JP2000033455A - Forged sleeve for internal combustion engine, its manufacture and cylinder block using the sleeve - Google Patents
Forged sleeve for internal combustion engine, its manufacture and cylinder block using the sleeveInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダブロック
のシリンダ孔内に鋳造又は圧入により配設される内燃機
関用のアルミニウム合金製鍛造スリーブ及びその製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forged aluminum alloy sleeve for an internal combustion engine, which is disposed in a cylinder hole of a cylinder block by casting or press-fitting, and a method of manufacturing the sleeve.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関では、軽量なアルミニウム合金
製シリンダブロックのシリンダ孔内にシリンダブロック
とは異なるアルミニウム合金製スリーブを鋳込みにより
又は圧入により配設し、もってピストン摺動面（スリー
ブ内面）の耐摩耗性を強化するようにしたものがある。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, an aluminum alloy sleeve different from a cylinder block is disposed by casting or press-fitting in a cylinder hole of a lightweight aluminum alloy cylinder block, thereby forming a piston sliding surface (sleeve inner surface). Some are designed to enhance wear resistance.
【０００３】上述のようなアルミニウム合金製スリーブ
の第１従来例として、アルミニウム基材に対して所定の
成分元素を所定の割合で溶融混合し、これを冷却凝固し
て棒状インゴットに成形し、これを加熱押し出しあるい
は引き抜きによりアルミニウム合金製パイプに成形し、
該パイプを所定長さに切断した後、内外周面に機械加工
を施してなるものがある。[0003] As a first conventional example of the above-mentioned aluminum alloy sleeve, a predetermined component element is melt-mixed at a predetermined ratio with an aluminum base material, and this is cooled and solidified to form a rod-shaped ingot. Into an aluminum alloy pipe by heating extrusion or drawing,
There are pipes obtained by cutting the pipe to a predetermined length and then machining the inner and outer peripheral surfaces.
【０００４】また上述のようなアルミニウム合金製スリ
ーブの第２従来例として、アルミニウム基材に対して所
定の成分元素を所定の割合で溶融混合し、該溶融金属を
流下させつつ不活性ガス等の高圧流体を噴射して粉粒化
させてなるアルミニウム合金の急冷凝固粉末を、円筒状
の空隙を有する雌型内に充填し、これを円筒状の雄型に
より加圧することにより円筒状のスリーブ素材に成形
し、これを焼成した後、内外周面に機械加工を施してな
るものがある。[0004] As a second conventional example of the above-mentioned aluminum alloy sleeve, a predetermined component element is melt-mixed at a predetermined ratio with an aluminum base material, and an inert gas or the like is formed while flowing down the molten metal. A rapidly solidified powder of an aluminum alloy, which is formed by spraying a high-pressure fluid and granulated, is filled into a female mold having a cylindrical cavity, and is pressurized by a cylindrical male mold to form a cylindrical sleeve material. After firing and firing, the inner and outer peripheral surfaces are machined.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記第１従来例のスリ
ーブの場合、溶融したアルミニウム合金を冷却凝固して
棒状インゴットを製造する際に、各成分元素の結晶粒が
インゴットの外周部では小さく、内部では大きなものと
なる。このようなインゴットを加熱押し出ししたあるい
は引き抜いたアルミニウム合金パイプからなるスリーブ
では、スリーブの内面、即ちピストン摺動面にＳｉ等の
大きな結晶粒が露出することがある。In the case of the sleeve of the first conventional example, when a molten aluminum alloy is cooled and solidified to produce a rod-shaped ingot, the crystal grains of each component element are small at the outer peripheral portion of the ingot. Inside it is big. In a sleeve made of an aluminum alloy pipe obtained by heating or extruding such an ingot, large crystal grains such as Si may be exposed on the inner surface of the sleeve, that is, the sliding surface of the piston.
【０００６】その結果、爆発力や慣性力を受けるピスト
ンがスリーブ内面を摺動する際に、スリーブ内面に露出
した大きな結晶粒によりピストン外周面が荒らされる場
合がある。またピストンのスカート部やピストンリング
によりスリーブ内面に対して垂直方向の力とともに摺動
方向の力が作用することとなるが、上記大きな結晶粒の
粒境では応力集中が生じ易く、疲労破壊によりスリーブ
から結晶粒が脱落してスリーブ内面が荒れる場合があ
る。これらの荒れがピストン焼き付きの原因となる。As a result, when the piston receiving the explosive force or the inertial force slides on the inner surface of the sleeve, the outer peripheral surface of the piston may be roughened by large crystal grains exposed on the inner surface of the sleeve. In addition, a force in the sliding direction acts together with a force in the vertical direction on the inner surface of the sleeve due to the skirt portion of the piston or the piston ring. In some cases, crystal grains may fall off from the surface and the inner surface of the sleeve may be roughened. These roughness causes piston seizure.
【０００７】一方、上記第２従来例のスリーブの場合、
スリーブ内面では各成分元素の結晶粒が小さく緻密な組
織となっているため上記第１従来例のような問題は生じ
ないものの、スリーブが粉末を固めて所定の円筒状とし
た後これを焼成しただけのものであることから、スリー
ブ自体の剛性や強度が不十分である。On the other hand, in the case of the sleeve of the second conventional example,
On the inner surface of the sleeve, the crystal grains of each component element have a small and dense structure, so that the problem as in the first conventional example does not occur. However, after the sleeve is solidified into a predetermined cylindrical shape, the sleeve is fired. Stiffness and strength of the sleeve itself are insufficient.
【０００８】その結果、機関運転中のピストンからの側
圧荷重によりスリーブが変形し、スリーブ内面の軸方向
におけるストレート形状が湾曲変形されることがあり、
スリーブ内面にピストンとの当たりの強い部分が発生
し、該部分において上記垂直荷重と摺動摩擦力による面
圧が高くなり、スリーブ内面あるいはピストン外面の摩
耗が激しくなってエンジン性能低下の原因となる場合が
ある。As a result, the sleeve may be deformed by the lateral pressure load from the piston during the operation of the engine, and the straight shape in the axial direction of the inner surface of the sleeve may be curved and deformed.
A case where a strong contact with the piston is generated on the inner surface of the sleeve, and the surface pressure due to the vertical load and the sliding frictional force is increased in the portion, and the inner surface of the sleeve or the outer surface of the piston becomes severely worn, which causes a decrease in engine performance. There is.
【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、スリーブの内面、即ちピストン摺動面に大
きな結晶粒が露出するのを防止してピストン外面，スリ
ーブ内面の荒れを防止でき、またスリーブ自体の剛性や
強度を十分なものにすることができる内燃機関用鍛造ス
リーブ及びその製造方法を提供することを課題としてい
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and prevents large crystal grains from being exposed on the inner surface of the sleeve, that is, the sliding surface of the piston, thereby preventing the outer surface of the piston and the inner surface of the sleeve from being roughened. It is an object of the present invention to provide a forged sleeve for an internal combustion engine and a method for manufacturing the forged sleeve, which can achieve sufficient rigidity and strength of the sleeve itself.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
ンダブロックのシリンダ孔内に鋳込み又は圧入により装
着される内燃機関用鍛造スリーブにおいて、アルミニウ
ム基材中に必要成分を含有してなるスリーブ素材を型鍛
造により円筒部と底部とを有する略コップ状の鍛造成形
素材に成形するとともに上記底部を除去してなり、上記
円筒部の金属組織中にその軸線に沿ってファイバフロー
（鍛流線）が層をなすように形成されていることを特徴
としている。According to the first aspect of the present invention, there is provided a forged sleeve for an internal combustion engine which is mounted in a cylinder hole of a cylinder block by casting or press-fitting. The material is formed into a substantially cup-shaped forged material having a cylindrical portion and a bottom portion by die forging, and the bottom portion is removed, and a fiber flow along the axis of the metal structure of the cylindrical portion is formed along the axis. ) Are formed so as to form a layer.
