JP2002028768A - 金属製被鋳包み部材，金属製被鋳包み部材製造方法および金属鋳造部品 - Google Patents
金属製被鋳包み部材，金属製被鋳包み部材製造方法および金属鋳造部品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属鋳造部品に鋳包まれる金属製被鋳包み部
材、ならびに該金属製被鋳包み部材の製造方法、および
前記金属製被鋳包み部材を鋳包んだ金属製鋳造部品を提
供することにある。 【解決手段】 金属鋳造部品に鋳包まれる外表面突出部
分付き中空円筒状金属鋳包み部材19を製造する製造方法
であって、内周面に径方向に深さＨと巾Ｗの溝を有する
ダイス17に中空円筒状金属素材13を通し、該中空円筒状
金属素材13に熱間押出し加工を施して、外表面に突出部
分を形成した中空円筒状金属鋳包み部材を製造する中空
円筒状金属製鋳包み部材の製造方法である。
材、ならびに該金属製被鋳包み部材の製造方法、および
前記金属製被鋳包み部材を鋳包んだ金属製鋳造部品を提
供することにある。 【解決手段】 金属鋳造部品に鋳包まれる外表面突出部
分付き中空円筒状金属鋳包み部材19を製造する製造方法
であって、内周面に径方向に深さＨと巾Ｗの溝を有する
ダイス17に中空円筒状金属素材13を通し、該中空円筒状
金属素材13に熱間押出し加工を施して、外表面に突出部
分を形成した中空円筒状金属鋳包み部材を製造する中空
円筒状金属製鋳包み部材の製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属鋳造部品に鋳
包まれる金属製被鋳包み部材、ならびに該金属製被鋳包
み部材の製造方法、および前記金属製被鋳包み部材を鋳
包んだ金属製鋳造部品に関するものである。
包まれる金属製被鋳包み部材、ならびに該金属製被鋳包
み部材の製造方法、および前記金属製被鋳包み部材を鋳
包んだ金属製鋳造部品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】軽金属鋳造部品に鋳包まれる軽金属被鋳包
み部材の外表面に角錐状または鋭利な形状をした硬質粗
粒状体を空気で吹付けて衝突させるショットブラストで
もって、前記軽金属被鋳包み部材の外表面を粗い凹凸面
に形成させたものがあった（特開平１０−９４８６７号
公報）。
み部材の外表面に角錐状または鋭利な形状をした硬質粗
粒状体を空気で吹付けて衝突させるショットブラストで
もって、前記軽金属被鋳包み部材の外表面を粗い凹凸面
に形成させたものがあった（特開平１０−９４８６７号
公報）。
【０００３】特開平１０−９４８６７号公報に記載のも
ので、軽金属被鋳包み部材の外表面を粗面化するには、
硬質粗粒状体の外面は、鋭利な角部を有することを必要
とした。また、このような硬質粗粒状体を用いても、粗
面化された軽金属被鋳包み部材の外表面では、粗面の底
部は、硬質粗粒状体の鋭利な角部によって、鋭い谷部に
はなるものの、粗面の頂部は、必然的に鋭利な峰部とな
ることにはならず、さらに、硬質粒状体の粒度は７０μ
mの平均粒度で、かつその粒度分布も所要の正規分布に
近い状態であることが要求され、しかも硬質粗粒状体を
吹付ける空気噴流の速度、空気噴流量と硬質粗粒状体の
割合が適正でないと、所望粗面が得られない。
ので、軽金属被鋳包み部材の外表面を粗面化するには、
硬質粗粒状体の外面は、鋭利な角部を有することを必要
とした。また、このような硬質粗粒状体を用いても、粗
面化された軽金属被鋳包み部材の外表面では、粗面の底
部は、硬質粗粒状体の鋭利な角部によって、鋭い谷部に
はなるものの、粗面の頂部は、必然的に鋭利な峰部とな
ることにはならず、さらに、硬質粒状体の粒度は７０μ
mの平均粒度で、かつその粒度分布も所要の正規分布に
近い状態であることが要求され、しかも硬質粗粒状体を
吹付ける空気噴流の速度、空気噴流量と硬質粗粒状体の
割合が適正でないと、所望粗面が得られない。
【０００４】しかも、前記硬質粗粒状体は、破砕されて
縁の鋭い脆い硬質材料である高級コランダム粒子である
ため、ショットブラストの際に微粒化することが避けら
れず、このショットブラスト後の硬質粗粒状体を反復し
て利用するためには、ショットブラスト後の微粒化した
硬質粗粒状体を連続的に分離除去して、所要の粒度分布
の硬質粗粒状体を再生する必要があり、この粒度管理が
煩雑であった。
縁の鋭い脆い硬質材料である高級コランダム粒子である
ため、ショットブラストの際に微粒化することが避けら
れず、このショットブラスト後の硬質粗粒状体を反復し
て利用するためには、ショットブラスト後の微粒化した
硬質粗粒状体を連続的に分離除去して、所要の粒度分布
の硬質粗粒状体を再生する必要があり、この粒度管理が
煩雑であった。
【０００５】さらに、軽金属被鋳包み部材に形成された
粗面の突出部が鋳包み軽金属の大きな熱容量でもって融
解されて冶金結合されたとしても、この冶金結合部分は
軽金属被鋳包み部材の鋳包み表面の一部であり、また粗
面の突出部が先細となっていて、軽金属被鋳包み部材と
鋳包み軽金属との機械的な結合力が低いため、両者の熱
膨張差等でもって両者を相互に引離す方向の力が働いた
際に、両者の境界部に亀裂が生じ易い。そして亀裂が生
ずると、軽金属被鋳包み部材と鋳包み軽金属との間の熱
伝達性が著しく低下する。
粗面の突出部が鋳包み軽金属の大きな熱容量でもって融
解されて冶金結合されたとしても、この冶金結合部分は
