JP2000233271A - シリンダブロックの製造方法 - Google Patents
シリンダブロックの製造方法Info
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- JP2000233271A JP2000233271A JP11034654A JP3465499A JP2000233271A JP 2000233271 A JP2000233271 A JP 2000233271A JP 11034654 A JP11034654 A JP 11034654A JP 3465499 A JP3465499 A JP 3465499A JP 2000233271 A JP2000233271 A JP 2000233271A
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 アルミナ21、アルミニウム合金31及
び、マグネシウム32又はマグネシウム発生源を炉内に
納め、窒化マグネシウム34でアルミナを還元し、アル
ミナにアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウ
ム基複合材ビレット35を製造する工程と、ビレットを
押出しプレスで筒に成形する押出し工程と、押出し後の
筒を引抜き装置で仕上げる引抜き工程と、引抜き後の筒
を切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナ
を形成する切断工程と、シリンダライナをシリンダブロ
ックに嵌合する嵌合工程と、からなるシリンダブロック
の製造方法。 【効果】 シリンダブロックにシリンダライナを嵌合で
一体的に取付けると、内径(ボア)の仕上げの取り代を
小さくでき、仕上げ加工が容易になる。その結果、内径
の研削時間を短縮でき、生産コストを低減できる。
び、マグネシウム32又はマグネシウム発生源を炉内に
納め、窒化マグネシウム34でアルミナを還元し、アル
ミナにアルミニウム合金の溶湯を浸透させてアルミニウ
ム基複合材ビレット35を製造する工程と、ビレットを
押出しプレスで筒に成形する押出し工程と、押出し後の
筒を引抜き装置で仕上げる引抜き工程と、引抜き後の筒
を切断加工してアルミニウム基複合材のシリンダライナ
を形成する切断工程と、シリンダライナをシリンダブロ
ックに嵌合する嵌合工程と、からなるシリンダブロック
の製造方法。 【効果】 シリンダブロックにシリンダライナを嵌合で
一体的に取付けると、内径(ボア)の仕上げの取り代を
小さくでき、仕上げ加工が容易になる。その結果、内径
の研削時間を短縮でき、生産コストを低減できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム基複合
材を用いたシリンダブロックの製造方法に関する。
材を用いたシリンダブロックの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム基複合材を用いたシリンダ
ブロックの製造方法には、例えば、特開昭59−206
154号公報「シリンダーの製造法」に示されたものが
ある。このシリンダーの製造法は、同公報の第2頁左下
欄第8行〜第17行に示される通りである。これらを要
約したものを次に示す。 (a)アルミニウムの溶湯中にSiCのチップを撹拌分
散させ、凝固させる。 (b)凝固したものを約250℃に加熱した状態で引抜
き加工してパイプを作成する。 (c)パイプを切断してスリーブ状にしたものをダイキ
ャスト用の金型に嵌合した後、アルミニウム合金(AD
C12)で鋳ぐるんでシリンダーを製造する。
ブロックの製造方法には、例えば、特開昭59−206
154号公報「シリンダーの製造法」に示されたものが
ある。このシリンダーの製造法は、同公報の第2頁左下
欄第8行〜第17行に示される通りである。これらを要
約したものを次に示す。 (a)アルミニウムの溶湯中にSiCのチップを撹拌分
散させ、凝固させる。 (b)凝固したものを約250℃に加熱した状態で引抜
き加工してパイプを作成する。 (c)パイプを切断してスリーブ状にしたものをダイキ
ャスト用の金型に嵌合した後、アルミニウム合金(AD
C12)で鋳ぐるんでシリンダーを製造する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のスリーブ状にし
たものは、アルミニウムの溶湯中にSiCのチップを複
合した複合材であり、塑性変形の抵抗が大きく、且つ、
アルミニウムとSiCの界面は機械的な結合状態にある
だけであり、そのため、伸びが小さく、一般的な複合材
と同様、加工性が悪い。その結果、引抜き加工又は押出
し加工してパイプを作成する方法では、成形し難く、パ
イプの高品質化及び生産の効率化は難しい。また、アル
ミニウム合金で鋳ぐるんだ際、スリーブ状にしたものが
収縮歪を受けるため、スリーブ状の内面に取り代を多く
つけておく必要があり、一般に加工性の悪い複合材では
内径(ボア)の仕上げ加工に時間がかかる。さらに、鋳
込んだアルミニウム合金(ADC12)とスリーブ状の
外面との接合部に鋳造欠陥が発生する心配がある。
たものは、アルミニウムの溶湯中にSiCのチップを複
合した複合材であり、塑性変形の抵抗が大きく、且つ、
アルミニウムとSiCの界面は機械的な結合状態にある
だけであり、そのため、伸びが小さく、一般的な複合材
と同様、加工性が悪い。その結果、引抜き加工又は押出
し加工してパイプを作成する方法では、成形し難く、パ
イプの高品質化及び生産の効率化は難しい。また、アル
ミニウム合金で鋳ぐるんだ際、スリーブ状にしたものが
収縮歪を受けるため、スリーブ状の内面に取り代を多く
つけておく必要があり、一般に加工性の悪い複合材では
内径(ボア)の仕上げ加工に時間がかかる。さらに、鋳
込んだアルミニウム合金(ADC12)とスリーブ状の
外面との接合部に鋳造欠陥が発生する心配がある。
【0004】そこで、本発明の目的は、生産効率がよ
く、高品質なシリンダブロックの製造方法を提供するこ
とにある。
