JPWO2019225038A1 - 円筒部材 - Google Patents

Abstract

外周側の金属と鋳鉄製円筒部材とが一体化された際の接合強度を向上させることができる鋳鉄製円筒部材を提供することを課題とする。そのため、外周面に括れた突起を含む複数の突起を有する鋳鉄製の円筒部材であって、｛（Ａａｖ２−Ｂａｖ２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２で表すアンカー部指数（Ｉ）を特定の範囲とする。

Description

本発明は、シリンダライナなどの鋳鉄製円筒部材に関する。

鋳鉄製円筒部材は、内燃機関のシリンダライナや、内接式ドラムブレーキのブレーキドラム、軸受部材または支持部材などに用いられる。
鋳鉄製円筒部材は外周面が金属材料により鋳包まれて、外周側の金属と鋳鉄製円筒部材とが一体化される。そして、一体化された際の接合強度を保つため、鋳鉄製円筒部材の外周面には複数の突起が設けられる（例えば特許文献１及び２参照）。

特開２００５−１９４９８３号公報 特開２００９−２６４３４７号公報

上記特許文献１及び２では、鋳鉄製円筒部材の外周面に存在する複数の突起について、突起の数、突起の高さ、突起の外周底面から特定の高さにおける面積率などを最適な値にすることが検討されている。一方で、突起のうちいくつかは括れた形状、すなわち、先端部が太く、中間部が細い形状が存在することが開示されているが、詳細は未だ不明であった。
本発明は、特許文献１及び２とは異なる方法で、外周側の金属と鋳鉄製円筒部材とが一体化された際の接合強度を上げることを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討したところ、接合強度には突起の括れ形状が非常に重要であることを見出した。そして、突起を形成する際の条件を様々検討し、特定形状の突起を鋳鉄製円筒部材外周面に有することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明は、外周面に括れた突起を含む複数の突起を有する鋳鉄製の円筒部材であって、以下の（ｉ）を満たす、円筒部材。
（ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．０３≦（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

本発明者らは突起の形状について更に検討を行い、突起の高さ方向における特定の箇所が、接合強度の向上には特に重要であることにも想到した。
本発明の別の形態は、外周面に括れた突起を含む複数の突起を有する鋳鉄製の円筒部材であって、該形成された突起の平均高さＨが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、１００ｍｍ^２当たりの突起の数Ｐｎが２０以上１１０以下であり、且つ以下の（Ｉ）を満たす、円筒部材。
（Ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．００２５≦｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

また、前記（ｉ）及び（Ｉ）において、突起の括れ率Ｐｒは０．７以上であることが好ましく、前記突起は、更に以下の（ｉｉ）を満たすことが好ましい。
（ｉｉ） １．１≦（Ａ_ａｖ／Ｂ_ａｖ）≦２．５

また、本発明の別の側面は、上記記載の鋳鉄製の円筒部材と、該鋳鉄製の円筒部材を鋳包む外周部材とを含む複合構造体である。

また、本発明の更に別の側面は、鋳鉄製の円筒部材と、該鋳鉄製の円筒部材を鋳包む外周部材とを含む複合構造体の製造方法であって、
鋳鉄製の円筒部材の外周面に、括れた突起を含む複数の突起を形成する工程と、該突起が形成された円筒部材を外周部材により鋳包む工程と、を含み、
該形成された突起は以下の（ｉ）及び／又は（Ｉ）を満たす、複合構造体の製造方法。
（ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．０３≦（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。
（Ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．００２５≦｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

また、本発明の更に別の側面は、鋳鉄製の円筒部材と、該鋳鉄製の円筒部材を鋳包む外周部材とを含む複合構造体の接合強度を向上させる方法であって、
鋳鉄製の円筒部材の外周面に、括れた突起を含む複数の突起を形成する工程と、該突起が形成された円筒部材を外周部材により鋳包む工程と、を含み、
該形成された突起は以下の（ｉ）及び／又は（Ｉ）を満たす、方法。
（ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．０３≦（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。
（Ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．００２５≦｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