軽金属被鋳包み部材の鋳包み表面の一部であり、また粗
面の突出部が先細となっていて、軽金属被鋳包み部材と
鋳包み軽金属との機械的な結合力が低いため、両者の熱
膨張差等でもって両者を相互に引離す方向の力が働いた
際に、両者の境界部に亀裂が生じ易い。そして亀裂が生
ずると、軽金属被鋳包み部材と鋳包み軽金属との間の熱
伝達性が著しく低下する。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】本発明は、こ
のような難点を克服した金属性被鋳包み部材の改良に係
り、請求項１記載の発明は、金属鋳造部品に鋳包まれる
金属製被鋳包み部材であって、該金属製被鋳包み部材の
鋳包み表面から突出した突出部分は、該突出部分の基部
の最大巾よりも該突出部分の先端側の最大巾の方が広く
形成され、前記金属被鋳造部品に鋳包まれる金属製被鋳
包み部材の表面は、不規則な凹凸形状に形成されたこと
を特徴とするものである。
のような難点を克服した金属性被鋳包み部材の改良に係
り、請求項１記載の発明は、金属鋳造部品に鋳包まれる
金属製被鋳包み部材であって、該金属製被鋳包み部材の
鋳包み表面から突出した突出部分は、該突出部分の基部
の最大巾よりも該突出部分の先端側の最大巾の方が広く
形成され、前記金属被鋳造部品に鋳包まれる金属製被鋳
包み部材の表面は、不規則な凹凸形状に形成されたこと
を特徴とするものである。
【０００７】請求項１記載の発明は、前記したように構
成されているので、鋳包み溶融金属を注湯して前記金属
製被鋳包み部材を鋳包む際に、前記鋳包み溶融金属は該
金属製被鋳包み部材の突出部分を広い範囲に亘り包囲し
て、該突出部の表面は前記溶融金属の溶融熱でもって充
分に加熱されるため、前記金属製被鋳包み部材の突出部
分の表面は鋳包み金属と確実に冶金結合される。
成されているので、鋳包み溶融金属を注湯して前記金属
製被鋳包み部材を鋳包む際に、前記鋳包み溶融金属は該
金属製被鋳包み部材の突出部分を広い範囲に亘り包囲し
て、該突出部の表面は前記溶融金属の溶融熱でもって充
分に加熱されるため、前記金属製被鋳包み部材の突出部
分の表面は鋳包み金属と確実に冶金結合される。
【０００８】そして、前記金属製被鋳包み部材の突出部
分は、その基部よりも先端側の最大巾が広いため、該金
属製被鋳包み部材の突出部分は先太りのフック効果によ
り鋳包み金属と機械的に強固に結合され、両者の境界部
に亀裂が発生しにくく、熱伝達性が高い。
分は、その基部よりも先端側の最大巾が広いため、該金
属製被鋳包み部材の突出部分は先太りのフック効果によ
り鋳包み金属と機械的に強固に結合され、両者の境界部
に亀裂が発生しにくく、熱伝達性が高い。
【０００９】また、前記金属被鋳造部品に鋳包まれる金
属製被鋳包み部材の表面を、不規則な凹凸形状に形成す
ることにより、前記金属製被鋳包み部材の突出部分の表
面積が増大して、冶金結合が一層促進され、前記金属製
被鋳包み部材と鋳包み金属とがより強固に結合される。
属製被鋳包み部材の表面を、不規則な凹凸形状に形成す
ることにより、前記金属製被鋳包み部材の突出部分の表
面積が増大して、冶金結合が一層促進され、前記金属製
被鋳包み部材と鋳包み金属とがより強固に結合される。
【００１０】さらに、請求項２記載のように発明を構成
することにより、前記金属製被鋳包み部材の突出部分の
先端部は鋭利なため、ヒートマスが少なく、鋳包み金属
と完全に冶金結合されうる。
することにより、前記金属製被鋳包み部材の突出部分の
先端部は鋭利なため、ヒートマスが少なく、鋳包み金属
と完全に冶金結合されうる。
【００１１】さらにまた、請求項３記載のように発明を
構成することにより、請求項１ないし請求項２記載の突
起を有する金属製被鋳包み部材を能率良く低コストで大
量生産することができる。
構成することにより、請求項１ないし請求項２記載の突
起を有する金属製被鋳包み部材を能率良く低コストで大
量生産することができる。
【００１２】また、先太りのフック効果による機械結合
とアンダカット形状の湯溜り効果による冶金結合が促進
される。
とアンダカット形状の湯溜り効果による冶金結合が促進
される。
【００１３】さらに、請求項４記載のように発明を構成
することにより、鋳包み金属に対し前記押出し方向の前
記金属製被鋳包み部材の引摺り抵抗力が一段と大きくな
る。
することにより、鋳包み金属に対し前記押出し方向の前
記金属製被鋳包み部材の引摺り抵抗力が一段と大きくな
る。
【００１４】さらにまた、金属製被鋳包み部材を中空円
筒体に構成することにより、例えば、内燃機関のスリー
ブ等を容易に製造することができ、ブロックとスリーブ
の密着結合が従来にない強固なものにできる。
筒体に構成することにより、例えば、内燃機関のスリー
ブ等を容易に製造することができ、ブロックとスリーブ
の密着結合が従来にない強固なものにできる。
【００１５】また、請求項６記載のように発明を構成す
ることにより、前記円筒状金属製被鋳包み部材の突出部
分の先細先端が鋳包み金属と充分に冶金結合されるとと
もに、そのアンダカット部に湯が溜り、その湯溜り効果
によって突起全体が受熱され、冶金結合を促進する。ま
たアンダカット部を有する弯曲部により、径方向、周方
向への鋳包み金属の動きが拘束され、機械結合による結
合力・密着力が強くなる。
ることにより、前記円筒状金属製被鋳包み部材の突出部
分の先細先端が鋳包み金属と充分に冶金結合されるとと
もに、そのアンダカット部に湯が溜り、その湯溜り効果
