專利名稱：鐵類預(yù)成型件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成金屬基復(fù)合物(MMC)的鐵類預(yù)成型件，適于由形成金屬基復(fù)合物用的鋁類合金進(jìn)行鑲鑄。
背景技術(shù)：
在背景技術(shù)中，例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，廣泛地使用由鑄造鋁類合金構(gòu)成的汽缸體，以達(dá)到重量的減輕。在這樣發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)在鋁類合金(熱膨脹系數(shù)約21.0×10-6/℃)制成的汽缸體處形成軸頸部分，并且用鐵類材料(熱膨脹系數(shù)約9×10-6至12×10-6/℃)制成的曲軸通過間隔有軸瓦而由軸頸部分軸向地進(jìn)行支承時(shí)，運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，在汽缸內(nèi)部的混合氣體燃燒產(chǎn)生的熱傳遞到該軸頸部分。當(dāng)該軸頸部分的溫度上升時(shí)，由于鐵類材料的熱膨脹系數(shù)與鋁類合金構(gòu)成的基材的熱膨脹系數(shù)之間的差異，在軸頸部分的軸承面與間隔有軸瓦的曲軸之間的間隙變得過大，以至于在車輛行駛時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)或者噪音。
因此，例如在用于對(duì)水平對(duì)置的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸進(jìn)行軸向支承的軸頸部分中，在具有軸承面的軸頸部分上(其中，通過把鋁類合金制成的左缸體和右缸體各自的中心部分做成凹陷，成為半圓弧形狀，構(gòu)成該軸承面)，通過在鑄造缸體時(shí)將包含鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件的鐵類預(yù)成型件埋入，由鐵類預(yù)成型件構(gòu)成金屬基復(fù)合物，從而達(dá)到軸頸部分所需要的熱膨脹系數(shù)，而不改變構(gòu)成基材的汽缸體的鋁類合金。
然而，當(dāng)鋁類合金鑄造制品的一部分或者全部由金屬基復(fù)合物構(gòu)成時(shí)，極難于通過使用一般的鑄造方法(尤其是高壓模鑄(HPDC)法)保證界面的結(jié)合強(qiáng)度，并且極難于通過容易地使鋁類合金熔化并侵入包含鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件的預(yù)成型件而穩(wěn)定地保證附著力。而且還公知，當(dāng)用鋁類合金對(duì)由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的預(yù)成型件進(jìn)行鑲鑄時(shí)，在鑲鑄處理以后，侵入預(yù)成型件的熔化鋁類合金的狀態(tài)對(duì)機(jī)械特性或者物理特性造成顯著的影響，因此常常通過限制鑄造條件來降低這種影響。
此外，JP-A-2004-204298披露，通過把預(yù)成型件(由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件制成)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為游離的Cu相被分散到基體中的結(jié)構(gòu)，并且通過進(jìn)行噴丸處理或者蒸汽處理，形成特定粗糙度范圍的預(yù)成型件表面粗糙度，改進(jìn)由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件和熔化的鋁類合金制成的預(yù)成型件的潤(rùn)濕性和鋁類合金的鑲鑄性能，從而提高由鋁類合金制造的汽缸主體與鐵類預(yù)成型件之間的結(jié)合強(qiáng)度。
根據(jù)JP-A-2004-204298，通過熔化Cu構(gòu)成固溶體而使由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的預(yù)成型件的強(qiáng)度增加，并且，在通過作為游離Cu相在基體中析出從而用鋁類合金鑲鑄預(yù)成型件時(shí)，與鋁類合金反應(yīng)而提高界面的結(jié)合強(qiáng)度。
然而當(dāng)用鋁類合金鑲鑄預(yù)成型件時(shí)，有這樣的擔(dān)心，就是在預(yù)成型件與基材之間的界面達(dá)到恒定的結(jié)合強(qiáng)度以前，在其中鑲鑄有預(yù)成型件的熔化鋁類合金進(jìn)行固化和收縮的過程中產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，由于預(yù)成型件的形狀、特性，界面的附著力而變得不穩(wěn)定，并且在界面處產(chǎn)生間隙，使得結(jié)合強(qiáng)度不穩(wěn)定。尤其是，在軸頸部分的軸承面與預(yù)成型件之間的空間極薄到2至3mm的程度時(shí)，并且有這樣的擔(dān)心，在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)，由于在薄壁部分處產(chǎn)生的應(yīng)力而在薄壁部分與預(yù)成型件之間的界面處產(chǎn)生間隙，使結(jié)合強(qiáng)度不穩(wěn)定。當(dāng)譬如在HPDC中伴隨快速冷卻和固化時(shí)，界面處結(jié)合強(qiáng)度不穩(wěn)定和產(chǎn)生間隙等現(xiàn)象是顯著的。
當(dāng)軸頸部分中，包含鋁類合金的基材與預(yù)成型件的界面處存在有間隙時(shí)，在此部分處基材與預(yù)成型件之間的熱傳導(dǎo)效率降低，引起沿軸頸部分的周向的熱傳導(dǎo)性的分散。由于這種分散，軸頸部分的薄壁部分不均勻地膨脹，由軸頸部分的軸承面的軸瓦支承變得不穩(wěn)定，并且在曲軸與軸瓦之間的磨擦系數(shù)增加。由于磨擦系數(shù)的增加，也就是說由于磨擦阻力的增加，軸瓦的磨耗顯著地增加，構(gòu)成惡化發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油成本、性能和使用壽命等等的因素。
此外，在軸頸部分處，當(dāng)預(yù)成型件與基材之間的界面處有間隙時(shí)，在機(jī)加工軸頸部分的軸承面時(shí)，由于機(jī)加工時(shí)的負(fù)荷，使得由該薄壁所形成的部分彈性地變形，降低了軸頸部分的機(jī)加工精度。
