(57)【要約】【課題】溶射ガンに簡易な構成の飛散防止体を付加し、ボア下端側から吸引するだけの極めて簡易な装置により、ボアの全長に亘って密着強度の高い溶射皮膜を形成することのできる溶射装置および溶射方法を提供する。【解決手段】溶射装置１０は、その下端側の側面において溶射粒子またはエアを噴射するための吐出口が開設されてなる溶射ガン６をシリンダボア内で移動させる移動制御手段と、該溶射ガンを回転させる回転制御手段と、この吐出口よりも溶射ガン６の上端側に設けられ、シリンダボアＣ１面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアＣ１の上端側の未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体７と、シリンダボアＣ１の下端側に載置されて溶射時の反射粒子や溶射ヒュームを吸引するための吸引ダクト８を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、シリンダボアのボア下端側から外部に臨む上端側に向って該シリンダボア内を移動しながらシリンダボア面に溶射皮膜を形成する溶射装置において、
前記溶射装置は、
その下端側の側面において溶射粒子またはエアを噴射するための吐出口が開設されてなる溶射ガンをシリンダボア内で移動させる移動制御手段と、該溶射ガンを回転させる回転制御手段と、
前記吐出口よりも溶射ガンの上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの上端側の未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体と、
シリンダボアの下端側に載置されて溶射時の反射粒子や溶射ヒュームを吸引するための吸引手段と、を少なくとも具備することを特徴とする溶射装置。
【請求項２】
前記飛散防止体は、シリンダボア内径と略同径の円盤体である請求項１に記載の溶射装置。
【請求項３】
前記飛散防止体は、シリンダボア内径と略同径の外径を有する筒体である請求項１に記載の溶射装置。
【請求項４】
前記飛散防止体は、溶射ガンの側面に装着された複数のファンである請求項１に記載の溶射装置。
【請求項５】
前記飛散防止体は、溶射ガンの側面に装着された複数のファンと、該ファンを囲繞するとともにシリンダボア内径と略同径の外径を有する筒体と、からなる請求項１に記載の溶射装置。
【請求項６】
回転制御手段によって回転し、その下端側の側面に溶射粒子またはエアの吐出口が開設され、溶射時に少なくともシリンダボアの下端側から外部に臨む上端側に移動する溶射ガンと、前記吐出口よりも溶射ガンの上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体と、前記反射粒子や溶射ヒュームを吸引するためにシリンダボア下端側に載置される吸引手段と、を具備する溶射装置を使用してシリンダボア面に溶射皮膜を形成する溶射方法において、
前記溶射ガンをシリンダボアの上端側から下端側へ挿入して前記吐出口が該下端側を通過した位置で位置決めする工程と、
次いで溶射フレームを安定させ、前記溶射ガンをその軸心まわりでシリンダに対して相対回転させ、吸引手段によってシリンダボア内を吸引した姿勢で、シリンダボアの下端側から上端側に向って溶射ガンをシリンダに対して相対移動させながらシリンダボア面に溶射する工程と、からなる溶射方法。
【請求項７】
回転制御手段によって回転し、その下端側の側面に溶射粒子またはエアの吐出口が開設され、溶射時に少なくともシリンダボアの下端側から外部に臨む上端側に移動する溶射ガンと、前記吐出口よりも溶射ガンの上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体と、前記反射粒子や溶射ヒュームを吸引するためにシリンダボア下端側に載置される吸引手段と、を具備する溶射装置を使用してシリンダボア面に溶射皮膜を形成する溶射方法において、