によって突起全体が受熱され、冶金結合を促進する。ま
たアンダカット部を有する弯曲部により、径方向、周方
向への鋳包み金属の動きが拘束され、機械結合による結
合力・密着力が強くなる。
【００１６】さらに、請求項７記載のように発明を構成
することにより、円筒の軸方向の密着性や結合力が向上
して、その軸方向の円筒状金属製被鋳包み部材と鋳包み
金属との間のずれが抑制され、確固と固定される。また
密着性向上により熱伝達性が向上し、冷却性能が高まり
耐ノッキング性能が改善される。
することにより、円筒の軸方向の密着性や結合力が向上
して、その軸方向の円筒状金属製被鋳包み部材と鋳包み
金属との間のずれが抑制され、確固と固定される。また
密着性向上により熱伝達性が向上し、冷却性能が高まり
耐ノッキング性能が改善される。
【００１７】さらにまた、請求項６または請求項７記載
の発明において、前記金属製被鋳包み部材の鋳包み外表
面から突出した突出部分を、円筒の軸方向へ列をなし
て、前記円筒状金属製被鋳包み部材の周方向に亘り所定
間隔毎に溝部を介して多数列配列することにより、突出
部分の列と突出部分列間の溝とでもって、円筒の周方向
の密着性や結合力が向上して、円筒状金属製被鋳包み部
材と鋳包み金属との間の軸方向ずれが抑制されて、確固
と固定される。このため、密着性向上により熱伝達性が
向上し、冷却性能が高まり耐ノッキングが改善される。
また、突出部分列間の溝でもって湯回りが良好となり、
鋳造品質が向上する。
の発明において、前記金属製被鋳包み部材の鋳包み外表
面から突出した突出部分を、円筒の軸方向へ列をなし
て、前記円筒状金属製被鋳包み部材の周方向に亘り所定
間隔毎に溝部を介して多数列配列することにより、突出
部分の列と突出部分列間の溝とでもって、円筒の周方向
の密着性や結合力が向上して、円筒状金属製被鋳包み部
材と鋳包み金属との間の軸方向ずれが抑制されて、確固
と固定される。このため、密着性向上により熱伝達性が
向上し、冷却性能が高まり耐ノッキングが改善される。
また、突出部分列間の溝でもって湯回りが良好となり、
鋳造品質が向上する。
【００１８】また、請求項８記載のように発明を構成す
ることにより、円筒状金属製被鋳包み部材と鋳包み金属
との間の軸方向のみならず、周方向のずれが抑制され、
該円筒状金属製被鋳包み部材および鋳包み金属間の密着
性ならびに結合力が一段と向上し、冷却性能と耐ノッキ
ング性能がさらに改善される。
ることにより、円筒状金属製被鋳包み部材と鋳包み金属
との間の軸方向のみならず、周方向のずれが抑制され、
該円筒状金属製被鋳包み部材および鋳包み金属間の密着
性ならびに結合力が一段と向上し、冷却性能と耐ノッキ
ング性能がさらに改善される。
【００１９】さらに、請求項９に記載のように発明を構
成することにより、円筒状金属鋳包み部材の押出し成形
と同時に外表面に突出部分を形成することができ、しか
もショットブラスト等の加工工程が不必要となって、コ
ストダウンが可能となる。
成することにより、円筒状金属鋳包み部材の押出し成形
と同時に外表面に突出部分を形成することができ、しか
もショットブラスト等の加工工程が不必要となって、コ
ストダウンが可能となる。
【００２０】さらに、該溝における径方向の最大深さＨ
MAXと、周方向の最小巾ＷMINとの関係を、 ＨMAX／ＷMIN≧１．５ に設定することにより、請求項７記載のような円筒の密
着性や結合力の高い円筒状金属製被鋳包み部材を容易に
生産することができる。
MAXと、周方向の最小巾ＷMINとの関係を、 ＨMAX／ＷMIN≧１．５ に設定することにより、請求項７記載のような円筒の密
着性や結合力の高い円筒状金属製被鋳包み部材を容易に
生産することができる。
【００２１】さらにまた、請求項１０記載のように発明
を構成することにより、請求項７記載のように円筒状金
属製被鋳包み部材の外表面に形成されたその軸方向に弯
曲する弯曲部の発生率を向上させることができる。
を構成することにより、請求項７記載のように円筒状金
属製被鋳包み部材の外表面に形成されたその軸方向に弯
曲する弯曲部の発生率を向上させることができる。
【００２２】しかも、請求項１１記載のように発明を構
成することにより、前記円筒状金属製被鋳包み部材の外
表面に、軸方向へ弯曲した弯曲部をより一層確実に形成
することができる。
成することにより、前記円筒状金属製被鋳包み部材の外
表面に、軸方向へ弯曲した弯曲部をより一層確実に形成
することができる。
【００２３】また請求項１２によれば、機関のスリーブ
に適用することでブロック・スリーブ間の結合・密着性
が向上し、冷却性が改善されることで信頼性の高い内燃
機関を得ることができる。
に適用することでブロック・スリーブ間の結合・密着性
が向上し、冷却性が改善されることで信頼性の高い内燃
機関を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図１ないし図１６に図示さ
れた本発明の一実施形態について説明する。
れた本発明の一実施形態について説明する。
【００２５】
【実施例１】Ａｌ−７３，Ｓｉ−１７，Ｆｅ−５，Ｃｕ
−３．５，Ｍｇ−１，Ｍｎ−０．５（重量比）の比率で
溶融した軽合金溶湯１は、図１−ａに図示されるよう
に、取鍋２からルツボ３に充填され、ルツボ３の底の開
孔から落下する際に、その外周のノズル４から高速で噴
射される空気または不活性ガスにより、細かい粒子とな
