專利名稱：經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在噴鍍鍍層處理之前粗化基體材料表面的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體。
背景技術(shù)：
作為形成鐵基材料鍍層的初步處理，需要粗化缸孔內(nèi)表面，以增強(qiáng)噴鍍鍍層的粘附力，其中，鐵基材料鍍層將被噴鍍到有利于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重量減輕和排氣處理的無氣缸套鋁氣缸體的缸孔內(nèi)表面上。
日本專利申請(qǐng)公報(bào)No.11-320414公開了一種作為粗化方法的噴丸處理。日本專利申請(qǐng)公報(bào)No.10-77807和No.2002-155350公開了一種作為粗化方法的切削處理。
實(shí)用新型內(nèi)容然而，噴丸處理導(dǎo)致研磨材料的粉末殘留在已粗化表面上。切削處理導(dǎo)致切屑?xì)埩粼谝汛只砻嫔稀?br> 如果在異物粒子如噴丸處理的研磨材料粉末或切屑?xì)埩粲谝汛只砻嫔系臓顟B(tài)下，在已粗化表面上進(jìn)行噴鍍鍍層，這些異物粒子可能仍然暴露在已噴鍍鍍層的表面上，或者噴鍍鍍層的粘附強(qiáng)度變低，導(dǎo)致被噴鍍鍍層的形成不穩(wěn)定，降低其可靠性。
本實(shí)用新型的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其實(shí)現(xiàn)噴鍍鍍層的形成穩(wěn)定，提高其可靠性。
本實(shí)用新型的一個(gè)方面是一種發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其包括氣缸體的缸孔內(nèi)表面和噴鍍?cè)谠摎飧左w的缸孔內(nèi)表面上的噴鍍鍍層，其中，所述氣缸體的缸孔內(nèi)表面包括用于噴鍍鍍層的工作表面，在該工作表面形成有通過使工具對(duì)該工作表面施壓使工作表面上的材料在工作表面上移位并保持工作表面上的材料不從工作表面上移除而在工作表面上形成的、用于粗化工作表面的凹陷。
本實(shí)用新型上述經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其中，工具包括在工作表面上滾動(dòng)的滾輪。
本實(shí)用新型上述經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其中，滾輪形成為在其外周具有鋸齒狀邊緣。
本實(shí)用新型上述經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其中，所述工具包括數(shù)個(gè)同時(shí)使用來對(duì)工作表面進(jìn)行粗化的滾輪。
本實(shí)用新型上述經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其中，工作表面是鋁氣缸體的氣缸內(nèi)表面，且將要形成在其上的噴鍍鍍層由鐵基材料制成；以及當(dāng)使工具施壓于工作表面來粗化工作表面時(shí)，工具攜帶將被留置在凹陷內(nèi)的鎳基材料。
本實(shí)用新型的另一方面是一種經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其包括用于噴鍍鍍層的氣缸內(nèi)表面，該氣缸內(nèi)表面上形成有通過使氣缸內(nèi)表面材料在氣缸內(nèi)表面上移位并且不從氣缸內(nèi)表面移除材料來粗化氣缸內(nèi)表面的凹陷。
本實(shí)用新型經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體不會(huì)產(chǎn)生用通常使用的切削刀具粗化表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生的切屑，同時(shí)防止異物粒子殘留在經(jīng)過粗化的表面上，從而可在穩(wěn)定的條件下進(jìn)行噴鍍鍍層的隨后處理，使噴鍍鍍層能夠具有改善的可靠性。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體的缸孔內(nèi)表面是在粗化處理過的圓筒內(nèi)表面的情況下，缸孔內(nèi)表面形成具有高可靠性的噴鍍鍍層，由此能夠避免在活塞滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的缺陷，例如咬入或者粘附(seizing)。


