JPS6176223A - 内燃機関におけるシリンダボアの内径仕上げ加工方法 - Google Patents

内燃機関におけるシリンダボアの内径仕上げ加工方法

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JPS6176223A
JPS6176223A JP19729984A JP19729984A JPS6176223A JP S6176223 A JPS6176223 A JP S6176223A JP 19729984 A JP19729984 A JP 19729984A JP 19729984 A JP19729984 A JP 19729984A JP S6176223 A JPS6176223 A JP S6176223A
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laser
cylinder block
internal
ground
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Shigeo Miyauchi
宮内 重夫
Eiji Matsufuji
松藤 栄治
Keiichi Miyamoto
啓一 宮本
Tsugunari Fujii
藤井 嗣也
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシリンダブロックのボア表面にレーザ光線によ
る焼入れ部を形成した内燃機関のシリンダブロックのボ
アの内径を所定の円筒度及び表面状態に仕上げる方法に
関する。
〔従来の技術〕
本出願人は、先に特願昭59−128148号において
、内燃機関の片状黒鉛鋳鉄製シリンダブロックのボア表
面に対してレーザ光線の移動照射によるレーザ焼入れ部
を形成することを提案した。
これによれば、片状黒鉛鋳鉄製シリンダブロックのボア
表面のうち、ピストンリングによる摩耗の激しい部分、
例えばピストン上死点における上部ピストンリングとボ
ア表面との接触部から適宜下降位置までのボア表面部分
に、当該ボア表面部分に対し適当な割合で適宜間隔にて
細巾線条のレーザ焼入れをすることができる。
これにより、レーザ焼入れされたボア表面層は硬度の高
いマルテンサイト等の鋳鉄組織と遊離片状黒鉛との混合
組織となり、ピストンリングとの接触に対する耐摩耗性
と潤−滑性とを向上させることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、前記レーザ焼入れされた部分は、その金属組
織が変態することにより硬度が高くなる反面、部分的に
膨脹して当該ボア表面に凹凸ができると共に、当該部分
の内径が非焼入れ部分のボア内径に比べて小さくなる。
一方、この焼入れ後には、ボアに一定の円筒度及び真円
度を得るべく、ボア内面をホーニング加工等により精密
仕上げ加工を行うのが普通である。
通常のホーニング加工の場合、ホーンという工具に保持
具を介して放射状に取付けられた複数の砥石はボアの軸
線方向長さより短く、またこの各砥石をボア表面に向か
って半径外向きの一定圧力にて押しつけつつ、ホーンの
軸線回りに回転しながらボアの軸線方向に往復運動させ
ることにより、ボア表面を研削するものである。
したがって、前記のようにボア表面へのレーザ焼入れを
ピストンリングとの接触による摩耗の激しい部分のみに
施していると、レーザ焼入れ部分より下方のシリンダボ
ア表面は前記焼入れ部分に比べて硬度が極めて低いので
、軟らかな箇所では大きく研削され、反対に硬い箇所で
は少なく研削されると云うようにバラツキが生じる。そ
の結果、ホーニング加工後のボア径は上部(ピストン上
部リング側)で小径、下部(ピストンスカート側)で大
径となるように工法がりのテーパーが付くことになり、
そのテーパーも大きくなるからシリンダブロックとして
使用に通しないことになる。
本発明は、上記に述べたレーザ焼入れされたシリンダブ
ロックのボア径を所定の円筒度に形成すると共に、ボア
の内表面全体について所定の表面性状及び円筒度のもの
が得られるようにするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
即ち、本発明の方法は、シリンダブロックボア表面のう
ち、ピストン上死点近傍から適宜下方位置までの耐摩耗
性が要求されるボア表面部分に、レーザ光線の移動照射
によるレーザ焼入れ部を形成し、該レーザ焼入れにより
膨脹したボア表面部分を内径研削盤により研削した後、
前記研削部分の表面とその他のボア表面とをホーニング
加工により平滑化することを特徴とするものである。
〔作用〕
鉛鋳鉄製等のシリンダブロックにおけるボア表面のうち
一部分の金属組織が変態して膨脹することにより、当該
ボアの表面に凹凸ができたり、ボア内径が小さくなって
いても、始めに内(峯研削盤にてその膨脹部分のみを研
削することで、その硬い組織の部分におけるボアの表面
に後工程のホーニング加工に供することができる程度の
平滑性と円筒度とを与えて、後工程のホーニング加工を
容易にすることができる。
そして、前記内径研削盤によって予め研削することによ
り、硬い組織の部分のホーニング加工による研削すべき
量を少なくでき、このように予め研削したボア箇所とそ
