JPH10288079A - シリンダブロック並びにその鋳造方法 - Google Patents
シリンダブロック並びにその鋳造方法Info
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- JPH10288079A JPH10288079A JP10019297A JP10019297A JPH10288079A JP H10288079 A JPH10288079 A JP H10288079A JP 10019297 A JP10019297 A JP 10019297A JP 10019297 A JP10019297 A JP 10019297A JP H10288079 A JPH10288079 A JP H10288079A
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Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ライナレス化とともにシリンダボアの摺動性を
向上させる。 【解決手段】共晶組成以上の珪素を含有するアルミニウ
ムー珪素合金を母材とし、シリンダボア２の内壁面が該
母材中の初晶珪素を凝集して、該母材中のそれよりも高
密度の初晶珪素を有する珪素富化層Ｓで構成されてい
る。珪素富化層Ｓの形成には、シリンダボア用中子を囲
包する円筒形の濾過材Ｆを使用し、加圧により溶湯を濾
過して濾過材Ｆの周域に初晶珪素を凝集させる。
向上させる。 【解決手段】共晶組成以上の珪素を含有するアルミニウ
ムー珪素合金を母材とし、シリンダボア２の内壁面が該
母材中の初晶珪素を凝集して、該母材中のそれよりも高
密度の初晶珪素を有する珪素富化層Ｓで構成されてい
る。珪素富化層Ｓの形成には、シリンダボア用中子を囲
包する円筒形の濾過材Ｆを使用し、加圧により溶湯を濾
過して濾過材Ｆの周域に初晶珪素を凝集させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
からなるシリンダブロック並びにその鋳造方法に関す
る。
からなるシリンダブロック並びにその鋳造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金製シリンダブロックの
ボア部強化策として、例えば展伸加工によって形成され
たアルミニウム製ライナをボア部に鋳包み、このライナ
の内周面に溶射層を形成したもの（特開昭５９ー７４３
５３号公報）や、シリンダボア回りを筒状繊維強化複合
体により構成したもの（特開昭６２ー１８７５６１号公
報）などが知られている。
ボア部強化策として、例えば展伸加工によって形成され
たアルミニウム製ライナをボア部に鋳包み、このライナ
の内周面に溶射層を形成したもの（特開昭５９ー７４３
５３号公報）や、シリンダボア回りを筒状繊維強化複合
体により構成したもの（特開昭６２ー１８７５６１号公
報）などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述した前者
の対策では、ライナを鋳包むための大幅な工程増しに加
えてライナの密着不良が生じ易く、また、後者の対策で
は、複合化のために非常に高い圧力を必要とすることか
らダイカスト法に限定され、しかもマイクロポロシテ
イ、繊維成形体の破損など鋳造欠陥を生じ易いといった
問題もある。
の対策では、ライナを鋳包むための大幅な工程増しに加
えてライナの密着不良が生じ易く、また、後者の対策で
は、複合化のために非常に高い圧力を必要とすることか
らダイカスト法に限定され、しかもマイクロポロシテ
イ、繊維成形体の破損など鋳造欠陥を生じ易いといった
問題もある。
【０００４】本発明は、ライナレス化とともにシリンダ
ボアの摺動性を格段と向上させることを解決すべき技術
課題とするものである。
ボアの摺動性を格段と向上させることを解決すべき技術
課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
共晶組成以上の珪素を含有するアルミニウムー珪素合金
を母材とし、シリンダボアの内壁面が該母材中の初晶珪
素を凝集して、該母材中のそれよりも高密度の初晶珪素
を有する珪素富化層で構成されていることを特徴として
いる。
共晶組成以上の珪素を含有するアルミニウムー珪素合金
を母材とし、シリンダボアの内壁面が該母材中の初晶珪
素を凝集して、該母材中のそれよりも高密度の初晶珪素
を有する珪素富化層で構成されていることを特徴として
いる。
【０００６】このシリンダブロックでは、上記珪素富化
層によって高い耐摩耗性及び耐焼付性を得ることができ
る。また、各種のライナを使用するものに比して生産性
が著しく向上し、とくに鉄系ライナを用いるものとの比
較においては、重量軽減も見逃し難い大きな貢献といえ