【００１１】請求項４の発明は、シリンダブロックのシ
リンダ孔内に鋳込み又は圧入により装着される内燃機関
用鍛造スリーブの製造方法において、アルミニウム基材
中に必要成分を含有してなるスリーブ素材を形成する工
程と、該スリーブ素材を型鍛造により円筒部と底部とを
有する略コップ状の鍛造成形素材に成形するとともに上
記底部を除去する工程とを備え、上記円筒部の金属組織
中にその軸線に沿ってファイバフロー（鍛流線）が層を
なすように形成されていることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a forged sleeve for an internal combustion engine which is mounted by casting or press-fitting in a cylinder hole of a cylinder block, wherein a sleeve material containing a necessary component in an aluminum base material is formed. And forming the sleeve material into a substantially cup-shaped forging material having a cylindrical portion and a bottom portion by die forging, and removing the bottom portion. It is characterized in that the fiber flows (grain flow lines) are formed so as to form layers.
【００１２】ここで上記鍛造スリーブ又はその製造方法
において、上記スリーブ素材には、請求項２，５に示す
ようなアルミニウム及び必要成分を溶融，凝固させた鋳
塊からなる厚肉円盤状のもの、又は請求項３，６に示す
ような必要成分が粉末の状態で含有されたアルミニウム
合金粉末を、溶融，凝固させることなく固化してなる厚
肉円盤状のものが採用可能である。Here, in the forged sleeve or the method of manufacturing the same, the sleeve material is a thick disk-shaped one made of an ingot obtained by melting and solidifying aluminum and necessary components as set forth in claims 2 and 5. Alternatively, a thick disk-shaped aluminum alloy powder obtained by solidifying without melting and solidifying an aluminum alloy powder containing necessary components as described in claims 3 and 6 can be adopted.
【００１３】請求項７の発明は、アルミ基材中に少なく
とも１０〜２５重量％のＳｉを含有させた請求項１に記
載の内燃機関用鍛造スリーブを、アルミ基材中に少なく
とも１．５〜１０．５重量％のＳｉを含有させたアルミ
ニウム合金を使って鋳造形成したシリンダブロック本体
のシリンダ用孔に圧入又は焼きばめするか、あるいは、
金型内に上記内燃機関用鍛造スリーブを保持した状態
で、アルミ基材中に少なくとも１．５〜１０．５重量％
のＳｉを含有させたアルミニウム合金の溶湯を上記金型
内に注入するかして形成したことを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the forged sleeve for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein at least 10 to 25% by weight of Si is contained in the aluminum substrate. Press-fitting or shrink-fitting into a cylinder hole of a cylinder block body cast using an aluminum alloy containing 10.5% by weight of Si; or
While holding the forged sleeve for an internal combustion engine in a mold, at least 1.5 to 10.5% by weight in an aluminum base material
The molten metal of the aluminum alloy containing Si is injected into the mold or formed.
【００１４】[0014]
【発明の作用効果】本発明に係る内燃機関用鍛造スリー
ブ及びその製造方法によれば、スリーブ素材を型鍛造に
より円筒部と底部とを有する略コップ状の鍛造成形素材
に成形し、該底部を除去した残りの円筒部をスリーブと
したので、該スリーブの内部にはその軸線に沿ってファ
イバフロー、即ち、材料繊維組織の流れ、いわゆる鍛流
線が層をなして形成され、該スリーブ自体の剛性，強度
を向上でき、ピストン側圧荷重によりスリーブ内面が湾
曲変形するのを防止でき、該湾曲変形に起因するエンジ
ン性能の低下を回避できる。According to the forged sleeve for an internal combustion engine and the method of manufacturing the same according to the present invention, the sleeve material is formed by die forging into a substantially cup-shaped forged material having a cylindrical portion and a bottom portion, and the bottom portion is formed. Since the remaining cylindrical portion thus removed is used as a sleeve, a fiber flow, that is, a flow of a material fiber structure, that is, a so-called forging line is formed in a layer inside the sleeve along its axis, and the sleeve itself is formed. Rigidity and strength can be improved, and the inner surface of the sleeve can be prevented from being bent and deformed by the piston-side pressure load, and a decrease in engine performance due to the bent deformation can be avoided.
【００１５】また特に、アルミニウム合金粉末を固化し
てなるスリーブ素材を型鍛造により鍛造成形素材に成形
し、底部を切断除去したものをスリーブとした場合に
は、スリーブの金属組織を含有成分の粒径の小さい緻密
なものとすることができ、スリーブ内面やピストン外面
の荒れに起因するピストンの焼き付きやエンジン性能の
低下を回避できる。In particular, when a sleeve material obtained by solidifying an aluminum alloy powder is formed into a forged material by die forging, and a material obtained by cutting and removing the bottom is used as a sleeve, the metal structure of the sleeve is reduced to a particle containing a component. It is possible to reduce the diameter of the piston and to reduce the engine performance due to the roughness of the inner surface of the sleeve and the outer surface of the piston.
【００１６】また請求項７の発明によれば、１０〜２５
重量％のＳｉを含有する鍛造スリーブを１．５〜１０．
５重量％のＳｉを含有するシリンダブロック本体内に配
設したので、スリーブとシリンダブロック本体との線膨
張係数が近似し、両者間の緊迫力が過小になったり、逆
に過大になるといった問題を解消できる。According to the seventh aspect of the present invention, 10 to 25
1.5 to 10 forged sleeves containing Si by weight.
Since it is disposed in the cylinder block main body containing 5% by weight of Si, the linear expansion coefficient between the sleeve and the cylinder block main body is approximated, and the tension force between the two is too small or too large. Can be eliminated.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１〜図８は本発明の第１実
施形態による内燃機関用鍛造スリーブ及びその製造方法
を説明するための図であり、図１は本実施形態スリーブ
が採用されたエンジンの模式図、図２はシリンダブロッ
クの断面側面図、図３，図４はスリーブの鍛造工程を示
す模式図、図５はスリーブ素材の製造工程を示す模式
図、図６はスリーブ素材用連続鋳造装置の模式図、図
７，図８は鍛造スリーブを備えたシリンダブロックの製
造工程を示すフローチャート図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 8 are views for explaining a forged sleeve for an internal combustion engine and a method for manufacturing the forged sleeve according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic view of an engine employing the sleeve of the present embodiment, and FIG. Is a cross-sectional side view of a cylinder block, FIGS. 3 and 4 are schematic diagrams showing a forging process of a sleeve, FIG. 5 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a sleeve material, and FIG. 6 is a schematic diagram of a continuous casting device for a sleeve material. 7 and 8 are flow charts showing the steps of manufacturing a cylinder block provided with a forged sleeve.
【００１８】図１，図２において、１は本実施形態の鍛
造スリーブ５を備えた４サイクルエンジン（内燃機関）
である。該エンジン１は、水冷式４サイクル直列複数気
筒エンジンであり、シリンダブロック２のスカート部２
ａの下合面ａにオイルパン３を装着するとともに、シリ
ンダ部（シリンダブロック本体）２ｂの上合面ｂにシリ
ンダヘッド４を結合し、シリンダ部２ｂに形成されたシ
リンダ孔２ｃ内に鋳込み又は圧入により配設されたスリ
ーブ５内にピストン６を摺動自在に挿入配置し、該ピス
トン６をピストンピン７，コンロッド８，クランクピン
９を介してクランク軸１０に連結した概略構造を有す
る。1 and 2, reference numeral 1 denotes a four-cycle engine (internal combustion engine) provided with a forged sleeve 5 according to the present embodiment.
It is. The engine 1 is a water-cooled 4-cycle in-line multiple cylinder engine, and a skirt portion 2 of a cylinder block 2.
