JP5042672B2 - 中空部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブとして好適な中空部材及びその製造方法に関する。

自動車を走行させる駆動源である内燃機関においては、シリンダボア内にシリンダスリーブが配設されることがある。この場合、シリンダボア内で往復動作するピストンの側周壁部は、このシリンダスリーブの内周壁に摺接する。

シリンダスリーブは、特許文献１に記載されているように、いわゆる遠心鋳造法によって作製されることがある。すなわち、回転動作する円筒状金型の内部に溶湯を導入すると、遠心力によって溶湯が円筒状金型の内周壁に偏在するようになり、円筒形状体が形成される。この状態で溶湯を冷却固化して得られた円筒形状の予備成形体に対して削り出し等の機械加工を行うことにより、シリンダスリーブが設けられる。なお、シリンダスリーブの外周壁には、塗型材の表面に形成された凹凸形状が転写されることによって、いわゆるスパイニーが形成される。

このシリンダスリーブを金型の所定の位置に配置した後、前記金型に溶湯を注湯して冷却固化すれば（すなわち、鋳造を行えば）、シリンダスリーブが鋳ぐるまれたシリンダブロックが設けられる。この際、前記スパイニーや、前記削り出し等の機械加工によってシリンダスリーブの外周壁に設けられた起伏（例えば、溝状の筋等）、ショットブラスト処理によってシリンダスリーブの外周壁に設けられた凹凸等がアンカーとして機能することにより、シリンダブロックとシリンダスリーブとの接合強度が確保される。

特公昭５２−２７６０８号公報

ところで、特許文献１の記載に従って遠心鋳造を行った場合、初晶Ｓｉが外周壁側に多量に偏在するため、前記予備成形体の直径方向中腹近傍においては、初晶Ｓｉの量が少なくなる。従って、この予備成形体の内周壁側から削り出しを行うと、ピストンが摺接する内周壁の初晶Ｓｉの量が少ないシリンダスリーブとなってしまう。換言すれば、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるシリンダスリーブを遠心鋳造で作製する場合、該シリンダスリーブにおけるＳｉの組成比を制御することが容易ではなく、このために所望の特性を発現させることが困難であるという不具合が顕在化している。

また、シリンダスリーブの更なる強度向上の希求に対応しつつ靭性を確保するべく、組織の改善、具体的には、Ａｌ−Ｓｉ系合金の溶湯が固化する際に析出する初晶Ｓｉを微細化することが検討されている。しかしながら、遠心鋳造を行う場合に初晶Ｓｉを微細化するためには、円筒状金型の回転数や温度等の鋳造条件を種々変更して最適化を図る必要がある。すなわち、鋳造条件を最適化するための試行錯誤を繰り返し行わなければならない。しかも、量産時には、最適化された鋳造条件を厳密に管理する必要がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、初晶Ｓｉを微細化することが可能であり、しかも、作業が簡便で鋳造条件の厳密な管理も不要な中空部材及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、略円筒体形状をなす積層型の中空部材であって、
外側円筒形状体及び内側円筒形状体を外周側からこの順序で有し、
前記内側円筒形状体と前記外側円筒形状体とが互いに同一種のＡｌ−Ｓｉ系合金であることを特徴とする。

ここで、本発明における「同一種」は、ＪＩＳ規格等の各種規格において同一の鋳造用合金として分類されるものを指称する。例えば、内側円筒形状体がＡＣ９Ａ相当材からなる場合には、外側円筒形状体もＡＣ９Ａ相当材からなる。この場合において、両者の組成が厳密に一致する必要はない。すなわち、ＡＣ９Ａ相当材は２２〜２４質量％のＳｉを含有するアルミニウム合金であるが、例えば、Ｓｉが２２質量％のＡＣ９Ａ相当材で内側円筒形状体を形成し、且つＳｉが２４質量％のＡＣ９Ａ相当材で外側円筒形状体を形成するようにしてもよい。