而且，在界面處存在間隙時(shí)，由于其中鑲鑄有鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成的預(yù)成型件的熔化鋁類合金固化和收縮時(shí)，產(chǎn)生的殘余應(yīng)力或者熱膨脹差引起高負(fù)荷，產(chǎn)生應(yīng)力集中，并且還有鋁類合金部分毀壞的情況，也就是其中鑲鑄有預(yù)成型件的基材毀壞的情況。尤其是，還有這樣的擔(dān)心，由于對(duì)位于預(yù)成型件與軸頸部分的軸承面之間的薄壁部分集中應(yīng)力，會(huì)對(duì)該部分造成毀壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種用于形成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件，適于由鋁類合金進(jìn)行鑲鑄，并且能夠確保穩(wěn)定的界面結(jié)合強(qiáng)度和粘附性。此外，本發(fā)明第二個(gè)目的是提供一種具有鐵類預(yù)成型件的軸頸部分結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第一方面，鐵類預(yù)成型件(用于由鋁類合金基材鑲鑄該鐵類預(yù)成型件以形成金屬基復(fù)合物)設(shè)有內(nèi)周面，內(nèi)周面具有半圓弧形截面，并且沿中心軸線的方向連續(xù)地延伸；以及多個(gè)在周向以一定間隔形成在內(nèi)周面上的內(nèi)側(cè)溝槽，各內(nèi)側(cè)溝槽沿中心軸線的方向連續(xù)地延伸，并且具有對(duì)中心軸線開口的U形截面。內(nèi)側(cè)溝槽包括兩個(gè)相互對(duì)置的平坦部分，具有各自與連續(xù)于內(nèi)周面的端緣相連續(xù)的基端；和在兩個(gè)平坦部分的里端之間連續(xù)形成的溝槽底部。當(dāng)平坦部分的基端至里端的長(zhǎng)度為A，并且內(nèi)側(cè)溝槽的溝槽寬度為B時(shí)，0.1mm≤A≤1.0mm，且0.5mm≤B≤10.0mm。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第二方面中，溝槽底部的正交于中心軸線的截面形狀的曲率半徑(C)可以設(shè)定在0.2B≤C≤B的范圍中。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第三方面中，平坦部分與連續(xù)于內(nèi)周面的兩個(gè)端緣之間的連續(xù)部分可以是光滑連續(xù)的曲面或者成平面狀。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第四方面中，平坦部分相對(duì)于基準(zhǔn)線(為從中心軸線向溝槽寬度中心延伸的直線形狀)傾斜的角度(E)可以設(shè)定在E≤5°的范圍內(nèi)。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第五方面中，在彼此相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽的各溝槽寬度中心之間的間隔(F)可以設(shè)定在1.5B≤F≤5B的范圍內(nèi)。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第六方面中，鐵類預(yù)成型件可以包括鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施方式，在本發(fā)明第七方面中，通過用具有軸承面的鋁類合金基材鑲鑄根據(jù)本發(fā)明第一至第六方面中任一方面所述的鐵類預(yù)成型件，構(gòu)成軸頸部分結(jié)構(gòu)，軸承面呈凹面形狀，沿預(yù)成型件的內(nèi)周面具有半圓弧形截面，并且沿中心軸線的方向連續(xù)地形成。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面上，在周向以一定間隔構(gòu)成多個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽，將其形成為截面大致為U形，截面包括兩個(gè)平坦部分和溝槽底部，兩個(gè)平坦部分各自與連續(xù)于內(nèi)周面的兩個(gè)端緣連續(xù)，并且相互對(duì)置，以及，溝槽底部連續(xù)地形成在兩個(gè)平坦部分的里端之間，并且使得從平坦部分的基端至里端的尺寸等于或者大于0.1mm且等于或者小于1.0mm，并且使溝槽寬度等于或者大于0.5mm并等于或者小于10.0mm。因此在鑲鑄步驟中，注入到位于半圓形凹面與預(yù)成型件的內(nèi)周面之間的薄壁部分處的熔化的鋁類合金，侵入到多個(gè)在周向形成的各內(nèi)側(cè)溝槽的內(nèi)部，而且，當(dāng)在注入到薄壁部分的熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)，收縮應(yīng)力沿鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面在周向起作用，由于固化而在周向產(chǎn)生的熔化的鋁類合金的收縮，通過形成在鐵類預(yù)成型件內(nèi)周面處的數(shù)個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽而均勻地吸收，并且限制了熔化的鋁類合金在周向的移動(dòng)。因此，沿鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面，使得在熔化的鋁類合金固化和收縮的過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力均勻地分散，并且通過使在包含鋁類合金的基材處產(chǎn)生的殘余應(yīng)力減輕并使殘余應(yīng)力均勻，減輕了在凹面與鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面之間的殘余應(yīng)力，并且可以避免該部分產(chǎn)生裂開等。
此外，由于限制了在熔化的鋁類合金固化和收縮過程中熔化的鋁類合金的移動(dòng)，可以避免在界面處產(chǎn)生間隙，鑲鑄性能卓越，并且可以確保穩(wěn)定的界面結(jié)合強(qiáng)度以及粘附性。
根據(jù)第二方面，通過使溝槽底部截面形狀的曲率半徑等于或者大于溝槽寬度的0.2倍且等于或者小于溝槽寬度，可以避免在溝槽底部的界面處產(chǎn)生間隙，并且可以確保界面的結(jié)合強(qiáng)度。
根據(jù)第三方面，通過將平坦部分與連續(xù)于內(nèi)周面的兩個(gè)端緣之間的連續(xù)部分構(gòu)成為光滑連續(xù)的曲面或者成平面狀，可以確保界面強(qiáng)度和粘附性，限制在熔化了的鋁類合金固化和收縮過程中的應(yīng)力集中，并且可以避免基材破裂或者裂開。
根據(jù)第四方面，通過使平坦部分相對(duì)于基準(zhǔn)線(為從中心軸線向溝槽寬度中心延伸的直線形狀)傾斜的角度等于或者小于5°，可以確保界面強(qiáng)度和粘附性，限制在熔化了的鋁類合金固化和收縮過程中的應(yīng)力集中，并且可以避免基材破裂或者裂開。
