JP2005186151A - Production method for cylinder block - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等の内燃機関のシリンダブロックの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a cylinder block of an internal combustion engine such as a vehicle.
従来より、内燃機関（エンジン）にシリンダライナを備えないシリンダブロックが開発されている。このようなシリンダブロックの製造方法について簡単に説明すると、一般に、まず、セラミック繊維，粒子等の強化材により形成された円筒形状のプリフォームの中空部にホルダーを嵌挿し、プリフォームを補強した状態でシリンダボア型にセットする。次に、このシリンダボア型にアルミニウム溶湯を鋳込んでプリフォームにアルミニウム溶湯を含浸させた金属基複合材を有するシリンダブロックを形成する。また、このシリンダブロックを冷却した後シリンダボア型から取り外し、シリンダブロックからさらにホルダーを取り外す。 Conventionally, a cylinder block having no cylinder liner has been developed in an internal combustion engine (engine). Briefly explaining the manufacturing method of such a cylinder block, in general, a state in which a holder is inserted into a hollow portion of a cylindrical preform formed of a reinforcing material such as ceramic fibers and particles, and the preform is reinforced Set the cylinder bore type. Next, a cylinder block having a metal matrix composite material in which molten aluminum is cast into the cylinder bore mold and the preform is impregnated with molten aluminum is formed. Further, after cooling the cylinder block, it is removed from the cylinder bore type, and the holder is further removed from the cylinder block.
例えば、特許文献１には、重力鋳造又は低圧鋳造によりシリンダブロックを製造する方法であって、プリフォームにアルミニウム合金製のホルダーを嵌挿し、プリフォームを補強した状態でシリンダブロックを製造した後、このホルダーを切削加工して除去するという方法が開示されている。
また、特許文献２には、重力鋳造又は低圧鋳造によりシリンダブロックを製造する方法であって、プリフォームに樹脂製のホルダーを嵌挿し、プリフォームを補強した状態でシリンダブロックを製造した後、このホルダーを熱崩壊させて除去するという方法が開示されている。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術では、重力鋳造又は低圧鋳造により製造するので時間がかかり、生産性をさらに向上させることは困難である。このため、アルミニウムを高速且つ高圧で射出するダイカスト法を用いて製造時間を短縮して生産性を向上させたいという要望がある。
また、上述したアルミニウム合金製のホルダーや樹脂製のホルダーは、一度使用したら切削加工や熱崩壊により除去してしまうため、ホルダーを再利用することは不可能である。つまり、シリンダブロックの量産化にあたり、ホルダーの製造コスト高を招いてしまうという課題もある。
However, in the techniques of
In addition, since the above-described aluminum alloy holder and resin holder are removed once by cutting or thermal collapse, the holder cannot be reused. In other words, there is a problem that the manufacturing cost of the holder is increased in mass production of the cylinder block.
さらに、このような課題を解決した上で、アルミニウム溶湯のプリフォームへの含浸量を増加させる最適条件を見出し、シリンダボア間の肉厚をさらに小さくしてシリンダブロックの軽量化及びコンパクト化を図りたい。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、シリンダブロックの軽量化及びコンパクト化を可能にした、シリンダブロック及びその製造方法を提供することを目的とする。
Furthermore, after solving these problems, we would like to find the optimum conditions for increasing the amount of molten aluminum impregnated into the preform, and further reduce the wall thickness between the cylinder bores to make the cylinder block lighter and more compact. .
The present invention has been conceived in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a cylinder block and a method for manufacturing the cylinder block that can reduce the weight and size of the cylinder block.