後述するように、内側円筒形状体は、遠心鋳造によって設けられた外側円筒形状体の内方に遠心鋳造によって設けられる。この際、外側円筒形状体が冷やし金（チラー）として機能することで溶湯の冷却速度が大きくなり、このため、微細な初晶Ｓｉが直径方向に略均等に分散する。換言すれば、この中空部材を構成する内側円筒形状体においては、微細な初晶Ｓｉが一様に分散して存在する。従って、相違する部位同士であっても諸特性が略同等である。

しかも、例えば、中空部材の内周壁側（内側円筒形状体側）から削り出しを行って薄肉化した場合であっても、上記したように初晶Ｓｉが略均等に分散しているので、十分な耐摩耗性等を確保することが可能である。

なお、内側円筒形状体の金属組織における初晶Ｓｉの平均粒径は、３５μｍ以下であることが好ましい。この場合、耐摩耗性に優れるとともに強度も良好な中空部材を得ることができる。

ここで、中空部材の好適な例としては、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブを挙げることができる。

また、本発明は、回転する円筒状金型に溶湯を供給して遠心鋳造により略円筒体形状をなす積層型の中空部材を作製する中空部材の製造方法であって、
回転する円筒状金型にＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を供給して遠心鋳造により外側円筒形状体を設ける工程と、
前記円筒状金型を回転させながら、前記溶湯と同一種のＡｌ−Ｓｉ系合金からなる溶湯を前記外側円筒形状体の内方に供給して遠心鋳造により内側円筒形状体を設け、積層型の予備成形体とする工程と、
を有することを特徴とする。

本発明においては、内側円筒形状体を設ける際に外側円筒形状体がチラーとして機能するため、溶湯の冷却速度が大きくなる。すなわち、初晶Ｓｉが大きく成長したり外側円筒形状体側に移動したりする前に溶湯が固化する。従って、微細な初晶Ｓｉが略均等に分散した組織を有する内側円筒形状体が得られる。

しかも、同一種の溶湯を２回に分けて円筒状金型に供給するという簡便な作業を行うのみでよいので、中空部材の製造コストが上昇することもない。結局、中空部材を廉価に作製することができる。

この場合、外側円筒形状体の厚みを０．５〜２．０ｍｍとするとともに、該外側円筒形状体の温度が状態図の液相−固相線温度以下となった後、内側円筒形状体となる溶湯を導入することが好ましい。これにより、初晶Ｓｉの平均粒径を３５μｍ以下とすることができる。

なお、シリンダスリーブを得るためには、予備成形体の内周壁側から削り出しを行う工程を設けるようにすればよい。

本発明によれば、先に設けた外側円筒形状体をチラーとして機能させながら内側円筒形状体となる溶湯を冷却固化させるようにしているので、該溶湯の冷却速度が大きくなり、その結果、微細な初晶Ｓｉが略均等に分散した内側円筒形状体が得られる。すなわち、微細な初晶Ｓｉが略一様に分散した組織を有し、このために特性が全体にわたって略同等である内側円筒形状体を具備する中空部材を容易に構成することができる。

以下、本発明に係る中空部材及びその製造法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るシリンダスリーブを設けるための予備成形体１０の概略全体斜視図である。この予備成形体１０は、内側円筒形状体１２と外側円筒形状体１４とが積層された積層体であり、且つその長手方向に沿って貫通孔が存在する中空部材である。

この場合、内側円筒形状体１２はＡｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金（数字は重量％、以下同じ）、すなわち、Ａ３９０相当材（Ａｌ−１７％系合金）又はＡＣ９Ａ相当材（Ａｌ−２３％系合金）からなり、後述するように、溶湯が冷却固化することで設けられた鋳造品である。なお、その厚みＴ１は、５〜６ｍｍ程度に設定される。

この内側円筒形状体１２では、平均粒径が３５μｍ以下の微細な初晶Ｓｉが外周壁側（外側円筒形状体１４側）に偏在することなく、直径方向に沿って略均等に分散している。その上、初晶Ｓｉの粒度分布幅も小さい。換言すれば、内側円筒形状体１２の組織は、微細且つ互いに略同寸法の初晶Ｓｉが一様に分散した状態となっている。

