JPS60135527A - 内燃機関の耐摩耗性のシリンダ走行面を製造するための方法 - Google Patents
内燃機関の耐摩耗性のシリンダ走行面を製造するための方法Info
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- JPS60135527A JPS60135527A JP59254279A JP25427984A JPS60135527A JP S60135527 A JPS60135527 A JP S60135527A JP 59254279 A JP59254279 A JP 59254279A JP 25427984 A JP25427984 A JP 25427984A JP S60135527 A JPS60135527 A JP S60135527A
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- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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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。
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
本発明は内燃機関の、特に燐の少ない合金鋳鉄から鋳造
されたシリンダ又はシリンダスリーブに耐摩耗性のシリ
ンダ走行面を製造するだめの方法であって、ａ）シリン
ダ孔を切削加工し、その際に所定の被焼入れ範囲を所望
の最終直径よりも小さな直径に形成する、ｂ）レーザ光
線の反射を数パーセントに下げる作用を有する吸収剤を
シリンダ孔壁に塗布する、Ｃ）シリンダ孔壁の被焼入れ
範囲をレーザ光線によって焼入れし、その際にマルテン
サイト組織を鋳鉄の縁区域内に備えた焼入れストライプ
を形成する、ｄ）所定のシリンダ走行面の形成のだめに
シリンダ孔壁を最終直径捷でホーニング加工する、とい
うプロセスを以って行なう形式のものに関する。
されたシリンダ又はシリンダスリーブに耐摩耗性のシリ
ンダ走行面を製造するだめの方法であって、ａ）シリン
ダ孔を切削加工し、その際に所定の被焼入れ範囲を所望
の最終直径よりも小さな直径に形成する、ｂ）レーザ光
線の反射を数パーセントに下げる作用を有する吸収剤を
シリンダ孔壁に塗布する、Ｃ）シリンダ孔壁の被焼入れ
範囲をレーザ光線によって焼入れし、その際にマルテン
サイト組織を鋳鉄の縁区域内に備えた焼入れストライプ
を形成する、ｄ）所定のシリンダ走行面の形成のだめに
シリンダ孔壁を最終直径捷でホーニング加工する、とい
うプロセスを以って行なう形式のものに関する。
従来の技術
上記の形式の方法は例えばアメリカ合衆国特許第４０９
３８４２号明細書から公知である。
３８４２号明細書から公知である。
壕だ鋳鉄焼入れのだめの二酸化炭素・高性能レーデの使
用可能性に関する一般的な資料は雑誌［機械マーケラｌ
−Ｊ −ウユルソブル／８６（１９８０年）９６．１９
１５〜１９１８ベージ−で公知である。
用可能性に関する一般的な資料は雑誌［機械マーケラｌ
−Ｊ −ウユルソブル／８６（１９８０年）９６．１９
１５〜１９１８ベージ−で公知である。
発明が解決しようとする問題点
上記の公知方法によって焼入れされたシリンダ及びシリ
ンダスリーブにおいては、各焼入れストライプが互いに
密に隣接しているか更には部分的に重なっていたりする
。この場合、２つの焼入れストライプの間又は、相互隣
接したり重なったりしている焼入れストライプの場合に
はその焼もどし範囲内に大きな引張り応力が発生し、そ
の引張り応力は内燃機関の運転中に、運転応力との重畳
によってシリンダ孔壁内に数センチメートルまで達つし
得る亀裂を発生ない。
ンダスリーブにおいては、各焼入れストライプが互いに