このため、請求項１記載の本発明のシリンダブロックの製造方法は、繊維又は粒子からなる金属強化材により形成されピストン摺動面となる内壁を有する円筒形状のプリフォームにホルダーを嵌挿し該プリフォームを補強した状態でシリンダボア型にセットし、該シリンダボア型にアルミニウム溶湯を鋳込んでピストン摺動面となるシリンダ内壁に金属基複合材を有するシリンダブロックを形成した後該シリンダブロックから該ホルダーを取り外すことによりシリンダブロックを製造する方法であって、該ホルダーが金型キャビティ用の剛材（好ましくはＳＫＤ材）で形成されるとともに、該ホルダーの表面に機械加工処理が施されていることを特徴としている。 For this reason, the cylinder block manufacturing method according to the first aspect of the present invention is such that a holder is fitted into a cylindrical preform having an inner wall which is formed of a metal reinforcing material made of fibers or particles and serves as a piston sliding surface. After the reform is reinforced, it is set in a cylinder bore type, and a molten aluminum is cast into the cylinder bore type to form a cylinder block having a metal matrix composite on the cylinder inner wall that becomes the piston sliding surface, and then the holder is removed from the cylinder block. A method of manufacturing a cylinder block by removing the holder, wherein the holder is formed of a rigid material (preferably an SKD material) for a mold cavity, and the surface of the holder is machined. It is a feature.
請求項２記載の本発明のシリンダブロックの製造方法は、請求項１記載の方法において、該アルミニウム溶湯を該シリンダボア型に鋳込む際、該アルミニウム溶湯を湯口速度で２．０〜３．０ｍ／ｓ程度の速度で射出することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a cylinder block manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein when the molten aluminum is cast into the cylinder bore mold, the molten aluminum is poured at a gate speed of 2.0 to 3.0 m / min. It is characterized by injecting at a speed of about s.
請求項１記載の本発明のシリンダブロックの製造方法によれば、ホルダーが金型キャビティ用の剛材で形成されているので、熱や圧力などで変形することがなく、プリフォームを確実に補強でき、再利用が可能である。
また、ホルダーの表面に機械加工処理を施しているので、プリフォームへの含浸量を増加させることができる。これにより、耐摩耗性に優れたライナレスのアルミシリンダブロックを製造することができる。また、ボア間肉厚を低減することが可能になるため、シリンダブロックの軽量化及びコンパクト化が実現できる。
According to the cylinder block manufacturing method of the present invention as set forth in
Moreover, since the machining process is performed on the surface of the holder, the amount of impregnation into the preform can be increased. Thereby, a linerless aluminum cylinder block excellent in wear resistance can be manufactured. Further, since the thickness between the bores can be reduced, the weight and size of the cylinder block can be reduced.
請求項２記載の本発明のシリンダブロックの製造方法によれば、アルミニウム溶湯のプリフォームへの含浸量をさらに増加させることができる。 According to the cylinder block manufacturing method of the present invention, the amount of the molten aluminum impregnated into the preform can be further increased.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態としてのシリンダブロックの製造方法を説明するための模式図である。
本実施形態に係るシリンダブロックは、車両等の内燃機関（エンジン）に適用されるものであって、シリンダライナを備えないライナレスシリンダブロックとして構成されている。以下、その具体的な製造方法を図１を参照しながら説明すると、まず、図１（ａ）に示すように、エンジンのピストンと摺動する面（内壁）１ａを有する円筒形状のプリフォーム１をセラミック繊維，粒子等の強化材（繊維又は粒子からなる金属強化材）により形成するとともに、このプリフォーム１を補強するための円筒形状のホルダー２を金型キャビティ用の剛材であるＳＫＤ（工具鋼）材により形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing a cylinder block as one embodiment of the present invention.