一方の外側円筒形状体１４もまた、Ａｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金、すなわち、Ａ３９０相当材又はＡＣ９Ａ相当材からなる鋳造品である。すなわち、外側円筒形状体１４は内側円筒形状体１２と同一種のアルミニウム合金からなり、その内周壁は内側円筒形状体１２の外周壁に接合している。なお、外側円筒形状体１４の好適な厚みＴ２は、０．５〜２．０ｍｍの範囲内である。

このように構成された予備成形体１０からシリンダスリーブを作製するに際しては、該予備成形体１０の内周壁側、すなわち、内側円筒形状体１２から削り出しが行われる。換言すれば、内側円筒形状体１２は、所定の厚みとなるまで薄肉化される。このように、内側円筒形状体１２は、予備成形体１０の加工代として設けられる。

上記したように、内側円筒形状体１２では、微細且つ互いに略同寸法の初晶Ｓｉが直径方向に沿って一様に分散している。このため、加工後の予備成形体１０、すなわち、シリンダスリーブにおいては、ピストンが摺接する内周壁にも優れた耐摩耗性が発現する。その上、全体にわたって高強度である。従って、このシリンダスリーブを組み込んだ内燃機関は、優れた耐久性を示す。

次に、このシリンダスリーブの製造方法につき、図２に示す遠心鋳造装置２０を使用する場合を例示して説明する。

この遠心鋳造装置２０は、略水平方向に沿って横臥した円筒状金型２２を有する。該円筒状金型２２の外周壁には、該外周壁を周回方向に沿って切り欠くようにして２本の環状溝２４、２４が設けられており、環状溝２４、２４の各々の底部には、ローラ対をなすローラ２６、２６の外周壁がそれぞれ摺接する。すなわち、円筒状金型２２は２組のローラ対によって支持されている。

４個のローラ２６は図示しない回転駆動源に連結されており、このため、円筒状金型２２は、前記回転駆動源の作用下にローラ２６の各々が回転動作することに伴って回転する。

円筒状金型２２の一端部には円盤状閉塞部材３０が嵌着されており、一方、他端部には円環状枠体３２が取着されている。円環状枠体３２は貫通孔３４が設けられることで開口しており、この貫通孔３４を介してトラフ３６の注湯管３８が円筒状金型２２の内部に挿入される。

トラフ３６の本体には、外側円筒形状体１４及び内側円筒形状体１２を設けるためのＡｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金の溶湯Ｌが収容される。トラフ３６の近傍には傾動自在なポット４０が配設されており、このポット４０を介してトラフ３６に溶湯Ｌが供給される。

シリンダスリーブを製造するに際しては、先ず、溶解炉で調製されたＡｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金の溶湯Ｌがポット４０に移され、さらに、該ポット４０が傾動されることに伴ってトラフ３６の本体に移される。その一方で、円筒状金型２２の内周壁に塗型材が塗布され、その後、図３に示すように、貫通孔３４を介してトラフ３６の注湯管３８が円筒状金型２２の内部に挿入される。

この状態でローラ２６の回転が開始され、これに追従して円筒状金型２２が回転動作する。その後、Ａｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金の溶湯Ｌの所定量がトラフ３６を介して円筒状金型２２の内部に供給され、該円筒状金型２２の長手方向に沿って流動する。溶湯Ｌは、さらに、遠心力の作用によって円筒状金型２２の内周壁に円筒体形状をなすように偏在して、外側円筒形状体１４を形成する。ここで、本実施の形態では、溶湯Ｌは、外側円筒形状体１４の厚みが０．５〜２．０ｍｍの範囲内となる量で供給される。

このようにして外側円筒形状体１４が形成される間、該外側円筒形状体１４の外周壁には、塗型材のスパイニーが転写される。その一方で、Ａｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金の溶湯Ｌがポット４０に補充される。

