JPS62144867A - 内燃機関用シリンダヘツドの製造方法 - Google Patents
内燃機関用シリンダヘツドの製造方法Info
- Publication number
- JPS62144867A JPS62144867A JP28614185A JP28614185A JPS62144867A JP S62144867 A JPS62144867 A JP S62144867A JP 28614185 A JP28614185 A JP 28614185A JP 28614185 A JP28614185 A JP 28614185A JP S62144867 A JPS62144867 A JP S62144867A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder head
- valve
- chamber
- parts
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
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〕
本発明は内燃機関用シリンダヘッドの製造方法に関し、
詳しくはシリンダヘッドの吸気弁と排気弁の間の弁間部
並びに吸気弁とチャンバ穴の問および排気弁とチャンバ
穴の間の弁−チャンバ間部を改良した鋳鉄製内燃機関用
シリンダヘッドの製造方法に関する。
詳しくはシリンダヘッドの吸気弁と排気弁の間の弁間部
並びに吸気弁とチャンバ穴の問および排気弁とチャンバ
穴の間の弁−チャンバ間部を改良した鋳鉄製内燃機関用
シリンダヘッドの製造方法に関する。
近年、自動車のエンジンに対する要求性能はますます高
度なものとなってきており、運転条件が過酷なものとな
っている。この結果、鋳鉄製シリンダヘッドにおいて、
他の部位より比較的肉薄とされているシリンダヘッドの
吸気弁と排気弁の間の弁間部並びに吸気弁とチャンバ穴
の間および排気弁とチャンバ穴の間の弁−チャンバ間部
に、燃焼による熱応力に起因して亀裂が発生し易いとい
う問題があった。
度なものとなってきており、運転条件が過酷なものとな
っている。この結果、鋳鉄製シリンダヘッドにおいて、
他の部位より比較的肉薄とされているシリンダヘッドの
吸気弁と排気弁の間の弁間部並びに吸気弁とチャンバ穴
の間および排気弁とチャンバ穴の間の弁−チャンバ間部
に、燃焼による熱応力に起因して亀裂が発生し易いとい
う問題があった。
従来、かかる問題に対処するために亀裂の発生し易い部
位にF e−N i合金等の延展性1、耐熱性に優れた
材料を肉盛(溶接)、ろう付は等により形成し、この延
展性、耐熱性に優れた材料により熱応力を吸収して亀裂
を防止する方法が堤案されている(例えば、特許第51
6829号(特公昭39−18230号)、特開昭58
−62344号、鋳物便覧等)。
位にF e−N i合金等の延展性1、耐熱性に優れた
材料を肉盛(溶接)、ろう付は等により形成し、この延
展性、耐熱性に優れた材料により熱応力を吸収して亀裂
を防止する方法が堤案されている(例えば、特許第51
6829号(特公昭39−18230号)、特開昭58
−62344号、鋳物便覧等)。
ところで、上記従来技術では、使用するFe−Ni合金
のNi濃度が高いため高コストとなる。
のNi濃度が高いため高コストとなる。
また、Fe−Ni合金の肉盛を行う際に、弁間部、弁−
チャンバ間部のごく狭い範囲しか肉盛しない場合には、
母材である鋳鉄と肉盛合金であるFe−Ni合金の熱膨
張率の違い等に起因して肉盛部と母材の境界部に亀裂が
発生する。このため、従来は弁間部、弁−チャンバ間部
を含む広い範囲を肉盛りすることにより、この問題に対
処している。従って、この場合にもコスト高となるとい
う問題がある。
チャンバ間部のごく狭い範囲しか肉盛しない場合には、
母材である鋳鉄と肉盛合金であるFe−Ni合金の熱膨
張率の違い等に起因して肉盛部と母材の境界部に亀裂が
発生する。このため、従来は弁間部、弁−チャンバ間部