現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述，其中圖1A是示意性截面圖，示出在根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體中，具有由工具進(jìn)行處理圓筒內(nèi)表面的氣缸體的基本部分；以及圖1B是沿圖1A中IB-IB線所作的在第一實(shí)施例的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體中使用的工具的滾輪的俯視圖。
圖2A是在圓筒內(nèi)表面上形成有螺旋槽的圓筒部的截面圖；以及圖2B是沿圖2A中IIB-IIB線所作的放大截面圖。
圖3是俯視圖，示出圖1A中所示的滾輪的一種修改形式的外周的一部分。
圖4是俯視圖，示出在根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體中，具有由工具進(jìn)行處理圓筒內(nèi)表面的氣缸體的基本部分。
圖5示意性地示出當(dāng)在已粗化的內(nèi)表面上形成鍍層時(shí)將要實(shí)施的噴鍍鍍層。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行說明，其中，相似的部件由相似的附圖標(biāo)記指代。
如圖1A所示，圓筒內(nèi)表面1，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體中形成的缸孔內(nèi)表面，是基體材料表面，在其上將通過噴鍍形成鍍層。圓筒部11由壓鑄鋁合金(金屬分類ADC12)制成，在其內(nèi)部，圓筒內(nèi)表面1被以一定精度進(jìn)行加工。在由鐵基材料組成的噴鍍鍍層材料被噴鍍到圓筒內(nèi)表面1以形成噴鍍鍍層之前，圓筒內(nèi)表面1形成為粗糙表面。
使?jié)L輪3與圓筒內(nèi)表面1壓力接觸，且被強(qiáng)迫在圓筒內(nèi)表面1上滾動(dòng)，以進(jìn)行元件滾軋，從而形成如圖2A和2B所示的螺紋形式的螺旋槽1a(凹陷)。
支撐滾輪3的處理裝置5具有相對(duì)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐中心軸9的主體部7，該中心軸9被插入圓筒部11內(nèi)。中心軸9在其下部側(cè)面上具有一對(duì)導(dǎo)桿13和15，導(dǎo)桿13和15的底端部沿圓筒內(nèi)表面1的徑向可移動(dòng)地支撐在中心軸9上。滾輪支架軸17固定到導(dǎo)桿13和15的末端部。滾輪支架軸17在其下部末端具有可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在其上的滾輪3。
滾輪支架軸17在其靠近中心軸9的橫向側(cè)具有連接臂19，該連接臂19的一端固定到滾輪支架軸17上，而其另一端可移動(dòng)地插入設(shè)置在中心軸9的下部橫向側(cè)的水平導(dǎo)向孔9a中。連接臂19具有插入導(dǎo)向孔9a的端部，該端部形成有斜面19a，該斜面19a如此傾斜，以至于斜面19a的下端相對(duì)于關(guān)聯(lián)的上端向右側(cè)伸出，如圖1A所示。
相反，主動(dòng)桿21插入穿設(shè)于中心軸9的垂直導(dǎo)向孔9b內(nèi)，以可沿其軸線方向移動(dòng)。主動(dòng)桿21具有形成有斜面21a的下端，斜面21a與連接臂19的斜面19a保持滑動(dòng)接觸。
采用這種結(jié)構(gòu)，主動(dòng)桿21通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)向下沿軸線方向移動(dòng)，以引起斜面21a在斜面19a上滑動(dòng)，使連接臂19和滾輪支架軸17沿圓筒內(nèi)表面1的徑向向外移動(dòng)(如圖1A中觀察到的向左側(cè))，從而強(qiáng)迫滾輪3沿相同的方向移動(dòng)，以使其與圓筒內(nèi)表面1壓力接觸。
此外，彈性部件如彈簧(未示出)布置在中心軸9和滾輪支架軸17之間，用于迫使?jié)L輪支架軸17趨向中心軸9。這使得在連接臂19不被主動(dòng)桿21壓迫的條件下，滾輪3從圓筒內(nèi)表面1上釋放。
當(dāng)采用處理裝置5粗化圓筒內(nèi)表面1時(shí)，在中心軸9繞圓筒內(nèi)表面1的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)且滾輪3與圓筒內(nèi)表面1以壓力相接觸地在圓筒內(nèi)表面1上滾動(dòng)的狀態(tài)下，處理裝置5整體沿圓筒內(nèi)表面1的軸線方向向下進(jìn)給，從而在圓筒內(nèi)表面1上形成螺旋槽1a，如圖2A和2B所示。
