WO2013077147A1 - シリンダブロックの製造方法及びシリンダブロック - Google Patents

シリンダブロックの製造方法及びシリンダブロック Download PDF

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和昭 谷口
嘉昭 宮元
大輔 寺田
英爾 塩谷
良次 熨斗
孝文 渡辺
精一 杉山
紘敬 三輪
三雄 林
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    • B05B7/222—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed electrically, magnetically or electromagnetically, e.g. by arc using an arc
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    • F02F1/18—Other cylinders

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder block manufacturing method for forming a sprayed coating on the inner surface of a cylinder bore and the cylinder block.
  • a wire made of an iron-based material is supplied as a spraying material to the tip side of the spray gun, and the droplet is heated and melted by a heat source such as a plasma arc. Spout and adhere to the inner surface of the cylinder bore. For this reason, the cylinder block is heated at the time of thermal spraying, the temperature rises, and the internal stress is accumulated.
  • an object of the present invention is to suppress the temperature rise of the cylinder block when forming the sprayed coating.
  • the present invention relates to the heat applied to the cylinder block and the heat released from the cylinder block when the spray gun is reciprocated in the axial direction while rotating the spray gun relative to the cylinder bore of the cylinder block to form a spray coating on the inner surface of the cylinder bore. And controlling at least one of the above.
  • the present invention by controlling the temperature of at least one of the heat applied to the cylinder block and the released heat so that the internal stress accumulated in the cylinder block is reduced, The deformation of the entire cylinder block due to the release of the internal stress in the processing operation can be suppressed to a small level, and the subsequent finishing processing operation becomes easy.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylinder block according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the cylinder block of FIG.
  • FIG. 3 is an operation explanatory view showing a state in which a sprayed coating is formed on the inner surface of the cylinder bore of the cylinder block of FIG.
  • FIG. 4 is an operation explanatory diagram corresponding to FIG. 3 according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is an operation explanatory view showing a state where cooling is performed by blowing a gas to the cylinder block during spraying.
  • FIG. 6 is a graph showing the temperature change with time of the cylinder block during spraying in a case where cooling is performed (solid line) and a case where the cooling is not performed (broken line).
  • a cylinder block 1 of an automotive V-type engine shown in FIG. 1 is made of an aluminum alloy, and a thermal spray coating 5 is formed on the inner surface of the cylinder bore 3 to enhance characteristics such as wear resistance.
  • the technique for forming the thermal spray coating 5 is well known in the art.
  • the thermal spray gun 7 is inserted into the cylinder bore 3 while rotating and reciprocated in the axial direction, and the thermal spray gun 7 is melted from the nozzle portion 9 at the tip of the thermal spray gun 7.
  • the droplet 10 is ejected and adhered to the inner surface of the cylinder bore 3.
  • a heat source such as a plasma arc
  • a bearing cap (not shown) is fastened and fixed to the lower surface of the cylinder block 1 on the crankcase 11 side with bolts.
  • the bearing cap rotatably supports a crankshaft (not shown) with the bearing block between the bearing cap and the cylinder block 1.
  • An oil pan (not shown) is attached to the lower surface of the bearing cap opposite to the cylinder block 1, and a cylinder head (not shown) is attached to the upper surface of the cylinder block 1 opposite to the bearing cap.
  • the leak test 19 is a liquid leak inspection concerning coolant leakage in the water jacket 21 and lubricating oil leakage in the crankcase 11.
  • the leak test 19 is well known in the art.
  • the water jacket 21 and the crankcase 11 are pressurized in a sealed state, and the internal pressure in the water jacket 21 and the crankcase 11 after a predetermined time elapses. It is determined whether or not it is over the specified value.
  • the finishing process 25 includes a honing process for the thermal spray coating 5 formed on the inner surface of the cylinder bore 3.
  • the cylinder block 1 is heated by heat generated at the time of thermal spraying in the thermal spraying process 15 of the manufacturing process shown in FIG. 2, and the temperature rises and the internal stress is accumulated.
  • the cylinder block 1 in a state where the internal stress is accumulated is subjected to machining of the outer shape of the cylinder block 1 in the pre-processing step 17 after spraying, the internal stress is released and the entire cylinder block is deformed.
  • the finishing work in the finishing process 25 is complicated.
  • the upper end surface on the side opposite to the crankcase 11 may be entirely recessed, or the cylinder bore 3 may be elliptical or oval in cross section.