本発明により、外周側の金属と鋳鉄製円筒部材とが一体化された際の接合強度を向上させることができる鋳鉄製円筒部材を提供することができる。

アンカー部指数（ｉ）を説明するための、括れた突起の断面模式図である。 括れの無い、その他の突起の断面模式図である。 アンカー部指数（Ｉ）を説明するための、括れた突起の断面模式図である。 マイクロスコープによる突起の観察の概要を示す模式図である。 アンカー部指数（ｉ）と、接合強度との相関関係を示すグラフである。 アンカー部指数（Ｉ）と、接合強度との相関関係を示すグラフである。

本発明の一実施形態は、外周面に括れた突起を含む複数の突起を有する鋳鉄製の円筒部材であって、以下の（ｉ）を満たす、円筒部材である。
（ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、前記括れた突起のうち、任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
０．０３≦（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００を満たす。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

本実施形態において、鋳鉄製の円筒部材がその外周面に有する複数の突起は、括れた形状の突起を含む。括れた形状の突起について、図１を用いて説明する。
図１は、括れた形状の突起の一例を示す拡大断面模式図である。また、図２は、括れていない、その他形状の突起の一例を示す拡大断面模式図である。

括れた突起は外周面の基底面からの高さＨを有し、典型的には規定面から高さ方向に向かって太さが漸減し、最小太さＢを有する。その後高さ方向に向かって太さが漸増し、最大太さＡを有する。このように、突起の基底面から高さ方向に向かって、最小太さＢ、最大太さＡの順に有する突起を、本明細書では括れた突起とする。

本発明者らは、外周側の金属と鋳鉄製円筒部材とが一体化された際の接合強度の向上のため、この括れた突起の形状に着目した。そして、１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、括れた突起のうち、任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ、最小太さの平均をＢ_ａｖ、としたときに、（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００をアンカー部指数（ｉ）と定義し、このアンカー部指数（ｉ）を特定の範囲とすることで、外周部材と鋳鉄製円筒部材とが一体化された際の接合強度を向上させることが可能となることを見出した。アンカー部（ｉ）の面積は、図１においてハッチングにより示される。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

アンカー部指数（ｉ）は０．０３以上であり、０．０４以上であってよく、０．０５以上であってよく、０．０６以上であってよく、また上限は特段限定されないが、０．２５以下であってよく、０．２２以下であってよく、０．２０以下であってよく、０．１８以下であってよく、０．１６以下であってよく、０．１５以下であってよく、０．１４以下であってよく、０．１３以下であってよく、０．１２以下であってよい。湯回りを向上させる観点からは、アンカー部指数（ｉ）は０．２５以下であることが好ましい。

一方で本発明者らは、更に突起の形状について検討を行い、突起の高さ方向における特定の箇所が、接合強度に特に重要であることに想到した。このことについて図３により説明する。
図１で示したアンカー部（ｉ）面積は、最大太さＡを直径とする円と最小太さＢを直径とする円との面積の差を示すものである。そしてアンカー部指数（ｉ）は、当該面積の差を用いて算出された値である。
一方で突起の高さ方向に更に着目すると、接合強度を向上させることに大きく寄与する部分は、図３においてハッチングで示す、突起のうち最大太さＡと最小太さＢとの間の部分、すなわちアンカー部（Ｉ）面積であった。そして、突起の高さＨ（ｍｍ）のうち、接合強度に寄与する最大太さＡと最小太さＢとの間の距離は、平均して０．３５Ｈであることを導き出し、当該パラメータをアンカー部指数（ｉ）に組み込むことで、アンカー部（Ｉ）面積を用いた、以下に示す新たなアンカー部指数（Ｉ）を見出した。

即ちアンカー部指数（Ｉ）は、１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ で表され、当該アンカー部指数（Ｉ）は、本実施形態では０．００２５以上である。
なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。

アンカー部指数（Ｉ）は０．００３以上であってよく、０．００４以上であってよく、０．００６以上であってよく、０．００８以上であってよく、０．０１以上であってよく、また上限は特段限定されないが、０．０４以下であってよく、０．０３５以下であってよく、０．０３以下であってよく、０．０２５以下であってよい。

また、Ａ_ａｖ／Ｂ_ａｖをアンカー部の括れ形状と定義し、該アンカー部の括れ形状が一定の範囲であることで、外周部材と鋳鉄製円筒部材とが一体化された際の接合強度をより向上させることが可能となることにも想到した。アンカー部の括れ形状は、通常１．１以上であり、１．２以上であってよく、１．３以上であってよく、１．４以上であってよく、１．５以上であってよい。また、２．５以下であってよく、２．４以下であってよく、２．３以下であってよく、２．２以下であってよく、２．０以下であってよい。