根據(jù)第五方面，通過使彼此相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽的各溝槽寬度中心之間的間隔等于或者大于溝槽寬度1.5倍且等于或者小于溝槽寬度5倍，便于形成內(nèi)側(cè)溝槽，可以避免在界面處產(chǎn)生間隙，并且可以確保界面的結(jié)合強(qiáng)度。
根據(jù)第六方面，由于鐵類預(yù)成型件由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，包括微孔，通過把鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件埋入熔化的鋁類合金以進(jìn)行鑲鑄，熔化的鋁類合金被熔化以侵入鐵類預(yù)成型件，從而能夠適當(dāng)?shù)赜设F類預(yù)成型件構(gòu)成金屬基復(fù)合物。
根據(jù)第七方面，在通過用包括鋁類合金的基材鑲鑄鐵類預(yù)成型件形成的軸頸部分中，該軸頸部分具有軸承面，減少了其熱膨脹系數(shù)與鐵類材料的軸的熱膨脹系數(shù)之間的差異，其中，軸承面呈凹面形狀，由半圓弧形截面沿鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面連續(xù)地形成。從而即使在軸頸部分的溫度上升時(shí)，也可以把軸與軸承面之間的間隙限制在可以允許的范圍內(nèi)，并且可以避免在旋轉(zhuǎn)軸時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)或者噪音。
此外，避免在鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面處產(chǎn)生界面間隙，提高了基材與鐵類預(yù)成型件的熱傳導(dǎo)效率，并且沿軸頸部分周向的熱傳導(dǎo)率變得均勻，軸頸部分的軸承面?zhèn)染鶆虻嘏蛎洸⑶掖_保了圓度。從而，限制了軸與軸頸部分之間磨擦系數(shù)的增加，并且由于磨擦阻力降低，可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油成本、功能和使用壽命等。此外，在軸頸部分處，消除了薄壁部分與鐵類預(yù)成型件之間界面處的間隙，在機(jī)加工軸頸部分的軸承面時(shí)，由于機(jī)加工過程中的負(fù)荷而產(chǎn)生的變形受到限制，并且提高了機(jī)加工軸頸部分的精確度。
參照下文說明和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其它技術(shù)方面和優(yōu)點(diǎn)將更為明了。


圖1是軸側(cè)圖，示出根據(jù)第一示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件的輪廓；圖2是圖1中箭頭I所示方向的視圖；圖3是圖1中箭頭II所示方向的視圖；圖4是圖2中III部分的放大圖；圖5是溝槽寬度-溝槽底部曲率半徑的相對(duì)關(guān)系圖；圖6示出使用鐵類預(yù)成型件的軸頸部分實(shí)施方式，并且是正交于汽缸體曲軸的豎直剖視圖；圖7是圖6中箭頭IV所示方向的視圖；圖8是軸頸部分的示意圖；圖9是軸側(cè)圖，示出根據(jù)第二示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件的輪廓；圖10是圖9中箭頭V所示方向的視圖；圖11是圖10中VI部分的放大圖；以及圖12是軸頸部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合下文并參照附圖，以水平對(duì)置4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸的軸頸部分和布置于軸頸部分處的鐵類預(yù)成型件為例，說明用于形成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件和具有根據(jù)本發(fā)明鐵類預(yù)成型件的軸頸部分的示意性實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是軸側(cè)圖，示出根據(jù)第一示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件的輪廓，圖2是圖1中箭頭I所示方向的視圖，圖3是圖1中箭頭II所示方向的視圖，以及圖4是圖2中III部分的放大圖。
根據(jù)本第一示意性實(shí)施例用于形成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件1(以下稱為“鐵類預(yù)成型件”)由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件形成，鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件的構(gòu)成是通過混合鐵類粉末、銅粉末，然后混合石墨粉末和潤(rùn)滑劑粉末，或者進(jìn)一步混合用于提高可機(jī)加工性的細(xì)粉末，以構(gòu)成混合粉末，然后把混合粉末裝填進(jìn)模具中，以通過使用壓力機(jī)等加壓成型，在1100至1250℃的溫度下燒結(jié)。而且，對(duì)于燒結(jié)條件，優(yōu)選地，調(diào)節(jié)溫度和時(shí)間，從而使鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)等于或者小于13.5×10-6/℃。
如在圖1至圖3中所示，鐵類預(yù)成型件1包括預(yù)成型件主體10，預(yù)成型件主體的截面形成為圓弧形狀，具有內(nèi)周面11和外周面12，內(nèi)周面基本上形成為半圓弧形狀，并且沿中心軸線L的方向延伸，外周面基本上由圓弧形狀構(gòu)成，并且沿中心軸線L的方向延伸，預(yù)成型件主體10的兩個(gè)端部都與分別沿半徑的方向延伸的法蘭部分15、16一體形成。各個(gè)法蘭部分15、16制有通孔15a、16a。
預(yù)成型件主體10相互對(duì)置的端面13、14形成有多個(gè)分別以圓弧形狀延伸的端側(cè)溝槽17(只示出端面13一側(cè))，外周面12形成有多個(gè)在周向以基本相等的間隔沿中心軸線L方向延伸的外側(cè)溝槽18，而內(nèi)周面11形成有多個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽21，內(nèi)側(cè)溝槽21在周向以基本相等的間隔沿中心軸線L方向延伸。通過形成端側(cè)溝槽17、外側(cè)溝槽18、內(nèi)側(cè)溝槽21各溝槽，增加了表面積，并且當(dāng)把預(yù)成型件埋入鋁類合金進(jìn)行鑲鑄時(shí)，提高了預(yù)成型件與熔化的鋁類合金的粘附性和結(jié)合強(qiáng)度，并且根據(jù)具體情況，使熔化過的鋁類合金熔化以侵入預(yù)成型件，構(gòu)成鐵類預(yù)成型件1的金屬基復(fù)合物。在通過模具加壓或者機(jī)加工燒結(jié)構(gòu)件而形成預(yù)成型件的成型過程中，形成端側(cè)溝槽17、外側(cè)溝槽18、內(nèi)側(cè)溝槽21。優(yōu)選地，通過在用模具加壓形成預(yù)成型件的過程中同時(shí)地形成溝槽，獲得制造加工成型的效率，并且限制了制造加工成本。
