JPS61202765A - シリンダヘツドの製造方法 - 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） 本発明はシリンダヘッドの製造に係り、より詳細には、
内燃機関用の鋳鉄製シリンダにおいて。

燃焼面の高温強度を向上させて燃焼面弁間割れ防止等を
図り、高出力エンジン用に好適なシリンダヘッドの製造
方法に関する。

（従来の技術及び問題点） 内燃機関用シリンダのシリンダヘッドは、シリンダブロ
ックの上部に配設されて、シリンダ及びピストンと共に
燃焼室を構成しており、燃焼室側に吸・排気弁、噴射ノ
ズル及び点火栓等を備えると共に内部にウォータジャケ
ットなどを備えている。

燃焼室には種々の形式のものがあり、ガソリンエンジン
の場合には半球型、くさび型等々があり、ディーゼルエ
ンジンの場合には直接噴射式（単室式）や予燃焼室など
の副室式があるが、いずれの燃焼室であっても、特にシ
リンダヘッドの燃焼面は、燃焼ガスにさらされるため、
高速運転時に高温に加熱され、弁間部に割れが発生する
という問題がある。

従来よりその対策として、シリンダヘッドのジャケット
側から冷却効果をよくして燃焼面の温度を下げる方法或
いはシリンダヘッドの材質を高温にも強い紡物にする方
法が研究され、弁間部の割れ発生の防止が図られてきた
。しかし、最近、工ンジンの高出力化と共に燃焼面の温
度はますます高温化し、それに応じてシリンダヘッドの
高温強度の一層の改善が要請されるようになってきた。

この要請に対して、後者の材質面での対策として、鋳鉄
に合金元素Ｍｏを主にＮｉ、Ｃｕ及びＣｒを添加するこ
とにより、高温強度向上が図られている。しかし、この
方法では、シリンダヘッドの鋳鉄鋳物全体に高価なＭｏ
やＮｉの合金元素が含まれているため、コストが高くな
る欠点があり、また燃焼面以外の高温にさらされない部
分の硬さも高くなる（例、Ｎｉ、Ｍｏ含有合金鋳鉄の場
合、Ｈ５：４０〜５０）ために加工性が悪く、更に鋳造
性も悪いという欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、前述の従来技術の欠点を解消するためになさ
れたものであって、シリンダヘッドの燃焼面及びその近
傍のみを高温強度に優れた耐熱性の合金鋳鉄製にして燃
焼面弁間割れ等を防止でき、他の部分は加工性及び鋳造
性のよい鋳鉄製にしたシリンダヘッドの製造方法を提供
することを目的とするものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するため１本発明者は、鋳造性及び加工
性のよい鋳鉄溶湯を用いた一体鋳造により、シリンダヘ
ッドの燃焼面及びその近傍のみを優れた高温強度の耐熱
組織を有する合金鋳鉄製にすることができる方策につい
て、鋭意研究を重ねた結果、シリンダヘッドの燃焼面を
形成するための鋳型表面を有する燃焼面鋳型について、
その鋳型表面にＭｏを主に他の合金元素の合金粉末を含
浸塗布した多孔体金属を配することにより、可能である
との知見を得て１本発明をなしたものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

シリンダヘッドの鋳造に用いる鋳型は、第１図に示すよ
うに、シリンダヘッド内部用鋳型１と燃焼面鋳型（砂型
）２からなり、ジャケット中子３、吸・排気ポート中子
４などを有している。

上記鋳型において、本発明では、燃焼面鋳型２の燃焼面
形成のための鋳型表面に多孔体金ａ５を適宜厚さに配し
、この多孔体金属表面に合金粉末を含浸塗布した鋳包み
方式を採用するものである。

多孔体金属５は、Ｎｉ系（Ｎｉ、Ｎ１−Ｃｒ）、Ｃｕ系
、Ｃｒ系、Ｆｅ系など適宜材質のものでよく、密度が約
０．２〜０．９ｇ／ａｍ’、比表面積が約１０００〜５
０００ｍ”／ｍ’の如く比表面積の大きいものほど好ま
しい。また、帯状などの任意形状に加工して用いること
ができる。また、多孔体金属５の厚さは、目的とする燃
焼面及びその近傍の厚さを考慮して適宜法めることがで
きる。