れ以外のボア箇所を再度ホーニング加工することにより
、ホーニングにおける研削抵抗力をボア全体にわたって
大きな差異がないようにし、ホーニング加工時にボアの
軸線方向に沿ってボア径の差異が太き(ならず、ボアを
略一定の円筒度及び真円度に仕上げることができるので
ある。
また、予めレーザ焼入れした箇所の焼入れ深さを、前記
内径研削盤及びホーニング加工の両者による削り取り深
さ以上にすることが簡単であり、換言すれば前記焼入れ
深さに比べて前記両研削加工による削り取り深さをきわ
めて浅くしても所定の真円度及び円筒度を得ることがで
きるので、前記再研削加工後においても、シリンダブロ
ックにおける耐摩耗性が要求されるボア表面の耐摩耗性
を向上させることができる。
〔実施例〕
次ぎに、本発明の実施例について説明すると、図におい
て1は片状黒鉛鋳鉄製のシリンダブロック、2はそのボ
アを示す。3は前記ボア2表面にレーザ焼入れするため
のレーザ光線照射装置で、該装置3はCO2等のレーザ
発信ヘッド4と反射鏡5,6、集光レンズ7等からなり
、該レーザ光線照射装置3における照射筒部8を前記シ
リンダブロックのボア2内径部に臨ませ、レーザ発信ヘ
ッド4からのレーザ光線9を筒部8の窓10から外方へ
照射できるように構成する。また、このし−ザ光線照射
装置3をシリンダプロ・7クポア2の円筒軸線11回り
に回転自在及び上下動自在となるように構成するか、図
示しないテーブルに載置したシリンダブロック1をその
ボアの円筒軸線11回りに回転自在及び上下動自在とな
るように構成し、これら回転速度及び上下移動速度を調
節して、レーザ光線9がボア2表面上に描く適宜細巾の
線条のレーザ焼入れパターンを、円弧状、円環状、螺旋
状等種々変更できるようにすると共にその際の照射移動
速度を調節できるように構成する。
さらに、前記レーザ光線照射装置3における集光レンズ
7による焦点距離を調節可能にしてレーザ光線9のボア
2表面におけるスポット直径を大小調節できるようにし
、このスポット直径の大小と前記レーザ光線9の照射移
動速度の遅速により、前記ボア2表面に対するレーザ光
線9の移動方向と略直角方向の焼入れ巾と、焼入れ深さ
とを調節できるようにするものである。
例えば、ボア2表面にレーザ光線9の吸収率を高めるリ
ン酸亜鉛被膜処理を施した後、出力IKWのレーザ光線
9を照射し、このレーザ光線9のスポット直径を5m、
焼入れ速度(レーザ光線の照射移動速度)を530m/
分とすると、焼入れ巾は3.1 u、焼入れ深さは0.
35mとなり、この線条のレーザ焼入れ部12における
硬度は約600〜900Hv (ピンカース硬度)とな
る。
そして、例えば、第2図で示すように、粗仕上げ加工後
の内径(di)のボア2表面のうち、ピストンのリング
との接触による摩耗が激しく耐摩耗性を要求されるピス
トン上死点近傍からピストン下降時の適宜下方位置まで
の区間(イ)には、線条のレーザ焼入れ部12を施し、
その焼入れ深さを(tl)とし、それより下方の(ロ)
区間を非焼入れ部13とする。この焼入れ深さくt 1
)は後述の2種類の研削加工によっても削り取られない
程度の深さに施すことは云うまでもない。
その結果、焼入れされた部分12の金属組織が変態する
ことにより膨脹して、当該レーザ焼入れ部12のボア2
内径が小さくなると共に、その表面には凹凸を生じるこ
とになる(第2図参照)。
次いで、ボア2内径部に高精度内径研削盤の研削砥石(
図示せず)を臨ませ、前記レーザ焼入れ部12の区間(
イ)の箇所のみ適宜量(前記焼入れ深さくtl)よりも
少なく且つ非焼入れ部13における内径(dl)より大
径になる程度)だけ研削し、その部分の内径を(d2)
になるようにする。したがって、この状態では、前記非
焼入れ部13における内径(di)に対して前記研削さ
れた後の箇所の内径(d2)が大きいから、その隣接箇
所に段差14が生じる(第3図参照)。
この状態のボアに対して、その上下全体にわたって即ち
区間(イ)から(ロ)までをホーニング加工を施す(第
4図及び第5図参照ン。
このとき、ホーンの取付具15に取付られた複数の砥石
16はボア2の上下長さの略半分よりやや短く、各砥石
16はボア2表面に向かって放射状に且つ略均−な圧力
にて押圧されており、ホーンの取付具I5を一定方向(
例えば反時計方向)に回転しつつボア2の上端から一定
速度で下降させ、砥石16の下端がボア2の下端から適
宜突出させた後はホーンの取付具15を上昇移動させて
、ボア表面の仕上げ加工をすることにより、前記第3図
における区間(、イ)の内径(d2)箇所及び区間(ロ
)の内径(dl)箇所を一挙に研削し、両者の段差14
部分を無(して平滑化し、且つ区間(イ)においては所
定の焼入れによる硬度を保持したまま所定の内径(D)
のボアを得る。
この場合、区間(イ)における表面部分の組織はレーザ
焼入れの結果硬いが、所定の研削量のうちの一部分を内
径研削盤により予め削り取った後にホーニング加工する
のであるから、その部分における1削量が少なく且つ研
削厚さも浅い、反対に非焼入れ部である区間(ロ)にお
ける表面部分の組織は軟らかいが研削量が多く且つ研削
厚さは厚いので、ホーニング加工完了後のボア2は真円
状且つ円筒状に研削されて、不応がりのテーパーが付く
ことがない。
なお、前記(イ)部分における線条レーザ焼入れ部12