密に隣接しているか更には部分的に重なっていたりする
。この場合、２つの焼入れストライプの間又は、相互隣
接したり重なったりしている焼入れストライプの場合に
はその焼もどし範囲内に大きな引張り応力が発生し、そ
の引張り応力は内燃機関の運転中に、運転応力との重畳
によってシリンダ孔壁内に数センチメートルまで達つし
得る亀裂を発生ない。
従って本発明は冒頭に述べた形式の方法を改良して」ニ
記公知例の問題点を解決し、内燃機関の運転中にシリン
ダ孔壁に亀裂が生じないように耐摩耗性シリンダ走行面
を製造可能である方法を提供しようとするものである。
記公知例の問題点を解決し、内燃機関の運転中にシリン
ダ孔壁に亀裂が生じないように耐摩耗性シリンダ走行面
を製造可能である方法を提供しようとするものである。
問題点を解決するだめの手段
−Ｆ記の問題点を解決するだめの本発明による手段は、
シリンダ孔壁に対してレーザ光線を適切に案内すること
によって、互いに平行でかつシリンダ軸線に対して胴め
に延びかつ該シリンダ軸線との間で鋭角を成している焼
入れストライプを形成し、しかもそれぞれ相並んだ２つ
の焼入れストライ！（１）間の線間隔の大きさを、各焼
入れストライプの間に該ストライプの縁から一定の距離
を置いて位置する、機械作動時の当該各ストライプへの
発生引張り応力の各最大値がオーバーランプしないよう
に設定し、即ち当該線間隔を前記の距離の２倍以上の値
として規定することである。
シリンダ孔壁に対してレーザ光線を適切に案内すること
によって、互いに平行でかつシリンダ軸線に対して胴め
に延びかつ該シリンダ軸線との間で鋭角を成している焼
入れストライプを形成し、しかもそれぞれ相並んだ２つ
の焼入れストライ！（１）間の線間隔の大きさを、各焼
入れストライプの間に該ストライプの縁から一定の距離
を置いて位置する、機械作動時の当該各ストライプへの
発生引張り応力の各最大値がオーバーランプしないよう
に設定し、即ち当該線間隔を前記の距離の２倍以上の値
として規定することである。
実施例
内燃機関の、特に燐の少ない合金鋳鉄から鋳造されたシ
リンダ又は７す／ダスリーブのシリンダ摺動面は以下の
ような処理プロセスを経て耐摩耗性に形成される。
リンダ又は７す／ダスリーブのシリンダ摺動面は以下の
ような処理プロセスを経て耐摩耗性に形成される。
ａ）ｔず各シリンダ孔を後の焼入れ加工に合わせて、切
削作業によって予備加工し、この際に少なくとも最後の
切削加工はホーニング加工によって行々うと有利である
。この際にシリンダ孔の焼入れされるべき範囲を、有利
には所望の最終直径より約２／１００から５ ／ ｌ
ＯＯｗｍ小さな直径に形成する。こうしてシリンダ孔壁
の表面は有利には１５μ±３μの粗性率を有する。
削作業によって予備加工し、この際に少なくとも最後の
切削加工はホーニング加工によって行々うと有利である
。この際にシリンダ孔の焼入れされるべき範囲を、有利
には所望の最終直径より約２／１００から５ ／ ｌ
ＯＯｗｍ小さな直径に形成する。こうしてシリンダ孔壁
の表面は有利には１５μ±３μの粗性率を有する。
ｂ）第２ｆロセスではシリンダ孔の壁面上に、レーザ光
線の反射を数・ぐ−セントに下げる吸収剤を塗布する。
線の反射を数・ぐ−セントに下げる吸収剤を塗布する。
ｅ）第３ プロセスではシリンダ孔の、焼入れされるべ
き範囲の壁部をし・−ザ光線によって焼入れし、鋳鉄の
縁区域内にマルテンサイト組織を有する焼入れストライ
プを形成する。この焼入れは例えば５ ｋｗの二酸化炭
素レーザによって行なう。この際に該レーザ光線をシリ
ンダ孔壁に対して、互いに平行に並びかつら旋状に延び
る焼入れスト５ンイグを形成するように案内する。
き範囲の壁部をし・−ザ光線によって焼入れし、鋳鉄の
縁区域内にマルテンサイト組織を有する焼入れストライ
プを形成する。この焼入れは例えば５ ｋｗの二酸化炭
素レーザによって行なう。この際に該レーザ光線をシリ
ンダ孔壁に対して、互いに平行に並びかつら旋状に延び
