(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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請求項１記載の円筒状金属製被鋳込み部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
0004509335.tif 000002
【図２】
0004509335.tif 000003
【図３】
0004509335.tif 000004
【図４】
0004509335.tif 000005
【図５】
0004509335.tif 000006
【図６】
0004509335.tif 000007