The cylinder block according to the present embodiment is applied to an internal combustion engine (engine) such as a vehicle, and is configured as a linerless cylinder block that does not include a cylinder liner. The specific manufacturing method will be described below with reference to FIG. 1. First, as shown in FIG. 1A, a
次に、ホルダー２を１００℃以上に加熱して、水溶性の離型剤をホルダー２の表面に塗布する（離型剤塗布ステップ）。ホルダー２が１００℃以上の状態で水溶性の離型剤を塗布すると、離型剤の水分が蒸発してホルダー２上に残留成分が残り、効果的に潤滑性を発揮するのでホルダー２を容易に取り出すことが可能となる。また、離型剤に黒鉛粉末などの固形潤滑剤を添加するとシリンダブロック８から取り出す時にさらに良好な潤滑性が得られる。なお、シリンダブロック８から取り出した直後のホルダー２の温度は１００℃以上となっているので、ホルダー２をシリンダブロック８から取り出した直後にホルダー２に離型剤を塗布しておけば、上記のようなホルダー２を加熱する工程を省くことができる。
Next, the
そして、プリフォーム１の中空部１ｂにホルダー２を嵌挿させてプリフォームユニット３を形成する（プリフォームユニット形成ステップ）。
次に、図１（ｂ）に示すように、プリフォームユニット３を炉４に入れてプリフォーム１及びホルダー２を加熱する（加熱ステップ）。このようにプリフォーム１を加熱（予熱）しておくことにより、後工程でアルミニウム溶湯５を鋳込んだ時にアルミニウム溶湯５がプリフォーム１に含浸し易くなる。
Then, the
Next, as shown in FIG.1 (b), the
プリフォーム１の予熱が完了したら、図１（ｃ）に示すように、シリンダボアの可動型６に形成された突起部６ａにホルダー２の中空部２ａを嵌合させることによりプリフォームユニット３をセットし、その後、図１（ｄ）に示すように、シリンダボアの固定型７を可動型６に取り付ける（プリフォームセットステップ）。このようにプリフォームユニット３をシリンダボア型６，７にセットした後、可動型６と固定型７とにより形成される空間にダイカスト法によりアルミニウム溶湯５を射出すると、アルミニウム溶湯５がプリフォーム１に含浸していく。これにより、プリフォーム１とアルミニウムとが一体となった金属基複合材〔図１（ｅ），（ｆ）の符号９参照〕を有するライナレスのアルミシリンダブロック（単にシリンダブロックという）８が形成される（シリンダブロック形成ステップ）。
When the preheating of the
そして、シリンダブロック８を十分に冷却した後、図１（ｅ）に示すように、可動型６及び固定型７を取り外し、最後に、ホルダー２をシリンダブロック８外部へ押し出して取り外すこと（ホルダー取り外しステップ）により、図１（ｆ）に示すようなシリンダブロック８が完成する。
Then, after sufficiently cooling the
次に、本発明者らが見出した、本製造方法の最適な鋳込み条件及びホルダー条件、そして、これら最適な鋳込み条件及びホルダー条件の下でのボア間肉厚について具体的に説明する。
〔Ａ〕鋳込み条件
（１）射出スピード
「鋳造圧力：７３．５ＭＰａ、潤滑剤・離型剤：粉体、プリフォーム予熱：常温、ホルダー材：ＦＣ（鋳鉄）、外周面処理：旋盤加工処理」という条件下で、ダイカスト法によるアルミニウム溶湯５の射出スピードに対するアルミニウム溶湯５の含浸量（プリフォーム表面からの含浸深さ。単位：ｍｍ）変化を調べた。この結果を図２に示す。
Next, the optimum casting conditions and holder conditions of the present manufacturing method found by the present inventors, and the thickness between the bores under these optimum casting conditions and holder conditions will be specifically described.