元件滾軋由滾輪3進(jìn)行，滾輪3以與圓筒內(nèi)表面1壓力接觸地在圓筒內(nèi)表面1上滾動(dòng)，導(dǎo)致在圓筒內(nèi)表面1上發(fā)生塑性變形，其中，圓筒內(nèi)表面1上的基體材料在其上移位，而沒有從其上移除，從而在其上形成螺旋槽1a。這樣不會(huì)產(chǎn)生用通常使用的切削刀具粗化表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生的切屑，同時(shí)防止異物粒子殘留在經(jīng)過粗化的表面上，由此，在穩(wěn)定的條件下進(jìn)行形成噴鍍鍍層(在圖2B中用23表示)的隨后處理，從而使噴鍍鍍層23能夠具有改善的可靠性。
此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體的缸孔內(nèi)表面是在上述粗化處理中處理過的圓筒內(nèi)表面1的情況下，缸孔內(nèi)表面形成具有高可靠性的噴鍍層，由此能夠避免在活塞滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的缺陷，例如咬入或者粘附(seizing)。
上述的噴鍍前粗化處理在下列條件下進(jìn)行。
工具(滾輪3)材料燒結(jié)硬質(zhì)合金處理裝置5的中心軸9的轉(zhuǎn)速60rpm處理裝置5的進(jìn)給速度0.5mm/rev壓力100N此外，由上述粗化處理產(chǎn)生的槽1a的形狀由非接觸式輪廓測量工具例如激光工具進(jìn)行測量，由此保證槽1a的形狀精度。
圖1A和1B中的滾輪3可以形成為在其外周具有鋸齒狀邊緣30a，如圖3所示。
通過使形成為具有鋸齒狀邊緣30a的滾輪30在與圓筒內(nèi)表面1壓力接觸下在圓筒內(nèi)表面1上滾動(dòng)，圓筒內(nèi)表面1形成與如圖2A所示的螺旋槽1a相似的具有鋸齒狀邊緣30a的轉(zhuǎn)印圖案的螺旋槽(未示出)。
這使得所產(chǎn)生的螺旋槽具有比圖2A和2B中的螺旋槽1a更精細(xì)的起伏，使噴鍍鍍層能夠具有進(jìn)一步改善的粘附性。
將參照?qǐng)D4對(duì)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。在這個(gè)實(shí)施例中，處理裝置50具有數(shù)個(gè)連接臂190，和與連接臂190關(guān)聯(lián)的數(shù)個(gè)滾輪軸170及滾輪300，其中，每一個(gè)連接臂190都對(duì)應(yīng)于圖1的連接臂19。在中心軸90的下部橫向側(cè)，在沿圓周等距離地隔開的位置處，連接臂190連接到對(duì)應(yīng)于圖1的中心軸9的中心軸90上。
如同第一實(shí)施例，使連接臂190和滾輪支架軸170一起移向圓筒內(nèi)表面1，且被沿圓筒內(nèi)表面1的徑向向外壓，以至于使?jié)L輪300與圓筒內(nèi)表面1壓力接觸。這里，主動(dòng)桿在沿圓周隔開的四個(gè)位置處以與連接臂190處于面對(duì)面的關(guān)系形成為在主動(dòng)桿的下端具有斜面。
在第二實(shí)施例中，中心軸90沿圓筒內(nèi)表面1的軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)給，數(shù)個(gè)滾輪300在圓筒內(nèi)表面1上與其壓力接觸地滾動(dòng)，以在其上形成數(shù)個(gè)螺旋槽。數(shù)個(gè)滾輪300的應(yīng)用提供了以比如圖1所示的第一實(shí)施例的螺距更小的螺距形成的螺旋槽。因此，可以形成比第一實(shí)施例中達(dá)到的粘附力進(jìn)一步改善的粘附力的噴鍍鍍層。
此外，使用適當(dāng)?shù)恼辰觿谂c圓筒內(nèi)表面1進(jìn)行接觸的滾輪3、30、300的接觸區(qū)域，鎳基材料的粉末粘附到以上提出的實(shí)施例的滾輪3、30、300上。當(dāng)滾輪3、30、300在與圓筒內(nèi)表面1壓力接觸下在圓筒內(nèi)表面1上滾動(dòng)以形成槽1a時(shí)，在滾輪上的鎳基材料將被留置并粘附到槽1a上。
與制成圓筒內(nèi)表面1的鋁基材料相比，鎳基材料對(duì)用作噴鍍鍍層材料的鐵基材料具有更大的粘附強(qiáng)度。因此，粘附在圓筒內(nèi)表面1上的鎳基材料的設(shè)置增強(qiáng)了噴鍍鍍層對(duì)圓筒內(nèi)表面1的粘附力。此外，當(dāng)噴鍍鍍層材料被噴鍍?cè)趫A筒內(nèi)表面1上時(shí)，導(dǎo)致粘附在圓筒內(nèi)表面1上的槽1a上的鎳基材料粉末由于噴鍍材料的熱量而熔化，從而使得被噴鍍鍍層在圓筒內(nèi)表面1上的粘附強(qiáng)度進(jìn)一步增大。
圖5是說明如何執(zhí)行噴鍍以形成噴鍍鍍層23的示意圖。線材火焰噴鍍槍61插入缸孔中央。鐵基金屬作為噴鍍鍍層材料熔化，且通過噴鍍口61a噴鍍到圓筒內(nèi)表面1(缸孔的內(nèi)表面)上，由此形成噴鍍鍍層23。