く、高品質なシリンダブロックの製造方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1は、酸化物系セラミックスからなる多孔質成
形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又
はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウム
の作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラ
ミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させ
てアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、ア
ルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形
する押出し工程と、押出し後の筒を引抜き装置で仕上げ
て内外径に精度を付与する引抜き工程と、引抜き後の筒
を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリ
ンダライナを形成する切断工程と、シリンダライナをシ
リンダブロックに嵌合する嵌合工程と、からなる。
に請求項1は、酸化物系セラミックスからなる多孔質成
形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又
はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウム
の作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラ
ミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させ
てアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、ア
ルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒に成形
する押出し工程と、押出し後の筒を引抜き装置で仕上げ
て内外径に精度を付与する引抜き工程と、引抜き後の筒
を所定長さに切断加工してアルミニウム基複合材のシリ
ンダライナを形成する切断工程と、シリンダライナをシ
リンダブロックに嵌合する嵌合工程と、からなる。
【0006】酸化物系セラミックスを還元することによ
り、多孔質の表面を金属化して酸化物系セラミックスと
アルミニウム合金溶湯との濡れ性をよくする。こうして
得られたアルミニウム基複合材はアルミニウムと強化材
の界面がケミカルコンタクトによって強固に結合され、
成形性に優れたアルミニウム基複合材であり、後工程で
の、押出しや引抜きが容易となり、押出比を高めること
ができ、高押出比による変形を加えることができる。こ
の結果、内部欠陥の除去、緻密化を図ることができ、品
質を高めることができる。引抜き工程で、筒の内径及び
外径の仕上り精度を高める。嵌合でシリンダブロックに
シリンダライナを組み付けると、嵌合後の内径の変化は
微量であるから、内径(ボア)の仕上げが容易である。
り、多孔質の表面を金属化して酸化物系セラミックスと
アルミニウム合金溶湯との濡れ性をよくする。こうして
得られたアルミニウム基複合材はアルミニウムと強化材
の界面がケミカルコンタクトによって強固に結合され、
成形性に優れたアルミニウム基複合材であり、後工程で
の、押出しや引抜きが容易となり、押出比を高めること
ができ、高押出比による変形を加えることができる。こ
の結果、内部欠陥の除去、緻密化を図ることができ、品
質を高めることができる。引抜き工程で、筒の内径及び
外径の仕上り精度を高める。嵌合でシリンダブロックに
シリンダライナを組み付けると、嵌合後の内径の変化は
微量であるから、内径(ボア)の仕上げが容易である。
【0007】請求項2は、押出し前のビレットの断面積
を押出し後の筒の断面積で割った値を押出比とするとき
に、押出し工程での押出比を10〜50に設定すること
を特徴とする。押出比が10未満であれば、得られた筒
に十分な引張り強さ及び耐力を付与することができな
い。押出比が大きいと、1回の押出しで比較的多くの製
品を成形できるから、生産性がよくなり、押出比は大き
い方が望ましい。しかし、押出比が50を超えると、押
出し力が大きくなり、設備が大規模なものとなり、設備
費が嵩む。その結果、アルミニウム基複合材の機械的性
質の観点から下限を10とし、設備能力(押出しプレス
出力)の観点から上限を50とする。
を押出し後の筒の断面積で割った値を押出比とするとき
に、押出し工程での押出比を10〜50に設定すること
を特徴とする。押出比が10未満であれば、得られた筒
に十分な引張り強さ及び耐力を付与することができな
い。押出比が大きいと、1回の押出しで比較的多くの製
品を成形できるから、生産性がよくなり、押出比は大き
い方が望ましい。しかし、押出比が50を超えると、押
出し力が大きくなり、設備が大規模なものとなり、設備
費が嵩む。その結果、アルミニウム基複合材の機械的性
質の観点から下限を10とし、設備能力(押出しプレス
出力)の観点から上限を50とする。
【0008】請求項3は、嵌合工程が焼ばめであること
を特徴とする。シリンダブロック側を加熱し、常温のシ
リンダライナを嵌め込む焼ばめなので、常温になると外
面に均一な締付け力がかかり、内径(ボア)の変化は微
量であるから、仕上げがより容易になる。
を特徴とする。シリンダブロック側を加熱し、常温のシ
リンダライナを嵌め込む焼ばめなので、常温になると外
面に均一な締付け力がかかり、内径(ボア)の変化は微
量であるから、仕上げがより容易になる。
【0009】請求項4は、嵌合工程が冷やしばめである
ことを特徴とする。シリンダライナ側を冷却し、常温の
シリンダブロックに嵌め込む。シリンダライナは小さな
部品なので、シリンダライナを冷却する設備を小型で、
且つ簡素なものにすることができる。
ことを特徴とする。シリンダライナ側を冷却し、常温の
シリンダブロックに嵌め込む。シリンダライナは小さな