って急冷され、マトリックス亜／過共晶アルミニウムシ
リコン合金粉末５が形成される（マトマイズ法によ
る）。
−３．５，Ｍｇ−１，Ｍｎ−０．５（重量比）の比率で
溶融した軽合金溶湯１は、図１−ａに図示されるよう
に、取鍋２からルツボ３に充填され、ルツボ３の底の開
孔から落下する際に、その外周のノズル４から高速で噴
射される空気または不活性ガスにより、細かい粒子とな
って急冷され、マトリックス亜／過共晶アルミニウムシ
リコン合金粉末５が形成される（マトマイズ法によ
る）。
【００２６】このマトリックス亜／過共晶アルミニウム
シリコン合金粉末５は、耐磨耗性を付加するアルミナ粉
末、自己潤滑性を付加するグラファイト粉末を添加され
て、図１−ｂに図示されるような混合容器６に充填さ
れ、密閉された後、混合容器６は水平軸７を中心として
回転され、均一に混合されて、ビレット原材料粉末８が
得られる。
シリコン合金粉末５は、耐磨耗性を付加するアルミナ粉
末、自己潤滑性を付加するグラファイト粉末を添加され
て、図１−ｂに図示されるような混合容器６に充填さ
れ、密閉された後、混合容器６は水平軸７を中心として
回転され、均一に混合されて、ビレット原材料粉末８が
得られる。
【００２７】また、このビレット原材料粉末８は、図１
−ｃに図示されるような内部に内燃機関のシリンダ孔径
に相当する太さの中子９を配置した円筒状ゴム袋10に充
填され、該円筒状ゴム袋10は、上下に蓋11を有する円筒
状圧力容器12に収納され、該円筒状圧力容器12内に水の
如き液体が充填され、この液体に１．６ＧＰａの圧力が
加えられるＣＩＰ（冷間静圧成形法）により、図１−ｄ
に図示される密度分布が均一で密度比約７０％の中空円
筒状ビレット13が予備成形される。
−ｃに図示されるような内部に内燃機関のシリンダ孔径
に相当する太さの中子９を配置した円筒状ゴム袋10に充
填され、該円筒状ゴム袋10は、上下に蓋11を有する円筒
状圧力容器12に収納され、該円筒状圧力容器12内に水の
如き液体が充填され、この液体に１．６ＧＰａの圧力が
加えられるＣＩＰ（冷間静圧成形法）により、図１−ｄ
に図示される密度分布が均一で密度比約７０％の中空円
筒状ビレット13が予備成形される。
【００２８】さらに、この中空円筒状ビレット13は、図
１−ｅに図示されるように、加熱炉（図示されず）内に
て窒素雰囲気ガスの基で４５０℃に予熱・脱ガスされた
後、図１−ｆに図示される熱間押出し成形装置14のコン
テナ15内に装填され、該コンテナ15内の中空円筒状ビレ
ット13の中心孔にマンドレル16が挿入され、コンテナ15
に固定されたダイス17より押出し側に該マンドレル16の
先端が位置するように、該マンドレル16は固定され、中
空円筒状ビレット13の背後に主ラム18の先端が当てがわ
れ、主ラム18が押出し方向Ｘへ移動することで、中空円
筒状ビレット13は押出し成形され、図１−ｇに図示され
るように所定の長さに機械加工により加工され、切断さ
れてスリーブ19が得られる。
１−ｅに図示されるように、加熱炉（図示されず）内に
て窒素雰囲気ガスの基で４５０℃に予熱・脱ガスされた
後、図１−ｆに図示される熱間押出し成形装置14のコン
テナ15内に装填され、該コンテナ15内の中空円筒状ビレ
ット13の中心孔にマンドレル16が挿入され、コンテナ15
に固定されたダイス17より押出し側に該マンドレル16の
先端が位置するように、該マンドレル16は固定され、中
空円筒状ビレット13の背後に主ラム18の先端が当てがわ
れ、主ラム18が押出し方向Ｘへ移動することで、中空円
筒状ビレット13は押出し成形され、図１−ｇに図示され
るように所定の長さに機械加工により加工され、切断さ
れてスリーブ19が得られる。
【００２９】前記ダイス17は、図２および図３に図示さ
れるように、内径９４．３mmの円形の開口17ａに、巾
Ｗ，深さＨの溝17ｂが全周に亘り均一に形成されてい
る。
れるように、内径９４．３mmの円形の開口17ａに、巾
Ｗ，深さＨの溝17ｂが全周に亘り均一に形成されてい
る。
【００３０】図５の表に図示されるように、実施例１で
は、ダイス17の溝17ｂの巾Ｗが全て０．３８mm，溝17ｂ
のスパン（中心角）が全て１．５°で、溝17ｂの高さＨ
が１mm，０．７mm，０．５mm，０．３mmと変えてあり、
サンプル１，２では、Ｈ／Ｗの値が１．５以上であっ
て、スリーブ19の凹凸条20にムシレが生じ、スリーブ19
の外表面に、図６ないし図９に図示され、また図１０な
いし図１４に模式的に示され、さらに図１５および図１
６に図示の写真に示されるような不規則な凹凸条20が形
成される。
は、ダイス17の溝17ｂの巾Ｗが全て０．３８mm，溝17ｂ
のスパン（中心角）が全て１．５°で、溝17ｂの高さＨ
が１mm，０．７mm，０．５mm，０．３mmと変えてあり、
サンプル１，２では、Ｈ／Ｗの値が１．５以上であっ
て、スリーブ19の凹凸条20にムシレが生じ、スリーブ19
の外表面に、図６ないし図９に図示され、また図１０な
いし図１４に模式的に示され、さらに図１５および図１
６に図示の写真に示されるような不規則な凹凸条20が形
成される。
【００３１】この中空円筒状中空円筒状ビレット13がダ
イス17の溝17ｂを通過する際に、溝17ｂの周長が長くな
ると、ダイス17の溝17ｂの接触による引摺り抵抗が大き
くなって、ムシレが生じるのである。
イス17の溝17ｂを通過する際に、溝17ｂの周長が長くな
ると、ダイス17の溝17ｂの接触による引摺り抵抗が大き