溶湯Ｌの円筒状金型２２への導入が終了して外側円筒形状体１４の温度が状態図の液相−固相線温度以下となるのに必要な所定時間、例えば、ある条件下において好適には８〜２５秒が経過した直後（換言すれば、外側円筒形状体１４の温度が状態図の液相−固相線温度以下となった直後）、ポット４０を傾動させて溶湯Ｌをトラフ３６の本体に移す。これに追従し、図５に示すように、トラフ３６の注湯管３８を介して円筒状金型２２の内部に溶湯Ｌが導入される。導入された溶湯Ｌは、その流動性によって円盤状閉塞部材３０側まで展開する。勿論、溶湯Ｌを導入する間、円筒状金型２２の回転動作は続行される。

溶湯Ｌは、遠心力によって外側円筒形状体１４の内周壁に添着するように偏在し、これにより、図６に示すように、内側円筒形状体１２が形成される。その結果、内側円筒形状体１２の外方に外側円筒形状体１４が積層され、且つ外側円筒形状体１４の内周壁が内側円筒形状体１２の外周壁に接合した予備成形体１０が得られる。

内側円筒形状体１２が冷却固化する際には、外側円筒形状体１４が冷やし金（チラー）として機能する。このため、本実施の形態では、一般的な遠心鋳造に比して溶湯Ｌの冷却速度が大きくなる。すなわち、初晶Ｓｉが大きく成長する前に溶湯Ｌが固化するので、初晶Ｓｉが微細な組織が得られる。初晶Ｓｉの平均粒径は、概ね３５μｍ以下である。

また、冷却速度が大きいので、溶湯Ｌ中のＳｉが遠心力によって外周壁側に移動する前に固化が起こる。従って、初晶Ｓｉが偏在することが抑制され、内側円筒形状体１２の直径方向に沿って略均等に分散する。このように、外側円筒形状体１４をチラーとして機能させることで、微細且つ互いに略同寸法の初晶Ｓｉが一様に分散した内側円筒形状体１２を得ることができる。

次に、円筒状金型２２の一端部から円環状枠体３２を取り外した後、この端部側から、内側円筒形状体１２と外側円筒形状体１４とが接合した予備成形体１０を引き抜いて塗型材とともに取り出す。その後、外側円筒形状体１４の外周壁に付着した塗型材をショットブラスト処理等によって除去し、さらに、内側円筒形状体１２の内周壁側から所定量の加工代を除去する削り出しを行えば、初晶Ｓｉが略均等に分散した内側円筒形状体１２を具備するシリンダスリーブが得られる。

内側円筒形状体１２を遠心鋳造によって設ける際、仮に初晶Ｓｉが外側円筒形状体１４側に若干偏在し、直径方向の中腹部よりも内側（内側円筒形状体１２の内周壁側）で初晶Ｓｉの量がやや少なくなったとしても、上記したように、削り出しが予備成形体１０の内周壁側から行われるので、Ｓｉの量が少ない部位が加工代として除去される。結局、初晶Ｓｉの量が十分なシリンダスリーブを得ることが可能となる。

以上のように、本実施の形態によれば、高強度で且つ耐摩耗性に優れたシリンダスリーブを作製することができる。

また、本実施の形態では、外側円筒形状体１４をチラーとして機能させて初晶Ｓｉの微細化を図るようにしているので、円筒状金型の回転数や温度等の鋳造条件を厳密に管理する必要がない。

このようにして得られたシリンダスリーブは、自動車用の内燃機関を構成するシリンダブロックを鋳造成形するための鋳造金型のキャビティに配置される。そして、このキャビティに対し、シリンダブロックとなる金属溶湯が導入される。最終的に、シリンダブロックにシリンダスリーブが鋳ぐるまれ、これにより、内燃機関が構成される。この鋳ぐるみの際、シリンダスリーブ（外側円筒形状体１４）の外周壁に存在するスパイニーがアンカーとして機能し、これにより、シリンダスリーブとシリンダブロックとの間に十分な接合強度が確保される。

内燃機関においては、シリンダスリーブの内周壁にピストンが摺接する。このシリンダスリーブの内周壁は、上記したように初晶Ｓｉに富むＡ３９０相当材（Ａｌ−１７％Ｓｉ系合金）又はＡＣ９Ａ相当材（Ａｌ−２３％Ｓｉ系合金）からなる内側円筒形状体１２であり、このため、耐摩耗性に優れる。