  • the upper end surface of the cylinder block 1 is recessed, it is necessary to correct the upper end surface to a flat surface.
  • the cylinder bore 3 whose cross section is corrected to a circular shape has a cylindrical shape.
  • the machining cost increases. Therefore, the sprayed coating must be formed thicker in advance, and the material cost increases accordingly.
  • the spraying step 15 in the spraying step 15, as shown in FIG. 3, when the spray gun 7 is inserted into the cylinder bore 3 while being rotated to form the spray coating 5 on the inner surface of the cylinder bore 3, the spray gun is formed.
  • the moving speed in the axial direction indicated by the arrow A in the cylinder bore 3 is set to a predetermined value or more, for example, 2000 to 3000 mm / min.
  • the amount of heat input during thermal spraying to the cylinder block 1 decreases when the spray gun 7 moves the same distance as the moving speed in the axial direction increases. Therefore, by increasing the moving speed of the spray gun 7 in the axial direction to a predetermined value or more, for example, when the spray gun 7 is reciprocated once in the axial direction with respect to the cylinder bore 3, for example, the amount of heat input during spraying on the cylinder block 1 is increased. Decrease. That is, in this embodiment, when the sprayed coating 5 is formed on the inner surface of the cylinder bore 3, the temperature of the cylinder block 1 is controlled by adjusting so as to suppress the amount of heat input to the cylinder block 1.
  • the amount of heat input at the time of thermal spraying to the cylinder block 1 can be further suppressed, and the temperature rise of the cylinder block 1 can be suppressed.
  • the internal stress accumulated in the cylinder block 1 can be further reduced, and the deformation exerted on the entire cylinder block due to the release of the internal stress in the machining process in the pre-machining process 17 following the spraying process 15 can be suppressed to a small level. it can.
  • the subsequent machining process in the finishing process 25 is facilitated.
  • the axial movement speed of the spray gun 7 into the cylinder bore 3 is increased to a predetermined value or more as described above, the amount of spray when the spray gun 7 is moved by the same distance is reduced.
  • the number of reciprocating movements in the axial direction in the cylinder bore 3 of the spray gun 7 is increased to a predetermined value or more, for example, 4 to 7 reciprocations as the amount of spraying decreases (total movement distance is reduced). (Longer) to compensate for the decrease in spraying amount.
  • the film thickness of the sprayed coating 5 can be ensured to a fixed value.
  • the film thickness of the spray coating 5 is changed.
  • the temperature of the cylinder block 1 is controlled while keeping constant. Controlling the temperature of the cylinder block 1 means controlling at least one of heat applied to the cylinder block 1 and heat released from the cylinder block 1.
  • the thermal spray coating 5 is formed based on the relative relationship between the axial movement speed of the spray gun 7 in the cylinder bore 3 and the number of reciprocations of the spray gun 7 in the cylinder bore 3.
  • the cylinder block 1 is set so as to have a lower rate of thermal spraying.
  • the fact that the rate at which the cylinder block 1 receives thermal spraying is low corresponds to a reduction in the amount of heat (heat input) that the cylinder block 1 receives during thermal spraying.
  • the amount of heat input at the time of thermal spraying onto the cylinder block 1 can be suppressed to a lower level, so that the internal stress (residual stress) accumulated in the cylinder block 1 is further reduced.
  • the accumulated internal stress is smaller, so that the deformation exerted on the entire cylinder block due to the release of the internal stress can be suppressed, and the subsequent finish Processing work in the processing step 25 is facilitated.
  • setting the number of reciprocating movements of the spray gun 7 to a predetermined value or more means that the moving speed of the spray gun 7 in the cylinder bore 3 is moved in the axial direction. As the value is increased, the number of reciprocating movements of the spray gun 7 in the cylinder bore 3 is also increased.
  • the thermal spray gun 7 is formed when the thermal spray gun 7 is inserted into the cylinder bore 3 while being rotated to form the thermal spray coating 5 on the inner surface of the cylinder bore 3.
  • the number of rotations in the rotation direction indicated by arrow B is set to a predetermined value or more, for example, 500 rpm.
  • the thermal spray gun 7 is rotated once, for example, relative to the cylinder bore 3 in the same manner as when the axial speed is increased.