部品なので、シリンダライナを冷却する設備を小型で、
且つ簡素なものにすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係るアルミニウム基複合材
の製造装置の概要構造図であり、アルミニウム基複合材
製造装置1は、雰囲気炉2と、この雰囲気炉2に付属し
た加熱装置3と、雰囲気炉2に不活性ガスを供給するガ
ス供給装置6と、雰囲気炉2内を減圧する真空ポンプ7
とからなる。8及び9は坩堝(るつぼ)である。詳しく
は、加熱装置3は、例えば、制御装置11と、温度セン
サ12と、加熱コイル13とからなり、ガス供給装置6
は、アルゴンガス(Ar)14のボンベ15と、窒素ガ
ス(N2)16のボンベ17と、これらのボンベ15,
17のガスを雰囲気炉2へ供給する管18と、この管1
8に設けた圧力ゲージ19とからなる。
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図1は本発明に係るアルミニウム基複合材
の製造装置の概要構造図であり、アルミニウム基複合材
製造装置1は、雰囲気炉2と、この雰囲気炉2に付属し
た加熱装置3と、雰囲気炉2に不活性ガスを供給するガ
ス供給装置6と、雰囲気炉2内を減圧する真空ポンプ7
とからなる。8及び9は坩堝(るつぼ)である。詳しく
は、加熱装置3は、例えば、制御装置11と、温度セン
サ12と、加熱コイル13とからなり、ガス供給装置6
は、アルゴンガス(Ar)14のボンベ15と、窒素ガ
ス(N2)16のボンベ17と、これらのボンベ15,
17のガスを雰囲気炉2へ供給する管18と、この管1
8に設けた圧力ゲージ19とからなる。
【0011】坩堝8は酸化物系セラミックスであるとこ
ろの多孔質アルミナ(Al2O3)21及びアルミニウム
合金31を入れる容器であり、坩堝9はマグネシウム
(Mg)32を入れる容器である。アルミニウム合金3
1は、例えばA6061である。マグネシウム(Mg)
32はマグネシウム合金でもよい。
ろの多孔質アルミナ(Al2O3)21及びアルミニウム
合金31を入れる容器であり、坩堝9はマグネシウム
(Mg)32を入れる容器である。アルミニウム合金3
1は、例えばA6061である。マグネシウム(Mg)
32はマグネシウム合金でもよい。
【0012】図2(a)〜(d)は本発明に係るアルミ
ニウム基複合材ビレットの製造要領図であり、(a)〜
(c)は浸透までの過程を模式的に示す。 (a):まず、酸化物系セラミックスであるアルミナ
(Al2O3)21とともに、アルミニウム合金31及び
マグネシウム(Mg)32を炉内に納める。具体的に
は、坩堝8にアルミナ21を入れ、アルミナ21にアル
ミニウム合金31を載せ、坩堝9にマグネシウム32を
入れる。
ニウム基複合材ビレットの製造要領図であり、(a)〜
(c)は浸透までの過程を模式的に示す。 (a):まず、酸化物系セラミックスであるアルミナ
(Al2O3)21とともに、アルミニウム合金31及び
マグネシウム(Mg)32を炉内に納める。具体的に
は、坩堝8にアルミナ21を入れ、アルミナ21にアル
ミニウム合金31を載せ、坩堝9にマグネシウム32を
入れる。
【0013】次に、雰囲気炉2内の酸素を除去するため
に雰囲気炉2内を真空引きし、一定の真空度に達した
ら、真空ポンプ7を止め、雰囲気炉2にアルゴンガス
(Ar)14を矢印の如く供給し、加熱コイル13で
矢印の如く多孔質アルミナ21、アルミニウム合金3
1及びマグネシウム32の加熱を開始する。
に雰囲気炉2内を真空引きし、一定の真空度に達した
ら、真空ポンプ7を止め、雰囲気炉2にアルゴンガス
(Ar)14を矢印の如く供給し、加熱コイル13で
矢印の如く多孔質アルミナ21、アルミニウム合金3
1及びマグネシウム32の加熱を開始する。
【0014】雰囲気炉2内の温度を温度センサ12で検
出しつつ昇温(自動)する。所定温度(例えば、約75
0℃〜約900℃)に達する過程で、アルミニウム合金
31は溶解する。同時に、マグネシウム(Mg)32は
矢印の如く蒸発する。その際、雰囲気炉2内はアルゴ
ンガス(Ar)14の雰囲気下にあるので、アルミニウ
ム合金31及びマグネシウム(Mg)32が酸化するこ
とはない。
出しつつ昇温(自動)する。所定温度(例えば、約75
0℃〜約900℃)に達する過程で、アルミニウム合金
31は溶解する。同時に、マグネシウム(Mg)32は
矢印の如く蒸発する。その際、雰囲気炉2内はアルゴ
ンガス(Ar)14の雰囲気下にあるので、アルミニウ
ム合金31及びマグネシウム(Mg)32が酸化するこ
とはない。
【0015】(b):次に、雰囲気炉2内を加圧し、窒
化マグネシウム34の作用でアルミナ(Al2O3)21
を還元し、アルミナ21の多孔質にアルミニウム合金3
1の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレット3
5を製造する。具体的には、雰囲気炉2に窒素ガス(N
2)16を矢印の如く供給しつつ加圧(例えば、大気
圧+約0.5kg/cm2)し、雰囲気炉2内の雰囲気
を窒素ガス(N2)16に置換する。
化マグネシウム34の作用でアルミナ(Al2O3)21
を還元し、アルミナ21の多孔質にアルミニウム合金3
1の溶湯を浸透させてアルミニウム基複合材ビレット3
5を製造する。具体的には、雰囲気炉2に窒素ガス(N
2)16を矢印の如く供給しつつ加圧(例えば、大気
圧+約0.5kg/cm2)し、雰囲気炉2内の雰囲気
を窒素ガス(N2)16に置換する。
【0016】雰囲気炉2内が窒素ガス(N2)16の雰
囲気になると、窒素ガス16は、マグネシウム(Mg)
32と反応して窒化マグネシウム(Mg3N2)34を生
成する。この窒化マグネシウム34はアルミナ(Al2
O3)21を還元するので、アルミナ21は濡れ性がよ
くなる。その結果、アルミナ21の多孔質にアルミニウ
ム合金31の溶湯が浸透する。アルミニウム合金31が
凝固してアルミニウム基複合材ビレット35が完成す
る。浸透過程において、雰囲気炉2内を加圧雰囲気下に
すると、浸透が早くなり、短時間でアルミニウム基複合
