JPS61199568A

JPS61199568A - シリンダライナの製造方法

Info

Publication number: JPS61199568A
Application number: JP3975985A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Masuda; 隆一升田; Minoru Uozumi; 稔魚住; Toshika Masaoka; 正岡　利鹿; Hiroaki Ikeda; 池田　裕昭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1986-09-04

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）この発明は、シリンダライナの製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術）一般に、シリンダブロックにシリンダを形成する方法と
しては、シリンダブロック全体を高シリコン・アルミニ
ュウム合金（以後、高５ｉＡ１合金という）で形成する
方法と、鋳鉄によって筒状のシリンダライナを形成して
おき、これをアルミニウム合金製のシリンダブロックに
嵌込む方法が考えられ゛る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前者の場合には軽凹化及び切削性等の面
においては優れているものの、耐摩耗性の優れた高５ｉ
Ａ１合金でシリンダブロック全体を製造するのは、コス
トが高くなり実用的でないという問題点があった。

また、後者の場合にはシリンダライナ鋳鉄より形成する
ことから、シリンダブロック全体の重量の増加になると
いう問題点と、シリンダライナの切削性はアルミニウム
合金と比較して劣るという問題点があった。また、鋳鉄
とアルミニウム合金では熱による膨張率が違うので、シ
リンダライナとシリンダブロックとの間に隙間が生ずる
場合があり、このような隙間が生ずると熱伝導率が悪化
したり、シリンダブロックに対するシリンダライナの保
持力が低下したりして、トラブルを生ずる原因となって
いた。

一方、上述のような問題点を解決するものとして、シリ
ンダブロックは通常のアルミニウム合金より形成してお
き、これに対して高３ｉ合金より形成されたシリンダラ
イナを鋳くるんだりする方法が考えられるが、従来の高
Ｓｉ合金を用いたシリンダライナの鋳造技術では、製品
の歩留まりが悪く、コストが大変高くなるという問題が
あった。

（問題点を解決するための手段）そこで、本発明では上記した問題点に鑑みて、６００〜
９００度の温度に保たれたａｓｉＡＩ合金の溶湯に対し
て、冷却された円筒または円柱状の金型を所定の深さま
で浸し、その浸した状態で所定の時間をおいて前記金型
の外周に所定の厚さの凝固層を形成させた後に引上げる
ことによって、シリンダライナを製造する方法を提供し
ようとするものである。

（実施例）以下、本発明を具体化した実施例を図面により具体的に
説明する。

図中、１は溶湯保持炉を示しており、これには高５ｉＡ
Ｉ含金溶湯２が入れられている。そして、この高５ｉＡ
１合金溶瀉２は図示しない加熱装置によって本例では７
００〜８００度の温度に保たれている。なお、この温度
を７００から８００ａとしたのは、６００度以下では液
相線にかかつて肉厚°と初晶３ｉの大きさのコントロー
ルが困難であり、また、９００度以上では保持のための
熱エネルギーの損失が大であるからである。

次に金型３は銅合金より円筒状に形成され、さらに上端
部と下端部が蓋された密閉された構造になっている。そ
して、これの上端部４には冷部液を循環させるための導
入管５と排水管６が取付けられている。

導入管５は金型３の下方まで延出されており、一方、排
水管６は金型３の上部に取付けられた構造になっている
。この導入管５と排水管６はそれぞれ図示しない冷却水
循環装置と接続されており、導入管５から冷却水が金型
３の内部に導入され、排水管６から再び戻されるように
なっている。

次に、金型３の下端部７には断熱材８が取り付けられて
いる。本例ではこの断熱材８はアスベスト等を所定の厚
さの円盤状に形成したものが用いられている。ｄお、こ
の断熱材８としては、高温に耐えれるものなら他の材質
のものでも用いることができる。