[A] Casting conditions (1) Injection speed “Casting pressure: 73.5 MPa, lubricant / release agent: powder, preform preheating: normal temperature, holder material: FC (cast iron), outer peripheral surface treatment: lathe processing” Under these conditions, the change in the amount of impregnation of the molten aluminum 5 (impregnation depth from the preform surface; unit: mm) with respect to the injection speed of the
なお、上記の「鋳造圧力」は、アルミニウム溶湯５をキャビティ中に射出充填後に加える圧力、「潤滑剤・離型剤」は、潤滑剤塗布後に追加して射出スリーブ内に塗布する処理および離型剤塗布後に追加してキャビティに塗布する断熱材の種類（即ち、ここではいずれも紛体）、「プリフォーム予熱」はプリフォーム１の加熱温度、「ホルダー材」はホルダー２を形成する材質，材料、「外周面処理」はホルダー２の外周面に施される加工処理を示す。また、潤滑剤は、油性の場合はダイカスト射出チップ面に塗布し、紛体の場合はさらに射出シリンダ内面に静電塗布で付着させ、射出スリーブ内におけるアルミニウム溶湯５の温度低下を少なくすることで溶湯の流動性を向上させるものである。一方、離型剤は、主にシリンダブロック８の製品キャビティ面の可動型６および固定型７に塗布し、シリンダブロック８の取り外し作業（離型）を容易にするためのものである。ここでは、潤滑剤については、油性の潤滑剤をチップ面に塗布する場合（油性）と、さらに紛体の潤滑剤を射出スリーブ内面に塗布する場合（紛体）との２種類の方法で実験し、また、離型剤については、水溶性の離型剤を塗布後に紛体の離型剤をキャビティ面に静電塗布する場合（紛体）と、水溶性の離型剤に紛体の離型剤を希釈したものをキャビティ面に塗布する場合（湿式紛体）との２種類の方法で実験した。さらに、上記の「旋盤加工処理」とは、ホルダー２の表面（プリフォーム１と接する面）を旋盤で加工して寸法を出す処理（旋盤加工放し）のことをいう。
The above “casting pressure” is the pressure applied after the
この図２に示すように、射出スピードが遅ければ遅いほど含浸量は多くなるが、遅すぎると鋳造性が低下することがわかった。特に射出スピード０．２ｍ／ｓで外観鋳肌が悪化した。したがって、射出スピードを０．４〜０．６ｍ／ｓに設定することが好ましい。なお、射出スピードとは、射出時のスリーブの速度であり、また、この射出スピードは、φ１４０のスリーブを用いた条件によるものであることから、φ１２０のスリーブを用いた場合には、（０．４〜０．６）×（１２０2／１４０2）＝０．３〜０．４４ｍ／ｓとなるが、いずれのスリーブを用いた場合でも湯口速度でいえば２．０〜３．０ｍ／ｓとなる。したがって、湯口速度２．０〜３．０ｍ／ｓでアルミニウム溶湯５を射出することが好ましいといえる。
As shown in FIG. 2, it was found that the slower the injection speed, the greater the amount of impregnation. In particular, the appearance casting surface deteriorated at an injection speed of 0.2 m / s. Therefore, it is preferable to set the injection speed to 0.4 to 0.6 m / s. The injection speed is the speed of the sleeve at the time of injection, and this injection speed depends on the condition using the sleeve of φ140, so when the sleeve of φ120 is used, (0. 4~0.6) × (120 2/140 2) = 0.3~0.44m / s and becomes, in terms of the sprue rate even when using any of the sleeve 2.0~3.0m / s It becomes. Therefore, it can be said that it is preferable to inject the
（２）鋳造圧力
「射出スピード：０．６ｍ／ｓ、潤滑剤・離型剤：粉体、プリフォーム予熱：常温、ホルダー材：ＦＣ（鋳鉄）、外周面処理：旋盤加工処理」という条件下で、鋳造圧力に対する含浸量変化を調べた。この結果を図３に示す。
ここでは、鋳造圧力６３．７〜８３．３ＭＰａの範囲で実験を行なったが、図３に示すように、上記範囲では含浸量は略同等であることがわかる。ただし、鋳造圧力が低すぎると含浸しないおそれがあり、また、高すぎてもプリフォーム１を破壊してしまうおそれがあるため、鋳造圧力値を上記範囲の中間値、即ち７３．５ＭＰａに設定することが好ましい。これにより、アルミニウム溶湯５のプリフォーム１への含浸量を確実に確保することが可能となる。
(2) Casting pressure “Injection speed: 0.6 m / s, lubricant / release agent: powder, preform preheating: normal temperature, holder material: FC (cast iron), outer peripheral surface treatment: lathe processing” Then, the change of the impregnation amount with respect to the casting pressure was examined. The result is shown in FIG.