括れた形状の突起の最大太さの平均Ａ_ａｖは、通常０．３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上であってよく、０．５ｍｍ以上であってよく、０．６ｍｍ以上であってよい。また通常１．５ｍｍ以下、１．４ｍｍ以下であってよく、１．３ｍｍ以下であってよく、１．２ｍｍ以下であってよく、１．０ｍｍ以下であってよい。
最小太さの平均Ｂ_ａｖは、通常０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上であってよく、０．３ｍｍ以上であってよく、０．４ｍｍ以上であってよい。また通常１．２ｍｍ以下、１．１ｍｍ以下であってよく、１．０ｍｍ以下であってよく、０．９ｍｍ以下であってよく、０．８ｍｍ以下であってよい。
突起の括れ率Ｐｒは、通常５０％以上であり、６０％以上であってよく、７０％以上であってよく、８０％以上であってよく、９０％以上であってよく、９２％以上であってよく、９４％以上であってよく、９５％以上であってよく、９６％以上であってよく、９７％以上であってよく、９８％以上であってよく、９９％以上であってよい。なお、ここでの突起の括れ率はパーセンテージ表記（Ｐｒ×１００）である。一般的に突起の高さが低い場合には括れ率が低くなる傾向にあるが、本実施形態では、突起の高さが低い場合であっても括れ率を高くすることで、アンカー部指数を高くすることが可能となり、高い接合強度を達成できる。

鋳鉄製の円筒部材が有する突起の平均高さＨ（ｍｍ）は特段限定されず、通常０．３ｍｍ以上であってよく、０．４ｍｍ以上であってよく、１．０ｍｍ以下であってよく、０．９ｍｍ以下であってよい。一例では、０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満であってよく、０．３ｍｍ以上０．５５ｍｍ以下であってよく、０．３ｍｍ以上０．５未満であってよく、０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってよく、また、０．６ｍｍ以上１．０以下であってよい。

突起の数は、通常１００ｍｍ^２あたり、通常５個以上であり、１０個以上であってよく、２０個以上であってよく、また通常２００個以下であり、１８０個以下であってよく、１１０個以下であってよい。一例では、５個以上６０個以下であってよく、２０個以上１１個以下であってよく、７０個以上１５０個以下であってよく、６１個以上１８０個以下であってよい。

括れた形状の突起は、マイクロスコープによる観察により判断することができる。より具体的には、円筒部材の外周面を、円筒部材の中心点と外周面の測定点を通過して延伸する線に対し約４５°の角度から突起を観察する。突起の観察により、突起の最大太さＡ、最小太さＢなどを測定できる。なお、ここでいう突起の太さは、観察される突起の幅とも言い換えることができる。図４により観察方法をより具体的に説明する。
ブロック台１上に評価用円筒部材２を配置した。評価用円筒部材２の斜め上方には、テレビモニタ（図示せず）に接続されたマイクロスコープ３を、マイクロスコープ３の光軸Ｍが鉛直方向と平行となるよう、配置した。マイクロスコープ３の光軸Ｍと測定する円筒部材２の外周面との交点は、円筒部材２の中心点と外周面の測定点を通過して延伸する線Ｏとの間で約４５°の角度を形成するようにして、円筒部材２の表面に形成された突起が観察される。

本実施形態の鋳鉄製の円筒部材の用途は特に限定されるものではないが、典型的にはシリンダライナやブレーキドラムとして用いられる。鋳鉄製円筒部材の外周面の少なくとも一部が外周部材により覆われることで、鋳鉄製円筒部材と外周部材との複合構造体となり、複合構造体として、様々な用途に用いられる。複合構造体は、鋳鉄製の円筒部材が外側部材に鋳包まれた複合構造体であることが好ましい。

外側部材としては特段限定されないが、高温状態から冷却することにより固化する材料あるいは重合反応により硬化する液状材料、あるいは、加熱により融着もしくは焼結する粉末状原料などを用いることができる。典型的には、アルミニウム合金などを用いた溶湯が挙げられる。