る。請求項２記載の発明は、少なくともシリンダボア用
中子と共同してシリンダブロックの形状に適合するキャ
ビティを形成する金型を有し、実質的にボア内壁面を画
成する円筒形の濾過材を上記中子又は金型に配設する工
程と、上記キャビティに過共晶アルミニウムー珪素合金
の溶湯を注入する工程と、該溶湯を加圧して上記濾過材
に溶湯を浸透させ、該濾過材の周域に初晶珪素を凝集さ
せる工程と、溶湯の凝固後、上記濾過材を成品から除去
して、上記ボア内壁面に初晶珪素の凝集した珪素富化層
を表出させる工程とからなるを特徴としている。
層によって高い耐摩耗性及び耐焼付性を得ることができ
る。また、各種のライナを使用するものに比して生産性
が著しく向上し、とくに鉄系ライナを用いるものとの比
較においては、重量軽減も見逃し難い大きな貢献といえ
る。請求項２記載の発明は、少なくともシリンダボア用
中子と共同してシリンダブロックの形状に適合するキャ
ビティを形成する金型を有し、実質的にボア内壁面を画
成する円筒形の濾過材を上記中子又は金型に配設する工
程と、上記キャビティに過共晶アルミニウムー珪素合金
の溶湯を注入する工程と、該溶湯を加圧して上記濾過材
に溶湯を浸透させ、該濾過材の周域に初晶珪素を凝集さ
せる工程と、溶湯の凝固後、上記濾過材を成品から除去
して、上記ボア内壁面に初晶珪素の凝集した珪素富化層
を表出させる工程とからなるを特徴としている。
【０００７】ここで濾過材には、炭化珪素繊維、炭素繊
維、アルミナ繊維、アルミナーシリカ繊維、ガラス繊
維、炭化珪素ウイスカ、窒化珪素ウイスカ、透過性セラ
ミックス等の少なくとも一種を円筒状に成形した集積体
が使用される。そして濾過材中へ溶湯を浸透させ、濾過
材との接触界面に初晶珪素を凝集させるため、できる限
り溶湯とのぬれ性が良好な繊維が選択され、集積体の微
細空隙は初晶珪素粒子の侵入を阻止しうるように設定さ
れている。
維、アルミナ繊維、アルミナーシリカ繊維、ガラス繊
維、炭化珪素ウイスカ、窒化珪素ウイスカ、透過性セラ
ミックス等の少なくとも一種を円筒状に成形した集積体
が使用される。そして濾過材中へ溶湯を浸透させ、濾過
材との接触界面に初晶珪素を凝集させるため、できる限
り溶湯とのぬれ性が良好な繊維が選択され、集積体の微
細空隙は初晶珪素粒子の侵入を阻止しうるように設定さ
れている。
【０００８】珪素富化層の厚さは、溶湯温度、注湯後加
圧開始までの時間、濾過材の種類及び厚さ等によって選
択的に調整されるが、初晶珪素の密度はシリンダボアの
内壁面に均一、かつ内壁面から放射方向へ連続的に下傾
変化するので、熱応力等によるボア変形が良好に抑制さ
れる。
圧開始までの時間、濾過材の種類及び厚さ等によって選
択的に調整されるが、初晶珪素の密度はシリンダボアの
内壁面に均一、かつ内壁面から放射方向へ連続的に下傾
変化するので、熱応力等によるボア変形が良好に抑制さ
れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は、共晶組成以上の
珪素を含有するアルミニウムー珪素合金製のシリンダブ
ロック１であって、直列に並ぶシリンダボア２中心に縦
断した断面側面図である。シリンダブロック１は各シリ
ンダボア２を囲繞する外壁３との間に一連のウォータジ
ヤケット４を有し、該外壁３の下方部はクランクケース
５を形成している。
に基づいて具体的に説明する。図１は、共晶組成以上の
珪素を含有するアルミニウムー珪素合金製のシリンダブ
ロック１であって、直列に並ぶシリンダボア２中心に縦
断した断面側面図である。シリンダブロック１は各シリ
ンダボア２を囲繞する外壁３との間に一連のウォータジ
ヤケット４を有し、該外壁３の下方部はクランクケース
５を形成している。
【００１０】圧力鋳造は、このようなシリンダブロック
１の形状に適合したキャビティを形成する金型と、各シ
リンダボア２及びウォータジヤケット４を形成する中子
とを用いて行われるが、本実施形態においては図示しな
いボア用中子に円筒形の濾過材Ｆが被嵌されて、該濾過
材Ｆの外径によりシリンダボア２の実質的な鋳造内径が
画成される。
１の形状に適合したキャビティを形成する金型と、各シ
リンダボア２及びウォータジヤケット４を形成する中子
とを用いて行われるが、本実施形態においては図示しな
いボア用中子に円筒形の濾過材Ｆが被嵌されて、該濾過
材Ｆの外径によりシリンダボア２の実質的な鋳造内径が
画成される。
【００１１】濾過材Ｆは炭化珪素繊維等の集積体を適宜
バインダにより円筒状に結合したものであり、該集積体
の微細空隙は溶湯の浸透は許すものの初晶珪素粒子の侵
入は阻むように設定されている。なお、濾過材Ｆを構成
する集積体を、溶湯と接する外周側の繊維体積率（１５
〜４０％）よりも、中子と接する内周側の繊維体積率を
低く（５〜２０％）した２層状に形成して、外周側繊維