引き続いて、作用および効果について説明する。

まず、第２図に示すように溶湯保持炉１に入れた高５ｉ
ＡＩ合金溶湯２を図示しない加熱装置によって７００〜
８００℃の温度に保っておく。次に、図示しない冷却水
循環ｉ置からそれぞれ導入管５および排水管６を介して
金型３の内部に冷却液９を循環させる。この状態で、金
型３を高５ｉＡ１合金溶湯２の中に所定長浸す。本−で
は、第１図に示すように金型３は断熱材８の下面より長
さＬだけ高５ｉＡＩ合金溶瀾２の内部に浸されるように
なっている。

次に、第１図に示すように金型３の内部を冷却液９によ
って冷却しながら高５ｉＡ１合金溶湯２に浸しておくと
、金型３は同合金より形成されており熱伝導が良いこと
から、金型３の側周面に接する高５ｉＡＩ合金溶１２が
冷却され、結晶層なって金型３の外周に付着して高５ｉ
ＡＩ合金層１０を形成する。

そして、このままずつと金型３を高５ｉＡＩ合金溶湯２
の中に浸しておけば、この結晶化がどんどん進み、高５
ｉＡＩ合金層１０の厚さは時間と共にどんどん厚くなっ
ていくので、金型３を高５ｉＡ１合金溶ｉ１！２から引
き上げれば、所望する一様な厚さの＾５ｉＡＩ合金溶湯
総１０を得ることができる。この引上げたようすは第３
図に示す。

一方、下端部７の下部には断熱材８が取付けられている
ので、断熱材８の周囲は冷却液９によって冷却されず、
したがって断熱材８には高５ｉＡ１合金層１０が形成さ
れないことから所定時間後に金型３を引上げた時には、
高５ｉＡＩ合金１０は第３図に示すように筒状になって
いる。

なお、前述した引き上げまでの適当な時間は次のように
して定める。すなわち、高５ｉＡ１合金溶！２の温度と
冷却液９の温度とを一定に保っておけば、金型３の外周
に形成される高５ｉＡＩ合金層１０の厚さと時間との関
係は所定の関数によって表わされる。従って、この関数
を予め実験的に求めておけば、この時間をコントロール
することによって、所定の厚さの高５ｉＡＩ合金層１０
を得ることができるわけである。ただし、本例では高５
ｉＡＩ合金Ｗ１１０の厚さは５〜７ｍｍの範囲となるよ
うにさだめている。これは、２ｍｍ以下では加工代が取
れないという問題があり、又、１５ｍｍ以上に肉厚では
シリンダライナーとして必要ないからである。

このようにして、金型３の外周に所定の厚さの高５ｉＡ
Ｉ合金層１０が形成されたならば、今度はこれを第４図
に示すように金型３の外周より引抜く。この時金型３の
内部の冷却をそのまま続けていれば、高５ｉＡＩ合金層
１０は今だ温度が高い状態のままであるが、金型３の方
は冷却が促進されるので、熱膨張率の差が生じてで金型
３と＾５ｉＡ１合金層１０との間に隙間ができ、高５ｉ
Ａ１合金層１０を容易に引扱くことができる。そして、
この引き抜いた高５ｉＡＩ合金層１０がシリンダライナ
となるわけである。

以上のようにして得られた＾５ｉＡ１合金層１０の平均
初晶Ｓｉ粒径は、金型３による急冷効果で１０ないし１
００ミクロン程度の大きさのもの（本例では３０〜５０
ミクロンのもの）が得られる。従って、これをシリンダ
ライナとして用いた際には、耐摩耗性及び加工の際の被
切削性の良好なものとなる。（なぜなら、平均初晶３ｉ
粒径が１０ミクロン以上では耐摩耗性に寄与せず、また
、１００ミクロン以上になると著しく切削性を底なうか
らである。）また、高５ｉＡ１合金ｍｉｏをシリンダライナとして用
いる場合、アルミニウム合金で作られた図示しないシリ
ンダブロックに鋳造時鋳ぐるむ等の手段によって取付け
られば、同種のアルミニウム系合金のため、ぬれ性が非
常に優れると共に融点も近いことから、シリンダライナ
の外周とシリンダブロックの内周との境界が完全に溶着
し、シリンダブロックがシリンダライナを保持する保持
力と、シリンダライナからシリンダブロックへ伝わる熱
伝導特性が非常に優れたものとなる。