前記溶射ガンをシリンダボア内に挿入する前に溶射フレームを安定させ、該溶射ガンをその軸心まわりでシリンダに対して相対回転させる工程と、
次いで前記溶射ガンをシリンダボアの上端側から下端側へ挿入して前記吐出口が該下端側を通過した位置で位置決めし、吸引手段によってシリンダボア内を吸引した姿勢で、シリンダボアの下端側から上端側に向って溶射ガンをシリンダに対して相対移動させながらシリンダボア面に溶射する工程と、からなる溶射方法。
【請求項８】
回転制御手段によって回転し、その下端側の側面に溶射粒子またはエアの吐出口が開設され、溶射時に少なくともシリンダボアの下端側から外部に臨む上端側に移動する溶射ガンと、前記吐出口よりも溶射ガンの上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体と、前記反射粒子や溶射ヒュームを吸引するためにシリンダボア下端側に載置される吸引手段と、を具備する溶射装置を使用してシリンダボア面に溶射皮膜を形成する溶射方法において、
前記溶射ガンをその軸心まわりでシリンダに対して相対回転させる工程と、
次いで溶射フレームが安定する前に前記溶射ガンをシリンダボアの上端側から下端側へ挿入して前記吐出口を該下端側で位置決めし、吸引手段によってシリンダボア内を吸引した姿勢で、シリンダボアの下端側から上端側に向って溶射ガンをシリンダに対して相対移動させながらシリンダボア面に溶射する工程と、からなる溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダボア内面等に溶射皮膜を形成する溶射装置と溶射方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックのシリンダボア内面には、アークやプラズマ、ガス等にて燃焼火炎（フレーム）を発生させ、各種金属や合金属を瞬間溶融し、圧縮エアにてアトマイズ粉砕（微粒子化）された溶射粒子を衝突／凝固付着させる溶射技術によって該ボア内面の耐食性、耐摩耗性等を向上させるための溶射皮膜が形成されている。かかる溶射は、例えば特許文献１に開示のように自転姿勢の溶射ガンをシリンダボアの両端間で移動させることによっておこなわれているが、溶射粒子のボア内面への衝突に際しては溶射粒子のはね返りが生じ、かかる反射粒子や溶射ヒュームがボア内面に付着するといった問題が生じていた。
【０００３】
この反射粒子やその酸化物、溶射ヒュームの付着は、ボアの上端（シリンダブロック外部に臨むシリンダボアの端部）からボア下端（シリンダブロック内部に臨むシリンダボアの端部）へ溶射ガンを移動させる場合には、下方のボア内面の未溶射面へ付着するものであり、ボア下端から上端へ溶射ガンを移動させる場合には上方のボア内面の未溶射面へ付着するものである。反射粒子、溶射ヒュームがボア内面の未溶射面へ付着することにより、未溶射面における溶射粒子の密着強度が著しく低下し、ボア内面の平滑性が損なわれるといった問題が生じる。
【０００４】
上記反射粒子等のボア内面への付着を防止する技術として、特許文献２に開示の溶射方法を挙げることができる。この溶射方法は、シリンダボア内にその内周面との間にわずかな隙間を形成するスリーブを挿入し、該スリーブの一端を溶射粒子の衝突する溶射点付近に臨ませた状態を維持し、該スリーブを溶射ガンと同期して移動させることにより、反射粒子をスリーブ内面に付着させるというものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６２５１８号公報
【特許文献２】特開平６−２８７７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の溶射方法によれば、従来の溶射方法に比して反射粒子のボア内面への付着を軽減することができる。しかし、ノズルが溶射装置側へ移動しながら溶射する場合には反射粒子が依然として未溶射面へ付着するし、ノズルの移動方向が逆方向の場合には溶射後の溶射面に付着してしまうことから、いずれにしても溶射皮膜の品質悪化に繋がる。さらには、溶射装置がスリーブと溶射ガンを同期移動させる制御機構を具備する必要もあり、その製造コストの高騰は否めない。