The oil pan 3 is mounted on the lower mating surface a of the cylinder body 2a, and the cylinder head 4 is coupled to the upper mating surface b of the cylinder portion (cylinder block body) 2b. The piston 6 has a schematic structure in which a piston 6 is slidably inserted into a sleeve 5 provided by press-fitting, and the piston 6 is connected to a crankshaft 10 via a piston pin 7, a connecting rod 8, and a crankpin 9.
【００１９】また、上記シリンダヘッド４のシリンダブ
ロック側合面に凹設された燃焼凹部４ａには、吸気ポー
ト４ｂ，排気ポート４ｃが開口しており、該吸気，排気
ポート４ｂ，４ｃの燃焼室開口は吸気弁１１，排気弁１
２で開閉される。また上記吸気ポート４ｂに接続された
吸気管１３には、燃料噴射弁１４，スロットル弁１５が
配設されている。なお、１６は点火プラグである。An intake port 4b and an exhaust port 4c are opened in a combustion recess 4a formed on the cylinder block side facing surface of the cylinder head 4, and combustion chambers for the intake and exhaust ports 4b, 4c are provided. Opening: intake valve 11, exhaust valve 1
It is opened and closed with 2. Further, a fuel injection valve 14 and a throttle valve 15 are disposed in an intake pipe 13 connected to the intake port 4b. Reference numeral 16 denotes a spark plug.
【００２０】上記スリーブ５は、本実施形態の特徴をな
す製造方法により製造されたものである。該スリーブ５
は、後述するように、例えば表１のI 〜IV欄に示す化学
成分を有するアルミニウム合金からなる厚肉円盤状のス
リーブ素材を金型鍛造により略カップ状とし、これに機
械加工を施すことにより製造されたものである。The sleeve 5 is manufactured by a manufacturing method which is a feature of the present embodiment. The sleeve 5
As described later, for example, a thick disk-shaped sleeve material made of an aluminum alloy having the chemical components shown in columns I to IV of Table 1 is formed into a substantially cup shape by die forging, and this is machined. It is manufactured.
【００２１】上記スリーブ５においては、図３（Ｃ）に
軸線を含む平面で断面して示すように、該スリーブ５の
軸線に沿ってファイバフローｆが層をなすように形成さ
れている。ここで、このファイバフローｆは、型鍛造に
おいて現れる材料繊維組織の流れ、即ち鍛流線を意味し
ており、本実施形態のスリーブ５では、この鍛流線が該
スリーブ５の軸線方向に沿って延びている点に特徴があ
る。In the sleeve 5, the fiber flow f is formed so as to form a layer along the axis of the sleeve 5, as shown in a cross section taken along a plane including the axis in FIG. Here, the fiber flow f means a flow of the material fiber structure appearing in the die forging, that is, a forging line. In the sleeve 5 of the present embodiment, the forging line extends along the axial direction of the sleeve 5. The feature is that it extends.
【００２２】次に本実施形態のスリーブ５及び該スリー
ブ５を備えたシリンダブロック２のの製造方法を図３〜
図８に沿って詳述する。ここで図６において、２０はス
リーブ素材Ｗ１を製造するための連続鋳造装置である。
この連続鋳造装置２０は、上部に投入口２１ａを有し、
周囲にヒータ２１ｂが巻回された溶解炉２１と、該溶解
炉２１の底部に形成された取出口２１ｃに配設され、電
磁石又は超音波発振器からなる攪拌装置２２と、鋳造体
を連続的に引き出すローラ２３とを備えている。Next, a method for manufacturing the sleeve 5 of the present embodiment and the cylinder block 2 provided with the sleeve 5 will be described with reference to FIGS.
This will be described in detail with reference to FIG. Here, in FIG. 6, reference numeral 20 denotes a continuous casting apparatus for producing the sleeve material W1.
This continuous casting apparatus 20 has an inlet 21a at the top,
A melting furnace 21 having a heater 21b wound therearound, a stirrer 22 provided at an outlet 21c formed at the bottom of the melting furnace 21 and comprising an electromagnet or an ultrasonic oscillator, and a cast body are continuously formed. And a pull-out roller 23.
【００２３】上記取出口２１ｃから引き出される鋳造体
Ｗは、外周部ほど低温で内部程高温の温度分布曲線Ｔを
有し、極端な場合には外周部のみ固化し内部は溶融状態
となっている。上記攪拌装置２２は、電磁誘導又は超音
波振動により溶融金属を攪拌し、結晶の核を分散させ、
これにより取出口２１ｂから引き出される外周部固体，
内部溶融状態の鋳造体Ｗにおける中心部と外周部との温
度差を緩和するためのものである。これにより、鋳造体
Ｗの外周部の温度が高くなり全体としての冷却速度が高
まり、もって結晶粒子の成長が抑制され、粒子サイズが
小さくなるとともに結晶粒子が均一に分散した安定した
鋳造体が得られる。The casting W drawn out from the outlet 21c has a temperature distribution curve T whose temperature is lower at the outer periphery and higher at the inside, and in an extreme case, only the outer periphery is solidified and the inside is in a molten state. . The stirring device 22 stirs the molten metal by electromagnetic induction or ultrasonic vibration to disperse crystal nuclei,
As a result, the outer peripheral solid pulled out from the outlet 21b,
This is for reducing the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion of the casting W in the internal molten state. As a result, the temperature of the outer peripheral portion of the casting W is increased, the cooling rate as a whole is increased, and thus the growth of crystal grains is suppressed. As a result, a stable casting in which the grain size is reduced and the crystal grains are uniformly dispersed is obtained. Can be
【００２４】まず、表１のI 〜IV欄の何れかに示す化学
成分を有するアルミニウム合金製インゴットＧを準備
し、上記溶解炉２１内に投入口２１ａから投入する（ス
テップＳ１）。なおこの場合、合金状態のインゴットを
投入しても良いし、あるいは各成分毎のイッゴット又は
粉末を投入し、溶解炉２１内で溶融混合しても良い。First, an aluminum alloy ingot G having a chemical component shown in any of the columns I to IV of Table 1 is prepared, and is put into the melting furnace 21 through an inlet 21a (step S1). In this case, an ingot in an alloy state may be charged, or an ingot or powder for each component may be charged and melted and mixed in the melting furnace 21.
【００２５】次に、上記インゴットを上記溶解炉２１で
溶解し、前述のように攪拌装置２２により溶融金属を攪
拌して核を分散させながら凝固させる（ステップＳ
２）。このとき、Ｓｉ含有量は重量割合で１０〜２５％
であり、温度降下に伴い初晶Ｓｉが析出するが、上記攪
拌作用によりその成長が抑制されるため粒子サイズは３
０μｍ以下となる。Next, the ingot is melted in the melting furnace 21 and the molten metal is stirred by the stirring device 22 as described above to solidify while dispersing the nuclei (step S).
2). At this time, the Si content is 10 to 25% by weight.
The primary crystal Si precipitates as the temperature drops, but the growth is suppressed by the stirring action, so that the particle size is 3
0 μm or less.
【００２６】この場合に、アルミニウムの接種材として
リン（Ｐ）、ナトリウム（Ｎａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、アンチモン（Ｓｂ）等を添加しておくことによ
り、結晶の核が多くなり、初晶Ｓｉの微細化がさらに促
進される。In this case, phosphorus (P), sodium (Na), strontium (S)
By adding r), antimony (Sb), etc., the number of crystal nuclei increases, and the miniaturization of primary crystal Si is further promoted.
【００２７】このようにして初晶Ｓｉの粒子サイズを３
０μｍ以下にした連続鋳造体Ｗを自然冷却させながらロ
ーラ２３により引き出し（ステップＳ３）、１つのスリ
ーブに対応した厚さに切断してスリーブ素材Ｗ１を製造
する（ステップＳ４）。In this way, the primary crystal Si particle size is set to 3
The continuous cast body W reduced to 0 μm or less is drawn out by the rollers 23 while naturally cooling (Step S3), and cut into a thickness corresponding to one sleeve to produce a sleeve material W1 (Step S4).