を含む広い範囲を肉盛りすることにより、この問題に対
処している。従って、この場合にもコスト高となるとい
う問題がある。
更に、シリンダヘッドを予熱しないと肉盛性が悪く、シ
リンダヘッドを予熱して肉盛した場合には、予熱工程を
余分に必要し、また場合により焼鈍を必要とするという
問題がある。
リンダヘッドを予熱して肉盛した場合には、予熱工程を
余分に必要し、また場合により焼鈍を必要とするという
問題がある。
そこで、従来と同程度の亀裂防止効果を維持しつつ、製
造性が良く、かつ低コストにする工夫が望まれていた。
造性が良く、かつ低コストにする工夫が望まれていた。
上記問題は、次に述べる本発明の内燃機関用シリンダヘ
ッドの製造方法によって解決される。
ッドの製造方法によって解決される。
部ち、本発明の内燃機関用シリンダヘッドの製造方法は
、鋳鉄を原料としてシリンダヘッド粗形材を鋳造する際
、シリンダヘッドの吸気弁と排気弁の間の弁間部並びに
吸気弁とチャンバ穴の間および排気弁とチャンバ穴の間
の弁−チャンバ間部の各表面に対応する鋳型の部分に冷
し金を設置し、注湯後、溶湯が凝固してシリンダヘッド
粗形材の温度が1000℃〜1050℃となったときに
冷し金を鋳型から引き抜き、その状態で放置することに
よりセメンタイトを分解して球状あるいは塊状の黒鉛を
析出させることを特徴としている。
、鋳鉄を原料としてシリンダヘッド粗形材を鋳造する際
、シリンダヘッドの吸気弁と排気弁の間の弁間部並びに
吸気弁とチャンバ穴の間および排気弁とチャンバ穴の間
の弁−チャンバ間部の各表面に対応する鋳型の部分に冷
し金を設置し、注湯後、溶湯が凝固してシリンダヘッド
粗形材の温度が1000℃〜1050℃となったときに
冷し金を鋳型から引き抜き、その状態で放置することに
よりセメンタイトを分解して球状あるいは塊状の黒鉛を
析出させることを特徴としている。
以下に、本発明を更に具体的に説明する。
本発明において、シリンダヘッド材料としては鋳鉄を使
用する。かかる鋳鉄として、JIS Fe20、Fe
25、FC30等を用いることができる。
用する。かかる鋳鉄として、JIS Fe20、Fe
25、FC30等を用いることができる。
シリンダヘッドの弁間部等には、冷し金によりチル化層
が形成される。このチル化層は0.2 tl1以上設け
ないと十分な効果が得られない。従って、鋳型に設置す
る冷し金は、0.2 tm以上の深さのチル化層が得ら
れる容量のものを用いる必要がある。
が形成される。このチル化層は0.2 tl1以上設け
ないと十分な効果が得られない。従って、鋳型に設置す
る冷し金は、0.2 tm以上の深さのチル化層が得ら
れる容量のものを用いる必要がある。
本発明において、冷し金により形成されたチル化層は、
1000℃〜1050℃まで降温したときに冷し金を引
き抜かれることにより、後は余熱で熱処理されることに
なり、セメンタイトが分解して球状あるいは塊状黒鉛が
得られる。
1000℃〜1050℃まで降温したときに冷し金を引
き抜かれることにより、後は余熱で熱処理されることに
なり、セメンタイトが分解して球状あるいは塊状黒鉛が
得られる。
なお、シリンダヘッドを鋳造する場合、上記1000℃
〜1050℃まで降温するのに要する時間は、シリンダ
ヘッドの大きさにもよるが鋳造後5分程度である。
〜1050℃まで降温するのに要する時間は、シリンダ
ヘッドの大きさにもよるが鋳造後5分程度である。
本発明により得られたシリンダヘッドによれば、従来、
熱応力等により亀裂等の不具合が発生し易かった弁間部
と弁−チャンバ間部の表面部が、基地をパーライトとし
た状態で黒鉛形状が片状から球状あるいは塊状とされた
ため、靭性および強度が向上し、従来のFe−Ni合金
に比べ耐亀裂性で遜色はない。
熱応力等により亀裂等の不具合が発生し易かった弁間部
と弁−チャンバ間部の表面部が、基地をパーライトとし
た状態で黒鉛形状が片状から球状あるいは塊状とされた
ため、靭性および強度が向上し、従来のFe−Ni合金
に比べ耐亀裂性で遜色はない。