る焼入れスト５ンイグを形成するように案内する。
このためには例えば、一方で当該のシリンダスリーブを
適当な装置によって連続回転運動せしめ、他方でレーザ
器械をシリンダスリーブの縦軸線の方向で摺動せしめ、
この際に当該の焼入れストライプブに所望のピッチに応
じて、レーザ器械の摺動速度をシリンダスリーブの回転
速度に適合せしめる。例えばこの焼入れ加工のためには
、方形断面を有する焼入れストライプと焼入れ光線強度
の均一な分布とを形成可能な、イ／テグレータを以って
形成されるレーザ光線の使用が有利である。
適当な装置によって連続回転運動せしめ、他方でレーザ
器械をシリンダスリーブの縦軸線の方向で摺動せしめ、
この際に当該の焼入れストライプブに所望のピッチに応
じて、レーザ器械の摺動速度をシリンダスリーブの回転
速度に適合せしめる。例えばこの焼入れ加工のためには
、方形断面を有する焼入れストライプと焼入れ光線強度
の均一な分布とを形成可能な、イ／テグレータを以って
形成されるレーザ光線の使用が有利である。
第３図、第牛図、第５図にはそれぞれ公知の構造と相互
配置による、幅ａを有する焼入れストライプ１が示され
ている。既述のようにこの３つの公知例は全て不利なも
のであることが判明している。第３図に示された焼入れ
ストライプの配置においては、この各焼入れストライプ
が互いに距離を置いてはいるがそれは、互いの引張り応
力が影響し合わない、即ちオー・ミーラップしない程の
距離ではない。従ってこの場合、２つの隣り合う焼入れ
ストライプ１の線間隔すが小さ過ぎると首える。第４図
に示された公知例では各焼入れストライフ’ｌが直に隣
接して配置されており、その各ストライフ０の引張り応
力がそれぞれ焼もどされた縁区域Ｃ（鎖線で図示）内で
より強力に重畳してしまうので、各ストライブ間の相互
影響は第１図の例の場合よりも更に大きい。しかし第５
図に示された公知例は更に不利なものである。この場合
各焼入れストライｆｌ自体の縁区域が重なり合っている
（オー・々−ラップ範囲ｄと焼もどし範囲ｅで図示）。
配置による、幅ａを有する焼入れストライプ１が示され
ている。既述のようにこの３つの公知例は全て不利なも
のであることが判明している。第３図に示された焼入れ
ストライプの配置においては、この各焼入れストライプ
が互いに距離を置いてはいるがそれは、互いの引張り応
力が影響し合わない、即ちオー・ミーラップしない程の
距離ではない。従ってこの場合、２つの隣り合う焼入れ
ストライプ１の線間隔すが小さ過ぎると首える。第４図
に示された公知例では各焼入れストライフ’ｌが直に隣
接して配置されており、その各ストライフ０の引張り応
力がそれぞれ焼もどされた縁区域Ｃ（鎖線で図示）内で
より強力に重畳してしまうので、各ストライブ間の相互
影響は第１図の例の場合よりも更に大きい。しかし第５
図に示された公知例は更に不利なものである。この場合
各焼入れストライｆｌ自体の縁区域が重なり合っている
（オー・々−ラップ範囲ｄと焼もどし範囲ｅで図示）。
この２つの隣接した焼入れストライプの重なり配置によ
って、その各発生引張り応力の最大値が重畳し合成され
るので、発生応力の影響が最も強く生ぜしめられる。
って、その各発生引張り応力の最大値が重畳し合成され
るので、発生応力の影響が最も強く生ぜしめられる。
上記のような焼入れストライプにおける引張り応力の相
互影響を回避するために本発明によれば、シリンダ孔壁
２に対してレーザ光線を適切に案内することによって、
第１図に示されたような、互いに平行にかつシリンダ軸
線３に対して刷めに延び、しかも該シリンダ軸線３との
間に鋭角αを形成する焼入れストライプ手が形成されて
いる。この鋭角αは大体、約１００から６００の範囲内
にある。
互影響を回避するために本発明によれば、シリンダ孔壁
２に対してレーザ光線を適切に案内することによって、
第１図に示されたような、互いに平行にかつシリンダ軸
線３に対して刷めに延び、しかも該シリンダ軸線３との