層の濾過効率を高めるよう構成することもでき、また、
濾過材Ｆはとくに高温、高負荷にさらされるシリンダボ
ア２内の上死点近傍領域にのみ配置することもできる。
バインダにより円筒状に結合したものであり、該集積体
の微細空隙は溶湯の浸透は許すものの初晶珪素粒子の侵
入は阻むように設定されている。なお、濾過材Ｆを構成
する集積体を、溶湯と接する外周側の繊維体積率（１５
〜４０％）よりも、中子と接する内周側の繊維体積率を
低く（５〜２０％）した２層状に形成して、外周側繊維
層の濾過効率を高めるよう構成することもでき、また、
濾過材Ｆはとくに高温、高負荷にさらされるシリンダボ
ア２内の上死点近傍領域にのみ配置することもできる。
【００１２】１３〜３０％程度の珪素を含有するアルミ
ニウム合金溶湯が金型のキャビティ内に注入されると、
比較的粗大な初晶珪素を晶出することになるが、濾過材
Ｆと対向する溶湯は加圧によって濾過作用を受け、その
微細空隙よりも大きな粒径を有する初晶珪素は濾過材Ｆ
との接触界面に順次凝集される。この場合、凝集される
珪素密度は濾過材Ｆとの接触周域においてほぼ均一であ
り、かつ該接触周域から放射方向へ連続的に下傾変化し
ている（図２）。溶湯の凝固後シリンダブロック１は金
型から抜き出され、適宜手段により合体されている濾過
材Ｆ部分を取り除けば、シリンダボア２の内壁面に高密
度の初晶珪素を凝集した珪素富化層Ｓが表出される。
ニウム合金溶湯が金型のキャビティ内に注入されると、
比較的粗大な初晶珪素を晶出することになるが、濾過材
Ｆと対向する溶湯は加圧によって濾過作用を受け、その
微細空隙よりも大きな粒径を有する初晶珪素は濾過材Ｆ
との接触界面に順次凝集される。この場合、凝集される
珪素密度は濾過材Ｆとの接触周域においてほぼ均一であ
り、かつ該接触周域から放射方向へ連続的に下傾変化し
ている（図２）。溶湯の凝固後シリンダブロック１は金
型から抜き出され、適宜手段により合体されている濾過
材Ｆ部分を取り除けば、シリンダボア２の内壁面に高密
度の初晶珪素を凝集した珪素富化層Ｓが表出される。
【００１３】以下、図３及び図４により焼付試験結果に
ついて説明する。焼付試験は図４に示すオイルバス内に
試験片を固定し、これに相手材として鋳鉄（ＦＣ２５）
製の円筒体を加圧接触させ、３０００ｒｐｍで相手材を
回転させながら順次増圧して、各試験片の焼付荷重を検
証したものである。図３における試験片１は、アルミニ
ウム合金材（Ａ３９０）、試験片２は、アルミナ短繊維
とアルミニウムマトリックスからなる繊維強化複合材、
試験片３は、表面にクロムめっきを施したアルミニウム
合金材（ＡＤＣ１２）で、いずれも比較例に相当し、試
験片４は、本発明の実施例に係るアルミニウム合金材
（Ａ３９０）に珪素富化層Ｓを表出させたものである。
この試験結果から明らかなように、本発明に係る珪素富
化層Ｓは、繊維強化複合材よりも格段と優れた耐焼付性
を示している。
ついて説明する。焼付試験は図４に示すオイルバス内に
試験片を固定し、これに相手材として鋳鉄（ＦＣ２５）
製の円筒体を加圧接触させ、３０００ｒｐｍで相手材を
回転させながら順次増圧して、各試験片の焼付荷重を検
証したものである。図３における試験片１は、アルミニ
ウム合金材（Ａ３９０）、試験片２は、アルミナ短繊維
とアルミニウムマトリックスからなる繊維強化複合材、
試験片３は、表面にクロムめっきを施したアルミニウム
合金材（ＡＤＣ１２）で、いずれも比較例に相当し、試
験片４は、本発明の実施例に係るアルミニウム合金材
（Ａ３９０）に珪素富化層Ｓを表出させたものである。
この試験結果から明らかなように、本発明に係る珪素富
化層Ｓは、繊維強化複合材よりも格段と優れた耐焼付性
を示している。
【００１４】
【発明の効果】以上、詳述したように請求項１及び２記
載の発明に係るシリンダブロックは、ライナレス化によ
る生産性の向上とともに、ボア間隔の短縮化に基づいて
エンジンの小型化にも貢献することができる。しかもボ
ア部を繊維強化複合体によって形成した従来のライナレ
ス、シリンダブロックを凌ぐ安定した摺動性と同時に、
初晶珪素密度の均一、かつ連続的な変化によって、熱応
力等によるボア変形も巧みに抑制することができる。
載の発明に係るシリンダブロックは、ライナレス化によ
る生産性の向上とともに、ボア間隔の短縮化に基づいて
エンジンの小型化にも貢献することができる。しかもボ
ア部を繊維強化複合体によって形成した従来のライナレ
ス、シリンダブロックを凌ぐ安定した摺動性と同時に、
初晶珪素密度の均一、かつ連続的な変化によって、熱応
力等によるボア変形も巧みに抑制することができる。
【００１５】とくに請求項２記載の発明における濾過材
は、マトリックス溶湯を濾過して初晶珪素を凝集する機
能のみも求めるものであるため、繊維強化複合体を形成