また、本発明の場合、基地が母材と同じであるため、従
来のFe−Ni合金の肉盛に比べ、界面における耐亀裂
性が優れている。
来のFe−Ni合金の肉盛に比べ、界面における耐亀裂
性が優れている。
また、高価なFe−Ni合金を使用しないため、低コス
ト化が図れる。
ト化が図れる。
更に、本発明のシリンダヘッドの製造方法によれば、従
来の鋳造工程に冷し金の着脱という操作を加えるだけで
、片状黒鉛を球状あるいは塊状黒鉛とすることができる
。従って、極めて生産性の高い方法である。
来の鋳造工程に冷し金の着脱という操作を加えるだけで
、片状黒鉛を球状あるいは塊状黒鉛とすることができる
。従って、極めて生産性の高い方法である。
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。
ここで、第1図は本発明の実施例に係る内燃機関用シリ
ンダヘッドの製造方法の一工程を示す概略断面図、第2
図は本発明の実施例で得られた内燃機関用シリンダヘッ
ドの弁間部近傍を示す概略構成図、第3図は本発明の実
施例で得られたシリンダヘッドの弁間部の金属組織を示
す顕微鏡写真(X 100倍)である。
ンダヘッドの製造方法の一工程を示す概略断面図、第2
図は本発明の実施例で得られた内燃機関用シリンダヘッ
ドの弁間部近傍を示す概略構成図、第3図は本発明の実
施例で得られたシリンダヘッドの弁間部の金属組織を示
す顕微鏡写真(X 100倍)である。
シリンダヘッドの材料として、普通鋳鉄(JIS F
e12)を20トン坩堝型低周波炉で溶解し、砂型鋳造
法により第2図に要部の概要を示すディーゼルエンジン
用シリンダヘッド粗形材1を鋳造した。即ち、第1図に
おいて、2は砂型であり、ウォータジャケット等を形成
する中子3が幅木部で保持されている。そして、シリン
ダヘッドの弁間部と弁−チャンバ間部に対応する位置に
は冷し金4が設置されている。この砂型2と中子3と冷
し金4により、所定のシリンダヘッド形状の製品キャビ
ティ5が形成される。この鋳型に、湯口6から低周波炉
で溶解した溶融鋳鉄を注いで鋳造を行った。鋳造後、5
分経過してシリンダヘッド粗形材lの温度が1000℃
〜1050℃となったところで冷し金4を鋳型から引き
抜き、そのまま放置した。次いで、型バラクを行い、シ
リンダへノド粗形材1を取り出した。得られたシリンダ
ヘッド粗形材1の弁間部と弁−チャンバ間部には深さ2
Bにわたって塊状黒鉛とパーライトの層が形成されてい
た。このシリンダヘッド粗形材1の弁間部近傍の要部を
示したのが第2図である。
e12)を20トン坩堝型低周波炉で溶解し、砂型鋳造
法により第2図に要部の概要を示すディーゼルエンジン
用シリンダヘッド粗形材1を鋳造した。即ち、第1図に
おいて、2は砂型であり、ウォータジャケット等を形成
する中子3が幅木部で保持されている。そして、シリン
ダヘッドの弁間部と弁−チャンバ間部に対応する位置に
は冷し金4が設置されている。この砂型2と中子3と冷
し金4により、所定のシリンダヘッド形状の製品キャビ
ティ5が形成される。この鋳型に、湯口6から低周波炉
で溶解した溶融鋳鉄を注いで鋳造を行った。鋳造後、5
分経過してシリンダヘッド粗形材lの温度が1000℃
〜1050℃となったところで冷し金4を鋳型から引き
抜き、そのまま放置した。次いで、型バラクを行い、シ
リンダへノド粗形材1を取り出した。得られたシリンダ
ヘッド粗形材1の弁間部と弁−チャンバ間部には深さ2
Bにわたって塊状黒鉛とパーライトの層が形成されてい
た。このシリンダヘッド粗形材1の弁間部近傍の要部を
示したのが第2図である。
第2図において、7はインテークポート(吸気口)、8
はエキゾーストボート(排気口)、9はチャンバ穴であ
る。そして、インテークポート7とエキゾーストボート
8の間のハツチングで示した部分が弁間部10であり、
インテークポート7とチャンバ穴9の間およびエキゾー
ストボート8とチャンバ穴9の間のハツチングで示した
部分が弁−チャンバ間部11.12である。