在噴鍍鍍層處理中，噴鍍槍61供應(yīng)有來自火焰線材供應(yīng)器63的作為噴鍍鍍層材料的鐵基材料的火焰線材(flame wire)65；來自燃料氣體容器67通過導(dǎo)管71供應(yīng)的燃料氣體，燃料氣體容器67儲(chǔ)存用于點(diǎn)火的燃料氣體例如乙炔、丙烷或者乙烯；以及來自儲(chǔ)存氧氣的氧氣容器69通過導(dǎo)管73供應(yīng)的氧氣。噴鍍槍61進(jìn)一步供應(yīng)有來自壓縮機(jī)(未示出)的壓縮空氣。在噴鍍槍61沿缸孔的軸線方向旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給的同時(shí)，壓縮空氣用于將由于燃燒熱熔化導(dǎo)致的噴鍍鍍層材料75的熔化液滴噴鍍到圓筒內(nèi)表面1上。
在這里描述的優(yōu)選實(shí)施例是說明性的、并非限制性的，且本實(shí)用新型可以其它方式實(shí)施或者體現(xiàn)，而不偏離本實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征。例如，基體材料表面不限于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的缸孔內(nèi)表面。本實(shí)用新型可以應(yīng)用到其它的圓筒內(nèi)表面。進(jìn)一步可供選擇地，本實(shí)用新型不限于圓筒表面，而是可以應(yīng)用到其它形狀的表面輪廓。
本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求書指示，且在權(quán)利要求書的意義范圍內(nèi)的所有各種變化都意味著包含于此。
本公開涉及的主題包含于2004年9月17日提交的日本專利申請(qǐng)No.2004-271743，其內(nèi)容特別地整體包含于此，以供參考。
權(quán)利要求1.一種經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其特征在于，其包括氣缸體的缸孔內(nèi)表面和噴鍍?cè)谠摎飧左w的缸孔內(nèi)表面上的噴鍍鍍層，其中，所述氣缸體的缸孔內(nèi)表面包括用于噴鍍鍍層的工作表面，在該工作表面形成有通過使工具對(duì)該工作表面施壓使工作表面上的材料在工作表面上移位并保持工作表面上的材料不從工作表面上移除而在工作表面上形成的、用于粗化工作表面的凹陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其特征在于，工具包括在工作表面上滾動(dòng)的滾輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其特征在于，滾輪形成為在其外周具有鋸齒狀邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其特征在于，所述工具包括數(shù)個(gè)同時(shí)使用來對(duì)工作表面進(jìn)行粗化的滾輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其特征在于，工作表面是鋁氣缸體的氣缸內(nèi)表面，且將要形成在其上的噴鍍鍍層由鐵基材料制成；以及當(dāng)使工具施壓于工作表面來粗化工作表面時(shí)，工具攜帶將被留置在凹陷內(nèi)的鎳基材料。
6.一種經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其特征在于，其包括用于噴鍍鍍層的氣缸內(nèi)表面，該氣缸內(nèi)表面上形成有通過使氣缸內(nèi)表面材料在氣缸內(nèi)表面上移位并且不從氣缸內(nèi)表面移除材料來粗化氣缸內(nèi)表面的凹陷。
專利摘要一種經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，其包括氣缸體的缸孔內(nèi)表面，其進(jìn)行噴鍍前處理，包括準(zhǔn)備用于噴鍍鍍層的工作表面，通過使工具施壓該工作表面來粗化工作表面，使工作表面的材料在工作表面上移位，以在其上形成凹陷，保持工作表面的材料不從工作表面上移除；和該氣缸體的缸孔內(nèi)表面的噴鍍鍍層。本實(shí)用新型的經(jīng)噴鍍前處理的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體可實(shí)現(xiàn)噴鍍鍍層的形成穩(wěn)定，提高其可靠性。
文檔編號(hào)F02F1/00GK2880851SQ20052011908
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者關(guān)川岳, 飯泉雅彥, 荻野崇, 西村公男, 鹽谷英爾, 高橋秀夫 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社