如圖4所示，形成在內(nèi)周面11處的各內(nèi)側(cè)溝槽21設(shè)置為凹陷，由對(duì)中心軸線L開口的大致U形截面沿中心軸線L的方向連續(xù)延伸。每個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽21都用以基準(zhǔn)線La為中心的對(duì)稱形狀形成，基準(zhǔn)線呈從中心軸線L向內(nèi)側(cè)溝槽21的溝槽寬度中心延伸的直線形狀，并且內(nèi)周面11與各端緣22、22的連續(xù)部分的曲面是光滑連續(xù)的，即所謂的R形狀或者成平面狀?；?3a、23a與各端緣22、22連續(xù)，以形成相互對(duì)置的平坦部分23、23，由溝槽底部24使各平坦部分23、23的里端23b、23b形成為連續(xù)。
將以這種方式形成的內(nèi)側(cè)溝槽21中各平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”(即，從基端23a、23a至里端23b、23b的長(zhǎng)度)設(shè)定在等于或者大于0.1mm且等于或者小于1.0mm(0.1mm≤A≤1.0mm)，以及，將構(gòu)成溝槽寬度“B”的從一個(gè)平坦部分23至另一平坦部分23的尺度設(shè)定為等于或者大于0.5mm且等于或者小于10.0mm(0.5mm≤B≤10.0mm)。而且優(yōu)選地，在圖4中所示的溝槽底部24的截面形狀中，溝槽底部24各部分處的曲率半徑“C”落在上限Max與下限Min的范圍內(nèi)，由圖5的溝槽寬度-溝槽底部曲率半徑的相對(duì)關(guān)系圖中的直線給出該上限和下限，就是說，等于或者小于溝槽寬度且等于或者大于溝槽寬度B的0.2倍(B≥C≥0.2B)。根據(jù)本實(shí)施方式，曲率半徑C構(gòu)成為溝槽寬度“B”的0.5倍，就是說，溝槽底部24由半徑為0.5B的圓弧形狀形成。
盡管內(nèi)側(cè)溝槽21的深度“D”受各平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”、溝槽底部24的曲率半徑“C”、以及內(nèi)周面11與各端緣22、22的連續(xù)部分的形狀的限制，優(yōu)選地，深度“D”設(shè)定為等于或者大于0.35mm且等于或者小于6.0mm(0.35mm≤D≤6.0mm)。
此外，優(yōu)選地，把內(nèi)側(cè)溝槽21的開口方向設(shè)定為使各平坦部分23、23相對(duì)于基準(zhǔn)線La(為從中心軸線L向內(nèi)側(cè)溝槽21的溝槽寬度中心延伸的直線形狀)的傾斜角度“E”等于或者小于5°(E≤5°)。而且，優(yōu)選地，相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽21、21之間的溝槽間隔“F”，就是說，溝槽寬度中心之間的尺度，設(shè)定為等于或者大于溝槽寬度“B”的1.5倍且等于或者小于溝槽寬度B的5倍(1.5B≤F≤5B)。
優(yōu)選的是，事先通過試驗(yàn)或者模擬，按照產(chǎn)品的界面緊密接觸狀態(tài)和在基材側(cè)發(fā)生裂開的情況，決定內(nèi)側(cè)溝槽21的平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”、溝槽寬度“B”、溝槽底部24中各部分的曲率半徑“C”、內(nèi)側(cè)溝槽21的深度“D”、各平坦部分23、23的傾斜角“E”、溝槽間隔“F”、內(nèi)周面11與內(nèi)側(cè)溝槽21各端緣22、22的連續(xù)部分的曲面形狀。
如需要，對(duì)鐵類預(yù)成型件1進(jìn)行噴丸處理，以構(gòu)成Rz為10至100μm的表面粗糙度。通過對(duì)鐵類預(yù)成型件1進(jìn)行噴丸處理，通過去除形成在表面上的氧化膜等而清理其表面，并且把分散進(jìn)基體中的游離Cu相曝露到表面上。從而改進(jìn)了與熔化的鋁類合金的潤(rùn)濕性并且提高了與鋁類合金的鑲鑄性能。
把以此方式形成的鐵類預(yù)成型件1放置到模具上，并且通過把鐵類預(yù)成型件1埋入熔化的鋁類合金中進(jìn)行鑲鑄，鋁類合金容易且穩(wěn)定地粘附到鐵類預(yù)成型件1上，以構(gòu)成金屬基復(fù)合物。并且根據(jù)具體情況，將鋁類合金熔化以侵入鐵類預(yù)成型件1。
圖6和圖7示出使用鐵類預(yù)成型件的軸頸部分的實(shí)例。該實(shí)例示出對(duì)水平對(duì)置4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的軸(例如曲軸)進(jìn)行軸向支承的曲軸軸頸部分，圖6是沿正交于該汽缸體曲軸的方向的豎直剖視圖，以及，圖7是圖6箭頭IV所示方向的視圖。
在圖6和圖7中，左和右汽缸體31、32通過用鋁類合金鑄造而分開地形成，在左側(cè)的汽缸體31形成有多個(gè)左側(cè)軸頸部分33，左側(cè)軸頸部分具有軸承面34，該軸承面34構(gòu)成以半圓弧形狀形成在其中心部分的凹面，并且右側(cè)的汽缸體32也形成有多個(gè)右側(cè)軸頸部分35，右側(cè)軸頸部分具有與之相似的軸承面36。
曲軸41布置為，通過以將對(duì)接形狀(即半圓弧形狀)的軸瓦40a、40b置于各軸頸部分33、35的左和右軸承面34、36之間，以用之夾緊，并且通過把軸瓦40a、40b置于各軸頸部分33、35的半圓弧形軸承面34、36之間，軸向地對(duì)曲軸41進(jìn)行支承。曲軸41由鐵類鋼材形成，并且由于在汽缸內(nèi)部混合氣體的燃燒而利用連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)傳遞，曲軸41旋轉(zhuǎn)，因此，曲軸41總是受到大的沖擊負(fù)荷，并且由于傳遞燃燒混合氣體產(chǎn)生的熱而熱膨脹。
根據(jù)本示意性實(shí)施方式，通過構(gòu)造金屬基復(fù)合物，使左和右各軸頸部分33、35設(shè)有具有圖1至圖4中所示結(jié)構(gòu)的鐵類預(yù)成型件1。在鑄造時(shí)，將各鐵類預(yù)成型件1布置在其鑄模中形成軸頸部分的位置處，形成各汽缸體31、32，以在鑲鑄步驟中構(gòu)造金屬基復(fù)合物。
