JPH04187377A - 複合化処理シリンダブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋳造したアルミ合金等の軽合金製のシリンダ
ブロックのスリーブ面を直接再溶融し、同時にこの溶融
部にセラミック粉末又は異種の金属粉末を分散混入して
改質処理するようにした複合処理シリンダブロックの製
造方法に関する。

（従来の技術） 従来、例えば車両用エンジンのシリンダブロックは、本
体をアルミ合金等の軽量材料で鋳造し、シリンダのスリ
ーブには別途形成した鋳鉄製のスリーブ等が一体に鋳込
まれることがある。一方近年では、この鋳鉄製スリーブ
に代ってＦＲＭ製の繊維成形体等が用いられることもあ
る。この繊維成形体は、例えばアルミナ短繊維をプリフ
ォーム成形して焼成し、鋳造型の内に位置決めしてアル
ミ合金の溶湯と共に鋳込む。

（発明が解決しようとする課題） しかし従来のようにスリーブを別途鋳込む方式では、ス
リーブを形成し、鋳込むための余分の工程が必要であり
、しかも異質の材料を一体に鋳込むため、高熱を受は易
いエンジンのスリーブでは熱膨張差等に起因して歪応力
が発生し易い等の問題があった。

（課題を解決するための手段） かかる課題を解決するため本発明は、軽合金で鋳造する
シリンダブロック素材にあらかじめ加工代を見込んだス
リーブを形成し、このスリーブ内周面表層の酸化皮膜を
交流プラズマアークの逆極性で除去しつつ、内部の母材
を正極性で再溶融し、同時に溶融部にセラミック粉末又
は異種の金属粉末を分散混入せしめて複合化処理した後
、処理面を仕上げ加工するようにした。

又、第２実施例では、直流プラズマアークで処理するこ
ととし、スリーブ内周面表層の酸化皮膜を逆極性で除去
した後、アーク電流と粉末搬送ガスの圧力を制御して再
溶融部の溶込みを増加させセラミック粉末等を分散混入
せしめるようにした。

又、前記複合化処理は、シリンダブロックのスリーブ内
に挿入したプラズマトーチによって、スリーブ内周面に
直角方向にアークを発生させつつシリンダブロックを回
転させ、同時にシリンダブロックのスリーブとプラズマ
トーチの相対位置を軸方向に変化させながら行なうよう
にした。

又、複合化処理に伴い、処理直後の処理面を押圧成形し
、同時に冷却媒体で冷却するようにした。

（作用） 軽合金型のシリンダブロックのスリーブ内周面を直接プ
ラズマトーチで再溶融し、この溶融部にセラミック粉末
又は他の金属粉末を分散混入せしめて表面改質処理を行
なう。この際スリーブ内周部には、あらかじめ見込んだ
加工代を設けておくとともに、表層に形成される酸化皮
膜（例えばアルミナの場合、融点２０５０℃）をプラズ
マアークの逆極性で除去し、次いで内部の母材（融点６
６０℃）の溶込みを増加させるようにすると、融点の高
い酸化皮膜の除去が極めて効率的に行なわれ、安定した
再溶融を行なうことができる。そしてセラミック等の粒
子が分散混入された処理層は、耐摩耗性、機械的強さ等
の優れた特性を発揮し、別途繊維成形体のスリーブ等を
鋳ぐるむ必要がない。

又、処理中に冷却媒体によって冷却することで伝熱性の
高いアルミ合金素材のような軽合金の略均熱化が図られ
、均質な処理が可能となる。

（実施例） 本発明の複合処理シリンダブロックの製造方法の実施例
について添付した図面に基づき説明する。

第１図は本発明の製造方法の複合処理の要部を示す斜視
図、第２図はスリーブ内の処理状態を示す説明図、第３
図は交流プラズマ装置の構成例を示す構成図、第４図は
プラズマ処理を説明するための拡大図である。

本発明の複合処理シリンダブロックの製造方法の説明に
先立って、先ず交流プラズマ装置の構成と、同装置によ
るプラズマ処理の概要について第３図、第４図に基づき
説明する。

交流プラズマ装置１は、プラズマトーチ２とワーク母材
に交流電源を供給するための交流プラズマ電源３と、ト
ーチ２先端に例えばセラミック粉末又は金属粉末材料を
供給するためのセラミック等供給装置４を備え、交流プ
ラズマ電源３、セラミック等供給装置４は制御装置５に
接続されている。そしてプラズマトーチ２は、例えばボ
ールネジ送り機構６に設けられて、制御機構５によって
自動送りされる。