間に鋭角αを形成する焼入れストライプ手が形成されて
いる。この鋭角αは大体、約１００から６００の範囲内
にある。
更に本発明によれば各焼入れストライプ４は、２つの相
並んだ焼入れストライプの間にそれぞれ線間隔Ｘを形成
するように互いに距離を置いて配置されており、この線
間隔Ｘの寸法は、その線間隔Ｘ内に各焼入れストライプ
縁から一定の距離ｋを置いて位置する、機械運転中に生
じる引張り応力の各最大値範囲が互いにオー・セーラッ
グしないように設定され、即ち線間隔Ｘは距離にの２倍
よりも大きくなっている。本発明による、シリンダ軸線
３に対して胴めに延びる焼入れストライプ４の幅は自由
に選択し、使用例に応じて各条件に適合させることが可
能である。
並んだ焼入れストライプの間にそれぞれ線間隔Ｘを形成
するように互いに距離を置いて配置されており、この線
間隔Ｘの寸法は、その線間隔Ｘ内に各焼入れストライプ
縁から一定の距離ｋを置いて位置する、機械運転中に生
じる引張り応力の各最大値範囲が互いにオー・セーラッ
グしないように設定され、即ち線間隔Ｘは距離にの２倍
よりも大きくなっている。本発明による、シリンダ軸線
３に対して胴めに延びる焼入れストライプ４の幅は自由
に選択し、使用例に応じて各条件に適合させることが可
能である。
ｄ）焼入れ後にはシリンダ孔壁２が所定のシリンダ走行
面の形成のために最終直径までホーニング加工され、そ
の際に、前記のマルテンサイト組織への組織転換時に生
じた材料隆起部が全て切除される。これによって各シリ
ンダ孔壁は有利に、６μ±３μ及びＲ５□２μから４μ
の表面粗性を備えた焼入れストライプを有する。
面の形成のために最終直径までホーニング加工され、そ
の際に、前記のマルテンサイト組織への組織転換時に生
じた材料隆起部が全て切除される。これによって各シリ
ンダ孔壁は有利に、６μ±３μ及びＲ５□２μから４μ
の表面粗性を備えた焼入れストライプを有する。
丑だ使用例によっては、焼入れされたシリンダ孔壁２を
焼もどしし、内部応力レベルの均一化を達成しかつ残留
オーステナイト形成を部分的に前もって排除処理してお
くことが有利に可能である。この焼もどしは例えば２０
０℃の温度において５時間又はそれ以上の時間に亘って
行なわれ得る。これによって応力ピークは、全体的によ
り低い内部応力レベルまで下げられる。
焼もどしし、内部応力レベルの均一化を達成しかつ残留
オーステナイト形成を部分的に前もって排除処理してお
くことが有利に可能である。この焼もどしは例えば２０
０℃の温度において５時間又はそれ以上の時間に亘って
行なわれ得る。これによって応力ピークは、全体的によ
り低い内部応力レベルまで下げられる。
本発明においては、各焼入れストライプ手がシリンダ軸
線３に対して斜めに形成されかつ、相並んだ２つの焼入
れストライプ手の間に線間隔Ｘが配置されていることに
よって、既述のように、内燃機関の運転時にシリンダ孔
壁２内に第２図に示されたような応力線が形成される。
線３に対して斜めに形成されかつ、相並んだ２つの焼入
れストライプ手の間に線間隔Ｘが配置されていることに
よって、既述のように、内燃機関の運転時にシリンダ孔
壁２内に第２図に示されたような応力線が形成される。
この引張り・圧縮応力線図においては横座標に対して垂
直に、本発明による配置と相互間隔とを有する焼入れス
トライフ’４が示されている。
直に、本発明による配置と相互間隔とを有する焼入れス
トライフ’４が示されている。
縦座標上では、プラス符号（＋）で示された方向に、シ
リンダ孔壁２内に形成される引張り応力が示され、また
マイナス符号（−）で示された方向に、シリンダ孔壁２
内で作用する圧縮応力が示されている。また内燃機関の
運転中に、常に転換する符号方向を以ってシリンダ孔壁
２内に形成される応力履歴は第２図には応力線５又は６
によって示されている。この線図から分るように、応力
線５又は６の圧縮応力最大値はそれぞれの焼入れストラ
イ−７’４の内部に位置しており、また引張り応力は焼
