(57)【要約】【課題】内部に複雑な形状の空間を有し、機関本体の一部となるシリンダヘッド又はシリンダブロックなどの製造にかかる時間を短縮でき、かつ製造コストを抑えることが可能な金属製品の製造方法を提供する。【解決手段】内部に空間２を有するシリンダヘッド１の製造方法であって、アルミニウム合金製の複数の加工対象２０、２１に上部空間２ａ又は下部空間２ｂを加工して上部構成部材１０及び下部構成部材１１を製作する前加工工程Ｓ１と、前加工工程Ｓ１で製造された構成部材１０、１１を各構成部材間にアルミブレージングシート１２がそれぞれ設けられた状態で空間２が形成されるように積み重ね、その後積み重ねた構成部材１０、１１に対して上下方向から荷重をかけて真空ろう付けを行い粗材３０を製作する粗材製作工程Ｓ２と、粗材製作工程Ｓ２で製作した粗材３０の外面に加工を施す仕上加工工程Ｓ３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の機関本体の一部となり、複数の構成部材をろう付けすることによって製造され、外面に加工が施されるとともに前記複数の構成部材を積み重ねることによって内部に空間が形成されるアルミニウム合金製の金属製品の製造方法において、
アルミニウム合金製の複数の加工対象に前記空間を形成する部分をそれぞれ加工して前記複数の構成部材を製作する第１加工工程と、前記第１加工工程で製造された前記複数の構成部材を各構成部材間にアルミブレージングシートがそれぞれ設けられた状態で前記空間が形成されるように積み重ね、その後積み重ねた前記複数の構成部材に対して前記複数の構成部材を積み重ねた方向から荷重をかけて真空ろう付けを行い前記金属製品の粗材を製作する粗材製作工程と、前記粗材製作工程で製作した前記粗材の外面に加工を施して前記金属製品を製作する第２加工工程と、を備えていることを特徴とする金属製品の製造方法。
【請求項２】
前記金属製品は、前記内燃機関のシリンダヘッド又はシリンダブロックであることを特徴とする請求項１に記載の金属製品の製造方法。
【請求項３】
前記複数の加工対象の材質は、ＪＩＳ  Ｈ  ４１００にて定義されるＡ６０６３Ｓ又はＡ６０６３ＳＳのアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属製品の製造方法。
【請求項４】
前記アルミブレージングシートは、ＪＩＳ  Ｚ  ３２６３にて定義されるブレージングシートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の機関本体を構成するシリンダヘッドなどのアルミニウム合金製の金属製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるヒートシンク板材及び回路形成用薄板材を、酸化アルミニウム焼結体からなる絶縁板材を両側から挟んだ状態で、合金ろう材を用いて真空中で加熱して積層体とする半導体装置用軽量基板が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜５が存在する。
【０００３】
【特許文献１】実公平７−２３９６４号公報
【特許文献２】特開２００２−１８５７０号公報
【特許文献３】特開２００５−１９３２７４号公報
【特許文献４】特開平１１−１９７７６７号公報
【特許文献５】特開平９−５４１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に内燃機関のシリンダヘッドは、まず鋳造によって粗材を製作し、その後粗材に加工を施して製造している。シリンダヘッドの内部に設けられるウォータジャケットなどの空間は鋳造時に中子によって形成している。このように鋳造にて製作する場合、鋳型の製作に時間がかかる。また、製造する個数が少ない場合は、鋳型の製作にかかる費用などによって製造コストが悪化する。アルミニウム合金の母材の外面に開けた穴から内部に切削工具を挿入して内部を加工する方法もあるが、この場合は複雑な形状の加工を内部に施すことが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、内部に複雑な形状の空間を有し、機関本体の一部となるシリンダヘッド又はシリンダブロックなどの製造にかかる時間を短縮でき、かつ製造コストを抑えることが可能な金属製品の製造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】