【０００７】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成で、溶射時の反射粒子や溶射ヒュームのシリンダボア内面への付着を効果的に防止することのできる溶射装置と、溶射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による溶射装置は、少なくとも、シリンダボアのボア下端側から外部に臨む上端側に向って該シリンダボア内を移動しながらシリンダボア面に溶射皮膜を形成する溶射装置において、前記溶射装置は、その下端側の側面において溶射粒子またはエアを噴射するための吐出口が開設されてなる溶射ガンをシリンダボア内で移動させる移動制御手段と、該溶射ガンを回転させる回転制御手段と、前記吐出口よりも溶射ガンの上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの上端側の未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体と、シリンダボアの下端側に載置されて溶射時の反射粒子や溶射ヒュームを吸引するための吸引手段と、を少なくとも具備することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明における溶射装置において、その溶射方法は、ガス溶射、フレーム溶射、アーク溶射、プラズマ溶射等の中のいずれの溶射形態であってもよい。また、溶射材料としては、アルミニウム、モリブデン等の金属粉末、ステライト合金、クロム−鉄合金、ニッケル−クロム等の合金粉末、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス粉末等を使用することができる。なお、例えばアーク溶射においては、適宜素材のワイヤが溶融されてなるアトマイズ粉末が溶射粒子として溶射ガンから吐出される。
【００１０】
また、本発明の溶射装置は、エンジンのシリンダボア内周面等にアーク溶射皮膜を形成する用途に好適であるが、シリンダブロックのボア面以外にも、アクチュエータであるシリンダユニット機構を構成するシリンダの摺動面など、その耐摩耗性等を向上させる必要のある適宜の筒状部材内面への溶射に適用できることは勿論のことである。
【００１１】
溶射ガンの一実施の形態を説明すると、溶射ガンの下端にはアークもしくはプラズマによって溶射用線材（ワイヤ）が溶融され、これに該溶射ガンの下端側方に形成された吐出口からアトマイズエアが噴射されることで溶射粒子がボア側面に噴射される形態がある。なお、この吐出口から圧縮された溶射粒子が直接噴射される形態もある。
【００１２】
溶射装置は、溶射ガンを回転制御する回転制御手段と、溶射ガンをボアの軸心方向に昇降制御する移動制御手段とを備えており、例えば、溶射ガンがボア下端に降下され、該ボア下端にてフレームを安定させた後に回転され、この姿勢を保持しながら所定速度でボア内を一度上昇しながらボア面に溶射皮膜を形成することができる。なお、回転姿勢の溶射ガンがボア内を複数回昇降しながら溶射皮膜を形成する方法であってもよいことは勿論のことである。
【００１３】
本発明の溶射装置を構成する溶射ガンは、例えばアトマイズエアを吐出する上記吐出口よりもその上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの上端側の未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体を具備している。ここで、反射粒子とは溶射粒子がボア面で反射した粒子やこの粒子がさらに酸化してなる粒子であり、溶射ヒュームはこれらの浮遊物を意味している。
【００１４】
例えば溶射ガンをボアの下端側から外部へ臨む上端側へ一度（１パス）上昇させながら溶射皮膜を形成する方法においては、この溶射ガン上昇過程で上記溶射ヒューム等が現在溶射されているボア面よりも上方の未溶射面に付着する結果、この未溶射面をその後に溶射した際には、ボア面と形成される溶射皮膜との間に酸化物等が介在してしまい、これが溶射皮膜のボア面に対する密着強度を低下させる主要因となっていた。