在鑲鑄步驟中，熔化的鋁類合金還侵入端側(cè)溝槽17、外側(cè)溝槽18、內(nèi)側(cè)溝槽21的各個(gè)溝槽，并且在用于鑲鑄鐵類預(yù)成型件1的鋁合金固化和收縮時(shí)，收縮應(yīng)力由各端側(cè)溝槽17、外側(cè)溝槽18、內(nèi)側(cè)溝槽21分散地吸收，熔化的鋁類合金的移動(dòng)受到限制，可以減輕和均勻地分散收縮后在鋁類合金處(就是說在基材處)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
而且，如圖8中所示，在注入到形成在軸頸部分33、35處的軸承面34、36與鐵類預(yù)成型件1內(nèi)周面11處之間的極薄到約2至3mm的半圓弧形薄壁部分38、39處的熔化的鋁類合金中，鋁類合金侵入在鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面處形成的多個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽21內(nèi)，內(nèi)側(cè)溝槽21在中心軸線L的延伸方向延伸。在注入到軸頸部分33、35的軸承面34、36與鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11之間的薄壁部分38、39處的熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)，收縮應(yīng)力σ1沿鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11在周向上起作用，如圖8中所示，伴隨著固化而在周向產(chǎn)生的收縮，由在鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11上形成的多個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽21(在周向以相等的間隔形成)均勻地吸收，并且，伴隨著固化而產(chǎn)生的周向移動(dòng)被限制。從而沿鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11，在熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力σ1被均勻地分散，并且通過使收縮后在鋁類合金構(gòu)成的基材處產(chǎn)生的殘余應(yīng)力減輕和均勻化，減輕在軸頸部分33、35的軸承面34、36與鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11之間的薄壁部分38、39處的殘余應(yīng)力，可以防止該部分產(chǎn)生裂開等。
而且，由于在熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)，限制熔化的鋁類合金沿鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11在周向上移動(dòng)，可以避免在鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11與薄壁部分38、39的界面處產(chǎn)生間隙，并且可以確保內(nèi)周面11與薄壁部分38、39的界面強(qiáng)度。
在此，由于鐵類預(yù)成型件1由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，所以鐵類預(yù)成型件1包括微孔。因此在鑲鑄步驟中，容易地使熔化的鋁類合金與鐵類預(yù)成型件1緊密接觸，以構(gòu)造金屬基復(fù)合物。而且根據(jù)具體情況，使鋁類合金熔化以侵入鐵類預(yù)成型件1。因此，減少了構(gòu)成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件1的熱膨脹系數(shù)與鐵類材料制造的曲軸41的熱膨脹系數(shù)之間的差異。從而，即使在軸頸部分33、35的溫度上升時(shí)，也能夠把曲軸41與軸承面34、36之間的間隙限制在可允許的范圍內(nèi)，從而可以避免在轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸41時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)或者噪音。
而且，通過避免在鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11與薄壁部分38、39的界面處產(chǎn)生間隙，并通過確保內(nèi)周面11與薄壁部分38、39的界面強(qiáng)度，提高了薄壁部分38、39與鐵類預(yù)成型件1之間的熱傳導(dǎo)效率，并且沿軸頸部分33、35的周向的熱傳導(dǎo)率變均勻，軸頸部分33、35的軸承面34、36側(cè)均勻地膨脹，并且由軸頸部分33、35對(duì)軸瓦40a、40b的支承變得穩(wěn)定，限制了曲軸41與軸瓦40a、40b之間磨擦系數(shù)的增加。因此，由于降低了磨擦阻力，可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油成本、功能和使用壽命等。
而且，在軸頸部分33、35處排除了薄壁部分38、39與鐵類預(yù)成型件1界面處的間隙，這樣，在機(jī)加工軸頸部分33、35的軸承面34、36時(shí)，由于對(duì)形成為薄壁的薄壁部分38、39進(jìn)行機(jī)加工時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷而引起的變形受到限制，并且提高機(jī)加工軸頸部分33、35的精度。
(第二實(shí)施例)圖9是軸側(cè)圖，示出根據(jù)第二示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件的輪廓，圖10是圖9中箭頭V所示方向的視圖，圖11是圖10中VI部分的放大視圖。此外，用相同的標(biāo)號(hào)表示與圖1至圖4中一致的部分，并且省略對(duì)這些部分的詳細(xì)說明。
本示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件51由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件形成，鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件的構(gòu)成是通過混合例如鐵類粉末、銅粉末、石墨粉末、潤(rùn)滑劑粉末、或者進(jìn)一步地混合用于提高可機(jī)加工性的細(xì)粉末，以構(gòu)成混合粉末，然后把混合粉末裝填進(jìn)模具中，以加壓成型，并在1100至1250℃的溫度下燒結(jié)該混合粉末。
如在圖9至圖11中所示，鐵類預(yù)成型件51包括預(yù)成型件主體10，預(yù)成型件主體10由具有內(nèi)周面11和外周面12的圓弧狀截面形成，并且預(yù)成型件主體10的兩端都一體形成有法蘭部分15、16。