合金粉末は、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ等々のＭｏを含む
Ｍｏ合金粉末単体、或いはこのＭｏ合金粉末に対してＣ
ｕ、Ｃｒ等を含む合金粉末を混合した混合合金粉末とし
、これにセルロース系、フェノール樹脂系などのアルコ
ール溶液をバインダとして重量比で約５〜３０％添加し
、よく撹拌し、多孔体金属５の表面に適量塗布する０合
金粉末は２００メツシユ以下の微粉であるのが望ましく
、これにより多孔体金属への付着性をよくすると共に合
金粉末の表面積を大きくすることができ、溶湯に溶けや
すくすることができる。塗布量は、目的とする燃焼面に
おいてＭｏ０．２〜０．７％、Ｃｕ０．４〜１．２％、
Ｃｒ０．２〜０．８％添加するのに必要な合金の各元素
含有量から計算して決めることができる。なお、上記Ｍ
ｏ、Ｃｕ、Ｏｒなどの合金元素が下限値未満では注湯に
より溶融拡散して所期の高温強度の燃焼面が得がたくな
り、逆に上限値を超えて添加すると、Ｍｏ、Ｃｒは白銑
化元素であり、黒皮近傍にセメンタイトが析出し、加工
性及び強度上に問題があるゆ又、Ｃｕは局部的に偏析し
、固溶限を超えたものが純Ｃｕとして析出するおそれが
ある。

合金粉末を塗布した後、乾燥してアルコール等の揮発性
物質を気化・除去し、溶湯注湯時の熱によるガス発生の
抑制を図る。乾燥は約１００〜２００℃で約２０分〜１
時間行うのが望ましい。

次にこのようにして得られた燃焼面鋳型２を用いて注湯
を行う。このときに用いる溶湯は、一般的な普通鋳鉄か
又は少量のＣｕ、Ｃｒ、Ｎｉなどを添加した合金鋳鉄で
加工性及び鋳造性を悪くしない材質のものを使用する。

なお、Ｃａを添加すると接種効果が期待できる。溶湯は
１３４０℃以上の如く一般的な注湯温度にて注湯するが
、格別に高温に加熱する必要はない。

このように燃焼面鋳型２の所定の表面にＭｏ合金粉末を
含む合金粉末を含浸塗布した多孔体金属５を設けるので
、多孔体金属５の連通番孔に充満した溶湯の熱が多孔体
金属及び合金粉末の溶融拡散に効果的に利用され、Ｍｏ
等の合金元素が燃焼面から十分な深さまで拡散し１合金
鋳鉄からなる部分を得ることができる。

例えば、Ｍｏについては、第２図に示すように、燃焼面
から内部に向かって含有量が漸減しており、したがって
、燃焼面におけるＭｏ含有量が所定の値にすることがで
き、高温強度を著しく改善できると共に、燃焼面より内
部に向かって徐々に高温強度が低下するので、十分な深
さにわたって高温強度を具備させることができる。

（実施例） 第１図に示す燃焼面鋳型（砂型）を通常の方法で造型し
た。

一方、Ｎｉ多孔体金属を加工して厚さ４ｍｍの板状にし
、その表面に、セルロース系アルコール溶液１５％を添
加したＦｅ−Ｍｏ合金粉末（Ｍｏ５５％）を塗布した後
、乾燥した。

得られた多孔体金属の鋳包み材を燃焼面鋳型の所定表面
にセットした後、Ｔ、Ｃ，３，３％、Ｓｉ１．８％のほ
か、Ｓｎ０．０８％、Ｃｒ０．２％を含む合金鋳鉄から
なる溶湯を注湯した。

鋳造後、燃焼面を仕上げ加工してシリンダヘッド鋳物を
得た。燃焼面はＭｏ０．４％を含む合金鋳鉄からなり、
硬さはＨｖ２４５で、高温強度の優れた耐熱組織である
ことを確認した。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、シリンダヘッド
の鋳造に際して、燃焼面鋳型の表面に少なくともＭｏ合
金粉末を含む合金粉末を含浸塗布した多孔体金属を設け
るように構成し、溶湯熱を効果的に利用して高温にてＭ
ｏなどの合金元素を溶融拡散せしめるので、燃焼面及び
その近傍に所望のＭｏなどの元素を含む耐熱組織を十分
な深さに得ることができ、高温強度の優れた燃焼面を備
えたシリンダヘッドを製造できるので、燃焼面弁間割れ
を効果的に防止することができる。また。

燃焼面及びその近傍にのみＭｏなどの高価な合金元素を
含めることができ、しかも鋳造性及び加工性のよい鋳鉄
溶湯を注湯すればよいので、非常に安価に大量にシリン
ダヘッドを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いる鋳型を説明する一部断
面図。 第２図はシリンダヘッドの燃焼面及びその近傍に含まれ
るＭｏ量の漸減を示す図である。 ２、燃焼面鋳型、　　　５・・・多孔体金属。 特許出願人　　ヤンマーディーゼル株式会社代理人弁理
士　中　　村　　　　尚 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダヘッドの鋳造において、該シリンダヘッドの燃
   焼面を形成するための鋳型表面を有する燃焼面鋳型につ
   き、その鋳型表面に、少なくともＭｏ合金粉末を含む合
   金粉末をアルコール溶液をバインダとして含浸塗布した
   多孔体金属を配し、しかる後に注湯することによってＭ
   ｏなどを拡散し、燃焼面及びその近傍のみを少なくとも
   Ｍｏを含む合金鋳鉄にて構成することを特徴とするシリ
   ンダヘッドの製造方法。