【０００６】
本発明の金属製品の製造方法は、内燃機関の機関本体の一部となり、複数の構成部材をろう付けすることによって製造され、外面に加工が施されるとともに前記複数の構成部材を積み重ねることによって内部に空間が形成されるアルミニウム合金製の金属製品の製造方法において、アルミニウム合金製の複数の加工対象に前記空間を形成する部分をそれぞれ加工して前記複数の構成部材を製作する第１加工工程と、前記第１加工工程で製造された前記複数の構成部材を各構成部材間にアルミブレージングシートがそれぞれ設けられた状態で前記空間が形成されるように積み重ね、その後積み重ねた前記複数の構成部材に対して前記複数の構成部材を積み重ねた方向から荷重をかけて真空ろう付けを行い前記金属製品の粗材を製作する粗材製作工程と、前記粗材製作工程で製作した前記粗材の外面に加工を施して前記金属製品を製作する第２加工工程と、を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の製造方法によれば、複数の構成部材を積み重ねてろう付けする前に各構成部材の空間を形成する部分の加工を行うことができる。これにより、鋳型の製作などにかかる費用及び時間を削減できるので、製造時間を短縮できるとともに製造コストを抑えることができる。また、ろう付け前に各構成部材の空間を形成する部分を加工するので、複雑な形状の空間でも簡単に加工を行うことができる。
【０００８】
本発明の製造方法の一形態において、前記金属製品は、前記内燃機関のシリンダヘッド又はシリンダブロックであってもよい（請求項２）。これらの部品は内部にウォータジャケットなどの複雑な形状の空間を加工する必要があるため、本発明の製造方向を好適に適用できる。
【０００９】
なお、アルミニウム合金及びアルミブレージングシートには種々のものがあるが、例えば前記複数の加工対象の材質は、ＪＩＳ  Ｈ  ４１００にて定義されるＡ６０６３Ｓ又はＡ６０６３ＳＳのアルミニウム合金であってもよいし（請求項３）、前記アルミブレージングシートは、ＪＩＳ  Ｚ  ３２６３にて定義されるブレージングシートであってもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明の製造方法によれば、複数の構成部材をろう付けする前に各構成部材の空間を形成する部分の加工を行うので、鋳型の製作などにかかる費用及び時間を削減できる。そのため、金属製品の製造時間を短縮できるとともに製造コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の製造方法を車両に走行用動力源として搭載される内燃機関のシリンダヘッド１の製造に適用した場合の製造工程の一例を示している。図１に示したようにシリンダヘッド１は、まず上部構成部材１０及び下部構成部材１１が製作され、次にこれらの構成部材１０、１１が真空ろう付けされることによって製造される。シリンダヘッド１の内部にはウォータジャケットなどの複雑な形状の空間２が設けられる。空間２は、その一部が上部空間２ａとして上部構成部材１０に形成され、残りが下部空間２ｂとして下部構成部材１１に形成される。そのため、空間２は、上部構成部材１０と下部構成部材１１とが積み重ねられて上部空間２ａと下部空間２ｂとが組み合わされることによって形成される。
【００１２】
図１を参照して本発明の製造方法の詳細を説明する。図１に示したように本発明の製造方法では、まず前加工工程Ｓ１において、アルミニウム合金製の加工対象２０、２１に上部空間２ａ及び下部空間２ｂを加工して上部構成部材１０及び下部構成部材１１を製作する。なお、加工対象２０、２１の材質は、ＪＩＳ  Ｈ  ４１００にて定義されるＡ６０６３Ｓ又はＡ６０６３ＳＳのアルミニウム合金である。そのため、上部構成部材１０、下部構成部材１１、及びシリンダヘッド１もそれぞれＪＩＳ  Ｈ  ４１００にて定義されるＡ６０６３Ｓ又はＡ６０６３ＳＳのアルミニウム合金製となる。このように、構成部材１０、１１を製作することにより、前加工工程Ｓ１が本発明の第１加工工程に相当する。
【００１３】
