(57)【要約】【課題】  溶射前処理を行う装置全体の大型化および複雑化を回避するとともに、作業環境の悪化を回避しつつ、粗面形状を安定化させる。【解決手段】  ブラシ状の工具５を回転させつつ軸方向に移動させることで、アルミ合金製のシリンダブロック１のシリンダボア内面３を粗面化する。粗面化したシリンダボア内面３に対し、鉄系材料からなる溶射用材料を溶射して溶射皮膜を形成する。【選択図】      図１
2006097046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射皮膜を形成する前の基材表面を、本体部に複数のピン状部材を備えたブラシ状の工具を用いて粗面に形成する溶射前処理方法であって、前記ピン状部材の先端を、前記基材表面に接触させつつ移動させることで、前記基材表面を粗面に形成することを特徴とする溶射前処理方法。
【請求項２】
前記ピン状部材は、先端に凹凸部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶射前処理方法。
【請求項３】
前記基材表面を円筒内面とし、この円筒内面に対し前記工具を用いて粗面に形成する際に、前記工具を回転させつつ軸方向に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の溶射前処理方法。
【請求項４】
前記工具の本体部は、円筒形状を呈し、この円筒形状部の外周面に前記ピン状部材を複数備えていることを特徴とする請求項３に記載の溶射前処理方法。
【請求項５】
前記ピン状部材の先端から前記基材表面に向けて放電させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶射前処理方法。
【請求項６】
前記工具に振動を付与することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の溶射前処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の溶射前処理方法によって、溶射皮膜を形成する前の基材表面となるシリンダボア内面を粗面に形成したことを特徴とするエンジンのシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射皮膜を形成する前の基材表面を粗面に形成する溶射前処理方法およびエンジンのシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの重量低減および排気処理対応に効果のあるライナレスアルミシリンダブロックのシリンダボア内面に対して溶射被膜を形成する際に、その前工程として、溶射被膜の密着性を高める目的でシリンダボア内面を粗面に形成する必要がある。例えば下記特許文献１には、粗面を形成する方法としてブラスト処理を行っている。
【特許文献１】特開平１１−３２０４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ブラスト処理を行う場合には、ブラストガンを上下に移動させかつ回転させてブラスト処理を行っているので、シリンダブロックにおける、シリンダヘッドの合わせ面やクランクシャフトベアリング面へのブラスト材の衝突を防ぐためにのマスキング材が必要であり、装置全体の大型化および複雑化を招く上、粗面形状が不安定なものとなる。また、ブラスト材やマスキング材の消耗による粉塵の飛散により、作業環境の悪化を招く。
【０００４】
そこで、本発明は、溶射前処理を行う装置全体の大型化および複雑化を回避するとともに、作業環境の悪化を回避しつつ、粗面形状を安定化させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、溶射皮膜を形成する前の基材表面を、本体部に複数のピン状部材を備えたブラシ状の工具を用いて粗面に形成する溶射前処理方法であって、前記ピン状部材の先端を、前記基材表面に接触させつつ移動させることで、前記基材表面を粗面に形成することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ブラスト処理を行う際のような粉塵の飛散による作業環境の悪化を防止できるとともに、マスキング材も不要であるので装置全体の大型化および複雑化を防止でき、また、ピン状部材の先端を基材表面に対して接触させつつ移動させることによって粗面形状を安定化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる溶射前処理方法を示す断面図である。溶射皮膜を形成する前の基材表面として、ここでは例えばエンジンのシリンダブロック１における円筒内面となるシリンダボア内面３とする。上記したシリンダブロック１は、アルミ合金（ＡＤＣ１２材）からなるダイカスト製であり、シリンダボア内面３は、一定の精度で加工してある。このシリンダボア内面３を粗面に形成した後、鉄系材料からなる溶射用材料をシリンダボア内面３に溶射して溶射皮膜を形成する。
【０００９】
上記したシリンダボア内面３に対し、ブラシ状の工具５を用いて粗面化する。図２は、工具５の斜視図で、この工具５は、円筒形状の本体部７の外周面に、シリンダブロック１の素材より硬質な金属製のピン状部材９を複数設けている。ピン状部材９は、図３に拡大して示すように、先端部の直径Ｄが１ｍｍ〜８ｍｍ程度で、その先端部に複数の突起１１を設け、突起１１は、先端が鋭利となる円錐状に形成している。したがって、ここでのピン状部材９は、先端に凹凸部を備えていることになる。