  • the amount of heat input during thermal spraying on the cylinder block 1 is reduced. That is, in this embodiment, when the sprayed coating 5 is formed on the inner surface of the cylinder bore 3, the temperature of the cylinder block 1 is controlled by adjusting so as to suppress the amount of heat input to the cylinder block 1.
  • the amount of heat input during thermal spraying onto the cylinder block 1 can be suppressed to a lower level, and the temperature rise can be suppressed, and the internal stress accumulated in the cylinder block 1 can be further reduced.
  • deformation on the entire cylinder block due to release of internal stress in the machining process in the previous machining process 17 following the thermal spraying process 15 can be suppressed, and the subsequent machining process in the finishing machining process 25 is easy. It becomes.
  • the spraying amount is reduced by reducing the spraying amount of the spraying gun 7 into the cylinder bore 3 in the axial direction by reducing the spraying amount to a predetermined value, for example, 1000 to 1500 mm / min. To compensate for the decrease. Thereby, the film thickness of the sprayed coating 5 can be ensured to a fixed value.
  • the film thickness of the spray coating 5 is increased.
  • the temperature of the cylinder block 1 is controlled while ensuring a constant value.
  • the relative thickness relationship between the rotational speed of the spray gun 7 and the axial movement speed of the spray gun 7 in the cylinder bore 3 is secured while keeping the film thickness of the spray coating 5 constant.
  • the ratio of the cylinder block 1 that receives the thermal spray heat when forming the thermal spray coating 5 is set low.
  • the amount of heat input at the time of thermal spraying onto the cylinder block 1 can be suppressed to a lower level, so that the internal stress (residual stress) accumulated in the cylinder block 1 is further reduced.
  • the accumulated internal stress is smaller, so that the deformation exerted on the entire cylinder block due to the release of the internal stress can be suppressed, and the subsequent finish Processing work in the processing step 25 is facilitated.
  • the moving speed in the axial direction of the spray gun 7 is decreased.
  • the heat input amount at the time of spraying to the cylinder block 1 is increased.
  • the rotational speed of the spray gun 7 is increased to reduce the heat input amount described above. It is assumed that the moving speed of the spray gun 7 in the axial direction is reduced within a range in which the minutes are not canceled out.
  • the third embodiment inserts the thermal spray gun 7 into the cylinder bore 3 while rotating it to form the thermal spray coating 5 on the inner surface of the cylinder bore 3. Cool down.
  • the amount of heat released from the cylinder block 1 increases.
  • the temperature of the cylinder block 1 is controlled by adjusting as described above. That is, in this embodiment, when the thermal spray coating 5 is formed on the inner surface of the cylinder bore 3, the cylinder block 1 is controlled by controlling at least one of heat applied to the cylinder block 1 and heat released from the cylinder block 1. The temperature of block 1 is controlled.
  • cooling water 31 which is a cooling medium discharged from the cooling water nozzle 29 is supplied to the upper end surface 27 in the vicinity of the cylinder bore 3 in the cylinder block 1. At this time, measures are taken as appropriate to prevent the cooling water 31 from flowing into the cylinder bore 3. Instead of the cooling water 31, an air blow for supplying a gas such as air may be performed, and other cooling methods are not limited as long as the cylinder block 1 can be cooled.
  • the temperature of the cooling medium is about 20 to 50 ° C.
  • the cooling of the cylinder block 1 can efficiently dissipate the heat applied by thermal spraying to suppress the temperature rise of the cylinder block 1, and the internal stress accumulated in the cylinder block 1 can be further reduced. As a result, deformation on the entire cylinder block due to release of internal stress in the machining process in the previous machining process 17 following the thermal spraying process 15 can be suppressed, and the subsequent machining process in the finishing machining process 25 is easy. It becomes.
  • the cylinder block 1 When the cylinder block 1 is cooled, it is desirable to intensively cool the portion P where the water jacket 21 as shown in FIG. 5 is formed and the central portion Q in the axial direction of the cylinder bore 3. Since the portion P where the water jacket 21 shown in FIG. 5 is formed tends to be thinner than the portion where the water jacket 21 is not formed, the temperature tends to rise due to thermal spraying, and the axial central portion Q of the cylinder bore 3 is at the axial end portion. This is because the heat applied by thermal spraying is less likely to be dissipated and the temperature is likely to rise.
  • FIG. 6 shows a temperature change when the cylinder block 1 of FIG. 5 is cooled by a solid line.