本実施形態の鋳鉄製の円筒部材の製造方法の一例を以下に説明する。
鋳鉄製の円筒部材の素材となる鋳鉄の組成は、特に限定されるものではなく、円筒部材の使用用途に応じて適宜選択できる。典型的には、耐摩耗性、耐焼き付き性および加工性を考慮したＪＩＳ ＦＣ２５０相当の片状黒鉛鋳鉄の組成として、以下に示す組成を例示できる。
Ｃ ：３．０〜３．７質量％
Ｓｉ：２．０〜２．８質量％
Ｍｎ：０．５〜１．０質量％
Ｐ ：０．２５質量％以下
Ｓ ：０．１５質量％以下
Ｃｒ：０．５質量％以下
残部：Ｆｅおよび不可避的不純物

鋳鉄製の円筒部材製造方法は特段限定されないが、遠心鋳造法によることが好ましく、典型的には以下の工程Ａ〜Ｅを含む。
＜工程Ａ：懸濁液調製工程＞
工程Ａは、耐火基材、粘結剤、及び水を所定の比率で配合して懸濁液を作成する工程である。
耐火基材としては、典型的には珪藻土が用いられるが、これに限られない。懸濁液中の珪藻土の含有量は、通常２０質量％以上、３５質量％以下であり、珪藻土の平均粒径は通常２μｍ以上、３５μｍ以下である。
粘結剤としては、典型的にベントナイトが用いられるが、これに限られない。懸濁液中のベントナイトの含有量は、通常３質量％以上、９質量％以下である。
また、懸濁液中の水の含有量は、通常６２質量％以上、７８質量％以下である。

＜工程Ｂ：塗型剤調製工程＞
工程Ｂは、工程Ａで調製した懸濁液に所定量の界面活性剤を添加して、塗型剤を作成する工程である。
界面活性剤の種類は特に限定されず、既知の界面活性剤が用いられる。界面活性剤の配合量は懸濁液１００質量部に対し、通常０．００５質量部以上、０．０４質量部以下である。

＜工程Ｃ：塗型剤塗布工程＞
工程Ｃは、鋳型となる円筒状金型の内周面に塗型剤を塗布する工程である。塗布方法は特段限定されないが、典型的には噴霧塗布が用いられる。塗型剤の塗布時には、塗型剤の層が内周面全周にわたって略均一の厚さに形成されるように塗型剤が塗布されることが好ましい。また、塗型剤を塗布し、塗型剤層を形成する際に、円筒状金型を回転させることで、適度な遠心力を付与することが好ましい。

ここで円筒部材表面に存在する突起の製造は、次のプロセスを経て形成されるものと、本発明者らは推測する。
すなわち、所定温度に加熱された鋳型の内周面に形成された塗型剤層は、塗型剤中の水分が急速に蒸発して気泡が発生する。そして相対的にサイズの大きい気泡に対して界面活性剤が作用したり、相対的にサイズの小さい気泡同士が結合したりすることで、塗型剤層の内周側に凹穴が形成される。塗型剤層は鋳型の内周面から徐々に乾燥し、凹穴を形成する塗型剤層が徐々に固形化する過程で、塗型剤層に括れた形状を有する凹穴が形成される。
塗型剤層の厚みは、突起の高さの１．１〜２．０倍の範囲内で選択することが好ましいが、これに限られない。塗型剤層をこの厚みとする場合には、鋳型の温度を３００℃以下とすることが好ましい。

＜工程Ｄ：鋳鉄鋳込み工程＞
工程Ｄは、乾燥した塗型剤層を有する回転状態にある鋳型内へ、鋳鉄を鋳込む工程である。この際に、前工程で説明した塗型剤層の括れた形状を有する凹穴に溶湯が充填されることで、円筒部材の表面に括れた突起が形成される。なお、この際にも適度な遠心力を付与することが好ましい。

＜工程Ｅ：取り出し、仕上げ工程＞
工程Ｅは、製造した円筒部材を鋳型から取り出し、円筒部材表面の塗型剤層をブラスト処理により円筒部材から除去することで、円筒部材が完成する。