Here, the experiment was conducted in the range of the casting pressure of 63.7 to 83.3 MPa. As shown in FIG. 3, it is understood that the impregnation amount is substantially the same in the above range. However, if the casting pressure is too low, it may not be impregnated, and if it is too high, the
（３）潤滑剤，離型剤
「射出スピード：０．６ｍ／ｓ、鋳造圧力：７３．５ＭＰａ、プリフォーム予熱：常温、ホルダー材：ＦＣ（鋳鉄）、外周面処理：旋盤加工処理」という条件下で、潤滑剤及び離型剤の種類に対する含浸量を調べた。この結果を図４に示す。
この図４に示すように、ここでは、「潤滑剤：紛体、離型剤：紛体」，「潤滑剤：紛体、離型剤：湿式紛体」，「潤滑剤：油性、離型剤：湿式紛体」の３つの場合について実験を行なったが、いずれの場合についても含浸量は略同等であった。しかし、上記の「潤滑剤：紛体、離型剤：湿式紛体」，「潤滑剤：油性、離型剤：湿式紛体」の場合、外観鋳肌が悪化したため、潤滑剤及び離型剤はともに紛体であることが好ましい。
(3) Lubricant, mold release agent “Injection speed: 0.6 m / s, casting pressure: 73.5 MPa, preform preheating: normal temperature, holder material: FC (cast iron), outer peripheral surface treatment: lathe processing” Below, the impregnation amount with respect to the kind of lubricant and mold release agent was investigated. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, here, “lubricant: powder, mold release agent: powder”, “lubricant: powder, mold release agent: wet powder”, “lubricant: oily, mold release agent: wet powder” In the three cases, the amount of impregnation was almost the same. However, in the case of the above-mentioned “lubricant: powder, mold release agent: wet powder” and “lubricant: oily, mold release agent: wet powder”, the appearance cast skin deteriorated, so both the lubricant and the mold release agent are powder. It is preferable that
なお、紛体の潤滑剤及び離型剤は比較的コスト高ではあるが、油性，湿式紛体のものと比べて断熱性が高いため、紛体の潤滑剤及び離型剤を使用することで、鋳込み時にアルミニウム溶湯５の温度が下がりにくく、アルミニウム溶湯５の流動性を向上できるという効果がある。
（４）プリフォーム予熱
「射出スピード：０．４ｍ／ｓ、鋳造圧力：７３．５ＭＰａ、潤滑剤・離型剤：紛体、ホルダー材：ＦＣ（鋳鉄）、外周面処理：旋盤加工処理」という条件下で、プリフォーム予熱に対する含浸量を調べた。この結果を図５に示す。
Although powder lubricants and mold release agents are relatively expensive, they have higher heat insulation properties than oily and wet powders, so by using powder lubricants and mold release agents, There is an effect that the temperature of the
(4) Preform preheating “Injection speed: 0.4 m / s, casting pressure: 73.5 MPa, lubricant / release agent: powder, holder material: FC (cast iron), outer peripheral surface treatment: lathe processing” Below, the amount of impregnation for preform preheating was investigated. The result is shown in FIG.
プリフォーム１の予熱を行なった場合（ここでは４２０℃）と、予熱を行わなかった場合（常温の場合）とについて実験を行なったが、図５に示すように、プリフォーム１の予熱を行なった方が明らかにアルミニウム溶湯５の含浸量が増大することがわかった。予熱を行なってプリフォーム１の温度を高くした方が含浸時のアルミニウム溶湯５の温度が高くなりアルミニウム溶湯５の流動性が向上することから、含浸し易くなったものと考えられる。したがって、プリフォーム１を予熱した方がよく、上記のように予熱温度は例えば約４２０℃であることが好ましい。
Experiments were carried out when the
（５）プリフォームセット時間
「射出スピード：０．４ｍ／ｓ、鋳造圧力：７３．５ＭＰａ、潤滑剤・離型剤：紛体、プリフォーム予熱：４２０℃、ホルダー材：ＦＣ（鋳鉄）、外周面処理：旋盤加工処理」という条件下で、プリフォームセット時間に対する含浸量変化を調べた。この結果を図６に示す。なお、ここでいうプリフォームセット時間とは、プリフォーム１の予熱を完了してから、プリフォーム１をシリンダボア型６，７にセットしてアルミニウム溶湯５の射出を開始するまでの時間のことをいう。