【００２８】そして上記スリーブ素材Ｗ１を型鍛造によ
り鍛造成形素材Ｗ２に成形する（ステップＳ５）。この
型鍛造では、図４（Ａ）に示すように、スリーブ５の外
面形状に対応した雌型面３２ａを有する下型３２内に上
記スリーブ素材Ｗ１を外周面に離型剤を塗布して配置
し、該スリーブ素材Ｗ１を、スリーブ５の内面形状に対
応した雄型面３１ａを有する上型３１により衝撃力を加
えながら圧しつぶすことにより、スリーブ５に対応した
形状の円筒部５ａとこれの底を閉塞する底部５ｂとから
なる略カップ状の鍛造成形素材Ｗ２に成形する。Then, the sleeve material W1 is formed into a forged material W2 by die forging (step S5). In this die forging, as shown in FIG. 4 (A), the above-mentioned sleeve material W1 is applied to the outer peripheral surface of a lower die 32 having a female die surface 32a corresponding to the outer shape of the sleeve 5 by applying a release agent. Then, the sleeve material W1 is crushed by an upper mold 31 having a male surface 31a corresponding to the inner surface shape of the sleeve 5 while applying an impact force, thereby forming a cylindrical portion 5a having a shape corresponding to the sleeve 5 and a bottom thereof. Is formed into a substantially cup-shaped forging material W2 comprising a bottom portion 5b for closing the forging material W2.
【００２９】上記型鍛造では、スリーブ素材Ｗ１を溶融
しない程度に加熱してから、即ち、共晶温度（約５７０
℃）以下、具体的には４００〜５００℃程度に加熱して
から鍛造することが望ましく、これにより鍛造性が高め
られ、高品質の鍛造成形素材Ｗ２が得られる。なお、こ
の場合、鍛造型内で加熱してそのまま鍛造しても良い
し、あるいは鍛造型外で加熱してこれを鍛造型内に移し
て鍛造しても良い。In the above-described die forging, the sleeve material W1 is heated to an extent not to be melted, that is, the eutectic temperature (about 570).
C) or less, specifically, it is desirable to forge after heating to about 400 to 500 ° C., thereby improving the forgeability and obtaining a high-quality forged material W2. In this case, forging may be performed by heating inside the forging die, or may be performed by heating outside the forging die and transferring it into the forging die.
【００３０】続いて、上記鍛造成形素材Ｗ２の底部５ｂ
を切断除去し、内外周面に機械加工を施してスリーブ５
を形成し、さらに該スリーブ５の強度を高めるために焼
き入れ，焼き戻しのＴ６処理等の熱処理を施す（ステッ
プＳ６，Ｓ７）。Subsequently, the bottom 5b of the forged material W2
Is cut and removed, and the inner and outer peripheral surfaces are machined to form a sleeve 5
Is formed, and a heat treatment such as quenching and tempering T6 treatment is performed to further increase the strength of the sleeve 5 (steps S6 and S7).
【００３１】そしてシリンダブロック２をダイカスト鋳
造する際に上記スリーブ５をシリンダブロック用金型内
に配置し、低圧鋳造ならば表２のいずれかのアルミニウ
ム合金の溶湯を使い、ダイカストならば表３のいずれか
のアルミニウム合金の溶湯を使ってシリンダブロック２
内に鋳込み（ステップＳ８）、このスリーブ５が鋳込ま
れたシリンダブロック２に残留応力除去のための焼鈍処
理を施し（ステップＳ９）、シリンダブロック各部の機
械加工を施し、続いてスリーブ５の内面にピストン摺動
面（シリンダボア）をボーリング加工により形成し、さ
らに該シリンダボアにホーニング加工を施す（ステップ
Ｓ１１，１２）。When the cylinder block 2 is die-cast, the sleeve 5 is arranged in a cylinder block mold. For low-pressure casting, a molten aluminum alloy shown in Table 2 is used. Cylinder block 2 using any aluminum alloy melt
(Step S8), the cylinder block 2 into which the sleeve 5 has been cast is subjected to an annealing process for removing residual stress (Step S9), and the cylinder block is machined, and then the inner surface of the sleeve 5 is formed. , A piston sliding surface (cylinder bore) is formed by boring, and the cylinder bore is subjected to honing (steps S11 and S12).
【００３２】ここで、上記シリンダブロック２の材料に
は、上記スリーブ６と線膨張係数が近似するアルミニウ
ム合金が採用されている。例えばシリンダブロック２及
びスリーブ５のアルミニウム合金は、（スリーブのＳｉ
重量％／シリンダブロックのＳｉ重量％）×１００をα
とするとき、８０＜α＜５００となるようにＳｉ含有率
が設定されている。具体的には、スリーブ６が表１のＩ
欄に示すように、スリーブ６のＳｉ含有量が１０〜２５
重量％である場合には、シリンダブロック２のＳｉ含有
量は概ね５〜１２重量％に設定される。なお、アルミニ
ウム合金においては、Ｓｉ含有率が増加するほと線膨張
係数は小さくなる。Here, as the material of the cylinder block 2, an aluminum alloy having a linear expansion coefficient similar to that of the sleeve 6 is employed. For example, the aluminum alloy of the cylinder block 2 and the sleeve 5 is (Si of the sleeve)
Weight% / Si weight% of cylinder block) x 100
In this case, the Si content is set so that 80 <α <500. Specifically, the sleeve 6 corresponds to the I of Table 1.
As shown in the column, the Si content of the sleeve 6 is 10-25.
In the case of wt%, the Si content of the cylinder block 2 is set to approximately 5 to 12 wt%. In the aluminum alloy, the linear expansion coefficient decreases as the Si content increases.
【００３３】シリンダブロックの線膨張係数αｂがスリ
ーブの線膨張係数αｓに比べて過大の場合にはシリンダ
ブロックとスリーブとの間の緊迫力が小さくなり、極端
な場合には両者間に隙間が生じるが、上述ようにＳｉ含
有率を設定したので、シリンダブロックの線膨張係数α
ｂがスリーブの線膨張係数αｓに比較として過大となる
ことはなく、従ってシリンダブロックとスリーブとの間
の緊迫力が不足することはない。When the coefficient of linear expansion αb of the cylinder block is excessively large as compared with the coefficient of linear expansion αs of the sleeve, the tightening force between the cylinder block and the sleeve becomes small. In an extreme case, a gap is formed between the two. However, since the Si content is set as described above, the linear expansion coefficient α of the cylinder block
b does not become too large as compared with the linear expansion coefficient αs of the sleeve, so that the tension force between the cylinder block and the sleeve does not become insufficient.
【００３４】また、スリーブの線膨張係数αｓがシリン
ダブロックの線膨張係数αｂに比べて過大の場合には、
シリンダブロックとスリーブとの間の緊迫力が過大にな
り、スリーブ側には大きな圧縮応力が発生してスリーブ
の内表面に歪みが発生し、逆にシリンダブロック側には
過大な引っ張り応力が発生し、極端な場合にはヒートサ
イクルにより亀裂が発生する恐れがあるが、上述のよう
にＳｉ含有率を設定したので、上述のような問題を回避
できる。このためαは１００＜α＜１５０となる様にシ
リンダブロックとスリーブの材料の組合せを選択すると
なお良い。If the linear expansion coefficient αs of the sleeve is excessively large compared to the linear expansion coefficient αb of the cylinder block,
The tension between the cylinder block and the sleeve becomes excessive, a large compressive stress is generated on the sleeve side, causing distortion on the inner surface of the sleeve, and conversely, an excessive tensile stress is generated on the cylinder block side. In an extreme case, cracks may be generated by the heat cycle. However, since the Si content is set as described above, the above-described problem can be avoided. For this reason, it is more preferable to select a combination of the materials of the cylinder block and the sleeve such that α is 100 <α <150.