【００１５】
本発明の溶射装置を構成する溶射ガンは、例えばアトマイズエアを吐出する吐出口よりも上方にこの酸化物等の上方への飛散を防止するための適宜の飛散防止体を備えるものである。
【００１６】
また、本発明の溶射装置は、さらにボア下端側（のシリンダブロック内部）に溶射時の溶射ヒュームを吸引するための吸引手段（バキュームポンプに連通したパイプなど）を備えており、溶射に際してこの吸引手段を稼動させておくことにより、ボアの下方からバキュームしながら、溶射ガンの吐出口の上方では飛散防止体にて溶射ヒューム等の上方への飛散が確実に防止されることから、ボアの下端から上端までの全長に亘って、ボア面と溶射皮膜との間に酸化物等が介在しない溶射皮膜の形成を実現することができる。
【００１７】
ここで、上記する飛散防止体の一実施の形態は、シリンダボア内径と略同径の円盤体であってもよい。
【００１８】
また、飛散防止体の他の実施の形態は、シリンダボア内径と略同径の外径を有する筒体であってもよい。
【００１９】
また、飛散防止体の他の実施の形態は、溶射ガンの側面に装着された複数のファンであってもよい。
【００２０】
さらに、飛散防止体の他の実施の形態は、溶射ガンの側面に装着された複数のファンと、該ファンを囲繞するシリンダボア内径と略同径の外径を有する筒体と、からなる形態であってもよい。
【００２１】
いずれの形態の飛散防止体を具備する溶射ガンであっても、該飛散防止体による溶射ヒューム等の上方への飛散防止効果と、ボア下端側からの吸引手段による溶射ヒューム等の吸引作用により、ボアの全長に亘って、密着強度の高い溶射皮膜を形成することが可能となる。
【００２２】
また、本発明による溶射方法は、上記する溶射装置を使用してなる溶射方法であり、その一実施の形態は、回転制御手段によって回転し、その下端側の側面に溶射粒子またはエアの吐出口が開設され、溶射時に少なくともシリンダボアの下端側から外部に臨む上端側に移動する溶射ガンと、前記吐出口よりも溶射ガンの上端側に設けられ、シリンダボア面に溶射した際の反射粒子や溶射ヒュームがシリンダボアの未溶射面へ飛散するのを防止する飛散防止体と、前記反射粒子や溶射ヒュームを吸引するためにシリンダボア下端側に載置される吸引手段と、を具備する溶射装置を使用してシリンダボア面に溶射皮膜を形成する溶射方法において、前記溶射ガンをシリンダボアの上端側から下端側へ挿入して前記吐出口が該下端側を通過した位置で位置決めする工程と、次いで溶射フレームを安定させ、前記溶射ガンをその軸心まわりでシリンダに対して相対回転させ、吸引手段によってシリンダボア内を吸引した姿勢で、シリンダボアの下端側から上端側に向って溶射ガンをシリンダに対して相対移動させながらシリンダボア面に溶射する工程と、からなることを特徴とするものである。
【００２３】
本溶射方法は、溶射ガンをボア下端から上端へ所定の上昇速度で１パス移動させて溶射皮膜を形成する方法であり、溶射フレームが安定する前に溶射ガンをボア下端まで挿入した後に、溶射フレームを安定させ、溶射ガンを回転させた姿勢でこの溶射ガンを上方へ移動させながら例えばアーク溶射するものである。本発明者等によれば、ボア上端から下端に向って溶射する方法に比して、ボア下端側から溶射ヒュームを吸引しながらボア下端から上端に向って溶射する方法が溶射ヒューム（酸化物を含む）がボア面および溶射皮膜の間に介在し難いことが特定されている。さらに、ボア内を溶射ガンが複数回昇降しながら溶射するよりも、ボア下端から上端へ向って１パスで溶射する方が溶射皮膜内に溶射ヒューム等が介在し難くなり、皮膜品質が格段に高まることが特定されている。
【００２４】