預(yù)成型件主體10的端面13、14分別形成有多個(gè)端側(cè)溝槽17，外周面12形成有多個(gè)在周向上以基本相等的間隔形成的外側(cè)溝槽18，而內(nèi)周面11形成有多個(gè)在周向上以基本相等的間隔沿中心軸線L的方向延伸的內(nèi)側(cè)溝槽61。
如圖11所示，形成在內(nèi)周面11處的各內(nèi)側(cè)溝槽61形成為凹陷，由對(duì)中心軸線L側(cè)開口的大致U形截面沿中心軸線L的方向連續(xù)地延伸。每個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽61都由以基準(zhǔn)線La為中心的對(duì)稱形狀形成，基準(zhǔn)線La為從中心軸線L向內(nèi)側(cè)溝槽61的溝槽寬度中心延伸的直線形狀(內(nèi)側(cè)溝槽61的開口延伸方向)，并且內(nèi)周面11與內(nèi)側(cè)溝槽61各端緣22、22的連續(xù)部分由光滑連續(xù)的曲面形成，即所謂的R形狀或者成平面狀。各端緣22、22形成有從基端23a、23a連續(xù)并彼此對(duì)置的平坦部分23、23，并且各平坦部分23、23的里端23b、23b由溝槽底部24形成為連續(xù)的。
將以這種方式形成的內(nèi)側(cè)溝槽61中各平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”設(shè)定為等于或者大于0.1mm且等于或者小于1.0mm(0.1mm≤A≤1.0mm)，并且，將溝槽寬度“B”設(shè)定為等于或者大于0.5mm且等于或者小于10.0mm(0.5mm≤B≤10.0mm)。此外，溝槽底部24由具有各端部區(qū)域24a、24a和里部區(qū)域24b的U形截面構(gòu)成，端部區(qū)域具有與平坦部分23、23的里端23b、23b連續(xù)的圓弧形截面，里部區(qū)域24b為在各端部區(qū)域24a、24a之間連續(xù)的平坦面的形狀，并且，各端部區(qū)域24a、24a的曲率半徑“C”設(shè)置為在上限Max和下限Min的范圍內(nèi)，由圖5的溝槽寬度-溝槽底部曲率半徑的相對(duì)關(guān)系圖中的直線給出該上限和下限，就是說，等于或者小于溝槽寬度“B”且等于或者大于溝槽寬度“B”的1/5并等于或小于溝槽寬度“B”的2倍(B≥C≥0.2B)。
盡管內(nèi)側(cè)溝槽61的深度“D”受各平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”、溝槽底部24端部區(qū)域24a、24a的曲率半徑“C”、和內(nèi)周面11與各端緣22、22的連續(xù)部分的形狀的限制，優(yōu)選地，深度D設(shè)定為等于或者大于0.35mm且等于或者小于6.0mm。
此外，優(yōu)選地，把內(nèi)側(cè)溝槽61的開口方向設(shè)定為，使各平坦部分23、23相對(duì)于基準(zhǔn)線La(為從中心軸線L向內(nèi)側(cè)溝槽61的溝槽寬度中心延伸的直線形狀)的傾斜角度“E”等于或者小于5°。此外，優(yōu)選地，把彼此相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽61和61之間的溝槽間隔“F”設(shè)定為等于或者大于溝槽寬度“B”的1.5倍且等于或者小于溝槽寬度“B”的5倍(1.5B≤F≤5B)。
如需要，對(duì)鐵類預(yù)成型件51進(jìn)行噴丸處理，并將表面粗糙度設(shè)定為Rz為10至100μm。
圖12為與圖8相對(duì)應(yīng)的說明圖，示出使用鐵類預(yù)成型件的軸頸部分的實(shí)例。
根據(jù)本實(shí)例，在通過鑄造形成各汽缸體31、32時(shí)，向左和右各軸頸部分33、35提供各鐵類預(yù)成型件51，將其布置在鑲鑄步驟中在鑄模中形成軸頸部分的位置處，構(gòu)造金屬基復(fù)合物。
在鑲鑄步驟中，熔化的鋁類合金還侵入各個(gè)端側(cè)溝槽17、外側(cè)溝槽18、內(nèi)側(cè)溝槽61的內(nèi)部，并且在插有要進(jìn)行鑲鑄的鐵類預(yù)成型件51的熔化鋁類合金固化和收縮時(shí)，收縮應(yīng)力由各個(gè)端側(cè)溝槽17、外側(cè)溝槽18、內(nèi)側(cè)溝槽61分散地吸收，熔化的鋁類合金的移動(dòng)受到限制，可以減輕和均勻地分散收縮后在基材處產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
特別地，如圖12中所示，在軸頸部分33、35處形成的半圓弧形軸承面34、36與鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11之間的間隔極薄到約2至3mm，并且薄壁部分38、39處注入的熔化的鋁類合金侵入由在鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11處形成的多個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽61內(nèi)。注入到軸頸部分33、35的軸承面34、36與鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11之間的薄壁部分38、39處的熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)，收縮應(yīng)力σ1沿鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11在周向上起作用，如圖10中由箭頭所表示，并且伴隨著固化而引起的熔化的鋁類合金的周向的移動(dòng)受到限制。從而沿鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11，使在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力σ1被均勻地分散，并且通過使收縮后在鋁合金構(gòu)成的基材處產(chǎn)生的殘余應(yīng)力減輕和均勻化，減輕在軸頸部分33、35的軸承面34、36與鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11之間的薄壁部分38、39處產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，可以避免該部分產(chǎn)生裂開等。
而且，由于在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)，限制鋁類合金沿鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面11的移動(dòng)，可以避免在鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11與薄壁部分38、39的界面處產(chǎn)生間隙，并且可以確保內(nèi)周面11與薄壁部分38、39的結(jié)合強(qiáng)度。