【００３５】なお、上記スリーブ６のシリンダブロック
２への装着については、上記鋳込みに限らず、図８に示
すように、スリーブ圧入方式も採用できる。この方式の
場合、シリンダブロック２を別個に表３に示すいずれか
のアルミニウム合金を使ってダイカスト鋳造し、焼鈍処
理，シリンダ孔２ｃ等の機械加工を施しておく（ステッ
プＳ２１〜２３）。そしてこのシリンダ孔２ｃ内に、上
記ステップＳ１〜Ｓ７により製造されたスリーブ５を圧
入し（ステップＳ２４）、その後シリンダブロック各部
の加工，シリンダボアのボーリング加工，ホーニング加
工を施施す（ステップＳ２５〜２７）。なおダイカスト
鋳造の替わりに表２に示すいずれかのアルミニウム合金
を使って低圧鋳造する様にしても良い。The mounting of the sleeve 6 on the cylinder block 2 is not limited to the casting, and a sleeve press-fitting method as shown in FIG. In the case of this method, the cylinder block 2 is separately die-cast using any of the aluminum alloys shown in Table 3 and subjected to annealing, machining such as the cylinder hole 2c, etc. (Steps S21 to S23). Then, the sleeve 5 manufactured in the above steps S1 to S7 is press-fitted into the cylinder hole 2c (step S24), and thereafter, machining of each part of the cylinder block, boring of the cylinder bore, and honing are performed (steps S25 to S27). . Instead of die casting, low pressure casting may be performed using any of the aluminum alloys shown in Table 2.
【００３６】本第１実施形態のスリーブ５によれば、必
要成分を含有するアルミニウム合金鋳塊からなるスリー
ブ素材Ｗ１を型鍛造により薄肉円筒状の円筒部５ａと底
部５ｂとを有する鍛造成形素材Ｗ２に成形したので、該
円筒部５ａの金属組織中にその軸線に沿ってファイバフ
ローｆが層をなすように形成され、該スリーブ５自体の
剛性や強度が高いものとなり、その結果、エンジンの運
転中のピストンからの側圧荷重によりスリーブ内面の軸
方向におけるストレート形状が湾曲変形されるようなこ
とがなく、このようなスリーブ内面の湾曲変形に起因す
るエンジンの不具合をなくすことができる。According to the sleeve 5 of the first embodiment, a sleeve material W1 made of an aluminum alloy ingot containing necessary components is forged into a forged material W2 having a thin cylindrical portion 5a and a bottom portion 5b by die forging. As a result, the fiber flow f is formed in the metal structure of the cylindrical portion 5a along the axis so as to form a layer, and the rigidity and strength of the sleeve 5 itself become high. The straight shape in the axial direction of the inner surface of the sleeve is not bent and deformed by the side pressure load from the inner piston, so that it is possible to eliminate the problem of the engine caused by the curved deformation of the inner surface of the sleeve.
【００３７】また本第１実施形態では、スリーブ素材Ｗ
１製造過程において、溶融金属の冷却過程で攪拌作用を
施すことにより、結晶の核が拡散分散されて冷却作用が
高められ、結晶粒子の成長が抑制される。そのためＡｌ
−Ｓｉ合金において、初晶シリコンの粒子サイズを例え
ば３０μｍ以下と十分に小さくでき、鍛造時の延性が高
められ、割れが抑制されて鍛造性が向上する。In the first embodiment, the sleeve material W
In one manufacturing process, by applying a stirring action in the cooling step of the molten metal, crystal nuclei are diffused and dispersed, the cooling action is enhanced, and the growth of crystal grains is suppressed. Therefore Al
In the -Si alloy, the grain size of primary crystal silicon can be sufficiently reduced to, for example, 30 μm or less, ductility during forging is increased, cracks are suppressed, and forgeability is improved.
【００３８】なお、上記第１実施形態では、スリーブ素
材を連続鋳造により製造された鋳造体Ｗから形成した
が、このスリーブ素材は、溶湯鍛造により、あるいは金
型鋳造によっても製造できる。さらにまた、上記第１実
施形態では、スリーブ素材が鋳塊からなる円盤状のもの
である場合を説明したが、本発明のスリーブ素材は鋳塊
からなる円盤状のものに限定されるものではなく、必要
成分が粉末の状態で含有されたアルミニウム合金粉末を
円盤状またはリング状に固化してスリーブ素材としても
良い。In the first embodiment, the sleeve material is formed from the casting W manufactured by continuous casting. However, this sleeve material can be manufactured by molten forging or die casting. Furthermore, in the first embodiment, the case where the sleeve material is a disc-shaped one made of an ingot is described. However, the sleeve material of the present invention is not limited to a disc-shaped one made of an ingot. Alternatively, the aluminum alloy powder containing the necessary components in a powder state may be solidified into a disk shape or a ring shape to form a sleeve material.
【００３９】図９〜１１はアルミニウム合金粉末により
スリーブ素材を製造した場合の第２実施形態を示す。ま
ず、図９に示すように、アルミニウム基材に対してＳ
ｉ，Ｆｅ，及びその他の成分を含有させたアルミニウム
合金（表１のＩ〜ＩＶ欄に示す）のインゴットＧを準備
し、該インゴットを溶解炉４１により約７００℃以上で
溶解し、該溶湯Ｍを噴霧容器４２のノズル４２ａから流
下させつつ不活性ガス等の高圧流体を噴射して粉粒化さ
せるいわゆるアトマイズ法により、冷却速度１００℃／
ｓｅｃ以上で急激に冷却凝固させる。これによりアルミ
ニウム合金の急冷凝固粉末（パウダーメタル）とし、さ
らに必要に応じて炭化シリコン（ＳｉＣ）や酸化アルミ
ニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の
ような硬質成分の粉末を単独あるいは複数組み合わせて
混合することにより、スリーブ素材を製造するための粉
末材料を準備する。FIGS. 9 to 11 show a second embodiment in which a sleeve material is manufactured from aluminum alloy powder. First, as shown in FIG.
An ingot G of an aluminum alloy (shown in columns I to IV of Table 1) containing i, Fe, and other components is prepared, and the ingot is melted in a melting furnace 41 at about 700 ° C. or more, and the molten metal M A cooling rate of 100 ° C./cm.sup.3 is sprayed by spraying a high-pressure fluid such as an inert gas into particles while flowing down from the nozzle 42a of the spray container 42.
Rapidly cools and solidifies in seconds or more. As a result, a rapidly solidified powder (powder metal) of an aluminum alloy and, if necessary, a powder of a hard component such as silicon carbide (SiC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or aluminum nitride (AlN), alone or in combination. By mixing and mixing, a powder material for preparing the sleeve material is prepared.
【００４０】このようにして準備された粉末材料を、図
１０に示すように、押圧成形用の下型５２内に充填し、
上型５１により常温で押圧（冷間押圧）して固化した
後、さらに４００℃〜５００℃に加熱して押圧（熱間押
圧）することにより、直接的に所望の大きさ及び形状の
スリーブ素材Ｗ１とすることができる。なおこのような
型内での押圧によるスリーブ素材Ｗ１の成形について
は、図示したように冷間押圧してからさらに熱間押圧す
る方法だけでなく、冷間押圧又は熱間押圧の何れかのみ
によって成形する方法も採用できる。The powder material thus prepared is filled in a lower mold 52 for press molding as shown in FIG.
After being pressed (cold pressed) at room temperature by the upper mold 51 and solidified, the material is further heated to 400 ° C. to 500 ° C. and pressed (hot pressed), so that a sleeve material having a desired size and shape is directly obtained. W1. In addition, about the shaping | molding of the sleeve material W1 by the press in such a type | mold, as shown in the figure, not only the method of performing a cold press and then a hot press but also only the cold press or the hot press. A molding method can also be adopted.