このように、溶射ヒュームをボアの下方から吸引した姿勢で溶射ガンをボアの下方から上方に向って移動させながら溶射皮膜を形成する方法においても、ボア上方の溶射加工は下方のそれに比して後加工されることから、ボア面と溶射皮膜との間に溶射ヒューム等が付着し易くなる。本溶射方法は、この課題をも解決するものであり、使用される溶射ガンが、アトマイズエアないしは溶射粒子を吐出する吐出口よりも上方に飛散防止体を備えていることで、上記する本溶射装置を使用した場合と同様の効果、すなわち、該飛散防止体による溶射ヒューム等の上方への飛散を防止する効果が得られ、ボア下端側からの吸引手段による溶射ヒューム等の吸引作用が相俟って、ボアの全長に亘って密着強度の高い溶射皮膜を形成することを可能ならしめるものである。
【００２５】
また、本発明による溶射方法の他の実施の形態は、溶射ガンをシリンダボア内に挿入する前に溶射フレームを安定させ、該溶射ガンをその軸心まわりでシリンダに対して相対回転させる工程と、次いで前記溶射ガンをシリンダボアの上端側から下端側へ挿入して前記吐出口が該下端側を通過した位置で位置決めし、吸引手段によってシリンダボア内を吸引した姿勢で、シリンダボアの下端側から上端側に向って溶射ガンをシリンダに対して相対移動させながらシリンダボア面に溶射する工程と、からなる方法であってもよい。
【００２６】
さらに、本発明による溶射方法の他の実施の形態は、前記溶射ガンをその軸心まわりでシリンダに対して相対回転させる工程と、次いで溶射フレームが安定する前に前記溶射ガンをシリンダボアの上端側から下端側へ挿入して前記吐出口を該下端側で位置決めし、吸引手段によってシリンダボア内を吸引した姿勢で、シリンダボアの下端側から上端側に向って溶射ガンをシリンダに対して相対移動させながらシリンダボア面に溶射する工程と、からなる方法であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上の説明から理解できるように、本発明の溶射装置によれば、溶射ガンに簡易な構成の飛散防止体を付加し、ボア下端側から吸引するだけの極めて簡易な装置により、ボアの全長に亘って密着強度の高い溶射皮膜を形成することができる。また、この溶射装置を使用してなる本発明の溶射方法によっても同様の効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の溶射装置を示した模式図であり、図２は溶射ガンの拡大図であり、図３は図２のIII―III矢視図である。図４〜６、８，９は溶射ガンに装着される飛散防止体の実施の形態の模式図であり、図７ａは図６の飛散防止体の側面図であり、図７ｂは図７ａのｂ−ｂ矢視図である。図１０は本発明の溶射装置を使用して製造された溶射皮膜（実施例）と従来装置による溶射皮膜（比較例）双方の密着強度に関する実験結果を示したグラフである。
【００２９】
図１は、シリンダブロックのボア内面に本発明のアーク溶射皮膜を形成する際に使用される溶射装置の一実施の形態の模式図である。この溶射装置１０は、基台１、該基台１に支持固定された支持部２、該支持部２に沿って上下にスライドする溶射ツール３、この溶射ツール３の先端に装着された溶射ガン６、コントローラ４およびシリンダブロックＣが載置固定されるパレット９、基台１の内部に内蔵されてその一端が基台１上に臨んだ吸引ダクト８、から大略構成されている。
【００３０】
支持部２は、基台１上に設置されるとともに、溶射ツール３に設けられているスライダ３１を昇降自在に支持している。コントローラ４は、支持部２の上部に装着された昇降駆動モータ５１、回転駆動モータ５２に接続されている。昇降駆動モータ５１の回転軸には、螺旋スクリュ３２が取付けられており、該螺旋スクリュ３２にはスライダ３１に固定されたサポート３３が螺合している。コントローラ４は、昇降駆動モータ５１の回転方向や回転速度を制御するものであり、昇降駆動モータ５１の回転によって溶射ツール３が所望の速度で昇降することができる。さらに、該コントローラ４には、溶射ガン６を所定速度で回転させる回転制御部と所定速度で昇降させる移動制御部が内蔵されている。
【００３１】
