JP4509335B2 - Method for producing cylindrical metal cast-in member - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属鋳造部品に鋳込まれる円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
軽金属鋳造部品に鋳込まれる軽金属被鋳込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、前記軽金属被鋳込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、軽金属被鋳込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込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70μm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。
【0005】
さらに、軽金属被鋳込み部材に形成された粗面の突出部が鋳込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込み部材の鋳込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、軽金属被鋳込み部材と鋳込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、軽金属被鋳込み部材と鋳込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】
本発明は、このような難点を克服した金属製被鋳込み部材の製造方法の改良に係り、請求項1記載の発明は、金属鋳造部品に鋳込まれる円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法であって、内周に溝のある一方のダイスと、内周に溝のある他方のダイスとを軸方向に分割して配置し、前記円筒状金属製被鋳込み部材を、前記一方のダイスと前記他方のダイスに通し、該円筒状金属製被鋳込み部材の押し出し方向と平行な中心軸を中心として、前記一方のダイスと前記他方のダイスを前記円筒状金属製被鋳込み部材に対しそれぞれ交互に逆回転させながら押し出し成形することを特徴とする円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法である。
【0007】
請求項1記載の発明は、円筒状金属製被鋳込み部材を、内周に溝のあるダイスに通し、該円筒状金属製被鋳込み部材の押し出し方向と平行な中心軸を中心として、前記円筒状金属製被鋳込み部材とダイスとを相対的に回転させながら押し出し成形したので、前記円筒状金属製被鋳込み部材の外周面に、該被鋳込み部材の中心軸に対し傾斜した突条が形成され、前記円筒状金属製被鋳込み部材の外周面が凹凸形状となり、このため、前記円筒状金属製被鋳込み部材と鋳込み金属との相対的軸方向の力や、両者の軸方向を中心とする回転方向の力に対し、大きな抵抗力が生じ、前記円筒状金属製被鋳込み部材は前に鋳込み金属に対し強固に固定される。
【0008】
また、前記円筒状金属製被鋳込み部材の外周面が凹凸形状となってその表面積が著しく増大するため、鋳込み溶融金属を注湯して、前記円筒状金属製被鋳込み部材鋳込む際に、前記鋳込み溶融金属は該円筒状金属製被鋳込み部材の突条を広い範囲に亘り包囲して、該突条の表面は前に溶融金属の溶融熱でもって充分に加熱されるとともに、該突条の稜角部が局部的に高温に加熱されるため、前記突条は鋳込み金属と確実に冶金結合される。
【0009】
このように、請求項1記載の発明によれば、前記円筒状金属製被鋳込み部材の外周面突条が鋳込み金属と確実に結合されるとともに、前記円筒状金属製被鋳込み部材と前に鋳込み金属との密着力が高いため、該円筒状金属製被鋳込み部材が内燃機関に適用された場合には、熱伝達性が向上し、冷却性能が高まり、耐ノッキング性が改善されるとともに、ピストン摺動性が改善され、しかも耐久性が向上する。
【0010】
しかも、前記円筒状金属製被鋳込み部材が前に溝付きダイスにより、突条が形成される際に、ダイスとの大きな抵触抵抗力で該突条の基部がむしりとられる場合には、前記円筒状金属製被鋳込み部材の表面が、不規則な凹凸形状に形成され、該円筒状金属製被鋳込み部材は、前記鋳込み金属により一層強固に冶金結合および機械的結合にて結合される。
【0011】
さらにまた、請求項1記載の発明では、ダイスの内周溝に加えられる応力を一層軽減できるため、該ダイスの耐久性をさらに向上させることができる。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法において、前記一方のダイスの内周の溝と、前記他方のダイスの内周の溝は、角度間隔を置いて複数群設けられ、前記一方のダイスの溝の存在する部分を、前記他方のダイスの溝の存在しない部分に合わせるように両ダイスを配置することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図1および図2を参照して詳細を説明する。
【0015】