材ビレット35を製造することができる。なお、雰囲気
炉2内を真空ポンプ7で減圧し、減圧窒素雰囲気下でも
短時間で浸透させることができる。
囲気になると、窒素ガス16は、マグネシウム(Mg)
32と反応して窒化マグネシウム(Mg3N2)34を生
成する。この窒化マグネシウム34はアルミナ(Al2
O3)21を還元するので、アルミナ21は濡れ性がよ
くなる。その結果、アルミナ21の多孔質にアルミニウ
ム合金31の溶湯が浸透する。アルミニウム合金31が
凝固してアルミニウム基複合材ビレット35が完成す
る。浸透過程において、雰囲気炉2内を加圧雰囲気下に
すると、浸透が早くなり、短時間でアルミニウム基複合
材ビレット35を製造することができる。なお、雰囲気
炉2内を真空ポンプ7で減圧し、減圧窒素雰囲気下でも
短時間で浸透させることができる。
【0017】(c):アルミニウム基複合材ビレット3
5(以下「ビレット35」と略記する。)は、酸化物系
セラミックスであるアルミナ21にアルミニウム合金3
1が浸透したもので、成形性に優れ、塑性変形がしやす
い複合材料である。 (d):最後に、ビレット35をNC(数値制御)旋盤
36で所定寸法に切削加工する。寸法は次工程の押出し
プレスに合せる。
5(以下「ビレット35」と略記する。)は、酸化物系
セラミックスであるアルミナ21にアルミニウム合金3
1が浸透したもので、成形性に優れ、塑性変形がしやす
い複合材料である。 (d):最後に、ビレット35をNC(数値制御)旋盤
36で所定寸法に切削加工する。寸法は次工程の押出し
プレスに合せる。
【0018】図3は本発明に係る押出し工程の説明図で
あり、アルミニウム基複合材ビレット35をコンテナ4
1に挿入し、ラム42で押出すことにより、ダイス43
とマンドレル44の間を通して、筒45に成形する。押
出し前のビレット35の断面積をA0とし、押出し後の
筒45の断面積をA1とする。
あり、アルミニウム基複合材ビレット35をコンテナ4
1に挿入し、ラム42で押出すことにより、ダイス43
とマンドレル44の間を通して、筒45に成形する。押
出し前のビレット35の断面積をA0とし、押出し後の
筒45の断面積をA1とする。
【0019】ビレット35は、アルミニウムと強化材の
界面がケミカルコンタクトによって強固に結合された複
合材なので、成形性がよく、その結果、筒45の押出し
は容易である。また、高押出比による変形を加えること
で、内部欠陥の除去、緻密化を図ることができ、品質を
高めることができる。
界面がケミカルコンタクトによって強固に結合された複
合材なので、成形性がよく、その結果、筒45の押出し
は容易である。また、高押出比による変形を加えること
で、内部欠陥の除去、緻密化を図ることができ、品質を
高めることができる。
【0020】ここで、押出比Rは、R=A0/A1と定
義する。すなわち、押出比Rは、押出し前のビレット3
5の断面積A0を押出し後の筒45の断面積A1で割っ
た値である。
義する。すなわち、押出比Rは、押出し前のビレット3
5の断面積A0を押出し後の筒45の断面積A1で割っ
た値である。
【0021】図4は本発明に係る押出比と引張り強さ・
耐力の関係を示したグラフであり、横軸を押出比Rと
し、縦軸を引張り強さσB及び耐力σ0.2としたものであ
る。なお、σ0.2は0.2%耐力の略号である。押出比
Rが10未満では、引張り強さσBは押出比Rに比例す
る。従って、押出比Rによって引張り強さσBを大きく
することができる。同様に、耐力σ0.2も大きくするこ
とができる。押出比Rが10以上では、押出比Rの増加
に対して引張り強さσBの増加は極めて僅かであり、ほ
ぼ一定となる。同様に、耐力σ0.2もほぼ一定となる。
押出比が大きいと、生産性がよくなるから、押出比は大
きい方が望ましい。しかし、押出比が50を超えると、
押出し力が大きくなり、大型の設備が新たに必要とな
る。その結果、アルミニウム基複合材の機械的性質の観
点から下限を10とし、設備能力(押出しプレス出力)
の観点から上限を50とする。
耐力の関係を示したグラフであり、横軸を押出比Rと
し、縦軸を引張り強さσB及び耐力σ0.2としたものであ
る。なお、σ0.2は0.2%耐力の略号である。押出比
Rが10未満では、引張り強さσBは押出比Rに比例す
る。従って、押出比Rによって引張り強さσBを大きく
することができる。同様に、耐力σ0.2も大きくするこ
とができる。押出比Rが10以上では、押出比Rの増加
に対して引張り強さσBの増加は極めて僅かであり、ほ
ぼ一定となる。同様に、耐力σ0.2もほぼ一定となる。
押出比が大きいと、生産性がよくなるから、押出比は大
きい方が望ましい。しかし、押出比が50を超えると、
押出し力が大きくなり、大型の設備が新たに必要とな
る。その結果、アルミニウム基複合材の機械的性質の観
点から下限を10とし、設備能力(押出しプレス出力)
の観点から上限を50とする。
【0022】図5は本発明に係る引抜き工程の説明図で
あり、押出し後の筒45を引抜き装置50にセットし、
つかみ具51で引くことにより、ダイス52とプラグ5
3の間を通じて、筒56に成形(冷間)する。
あり、押出し後の筒45を引抜き装置50にセットし、
つかみ具51で引くことにより、ダイス52とプラグ5
3の間を通じて、筒56に成形(冷間)する。
【0023】筒56は、内径がD1、外径がD2、肉厚
がtであり、これらの寸法は所定の公差範囲にあり、同
時に、所定の真円度及び表面粗さを有するものである。
本発明のアルミニウム基複合材は塑性変形が容易なの
で、1回の引抜きで内・外径D1,D2に所望の精度を
付与することができる。
がtであり、これらの寸法は所定の公差範囲にあり、同
時に、所定の真円度及び表面粗さを有するものである。
本発明のアルミニウム基複合材は塑性変形が容易なの
で、1回の引抜きで内・外径D1,D2に所望の精度を
付与することができる。
【0024】図6は押出しのみの加工精度と本発明に係
る引抜き後の加工精度を比較した一例のグラフであり、
横軸を内径とし、縦軸を公差としたものである。例え
ば、内径50mmの引抜き後の加工精度は、公差±0.