のパターンは螺旋状に形成することに代えて、複数の円
環状のものをボア2の円周面に適宜間隔にて施す等任意
の形状であっても良い。
〔発明の効果〕
以上要するに、本発明に従えば、内燃機関のシリンダブ
ロックボア表面のうち、ピストン上死点近傍から適宜下
方位置までの耐摩耗性が要求されるボア表面部分に、レ
ーザ光線の移動照射によるレーザ焼入れ部を形成し、該
レーザ焼入れにより膨脹したボア表面部分を内径研削盤
により研削した後、前記研削部分の表面とその他のボア
表面とをホーニング加工により平滑化することを特徴と
するシリンダブロックにおけるボア内径仕上げ法であっ
て、レーザ焼入れの結果、ボア表面のうち一部分の組織
が変態して膨脹することにより、当該ボアの表面に凹凸
ができたり、ボア内径が小さくなっていても、始めに内
径研削盤にてその膨脹部分のみを研削することで、その
硬い組織の部分におけるボアの表面に後工程のホーニン
グ加工に供することができる程度の平滑性と円筒度とを
与えて、後工程のホーニング加工を容易にすることがで
きる。
そして、前記内径研削盤によって予め研削することによ
り、硬い組織の部分のホーニング加工による研削すべき
量を少なくでき、このように予め研削したボア箇所とそ
れ以外のボア箇所を再度ホーニング加工することにより
、ホーニングにおける研削抵抗力をボア全体にわたって
大きな差異がないようにし、ホーニング加工時にボアの
軸線方向に沿ってボア径の差異が大きくならず、ボアを
略一定の円筒度及び真円度に仕上げることができるので
ある。
また、予めレーザ焼入れした箇所の焼入れ深さを、前記
内径研削盤及びホーニング加工の両者による削り取り深
さ以上にすることが簡単であり、換言すれば前記焼入れ
深さに比べて前記両研削加工による削り取り深さをきわ
めて浅くしても所定の真円度及び円筒度を得ることがで
きるので、前記再研削加工後においても、シリンダブロ
ックにおける耐摩耗性が要求されるボア表面の耐摩耗性
を向上させることができる。
さらに、レーザ焼入れすべき部分は、シリンダブロック
におけるボア表面のうち、ピストンリングによる大きな
押圧力でボアの磨滅が大きく、従って耐摩耗性が要求さ
れる部分、例えばピストン上死点近傍から適宜下方位置
までの少ない領域で済み、したがって、当該レーザ焼入
れ部全長は短くて済むから、ボア全長にわたって均一に
レーザ焼入れした場合に比べてきわめて短くて済み、本
発明によれば、レーザ焼入れに要する時間を大幅に短縮
でき、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図はレーザ光線照射
装置の概略断面図、第2図はレーザ焼入れ後のボア表面
状態を示す要部拡大断面図、第3図は内径研削盤にて研
削後の状態を示すボア要部拡大断面図、第4図はボアの
ホーニング加工の側断面図、第5図は第4図のV−V線
視断面図である。 1・・・・シリンダブロック、2・・・・ボア、3・・
・・レーザ光線照射装置、4・・・・レーザ光線発信ヘ
ッド、5.6・・・・反射鏡、7・・・・集光レンズ、
9・・・・レーザ光線、11・・・・円筒軸線、12.
・・・・レーザ焼入れ部、13・・・・非焼入れ部、1
4・・・・段差、16・−・・砥石。 特 許 出 願 人 ダイハツ工業株式会社区 C) 昧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、内燃機関のシリンダブロックボア表面のうち、
    ピストン上死点近傍から適宜下方位置までの耐摩耗性が
    要求されるボア表面部分に、レーザ光線の移動照射によ
    るレーザ焼入れ部を形成し、該レーザ焼入れにより膨脹
    したボア表面部分を内径研削盤により研削した後、前記
    研削部分の表面とその他のボア表面とをホーニング加工
    により平滑化することを特徴とする内燃機関のシリンダ
    ブロックボアの内径仕上げ方法。
JP19729984A 1984-09-19 1984-09-19 内燃機関におけるシリンダボアの内径仕上げ加工方法 Granted JPS6176223A (ja)

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JPH0450139B2 JPH0450139B2 (ja) 1992-08-13

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010059220A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 이계안 엔진 실린더 보어의 레이저 열처리 방법
US20130340605A1 (en) * 2011-02-28 2013-12-26 Nabtesco Corporation Swash plate-type motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565923A (en) * 1979-06-28 1981-01-22 Komatsu Ltd Working method for cylinder liner

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