JPS61140392A - 中空体内面のライニング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、蒸気機関、内燃機関、樹脂或いはセ
ラミック射出成形機、スラリーポンプなどのシリンダー
内面に耐食耐摩耗性合金などをライニングするのに使用
できる中空体内面のライニング方法に関するものである
。

（従来の技術及び問題点） 従来、例えば、蒸気機関、内燃機関、樹脂或いはセラミ
ック射出成形機、スラリーポンプなどのシリンダーでは
、その内面において耐食耐摩耗性が要求されることが多
いため、窒化ＩＩ（例えば、ＪＩＳ　　５−ＧＫ材、Ｓ
ＮＣ材、ＳＮ０Ｍ材、ＳＣｒ材、ＳＣＭ材、ＳＡＣＭ材
など）から深穴用ドリルを用いたＢＴＡ方式でシリンダ
一部品を成形し、その後シリンダー内面に窒化処理を施
して表面硬化することにより表面に耐摩耗性を付与する
ようにしていた。

しかし、この窒化処理したシリンダーは表面の耐摩耗性
には優れているが、その反面、耐食性が劣っているため
、特に特殊樹脂の射出成形機用シリンダーやモルタルポ
ンプ用シリンダーのように強い腐食環境及び摩耗環境に
曝された場合には、その寿命が短いという欠点を有して
いた。そのため、耐食性及び耐摩耗性を兼ね備え、かつ
安価な新合金の開発が強く望まれていた。そして、この
要請に基づいて幾つかの新合金が開発されてはいるが、
いずれも高価であり、シリンダ一部品の素材として単独
で用いることは、シリンダーの製造原価を引き上げ、経
済上好ましくないという問題点を有していた。

そこで、従来法としては、シリンダー内面にこれらの耐
食耐摩耗性に優れた新合金を溶射法、肉盛溶接法或いは
溶融浸漬法などによりライニングする方法が考えられて
いた。

しかしながら、この従来法では、シリンダーの内径が大
きい場合には、その内面に溶射法や肉盛溶接法などでラ
イニングすることはできるが、特殊樹脂射出成形機用シ
リンダーなどのようにその内径が１５〜５０ｍｍφ程度
と小さく、かっ長尺（３００〜１２００ｍｍ）である場
合には、内径部分にトーチを入れて溶射或いは溶接する
必要があるため、作業が著しく困難であるという問題点
を有していた。

また、従来法によりライニングした中空体にあっては、
特にプラスチック射出成形機用シリンダーのように約３
５０〜４００　’Ｃで稼動し室温との間で繰り返し使用
する場合、ライニングの剥離、回転、抜けなどの現象が
生じるという欠点があった。

（発明の目的） 本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するた
めになされたもので、シリンダーなどの中空体内面に耐
食耐摩耗性合金などをライニングする際に、予め心金の
外周面にライニング素材を被覆しておき５次いで使用中
での剥離、回転、抜けなどの防止手段を施した後、ライ
ニングを施すべき中空体と前記心金とを嵌合して、前記
ライニング素材を中空体の内面に移し変えるようにする
ことにより、小径でかつ長尺状の特殊樹脂射出成形機用
シリンダーなどの中空体内面に容易にかつ均一にしかも
低コストでライニングすることができ、なおかつ、使用
中に剥離、回転、抜けなど生じない中空体内面のライニ
ング方法を提供することを目的としている。

（発明の構成） かシる目的達成のため、本発明による中空体内面のライ
ニング方法は、中空体内面にセラミックス、サーメット
、自溶性合金、超合金、新合金等のライニングを施すに
当たり、予め心金の外周面にライニング素材を被覆した
後、ライニング素材の外周に凹凸部又は長手異径部を設
け、必要に応じてライニング素材の外周面に拡散層を設
け、しかる後に前記心金と中空体のライニングすべき部
分とを嵌合して前記中空体内面とライニング素材とを接
合（必要に応じて拡散層を介して接合）し、次いで心金
を除去してライニング素材を露出させるようにしたこと
を特徴とするものである。

以下１本発明を実施例に基づいて図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図は本発明により中空体内面にライニングを施す方
法の一例を示す工程ブロック図であり、第２図は第１図
の主な工程における中間成形体の断面図であって、１は
円筒状中空体、２は心金、３はライニング素材、４は中
空体１の内面にライニング５を形成したシリンダーであ
る。

製造に当たっては、まず、第２図（ａ）に示すように、
円筒状中空体１の内径ｄ工をシリンダー４の内径ｄ２よ
りもほぼライニング５の分だけ大径としておき、一方、
心金２の外形ｄ、は同図（ｂ）に示すようにシリンダー
４の内径より数ｍ’ｍ小さくして、ライニング素材３と
心金２との拡散層の削り代が得られるようにしておく。