シリコン、鉄、銅、マグネシウムおよびマンガンを含有したアルミニウム合金を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)。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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に軸方向に移動しないように固定されるとともに、一方向へ回転駆動されるダイス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19の先端が当てがわれ、主ラム19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が押出し成形される。このため、中空円筒状ビレット13がダイス17の溝18(図2)を通過する際に、ビレット13の外周突部が溝18との摩擦によりむしり取られ、不規則な形状の突条21が形成されたスリーブ20が得られる。スリーブ20は、円筒状金属製被鋳込み部材である。
【0019】
そして該ダイス17が一方向に回転するため、スリーブ20の外周面の不規則な突条21が螺旋状に形成される。
【0020】
その後、図1−gに図示されるように、機械加工により改定の長さに切断され、内燃機関用のシリンダスリーブ22が得られる。
【0021】
このシリンダスリーブ22の外周面に螺旋状の不規則な形状の突条21が多数形成されているため、該シリンダスリーブ22が図示されない内燃機関のシリンダブロックに一体に鋳込まれた場合に、シリンダブロックの溶湯が突条21に接して、溶湯の熱が急速に突条21に伝達されるため、該突条21、特に突条21の角部が充分に高温に融解されて冶金結合および機械的結合にて結合される。
【0022】
また、突条21が螺旋方向に走っているため、シリンダブロックに対してシリンダスリーブ22がその中心軸方向の力を受けても、その軸方向に対する抵抗力が大きくなって、移動しにくい。
【0023】
さらに突条21がシリンダスリーブ22の外周面に形成されているため、シリンダブロックとシリンダスリーブ22との間の接触面積が広く、燃焼室に接して高温になったシリンダスリーブ22の熱は、シリンダブロックに高い熱伝達性で伝達され、シリンダスリーブ22は適正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、また隣接するシリンダスリーブ22間の距離が縮小されて、内燃機関の縮小化が可能となる。
【0024】
図1ないし図2に示す例では、ダイス17を一方向へ回転させたが、図3に示するようダイス17を一定振幅でもって、交互に逆回転させることも可能である。
【0025】
この例では、図3に図示されるように、突条21がシリンダスリーブ22の中心軸に対し一方向のみ傾斜せず、交互に向きを変えているため、シリンダブロックとシリンダスリーブ22との間で該シリンダスリーブ22の中心軸方向の力が働いた場合に、シリンダブロックとシリンダスリーブ22との間で相対的な回転力が生ずる惧れもなく、シリンダスリーブ22はシリンダブロックに安定して確固と固定される。
【0026】
図4ないし図6に本発明の実施形態を示す。この実施形態では、内周面に、中心角がα゜の範囲に亘り溝24,26を角度間隔をおいて3群形成したダイス23,25を2個用意し、この2個のダイス23,25の内の一方のダイス23の溝24の存在する部分を他のダイス25の溝26の存在しない部分に合せ、該両ダイス23,25を相互に逆向きに回転させるとともに、β゜の範囲内で交互に回転方向を変えるようにする。なお、ダイス23とダイス24とにスペーサ29が介装されている。
【0027】
この場合、溝24,26のない範囲を中心角でγとすると、
γ<α+2β
であると、図5に図示されるように、一方のダイス23で形成された突条27が、他方のダイス23で形成された突条28と交差するが、
γ>α+2β
であると、図6に図示されるように、ダイス23、25でそれぞれ形成される突条27,28は交差しない。
【0028】
図4ないし図6に図示の実施形態では、突条27,28が入り乱れて形成され、特に図5に図示のように突条27,28が交叉した場合には、シリンダスリーブの表面積が著しく増大して複雑に形成されるため、シリンダスリーブとシリンダブロックとの冶金結合および機械的結合がより一層促進される。
【0029】
前途した実施形態では、圧粉成形体である中空円筒状ビレット13を押出し形成したが、通常の鍛造品や遠心鋳造品等を押出し成形してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒状金属被鋳込み部材の製造方法の概略を図示した説明図である。
【図2】図1の説明図の要部斜視図であり、参考例を示す。
【図3】他の参考例の要部を図示した要部斜視図である。
【図4】本発明の実施形態の要部の要部斜視図である
【図5】図4に図示の実施形態のシリンダスリーブの突条の展開図である。
【図6】図4に図示の実施形態で、ダイス23,24の溝25,26の条件を変えたシリンダスリーブの突条の展開図である[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a cylindrical metal casting member to be cast into a metal casting part.