上記工程を経て鋳鉄製円筒部材が完成するが、円筒部材の表面の突起の、アンカー部指数を特定の範囲とするためには、括れた突起を多く製造することが必要である。このためには、工程Ａにおける水の量、工程Ｂにおける界面活性剤の量、塗型剤層の厚み、塗型剤層形成の際のＧｎｏ、鋳鉄鋳込みの際のＧｎｏなどを適宜調整する必要がある。具体的には、
・工程Ａにおける水の配合量：６５質量％〜７５質量％
・工程Ｂにおける界面活性剤の添加量：０．００５質量％〜０．０４質量％
・塗型剤層の厚み：０．５ｍｍ〜１．１ｍｍ
・Ｇｎｏ（ライニング）：２０Ｇ〜８０Ｇ
・Ｇｎｏ（鋳込み）：８０Ｇ〜１６０Ｇ
などとすることで、円筒部材の表面の突起の、アンカー部指数を特定の範囲とし易くなる。
なお、Ｇｎｏ（ライニング）は、上記工程Ｃにおいて塗型剤層を形成する際に円筒状金型を回転させた際のＧ（遠心力）を示し、Ｇｎｏ（鋳込み）は、上記工程Ｄにおいて鋳型を回転させた際のＧ（遠心力）を示す。

本実施形態では、このようにアンカー部指数を特定の範囲となるように、円筒部材表面の突起を調整することで、円筒部材と、円筒部材を鋳包む外周部材と、を含む複合構造体の接合強度を向上させることができる。

以下実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

本実施例で用いた測定方法は以下のとおりである。
＜突起の平均高さ＞
突起の平均高さ（以下単に「突起の高さ」ともいう）は、ダイヤルデプスゲージ（最小単位が０．０１ｍｍ）により測定した。測定は、円筒部材の軸方向の両端部分で、直径方向に対向する２か所ずつ行い、これら４か所の平均を突起の高さＨ（ｍｍ）とした。

＜突起数＞
突起数は、非接触式３次元レーザー測定器を用いて、円筒部材の外周面を測定して１ｃｍ×１ｃｍの等高線図を得た後、この等高線図中の高さ３００μｍの等高線で囲まれた領域の数をカウントして求めた。突起の高さの測定と同様に、測定は、円筒部材の軸方向の両端部分で、直径方向に対向する２か所ずつ行い、これら４か所の平均を１００ｍｍ^２当たりの突起数Ｐｎとした。

＜括れ率、突起の最大太さ、最小太さ＞
括れ率は、マイクロスコープ（株式会社ハイロックス製デジタルマイクロスコープＫＨ−１３００）を用い、突起を観察することで、当該突起が括れた突起であるか否かを観察し、１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数をＰｎで除することで、括れ率Ｐｒとした。
また、同様に突起を観察することで、任意の突起２０個の最大太さＡと最小太さＢを求め、それぞれ平均をＡ_ａｖ、Ｂ_ａｖとした。

＜アンカー部指数（ｉ）、アンカー部指数（Ｉ）、アンカー部括れ形状＞
上記測定したＡ_ａｖ、Ｂ_ａｖ、Ｐｎ、Ｐｒの値を用い、（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００をアンカー部指数（ｉ）、更に突起の高さＨを加えて、｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝０．３５Ｈ／２をアンカー部指数（Ｉ）、（Ａ_ａｖ／Ｂ_ａｖ）をアンカー部括れ形状とした。

＜接合強度＞
引張試験機（島津製作所製、万能試験機：ＡＧ−５０００Ｅ）を用いて、円筒部材と外周部材との一方をクランプにより固定し、他方を両部材の接合面と直交する方向に引張強度を加えた。両部材が剥離した際の引張強度を接合強度とした。

実験１：
・塗型剤の調製
以下の表１に示す原料を用い、塗型剤１〜６を調製した。

・鋳鉄製の円筒部材の作製
同一組成の溶湯を用いて遠心鋳造により各実施例および比較例の鋳鉄製円筒部材を作製した。鋳造された鋳鉄製円筒部材の組成は、
Ｃ ：３．４質量％、
Ｓｉ：２．４質量％、
Ｍｎ：０．７質量％、
Ｐ ：０．１２質量％、
Ｓ ：０．０３５質量％、
Ｃｒ：０．２５質量％、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物Ｚ（ＪＩＳ ＦＣ２５０相当）であった。