入れストライプ内の内部のみでなく、他にシリンダ孔壁
２の、２つの焼入れストライｆ４の間の焼入れされてい
ない範囲内でも作用し、この焼入れされていない範囲内
には両方の応力線５又は６の引張り応力最大値９又は１
○も、それぞれ焼入れストライツブ牛の縁から距離ｋを
置いて位置し７ている。
リンダ孔壁２内に形成される引張り応力が示され、また
マイナス符号（−）で示された方向に、シリンダ孔壁２
内で作用する圧縮応力が示されている。また内燃機関の
運転中に、常に転換する符号方向を以ってシリンダ孔壁
２内に形成される応力履歴は第２図には応力線５又は６
によって示されている。この線図から分るように、応力
線５又は６の圧縮応力最大値はそれぞれの焼入れストラ
イ−７’４の内部に位置しており、また引張り応力は焼
入れストライプ内の内部のみでなく、他にシリンダ孔壁
２の、２つの焼入れストライｆ４の間の焼入れされてい
ない範囲内でも作用し、この焼入れされていない範囲内
には両方の応力線５又は６の引張り応力最大値９又は１
○も、それぞれ焼入れストライツブ牛の縁から距離ｋを
置いて位置し７ている。
多くの実験の結果、この引張り応力９又は］−０はシリ
ンダスリーブ材料と焼入れ深さとによって種々異なりは
するが、しかし焼入れストライフＯ４の縁から２喘か又
はそれより小さなある一定の距離ｋを置いて位置するこ
とが判明している。本発明の原理、即ち相並んだ２つの
焼入れストライプブ４の線間隔がこの距離１（の２倍よ
りも小さくはないということによって、応力線５と６の
形成が、その最大値９と１０が重なって不都合に合計さ
れてしまうことがないように保証されている。従って相
並んだ２つの焼入れストライプの線間隔Ｘは常に距ｉｉ
１にの２倍よりも大きくなければならない。これによっ
て内燃機関の運転中にシリンダ孔壁２内に微細き裂や和
き裂が生じないように保証されている。
ンダスリーブ材料と焼入れ深さとによって種々異なりは
するが、しかし焼入れストライフＯ４の縁から２喘か又
はそれより小さなある一定の距離ｋを置いて位置するこ
とが判明している。本発明の原理、即ち相並んだ２つの
焼入れストライプブ４の線間隔がこの距離１（の２倍よ
りも小さくはないということによって、応力線５と６の
形成が、その最大値９と１０が重なって不都合に合計さ
れてしまうことがないように保証されている。従って相
並んだ２つの焼入れストライプの線間隔Ｘは常に距ｉｉ
１にの２倍よりも大きくなければならない。これによっ
て内燃機関の運転中にシリンダ孔壁２内に微細き裂や和
き裂が生じないように保証されている。
発明の効果
本発明の方法によれば、内燃機関の運転中に亀裂を生じ
ないシリ／りゞ孔壁を製造することが可能である。
ないシリ／りゞ孔壁を製造することが可能である。
第１図は本発明による方法を用いての焼入れストライプ
の配置及び形成の１実施例を示す図、第２図は各焼入れ
ストライプ内及びその間に生じる応力履歴を示す引張り
・圧縮応力線図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ公
知の方法を用いてのレーザ焼入れによるシリンダ孔壁へ
の焼入れストライプの配置を示す図である。 １．４・・・焼入れストライプ、２・・シリンダ孔壁、
３・・シリンダ軸線、５，６・・・応力線、７゜８・・
・圧縮応力最大値、９，１Ｏ・・引張り応力最大値、ａ
、ｆ・・・焼入れストライプの幅、ｂ、ｘ・・・焼入れ
ストライプの線間隔、Ｃ・・縁区域、ｄ・・・オー・之
−ラップ範囲、ｅ・・・焼もどし範囲、ｋ・・・距離、
α・・・鋭角。 第１頁の続き ０発 明 者 ヴオルフラム・ラウ ドシュ − ０発 明 者 ハルトヴイン・ツェヒ ドマイスター
ド イツ連邦共和国アウグスブルク・グライナウアー・ヴエ
ク ９エフ イツ連邦共和国ミュンヘン５０−ザンクト・ヨハン シ
ュラーセ １８
の配置及び形成の１実施例を示す図、第２図は各焼入れ
ストライプ内及びその間に生じる応力履歴を示す引張り