【００４１】そして上記図１０の方法で製造されたスリ
ーブ素材Ｗ１を図４に示す如き下型３２，上型３１によ
り型鍛造し、図１１に示すような鍛造成形素材Ｗ２に成
形する。この場合、上記スリーブ素材Ｗ１は、粉末材料
を型内に充填して冷間押圧し、さらに熱間押圧している
ことから、その中心部での粉末材料の充填率が低く、か
つ外面に沿った方向に弱いファイバフローｆ′が形成さ
れたものとなっている（図１１（Ａ）参照）ことから、
型鍛造によりカップ状の鍛造成形素材Ｗ２に成形する
と、円筒部５ａには軸線に沿った方向のファイバフロー
ｆが強力確実に形成されており、また底部５ｂは材料の
充填率の低い部分となっている（図１１（Ｂ）参照）。Then, the sleeve material W1 manufactured by the method of FIG. 10 is forged by a lower die 32 and an upper die 31 as shown in FIG. 4 to form a forged material W2 as shown in FIG. In this case, since the sleeve material W1 is filled with a powder material in a mold, cold-pressed, and further hot-pressed, the filling rate of the powder material at the center thereof is low, and the sleeve material W1 extends along the outer surface. The weak fiber flow f ′ is formed in the direction (see FIG. 11A).
When formed into a cup-shaped forging material W2 by die forging, the fiber flow f in the direction along the axis is formed firmly and reliably in the cylindrical portion 5a, and the bottom portion 5b is a portion where the material filling rate is low. (See FIG. 11B).
【００４２】そのため上記カップ状の鍛造成形素材Ｗ２
の底部５ｂを切断除去して円筒部５ａのみからなるスリ
ーブ５を製造する際に、粉末材料の充填率の低い部分を
除去することとなり、除去される材料の無駄を小さく抑
えることができ、かつ製造されたスリーブ５について
は、円筒形状の軸線方向に沿ったファイバフローｆが多
数の層をなして強力に形成されたものとなっている。な
お、鍛造荷重を大きくし、底部５ｂの肉厚をできる限り
薄くしても良い。For this reason, the cup-shaped forging material W2
When the bottom 5b is cut and removed to manufacture the sleeve 5 composed of only the cylindrical portion 5a, a portion having a low filling rate of the powder material is removed, and the waste of the material to be removed can be reduced. In the manufactured sleeve 5, the fiber flow f along the axial direction of the cylindrical shape is formed into a large number of layers and is strongly formed. Note that the forging load may be increased, and the thickness of the bottom portion 5b may be reduced as much as possible.
【００４３】図１２，図１３はアルミニウム合金粉末か
らなるスリーブ素材を型鍛造してスリーブ５を製造する
場合の第３実施形態を示す。即ち、図９のアトマイズ法
により製造したアルミニウム合金粉末をアルミニウム容
器６１中に充填して真空脱気し、該アルミニウム容器６
１を押出用下型６２内に入れて４００〜５００℃に加熱
し、上型６３で熱間押し出しする。このようにして固化
成形された円柱状の棒体Ｗを１つのスリーブに対応した
所定厚さの円盤に切断し、これによりスリーブ素材Ｗ１
が得られる。FIGS. 12 and 13 show a third embodiment in which the sleeve 5 is manufactured by die-forging a sleeve material made of an aluminum alloy powder. That is, the aluminum alloy powder produced by the atomizing method shown in FIG.
1 is placed in a lower die for extrusion 62, heated to 400 to 500 ° C., and hot-extruded with an upper die 63. The solidified cylindrical rod body W is cut into a disk having a predetermined thickness corresponding to one sleeve, thereby forming a sleeve material W1.
Is obtained.
【００４４】上記図１２の方法で製造されたスリーブ素
材Ｗ１は、アルミニウム合金粉末を充填したアルミニウ
ム容器６１の残滓６１′がスリーブ素材Ｗ１の外表面に
残ったままの状態となっており、この残滓６１′を除去
することが必要になると考えられる。しかし上記アルミ
ニウム容器６１の材質をシリンダブロック２と同じもの
にしておくことにより、上記残滓６１′を除去すること
なくスリーブ５をシリンダブロック２内に鋳込むことが
でき、又は圧入することができる。The sleeve material W1 manufactured by the method shown in FIG. 12 is in a state where the residue 61 'of the aluminum container 61 filled with the aluminum alloy powder remains on the outer surface of the sleeve material W1. It may be necessary to remove 61 '. However, by making the material of the aluminum container 61 the same as that of the cylinder block 2, the sleeve 5 can be cast into the cylinder block 2 without removing the residue 61 'or can be press-fitted.
【００４５】なお、スリーブ素材Ｗ１の製造にあって
は、図１４に示すように、アルミニウム容器に充填する
ことなく直接押出用型内に入れ、熱間押し出しするよう
にしても良い。In the production of the sleeve material W1, as shown in FIG. 14, the aluminum material may be directly placed in an extrusion mold without being filled in an aluminum container and then hot-extruded.
【００４６】上記第１〜第３実施形態では、スリーブ素
材Ｗ１が厚板円盤状のものである場合を説明したが、こ
のスリーブ素材Ｗ１は必ずしも円盤状に限られるもので
はなく、リング状としても良い。このリング状のスリー
ブ素材を製造するには、例えば図１０における押圧用上
型５１，下型５２を上記リング形状に対応した型形状と
する方法、及び例えば図１５に示す第４実施形態の押出
装置７０を使用する方法が採用できる。In the first to third embodiments, the case where the sleeve material W1 is a thick disk is described. However, the sleeve material W1 is not necessarily limited to a disk, but may be a ring. good. In order to manufacture this ring-shaped sleeve material, for example, a method in which the upper die for pressing 51 and the lower die 52 in FIG. A method using the device 70 can be adopted.
【００４７】上記押出装置７０は、図１５に示すよう
に、製造しようとするスリーブ素材Ｗ１の外径を有する
吐出口７１ａ及び内径を有するロッド部７１ｂを備えた
シリンダ７１内に粉末材料を充填し、該粉末材料をピス
トン７３で熱間押出しすように構成されている。そして
上記押出装置７０により押し出された中空円筒棒状体Ｗ
を１つのスリーブに相当する所定厚さに切断し、厚板リ
ング状のスリーブ素材Ｗ１が形成される。As shown in FIG. 15, the extruder 70 fills a cylinder 71 having a discharge port 71a having an outer diameter and a rod portion 71b having an inner diameter with a powder material in a sleeve material W1 to be manufactured. , And the powder material is hot extruded by the piston 73. The hollow cylindrical rod W extruded by the extrusion device 70
Is cut into a predetermined thickness corresponding to one sleeve to form a thick ring-shaped sleeve material W1.
【００４８】図１５の方法で製造されたスリーブ素材Ｗ
１を図４に示す如き下型３２，上型３１により型鍛造
し、図１６に示すような鍛造成形素材Ｗ２に成形する。
このスリーブ素材Ｗ１は、その中心部には孔が開いてお
り、また外面に沿った方向に弱いファイバフローｆ′が
形成されたものとなっている（図１６（Ａ）参照）こと
から、型鍛造によりカップ状の鍛造成形素材Ｗ２に成形
すると、円筒部５ａには軸線に沿った方向のファイバフ
ローｆが強力確実に形成されており、また底部５ｂには
孔があいている（図１６（Ｂ）参照）。The sleeve material W manufactured by the method shown in FIG.
1 is forged by a lower die 32 and an upper die 31 as shown in FIG. 4 to form a forging material W2 as shown in FIG.
The sleeve material W1 has a hole in the center and a weak fiber flow f 'formed in the direction along the outer surface (see FIG. 16A). When formed into a cup-shaped forging material W2 by forging, a fiber flow f in a direction along the axis is strongly and reliably formed in the cylindrical portion 5a, and a hole is formed in the bottom portion 5b (FIG. 16 ( B)).