くなって、ムシレが生じるのである。
【００３２】図５の表におけるムシレ発生率とは、スリ
ーブ19の全突条数に対し、ムシレが発生して不規則な凹
凸条20が形成される突条数の比であり、サンプル１，２
では、ムシレ発生率は７０％以上で良好であり、Ｈ／Ｗ
の値は１．９以上が好ましい。
ーブ19の全突条数に対し、ムシレが発生して不規則な凹
凸条20が形成される突条数の比であり、サンプル１，２
では、ムシレ発生率は７０％以上で良好であり、Ｈ／Ｗ
の値は１．９以上が好ましい。
【００３３】図６ないし図９に図示の凹凸条20は、巾が
広くて高い部分20ａと、巾が狭くて低い部分20ｂとが不
規則に押出し方向Ｘに配列され、この凹凸条20の巾が広
くて高い部分20ａでは、いずれも、スリーブ19の溝面21
に近い基部の巾よりも、先端部の巾の方が広くなって
（図１０および図１１に図示されるように、凹凸条20の
巾が広くて高い部分20ａの基部がクビレていることが図
示されている）、しかも凹凸条20の巾が広くて高い部分
20ａの表面は不規則な凹凸面になっているため、スリー
ブ19とこれを鋳包んだシリンダブロックとは機械的に強
固に結合される。
広くて高い部分20ａと、巾が狭くて低い部分20ｂとが不
規則に押出し方向Ｘに配列され、この凹凸条20の巾が広
くて高い部分20ａでは、いずれも、スリーブ19の溝面21
に近い基部の巾よりも、先端部の巾の方が広くなって
（図１０および図１１に図示されるように、凹凸条20の
巾が広くて高い部分20ａの基部がクビレていることが図
示されている）、しかも凹凸条20の巾が広くて高い部分
20ａの表面は不規則な凹凸面になっているため、スリー
ブ19とこれを鋳包んだシリンダブロックとは機械的に強
固に結合される。
【００３４】そして、凹凸条20の巾が広くて高い部分20
ａの先端部分は、少なくとも一部で、鋭利な形状になっ
ているため、鋳包み鋳造時に、シリンダブロック溶湯の
熱が凹凸条20の部分20ａの先端鋭利部分に集中して加わ
って、凹凸条20のこの部分の酸化被膜が融解し、確実な
冶金結合が得られる。
ａの先端部分は、少なくとも一部で、鋭利な形状になっ
ているため、鋳包み鋳造時に、シリンダブロック溶湯の
熱が凹凸条20の部分20ａの先端鋭利部分に集中して加わ
って、凹凸条20のこの部分の酸化被膜が融解し、確実な
冶金結合が得られる。
【００３５】また、凹凸条20の巾が広くて高い部分20ａ
は、いずれも、押出し開始端側が広くて高く、押出し終
了端が狭くて低い形状に形成されるとともに、凹凸条20
の巾が広くて高い部分20ａの押出し開始端の端面は、そ
の基部から先端部に向って押出し方向へ傾斜しており
（図９、図１２参照）、スリーブ19が図示されないシリ
ンダブロックに鋳包まれた場合には、シリンダブロック
に対しスリーブ19が押出し方向へ移動するような力が働
いた際に、大きな抵抗力が発揮できるようになってい
る。
は、いずれも、押出し開始端側が広くて高く、押出し終
了端が狭くて低い形状に形成されるとともに、凹凸条20
の巾が広くて高い部分20ａの押出し開始端の端面は、そ
の基部から先端部に向って押出し方向へ傾斜しており
（図９、図１２参照）、スリーブ19が図示されないシリ
ンダブロックに鋳包まれた場合には、シリンダブロック
に対しスリーブ19が押出し方向へ移動するような力が働
いた際に、大きな抵抗力が発揮できるようになってい
る。
【００３６】このように、サンプル１，２では、スリー
ブ19の外表面に不規則な凹凸条20が形成されているた
め、スリーブ19を鋳包むシリンダブロックの溶湯が、こ
の凹凸条20の不規則な凹凸面に接して、急速に溶湯の熱
が凹凸条20の凹凸面に伝達され、凹凸条20の凹凸面が充
分に高温に融解されて冶金結合がなされ、しかも、凹凸
条20の巾が広くて高い部分20ａの先端は、図１２に模式
的に図示されるように、弯曲してフック状に形成される
とともに底が広くなっているため、スリーブ19とシリン
ダブロックとが、機械的に強力に結合される結果、スリ
ーブ19内を摺動するピストンやその他各種の力を受ける
スリーブ19は、シリンダブロックに安定して確固と保持
される。
ブ19の外表面に不規則な凹凸条20が形成されているた
め、スリーブ19を鋳包むシリンダブロックの溶湯が、こ
の凹凸条20の不規則な凹凸面に接して、急速に溶湯の熱
が凹凸条20の凹凸面に伝達され、凹凸条20の凹凸面が充
分に高温に融解されて冶金結合がなされ、しかも、凹凸
条20の巾が広くて高い部分20ａの先端は、図１２に模式
的に図示されるように、弯曲してフック状に形成される
とともに底が広くなっているため、スリーブ19とシリン
ダブロックとが、機械的に強力に結合される結果、スリ
ーブ19内を摺動するピストンやその他各種の力を受ける
スリーブ19は、シリンダブロックに安定して確固と保持
される。
【００３７】また、スリーブ19とその外周のシリンダブ
ロックとの間の熱膨張差でもって、スリーブ19とシリン
ダブロック間を引離すような熱応力が発生しても、スリ
ーブ19とシリンダブロックとは相互に強固に結合され、
両者間に隙間が生ずる惧れもない。
ロックとの間の熱膨張差でもって、スリーブ19とシリン
ダブロック間を引離すような熱応力が発生しても、スリ
ーブ19とシリンダブロックとは相互に強固に結合され、
両者間に隙間が生ずる惧れもない。
【００３８】さらに、スリーブ19とその外周のシリンダ