以上のように、本実施の形態によれば、シリンダブロックとの接合強度が大きく、且つピストンが摺接する内周壁の耐摩耗性が良好なシリンダスリーブを構成することができる。

図７に示されるような遠心鋳造装置５０を構成し、溶湯Ｌを円筒状金型２２に導入するようにしてもよい。以下、この実施形態について説明する。

この場合、円環状枠体３２の貫通孔３４には、注湯管５２が通されている。換言すれば、該注湯管５２は、貫通孔３４を介して円筒状金型２２の内部に挿入される。

注湯管５２は、４本の棒状ヒータ５４で囲繞されている。すなわち、各々の中央貫通孔に注湯管５２が通された第１挟持板５６、第１貫挿支持板５８、第２貫挿支持板６０、第２挟持板６２の各々は、該注湯管５２の先端側からこの順序で位置決め固定されており、各棒状ヒータ５４の両端部は、この中の第１挟持板５６及び第２挟持板６２で挟持されている。また、第１貫挿支持板５８及び第２貫挿支持板６０は、前記中央貫通孔の周囲に形成された小貫通孔に各棒状ヒータ５４を通すことで、その中腹部を支持している。

図８に示すように、注湯管５２は、供給管６４を介して溶湯保持炉６６に連結されている。すなわち、供給管６４は、注湯管５２に連結されたフレキシブルチューブ６８と、溶湯保持炉６６から延在して略逆Ｌ字型をなす逆Ｌ字管７０とが互いに連結されることで、注湯管５２から溶湯保持炉６６にわたって橋架されている。

一方、溶湯保持炉６６の底面には車輪７２が設けられており、各車輪７２は、作業ステーションの床に敷設された案内レール７４に摺動自在に係合している。すなわち、溶湯保持炉６６は、車輪７２が回転した際に案内レール７４に沿って変位する。

溶湯保持炉６６の内部には断熱材７６が収容されており、この断熱材７６に囲繞されるようにして溶湯収容容器７８が挿入されている。この溶湯収容容器７８の内部には図示しない浸漬ヒータが挿入されており、該溶湯収容容器７８に貯留されたＡｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金の溶湯Ｌは、前記浸漬ヒータによって加温されるとともに前記断熱材７６によって保温される。

また、溶湯収容容器７８の上端部の一部には溶湯を導入するための開口が設けられ、該開口は、蓋部材８０で封止されている。

蓋部材８０には２本の貫通孔が設けられており、この中の１本には、上記したように、前記供給管６４を構成する逆Ｌ字管７０が通されている。逆Ｌ字管７０の先端部は、溶湯Ｌに浸漬されている。また、残余の１本には、図示しないアルゴンガス供給源に連結されたガス導入管８２が通されており、該ガス導入管８２は、溶湯Ｌの液面から若干離間している。

このように構成された遠心鋳造装置５０によって予備成形体１０を製造するに際しては、先ず、円筒状金型２２の内周壁に塗型材が塗布される。その後、ローラ２６の回転が開始され、これに追従して円筒状金型２２が回転動作する。その一方で、前記アルゴンガス供給源からアルゴンガス（不活性ガス）が供給され、ガス導入管８２を経由した後、溶湯保持炉６６を構成する溶湯収容容器７８の内部に放出される。

溶湯収容容器７８内では、溶湯Ｌがアルゴンガスによって押圧される。アルゴンガスの圧力がさらに上昇すると、溶湯Ｌは、逆Ｌ字管７０を上昇してフレキシブルチューブ６８を経由した後、注湯管５２に到達する。このように、本実施の形態においては、不活性ガスで溶湯Ｌを押圧することで溶湯保持炉６６から円筒状金型２２へ移液するようにしているので、大気を巻き込み難く、勿論、不活性ガスも巻き込み難い。

図９に示すように、注湯管５２は、その先端が円盤状閉塞部材３０の近傍に位置するまで円筒状金型２２の内部に挿入されている。このため、溶湯Ｌは円盤状閉塞部材３０の近傍に導出され、その後、円環状枠体３２側に向かって流動する。