  • a broken line is a temperature change when cooling is not performed, and by performing cooling, the temperature rise of the cylinder block 1 is suppressed compared to when cooling is not performed.
  • the cooling for the cylinder block 1 in the third embodiment described above may be used in combination with the first embodiment or the second embodiment described above. Thereby, the temperature rise of the cylinder block 1 at the time of thermal spraying can be further suppressed.
  • the thermal spraying process 15 is set immediately after the casting process 13.
  • the thermal spraying process 15 is set to a post process such as immediately before the finishing process 25
  • the cylinder block 1 is discarded when a casting defect is found during thermal spraying. This is because the processing cost required for the pre-processing step 17 until the thermal spraying work is wasted.
  • thermal spraying process 15 it is possible to reduce the line remodeling part of the subsequent manufacturing process, and to contribute to the reduction of the equipment cost. If the thermal spraying process 15 is set as a post process immediately before the finishing process 25, for example, the thermal spraying process 15 needs to be incorporated in the middle of the current line, and the scale of the line is increased.
  • the present invention is applied to a cylinder block in which a sprayed coating is formed on the inner surface of a cylinder bore.

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Abstract

　シリンダブロック（１）のシリンダボア（３）の内面に対し、溶射ガン（７）を用いて溶射皮膜（５）を形成する。溶射ガン（７）は、シリンダボア（３）内で回転しながら軸方向に往復移動し、先端のノズル部（９）から鉄系材料のワイヤを溶融させた溶適（１０）を噴出する。このとき、溶射ガン（７）のシリンダボア（３）内への軸方向の移動速度を所定値以上に高めるとともに、溶射ガン（７）のシリンダボア（３）内への軸方向の往復移動回数を所定値以上と多くする。

Description

シリンダブロックの製造方法及びシリンダブロック
　本発明は、シリンダボア内面に溶射皮膜を形成するシリンダブロックの製造方法及びシリンダブロックに関する。
　内燃機関の出力、燃費、排気性能向上あるいは小型、軽量化といった観点から、アルミシリンダブロックのシリンダボア部に適用しているシリンダライナを廃止することへの設計要求は極めて高い。その要求に対応する代替技術の一つとして、アルミシリンダボア内面に鉄系材料からなる溶射皮膜を形成する溶射技術の適用が進められている（下記特許文献１参照）。
特開２００６－２９１３３６号公報
　ところで、溶射皮膜を形成する際には、溶射ガンの先端側に溶射用材料として鉄系材料からなるワイヤを供給し、このワイヤをプラズマアークなどの熱源により加熱して溶融させた溶滴を、シリンダボア内面に向け噴出して付着させる。このため、シリンダブロックは溶射時に加熱されて温度上昇し、内部応力が蓄積された状態となる。