02mmの範囲にあり、内径80mmの加工精度は、公
差±0.03mmの範囲にある。冷間の引抜き工程で内
径の精度を大幅に高めることができる。なお、外径も同
様の公差である。このことから、押出し加工のみで筒を
成形したものに比較して、押出し加工に続いて引抜き加
工を実施した本発明の製造方法によれば、10倍程仕上
げ精度を高めることができることがわかる。
る引抜き後の加工精度を比較した一例のグラフであり、
横軸を内径とし、縦軸を公差としたものである。例え
ば、内径50mmの引抜き後の加工精度は、公差±0.
02mmの範囲にあり、内径80mmの加工精度は、公
差±0.03mmの範囲にある。冷間の引抜き工程で内
径の精度を大幅に高めることができる。なお、外径も同
様の公差である。このことから、押出し加工のみで筒を
成形したものに比較して、押出し加工に続いて引抜き加
工を実施した本発明の製造方法によれば、10倍程仕上
げ精度を高めることができることがわかる。
【0025】図7は本発明に係る筒の切断工程の説明図
である。引抜き後の筒56を所定長さL1に切断し、ア
ルミニウム基複合材のシリンダライナ57を形成する。
長さL1は定寸であり、シリンダライナ57の端面5
8,58をカッタ59で切断すると同時に仕上げる。
である。引抜き後の筒56を所定長さL1に切断し、ア
ルミニウム基複合材のシリンダライナ57を形成する。
長さL1は定寸であり、シリンダライナ57の端面5
8,58をカッタ59で切断すると同時に仕上げる。
【0026】図8は本発明に係るシリンダライナの嵌合
工程(第1実施例)の説明図である。シリンダライナ5
7・・・(・・・は複数を示す。以下同様。)をシリンダブロ
ック60に嵌合する。具体的には、シリンダブロック6
0は、シリンダ部61・・・と、ジャケット部62と、下
部のクランクケース部63とを有する。シリンダ部61
・・・は、シリンダライナ57・・・を嵌合する別体形であ
り、シリンダ部61・・・の孔65・・・をNC(数値制御)
加工機で所定の内径寸法に仕上げる。次に、孔65・・・
にシリンダライナ57・・・を嵌合(矢印方向)する。
工程(第1実施例)の説明図である。シリンダライナ5
7・・・(・・・は複数を示す。以下同様。)をシリンダブロ
ック60に嵌合する。具体的には、シリンダブロック6
0は、シリンダ部61・・・と、ジャケット部62と、下
部のクランクケース部63とを有する。シリンダ部61
・・・は、シリンダライナ57・・・を嵌合する別体形であ
り、シリンダ部61・・・の孔65・・・をNC(数値制御)
加工機で所定の内径寸法に仕上げる。次に、孔65・・・
にシリンダライナ57・・・を嵌合(矢印方向)する。
【0027】孔65の内径はシリンダライナ57の外径
より僅かに小さく、シリンダ部61にシリンダライナ5
7を嵌合することで、シリンダ部61に一体的に取付け
る。シリンダライナ57の引抜き後の真円度はよく、シ
リンダライナ57の外面とシリンダ部61は密着し、隙
間ができる心配はない。
より僅かに小さく、シリンダ部61にシリンダライナ5
7を嵌合することで、シリンダ部61に一体的に取付け
る。シリンダライナ57の引抜き後の真円度はよく、シ
リンダライナ57の外面とシリンダ部61は密着し、隙
間ができる心配はない。
【0028】図9は本発明に係るシリンダの仕上げ工程
の説明図であり、シリンダライナ57・・・の内面をホー
ニング盤70で仕上げる。具体的には、まず、シリンダ
部61を基準にシリンダブロック60をホーニング盤7
0にセットする。次に、ホーニング盤70の砥石71・・
・を矢印,の如く上下移動させつつ回転させ、シリ
ンダライナ57の取り代を研削する。これで、所定寸法
(ボア)のシリンダが完成する。
の説明図であり、シリンダライナ57・・・の内面をホー
ニング盤70で仕上げる。具体的には、まず、シリンダ
部61を基準にシリンダブロック60をホーニング盤7
0にセットする。次に、ホーニング盤70の砥石71・・
・を矢印,の如く上下移動させつつ回転させ、シリ
ンダライナ57の取り代を研削する。これで、所定寸法
(ボア)のシリンダが完成する。
【0029】図10は本発明に係るシリンダライナの要
部拡大図である。シリンダブロック60に嵌合した後の
シリンダライナ57の内径はD3(内径D1(図7参
照)が僅かに縮径)であり、仕上りの内径(ボア)はD
4である。その際の取り代がTである。シリンダライナ
57は内外径の精度がよく、且つ、組み付けが嵌合なの
で、組み付け後に内径が歪むことはなく、内径が大きく
なり過ぎる(内径D4+α)心配はないから、取り代T
を極めて小さくできる。その結果、取り代Tを研削する
加工時間が短くなり、生産効率が向上する。
部拡大図である。シリンダブロック60に嵌合した後の
シリンダライナ57の内径はD3(内径D1(図7参
照)が僅かに縮径)であり、仕上りの内径(ボア)はD
4である。その際の取り代がTである。シリンダライナ
57は内外径の精度がよく、且つ、組み付けが嵌合なの
で、組み付け後に内径が歪むことはなく、内径が大きく
なり過ぎる(内径D4+α)心配はないから、取り代T
を極めて小さくできる。その結果、取り代Tを研削する
加工時間が短くなり、生産効率が向上する。
【0030】次に、シリンダライナの嵌合工程の別実施
例を説明する。図11は本発明に係るシリンダライナの
嵌合工程(第2実施例)の説明図である。機械加工後の
シリンダブロック60を加熱装置に入れ、所定温度に矢
印の如く加熱する。所望の条件で加熱すると、孔65は
膨張(変形量H1)により内径D5から内径D6に変化
し、内径D6と外径D2との間に隙間S1ができるか
ら、シリンダ部61にシリンダライナ57を容易に組み
付けることができる。また、焼きばめによる組み付けで
は、締付け力を比較的大きくできるので、シリンダライ
ナ57自身が移動することはない。
例を説明する。図11は本発明に係るシリンダライナの
嵌合工程(第2実施例)の説明図である。機械加工後の
シリンダブロック60を加熱装置に入れ、所定温度に矢
印の如く加熱する。所望の条件で加熱すると、孔65は
膨張(変形量H1)により内径D5から内径D6に変化
し、内径D6と外径D2との間に隙間S1ができるか
ら、シリンダ部61にシリンダライナ57を容易に組み
付けることができる。また、焼きばめによる組み付けで
は、締付け力を比較的大きくできるので、シリンダライ