在此，鐵類預(yù)成型件51由鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件構(gòu)成，包括微孔，因此在用熔化的鋁類合金鑲鑄鐵類預(yù)成型件51時(shí)，容易并穩(wěn)定地使熔化的鋁類合金與鐵類預(yù)成型件51緊密接觸，以構(gòu)造金屬基復(fù)合物。而且根據(jù)具體情況，使鋁類合金熔化以侵入鐵類預(yù)成型件51。因此，減少了構(gòu)成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件51的熱膨脹系數(shù)與鐵類材料制造的曲軸的熱膨脹系數(shù)之間的差異。從而，即使在軸頸部分33、35的溫度上升時(shí)，也能夠把曲軸與軸承面34、36之間的間隙限制在可允許的范圍內(nèi)，并且可以避免在轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸41時(shí)引起振動(dòng)或者噪音。
假定在根據(jù)第一示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件1和根據(jù)第二示意性實(shí)施例的鐵類預(yù)成型件51的內(nèi)周面11處形成的各內(nèi)側(cè)溝槽21、61的截面形狀由有張角的V字形構(gòu)成，此時(shí)，盡管在鑲鑄步驟中，侵入軸頸部分33、35的軸承面34、36與在鐵類預(yù)成型件1、51的內(nèi)周面11之間薄壁部分38、39處的熔化的鋁類合金侵入各內(nèi)側(cè)溝槽21、61內(nèi)，在注入到薄壁部分38、39處的熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)，與沿鐵類預(yù)成型件1、51的內(nèi)周面11在周向起作用的收縮應(yīng)力σ1相抵抗的約束力變得過小，并且不能夠有效地使收縮應(yīng)力σ1沿鐵類預(yù)成型件1、51的內(nèi)周面11分散。結(jié)果是，由于固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)產(chǎn)生的收縮而導(dǎo)致界面粘附性變得不穩(wěn)定，在界面處形成連續(xù)的間隙，并且界面的強(qiáng)度變得不穩(wěn)定。同時(shí)，當(dāng)各內(nèi)側(cè)溝槽21、61的開口部窄于溝槽底部24并且設(shè)有下切的形狀時(shí)，難于用模具加壓成型鐵類預(yù)成型件1、51，這樣，就會(huì)為了通過機(jī)加工等附加地機(jī)加工各內(nèi)側(cè)溝槽21、61，引起制造成本顯著增加，由于下切的形狀，在熔化的鋁類合金固化和收縮時(shí)與沿鐵類預(yù)成型件1、51的內(nèi)周面11在周向起作用的收縮應(yīng)力σ1相抵抗的約束力變得過大，在固化和收縮時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，使得基材(特別是薄壁部分38、39)處破裂或者裂開的概率增加。
而且，當(dāng)各內(nèi)側(cè)溝槽21、61的平坦部分23、23的長(zhǎng)度A過小，小于0.1mm時(shí)，在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)，與沿鐵類預(yù)成型件1的內(nèi)周面11在周向起作用的收縮應(yīng)力σ1相抵抗的約束力變得過小，在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)產(chǎn)生的收縮而導(dǎo)致的使界面粘附性提高的作用變得過小，并且使界面強(qiáng)度不穩(wěn)定的概率增加。另一方面，當(dāng)各內(nèi)側(cè)溝槽21、61的平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”超過10.0mm時(shí)，在平坦部分23、23處固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)，與沿鐵類預(yù)成型件1、51的內(nèi)周面11在周向起作用的收縮應(yīng)力σ1相抵抗的約束力變得過大，產(chǎn)生應(yīng)力集中，構(gòu)成使基材(特別是薄壁部分38、39)破裂或裂開的因素。而且當(dāng)各內(nèi)側(cè)溝槽21、61的平坦部分23、23的長(zhǎng)度“A”超過10.0mm時(shí)，難于用模具加壓成型鐵類預(yù)成型件1、51，從而為了通過機(jī)加工等附加地機(jī)加工各內(nèi)側(cè)溝槽21、61而引起制造成本顯著增加。
而且當(dāng)各內(nèi)側(cè)溝槽21、61的溝槽寬度“B”小于0.5mm時(shí)，提高界面粘附性的作用極小，當(dāng)進(jìn)行噴丸處理時(shí)，難于良好地進(jìn)內(nèi)側(cè)溝槽21、61噴丸處理，不能獲得噴丸處理的效果。另一方面，當(dāng)溝槽寬度“B”超過10.0mm時(shí)，在內(nèi)側(cè)溝槽21、61內(nèi)，與熔化的鋁類合金固化相一致的收縮效果變得顯著，并且提高粘附性的作用極小。而且，存在這樣的擔(dān)心，由于減少了鐵類預(yù)成型件1、51的體積而導(dǎo)致預(yù)成型件固有的功能和效果降低。
此外，當(dāng)溝槽底部24的曲率半徑“C”超過溝槽寬度“B”時(shí)，界面強(qiáng)度和粘附性明顯降低，當(dāng)曲率半徑“C”小于1/5倍的溝槽寬度“B”時(shí)，根據(jù)第二實(shí)施方式的溝槽底部24的平坦面形狀中的里部區(qū)域24b增加，并且界面強(qiáng)度和粘附性降低。
此外，當(dāng)使內(nèi)周面11與內(nèi)側(cè)溝槽21、61的各端緣22、22的連續(xù)部分光滑連續(xù)的曲面或者成平面狀的曲率半徑過大時(shí)，界面強(qiáng)度和粘附性降低，而在另一方面，當(dāng)該曲率半徑過小時(shí)，鐵類預(yù)成型件1、51的制造困難，在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)引起應(yīng)力集中，并且基材(特別是薄壁部分38、39)破裂或者裂開。此外，當(dāng)內(nèi)側(cè)溝槽21、61的各平坦部分23、23相對(duì)于基準(zhǔn)線La的傾斜角度“E”超過5°時(shí)，難于用模具形成鐵類預(yù)成型件1、51，從而為了通過機(jī)加工等附加地機(jī)加工各內(nèi)側(cè)溝槽21、61而引起制造成本明顯增加，在固化和收縮熔化的鋁類合金時(shí)與沿鐵類預(yù)成型件1、51的內(nèi)周面11在周向起作用的收縮應(yīng)力σ1相抵抗的約束力變得過大，從而使薄壁部分38、39破裂或者裂開的可能性增加。