溶射ツール３のツール本体３４はその先端に溶射ガン６を装着しており、回転駆動モータ５２によって該ツール本体３４および溶射ガン６はそれらの軸廻りに回転する（図中のＹ方向）。また、パレット９は基台１上に装着されており、シリンダブロックＣを載置固定する。ツール本体３４および溶射ガン６がシリンダブロックＣのボアＣ１内を回転姿勢で昇降する際に（図中のＸ方向）、ボアＣ１のボア面に溶射粒子が溶射される。なお、シリンダブロックＣはアルミニウム合金鋳物から成形されるものであり、例えばＪＩＳＡＣ２Ｃ、ＡＤＣ１２等が使用できる。
【００３２】
図２は、溶射ガン６を拡大した図であり、図３はその側面図である。溶射装置１０が溶射を行う際には、不図示の電力線に電流が印加され、アーク溶射用線材（ワイヤＷ）の先端接触部でアークが発生し、その熱によってワイヤＷの先端が溶融する。溶融して消耗した分のワイヤＷは、不図示の送給ローラの回転によってリールから引き出されて補充される。不図示のホースに空気が供給されると、補助ノズル６３から補助エアＡ１が吹き出すとともに、溶射ガン６の先端部材６１の下端６１ａ近傍の側面に開設されたアトマイズノズル６２からアトマイズエアＡ２が噴射する（図３参照）。
【００３３】
図２は、ワイヤＷの先端が溶融し、補助ノズル６３から圧縮エアである補助エアＡ１が吹き出した状態を模式的に示している。この状態では、ワイヤＷが溶融した溶滴Ｗ１に補助エアＡ１が吹き付けられることにより、溶滴Ｗ１は下方に向けて引き伸ばされるように変形する。
【００３４】
そして、図３に示すように、アトマイズノズル６２から噴射するアトマイズエアＡ２が溶滴Ｗ１に吹き付けられることにより、溶滴Ｗ１は細かな溶射粒子Ｗ２，…に分散される。この状態で溶射ガン６を回転させながら溶射ツール３がシリンダブロックＣのボアＣ１内を所定の速度で上昇すると、ボアＣ１の内面に溶射粒子Ｗ２，…が溶射される。溶射された溶射粒子Ｗ２，…は、ボアＣ１内面に付着して溶射皮膜を形成する。
【００３５】
また、図１で示すように、アトマイズノズル６２よりも上方（溶射ガン６の移動方向上方）において円盤状の飛散防止体７が装着されている。また、シリンダブロックＣをパレット上に載置した際には、このシリンダブロックＣのボアＣ１下端に吸引ダクト８が位置するようになっている。
【００３６】
図４は、シリンダボアＣ１の内径と略同径の平板状の円盤体である飛散防止体７をそのアトマイズノズル６２の上方に備えた溶射ガン６を、ボアＣ１の下端から上端に向って１パスで移動させながら該ボアＣ１面に溶射皮膜Ｗ３を形成している状況を説明した図である。この図４に基づいて溶射方法を説明する。シリンダブロックＣがパレット上に載置された状態において、このシリンダブロックＣの内部には吸引ダクト８が内在しており、この吸引ダクト８に連通する不図示のバキュームポンプを稼動させた状態で、溶射ガン６をシリンダボアＣ１の上端側から下端側へ挿入してアトマイズノズル６２が該下端側を通過した位置で位置決めする。
【００３７】
コントローラ４の入力部には溶射ガン６の回転数と上昇速度が予め入力設定されている。溶射ガン６の上記位置決め後、溶射フレームが安定すると溶射ガン６が自動回転を始めるとともに（Ｙ方向）所定速度で上昇し始める（Ｘ１方向）。溶射ガン６は、ボア内を上昇するとともに溶射粒子を吐出して溶射皮膜Ｗ３をボア面に形成するものである。なお、ボアの全長に亘って溶射皮膜が形成された後、ホーニング加工を実施して皮膜表面が仕上げ加工される。
【００３８】
この溶射時においては、図４からも明らかなように、溶射ヒュームの上方への飛散がアトマイズノズル６２の上方に設けられた飛散防止体７にて遮られ、この飛散防止体７で反射した溶射ヒュームは下方の吸引ダクト８にて吸引される（Ｘ２方向）。その結果、ボア上方の未溶射面に溶射ヒュームが付着しないことに加えて、既に形成された溶射皮膜上にも溶射ヒュームが付着することが防止される。
【００３９】
図５は、飛散防止体の他の実施の形態を示した図であり、この飛散防止体７Ａは、その下面にすり鉢状のテーパー面が形成されたものである。このテーパー角は溶射ヒュームを効果的に下方へ反射できる適宜の角度に設定される。
【００４０】