(5) Preform setting time “Injection speed: 0.4 m / s, casting pressure: 73.5 MPa, lubricant / release agent: powder, preform preheating: 420 ° C., holder material: FC (cast iron), outer peripheral surface Under the condition of “treatment: lathe processing”, the change in impregnation amount with respect to the preform setting time was examined. The result is shown in FIG. Here, the preform setting time is the time from the completion of preheating of the
この図６に示すように、プリフォームセット時間が短いほど含浸量が高いことがわかった。これは、プリフォームセット時間が短ければプリフォーム１の温度低下が小さく、アルミニウム溶湯５が含浸し易くなったものと考えられる。また、６０秒を超えたあたりから次第に含浸量が低下していくこともわかった。したがって、プリフォームセット時間は６０秒以内（短ければ短いほど良い）であることが好ましい。
As shown in FIG. 6, it was found that the amount of impregnation was higher as the preform setting time was shorter. This is considered to be because the temperature drop of the
〔Ｂ〕ホルダー条件
（１）ホルダー材質
「潤滑剤・離型剤：紛体、外周面：旋盤加工処理、押し出しタイミング：直後」という条件下で、ホルダー材質に対する押し出し荷重（ｋＮ）を調べた。この結果を図７に示す。なお、ここでいう押し出しタイミングとは、シリンダブロック８をシリンダボア型６，７から取り出した時点からホルダー２を押し出す時点までの経過時間のことをいい、ここでいう「直後」とは、シリンダブロック８をシリンダボア型６，７から取り外して直ぐにホルダー２を押し出すことをいう。
[B] Holder conditions (1) Holder material Extrusion load (kN) on the holder material was examined under the conditions of “lubricant / release agent: powder, outer peripheral surface: lathe processing, extrusion timing: immediately after”. The result is shown in FIG. The extrusion timing here refers to the elapsed time from the time when the
ここでは、ＦＣ（鋳鉄）材のホルダーとＳＫＤ材のホルダーとの２種類について実験を行なったが、図７に示すように、ＳＫＤ材のホルダーの押し出し荷重が、ＦＣ材のホルダーの押し出し荷重の約１／３となることがわかった。また、ＦＣ材のホルダーでは、押し出し時にホルダー端面が変形するため再利用できないことが判明した。一方、ＳＫＤ材はＦＣ材に比べて比較的コスト高ではあるが、押し出し性，耐荷重性ともに良好であり、また、押し出し時に変形してしまうこともないので再利用が可能である。また、ＦＣ材及びＳＫＤ材は熱伝導率が略同等であることから、これら材質の違いによって含浸量が大きく変化するということはないと考えられるため、ホルダー材質をＳＫＤ材にすることが好ましい。 Here, an experiment was conducted with respect to two types of holders, ie, an FC (cast iron) material and an SKD material. As shown in FIG. 7, the push-out load of the SKD material holder is equal to the push-out load of the FC material holder. It was found to be about 1/3. It was also found that the holder of the FC material cannot be reused because the holder end face is deformed during extrusion. On the other hand, the SKD material is relatively expensive compared to the FC material, but it has good extrudability and load resistance and can be reused because it does not deform during extrusion. In addition, since the FC material and the SKD material have substantially the same thermal conductivity, it is considered that the impregnation amount does not change greatly due to the difference in these materials. Therefore, the holder material is preferably an SKD material.