ブロックとの間に隙間なく密接に結合されているため、
燃焼室に接して高温となったスリーブ19の熱は、シリン
ダブロックに高い熱伝達性で伝達されるため、スリーブ
19は適性な温度に保持されてノッキング性能が向上する
とともに、冷却系の負荷が少なく、また隣接するスリー
ブ19の間隙が縮小されて、内燃機関の小型化が可能とな
る。
ブロックとの間に隙間なく密接に結合されているため、
燃焼室に接して高温となったスリーブ19の熱は、シリン
ダブロックに高い熱伝達性で伝達されるため、スリーブ
19は適性な温度に保持されてノッキング性能が向上する
とともに、冷却系の負荷が少なく、また隣接するスリー
ブ19の間隙が縮小されて、内燃機関の小型化が可能とな
る。
【００３９】スリーブ19の製造プロセスである押出し成
形法にて、スリーブ19の外周面に形成されたアンダーカ
ット形状の突起粗さを持った亜／過共晶のアルミニウム
シリコン合金スリーブ19を高圧鋳造ダイキャスト製法に
て造られる図示されないシリンダブロックに鋳包まれた
場合、下記の特徴を有する。
形法にて、スリーブ19の外周面に形成されたアンダーカ
ット形状の突起粗さを持った亜／過共晶のアルミニウム
シリコン合金スリーブ19を高圧鋳造ダイキャスト製法に
て造られる図示されないシリンダブロックに鋳包まれた
場合、下記の特徴を有する。
【００４０】鋳包まれたスリーブ19の外周面は、ブロッ
クアルミの射出圧力によりアンダーカット形状の突起部
分20ａの周囲にまわり込む。また、まわり込む時のブロ
ック溶湯の熱エネルギーによりヒートマスの小さい突起
部分20ａの先端部分の強固な酸化皮膜は局部的に溶融さ
れる。つまり、形状的な機械的結合と冶金的結合の両方
を有し、より高い密着結合力となる。
クアルミの射出圧力によりアンダーカット形状の突起部
分20ａの周囲にまわり込む。また、まわり込む時のブロ
ック溶湯の熱エネルギーによりヒートマスの小さい突起
部分20ａの先端部分の強固な酸化皮膜は局部的に溶融さ
れる。つまり、形状的な機械的結合と冶金的結合の両方
を有し、より高い密着結合力となる。
【００４１】さらに、シリンダブロック製造工程中の射
出というプロセス内で、同時に異なる結合を行えるた
め、シリンダブロック〜スリーブ外周面間に発生する隙
間割合が少ない。この結合により、熱間時のピストン熱
引きが良くなり、ノッキング性能を向上させ、さらに燃
焼室内で発生した熱が効果的に冷却水へ導き出されるこ
とが可能となる。またスリーブがブロックに強固に固定
できるのでオイル上がりが低減し、排気エミッション
（炭化水素）の低減にも有利である。
出というプロセス内で、同時に異なる結合を行えるた
め、シリンダブロック〜スリーブ外周面間に発生する隙
間割合が少ない。この結合により、熱間時のピストン熱
引きが良くなり、ノッキング性能を向上させ、さらに燃
焼室内で発生した熱が効果的に冷却水へ導き出されるこ
とが可能となる。またスリーブがブロックに強固に固定
できるのでオイル上がりが低減し、排気エミッション
（炭化水素）の低減にも有利である。
【００４２】さらにまた、シリンダブロックに熱履歴を
考慮した時効熱処理等を施したものでは、極めて隙間割
合が少なく強い結合であるため、運転下におけるボア内
周面の変形が低減され、結果として、オイル消費やブロ
ーバイ性能が向上される。
考慮した時効熱処理等を施したものでは、極めて隙間割
合が少なく強い結合であるため、運転下におけるボア内
周面の変形が低減され、結果として、オイル消費やブロ
ーバイ性能が向上される。
【００４３】図５に図示の表の実施例１におけるサンプ
ル３，４，５では、Ｈ／Ｗの値が１．５より低いため、
ムシレ発生率が少ない結果となった。
ル３，４，５では、Ｈ／Ｗの値が１．５より低いため、
ムシレ発生率が少ない結果となった。
【００４４】次に図５の表における実施例２では、中空
円筒状ビレット13は実施例１と同一のものが用いられ、
Ｈ／Ｗが１．５以上の２．７となるように、ＨとＷとの
値が変えられており、サンプル６，７，８，９では、ダ
イス17の溝17ｂの巾が、１．３mmより小さな値となって
いるため、ムシレ発生率は７０％以上となって、実用化
可能である。
円筒状ビレット13は実施例１と同一のものが用いられ、
Ｈ／Ｗが１．５以上の２．７となるように、ＨとＷとの
値が変えられており、サンプル６，７，８，９では、ダ
イス17の溝17ｂの巾が、１．３mmより小さな値となって
いるため、ムシレ発生率は７０％以上となって、実用化
可能である。
【００４５】しかし、サンプル１０では、ダイス17の溝
17ｂの巾が１．３mm以上の１．５mmを越えているため、
ムシレが発生せず、スリーブ19の横断面形状は、略ダイ
ス17の内周面形状の押出し材が得られ、実用に供しえな
い。
17ｂの巾が１．３mm以上の１．５mmを越えているため、
ムシレが発生せず、スリーブ19の横断面形状は、略ダイ
ス17の内周面形状の押出し材が得られ、実用に供しえな
い。
【００４６】さらに、図５の表の実施例３では、実施例
１とは別の組成（Ａｌ−５８．５，Ｓｉ−２５，Ｃｕ−
４．５，Ｍｇ−１．５，Ａｌ2Ｏ3−１０，Ｇｒ（グラフ
ァイト粒子）−０．５）の粉末が冷間静水圧プレスによ
り１．６ＧＰａの圧力で成形されて、中空円筒状ビレッ
ト13が形成され、この中空円筒状ビレット13は４５０℃
に加熱された状態で、熱間押出し成形されたものであ
る。なお、上記粉末は、実施例１と同様にマトリックス