ナ57自身が移動することはない。
【0031】図12は本発明に係るシリンダライナの嵌
合工程(第3実施例)の説明図である。シリンダライナ
57を冷凍装置に入れ、所定の温度に矢印の如く冷却す
る。所望の条件で冷却すると、シリンダライナ57は収
縮(変形量H2)により、外径D2から外径D7に変化
し、外径D7と孔65の内径D8との間に隙間S2がで
きるから、シリンダ部61にシリンダライナ57を容易
に組み付けることができる。また、冷やしばめによる組
み付けでは、小さな部品であるシリンダライナ57を冷
却するので、設備(冷凍装置)の小型化及び簡素化を図
ることができる。
合工程(第3実施例)の説明図である。シリンダライナ
57を冷凍装置に入れ、所定の温度に矢印の如く冷却す
る。所望の条件で冷却すると、シリンダライナ57は収
縮(変形量H2)により、外径D2から外径D7に変化
し、外径D7と孔65の内径D8との間に隙間S2がで
きるから、シリンダ部61にシリンダライナ57を容易
に組み付けることができる。また、冷やしばめによる組
み付けでは、小さな部品であるシリンダライナ57を冷
却するので、設備(冷凍装置)の小型化及び簡素化を図
ることができる。
【0032】尚、本発明の実施の形態に示した図2
(b)の窒化マグネシウム(Mg3N2)34の生成で
は、マグネシウムを坩堝に入れたけれども、これは一例
であって、これに限定するものではない。例えば、予め
多孔質成形体にマグネシウム(Mg)を含有させておい
て、窒化マグネシウムを生成させるようにしてもよい。
また、図8のシリンダブロック60は直列4気筒エンジ
ンのシリンダブロックであるが、シリンダ数及びシリン
ダ配列はこれに限定しない。例えば、単気筒やV形8気
筒のシリンダブロックでもよく、水平対向ピストン形の
シリンダブロックでもよい。図11、図12に示す嵌合
工程では、条件によっては、シリンダライナの外径の公
差範囲をさらに小さくする必要があり、引抜きを1回に
限定するものではない。
(b)の窒化マグネシウム(Mg3N2)34の生成で
は、マグネシウムを坩堝に入れたけれども、これは一例
であって、これに限定するものではない。例えば、予め
多孔質成形体にマグネシウム(Mg)を含有させておい
て、窒化マグネシウムを生成させるようにしてもよい。
また、図8のシリンダブロック60は直列4気筒エンジ
ンのシリンダブロックであるが、シリンダ数及びシリン
ダ配列はこれに限定しない。例えば、単気筒やV形8気
筒のシリンダブロックでもよく、水平対向ピストン形の
シリンダブロックでもよい。図11、図12に示す嵌合
工程では、条件によっては、シリンダライナの外径の公
差範囲をさらに小さくする必要があり、引抜きを1回に
限定するものではない。
【0033】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項1では、窒化マグネシウムの作用で酸化物
系セラミックスを還元する。酸化物系セラミックスであ
るアルミナ(Al2O3)を還元して金属化すると、濡れ
がよくなり、アルミニウム合金と結合することができ
る。酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金
の溶湯を浸透させる。アルミニウム合金は還元された酸
化物系セラミックスの多孔質に容易に浸透するととも
に、酸化物系セラミックスと化学的に強固に結合する。
その結果、塑性変形がしやすく、成形性に優れたアルミ
ニウム基複合材を得ることができ、後工程での、押出し
や引抜きが容易となる。
する。請求項1では、窒化マグネシウムの作用で酸化物
系セラミックスを還元する。酸化物系セラミックスであ
るアルミナ(Al2O3)を還元して金属化すると、濡れ
がよくなり、アルミニウム合金と結合することができ
る。酸化物系セラミックスの多孔質にアルミニウム合金
の溶湯を浸透させる。アルミニウム合金は還元された酸
化物系セラミックスの多孔質に容易に浸透するととも
に、酸化物系セラミックスと化学的に強固に結合する。
その結果、塑性変形がしやすく、成形性に優れたアルミ
ニウム基複合材を得ることができ、後工程での、押出し
や引抜きが容易となる。
【0034】アルミニウム基複合材ビレットを押出しプ
レスで筒に成形する。アルミニウム基複合材ビレットは
成形性がよいから、押出しが容易である。また、高押出
比による変形を加えることで、内部欠陥の除去、緻密化
を図ることができ、品質を高めることができる。引抜き
で筒の内外径の精度を高める。内径及び外径の精度がよ
いので、切削加工せずに、そのまま組み付けることがで
きる。引抜き後の筒を切断してシリンダライナを製造す
る。切断のみで、シリンダライナは完成するから、生産
効率が向上する。
レスで筒に成形する。アルミニウム基複合材ビレットは
成形性がよいから、押出しが容易である。また、高押出
比による変形を加えることで、内部欠陥の除去、緻密化
を図ることができ、品質を高めることができる。引抜き
で筒の内外径の精度を高める。内径及び外径の精度がよ
いので、切削加工せずに、そのまま組み付けることがで
きる。引抜き後の筒を切断してシリンダライナを製造す
る。切断のみで、シリンダライナは完成するから、生産
効率が向上する。
【0035】シリンダライナをシリンダブロックに嵌合
する。嵌合で一体的に取付けると、従来のライナを鋳ぐ
るむ構成と異なり、鋳造の際の熱によるシリンダライナ
の内径歪がなく、真円度がよいので、内径の仕上げの取
り代を小さくでき、仕上げ加工が容易になる。その結
果、内径の研削時間を短縮でき、機械加工のコストを削
減できる。さらに、嵌合だから、従来の鋳ぐるみと異な
り、シリンダブロックとシリンダライナとの接合部に鋳
造欠陥が発生することはなく、品質が向上する。
する。嵌合で一体的に取付けると、従来のライナを鋳ぐ
るむ構成と異なり、鋳造の際の熱によるシリンダライナ
の内径歪がなく、真円度がよいので、内径の仕上げの取
り代を小さくでき、仕上げ加工が容易になる。その結
果、内径の研削時間を短縮でき、機械加工のコストを削
減できる。さらに、嵌合だから、従来の鋳ぐるみと異な
り、シリンダブロックとシリンダライナとの接合部に鋳
造欠陥が発生することはなく、品質が向上する。
【0036】請求項2では、押出し工程の押出比を10
〜50に設定する。押出比が10以上になると、アルミ