[0002]
[Prior art]
The outer surface of the light metal cast member is roughened by shot blasting, in which a hard coarse granular material having a pyramid shape or sharp shape is blown against the outer surface of the light metal cast member to be cast into the light metal cast part. There was one formed on the uneven surface (Japanese Patent Laid-Open No. 10-94867).
[0003]
As described in JP-A-10-94867, in order to roughen the outer surface of the light metal cast member, the outer surface of the hard coarse granular body needs to have sharp corners.
Moreover, even if such a hard coarse granular material is used, the bottom of the rough surface is formed in the sharp valley portion by the sharp corners of the hard coarse granular material on the outer surface of the roughened light metal cast-in member. However, the top of the rough surface does not necessarily become a sharp peak, and the particle size of the hard granular material is an average particle size of 70 μm, and the particle size distribution is close to the required normal distribution. In addition, the desired rough surface cannot be obtained unless the speed of the air jet for blowing the hard coarse particles, the ratio of the air jet flow rate and the hard coarse particles are appropriate.
[0004]
Moreover, since the hard coarse particles are high-grade corundum particles that are crushed and have sharp edges and are brittle, it is inevitable that they are atomized during shot blasting, and the hard coarse particles after shot blasting are unavoidable. In order to use repeatedly, it is necessary to continuously separate and remove the atomized hard coarse particles after shot blasting to regenerate the hard coarse particles having the required particle size distribution. It was complicated.
[0005]
Further, even if the rough surface protrusion formed on the light metal cast member is melted and metallurgically bonded with the large heat capacity of the cast light metal, this metallurgical bond portion is a part of the cast surface of the light metal cast member. In addition, since the protruding portion of the rough surface is tapered and the mechanical coupling force between the light metal cast-in member and the cast light metal is low, there is a force in the direction of separating the two from each other due to the difference in thermal expansion between the two. When working, cracks are likely to occur at the boundary between the two. And when a crack arises, the heat transfer property between a light metal cast member and a cast light metal will fall remarkably.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a metal cast member overcoming such difficulties, and the invention according to
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the cylindrical metal cast member is passed through a die having a groove on the inner periphery, and the cylindrical shape is centered on a central axis parallel to the extrusion direction of the cylindrical metal cast member. Since extrusion molding was performed while relatively rotating the metal cast member and the die, a ridge inclined to the central axis of the cast member is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical metal cast member, The outer peripheral surface of the cylindrical metal casting member has an uneven shape. Therefore, the relative axial force between the cylindrical metal casting member and the cast metal, and the rotation direction about the axial direction of both of them. A large resistance force is generated against this force, and the cylindrical metal cast member is firmly fixed to the cast metal before.
[0008]
Further, since the outer peripheral surface of the cylindrical metal casting member becomes uneven and its surface area is remarkably increased, when casting molten metal and casting the cylindrical metal casting member, The cast molten metal surrounds the ridge of the cylindrical metal casting member over a wide range, and the surface of the ridge is sufficiently heated by the melting heat of the molten metal before, and Since the ridge corner is locally heated to a high temperature, the protrusion is securely metallurgically bonded to the cast metal.