亜／過共晶アルミニウムシリコン合金粉末をアトマイズ
法により形成した後、Ａｌ2Ｏ3およびＧｒを添加したも
のとする。
１とは別の組成（Ａｌ−５８．５，Ｓｉ−２５，Ｃｕ−
４．５，Ｍｇ−１．５，Ａｌ2Ｏ3−１０，Ｇｒ（グラフ
ァイト粒子）−０．５）の粉末が冷間静水圧プレスによ
り１．６ＧＰａの圧力で成形されて、中空円筒状ビレッ
ト13が形成され、この中空円筒状ビレット13は４５０℃
に加熱された状態で、熱間押出し成形されたものであ
る。なお、上記粉末は、実施例１と同様にマトリックス
亜／過共晶アルミニウムシリコン合金粉末をアトマイズ
法により形成した後、Ａｌ2Ｏ3およびＧｒを添加したも
のとする。
【００４７】実施例３のサンプル１１，１２では、Ｈ／
Ｗが１．５以上で、ダイス17の溝17ｂの巾Ｗが１．３以
下で、かつ周長比Ｌ／ｄ・πが１．５以上であるため、
ムシレ発生率は９２％，８７％で良好な凹凸条20が形成
される。
Ｗが１．５以上で、ダイス17の溝17ｂの巾Ｗが１．３以
下で、かつ周長比Ｌ／ｄ・πが１．５以上であるため、
ムシレ発生率は９２％，８７％で良好な凹凸条20が形成
される。
【００４８】しかし、サンプル１３，１４では、周長比
Ｌ／ｄ・πが１．５以下となっているため、一部にムシ
レが発生するが、ムシレ発生率が低く、実用に供しえな
い。
Ｌ／ｄ・πが１．５以下となっているため、一部にムシ
レが発生するが、ムシレ発生率が低く、実用に供しえな
い。
【００４９】さらにまた、図５の表の実施例４では、実
施例３と同一の中空円筒状ビレット13が用いられ、これ
と同様な条件で熱間押出し成形されており、サンプル１
５，１６では、図４に図示されるように、ダイス17の溝
17ｂの形状がＴ字型となっており、ダイス17の内周面の
周長が必然的に大きく、周長比Ｌ／ｄ・πもこれに対応
して１．５より著しく大きな値となり、ムシレ発生率は
共に１００％である。
施例３と同一の中空円筒状ビレット13が用いられ、これ
と同様な条件で熱間押出し成形されており、サンプル１
５，１６では、図４に図示されるように、ダイス17の溝
17ｂの形状がＴ字型となっており、ダイス17の内周面の
周長が必然的に大きく、周長比Ｌ／ｄ・πもこれに対応
して１．５より著しく大きな値となり、ムシレ発生率は
共に１００％である。
【００５０】そして、図５の表の実施例４におけるサン
プル１７，１８も周長比は１．５よりも大きいが、サン
プル１５，１６に比べて小さいため、ムシレ発生率は高
率ではあるものの、１００％にはならなかった。
プル１７，１８も周長比は１．５よりも大きいが、サン
プル１５，１６に比べて小さいため、ムシレ発生率は高
率ではあるものの、１００％にはならなかった。
【００５１】さらに、図１ないし図１６に図示の実施形
態のように、燒結押出し成形品のスリーブ19でなくて
も、他の製法により通常の押出し成形品、鍛造品、鋳造
品にて請求項記載の突起を形成してもよい。
態のように、燒結押出し成形品のスリーブ19でなくて
も、他の製法により通常の押出し成形品、鍛造品、鋳造
品にて請求項記載の突起を形成してもよい。
【図１】本発明の金属製被鋳包み部材の製造方法の概略
を図示した説明図である。
を図示した説明図である。
【図２】この製造方法に用いられるダイスの要部拡大正
面図である。
面図である。
【図３】図２の要部をさらに拡大して図示した正面図で
ある。
ある。
【図４】ダイスの形状を変えたものの要部拡大正面図で
ある。
ある。
【図５】各実施例におけるサンプルのデータを示した表
である。
である。
【図６】スリーブの外表面に形成された凹凸条のみを模
式的に拡大して図示した斜視図である。
式的に拡大して図示した斜視図である。
【図７】スリーブの外表面に形成された凹凸条の要部拡
大平面図である。
大平面図である。
【図８】スリーブの外表面に形成された凹凸条の要部拡
大斜視図である。
大斜視図である。
【図９】図７の要部拡大縦断面図である。
【図１０】スリーブの外表面に形成された凹凸条のみを
拡大して模式的に画いた斜視図である。
拡大して模式的に画いた斜視図である。
【図１１】図１０の凹凸条をさらに拡大して図示した平
面図である。
面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線に沿って裁断した縦断面
図である。
図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII線に沿って裁断した横断
面図である。
面図である。
【図１４】図１２のXIV−XIV線に沿って裁断した横断面
図である。
図である。
【図１５】図６に図示したスリーブ要部の写真である。
【図１６】図７に図示したスリーブ要部の写真である。
１…軽合金溶湯、２…取鍋、３…ルツボ、４…ノズル、
５…マトリックス亜／過共晶アルミニウムシリコン合金
粉末、６…混合容器、７…水平軸、８…ビレット原材料
粉末、９…中子、10…円筒状ゴム袋、11…蓋、12…円筒
状圧力容器、13…中空円筒状ビレット、14…熱間押出し
成形装置、15…コンテナ、16…マンドレル、17…ダイ
ス、18…主ラム、19…スリーブブロック、21…溝面、22
…溝。
５…マトリックス亜／過共晶アルミニウムシリコン合金
粉末、６…混合容器、７…水平軸、８…ビレット原材料
粉末、９…中子、10…円筒状ゴム袋、11…蓋、12…円筒
状圧力容器、13…中空円筒状ビレット、14…熱間押出し
成形装置、15…コンテナ、16…マンドレル、17…ダイ