・圧縮応力線図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ公
知の方法を用いてのレーザ焼入れによるシリンダ孔壁へ
の焼入れストライプの配置を示す図である。 １．４・・・焼入れストライプ、２・・シリンダ孔壁、
３・・シリンダ軸線、５，６・・・応力線、７゜８・・
・圧縮応力最大値、９，１Ｏ・・引張り応力最大値、ａ
、ｆ・・・焼入れストライプの幅、ｂ、ｘ・・・焼入れ
ストライプの線間隔、Ｃ・・縁区域、ｄ・・・オー・之
−ラップ範囲、ｅ・・・焼もどし範囲、ｋ・・・距離、
α・・・鋭角。 第１頁の続き ０発 明 者 ヴオルフラム・ラウ ドシュ − ０発 明 者 ハルトヴイン・ツェヒ ドマイスター
ド イツ連邦共和国アウグスブルク・グライナウアー・ヴエ
ク ９エフ イツ連邦共和国ミュンヘン５０−ザンクト・ヨハン シ
ュラーセ １８
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 内燃機関の、合金鋳鉄から鋳鉄されたシリンダ又
はシリンダスリーブに耐摩耗性のシリンダ走行面を製造
するだめの方法であって、ａ）シリンダ孔を切削加工し
、その際に所定の被焼入れ範囲を所望の最終直径よりも
小さな直径に形成する、ｂ）レーザ光線の反射を数・ぐ
−セントに下げる作用を有する吸収剤をシリンダ孔壁に
塗布する、Ｃ）シリンダ孔壁の被焼入れ範囲をレーザ光
線によって焼入れし、その際にマルチ／サイト組織を鋳
鉄の縁区域内に備えた焼入れストライプを形成する、ｄ
）所定のシリンダ走行面の形成のためにシリンダ孔壁を
最終直径までホーニノグ加工する、という各ゾロセスを
以って行なう形式のものにおいて、シリンダ孔壁（２）
に対してレーザ光線を適切に案内することによって、互
いに平行でかつシリンダ軸線（３）に対して斜めに延び
かつ該シリンダ軸線（３）との間で鋭角（α）を成して
いる焼入れストライフ’（４）を形成し、しかもそれぞ
れ相並んだ２つの焼入れストライｆ（４）の間の線間隔
（Ｘ）の大きさを、各焼入れストライプ（４）の間に該
ストライプの縁から一定の距離（ｋ）を置いて位置する
、機械作動時の当該各ストライプへの発生引張り応力の
各最大値がオー・ぐ−ランプしないように設定し、即ち
当該線間隔（Ｘ）を前記の距離（ｋ）の２倍以上の値と
して規定することを特徴とする、内燃機関の耐摩耗性の
シリンダ走行面を製造するだめの方法。 ２、 イ／テグレータの原理に基づいて作業し各焼入れ
ストライｆ（４）に、不変でかつ調節可能な幅と約１．
３ミ！Ｊメートルまでの焼入れ深さとを有する方形の焼
入れ成形面を形成するレーザによって、全ての焼入れス
トライゾ（４）を連続的にかつ互いに平行に延ばして形
成する、特許請求の範囲第１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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| DE3343783.1 | 1983-12-03 | ||
| DE3343783A DE3343783C1 (de) | 1983-12-03 | 1983-12-03 | Verfahren zur Herstellung verschleissfester Zylinderlaufflaechen von Brennkraftmaschinen |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPS60135527A true JPS60135527A (ja) | 1985-07-18 |
| JPH072970B2 JPH072970B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (6)
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