また、図６は飛散防止体のさらに他の実施の形態を示した図であり、この飛散防止体７Ｂは、シリンダボア内径と略同径の外径を有する筒体７Ｂ１と該筒体７Ｂ１と溶射ガン６とを複数のスポーク７Ｂ２，…で繋いだ形態である（図７ａ，ｂ参照）。この飛散防止体７Ｂを使用する場合は、ボア上方の未溶射面が筒体７Ｂ１で確実に保護されるため、該未溶射面への溶射ヒュームの付着が確実に回避できる。
【００４１】
図８は、飛散防止体のさらに他の実施の形態を示した図であり、この飛散防止体７Ｃは、溶射ガン６の外周に複数のファンを設けた形態である。溶射ガン６の回転によってこのファンも回転することで下方へのエア流れを形成し、溶射粒子の吐出部位の下方から吸引ダクト８で吸引するとともに、吐出部位の上方からはこのエア流れで溶射ヒュームが下方へ押し流される結果、溶射ヒュームのボア上方の未溶射面への付着が回避される。
【００４２】
図９は、飛散防止体のさらに他の実施の形態を示した図であり、この飛散防止体７Ｄは、溶射ガン６の側面に装着された複数のファン７Ｄ２、…と、該ファン７Ｄ２，…を囲繞するシリンダボア内径と略同径の外径を有する筒体７Ｄ１とから形成される。
【００４３】
図示する実施形態では、ファン７Ｄ２の回転によって上方へのエア流れを形成し、筒体７Ｄ１にてボアの未溶射面を保護しながら、この筒体７Ｄ１を介して上方外部へ溶射ヒュームを排除するとともに、ボア下端からは下方へ反射した溶射ヒュームを吸引ダクト８にて吸引除去するものである。
【００４４】
[本発明の溶射装置を使用して製造された溶射皮膜（実施例）と従来装置による溶射皮膜（比較例）双方の密着強度に関する実験とその結果]
本発明者等は、上記する実施の形態の飛散防止体を具備する溶射ガンを備えた溶射装置を使用してアーク溶射皮膜を形成するとともに（実施例１，２）、飛散防止体のない従来の溶射装置を使用してアーク溶射皮膜を形成し（比較例１，２）、それぞれの溶射皮膜から試験片を切り出してせん断試験をおこない、この測定結果を溶射皮膜の密着強度に同定した。なお、各実施例および比較例における試験片は、ボアの下部３０ｍｍ部分と上部３０ｍｍ部分からワイヤーカットにて切り出したものであり、それぞれ５回の溶射皮膜形成を実施してその平均値を求めている。以下に、実施例１，２、比較例１，２の各溶射方法を説明するとともに、その結果を図１０、表１に示している。
【００４５】
[実施例１]
その内径：φが８８ｍｍのダイカスト製のアルミニウム合金シリンダブロックを製造し、そのボア面にアーク溶射皮膜を形成した。ここで、前処理として、ブラスト粒が♯２０のアルミナグリッドを使用し、エア圧が５ｋｇ／ｃｍ２の条件でボア面の面粗度が６０Ｒｚとなるようにショットブラスト処理を実施した。溶射ガンに装着する反射防止体は図４に示す形態であり、Ａ５０８３アルミ合金製でその径：φが８２ｍｍ、厚みが３ｍｍである。
【００４６】
アークの発生はボア上端より５０ｍｍ上方にておこない、溶射ガンを回転させずに４秒間でフレームを安定させ、次いで、ボア下端よりも３０ｍｍ下方まで１００ｍｍ／ｓｅｃで溶射ガンを移動させた。次いで、溶射ガンを２００ｒｐｍで回転させ、引き上げ速度：６ｍｍ／ｓｅｃで１パス（一回のみ）上昇させながら溶射を実施した。なお、アーク溶射用線材はＦｅ−０．４％Ｃ−１％Ｍｎ−８％Ｃｒでφ１．６ｍｍのワイヤ（各組成は重量％）を使用し、印加電流を２５０Ａとし、アトマイズエア圧を０．６ＭＰａとし、ボア下端からはφ８０ｍｍのパイプを使用して溶射ヒュームを吸引速度：８ｍ／ｓｅｃで吸引しながら溶射を実施した。
【００４７】
[実施例２]
本実施例における実験条件は上記実施例１とほぼ同様であるが、使用する飛散防止体を図６，７に示す形態としたものである。なお、飛散防止体の筒体とボア面とのクリアランスは３ｍｍとしており、筒体内面には、溶接スパッタマスキングおよび耐熱樹脂をコーティングしている。
【００４８】
[比較例１]