表１に示す塗型剤を用い、実施例１〜５及び比較例１に係る円筒部材を作製した。なお、いずれの実施例においても、工程Ｃにおける円筒状金型の温度は１８０℃〜３００℃の範囲内に設定し、且つ表２に示すＧｎｏ（ライニング）で塗型剤層を形成した。但し、塗型剤層の厚みについては、各実施例で適宜変更することで、適宜突起の高さを変更させた。また、工程Ｄ以降については、表２に示すＧｎｏ（鋳込み）で鋳鉄の鋳込みを行った以外は、いずれの実施例においても同条件で実施した。その後得られた鋳鉄製円筒部材の内周面を切削加工して、肉厚を５．５ｍｍに調整した。
このようにして得られた鋳鉄製円筒部材の寸法は、外径（突起の高さを含む外径）８５ｍｍ、内径７４ｍｍ（肉厚５．５ｍｍ）であり、軸方向の長さは１３０ｍｍであった。作製した円筒部材の突起の形状を表３に示す。

実施例１〜５及び比較例１に係る円筒部材は、外周部材（アルミニウム材質）と接合させることで、複合体とした。複合体の接合強度を測定し、円筒部材のアンカー部指数（ｉ）を横軸に、円筒部材と外周部材との接合強度を縦軸に、それぞれプロット（菱形、但し比較例は白抜きである。）したグラフを図５に示す。また、円筒部材のアンカー部指数（Ｉ）を横軸に、円筒部材と外周部材との接合強度を縦軸に、それぞれプロットしたグラフを図６に示す（実施例は◇、比較例は△で示す）。図５の図中の鎖線、及び図６から明らかなように、円筒部材のアンカー部指数（ｉ）及び（Ｉ）と接合強度は相関していた。

実験２：
・塗型剤の調製
以下の表４に示す原料を用い、塗型剤７〜１３を調製した。

鋳鉄製の円筒部材は、上記実験１と同様のものを用いた。
表４に示す塗型剤を用い、実施例６〜１０及び比較例２及び３に係る円筒部材を作製した。なお、いずれの実施例においても、工程Ｃにおける円筒状金型の温度は１８０℃〜３００℃の範囲内に設定し、且つ表５に示すＧｎｏ（ライニング）で塗型剤層を形成した。但し、塗型剤層の厚みについては、各実施例で適宜変更することで、適宜突起の高さを変更させた。また、工程Ｄ以降については、表５に示すＧｎｏ（鋳込み）で鋳鉄の鋳込みを行った以外は、いずれの実施例においても同条件で実施した。その後得られた鋳鉄製円筒部材の内周面を切削加工して、肉厚を５．５ｍｍに調整した。
このようにして得られた鋳鉄製円筒部材の寸法は、外径（突起の高さを含む外径）８５ｍｍ、内径７４ｍｍ（肉厚５．５ｍｍ）であり、軸方向の長さは１３０ｍｍであった。作製した円筒部材の突起の形状を表６に示す。

実験３：
・塗型剤の調製
以下の表７に示す原料を用い、塗型剤１４〜２０を調製した。

鋳鉄製の円筒部材は、上記実験１と同様のものを用いた。
表７に示す塗型剤を用い、実施例１１〜１５及び比較例４及び５に係る円筒部材を作製した。なお、いずれの実施例においても、工程Ｃにおける円筒状金型の温度は１８０℃〜３００℃の範囲内に設定し、且つ表８に示すＧｎｏ（ライニング）で塗型剤層を形成した。但し、塗型剤層の厚みについては、各実施例で適宜変更することで、適宜突起の高さを変更させた。また、工程Ｄ以降については、表８に示すＧｎｏ（鋳込み）で鋳鉄の鋳込みを行った以外は、いずれの実施例においても同条件で実施した。その後得られた鋳鉄製円筒部材の内周面を切削加工して、肉厚を５．５ｍｍに調整した。
このようにして得られた鋳鉄製円筒部材の寸法は、外径（突起の高さを含む外径）８５ｍｍ、内径７４ｍｍ（肉厚５．５ｍｍ）であり、軸方向の長さは１３０ｍｍであった。作製した円筒部材の突起の形状を表９に示す。