【００４９】そのため上記カップ状の鍛造成形素材Ｗ２
の底部５ｂを切断除去して円筒部５ａのみからなるスリ
ーブ５を製造する際に、孔の開いた底部５ｂを除去する
こととなり、除去される材料の無駄をより小さく抑える
ことができ、かつ製造されたスリーブ５については、円
筒形状の軸線方向に沿ったファイバフローｆが多数の層
をなして強力に形成されたものとなっている。Therefore, the cup-shaped forging material W2
When the sleeve 5 composed of only the cylindrical portion 5a is manufactured by cutting and removing the bottom 5b of the above, the bottom 5b having the hole is removed, so that the waste of the material to be removed can be suppressed to a smaller extent, and the manufacturing can be further reduced. In the sleeve 5, the fiber flow f along the axial direction of the cylindrical shape is formed in a large number of layers and is strongly formed.
【００５０】上記第２〜第４実施形態では、アルミニウ
ム合金粉末を固化したスリーブ素材Ｗ１を、金型鍛造に
より円筒部５ａと底部５ｂとからなる略コップ状の鍛造
成形素材Ｗ２に成形し、底部５ｂを切断除去したものを
スリーブ５としたので、該スリーブ５は含有成分を粒径
が小さく金属組織中に均一に分散させた状態のままで鍛
造されて緻密な金属組織を有するものとなっている。In the second to fourth embodiments, the sleeve material W1 obtained by solidifying the aluminum alloy powder is formed into a substantially cup-shaped forging material W2 composed of a cylindrical portion 5a and a bottom portion 5b by die forging. Since the sleeve 5 was obtained by cutting and removing 5b, the sleeve 5 was forged in a state where the contained components were small in particle diameter and uniformly dispersed in the metal structure, and had a dense metal structure. I have.
【００５１】従って、上記スリーブ５を鋳込み，圧入に
よりシリンダブロック内に配設した場合に、スリーブ内
面に大きな結晶粒が露出するようなことがなくなり、そ
の結果、ピストン摺動面に大きな結晶粒が露出している
ことや、該大きな結晶粒が脱落することに起因してピス
トン摺動面やピストン外面が荒れるといった問題を回避
でき、このような荒れに起因するピストン焼き付き，エ
ンジン性能の低下を回避できる。Therefore, when the sleeve 5 is cast and press-fitted in the cylinder block, large crystal grains are not exposed on the inner surface of the sleeve. As a result, large crystal grains are formed on the piston sliding surface. The problem that the piston sliding surface and the outer surface of the piston are roughened due to being exposed and the large crystal grains falling off can be avoided, and the seizure of the piston and deterioration in engine performance due to such roughing can be avoided. it can.
【００５２】またスリーブ素材Ｗ１を型鍛造によりカッ
プ状の鍛造成形素材Ｗ２に成形したことにより、スリー
ブ５の金属組織中にはその軸線に沿った方向のファイバ
フローｆが層を成して形成され、該ファイバフローｆに
よりスリーブ自体の剛性，強度が高まり、その結果、エ
ンジン運転中のピストンからの側圧荷重によりシリンダ
内面の軸方向におけるストレート形状が湾曲変形される
ようなことがなく、該湾曲変形に起因するエンジン性能
の低下を回避できる。Since the sleeve material W1 is formed into a cup-shaped forging material W2 by die forging, a fiber flow f in a direction along the axis is formed in the metal structure of the sleeve 5 in a layer. The rigidity and strength of the sleeve itself are increased by the fiber flow f. As a result, the straight shape in the axial direction of the inner surface of the cylinder is not bent and deformed by the lateral pressure load from the piston during the operation of the engine. Thus, it is possible to avoid a decrease in engine performance due to the above.
【００５３】[0053]
【表１】 [Table 1]
【００５４】[0054]
【表２】 [Table 2]
【００５５】[0055]
【表３】 [Table 3]
【００５６】ここで、表１は、本発明の鍛造スリーブ５
の化学成分の具体例（実施例I 〜IV）を示す。表中、各
成分を添加したことによる作用効果は以下の通りであ
る。 Ｓｉ：シリコンは金属組織中に硬質の初晶や共晶のシリ
コン粒を晶出させることで耐摩耗性及び耐焼き付け性を
高めるために添加する。またＳｉの添加量が多いほど線
膨張係数が小さくなる。 Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ：鉄，マンガン，クロムは金属組織を
分散強化して２００℃以上で高い強度を得るために添加
する。 Ｃｕ，Ｍｇ：銅，マグネシウムは２００℃以下での強度
を高めるために添加される。上述のＴ６処理においてス
リーブの時効硬化作用が得られる。 これら成分の添加量は、表１に示す範囲内において、所
望の耐摩耗性，耐焼き付き性及び高温での必要な強度に
基づいて適宜選択される。Here, Table 1 shows the forged sleeve 5 of the present invention.
Specific examples of the chemical components (Examples I to IV) are shown below. In the table, the effects obtained by adding each component are as follows. Si: Silicon is added in order to increase wear resistance and seizure resistance by crystallizing hard primary crystals and eutectic silicon grains in the metal structure. Also, the larger the amount of Si added, the smaller the coefficient of linear expansion. Fe, Mn, Cr: Iron, manganese, and chromium are added in order to strengthen the metal structure and obtain high strength at 200 ° C. or higher. Cu, Mg: Copper and magnesium are added to increase the strength at 200 ° C. or lower. In the above-mentioned T6 treatment, the age hardening effect of the sleeve is obtained. The addition amounts of these components are appropriately selected within the range shown in Table 1 based on desired abrasion resistance, seizure resistance, and required strength at high temperatures.
【００５７】上記表１のII欄の実施例では、Ｎｉの含有
量を２〜６重量％としたので、２５０℃以上の高温強度
を改善できる。またこの実施例IIの場合、スリーブの高
温強度, 耐摩耗性を向上でき、かつ型鍛造時の鍛造性が
良好である。そして粗大化している金属間化合物の組織
を型鍛造時の塑性加工により微細化でき、さらに強度延
びを高めることができる。In the examples in column II of Table 1, the content of Ni is set to 2 to 6% by weight, so that the high-temperature strength of 250 ° C. or higher can be improved. In the case of Example II, the high-temperature strength and wear resistance of the sleeve can be improved, and the forgeability during die forging is good. And the structure of the coarsened intermetallic compound can be refined by plastic working at the time of die forging, and the elongation of strength can be further increased.
【００５８】上記表１のIV欄の実施例では、平均粒径略
５μｍのＳｉＣ粉末を１〜１０重量％添加したものを加
熱押し出しにより固化してスリーブ素材Ｗ１を形成した
ので、さらに耐摩耗性，耐焼き付き性が高められる。In the examples of column IV in Table 1 above, the sleeve material W1 was formed by solidifying by heating and extruding 1 to 10% by weight of SiC powder having an average particle size of about 5 μm. , Seizure resistance is enhanced.
【００５９】[0059]
【図１】本発明の第１実施形態の鍛造スリーブを備えた
エンジンの模式図である。FIG. 1 is a schematic view of an engine including a forged sleeve according to a first embodiment of the present invention.
【図２】上記鍛造スリーブが配設されたシリンダブロッ
クの断面側面図である。FIG. 2 is a sectional side view of a cylinder block provided with the forging sleeve.
【図３】上記鍛造スリーブの製造工程を示す断面模式図
である。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a process for manufacturing the forged sleeve.
【図４】上記鍛造スリーブの製造工程を示す断面模式図
である。FIG. 4 is a schematic sectional view showing a process for manufacturing the forged sleeve.
【図５】上記鍛造スリーブの製造工程を示す工程図であ
る。FIG. 5 is a process diagram showing a manufacturing process of the forged sleeve.
【図６】上記鍛造スリーブの製造工程における連続鋳造
装置の模式図である。FIG. 6 is a schematic view of a continuous casting apparatus in a manufacturing process of the forged sleeve.
【図７】上記鍛造スリーブを備えたシリンダブロックの
製造工程図である。FIG. 7 is a manufacturing process diagram of a cylinder block including the forged sleeve.