なお、心金２の長さは中空体１の長さより若干長めにし
ておくことが好ましい。

次いで、第２図（ｃ）に示すように、心金２の外周面に
耐食耐摩耗性合金などのライニング素材３を溶射法、肉
盛溶接法或いは溶融浸ａ法などにより均一に被覆し、ラ
イニング素材３を所定の厚さに形成する。これによりＨ
ＲＣ５０〜６０程度の硬さの耐摩耗耐食性ライニング層
が形成される。

次に、第２図（ｄ）に示すように、前記ライニング素材
３の外周表面に、使用中に剥離、回転、抜けなどが生じ
るのを防止するために、凹凸部又は長手異径部を設ける
。第２図（ｄ）には凹部６を設ける場合を示したが、種
々変形が可能である。例えば、第３図（ａ）、（ａ′）
、（ａ”）に示す如く長手方向に多数のリング山を同心
円状に設けて廻り止め用の欠けを併設したり、或いは偏
心円状に設けて廻り止めを兼ねさせることができる。ま
た同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、長手方向に多数の
リング又はネジ（ハイリード）の山、谷を平行或いは不
平行に設けたり、偏心平行溝を設けて廻り止めと抜は止
めを兼ねるようにすることもできる。

また第４図に示す如く外周表面の複数箇所を面取りする
こともできる。更には第５図（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、出入口近傍にのみ凹部又は凸部を付け、かつ廻り止
めの欠けを付けることができる。

更にはまた、第６図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す如く
外周形状をクラウンを付けたものにし、廻り止め用の欠
けを付けたり、第７図（ａ）〜（ｄ）に示す如くテーパ
ーと廻り止め用の欠けを付けることもできる。また第８
図のように肉盛り溶接のまＮの肌で表面が不定形の凹凸
状態にすることもできる。

なお、以上例示したようなライニング素材外周表面形状
を適宜組合わせることも可能であり、勿論。

他の形状（多角形等）も設計可能である。上記の凹部、
溝、欠けなどを形成するに際しては、余り深すぎるとノ
ツチ効果を生じ易いので、そのようなことがないように
配慮することは云うまでもない。

次に、第２図（ｅ）に示すように、前記ライニング素材
３の外周面上に、銅メッキ、黄銅メッキなどのメッキ法
、ロウ付法、半田付法或いは蒸着法などによって薄い拡
散層７を必要に応じて形成する。この拡散層７はライニ
ング素材３と中空体１との接合を容易にするためのもの
で、それを構成する材料は、ライニング素材３及び中空
体１の材質に応じて適宜に選ぶようにすることが好まし
い。

なお、第２図（ｅ）工程は適宜省略できる。

次に第２図（ｆ）に示すように、第２図（ａ）に示す中
空体１と第２図（ｅ）に示す心金２とを嵌合した後、こ
の嵌合した状態で、ダイスによるしごき加工、プレス加
工或いは焼ばめ等によってこれらを一体化する。か−る
一体化において、特にしごき加工する際には、ライニン
グ素材３と中空体１との間での材質の相違による伸び率
の差や肉厚の差などにより、しごき率を余り大きくする
と割れが発生する場合があるので、ライニング素材３の
上面と中空体１の内面とが密着する程度にしごき加工す
ることが好ましい。しごき加工は熱間、温間、冷間のい
ずれでも可能である。次に、中空体１と心金２とを一体
化した後、前記拡散層７の融点、例えば銅メッキ或いは
黄銅メッキした場合には１１００℃前後までアルゴンガ
ス等の雰囲気中において加熱し、ライニング素材３と中
空体１とを拡散層７を介して拡散接合させて第２図（ｆ
）に示す中間体を得る。次いで、拡散接合後の中間体を
冷却した後、長孔切削機（ＢＴＡ方式などのもの）で心
金２及び心金２への拡散層部分を切削・除去し、第２図
（ｇ）に示すように、円筒状中空体１の内面に耐食耐摩
耗性合金等でライニング５を施したシリンダー４を得る
。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

寒庭涯よ まず、製品シリンダーの内径（４０ｍｍ）よりも数ｍｍ
直径の小さい低炭素鋼製の心金２を必要長さに切断し、
その表面に第１表に示す成分の耐食耐摩耗性合金をはゾ
同心状に肉盛溶接して３〜５ｍｍ厚さのライニング素材
３を被覆した後、心金２と同心円状になるように、かつ
凹部６を形成すべく表面を切削加工し、更にその表面に
拡散ｙｒＩ７として銀ロウを薄く被覆した。

第１表 次いで、銀ロウを被覆した心金２に、その外形より若干
大きい内径を有する管状中空体１（材質は低炭素鋼）を
嵌合し、その端面よりダイス内に押し込んで油圧により
しごき加工を行い、中空体１の内面と心金２の外周面と
をライニング素材３及び銀ロウ被覆拡散層７を介して密
着させた。次いで、この中空体１を銀ロウの融点近傍の
７５０℃にアルゴンガス雰囲気中で加熱し、銀ロウを溶
融して拡散させた後、長孔切削機（ＢＴＡ方式のもの）
により心金２の部分と、心金２への拡散部分とを切削！
除去し、中空体２の内面でライニング５を露出させ、ホ
ーニング仕上げ加工を行うことによって、低炭素鋼製中
空体１の内面に前記耐食耐摩耗性合金よりなるライニン
グ５を施した複合シリンダー４を得た。