　そして、この内部応力が蓄積された状態のシリンダブロックに対し、前加工としてシリンダブロックの外形などに対して機械加工を行うと、蓄積されている内部応力が開放される結果、シリンダブロック全体に変形が発生する。このため、その後の仕上加工における加工作業は、変形を修正する必要が生じて煩雑なものとなる。
　そこで、本発明は、溶射皮膜を形成する際のシリンダブロックの温度上昇を抑えることを目的としている。
　本発明は、シリンダブロックのシリンダボアに対し溶射ガンを回転させつつ軸方向に往復移動させてシリンダボアの内面に溶射皮膜を形成する際に、シリンダブロックに付与される熱とシリンダブロックから放出される熱との少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、シリンダブロックに対し付与される熱と放出される熱との少なくともいずれか一方の温度を、シリンダブロックに蓄積される内部応力が低減するように制御することで、溶射後の加工作業での内部応力が開放されることによるシリンダブロック全体の変形も小さく抑えることができ、その後の仕上加工作業が容易となる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるシリンダブロックの断面図である。 図２は、図１のシリンダブロックの製造工程図である。 図３は、図１のシリンダブロックのシリンダボア内面に溶射皮膜を形成している状態を示す作用説明図である。 図４は、第３の実施形態による図３に対応する作用説明図である。 図５は、溶射時でのシリンダブロックに対して気体の吹き付けによる冷却を行っている状態を示す作用説明図である。 図６は、溶射時でのシリンダブロックの時間経過に伴う温度変化を、冷却を実施した場合（実線）と実施しない場合（破線）とを比較して示すグラフである。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　［第１の実施形態］
　図１に示す自動車用Ｖ型エンジンのシリンダブロック１は、アルミニウム合金製であり、そのシリンダボア３の内面に、溶射皮膜５を形成して耐磨耗性などの特性を高めている。溶射皮膜５を形成する手法は、従来からよく知れているもので、溶射ガン７をシリンダボア３内に回転させながら挿入して軸方向に往復移動させ、溶射ガン７の先端のノズル部９から溶滴１０を噴出してシリンダボア３の内面に付着させる。ノズル部９には、溶射ガン７の外部から溶射用材料となる鉄系材料からなる図示しないワイヤを順次供給し、このワイヤをプラズマアークなどの熱源によって溶融させて溶滴１０を発生させる。
　シリンダブロック１のクランクケース１１側の下面には、図示しないベアリングキャップをボルトによって締結固定する。ベアリングキャップは、シリンダブロック１との間で、それらのべアリング部によって、図示しないクランクシャフトを回転可能に支持する。
　ベアリングキャップのシリンダブロック１と反対側の下面には、図示しないオイルパンが取り付けられ、シリンダブロック１のベアリングキャップと反対側の上面には、図示しないシリンダヘッドが取り付けられる。
　このようなリンダブロック１の製造工程を図２に示す。鋳造工程１３でシリンダブロック１を鋳造加工した後、溶射工程１５でシリンダボア３の内面に対して溶射皮膜５を形成する。溶射工程１５の後は、前加工工程１７として、シリンダブロック１の外形の機械加工を行ってから、リークテスト１９を実施する。
　リークテスト１９は、ウォータジャケット２１内の冷却水漏れと、クランクケース１１内の潤滑油漏れに関する液体漏れ検査である。このリークテスト１９は従来からよく知られているもので、例えばウォータジャケット２１内やクランクケース１１内を密閉した状態で加圧し、所定時間経過後のウォータジャケット２１内やクランクケース１１内の内圧が規定値以上となっているか否かを判断する。
　リークテスト１９の後は、シリンダブロック１に、ベアリングキャップ組付工程２３で図示しないベアリングキャップを取り付け、最後に仕上加工工程２５で仕上加工を実施する。仕上加工工程２５は、シリンダボア３の内面に形成してある溶射皮膜５に対するホーニング加工を含む。
　ところで、シリンダブロック１は、上記図２に示した製造工程の溶射工程１５での溶射時に発生する熱により加熱されて温度上昇し、内部応力が蓄積された状態となる。内部応力が蓄積された状態のシリンダブロック１に対し、溶射後の前加工工程１７でシリンダブロック１の外形の機械加工を行うと、内部応力が開放されてシリンダブロック全体に変形が発生し、その後の仕上加工工程２５での加工作業が煩雑なものとなる。
　上記したシリンダブロック１の変形としては、クランクケース１１と反対側の上端面が全体的に凹んだり、シリンダボア３の断面が円形に対して楕円あるいは長円形となる場合がある。シリンダブロック１の上端面が凹んだ場合には、該上端面を平坦面に修正加工する必要が生じ、シリンダボア３の断面の変形に対しては仕上げのホーニング加工で断面が円形に修正加工する必要が生じる。断面が円形に修正加工されたシリンダボア３は円筒形となる。特にシリンダボア３の断面形状として楕円あるいは長円形が円形となるよう修正加工するには、加工代が多くなるので、溶射皮膜をあらかじめ厚めに形成しなければならず、その分材料費も上昇する。