はエキゾーストボート(排気口)、9はチャンバ穴であ
る。そして、インテークポート7とエキゾーストボート
8の間のハツチングで示した部分が弁間部10であり、
インテークポート7とチャンバ穴9の間およびエキゾー
ストボート8とチャンバ穴9の間のハツチングで示した
部分が弁−チャンバ間部11.12である。
このシリンダヘッド粗形材1の弁間部10の金属&11
織を調べたところ、第3図に顕微鏡写真で示すように、
セメンタイトが分解して球状あるいは塊状の黒鉛が析出
していることが確かめられた。
織を調べたところ、第3図に顕微鏡写真で示すように、
セメンタイトが分解して球状あるいは塊状の黒鉛が析出
していることが確かめられた。
なお、基地組織はパーライトであった。次いで、このシ
リンダヘッド粗形材1を機械加工してシリンダへノドA
とした。
リンダヘッド粗形材1を機械加工してシリンダへノドA
とした。
この結果得られたシリンダヘッドAの弁間部10等の硬
さはビッカース硬さHV195であった。
さはビッカース硬さHV195であった。
(第1比較例)
実施例において、シリンダヘッド粗形材1の弁間部10
および弁−チャンバ間部11.12に冷し金を用いた処
理を行うことなく鋳造し、そのまま機械加工により最終
製品に仕上げたこと以外、他は実質的に第1実施例と同
様にしてシリンダヘッドBを製造した。
および弁−チャンバ間部11.12に冷し金を用いた処
理を行うことなく鋳造し、そのまま機械加工により最終
製品に仕上げたこと以外、他は実質的に第1実施例と同
様にしてシリンダヘッドBを製造した。
このシリンダヘッドBの弁間部10等の基地はパーライ
トであり、片状黒鉛が析出していた。また、ビッカース
硬さはHV18Bであった。
トであり、片状黒鉛が析出していた。また、ビッカース
硬さはHV18Bであった。
(第2比較例)
第1比較例と同様にしてディーゼルエンジン用シリンダ
ヘッド粗形材1を鋳造した。得られたシリンダヘッド粗
形材1の弁間部10と弁−チャンバ間部11.12に幅
IQms、深さ4鶴の溝を加工し、亀裂防止と肉盛性の
改善のためシリンダヘッド粗形材1を450℃に予熱し
た後、鉄−ニソケル合金棒(Fe−50%Ni合金)を
用いて、酸素−アセチレン炎で溝を埋めるように肉盛を
行った。次いで、600℃で3時間保持して歪取りのた
めの焼鈍を行い、その後、肉盛部の厚さが211となる
ように機械加工してシリンダヘッドCを得た。
ヘッド粗形材1を鋳造した。得られたシリンダヘッド粗
形材1の弁間部10と弁−チャンバ間部11.12に幅
IQms、深さ4鶴の溝を加工し、亀裂防止と肉盛性の
改善のためシリンダヘッド粗形材1を450℃に予熱し
た後、鉄−ニソケル合金棒(Fe−50%Ni合金)を
用いて、酸素−アセチレン炎で溝を埋めるように肉盛を
行った。次いで、600℃で3時間保持して歪取りのた
めの焼鈍を行い、その後、肉盛部の厚さが211となる
ように機械加工してシリンダヘッドCを得た。
このシリンダへノドCの弁間部10等は鉄−ニソケル合
金層となっており、ビッカース硬さはHv187であっ
た。
金層となっており、ビッカース硬さはHv187であっ
た。
(評価)
上記実施例および比較例で得られたシリンダヘッドA−
Cを、それぞれエンジンに組み付けて耐久試験を行った
。耐久試験は実機運転時における全負荷状態で400O
rpmおよび無負荷状態で100 Orpmという条件
で行った。
Cを、それぞれエンジンに組み付けて耐久試験を行った
。耐久試験は実機運転時における全負荷状態で400O
rpmおよび無負荷状態で100 Orpmという条件
で行った。
この結果、第1比較例で得られたシリンダへ・ノドBは
、300時間以内で弁間部および弁−チャンバ間部に亀
裂が発生するのが観察されたが、実施例と第2比較例で
得られたシリンダヘッドA、Cは、それぞれ500時間
の連続運転を行っても弁間部等になんら異常は認められ
なかった。
、300時間以内で弁間部および弁−チャンバ間部に亀
裂が発生するのが観察されたが、実施例と第2比較例で