ニウム基複合材の引張り強さ及び耐力はほぼ一定とな
る。押出比が大きいと、生産性がよくなるから、押出比
は大きい方が望ましい。しかし、押出比が50を超える
と、押出し力が大きくなり、大型の設備が新たに必要と
なる。その結果、押出比を10〜50に設定すること
で、アルミニウム基複合材の引張り強さ及び耐力を大き
くすることができ、且つ、既存の設備を用いて生産コス
トの低減を図ることができる。また、本アルミニウム基
複合材は成形性がよいから、押出比を50に上げて成形
することができ、生産性の向上を図ることができる。
〜50に設定する。押出比が10以上になると、アルミ
ニウム基複合材の引張り強さ及び耐力はほぼ一定とな
る。押出比が大きいと、生産性がよくなるから、押出比
は大きい方が望ましい。しかし、押出比が50を超える
と、押出し力が大きくなり、大型の設備が新たに必要と
なる。その結果、押出比を10〜50に設定すること
で、アルミニウム基複合材の引張り強さ及び耐力を大き
くすることができ、且つ、既存の設備を用いて生産コス
トの低減を図ることができる。また、本アルミニウム基
複合材は成形性がよいから、押出比を50に上げて成形
することができ、生産性の向上を図ることができる。
【0037】請求項3では、シリンダブロック側を所定
温度に加熱し、シリンダブロックの孔とシリンダライナ
との間に隙間を形成するので、シリンダ部にシリンダラ
イナを容易に組み付けることができる。また、常温にな
ると外面に均一な締付け力がかかり、内径の変化は微量
であるから、仕上げがより容易になる。その結果、シリ
ンダの内径の研削加工時間を短縮でき、シリンダブロッ
クの生産効率を向上させることができる。
温度に加熱し、シリンダブロックの孔とシリンダライナ
との間に隙間を形成するので、シリンダ部にシリンダラ
イナを容易に組み付けることができる。また、常温にな
ると外面に均一な締付け力がかかり、内径の変化は微量
であるから、仕上げがより容易になる。その結果、シリ
ンダの内径の研削加工時間を短縮でき、シリンダブロッ
クの生産効率を向上させることができる。
【0038】請求項4では、シリンダライナ側を冷却
し、常温のシリンダブロックに嵌め込む。シリンダライ
ナは小さな部品なので、シリンダライナを冷却する設備
の小型化及び簡素化を図ることができ、設備費を削減で
きる。
し、常温のシリンダブロックに嵌め込む。シリンダライ
ナは小さな部品なので、シリンダライナを冷却する設備
の小型化及び簡素化を図ることができ、設備費を削減で
きる。
【図1】本発明に係るアルミニウム基複合材の製造装置
の概要構造図
の概要構造図
【図2】本発明に係るアルミニウム基複合材ビレットの
製造要領図
製造要領図
【図3】本発明に係る押出し工程の説明図
【図4】本発明に係る押出比と引張り強さ・耐力の関係
を示したグラフ
を示したグラフ
【図5】本発明に係る引抜き工程の説明図
【図6】押出しのみの加工精度と本発明に係る引抜き後
の加工精度を比較した一例のグラフ
の加工精度を比較した一例のグラフ
【図7】本発明に係る筒の切断工程の説明図
【図8】本発明に係るシリンダライナの嵌合工程(第1
実施例)の説明図
実施例)の説明図
【図9】本発明に係るシリンダの仕上げ工程の説明図
【図10】本発明に係るシリンダライナの要部拡大図
【図11】本発明に係るシリンダライナの嵌合工程(第
2実施例)の説明図
2実施例)の説明図
【図12】本発明に係るシリンダライナの嵌合工程(第
3実施例)の説明図
3実施例)の説明図
1…アルミニウム基複合材製造装置、21…酸化物系セ
ラミックス(アルミナ)、31…アルミニウム合金、3
2…マグネシウム、34…窒化マグネシウム、35…ア
ルミニウム基複合材ビレット、45…押出し後の筒
(筒)、50…引抜き装置、56…引抜き後の筒
(筒)、57…シリンダライナ、60…シリンダブロッ
ク、61…シリンダ部、A0…押出し前のビレットの断
面積、A1…押出し後の筒の断面積、R…押出比。
ラミックス(アルミナ)、31…アルミニウム合金、3
2…マグネシウム、34…窒化マグネシウム、35…ア
ルミニウム基複合材ビレット、45…押出し後の筒
(筒)、50…引抜き装置、56…引抜き後の筒
(筒)、57…シリンダライナ、60…シリンダブロッ
ク、61…シリンダ部、A0…押出し前のビレットの断
面積、A1…押出し後の筒の断面積、R…押出比。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23P 11/02 B23P 11/02 A F02F 1/00 F02F 1/00 C 1/08 1/08 Z (72)発明者 庄子 広人 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 加藤 崇 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3G024 AA26 AA27 FA00 FA14 GA00 GA10 GA12 GA25 GA30 HA07 HA10 4E029 AA02 AA06 AC01 CA03
Claims (4)
- 【請求項1】 酸化物系セラミックスからなる多孔質成
形体とともに、アルミニウム合金及び、マグネシウム又
はマグネシウム発生源を炉内に納め、窒化マグネシウム
の作用で酸化物系セラミックスを還元し、酸化物系セラ
ミックスの多孔質にアルミニウム合金の溶湯を浸透させ
てアルミニウム基複合材ビレットを製造する工程と、 前記アルミニウム基複合材ビレットを押出しプレスで筒
に成形する押出し工程と、 前記押出し後の筒を引抜き装置で仕上げて内外径に精度
を付与する引抜き工程と、 前記引抜き後の筒を所定長さに切断加工してアルミニウ
ム基複合材のシリンダライナを形成する切断工程と、 前記シリンダライナをシリンダブロックに嵌合する嵌合
工程と、からなることを特徴とするシリンダブロックの
製造方法。 - 【請求項2】 押出し前のビレットの断面積を押出し後
の筒の断面積で割った値を押出比とするときに、前記押
出し工程での押出比を10〜50に設定することを特徴
とする請求項1記載のシリンダブロックの製造方法。 - 【請求項3】 前記嵌合工程が焼ばめであることを特徴
とする請求項1記載のシリンダブロックの製造方法。 - 【請求項4】 前記嵌合工程が冷やしばめであることを