　このため、本実施形態では、溶射工程１５において、図３に示すように、シリンダボア３内に溶射ガン７を回転させながら挿入してシリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、溶射ガン７のシリンダボア３内での矢印Ａで示す軸方向の移動速度を所定値以上の例えば２０００～３０００ｍｍ／ｍｉｎとする。
　シリンダブロック１に対する溶射時の入熱量（シリンダブロック１が単位時間当たりの単位体積当たりに受ける熱量）は、溶射ガン７の軸方向の移動速度が速いほど同一距離を移動した場合に少なくなる。したがって、溶射ガン７の軸方向の移動速度を所定値以上に高めることで、溶射ガン７を例えばシリンダボア３に対して軸方向に１往復移動させたときのシリンダブロック１に対する溶射時の入熱量が減少する。すなわち、本実施形態では、シリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、シリンダブロック１に対する入熱量を抑えるよう調整してシリンダブロック１の温度を制御している。
　その結果、シリンダブロック１への溶射時での入熱量をより低く抑えることができ、シリンダブロック１の温度上昇を抑えることができる。これにより、シリンダブロック１に蓄積される内部応力をより低減でき、溶射工程１５に続く前加工工程１７における加工作業での内部応力が開放されることによるシリンダブロック全体に及ぼす変形を小さく抑えることができる。シリンダブロック全体に及ぼす変形を小さく抑えることで、その後の仕上加工工程２５での加工作業が容易となる。
　一方、上記したように溶射ガン７のシリンダボア３内への軸方向の移動速度を所定値以上に高めると、溶射ガン７を同一距離移動させたときの溶射量が少なくなってしまう。このため、本実施形態では、その溶射量が少なくなる分、溶射ガン７のシリンダボア３内での軸方向の往復移動回数を所定値以上の例えば４～７往復として多く（トータルでの移動距離を長く）することで、溶射量の減少分を補うこととする。これにより、溶射皮膜５の膜厚を一定の規定の値に確保することができる。
　すなわち、本実施形態では、シリンダブロック１のシリンダボア３に対し溶射ガン７を回転させつつ軸方向に往復移動させてシリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、溶射皮膜５の膜厚を一定に確保しつつシリンダブロック１の温度を制御している。シリンダブロック１の温度を制御するということは、シリンダブロック１に付与される熱とシリンダブロック１から放出される熱との少なくともいずれか一方を制御していることになる。その際、本実施形態では、溶射ガン７のシリンダボア３内での軸方向の移動速度と、溶射ガン７のシリンダボア３内での往復移動回数との相対的な関係を、溶射皮膜５を形成するときのシリンダブロック１が溶射熱を受ける割合が低くなるように設定している。ここで、シリンダブロック１が溶射熱を受ける割合が低くなるということは、シリンダブロック１が溶射時に受ける熱量（入熱量）が少なくなることに相当する。
　このように、本実施形態では、シリンダブロック１への溶射時での入熱量をより低く抑えることができるので、シリンダブロック１に蓄積される内部応力（残留応力）がより低減する。このため、溶射工程１５に続く前加工工程１７では、蓄積されている内部応力がより小さいことから、内部応力が開放されることによるシリンダブロック全体に及ぼす変形も小さく抑えることができ、その後の仕上加工工程２５での加工作業が容易となる。
　なお、溶射ガン７の軸方向の移動速度を所定値以上としたときに、溶射ガン７の往復移動回数を所定値以上とすることは、溶射ガン７のシリンダボア３内での軸方向の移動速度を高めるに従って、溶射ガン７のシリンダボア３内での往復移動回数を増大させることにもなる。
［第２の実施形態］
　第２の実施形態は、溶射工程１５において、図３に示すように、シリンダボア３内に溶射ガン７を回転させながら挿入してシリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、溶射ガン７の矢印Ｂで示す回転方向の回転数を所定値以上の例えば５００ｒｐｍとする。このように、溶射ガン７の回転数を所定値以上に高めて回転速度を高めることで、前記した軸方向速度を高めたときと同様に、溶射ガン７を例えばシリンダボア３に対して１回転させたときのシリンダブロック１に対する溶射時の入熱量が減少する。すなわち、本実施形態では、シリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、シリンダブロック１に対する入熱量を抑えるよう調整してシリンダブロック１の温度を制御している。
　その結果、第１の実施形態と同様に、シリンダブロック１への溶射時での入熱量をより低く抑えて温度上昇を抑えることができ、シリンダブロック１に蓄積される内部応力をより低減できる。これにより、溶射工程１５に続く前加工工程１７における加工作業での内部応力が開放されることによるシリンダブロック全体に及ぼす変形を小さく抑えることができ、その後の仕上加工工程２５での加工作業が容易となる。