【図８】上記鍛造スリーブを備えたシリンダブロックの
製造工程図である。FIG. 8 is a manufacturing process diagram of a cylinder block including the forged sleeve.
【図９】本発明の第２実施形態におけるアルミニウム合
金粉末の製造工程図である。FIG. 9 is a manufacturing process diagram of an aluminum alloy powder according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】上記第２実施形態におけるスリーブ素材の製
造工程図である。FIG. 10 is a manufacturing process diagram of a sleeve material according to the second embodiment.
【図１１】上記第２実施形態におけるスリーブの製造工
程図である。FIG. 11 is a manufacturing process diagram of the sleeve according to the second embodiment.
【図１２】本発明の第３実施形態におけるスリーブ素材
の製造工程図である。FIG. 12 is a manufacturing process diagram of a sleeve material according to a third embodiment of the present invention.
【図１３】上記第３実施形態におけるスリーブの製造工
程図である。FIG. 13 is a manufacturing process diagram of the sleeve according to the third embodiment.
【図１４】上記第３実施形態の変形例によるスリーブ素
材の製造工程図である。FIG. 14 is a manufacturing process diagram of a sleeve material according to a modification of the third embodiment.
【図１５】本発明の第４実施形態におけるスリーブ素材
の製造工程図である。FIG. 15 is a manufacturing process diagram of a sleeve material according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１６】上記第４実施形態におけるスリーブの製造工
程図である。FIG. 16 is a manufacturing process diagram of the sleeve according to the fourth embodiment.
２ シリンダブロック ２ｃ シリンダ孔 ５ スリーブ Ｗ１ スリーブ素材 ５ａ 円筒部 ５ｂ 底部 Ｗ２ 鍛造成形素材 ｆ ファイバフロー 2 Cylinder block 2c Cylinder hole 5 Sleeve W1 Sleeve material 5a Cylindrical part 5b Bottom part W2 Forging material f Fiber flow
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｋ Ｆターム(参考） 3G024 AA25 DA03 DA18 FA00 FA04 FA06 GA02 GA07 GA10 GA21 GA31 HA01 HA07 HA19 4E087 AA02 BA04 BA15 BA23 BA24 CA11 CA13 CA33 DB03 EC13 EC22 EC37 HA61 HA64 HB02──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) F02F 1/00 F02F 1/00 K F Term (Reference) 3G024 AA25 DA03 DA18 FA00 FA04 FA06 GA02 GA07 GA10 GA21 GA31 HA01 HA07 HA19 4E087 AA02 BA04 BA15 BA23 BA24 CA11 CA13 CA33 DB03 EC13 EC22 EC37 HA61 HA64 HB02
Claims (7)
み又は圧入により装着される内燃機関用鍛造スリーブに
おいて、アルミニウム基材中に必要成分を含有してなる
スリーブ素材を型鍛造により円筒部と底部とを有する略
コップ状の鍛造成形素材に成形するとともに上記底部を
除去してなり、上記円筒部の金属組織中にその軸線に沿
ってファイバフロー（鍛流線）が層をなすように形成さ
れていることを特徴とする内燃機関用鍛造スリーブ。1. A forging sleeve for an internal combustion engine which is mounted by casting or press-fitting into a cylinder hole of a cylinder block. A sleeve material containing a necessary component in an aluminum base material is formed into a cylindrical portion and a bottom portion by die forging. It is formed into a substantially cup-shaped forging material and has the bottom portion removed, and a fiber flow (forging line) is formed in the metal structure of the cylindrical portion along the axis thereof. A forged sleeve for an internal combustion engine, comprising:
が、アルミニウム及び必要成分を溶融，凝固させた鋳塊
からなる厚肉円盤状のものであることを特徴とする内燃
機関用鍛造スリーブ。2. A forged sleeve for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said sleeve material is a thick disk-shaped one made of an ingot obtained by melting and solidifying aluminum and necessary components.
が、必要成分が粉末の状態で含有されたアルミニウム合
金粉末を、溶融，凝固させることなく固化してなる厚肉
円盤状のものであることを特徴とする内燃機関用鍛造ス
リーブ。3. The method according to claim 1, wherein the sleeve material is a thick disk-shaped material obtained by solidifying an aluminum alloy powder containing a necessary component in a powder state without melting and solidifying. A forged sleeve for internal combustion engines.
み又は圧入により装着される内燃機関用鍛造スリーブの
製造方法において、アルミニウム基材中に必要成分を含
有してなるスリーブ素材を形成する工程と、該スリーブ
素材を型鍛造により円筒部と底部とを有する略コップ状
の鍛造成形素材に成形するとともに上記底部を除去する
工程とを備え、上記円筒部の金属組織中にその軸線に沿
ってファイバフロー（鍛流線）が層をなすように形成さ
れていることを特徴とする内燃機関用鍛造スリーブの製
造方法。4. A method for producing a forged sleeve for an internal combustion engine which is mounted by casting or press-fitting into a cylinder hole of a cylinder block, wherein a step of forming a sleeve material containing a necessary component in an aluminum base material is performed. Forming the sleeve material into a substantially cup-shaped forging material having a cylindrical portion and a bottom portion by die forging and removing the bottom portion. The fiber flow along the axis of the metal structure of the cylindrical portion along the axis thereof ( Wherein the forging line is formed in layers.
が、アルミニウム及び必要成分を溶融，凝固させた鋳塊
からなる厚肉円盤状のものであることを特徴とする内燃
機関用鍛造スリーブの製造方法。5. The method for manufacturing a forged sleeve for an internal combustion engine according to claim 4, wherein said sleeve material is a thick disk-shaped one made of an ingot obtained by melting and solidifying aluminum and necessary components. .
が、必要成分が粉末の状態で含有されたアルミニウム合
金粉末を、溶融，凝固させることなく固化してなる厚肉
円盤状のものであることを特徴とする内燃機関用鍛造ス
リーブの製造方法。6. The method according to claim 4, wherein the sleeve material is a thick-walled disk formed by solidifying an aluminum alloy powder containing a necessary component in a powder state without melting and solidifying. A method for producing a forged sleeve for an internal combustion engine.
量％のＳｉを含有させた請求項１に記載の内燃機関用鍛
造スリーブを、アルミ基材中に少なくとも１．５〜１
０．５重量％のＳｉを含有させたアルミニウム合金を使
って鋳造形成したシリンダブロック本体のシリンダ用孔
に圧入又は焼きばめするか、あるいは、金型内に上記内
燃機関用鍛造スリーブを保持した状態で、アルミ基材中
に少なくとも１．５〜１０．５重量％のＳｉを含有させ
たアルミニウム合金の溶湯を上記金型内に注入するかし
て形成したことを特徴とするシリンダブロック。7. The forged sleeve for an internal combustion engine according to claim 1, wherein at least 10 to 25% by weight of Si is contained in the aluminum substrate.
Either press-fit or shrink-fit into the cylinder hole of the cylinder block body cast using an aluminum alloy containing 0.5% by weight of Si, or hold the forged sleeve for internal combustion engine in a mold. A cylinder block formed by injecting a molten metal of an aluminum alloy containing at least 1.5 to 10.5% by weight of Si into an aluminum base into the mold in the state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10203471A JP2000033455A (en) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Forged sleeve for internal combustion engine, its manufacture and cylinder block using the sleeve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10203471A JP2000033455A (en) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Forged sleeve for internal combustion engine, its manufacture and cylinder block using the sleeve |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000033455A true JP2000033455A (en) | 2000-02-02 |
Family
ID=16474699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10203471A Withdrawn JP2000033455A (en) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Forged sleeve for internal combustion engine, its manufacture and cylinder block using the sleeve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000033455A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025058A (en) * | 2001-05-09 | 2003-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Al alloy casting member and method of casting this aluminum alloy casting member |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP10203471A patent/JP2000033455A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003025058A (en) * | 2001-05-09 | 2003-01-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Al alloy casting member and method of casting this aluminum alloy casting member |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050510 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060822 |