特徴とする請求項1記載のシリンダブロックの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11034654A JP2000233271A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | シリンダブロックの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11034654A JP2000233271A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | シリンダブロックの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000233271A true JP2000233271A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12420438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11034654A Pending JP2000233271A (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | シリンダブロックの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000233271A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002336954A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-26 | Honda Motor Co Ltd | シリンダライナの鋳包み成形方法 |
JP2006068749A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Showa Denko Kk | 継目無金属管及びその製造方法と製造装置 |
KR100836309B1 (ko) | 2007-05-22 | 2008-06-09 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 실린더 라이너의 제조방법 |
CN106269947A (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-04 | 东莞市闻誉实业有限公司 | 挤出方法 |
WO2018016130A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Tpr株式会社 | 内燃機関の製造方法、内燃機関および連結シリンダ |
KR101822850B1 (ko) * | 2016-04-12 | 2018-01-29 | 주식회사 다인경금속 | 마그네슘합금 성형체 및 이의 상온 인발 방법 |
CN113787131A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-14 | 虹华科技股份有限公司 | 一种用于高纯铜成型加工的挤压装置 |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP11034654A patent/JP2000233271A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002336954A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-26 | Honda Motor Co Ltd | シリンダライナの鋳包み成形方法 |
JP4580121B2 (ja) * | 2001-05-14 | 2010-11-10 | 本田技研工業株式会社 | シリンダライナの鋳包み成形方法 |
JP2006068749A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Showa Denko Kk | 継目無金属管及びその製造方法と製造装置 |
KR100836309B1 (ko) | 2007-05-22 | 2008-06-09 | 현대자동차주식회사 | 자동차용 실린더 라이너의 제조방법 |
KR101822850B1 (ko) * | 2016-04-12 | 2018-01-29 | 주식회사 다인경금속 | 마그네슘합금 성형체 및 이의 상온 인발 방법 |
WO2018016130A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | Tpr株式会社 | 内燃機関の製造方法、内燃機関および連結シリンダ |
JP2018053898A (ja) * | 2016-07-19 | 2018-04-05 | Tpr株式会社 | 内燃機関の製造方法、内燃機関および連結シリンダ |
JPWO2018016130A1 (ja) * | 2016-07-19 | 2018-08-02 | Tpr株式会社 | 内燃機関の製造方法、内燃機関および連結シリンダ |
JP2019007491A (ja) * | 2016-07-19 | 2019-01-17 | Tpr株式会社 | 内燃機関の製造方法および内燃機関 |
US10837399B2 (en) | 2016-07-19 | 2020-11-17 | Tpr Co., Ltd. | Method of manufacturing internal combustion engine, internal combustion engine, and connected cylinder |
CN106269947A (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-04 | 东莞市闻誉实业有限公司 | 挤出方法 |
CN113787131A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-14 | 虹华科技股份有限公司 | 一种用于高纯铜成型加工的挤压装置 |
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