　一方、上記したように溶射ガン７の回転数を所定値以上に高めると、溶射ガン７を１回転させたときの溶射量が少なくなってしまう。このため、その溶射量が少なくなる分、溶射ガン７のシリンダボア３内への軸方向への移動速度を、所定値以下の例えば１０００～１５００ｍｍ／ｍｉｎとして低下させて時間をかけることで、溶射量の減少分を補うこととする。これにより、溶射皮膜５の膜厚を一定の規定の値に確保することができる。
　すなわち、本実施形態においても、シリンダブロック１のシリンダボア３に対し溶射ガン７を回転させつつ軸方向に往復移動させてシリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、溶射皮膜５の膜厚を一定に確保しつつシリンダブロック１の温度を制御している。その際、本実施形態では、溶射ガン７の回転数と、溶射ガン７のシリンダボア３内での軸方向の移動速度との相対的な関係を、溶射皮膜５の膜厚を一定に確保しつつ溶射皮膜５を形成するときのシリンダブロック１が溶射熱を受ける割合が低くなるように設定している。
　このように、本実施形態においても、シリンダブロック１への溶射時での入熱量をより低く抑えることができるので、シリンダブロック１に蓄積される内部応力（残留応力）がより低減する。このため、溶射工程１５に続く前加工工程１７では、蓄積されている内部応力がより小さいことから、内部応力が開放されることによるシリンダブロック全体に及ぼす変形も小さく抑えることができ、その後の仕上加工工程２５での加工作業が容易となる。
　なお、溶射ガン７の回転数を所定値以上としたときに、溶射ガン７の軸方向への移動速度を所定値以下とすることは、溶射ガン７のシリンダボア３内での回転数を増大させるに従って、溶射ガン７のシリンダボア３内での軸方向の移動速度を低下させることにもなる。
　上記した第２の実施形態では、溶射ガン７の回転数を高める際に、溶射ガン７の軸方向の移動速度を低下させている。溶射ガン７の軸方向の移動速度を低下させると、シリンダブロック１への溶射時での入熱量が増大することになるが、溶射ガン７の回転数を高めて上記した入熱量を低下させた分が相殺されないような範囲で、溶射ガン７の軸方向の移動速度を低下させるものとする。
［第３の実施形態］
　第３の実施形態は、溶射工程１５において、図４に示すように、シリンダボア３内に溶射ガン７を回転させながら挿入してシリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、シリンダブロック１を冷却する。シリンダブロック１を冷却することで、シリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、シリンダブロック１からの放熱量（シリンダブロック１が単位時間当たりの単位体積当たりに放出する熱量）が増大するよう調整してシリンダブロック１の温度を制御している。すなわち、本実施形態では、シリンダボア３の内面に溶射皮膜５を形成する際に、シリンダブロック１に付与される熱とシリンダブロック１から放出される熱との少なくともいずれか一方を制御して、シリンダブロック１の温度を制御している。
　冷却方法としては、図４に示すように、シリンダブロック１におけるシリンダボア３近傍の上端面２７に、冷却水ノズル２９から吐出する冷却媒体である冷却水３１を供給する。このとき、シリンダボア３内への冷却水３１の流入を防ぐ措置を適宜講じる。冷却水３１に代えて空気などの気体を供給するエアブローを行ってもよく、その他シリンダブロック１を冷却できるのであれば、これらの冷却方法に限ることはない。冷却媒体の温度としては、２０～５０℃程度とする。
　シリンダブロック１を冷却することで、溶射により付与された熱を効率よく放熱させてシリンダブロック１の温度上昇を抑えることができ、シリンダブロック１に蓄積される内部応力をより低減できる。これにより、溶射工程１５に続く前加工工程１７における加工作業での内部応力が開放されることによるシリンダブロック全体に及ぼす変形を小さく抑えることができ、その後の仕上加工工程２５での加工作業が容易となる。
　シリンダブロック１を冷却する際には、特に図５に示すようなウォータジャケット２１が形成される部位Ｐや、シリンダボア３の軸方向中央部Ｑをより集中的に冷却することが望ましい。図５に示すウォータジャケット２１が形成される部位Ｐはそうでない部位に比較して薄肉となる傾向にあるので溶射により温度上昇しやすく、シリンダボア３の軸方向中央部Ｑは、軸方向端部に比較して溶射により付与された熱が放熱されにくく温度上昇しやすいためである。
　その際、ウォータジャケット２１内に、気体噴出用のノズル３３から空気、あるいは窒素などの不活性ガスからなる気体３５を噴出することで、図５に示すようなウォータジャケット２１が形成される部位Ｐや、シリンダボア３の軸方向中央部Ｑをより集中的に冷却することができる。図６は、図５のシリンダブロック１を冷却したときの温度変化を実線で示している。破線は、冷却を実施しない場合の温度変化であり、冷却を実施することで、シリンダブロック１の温度上昇が、冷却を実施しない場合に比較して抑えられている。