釆里五ｌ まず、製品シリンダーの内径（２５ｍｍ）よりも数ｍｍ
直径の小さい低炭素鋼製の心金２を必要長さに切断し、
その表面に第２表に示す成分の耐食耐摩耗性合金をはゾ
同心状に溶射して３〜５ｍｍ厚さのライニング素材３を
被覆した後、心金２と同心円状になるように、かつ凹部
６を形成すべく表面を切削加工し、更にその表面にメッ
キによって銅薄膜を形成して拡散層７を得た。

第２表 次いで、銅メッキした心金２に、その外径より若干大き
い内径を有する管状中空体１（材質は低炭素鋼）を焼ば
めにより嵌合して一体化し、更にダイスに通して軽度の
しごき加工を行って中空体１と心金２とをライニング素
材３及び銅メツキ拡散層７を介して密着させた。次いで
、この中空体１を銅の融点近傍である１１００’Ｃに窒
素ガス雰囲気中で加熱し、銅を溶融して拡散させた後、
長孔切削機（ＢＴＡ方式のもの）により心金２の部分と
、心金２への拡散部分とを切削して除去し、中空体２の
内面でライニング５を露出させた後にホーニングによる
仕上げを行うことによって、低炭素鋼製中空体１の内面
に前記耐食耐摩耗性合金よりなるライニング５を施した
複合シリンダー４を得た。

このようにして実施例１．２により得られた複合シリン
ダー４のライニング５は、その本来的に有する特性に優
れていることは勿論のこと、中空体１に対する密着強度
も著しく優れたものであり、例えば、プラスチック射出
成形シリンダーの如く約３５０〜４００℃での繰り返し
使用でもライニング５が剥離、回転、抜けなど生じたり
するようなことは全くなかった。

な７お、上記実施例ではライニング５が耐食耐摩耗性合
金からなる場合を示しているが、セラミックス或いはサ
ーメットである場合にも良好な結果を得ることができた
。

また、拡散層は上記実施例の他にライニング５に軟ＳＮ
或いはステンレス鋼を肉盛りしたものでもよいし、軟鋼
或いはステンレス鋼を肉盛りした上に更にメッキ、ロウ
付を施したものでも良い結果を得ることができた。

また、中空体の中空形状は必ずしも真円形のものに限定
されないことは当然であり、中空部が楕円形や多角形そ
の他異形状（多軸用穴など）等をなす場合であってもよ
いことがわかった。

更に、心金の除去に際しては、ＢＴＡ方式の長孔切削機
を用いる場合に限定されず、プレスによる除去、押出し
による除去なども採用できる。そして、心金は中実材に
限らず中空材を使用することも可能であり、この方が切
削能率を高めることができた。

更にまた１部材の外周側にライニングを施す場合にも適
用可能であった。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、シリンダー
などの中空体内面にライニングを施すに当たり、予め心
金の外周面にライニング素材を被覆した後、ライニング
素材の外周に凹凸部又は長手異径部を設け、必要に応じ
てライニング素材の外周面に拡散層を設けた後、前記心
金と中空体のライニングすべき部分とを嵌合して前記中
空体内面とライニング素材とを接合（必要に応じて拡散
層を介して接合）シ、シかる後に心金を除去してライニ
ング素材を露出させることにより、中空体内面にライニ
ングが施さ九るようにしたから、大径の中空体のみなら
ず、小径でかつ長尺状の中空体の内面にもライニングを
著しく容易に施すことが可能であり、また使用中に剥離
、回転、抜けなどが発生せず、特に特殊樹脂用射出成形
機等において耐食耐摩耗性が要求される小径かつ長尺状
のシリンダーを安価で製造できるという顕著な効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法の一例を示す工程ブロック図
、第２図（ａ）〜（ｇ）は第１図の主な工程における形
態変化を示す断面図であり、第３図乃至第８図は各々ラ
イニング素材外周面に設ける凹凸部又は長手異径部の形
状例を示す説明図である。 １・・・中空体、２・・・心金、３・・・ライニング素
材、４・・シリンダー、５・・・ライニング、６・・・
凹部、７・・・拡散層。 第１図 第３因 （ｂ） （Ｃ） （ｄ） （。）（Ｃ） （ｂ） 第６図 （ａ）　　　　　（Ｃ） （Ｃ） 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　箇状中空体内面にライニングを施すに当たり、予め
   心金の外周面にライニング素材を被覆した後、該ライニ
   ング素材の外周に凹凸部又は長手異径部を設け、しかる
   後に前記心金と中空体のライニングすべき部分とを嵌合
   した後、心金を除去して該ライニング素材を露出させる
   ことを特徴とする中空体内面のライニング方法。 ２　ライニング素材の外周面に拡散層を設けた特許請求
   の範囲第１項記載の中空体内面のライニング方法。