ス、18…主ラム、19…スリーブブロック、21…溝面、22
…溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有村 光典 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 光内 薫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 芝崎 寿之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 伊藤 嘉朗 兵庫県伊丹市昆陽北１−１−１ 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 志賀 竜治 兵庫県伊丹市昆陽北１−１−１ 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 山田 浩司 兵庫県伊丹市昆陽北１−１−１ 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3G024 AA25 GA03 HA07 4E029 MB01
Claims (12)
- 【請求項１】金属鋳造部品に鋳包まれる金属製被鋳包み
部材であって、 該金属製被鋳包み部材の鋳包み表面から突出した突出部
分は、該突出部分の基部の最大巾よりも該突出部分の先
端側の最大巾の方が広く形成され、前記金属被鋳造部品
に鋳包まれる金属製被鋳包み部材の表面は、不規則な凹
凸形状に形成されたことを特徴とする金属製被鋳包み部
材。 - 【請求項２】前記金属製被鋳包み部材における突出部分
の先端部の少なくとも一部は、先細の鋭利な形状に形成
されたことを特徴とする請求項１記載の金属鋳造部品の
金属製被鋳包み部材。 - 【請求項３】請求項１および請求項２いずれか記載の金
属製被鋳包み部材は、押出し成形部材であって、押出し
方向に指向した滑らかな溝の間に存在する外方へ隆出し
た不規則な突条部分が、押出し成形の際に形成されるこ
とを特徴とする金属製被鋳包み部材。 - 【請求項４】請求項３記載の金属製被鋳包み部材におけ
る不規則形状の突条部分の形状は、押出し開始端側が広
くて高く、押出し終了端側が狭くて低い形状に形成され
たことを特徴とする金属製被鋳包み部材。 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４いずれか記載の金
属製被鋳包み部材は中空円筒体であることを特徴とする
金属製被鋳包み部材。 - 【請求項６】金属鋳造部品に鋳包まれる円筒状金属製被
鋳包み部材であって、 該金属製被鋳包み部材の鋳包み外表面から外方へ突出し
た突出部分の先端部は、側方へ弯曲し、前記金属製被鋳
包み部材の鋳包み外表面から突出した突出部分は、円筒
の軸方向へ列をなして、前記円筒状金属製被鋳包み部材
の周方向に亘り所定間隔毎に溝部を介して多数列配列さ
れたことを特徴とする金属製被鋳包み部材。 - 【請求項７】金属鋳造部品に鋳包まれる円筒状金属製被
鋳包み部材であって、 該金属製被鋳包み部材の鋳包み外表面から外方へ突出し
た突出部分の先端部は、円筒の軸方向へ指向して弯曲
し、前記金属製被鋳包み部材の鋳包み外表面から突出し
た突出部分は、円筒の軸方向へ列をなして、前記円筒状
金属製被鋳包み部材の周方向に亘り所定間隔毎に溝部を
介して多数列配列されたことを特徴とする金属製被鋳包
み部材。 - 【請求項８】前記金属製被鋳包み部材の鋳包み外表面の
突出部分の軸方向配列間隔は不規則であり、該突出部分
は周方向に整列していないことを特徴とする請求項６ま
たは請求項７記載の金属製被鋳包み部材。 - 【請求項９】金属鋳造部品に鋳包まれる外表面突出部分
付き円筒状金属被鋳包み部材を製造する製造方法であっ
て、 内周面に径方向に深さＨと巾Ｗの溝を有し、該溝におけ
る径方向の最大深さＨ MAXと、周方向の最小巾ＷMINとの
関係が、ＨMAX／ＷMIN≧１．５に設定されたダイスに、
円筒状金属素材を通し、該円筒状金属素材に熱間押出し
加工を施して、外表面に突出部分を形成した円筒状金属
鋳包み部材を製造する円筒状金属製被鋳包み部材の製造
方法。 - 【請求項１０】前記溝における周方向の最小巾Ｗ
MINは、 ＷMIN≦１．３mm に設定されたことを特徴とする請求項９記載の円筒状金
属製被鋳包み部材の製造方法。 - 【請求項１１】前記ダイスの最小内径ｄと、該ダイスの
軸方向に垂直な横断面部の全内周長Ｌとの関係が、 Ｌ／ｄ・π≧１．５ に設定されたことを特徴とする請求項９ないし請求項１
０いずれか記載の円筒状金属製被鋳包み部材の製造方
法。 - 【請求項１２】請求項６ないし請求項１１いずれか記載
の金属製被鋳包み部材は中空円筒体であることを特徴と
する円筒状金属製被鋳包み部材またはその製造方法。
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| ES01941072T ES2304387T3 (es) | 2000-07-12 | 2001-06-15 | Elemento metalico insertado, procedimiento de fabricacion de este ultimo y articulo metalico colado. |
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