　上記した第３の実施形態におけるシリンダブロック１に対する冷却は、前記した第１の実施形態や第２の実施形態と併用してもよい。これにより、溶射時のシリンダブロック１の温度上昇をより一層抑えることができる。
　なお、図１に示したシリンダブロック１の製造工程では、鋳造工程１３の直後に溶射工程１５を設定している。これは、溶射工程１５を例えば仕上加工工程２５の直前のような後工程に設定した場合には、溶射する際に鋳造欠陥が見つかったときにシリンダブロック１を廃棄することになり、鋳造作業から溶射作業に至るまでの間の前加工工程１７などに要する加工費が無駄になってしまうからである。
　また、鋳造工程１３の直後に溶射工程１５を設定することで、その後の製造工程のライン改造部分をより少なくすることができ、設備コストの低減にも寄与することができる。溶射工程１５を例えば仕上加工工程２５の直前のような後工程に設定すると、溶射工程１５を現行ラインの途中に組み込む必要が生じ、ラインの改造規模が大きくなってしまう。
　このようなことから、溶射工程１５はできるだけ鋳造工程１３の直後に設定することが望ましく、したがって溶射工程１５の後に前加工工程１７を行う必要が生じることになる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。例えば、上記した各実施形態では、自動車用Ｖ型エンジンのシリンダブロック１を用いて説明したが、直列エンジンのシリンダブロックに対しても本発明を適用することができる。
　本出願は、２０１１年１１月２２日に出願された日本国特許願第２０１１－２５４７９３号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
　本発明は、シリンダボアの内面に溶射被膜が形成されるシリンダブロックに適用される。

Claims (9)

  1. 　シリンダブロックのシリンダボアに対し溶射ガンを回転させつつ軸方向に往復移動させてシリンダボアの内面に溶射皮膜を形成する際に、前記シリンダブロックに付与される熱とシリンダブロックから放出される熱との少なくともいずれか一方を制御することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
  2. 　前記シリンダブロックに付与される熱とシリンダブロックから放出される熱との少なくともいずれか一方を制御する際に、前記溶射ガンの前記シリンダボア内での軸方向の移動速度と、前記溶射ガンの前記シリンダボア内での往復移動回数との相対的な関係を、前記溶射皮膜の膜厚を一定に確保しつつ前記溶射皮膜を形成するときの前記シリンダブロックが溶射熱を受ける割合が低くなるように設定することを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの製造方法。
  3. 　前記溶射ガンの前記シリンダボア内での軸方向の移動速度を所定値以上としたときに、前記溶射ガンの前記シリンダボア内での前記往復移動回数を所定値以上とすることを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックの製造方法。
  4. 　前記シリンダブロックに付与される熱とシリンダブロックから放出される熱との少なくともいずれか一方を制御する際に、前記溶射ガンの回転数と、前記溶射ガンの前記シリンダボア内での軸方向の移動速度との相対的な関係を、前記溶射皮膜を形成するときの前記シリンダブロックが溶射熱を受ける割合が低くなるように設定することを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの製造方法。
  5. 　前記溶射ガンの回転数を所定値以上としたときに、前記溶射ガンの前記シリンダボア内での軸方向の移動速度を所定値以下とすることを特徴とする請求項４に記載のシリンダブロックの製造方法。
  6. 　前記シリンダブロックに付与される熱とシリンダブロックから放出される熱との少なくともいずれか一方を制御する際に、前記シリンダブロックを冷却することを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの製造方法。
  7. 　前記シリンダブロックのウォータジャケットを冷却することを特徴とする請求項６に記載のシリンダブロックの製造方法。
  8. 　前記シリンダブロックの軸方向中央部を冷却することを特徴とする請求項６に記載のシリンダブロックの製造方法。
  9. 　シリンダボアに対し溶射ガンを回転させつつ軸方向に往復移動させてシリンダボアの内面に溶射皮膜を形成する際に、シリンダブロックに付与される熱とシリンダブロックから放出される熱との少なくともいずれか一方が制御されて、溶射時での熱の付与によるシリンダブロックに蓄積される内部応力が低減していることを特徴とするシリンダブロック。
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