（２）外周面処理
「射出スピード：０．４ｍ／ｓ、鋳造圧力：７３．５ＭＰａ、潤滑剤・離型剤：紛体、プリフォーム予熱：４２０℃、プリフォームセット時間：３０ｓｅｃ、ホルダー材：ＦＣ（鋳鉄）」という条件下で、ホルダー２の外周面処理に対する含浸量を調べた。この結果を図８に示す。
(2) Outer surface treatment “Injection speed: 0.4 m / s, casting pressure: 73.5 MPa, lubricant / release agent: powder, preform preheating: 420 ° C., preform setting time: 30 sec, holder material: FC Under the condition of (cast iron), the amount of impregnation for the outer peripheral surface treatment of the
ここでは、ショット加工処理と旋盤加工処理との２種類の処理について実験を行なった。なお、ショット加工処理とは、微小な鉄球（ショット）を高速で旋盤加工処理後のホルダー２の表面（プリフォーム１と接する面）に衝突させて多数の細かなくぼみを形成する処理のことをいう。また、ショット加工処理は、主に、アルミニウム溶湯５を注入した時に空気等のガスをホルダー２のくぼみを伝って逃げやすくする（即ち、ガス抜け性を向上させる）もので、プリフォーム１への含浸性を向上させるために行なう処理である。
Here, an experiment was conducted on two types of processing, shot processing and lathe processing. The shot machining process is a process in which a small iron ball (shot) is collided with the surface of the holder 2 (the surface in contact with the preform 1) after the lathe machining process at high speed to form a large number of fine dents. Say. Further, the shot processing treatment is mainly to make a gas such as air easily escape through the dent of the
図８に示すように、いずれの処理でも含浸量が略同等であることがわかった。しかし、ショット加工処理は、旋盤加工処理後のホルダー２の表面に行なう処理であるため、製造時間及びコストがさらにかかってしまう。また、ホルダー２の表面にくぼみがあるとシリンダブロックから取り出すときに抵抗が大きくなる問題もある。したがって、外周面処理は旋盤加工処理だけの方が好ましい。
As shown in FIG. 8, it was found that the impregnation amount was almost the same in any treatment. However, since the shot processing is performed on the surface of the
（３）ホルダー押し出しタイミング
「潤滑剤・離型剤：紛体、ホルダー材：ＳＫＤ、外周面処理：旋盤加工処理」という条件下で、ホルダー２の押し出しタイミングに対する押し出し荷重（ｋＮ）を調べた。この結果を図９に示す。
ここでは、シリンダブロック８をシリンダボア型６，７から取り外して直ぐにホルダー２を押し出した場合と、取り出してから１０分後にホルダー２を押し出した場合とについて実験を行なったが、１０分後に押し出した場合の押し出し荷重は、直後押し出しの場合の押し出し荷重の約２倍であること、即ち、ホルダー２を押し出しにくいことがわかった。また、「１０分後押し出し」は、「直後」よりも押し出し荷重のばらつきが大きいことも確認された。したがって、ホルダー押し出しタイミングは、シリンダブロック８を取り外した直後に行なうことが好ましい。
(3) Holder push-out timing The push-out load (kN) with respect to the push-out timing of the
Here, an experiment was conducted in the case where the
（４）再利用性
「潤滑剤・離型剤：紛体、ホルダー材：ＳＫＤ、外周面処理：旋盤加工処理、ホルダー押し出しタイミング：直後」という条件下で、ホルダー２を繰り返し使用し、その時のホルダー２の押し出し荷重（ｋＮ）を調べた。この結果を図１０に示す。
ここでは、ホルダー２を６回再利用してシリンダブロック８を製造したが、図１０に示すように、ホルダー２の押し出し荷重は略同等であった。この結果から、シリンダブロック８量産時のホルダー２の再利用性も期待できるものと考えられる。
(4) Reusability The
Here, the
〔Ｃ〕ボア間肉厚
上記の実験により得られた最適な鋳込み条件及びホルダー条件、即ち、「射出スピード：０．４ｍ／ｓ、鋳造圧力：７３．５ＭＰａ、潤滑剤・離型剤：粉体、プリフォーム予熱：４２０℃、プリフォームセット時間：３０ｓｅｃ、ホルダー材：ＳＫＤ、外周面処理：旋盤加工処理」という条件の下で、ボア間肉厚の異なるシリンダボア型６，７で鋳込みを行ない、含浸量変化を調べた。この結果を図１１に示す。
[C] Thickness between bores Optimal casting conditions and holder conditions obtained by the above experiment, that is, “injection speed: 0.4 m / s, casting pressure: 73.5 MPa, lubricant / release agent: powder Under the conditions of “preform preheating: 420 ° C., preform set time: 30 sec, holder material: SKD, outer peripheral surface treatment: lathe processing”, casting is performed with
なお、本実験では、（ｉ）ボア切削加工，仕上げ加工後の最低必要含浸量（０．５ｍｍ
）、（ii）ボア切削加工，仕上げ加工による切削量（ＭＡＸ１．４ｍｍ）、（iii）プリフ
ォーム１，ホルダー２の公差及びプリフォーム１をシリンダボア型６，７にセットした時のずれ（ＭＡＸ０．５ｍｍ）、（iv）ボア切削加工，仕上げ加工位置の公差（ＭＡＸ０．