溶湯Ｌが導出される間、円筒状金型２２の回転動作が続行される。このため、溶湯Ｌは、図１０に示すように、遠心力の作用によって円筒状金型２２の内周壁に偏在して外側円筒形状体１４を形成する。外側円筒形状体１４の厚みが０．５〜２．０ｍｍの範囲内となる量の溶湯Ｌが供給されると、該溶湯Ｌの供給が一旦停止される。

そして、外側円筒形状体１４の温度が状態図の液相−固相線温度以下となった直後、溶湯Ｌの導入を再開して内側円筒形状体１２を形成する。なお、この導入再開に先立ち、棒状ヒータ５４を予め発熱させておく。棒状ヒータ５４の総発熱量は、例えば、約３０ｋＷに設定すればよい。

この場合、溶湯Ｌは、予備成形体１０の最終的な厚みが５〜６ｍｍの範囲内となる量で供給され、その結果、棒状ヒータ５４と予備成形体１０の内周壁とのクリアランスは約５ｍｍとなる。上記したように、溶湯Ｌが大気やその他のガスを巻き込んだとしてもその量は極めて僅かであるので、予備成形体１０には気泡（内部欠陥）が生じ難い。なお、前記クリアランスが５ｍｍである場合、巻き込み量は極めて微量であることが本発明者らによって確認されている。

次に、注湯管５２が円筒状金型２２の内部に滞在した状態で溶湯Ｌの冷却固化が行われる。上記したように棒状ヒータ５４が予め発熱されているため、冷却固化の最中、内側円筒形状体１２の内周壁は棒状ヒータ５４によって加温されることになる。その一方で、内側円筒形状体１２の外周壁は、先に固化した外側円筒形状体１４に接触している。従って、内側円筒形状体１２における冷却速度は、外周壁側で大きく且つ内周壁側で小さくなる。

内側円筒形状体１２にこのような熱勾配が生じることにより、仮に溶湯Ｌにアルゴンガスが巻き込まれて気泡が生じたとしても、この気泡は、外周壁側に比して冷却速度が小さく固化に時間を要する内周壁側に移動することができる。

一方、外周壁側では冷却速度が大きいので、初晶Ｓｉが大きく成長して粗大化することが抑制される。すなわち、本実施の形態によれば、外周壁側に微細な初晶Ｓｉが分散し、且つ内周壁側に欠陥が集中した内側円筒形状体１２が得られる。

次に、溶湯保持炉６６に力を付与し、これにより該溶湯保持炉６６を案内レール７４に沿って円筒状金型２２から離間する方向に変位させる。勿論、この際には、溶湯保持炉６６の底面に設けられた車輪７２が回転する。

上記した溶湯保持炉６６の変位に追従して、注湯管５２及び棒状ヒータ５４が円筒状金型２２の外部に導出される。また、溶湯保持炉６６は、最終的に溶湯補給ステーションまで変位され、変位停止後に溶湯収容容器７８に溶湯Ｌが補給される。

次に、円筒状金型２２の一端部から円環状枠体３２を取り外した後、この端部側から予備成形体１０を引き抜いて塗型材とともに取り出す。その後、該予備成形体１０の外周壁に対してショットブラスト処理等を施して塗型材を除去し、さらに、削り出しを内周壁側から行えば、欠陥が集中した内周壁側が除去され、且つ微細な初晶Ｓｉが略均等に分散した外周壁側が残留する。すなわち、内部欠陥が極めて少なく、且つ微細な初晶Ｓｉに富むために高強度で且つ耐摩耗性に優れたシリンダスリーブが得られる。勿論、このシリンダスリーブの外周壁には、塗型材の表面の凹凸が転写されることでスパイニーが形成されている。

なお、内側円筒形状体１２及び外側円筒形状体１４の双方の材質をＡｌ−１７〜２３％Ｓｉ−２．５％Ｃｕ系合金とする場合、両者の成分組成を厳密に一致させる必要は特にない。すなわち、例えば、Ａ３９０相当材は、Ｓｉが１７〜１８％であるアルミニウム合金であるが、Ｓｉが１７％であるＡ３９０相当材からなる外側円筒形状体１４を設け、且つＳｉが１８％であるＡ３９０相当材からなる内側円筒形状体１２を設けるようにしてもよい。