実施例６〜１５及び比較例２〜５に係る円筒部材のアンカー部指数（ｉ）を横軸に、円筒部材と外周部材との接合強度を縦軸に、それぞれプロット（正方形、但し比較例は白抜きである。）したグラフを図５に示す。また、円筒部材のアンカー部指数（Ｉ）を横軸に、円筒部材と外周部材との接合強度を縦軸に、それぞれプロットしたグラフを図６に示す（実施例は◇、比較例は△で示す）。図５の図中の一点鎖線、及び図６から明らかなように、円筒部材のアンカー部指数（ｉ）及び（Ｉ）と接合強度は相関していた。

１ ブロック台
２ 円筒部材
３ マイクロスコープ

Claims (12)

1. 外周面に括れた突起を含む複数の突起を有する鋳鉄製の円筒部材であって、
   前記突起の平均高さＨが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、１００ｍｍ^２当たりの突起の数Ｐｎが２０以上１１０以下であり、且つ以下の（Ｉ）を満たす、円筒部材。
   （Ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
   ０．００２５≦｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ を満たす。
   なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。
2. 前記（Ｉ）において、突起の括れ率Ｐｒは０．７以上である、請求項１に記載の円筒部材。
3. 前記突起の平均高さＨが０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ未満である、請求項１に記載の円筒部材。
4. 前記突起の平均高さＨが０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、請求項１に記載の円筒部材。
5. 前記突起は、更に以下の（ｉｉ）を満たす、請求項１に記載の円筒部材。
   （ｉｉ） １．１≦（Ａ_ａｖ／Ｂ_ａｖ）≦２．５
6. 請求項１に記載の鋳鉄製の円筒部材と、該鋳鉄製の円筒部材を鋳包む外周部材とを含む複合構造体。
7. 鋳鉄製の円筒部材と、該鋳鉄製の円筒部材を鋳包む外周部材とを含む複合構造体の製造方法であって、
   鋳鉄製の円筒部材の外周面に、括れた突起を含む複数の突起を形成する工程と、該突起が形成された円筒部材を外周部材により鋳包む工程と、を含み、
   該形成された突起の平均高さＨが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、１００ｍｍ^２当たりの突起の数Ｐｎが２０以上１１０以下であり、且つ以下の（Ｉ）を満たす、複合構造体の製造方法。
   （Ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
   ０．００２５≦｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ を満たす。
   なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。
8. 前記（Ｉ）において、突起の括れ率Ｐｒは０．７以上である、請求項７に記載の複合構造体の製造方法。
9. 前記形成された突起は、更に以下の（ｉｉ）を満たす、請求項７に記載の複合構造体の製造方法。
   （ｉｉ） １．１≦（Ａ_ａｖ／Ｂ_ａｖ）≦２．５
10. 鋳鉄製の円筒部材と、該鋳鉄製の円筒部材を鋳包む外周部材とを含む複合構造体の接合強度を向上させる方法であって、
    鋳鉄製の円筒部材の外周面に、括れた突起を含む複数の突起を形成する工程と、該突起が形成された円筒部材を外周部材により鋳包む工程と、を含み、
    該形成された突起の平均高さＨが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、１００ｍｍ^２当たりの突起の数Ｐｎが２０以上１１０以下であり、且つ以下の（Ｉ）を満たす、方法。
    （Ｉ）１００ｍｍ^２当たりの突起の数をＰｎ、突起の括れ率をＰｒ、突起の平均高さをＨ（ｍｍ）、前記括れた突起のうち任意の突起２０個の最大太さの平均をＡ_ａｖ（ｍｍ）、最小太さの平均をＢ_ａｖ（ｍｍ）、としたときに、
    ０．００２５≦｛（Ａ_ａｖ ^２−Ｂ_ａｖ ^２）×π／４×Ｐｎ×Ｐｒ／１００｝×０．３５Ｈ／２ を満たす。
    なお、突起の括れ率Ｐｒは、（１００ｍｍ^２当たりの括れた突起数／Ｐｎ）とする。
11. 前記（Ｉ）において、突起の括れ率Ｐｒは０．７以上である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記形成された突起は、更に以下の（ｉｉ）を満たす、請求項１０に記載の方法。
    （ｉｉ） １．１≦（Ａ_ａｖ／Ｂ_ａｖ）≦２．５

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