その内径：φが８８ｍｍのダイカスト製のアルミニウム合金シリンダブロックを製造し、そのボア面にアーク溶射皮膜を形成した。ここで、前処理として、ブラスト粒が♯２０のアルミナグリッドを使用し、エア圧が５ｋｇ／ｃｍ２の条件でボア面の面粗度が６０Ｒｚとなるようにショットブラスト処理を実施した。
【００４９】
アークの発生はボア上端より５０ｍｍ上方にておこない、そのまま溶射ガンを２００ｒｐｍで回転させ、降下速度：６ｍｍ／ｓｅｃで１パス（一回のみ）降下させながら溶射を実施した。なお、アーク溶射用線材はＦｅ−０．４％Ｃ−１％Ｍｎ−８％Ｃｒでφ１．６ｍｍのワイヤ（各組成は重量％）を使用し、印加電流を２５０Ａとし、アトマイズエア圧を０．６ＭＰａとし、ボア下端からはφ８０ｍｍのパイプを使用して溶射ヒュームを吸引速度：８ｍ／ｓｅｃで吸引しながら溶射を実施した。
【００５０】
[比較例２]
本比較例における実験条件は上記実施例１とほぼ同様であるが、溶射ガンには飛散防止体が具備されていない。
【００５１】
[実験結果]
【表１】
2008240020.tif 000003
【００５２】
ここで、溶射ヒューム量は５が最も多く、１が最も少ない。
【００５３】
図１より、比較例１では、ボア下部の密着強度が低い結果となっている。これは、表１からも明らかなように、ボア上部を溶射している間にボア下部のブラスト面に溶射ヒュームが多量に付着し、この上に皮膜が形成されたためである。
【００５４】
比較例２では、ボア下部の密着強度が高い結果となっている。これは、ボア下部を溶射している間にボア上部のブラスト面に溶射ヒュームが多量に付着し、この上に皮膜が形成されたためである。
【００５５】
一方、実施例１では、ボア上下部の密着強度がいずれも６０ＭＰａ程度の高い値を示している。これは円盤状の飛散防止体が溶射ヒュームの上方への飛散を防止した結果である。
【００５６】
また、実施例２においても、ボア上下部の密着強度がいずれも６０ＭＰａ程度の高い値を示している。これは筒状の飛散防止体が溶射ヒュームの上方への飛散を防止した結果である。さらに実施例２では、界面と皮膜内双方の溶射ヒューム量を最小にすることができ、皮膜を形成する粒子間の密着強度の向上をも図ることができることが実証された。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の溶射装置の一実施の形態を示した模式図である。
【図２】溶射ガンの拡大図である。
【図３】図２のIII―III矢視図である。
【図４】溶射ガンに装着される飛散防止体の一実施の形態の模式図である。
【図５】溶射ガンに装着される飛散防止体の他の実施の形態の模式図である。
【図６】溶射ガンに装着される飛散防止体のさらに他の実施の形態の模式図である。
【図７】（ａ）は図４の飛散防止体の側面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図８】溶射ガンに装着される飛散防止体のさらに他の実施の形態の模式図である。
【図９】溶射ガンに装着される飛散防止体のさらに他の実施の形態の模式図である。
【図１０】本発明の溶射装置を使用して製造された溶射皮膜（実施例）と従来装置による溶射皮膜（比較例）双方の密着強度に関する実験結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１…基台、２…支持部、３…溶射ツール、４…コントローラ、５１…昇降駆動モータ、５２…回転駆動モータ、６…溶射ガン、６１…先端部材、６２…アトマイズノズル、６３…補助ノズル、７…飛散防止体、８…吸引ダクト、９…パレット、１０…溶射装置、Ｃ…シリンダブロック、Ｃ１…ボア
【図１】
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【図２】
2008240020.tif 000005
【図３】
2008240020.tif 000006
【図４】
2008240020.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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