また、上記した実施の形態は、シリンダスリーブを構成する内側円筒形状体１２及び外側円筒形状体１４の材質としてＡ３９０相当材又はＡＣ９Ａ相当材を例示して説明しているが、両者の材質は特にこれに限定されるものではなく、ＡＤＣ１０やＡＤＣ１２等、別種のアルミニウム合金であってもよい。

さらに、外側円筒形状体１４の厚みＴ２は、０．５〜２．０ｍｍの範囲内に特に限定されるものではなく、内側円筒形状体１２の冷却速度を制御して所望の組織が得られるように設定される。

さらにまた、中空部材としてシリンダスリーブの予備成形体１０を例示して説明したが、特にこれに限定されるものではなく、如何なる部材であってもよい。

本実施の形態に係るシリンダスリーブを設けるための予備成形体の概略全体斜視図である。 図１に示す予備成形体を作製するための遠心鋳造装置の要部概略構成図である。 図２の遠心鋳造装置を用いて外側円筒形状体を設けている状態を示す長手方向断面説明図である。 外側円筒形状体が設けられた状態における遠心鋳造装置の直径方向断面説明図である。 図２の遠心鋳造装置を用いて内側円筒形状体を設けている状態を示す長手方向断面説明図である。 内側円筒形状体が設けられた状態における遠心鋳造装置の直径方向断面説明図である。 別の遠心鋳造装置の要部概略構成図である。 図７の遠心鋳造装置を構成する注湯管及び溶湯保持炉の概略構成を示す一部縦断面要部構成説明図である。 図７の遠心鋳造装置を構成する円筒状金型に溶湯の導入を開始した状態を示す円筒状金型の長手方向に沿う断面説明図である。 円筒形状体を内周壁側から棒状ヒータで加温している状態を説明する円筒状金型の長手方向に沿う断面説明図である。

符号の説明

１０…予備成形体 １２…内側円筒形状体
１４…外側円筒形状体 ２０、５０…遠心鋳造装置
２２…円筒状金型 ２６…ローラ
３６…トラフ ３８、５２…注湯管
４０…ポット ５４…棒状ヒータ
６４…供給管 ６６…溶湯保持炉
７２…車輪 ７４…案内レール
７６…断熱材 ７８…溶湯収容容器
８２…ガス導入管 Ｌ…溶湯

Claims (5)

1. 略円筒体形状をなす積層型の中空部材であって、
   外側円筒形状体及び内側円筒形状体を外周側からこの順序で有し、
   前記内側円筒形状体と前記外側円筒形状体とが互いに同一種のＡｌ−Ｓｉ系合金であり、
   内側円筒形状体の金属組織中の初晶Ｓｉの平均粒径が３５μｍ以下であることを特徴とする中空部材。
2. 請求項１記載の中空部材において、当該中空部材は、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブであることを特徴とする中空部材。
3. 回転する円筒状金型に溶湯を供給して遠心鋳造により略円筒体形状をなす積層型の中空部材を作製する中空部材の製造方法であって、
   回転する円筒状金型にＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を供給して遠心鋳造により外側円筒形状体を設ける工程と、
   前記円筒状金型を回転させながら、前記溶湯と同一種のＡｌ−Ｓｉ系合金からなる溶湯を前記外側円筒形状体の内方に供給して遠心鋳造により内側円筒形状体を設け、積層型の予備成形体とする工程と、
   を有することを特徴とする中空部材の製造方法。
4. 請求項３記載の製造方法において、前記外側円筒形状体の厚みを０．５〜２．０ｍｍとし、且つ該外側円筒形状体の温度が状態図の液相−固相線温度以下となった後に前記内側円筒形状体となる溶湯を導入することを特徴とする中空部材の製造方法。
5. 請求項３又は４記載の製造方法において、さらに、前記予備成形体の内周壁側から削り出しを行い、内燃機関を構成するシリンダブロックのボア内に配設されるシリンダスリーブとする工程を有することを特徴とする中空部材の製造方法。

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