プラズマトーチ２の先端には、第４図に示すようにノズ
ル７の中心に電極８が設けられている。

そしてこの電極８の周囲にはプラズマガス通路９が設け
られ、又ノズル７先端にはガス通路孔１０が設けられて
いる。そして更にノズル７の内部には冷却水路１１も設
けられている。

このノズル７の周囲はシールドキャップ１２によって囲
われている。そしてこのシールドキャップ１２とノズル
７間の空間がシールドガス通路１３として構成される。

又ノズル７先端には中央部に向けて開口を臨ませた粉末
材搬送パイプ１４が設けられている。そしてこの粉末材
搬送パイプ１４の中を粉末搬送ガスによってセラミック
粉末１５が搬送される。

このような交流プラズマ装置による複合化処理のメカニ
ズムは次の通りである。

つまりプラズマトーチ２の電極８をワークＷに近接して
臨ませ、プラズマガスで置換した雰囲気中で電極８とワ
ークＷの処理部との間にアークを発生させるが、この際
ワークＷ側の母材が陰極で電極８が陽極の逆極性におい
ては、アークのなかの流れる電子が電極８に向い、逆に
ガスイオンが母材に向けて流れて、イオンの衝撃を受け
た母材表面の酸化膜等が広い範囲で破壊されるいわゆる
クリーニング作用が行なわれる。又反対に母材側が陽極
で電極８が陰極となる正極性においては、金属蒸気及び
ガスイオンが電極に向い、逆に電子が母材表面に強く衝
撃して集中的な溶込みが行なわれる。そしてこの集中的
な溶込みが行なわれた溶融部Ｒに、粉末材搬送パイプ１
４から粉末搬送ガスによって送られるセラミック粉末１
５を導いて混入させ表面改質処理を行なう。そしてプラ
ズマトーチ２を走査させて粒子分散層Ｃを形成する。

そしてこうしてセラミック粒子又は金属粒子材料を混入
分散せしめた粒子分散層Ｃは耐摩耗性等の点で優れた機
械的特性を有し、又熱伝導性でも優れたものとなる。

以上のような複合処理は、本発明の場合第１図。

第２図に示すアルミ合金製のシリンダブロック１７のス
リーブ内面に直接施される。つまりこのシリンダブロッ
ク１７は鋳造によって形成され、４箇所のスリーブ内面
にはあらかじめ加工代が設けられている。そしてこのシ
リンダブロック１７は、第１図に示すようなターンテー
ブル１８上に位置決め可能とされ、ターンテーブル１８
上のレール１９に沿って摺動するスライダ上に載置され
て位置変換可能とされている。そして４カ所のシリンダ
部がターンテーブル１８中央の位置に順次割出し可能と
されている。

ターンテーブル１８は、中心の垂直軸まわりに回転可能
とされている。そしてこの回転手段は任意であるが、例
えば実施例では回転モータ２ｏとギア２１によって構成
している。

一方、ターンテーブル１８の中央には、シリンダブロッ
ク１７のスリーブ径と同径の貫通孔が設けられ、この貫
通孔は又下方の筒体２２の内径とも一致している。そし
てこの筒体２２内には、第２図に示すような押圧成形具
としての溶融だれしごきコア２３が上下に摺動自在とな
って設けられている。

この溶融だれしごきコア２３は、例えばセラミックス製
であり、下半休部に水又はガス等の冷却媒体を噴出せし
めることの出来る複数の噴射孔２４を備えるとともに、
上端の成形しごき部がスリーブの内径と略々一致し、ス
リーブ内壁に摺接して入り込むことが出来るようにして
いる。そしてコア軸２５の軸芯に冷却通路２６を設けて
いる。

また、このターンテーブル１８の中央上方には、既述の
プラズマトーチ２が設けられ、上下送り自在とされてい
る。そしてこのプラズマトーチ２の先端は略直角に折曲
されて、スリーブ内周面に直角にアークを発生させるこ
とができる。

従って第１図の状態でシリンダブロック１７がスライダ
上に載置されると、所定のスリーブ孔とターンテーブル
１８の貫通孔が位置合わせされ、複合処理が始められる
。つまりプラズマトーチ２　−を降下させてスリーブの
円筒孔内に挿入させ、ターンテーブル１８を回転させな
がら、トーチ２先端とスリーブ内周面との間にアークを
発生さ、表層の酸化皮膜を除去しつつ再溶融し、セラミ
ック粉末等を混入せしめる。このためスリーブ内周面に
は前述のような粒子分散層Ｃが形成されることとなるが
、この際、スリーブ内面の処理を直流プラズマアークに
よって行なうようにしてもよい。