するものに比して低圧設備の使用も十分可能である。
は、マトリックス溶湯を濾過して初晶珪素を凝集する機
能のみも求めるものであるため、繊維強化複合体を形成
するものに比して低圧設備の使用も十分可能である。
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックを
示す縦断側面図。
示す縦断側面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】焼付試験結果を示すグラフ。
【図４】焼付試験方法を示す説明図。
１はシリンダブロック、２はボア、Ｆは濾過材、Ｓは珪
素富化層
素富化層
Claims (2)
- 【請求項１】共晶組成以上の珪素を含有するアルミニウ
ムー珪素合金を母材とし、シリンダボアの内壁面が該母
材中の初晶珪素を凝集して、該母材中のそれよりも高密
度の初晶珪素を有する珪素富化層で構成されていること
を特徴とするシリンダブロック。 - 【請求項２】少なくともシリンダボア用中子と共同して
シリンダブロックの形状に適合するキャビティを形成す
る金型を有し、実質的にボア内壁面を画成する円筒形の
濾過材を上記中子又は金型に配設する工程と、上記キャ
ビティに過共晶アルミニウムー珪素合金の溶湯を注入す
る工程と、該溶湯を加圧して上記濾過材に溶湯を浸透さ
せ、該濾過材の周域に初晶珪素を凝集させる工程と、溶
湯の凝固後、上記濾過材を成品から除去して、上記ボア
内壁面に初晶珪素の凝集した珪素富化層を表出させる工
程とからなるを特徴とするシリンダブロックの鋳造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10019297A JPH10288079A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | シリンダブロック並びにその鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10019297A JPH10288079A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | シリンダブロック並びにその鋳造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10288079A true JPH10288079A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14267448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10019297A Pending JPH10288079A (ja) | 1997-04-17 | 1997-04-17 | シリンダブロック並びにその鋳造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10288079A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004002658A1 (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-08 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | アルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法及び鋳造装置並びにアルミニウム合金製品 |
| JP2008238175A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Nissin Kogyo Co Ltd | 複合材製品及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-04-17 JP JP10019297A patent/JPH10288079A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004002658A1 (ja) * | 2002-06-26 | 2004-01-08 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | アルミニウム合金の真空ダイカスト鋳造方法及び鋳造装置並びにアルミニウム合金製品 |
| JP2008238175A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Nissin Kogyo Co Ltd | 複合材製品及びその製造方法 |
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