此外，當(dāng)彼此相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽21、61之間的溝槽間隔“F”小于1.5倍溝槽寬度“B”時(shí)，難于用模具形成鐵類預(yù)成型件1、51，從而為了通過機(jī)加工等附加地機(jī)加工各內(nèi)側(cè)溝槽21、61而引起制造成本明顯增加，另一方面，當(dāng)彼此相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽21、61之間的溝槽間隔“F”超過溝槽寬度“B”的5倍時(shí)，在溝槽之間的部分處產(chǎn)生間隙的可能性增加。
各鐵類預(yù)成型件中，形成于鐵類預(yù)成型件內(nèi)周面處的內(nèi)側(cè)溝槽的截面形狀具有V字形、下切形、半圓弧形以及U形，該U形與上述實(shí)施方式的溝槽形狀相似并帶有平坦部分和溝槽底部，各鐵類預(yù)成型件埋入鋁類合金進(jìn)行鑲鑄，并且確定界面的緊密接觸狀態(tài)、有/沒有在基材處引起的狹長(zhǎng)裂口或者裂開。其結(jié)果示于表1中。
在表1中，溝槽形狀的V、UC、R、U分別表示溝槽形狀為V字形、具有下切形狀的溝槽形狀、半圓弧形、具有平坦部分和溝槽底部的U字形，V90°、V60°、V30°、V5°分別表示具有90°、60°、30°、5°開角的V字形溝槽形狀。此外，UC(2.5°)、UC(0.5°)分別表示具有2.5°、0.5°尖角的下切形狀。溝槽間隔“F”是彼此相鄰的溝槽的寬度中心之間的間隔，該間隔用溝槽寬度“B”的倍數(shù)表示，并且溝槽傾斜角“E”是相對(duì)于基準(zhǔn)線的傾斜角度，其中基準(zhǔn)線為直線形狀，連接內(nèi)周面的中心軸線與溝槽寬度中心。此外，通過在各預(yù)成型件埋入鋁類合金以進(jìn)行鑲鑄的狀態(tài)下切割樣品，確定緊密接觸狀態(tài)，從顏色檢查(著色狀態(tài))計(jì)算比例，并且在90％或者更高的緊密接觸比例時(shí)定義為無間隙的優(yōu)(良好)，而在低于90％的緊密接觸比例時(shí)定義為有間隙的劣(次)。
表1



本申請(qǐng)要求2005年9月30日提交的日本專利申請(qǐng)2005-287912的外國(guó)優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此以引用的方式并入本文。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以對(duì)所說明的本發(fā)明示意性實(shí)施例做多種修改和變化，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明覆蓋與所附權(quán)利要求范圍及其等效置換相符的所有修改及變化。
權(quán)利要求
1.一種鐵類預(yù)成型件，用于通過用鋁類合金基材鑲鑄該鐵類預(yù)成型件而形成金屬基復(fù)合物，所述鐵類預(yù)成型件包括內(nèi)周面，所述內(nèi)周面具有的截面為半圓弧形狀，并且沿中心軸線的方向連續(xù)地延伸；以及多個(gè)在所述內(nèi)周面上以一定間隔在周向形成的內(nèi)側(cè)溝槽，各所述內(nèi)側(cè)溝槽沿所述中心軸線的方向連續(xù)地延伸，并且具有對(duì)所述中心軸線開口的U形截面，其中，所述各內(nèi)側(cè)溝槽包括兩個(gè)平坦部分，相互對(duì)置，并且具有各自與連續(xù)到所述內(nèi)周面的端緣相連續(xù)的基端；以及溝槽底部，在所述兩個(gè)平坦部分的里端之間連續(xù)地形成，以及當(dāng)用A表示所述平坦部分的所述基端至所述里端的長(zhǎng)度，并且用B表示所述內(nèi)側(cè)溝槽的溝槽寬度時(shí)，0.1mm≤A≤1.0mm，以及0.5mm≤B≤10.0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵類預(yù)成型件，當(dāng)用C表示所述溝槽底部中正交于所述中心軸線的截面形狀的曲率半徑時(shí)，0.2B≤C≤B。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵類預(yù)成型件，其中，在連續(xù)于所述內(nèi)周面的兩個(gè)端緣與所述平坦部分之間的連續(xù)部分是光滑連續(xù)的曲面或者成平面狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵類預(yù)成型件，當(dāng)用E表示所述平坦部分相對(duì)于基準(zhǔn)線傾斜的角度時(shí)，所述基準(zhǔn)線為從所述中心軸線向所述溝槽寬度中心延伸的直線形狀，E≤5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵類預(yù)成型件，其中，當(dāng)用F表示彼此相鄰的內(nèi)側(cè)溝槽的各溝槽寬度中心之間的間隔時(shí)，1.5B≤F≤5B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于形成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件，其中，所述鐵類預(yù)成型件包括鐵類粉末燒結(jié)構(gòu)件。
7.一種軸頸部分的結(jié)構(gòu)，其中用鋁類合金基材鑲鑄根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵類預(yù)成型件，該結(jié)構(gòu)具有為凹面形狀的軸承面，該凹面形狀沿所述鐵類預(yù)成型件內(nèi)周面的截面為半圓弧形狀，并且沿所述中心軸線的方向連續(xù)地延伸。
全文摘要
一種用于形成金屬基復(fù)合物的鐵類預(yù)成型件，將其埋入鋁類合金構(gòu)件進(jìn)行鑲鑄。該鋁類合金構(gòu)件具有截面呈半圓弧形狀的軸承面。鐵類預(yù)成型件的內(nèi)周面設(shè)有多個(gè)內(nèi)側(cè)溝槽。內(nèi)側(cè)溝槽包括平坦部分和溝槽底部，與連續(xù)于內(nèi)周面的兩個(gè)端緣連續(xù)，并且平坦部分相互對(duì)置。在鑲鑄步驟中，伴隨熔化的鋁類合金固化而產(chǎn)生的周向收縮被各內(nèi)側(cè)溝槽均勻地吸收，限制了在周向的移動(dòng)，可以避免在界面處引起間隙，從而鑲鑄性能卓越，并且可以確保穩(wěn)定的界面結(jié)合強(qiáng)度和緊密接觸。
文檔編號(hào)B22F7/04GK1939622SQ20061014011
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者小田輝幸, 瀧口寬 申請(qǐng)人:富士重工業(yè)株式會(huì)社, 日本活塞環(huán)工業(yè)株式會(huì)社