得られたシリンダヘッドA、Cは、それぞれ500時間
の連続運転を行っても弁間部等になんら異常は認められ
なかった。
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
例えば、実施例ではディーゼルエンジン用シリンダヘッ
ドに本発明を適用した例を示したが、ガソリンエンジン
用シリンダヘッドにも同様に適用することができる。
ドに本発明を適用した例を示したが、ガソリンエンジン
用シリンダヘッドにも同様に適用することができる。
以上より、本発明の内燃機関用シリンダヘッドの製造方
法によれば、以下の効果を奏する。
法によれば、以下の効果を奏する。
(イ)黒鉛形状が片状から粒状あるいは塊状となってい
るため、弁間部等における亀裂の発生が大幅に低減され
る。
るため、弁間部等における亀裂の発生が大幅に低減され
る。
(ロ)従来のように、高価なF e −N i合金を大
量にかつ広範囲に使用することがないため、低コスト化
が図れる。
量にかつ広範囲に使用することがないため、低コスト化
が図れる。
(ハ)従来の肉盛のように、シリンダヘッドを予熱する
必要がないため、省エネが図れる。
必要がないため、省エネが図れる。
(ニ)従来の鋳造工程をそれ程変更することなく、単に
冷し金の着脱を行うだけで黒鉛の球状、塊状化が行なえ
る。
冷し金の着脱を行うだけで黒鉛の球状、塊状化が行なえ
る。
第1図は本発明の実施例に係る内燃機関用シリンダヘッ
ドの製造方法の一工程を示す概略断面図、第2図は本発
明の実施例で得られた内燃機関用シリンダヘッドの弁間
部近傍を示す概略構成図、第3図は本発明の実施例で得
られたシリンダヘッドの弁間部の金属組織を示す顕微鏡
写真(×100倍)である。 1・・−・−・シリンダヘッド粗形材 2−・−−−一一一砂型 3・−−−−−・中子 4−−−−−−−一冷し金 5−・−製品キャビティ 6−−−−−一・湯口 ア・・−・−インテークボート 8−・・−・−エキゾーストポート 9−・−−−−−チャンバ穴 10−−−−−−一弁間部 11.12・−・・弁−チャンバ間部 出願人 トヨタ自動車株式会社 第1図 第2図 (xtOO)
ドの製造方法の一工程を示す概略断面図、第2図は本発
明の実施例で得られた内燃機関用シリンダヘッドの弁間
部近傍を示す概略構成図、第3図は本発明の実施例で得
られたシリンダヘッドの弁間部の金属組織を示す顕微鏡
写真(×100倍)である。 1・・−・−・シリンダヘッド粗形材 2−・−−−一一一砂型 3・−−−−−・中子 4−−−−−−−一冷し金 5−・−製品キャビティ 6−−−−−一・湯口 ア・・−・−インテークボート 8−・・−・−エキゾーストポート 9−・−−−−−チャンバ穴 10−−−−−−一弁間部 11.12・−・・弁−チャンバ間部 出願人 トヨタ自動車株式会社 第1図 第2図 (xtOO)
Claims (1)
- (1)鋳鉄を原料としてシリンダヘッド粗形材を鋳造す
る際、シリンダヘッドの吸気弁と排気弁の間の弁間部並
びに吸気弁とチャンバ穴の間および排気弁とチャンバ穴
の間の弁−チャンバ間部の各表面に対応する鋳型の部分
に冷し金を設置し、注湯後、溶湯が凝固してシリンダヘ
ッド粗形材の温度が1000℃〜1050℃となったと
きに冷し金を鋳型から引き抜き、その状態で放置するこ
とによりセメンタイトを分解して球状あるいは塊状の黒
鉛を析出させることを特徴とする内燃機関用シリンダヘ
ッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28614185A JPS62144867A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 内燃機関用シリンダヘツドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28614185A JPS62144867A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 内燃機関用シリンダヘツドの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62144867A true JPS62144867A (ja) | 1987-06-29 |