１ｍｍ）を考慮し、シリンダブロック８を製造するにあたって必要な最低含浸量を２．５ｍｍに設定した。つまり、含浸量が２．５ｍｍ以上あれば、そのシリンダブロック８は製品として十分に扱うことができることになる。
In this experiment, (i) Minimum required impregnation amount after bore cutting and finishing (0.5 mm)
), (Ii) Cutting amount by bore machining and finishing (MAX 1.4 mm), (iii) Tolerance of
1 mm), the minimum impregnation amount necessary for manufacturing the
ボア間肉厚が小さくなればアルミニウム溶湯５の流動性が低下するためボア間部の含浸量が低下してしまうことが考えられたが、図１１に示すように、実験によれば、ボア間肉厚が５ｍｍや６ｍｍであっても含浸量は２．５ｍｍ以上と高く、ボア間肉厚８ｍｍの場合の含浸量と比べても、ボア間肉厚５ｍｍ時で約６％の低下、ボア間肉厚６ｍｍ時で約３％の低下だけですむことがわかった。つまり、ボア間肉厚５ｍｍまでのシリンダブロック８の生産が可能であるので、シリンダブロック８の軽量化及びコンパクト化が実現可能となる。
If the thickness between the bores is reduced, the fluidity of the
上述したように、本発明のシリンダブロックの製造方法では、ダイカスト法により高速且つ高圧でアルミニウム溶湯５を鋳込むので、シリンダブロック８の製造時間を短縮でき、生産性をより向上させることができる。また、ホルダー２は金型キャビティ用の剛材で形成されているので、熱や圧力などで変形することがなく、プリフォーム１を確実に補強でき、再利用が可能である。
As described above, in the cylinder block manufacturing method of the present invention, the
また、プリフォームユニット３をシリンダボア型６，７にセットする前に予めプリフォームユニット３を加熱しておくので、シリンダボア型６，７に鋳込まれるアルミニウム溶湯５の流動性を高めることができ、プリフォーム１に対するアルミニウム溶湯５の含浸量を増加させることができる。これにより、耐摩耗性に優れたライナレスのアルミシリンダブロック８を製造することができる。
Further, since the
また、本製造方法の最適条件により、ボア間肉厚をさらに低減することができるので、シリンダブロックの軽量化及びコンパクト化が実現可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
Moreover, since the thickness between the bores can be further reduced under the optimum conditions of this manufacturing method, it is possible to reduce the weight and size of the cylinder block.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１ プリフォーム
１ａ 内壁
１ｂ 中空部
２ ホルダー
２ａ 中空部
３ プリフォームユニット
４ 炉
５ アルミニウム溶湯
６ 可動型
６ａ 突起部
７ 固定型
８ シリンダブロック
９ 金属基複合材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該ホルダーが金型キャビティ用の剛材で形成されるとともに、該ホルダーの表面に機械加工処理が施されている
ことを特徴とする、シリンダブロックの製造方法。 A holder is inserted into a cylindrical preform formed of a metal reinforcing material made of fiber or particles and constituting an inner wall that becomes a piston sliding surface, and the preform is reinforced and set into a cylinder bore type, and aluminum is added to the cylinder bore type. A method of manufacturing a cylinder block by casting a molten metal and forming a cylinder block having a metal composite material on an inner wall serving as a piston sliding surface, and then removing the holder from the cylinder block,
A method of manufacturing a cylinder block, characterized in that the holder is formed of a rigid material for a mold cavity, and the surface of the holder is machined.
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。
2. The method of manufacturing a cylinder block according to claim 1, wherein when the molten aluminum is cast into the cylinder bore mold, the molten aluminum is injected at a pouring speed of about 2.0 to 3.0 m / s. .
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| US7717079B2 (en) | 2006-07-20 | 2010-05-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Engine |
| GB2492101A (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-26 | Land Rover Uk Ltd | Appartus and method for embedding an element |
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