【００１０】
なお、これら複数の突起１１は、その先端がシリンダボア内面３に全てが接触するように長さを調整してある。
【００１１】
このような工具５は、図示しない加工装置本体の回転駆動可能かつ軸方向移動可能な主軸１３に取り付けてある。
【００１２】
次に作用を説明する。主軸１３の回転により工具５も一体となって回転し、この回転状態で主軸１３を図１中で下方に移動させて工具５を図１に示すようにシリンダボア内に挿入し、このときピン状部材９先端の突起１１がシリンダボア内面３に対して接触しながら移動することで、シリンダボア内面３は、図４に示すような粗面化した溶射処理前形状３ａとなる。
【００１３】
シリンダボア内に挿入した工具５は、その先端（下端）をシリンダボア内面３の図１中で最下端まで移動させた後、その回転を継続させつつ上方に向けて移動させてシリンダボア内から引き抜く。この引き抜く際においてもピン状部材９先端の突起１１によってシリンダボア内面３を粗面化する。
【００１４】
上記した第１の実施形態によれば、シリンダボア内面３に対し、本体部７に複数のピン状部材９を備えたブラシ状の工具５を用いて粗面に形成するようにしたので、ブラスト処理を行う際のような粉塵の飛散による作業環境の悪化を防止できるとともに、マスキング材も不要であるので装置全体の大型化および複雑化を防止でき、生産性の向上に寄与することができる。また、ピン状部材９の先端の突起１１をシリンダボア内面３に対して接触させつつ移動させることによって、ブラスト処理を行う場合に比較して粗面形状を安定化させることができ、その後形成する溶射皮膜の密着力を高めることができる。
【００１５】
また、工具５を回転かつ軸方向に移動させることで、シリンダボア内面３を短時間で粗面化することができる。
【００１６】
さらに、ピン状部材９の先端に複数の突起１１を備えているので、シリンダボア内面３をより微細に粗面化することができ、その後形成する溶射皮膜の密着力がより高まるものとなる。
【００１７】
図５は、本発明の第２の実施形態を示す、前記図１に相当する断面図である。この実施形態は、ブラシ状の工具５０を、軸方向中央部位に電気的絶縁体１５を介装して工具基端部５０ａと工具先端部５０ｂとに分割している。工具基端部５０ａおよび工具先端部５０ｂは、円筒状の本体部１７および１９の周囲に、先細となるピン状部材２１および２３をそれぞれ複数備えている。
【００１８】
この各ピン状部材２１，２３の先端は、工具５０の中心をシリンダボアの中心に合わせてシリンダボア内に挿入したときに、シリンダボア内面２３に対して離反した状態となっている。
【００１９】
また、工具基端部５０ａの主軸１３側の端部には、基端側電圧端子２５を接続し、工具先端部５０ｂの先端部には、先端側電圧端子２７を接続する。
【００２０】
そして、図５に示すように、工具５０をシリンダボア内に挿入した状態で、基端側電圧端子２５とシリンダブロック１との間に電圧を印加するとともに、先端側電圧端子２７とシリンダブロック１との間に、図示しない電圧印加手段を用いて電圧を印加する。
【００２１】
これにより、工具基端部５０ａにおけるピン状部材２１の先端からシリンダボア内面３に向けて放電させるとともに、工具先端部５０ｂにおけるピン状部材２３の先端からシリンダボア内面３に向けて放電させる。この放電により、シリンダボア内面３の酸化皮膜を除去して粗面化することができ、その後形成する溶射皮膜の密着力が高まる。
【００２２】
この実施形態においても、ブラスト処理を行う際のような粉塵の飛散による作業環境の悪化を防止できるとともに、マスキング材も不要であるので装置全体の大型化および複雑化を防止でき、生産性の向上に寄与することができる。また、粗面形状もブラスト処理に比較して安定化し、その後形成する溶射皮膜の密着力が高まる。
【００２３】
なお、上記した放電による酸化被膜の除去は、第１の実施形態の工具５によってシリンダボア内面３を粗面化した後に実施することで、溶射皮膜の密着力をより一層高めることができる。
【００２４】
また、上記した第２の実施形態では、第１の実施形態のようにピン状部材９をシリンダボア内面３に擦り付ける場合に比較して、工具摩耗がほとんどなく、工具５０の長寿命化を図ることができる。
【００２５】
さらに、上記した工具５０は、電気的絶縁体１５を間に挟んでその両側の工具基端部５０ａおよび工具先端部５０ｂにそれぞれ別々に電圧を印加しているので、印加電圧は小さくて済み、電圧印加手段を小型化できて、設備費を低く抑えることができる。
【００２６】
本発明の第３の実施形態として、前記図１に示した第１の実施形態と同様の工具５を、図６に示すように、シリンダボア内に挿入した状態で、矢印Ａで示す軸方向に振動させてもよい。このときの振動周波数は、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚとする。工具５を回転させつつ軸方向に移動させながら、さらに軸方向の振動を加えることにより、シリンダボア内面３をさらに微細な粗面とすることができ、その後形成する溶射皮膜の密着力がより一層高まる。
【００２７】