Family
ID=17700465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28614185A Pending JPS62144867A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 内燃機関用シリンダヘツドの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62144867A (ja) |
-
1985
- 1985-12-19 JP JP28614185A patent/JPS62144867A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yamagata | The science and technology of materials in automotive engines | |
US20090178640A1 (en) | Cast steel piston for internal combustion engines | |
PT2052094T (pt) | Material de aço com elevado teor de silício para a produção de anéis de segmento e camisas de cilindro | |
CA2660137A1 (en) | Wear-resistant aluminum alloy for casting engine blocks with linerless cylinders | |
KR20040066923A (ko) | 실린더 헤드용 회주철 | |
JPS62144867A (ja) | 内燃機関用シリンダヘツドの製造方法 | |
JP3537038B2 (ja) | 内燃機関用シリンダライナの製造方法 | |
JPS62144866A (ja) | 内燃機関用シリンダヘツドの製造方法 | |
JPS6178548A (ja) | 部分チルド鋳鉄鋳物製造用鋳型 | |
JP2003001404A (ja) | 鋳鉄製成形品の鋳造方法 | |
CN100467650C (zh) | TiC处理的铸铁气缸套及其合成方法 | |
Hoag et al. | Cylinder block and head materials and manufacturing | |
JPH0445264B2 (ja) | ||
JP2002174140A (ja) | シリンダスリーブ及び内燃機関用シリンダブロック並びに内燃機関 | |
JP2002178132A (ja) | シリンダスリーブ及びシリンダスリーブの製造方法並びに内燃機関用シリンダブロック | |
JPH03140413A (ja) | 鋳鉄製シリンダヘッドの製造方法 | |
JPS62279255A (ja) | 鋳鉄製シリンダブロツクおよびその製造方法 | |
JPH0263645A (ja) | シリンダーヘッドの鋳造方法 | |
JPS6160252A (ja) | 部分的にチル化した鋳鉄製軸の鋳造用鋳物型 | |
JPS6287654A (ja) | 鋳鉄製内燃機関用シリンダヘツド及びその製造方法 | |
JPS6393876A (ja) | 鋳鉄製内燃機関用シリンダヘツド | |
JP2002180104A (ja) | シリンダスリーブ及び内燃機関用シリンダブロック | |
JPH08953B2 (ja) | アルミダイカスト製シリンダブロツクの製造方法 | |
JP3185781B2 (ja) | チルド鋳鉄製中空カム軸およびその鋳造方法 | |
JPS62170488A (ja) | 鋳鉄製内燃機関用ピストンおよびその製造方法 |