脱落
が生じない。また鋼球２３は球形であるので、割れの起
点になることはなく、ボア部１０１に割れは発生しな
い。また、ボア部１０１全体が均質であって不連続な部
分がないので、ピストンの安定した動作が可能となる。

【００１２】次に上述したシリンダブロックの製造方法
について、図１、図２に基づき説明する。まず、シリン
ダブロックのダイカスト鋳造をする前に、シリンダボア
部１０１を構成するための複合層形成部材の製造方法に
ついて説明する。

【００１３】まず、シリンダボア部１０１と同一形状、
同一寸法のダミーライナー（ダミー摺動部）２１を準備
する。ここでダミーライナー２１の材質は、特に限定さ
れず種々の材質のものが使用できるが、鋳造時の熱によ
って燃焼して炭化可能な紙等の材料が好ましい。またダ
ミーライナー２１の肉厚も特に限定されないが取扱い易
さ及び寸法安定性から０．４ｍｍ〜３ｍｍの範囲が好ま
しい。特にダミーライナー２１が十分な強度を備えてい
れば、その取扱い時の作業性も良好なものとなる。

【００１４】次にダミーライナー２１の外周面にスプレ
ーによって接着剤２２を塗布する。ここで接着剤２２は
樹脂、ホルムアルデヒド、にかわ、ポリビニル樹脂エマ
ルジョン等任意の接着剤が使用可能である。そして図示
せぬ平坦な基台上に、粒径２ｍｍの鋼球２３を上下に重
ならないように均一に分散させる。次に、接着剤２２が
塗布されたダミーライナー２１を、均一に分散している
鋼球２３の上に押当てながら回転させて、鋼球２３をダ
ミーライナー２１の外周面に接着させ、しかして複合層
形成部材２０が製造される。

【００１５】なお基台に鋼球２３を並べる際に、弾力性
のあるゴム製シート上に鋼球２３を並べ、その上からダ
ミーライナー２１を押当てるようにすると、ゴムシート
の弾力により押圧力が調整され、ダミーライナー２１が
安定して回転され、鋼球接着の作業性を向上させること
ができる。またダミーライナー２１を回転させるための
専用の装置を使用することも可能である。

【００１６】次に上記複合層形成部材２０を用いたシリ
ンダブロックの鋳造工程と、鋳造後の加工工程について
図１乃至図３に基づき説明する。

【００１７】図２は型締めした状態を示す鋳造装置の縦
断面図であり、可動金型１は可動ホルダ１Ａと可動ホル
ダ１Ａに固設された４本の保持部８を有し、保持部８は
互いに一直線状に並んで突設されている。一方固定金型
２は固定ホルダ２Ａと、固定ホルダ２Ａに固設された固
定ダイス６を有し、固定ダイス６は保持部８に対向して
位置する。また固定金型２には注湯口１０ａが形成され
た射出スリーブ１０が接続され、射出スリーブ１０内に
はプランジャチップ１１が往復摺動動作可能に設けられ
ている。また固定金型２内には金型キャビティ９と連通
するゲート部２ａが形成され、ゲート部２ａは射出スリ
ーブ１０と連通している。また、固定金型２と可動金型
１との間には中子３，４が移動可能に設けられ、これら
中子３，４と固定金型２と可動金型１とによって、シリ
ンダブロックの形状を規定するキャビティ９が画成され
る。

【００１８】図示せぬ型開閉用油圧シリンダを駆動させ
て可動金型１を型開すると共に図示せぬ２個の中子用油
圧シリンダを駆動させて中子３と４を後退させることに
より鋳造装置は型開状態となる。型開状態においてそれ
ぞれのライナー保持部８にそれぞれ複合層形成部材２０
を装着する。なお便宜上、図２では上から２番目のライ
ナー保持部８にのみ複合層形成部材２を装着した状態を
示す。

【００１９】次に図示せぬ２個の中子用油圧シリンダを
駆動させて中子３、４を前進させた後、図示せぬ型開閉
用油圧シリンダを駆動して可動金型１を型閉し型閉状態
にする。この型閉状態において、図示しない給湯装置に
より、射出スリーブ１０の注湯口１０ａよりアルミ合金
溶湯を注湯し、図示せぬ射出用油圧シリンダによりプラ
ンジャチップ１１を前進させ、アルミ合金溶湯を金型キ
ャビティ９に充填する。するとアルミ合金溶湯は、鋼球
２３を鋳ぐるんで紙製ダミーライナー２１の外周面まで
達し、シリンダブロック本体１００のボア部１０１にお
いては鋼球２３とアルミ合金からなる複合層が形成され
る。またボア部１０１はその外周側のシリンダバレル１
０２と一体的に鋳造される。