次の粗材製作工程Ｓ２では、前加工工程Ｓ１で製作した上部構成部材１０及び下部構成部材１１を上部空間２ａと下部空間２ｂとが組み合わさって空間２が形成されるように積み重ねる。また、このとき図１に示したように上部構成部材１０と下部構成部材１１とは、その間にアルミブレージングシート１２を挟んだ状態で積み重ねられる。アルミブレージングシート１２には、上部空間２ａと下部空間２ｂとによって空間２が形成される際に邪魔にならないように空間２の形状に応じて孔１２ａが設けられている。アルミブレージングシート１２には、ＪＩＳ  Ｚ  ３２６３にて定義される例えばＢＡＳ２３１Ｐのアルミブレージングシートが使用される。その後、この粗材製作工程Ｓ２では、積み重ねた構成部材１０、１１に積み重ねた方向、すなわち図１の上下方向から荷重をかけつつ加熱して真空ろう付けを行う。これによりシリンダヘッド１の粗材３０が製作される。真空ろう付けは、例えば構成部材１０、１１に約３ＭＰａの荷重をかけるとともに構成部材１０、１１を約６１０°Ｃに加熱して行う。
【００１４】
その後、仕上加工工程Ｓ３において粗材製作工程Ｓ２で製作された粗材３０の外面に加工を施す。なお、この工程Ｓ３は鋳造で製作したシリンダヘッドの粗材に対して行う加工と同様の加工が行われるので、仕上加工工程Ｓ３の詳細な説明は省略する。これにより、シリンダヘッド１が完成する。そのため、仕上加工工程Ｓ３が本発明の第２加工工程に相当する。
【００１５】
このように本発明の製造方法では、上部構成部材１０及び下部構成部材１１を積み重ねてろう付けする前に、これらの構成部材１０、１１に上部空間２ａ又は下部空間２ｂを加工できる。そのため、中子によって空間２を形成するべく鋳造でシリンダヘッド１の粗材３０を製作する場合と比較して鋳型の製作などにかかる費用及び時間を削減できるので、製造時間を短縮できるとともに製造コストを抑えることができる。また、構成部材１０、１１を積み重ねる前に上部空間２ａ及び下部空間２ｂを加工するので、これら加工対象２０、２１のこれら空間２ａ、２ｂを加工する部分を切削工具で容易に加工することができる。そのため、この加工に要する時間を短縮できる。
【００１６】
本発明は上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の製造方法が適用される金属製品はシリンダヘッドに限定されない。例えばシリンダブロックの内部にもウォータジャケットなどの空間が設けられる。そのため、本発明の製造方法によってシリンダブロックを製造してもよい。構成部材の個数は２個に限らず、３個以上の構成部材をろう付けして粗材を製作してもよい。
【００１７】
本発明の製造方法によって加工される加工対象の材質は、ＪＩＳ  Ｈ  ４１００にて定義されるＡ６０６３Ｓ又はＡ６０６３ＳＳのアルミニウム合金に限定されない。例えば、加工対象の材質として、日本工業規格のＪＩＳ  Ｈ  ４１００に定めるＡ１１００Ｓ、Ａ１１００ＳＳ、Ａ１２００Ｓ、Ａ１２００ＳＳ、Ａ３００３Ｓ、Ａ３００３ＳＳ、Ａ６０６１Ｓ、Ａ６０６１ＳＳ、Ａ６Ｎ０１Ｓ、Ａ６Ｎ０１ＳＳ、Ａ７００３Ｓ、Ａ７００３ＳＳ、Ａ７Ｎ０１Ｓ、Ａ７Ｎ０１ＳＳ、及びＪＩＳ  Ｈ  ４０００に定めるＡ１０７０Ｐ、Ａ１０５０Ｐ、Ａ１１００Ｐ、Ａ１２００Ｐ、Ａ３００３Ｐ、Ａ３２０３Ｐ、Ａ６０６１Ｐ、Ａ７Ｎ０１Ｐのいずれかのアルミニウム合金であってもよい。また、本発明の製造方法で使用されるアルミブレージングシートは、ＪＩＳ  Ｚ  ３２６３にて定義されるＢＡＳ２３１Ｐに限定されない。例えば、このＢＡＳ２３１Ｐのアルミブレージングシートの皮材のマグネシウム（Ｍｇ）成分を０．５％に変更したアルミブレージングシートを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の製造方法を内燃機関のシリンダヘッドの製造に適用した場合の製造工程の一例を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１  シリンダヘッド（金属製品）
２  空間
２ａ  上部空間
２ｂ  下部空間
１０  上部構成部材
１１  下部構成部材
１２  アルミブレージングシート
２０  加工対象
２１  加工対象
３０  粗材
Ｓ１  前加工工程（第１加工工程）
Ｓ２  粗材製作工程
Ｓ３  仕上加工工程（第２加工工程）
【図１】
2008030106.tif 000003