[0009]
Thus, according to the first aspect of the present invention, the outer peripheral surface protrusion of the cylindrical metal cast-in member is securely coupled to the cast metal, and is cast in front of the cylindrical metal cast-in member. Due to its high adhesion to metal, when this cylindrical metal cast-in member is applied to an internal combustion engine, heat transfer performance is improved, cooling performance is improved, knocking resistance is improved, and piston is improved. The slidability is improved and the durability is improved.
[0010]
Moreover, when the cylindrical metal cast-in member is formed with a grooved die before the protrusion is formed, if the base of the protrusion is peeled off due to a large resistance to contact with the die, the cylinder The surface of the metal metal casting member is formed in an irregular uneven shape, and the cylindrical metal casting member is more firmly bonded to the cast metal by metallurgical bonding and mechanical bonding.
[0011]
Furthermore, in the invention described in
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a cylindrical metal cast-in member according to the first aspect, the inner circumferential groove of the one die and the inner circumferential groove of the other die are angularly spaced. A plurality of groups are provided, and both dies are arranged so that the portion where the groove of the one die is present matches the portion where the groove of the other die is not present.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Details will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
[0015]
As shown in FIG. 1A, a light alloy
[0016]
The matrix sub / hypereutectic aluminum silicon alloy powder 5 is added with an alumina powder for adding wear resistance and a graphite powder for adding self-lubricating properties, and a mixing container 6 as shown in FIG. After being filled and sealed, the mixing container 6 is rotated about the horizontal axis 7 and mixed uniformly to obtain a billet raw material powder 8.
[0017]
The billet raw material powder 8 is filled in a
[0018]
Further, as shown in FIG. 1-e, the hollow
[0019]
Since the
[0020]
Thereafter, as shown in FIG. 1-g, the
[0021]
Since a number of spiral irregularly shaped
[0022]
Further, since the
[0023]
Furthermore, since the
[0024]
Example shown in FIGS. 1 and 2, but rotated a die 17 in one direction, with Shimesuru die 17 in FIG. 3 at a constant amplitude, Rukoto is also possible to reverse rotation alternately.
[0025]
In this example , as shown in FIG. 3, the
[0026]
4 to 6 show an embodiment of the present invention. In this embodiment , two dies 23 and 25 are prepared on the inner peripheral surface in which three groups of
[0027]
In this case, if the range without the
γ <α + 2β
If, as shown in Figure 5, the
γ> α + 2β
If it, as illustrated in FIG. 6,
[0028]
In the embodiment shown in FIGS. 4 to 6, the
[0029]
In the preceding embodiment, the hollow
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an outline of a method for producing a cylindrical metal cast-in member of the present invention.
[2] Ri partial perspective der illustration of Figure 1, showing a reference example.
FIG. 3 is a perspective view showing a main part of another reference example .
4 is a perspective view of the main part of the main part of the embodiment of the present invention . FIG. 5 is a development view of the protrusion of the cylinder sleeve of the embodiment shown in FIG.
6 is a development view of the protrusions of the cylinder sleeve in the embodiment shown in FIG. 4 in which the conditions of the
Claims (2)
内周に溝のある一方のダイスと、内周に溝のある他方のダイスとを軸方向に分割して配置し、
前記円筒状金属製被鋳込み部材を、前記一方のダイスと前記他方のダイスに通し、該円筒状金属製被鋳込み部材の押し出し方向と平行な中心軸を中心として、前記一方のダイスと前記他方のダイスを前記円筒状金属製被鋳込み部材に対しそれぞれ交互に逆回転させながら押し出し成形することを特徴とする円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法。A method for manufacturing a cylindrical metal casting member to be cast into a metal casting part,
One die with a groove on the inner periphery and the other die with a groove on the inner periphery are arranged in the axial direction,
The cylindrical metal cast member is passed through the one die and the other die, and the one die and the other die are centered on a central axis parallel to the extrusion direction of the cylindrical metal cast member . A method for producing a cylindrical metal casting member, wherein the die is extruded while alternately rotating in reverse with respect to the cylindrical metal casting member.
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