【００２０】溶湯充填完了後に金型を冷却して所定のチ
ルタイムの間アルミ合金溶湯を凝固させる。この凝固途
中までには紙製ダミーライナー２１はアルミ合金溶湯の
熱により燃えて炭化し崩壊し易い状態となる。そして所
定のチルタイム経過後、型開状態にし、金型キャビティ
９より鋳造製品であるシリンダブロックを取り出す。製
品を取出す時に、炭化した紙製ダミーライナー２１は容
易に崩壊して除去できる。そして取出した製品から図示
せぬオバーフロー部やゲート部相当の余剰材を除去し、
その後に研削加工機に製品をセットしてボア部１０１の
内周面を所定寸法まで研削加工して最終製品となる。

【００２１】本発明の耐摩耗性摺動部を有する鋳造製品
及びその製造方法は上述した実施の形態に限定されず、
特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形が可能であ
る。例えば上記実施の形態は粒径2ｍｍの鋼球を使用し
たが、鋼球に限定されず、金属球例えば鉄球であっても
よく高シリコンアルミ球でもよい。また鋼球の粒径もこ
れに限定されるものではなく、必要性能に応じて任意の
径の鋼球を選択可能である。ただし作業性や耐久性等か
らは、粒径０．５ｍｍ乃至３ｍｍ程度が好ましい。また
上記実施の形態では、軽合金溶湯としてアルミ合金を使
用したが、亜鉛合金、マグネシウム合金を使用してもよ
い。

【００２２】更に上記実施の形態ではシリンダブロック
を製造する場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、シリンダブロックのジャーナル部(クラ
ンクシャフトの摺動部)、シフトフォークの爪(ギヤ接触
部)、ロッカーアーム(バルブ開閉用カムの接触部)、プ
ーリー(Vベルトの接触部)等、摺動、噛合、又は滑動な
ど広義の摺動動作をし、耐磨耗性が要求される部品に広
く適用可能である。また直列4気筒オーブンデッキタイ
プのシリンダブロックに限らず、クローズドデッキタイ
プやV型のものにも広く適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明による耐摩耗性
摺動部を有する鋳造製品の鋳造方法によれば、鋳造工程
において、鋼球の周囲全面が軽金属で鋳ぐるまれるの
で、鋼球と軽金属との密着性が極めて良好となる。した
がって軽量でかつ耐久性を備え熱伝導の良好な鋳造製品
を極めて簡単に製造することが出来る。また鋳造中に炭
化して脱落するダミー摺動部を使用し、ダミー摺動部上
に鋼球を一層形成するだけで良いので、製造工程が極め
て簡単となる。

【００２４】また請求項２に記載の本発明による耐摩耗
性摺動部を有する鋳造製品によれば、鋼球の周囲全面が
軽金属で鋳ぐるまれているので、鋼球と軽金属との密着
性が極めて良好であり、耐摩耗性摺動部が温度上昇して
も鋼球の脱落が生じない。また鋼球は球形であるので、
割れの起点になることはなく耐摩耗性摺動部に割れは発
生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるシリンダブロックの
製造工程に用いられる複合層形成部材を示す斜視図。

【図２】本発明のシリンダブロックの鋳造工程に用いら
れる鋳造装置の縦断面図であってその型締状態を示す。

【図３】本発明の実施の形態による製造方法により製造
したシリンダブロックを示す平面図。

【符号の説明】

１ 可動金型 ２ 固定金型 ８ ライナー保持部 ９ キャビティ ２０ 複合層形成部材 ２１ ダミーライナー ２２ 接着剤 ２３ 鋼球

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造により耐摩耗性摺動部を有する鋳造
   製品を製造する方法において、 鋳造時の熱により燃焼可能な材料より形成されたダミー
   摺動部を用意する工程と、該ダミー摺動部の外周面に接
   着剤を塗布する工程と、該接着剤を塗布したダミー摺動
   部の外周面に金属球を接着する工程とを有する耐摩耗性
   摺動部相当の複合層形成部材を用意する工程と、 該複合層形成部材を金型の保持部に装着する工程と、 型締後に金型内に軽金属溶湯を充填して耐摩耗性摺動部
   相当部に金属球と軽金属の複合層を形成する鋳造工程
   と、 鋳造後形成された複合層を研削加工する加工工程とを有
   することを特徴とする耐摩耗性摺動部を有する鋳造製品
   の製造方法。
2. 【請求項２】 耐摩耗性摺動部を有する軽金属製の鋳造
   製品において、該耐摩耗性摺動部は金属球と該軽金属と
   の複合材料からなり、個々の該金属球は該軽金属により
   全周が鋳ぐるまれていることを特徴とする耐摩耗性摺動
   部を有する鋳造製品。