また、このような高５ｉＡ１合金によるシリンダライナ
を鋳造によって製作する場合と比較すると、方向性凝固
（一方向のみから冷却して凝固させる方法）させること
ができるので、ヒケ等の欠陥は全く発生しないのに加え
、急冷凝固す・るために、高３ｉＡＩ合金溶１２の脱ガ
ス処理をしなくてもピンホールの発生は全くなく、した
がって製品歩留まりが非常に８いという特徴がある。

なお、本例では金型３は必要な厚さの高５ｉＡ１合金層
１０が得られる程度の冷却能力があればよく、したがっ
て、冷却液による冷却の有無は問わない。また、このよ
うに冷却液による冷却をおこなわない場合には、金型３
は中空部分をなくした円柱状のものとしてもよいことは
勿論である。

また本例では、金型３は円筒形状のものとじたが、高５
ｉＡＩ合金層１０をシリンダライナ以外の用途に用いる
のであれば、金型３は角筒状等の形状にしてもよいこと
はもちろんである。

ざらに又、本例ではＲ３１Ａ１合金層１０を筒状に形成
するために断熱材８を用いたが、これを用いずに加工に
よって筒状に形成するといった方法を用いてもよいこと
はもちろんである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明では特許請求の範囲に記載
した方法によって、きわめて簡単に高性能なシリンダラ
イナを製造できるので、歩留を高くして、コストの低廉
化を図ることができるという本願特有の優れた特徴があ
る。

また、本発明による方法で製作されたシリンダライナは
、平均初晶３ｉ粒径は１０〜１００ミクロンの範囲が得
られるため、切削性が良くまた耐摩耗性に優れたシリン
ダライナを製造できるという特徴がある。

また、本発明方法により製造されたシリンダライナをア
ルミニウム合金で形成されたシリンダブロックに対して
鋳ぐるんだ場合、同じアルミニウム系合金から成るため
に、シリンダライナとシリンダブロックとの境界のぬれ
性、溶着性が向上して保持力が強化され、さらに熱伝導
性も向上するという極めて好ましい特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した実施例を示すもので、第１図
は高５ｉＡ１合金溶湯の内部に金型を沈めて高３ｉＡ１
合金層を形成しているようすを示す側断面図、第２図は
高５ｉＡ−合金溶渇に対して金型を挿入する直前のよう
すを示す側断面図、第３図は金型に対して高５ｉＡＩ合
金層が形成された後に高５ｉＡ１合金溶渇より金型を引
上げた様子を示す側断面図、第４図は金型から高５ｉＡ
Ｉ合金層を用法いたようすを示した斜視図である。１・・・溶湯保持炉２・・・高３ｉΔ１合金溶湯３・・・金型４・・・上端部５・・・導入管６・・・排水管７・・・下端部８・・・断熱材９・・・冷却液１０・・・高５ｉＡ１合金層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の温度に保たれた高シリコン・アルミニュウ
ム合金溶湯に対して、円筒または円柱状に形成された金
型を所定の深さまで浸し、前記金型の外周に所定の厚さ
の高シリコン・アルミニュウム合金の凝固層を形成させ
た後に前記金型を前記溶湯よりも引上げ、その後、金型
より前記凝固層を取外してこれをシリンダライナとして
用いることを特徴とするシリンダライナの製造方法。
（２）前記金型は、中空に形成されるとともに内部を冷
却液によつて冷却されていることを特徴とするシリンダ
ライナの製造方法。
（３）前記金型の下端部には、断熱材が設けられている
ことを特徴とするシリンダライナの製造方法。
（４）前記所定の温度は６００〜９００度であることを
特徴とするシリンダライナの製造方法。