なお、上記した基材表面としては、エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア内面３に限ることはなく、他の円筒内面に対してこの発明を適用可能であり、また円筒内面に限ることもない。
【００２８】
また、上記のようにして溶射前処理加工したシリンダボア内面３の粗面形状については、レーザなどの被接触型の形状測定機などにより形状を測定し、その精度を保証している。
【００２９】
図７は、シリンダボア内面３を粗面化した後に溶射皮膜を形成するための溶射装置の概略を示す全体構成図である。この溶射装置は、シリンダボア内の中心に、ガス溶線式の溶射ガン３１を挿入し、その溶射口３１ａから溶射用材料として溶融した鉄系金属材料を溶滴３３として溶射してシリンダボア内面３に溶射皮膜３２を形成する。
【００３０】
溶射ガン３１は、溶線送給機３５から溶射用材料として鉄系金属材料の溶線３７の送給を受けるとともに、アセチレンまたはプロパンあるいはエチレンなどの燃料を貯蔵した燃料ガスボンベ３９および酸素を貯蔵した酸素ボンベ４１から、配管４３および４５を介して燃料ガスおよび酸素の供給をそれぞれ受ける。
【００３１】
上記した溶線３７は、溶射ガン３１に対し、中央部の上下に貫通する溶線送給孔４７の上端から下方に向けて送給する。また、燃料および酸素は、溶線送給孔４７の外側の円筒部４９に、上下方向に貫通して形成してあるガス案内流路５１に供給する。この供給した燃料および酸素の混合ガスは、ガス案内流路５１の図７中で下端開口部５１ａから流出し、点火されることで燃焼炎５３が形成される。
【００３２】
前記円筒部４９の外周側には、アトマイズエア流路５５を設けてあり、さらにその外周側には、いずれも円筒形状の隔壁５７と外壁５９との間に形成したアクセラレータエア流路６１を設けてある。
【００３３】
アトマイズエア流路５５を流れるアトマイズエアは、燃焼炎５３の熱を前方（図７中で下方）へ送って周辺部に対する冷却を行うとともに、溶融した溶線３７を同前方へ送る。一方、アクセラレータエア流路６１を流れるアクセラレータエアは、上記前方へ送られ溶融した溶線３７を、この送り方向と交差するように前記シリンダボア内面３に向けて溶滴３３として送り、シリンダボア内面３に溶射皮膜３２を形成する。
【００３４】
アトマイズエア流路５５には、アトマイズエア供給源６７から、減圧弁６９を備えたエア供給管７１を通してアトマイズエアを供給する。一方、アクセラレータエア流路６１には、アクセラレータエア供給源７３から、減圧弁７５およびマイクロミストフィルタ７７をそれぞれ備えたエア供給管７９を通してアクセラレータエアを供給する。
【００３５】
アトマイズエア流路５５とアクセラレータエア流路６１との間の隔壁５７は、図７中で下部側の先端部に、外壁５９に対しベアリング８１を介して回転可能となる回転筒部８３を備えている。この回転筒部８３の上部外周に、アクセラレータエア流路６１に位置する回転翼８５を設けてある。回転翼８５に、アクセラレータエア流路６１を流れるアクセラレータエアが作用することで、回転筒部８３が回転する。
【００３６】
回転筒部８３の先端（下端）面８３ａには、回転筒部８３と一体となって回転する先端部材８７を固定してある。先端部材８７の周縁の一部には、前記したアクセラレータエア流路６１にベアリング８１を通して連通する噴出流路８９を備えた突出部９１を設けてあり、噴出流路８９の先端に、溶滴３３を噴出させる前記した溶射口３１ａを設けている。
【００３７】
溶射口３１ａを備える先端部材８７が回転筒部８３と一体となって回転しつつ溶射ガン３１をシリンダボアの軸方向に移動させることで、シリンダボア内面３のほぼ全域に溶射皮膜３２形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる溶射前処理方法を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態における工具の斜視図である。
【図３】図２に示した工具の先端形状を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態によりシリンダボア内面を粗面化した状態を示すシリンダブロックの断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す、前記図１に相当する断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す、前記図１に相当する断面図である。
【図７】溶射装置の概略を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  シリンダブロック
３  シリンダボア内面（基材表面，円筒内面）
５，５０  ブラシ状の工具
７，１７，１９  本体部
９，２１，２３  ピン状部材
３２  溶射皮膜
【図１】
2006097046.tif 000003
【図２】
2006097046.tif 000004
【図３】
2006097046.tif 000005
【図４】
2006097046.tif 000006
【図５】
2006097046.tif 000007
【図６】
2006097046.tif 000008
【図７】
2006097046.tif 000009