すなわちスリーブ側のワークを陰極とした逆極性電流に
よって内周表層の酸化皮膜を除去した後、アーク電流の
出力をあげて内部母材の溶込みを増加させ、一方粉末搬
送ガスの圧力もあげて再溶融部にセラミック粉末又は異
種の金属粉末を分散混入せしめる。そしてこの場合も、
同様の効果を得ることが出来る。そして例えばこの処理
は最下端部から開始して、プラズマトーチ２を上方に送
りながら遂次上端部に向けて移動させ、既述の要領でセ
ラミック粉末等の混入分散を図る。そしてこの送りに応
じて下方の溶融だれしごきコア２３を上動させると第２
図（ｂ）に示すように溶融だれが周囲に略均等に押し付
けられ、溶融処理部の成形がなされる。又これと同時に
水又はガス等の冷却媒体を噴出孔２４から噴出させれば
成形しごき部の凝固が促進されるのみならず、再溶融部
で生ずる高熱の影響を取り除くことが出来、ワーク全体
に均質な処理が可能となる。

こうしてすべてのスリーブを複合処理したシリンダブロ
ック１７のスリーブ処理面は、別工程で仕上げ加工され
る。又、従来のように異種のスリーブを鋳込む必要がな
いので熱膨張差等に起因する熱歪或いは工程の複雑化等
といった不具合が生じない。

（発明の効果） 以上のように本発明の複合処理シリンダブロックの製造
方法は、軽合金で鋳造したシリンダブロックのスリーブ
内を直接再溶融して表面の改質処理をするようにしたた
め、例えば繊維成形体等の異質のスリーブを一体に鋳込
むようなことによって生ずる種々の不具合を是正するこ
とが出来る。

つまり熱変化に対する変形追従性の向上、全体を同質の
軽合金の一体物にすることによる放熱性の向上、軽量化
等の効果を得ることが出来る。又、この処理にあたって
、プラズマアークの逆極性で表層の酸化膜を除去し、次
いで溶込みの増加を図るよう構成したため、安定した再
溶融が可能となって均質な処理が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の複合処理の要部を示す斜視
図、第２図はスリーブ内の処理状態を示す説明図で（Ａ
）図は縦断面図、（Ｂ）図は一部拡大図、第３図は交流
プラズマ装置の構成例を示す構成図、第４図はプラズマ
処理を説明するための拡大図である。 尚同図中、２はプラズマトーチ、８は電極、１５はセラ
ミック粉末、１７はシリンダブロック、１８はターンテ
ーブル、２０は回転モータ、２３は溶融だれしごきコア
、２６は冷却通路、Ｗはワークを示す。 特　許　出　願　人　　本田技研工業株式会社代　理　
人　弁理士　　　下　１）　容一部間　　　弁理士　　
　大　橋　　邦　意向　　　弁理士　　　小　山　　　
　有第１図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軽合金で鋳造するシリンダブロック素材に予め加
   工代を見込んだスリーブを形成し、このスリーブ内周面
   表層の酸化皮膜を交流プラズマアークの逆極性で除去し
   つつ母材を正極性で再溶融し、同時に溶融部にセラミッ
   ク粉末又は異種の金属粉末を分散混入せしめて複合化処
   理した後、処理面を仕上げ加工するようにしたことを特
   徴とする複合化処理シリンダブロックの製造方法。
2. （２）軽合金で鋳造するシリンダブロック素材に予め加
   工代を見込んだスリーブを形成し、このスリーブ内周面
   表層の酸化皮膜を直流プラズマアークの逆極性で除去し
   た後、アーク電流と粉末搬送ガスの圧力を制御して再溶
   融部にセラミック粉末又は異種の金属粉末を分散混入せ
   しめて複合化処理し、その後処理面を仕上げ加工するよ
   うにしたことを特徴とする複合化処理シリンダブロック
   の製造方法。
3. （３）前記複合化処理は、シリンダブロックのスリーブ
   内に挿入したプラズマトーチによってスリーブ内周面に
   直角方向にアークを発生させつつシリンダブロックを回
   転させ、同時にシリンダブロックのスリーブとプラズマ
   トーチの相対位置を軸方向に変化させながら行なうこと
   を特徴とする請求項第１又は請求項第２に記載の複合化
   処理シリンダブロックの製造方法。
4. （４）前記複合化処理に伴い、処理直後の処理面を押圧
   成形し、同時に冷却媒体で冷却するようにしたことを特
   徴とする請求項第１又は請求項第２に記載の複合化処理
   シリンダブロックの製造方法。