铸造用气缸套筒

摘要

本发明的课题在于提供一种铸造用气缸套筒，能够通过减少气缸套筒与气缸块之间产生的空隙，提高气缸套筒与气缸块之间的结合强度。通过将由下式(1)所定义的熔融金属行进指数YI设定为2.2以上14.5以下能够解决上述课题。熔融金属行进指数YI＝[突起顶部的面积比率St(％)×熔融金属渗透容积V(mm3)/气缸套筒基体的表面积A(mm2)]/突起顶部的平均表面间距离Pav(mm)···(1)。

权利要求

1.一种铸造用气缸套筒，其包括基体、和在该基体的外周面的多个突起，由下式(1)定义的熔融金属行进指数YI为2.2以上14.5以下，3

熔融金属行进指数YI＝[突起顶部的面积比率St(％)×熔融金属渗透容积V(mm)/气缸2

套筒基体的外周表面积A(mm)]/突起顶部的平均表面间距离Pav(mm) ···(1)上述式(1)中，突起顶部的面积比率St是从气缸套筒外周侧沿突起的高度方向观察到的突起的投影面积比率，上述式(1)中，熔融金属渗透容积V由V＝α‑β‑(γ×δ)表示，其中，2

α＝π×(包括突起的气缸套筒最外径dmax(mm)/2) ×气缸套筒轴向长度L(mm)；

2

β＝π×(气缸套筒基体的外径d(mm)/2) ×气缸套筒轴向长度L(mm)；

γ＝每单位面积的突起数×[(气缸套筒基体的外径d(mm)×π×气缸套筒轴向长度L2

(mm))/单位面积(mm)]；

2

δ＝π×(突起顶部的平均直径dpav(mm)/2) ×平均突起高度Hav(mm)，另外，在气缸套筒两端部进行倒角加工时，将减去该倒角部的长度所得到的的长度设为气缸套筒轴向长度L。

2.根据权利要求1所述的铸造用气缸套筒，其中，在所述式(1)中，突起顶部的面积比率St(％)为8以上35以下。

3.根据权利要求1所述的铸造用气缸套筒，其中，在所述式(1)中，突起顶部的平均表面间距离Pav(mm)为0.7以上2.3以下。

4.根据权利要求1所述的铸造用气缸套筒，其中，在所述式(1)中，突起顶部的平均直径dpav(mm)为0.7以上1.3以下。

5.根据权利要求1所述的铸造用气缸套筒，其中，在所述多个突起中，突起高度偏差ΔH(mm)为0.3以下。

6.根据权利要求1所述的铸造用气缸套筒，其中，在所述多个突起中，突起顶部的表面粗糙度Rz(μm)为100以下。

说明书

铸造用气缸套筒

技术领域

[0001] 本发明涉及一种气缸套筒，尤其涉及被铸造在气缸块上而形成气缸内周壁的铸造用气缸套筒。

背景技术

[0002] 在应用于汽车用发动机的气缸块的制造中，气缸的内周侧配置有气缸套筒。作为配置了气缸套筒的气缸块的制造方法，其是在气缸块用的铸造模具内预先配置气缸套筒，在铸造模具内浇铸铸造材料，由铸造材料铸造气缸套筒的外周的方法。

[0003] 这样，在气缸块的制造中，作为在铸造模具内预先配置的气缸套筒，为了提高气缸块之间的结合强度，已知在气缸套筒的外周面具有多个突起的结构(例如，参照专利文献1～2)。

[0004] 此外，关于气缸套筒外周面的多个突起，已知有如下技术，即，着眼于具有中间变细的形状的突起，来提高与气缸块的结合强度、紧密接触性(例如，参照专利文献3)。

[0005] 【现有技术文献】

[0006] 【专利文献】

[0007] 专利文献1：日本特开第2005‑194983号公报

[0008] 专利文献2：日本特开第2009‑264347号公报

[0009] 专利文献3：日本专利第6340148号

发明内容

[0010] 发明所要解决的问题

[0011] 如上所述，尝试通过在气缸套筒基体的外周面设置突起，进一步将该突起的形状设为中间变细的形状来提高气缸套筒与气缸块之间结合强度。

[0012] 另一方面，在制造气缸块时，通过将铸造材料浇铸在配置了气缸套筒的气缸块的铸造模具内，用铸造材料铸造气缸套筒的外周的方法来进行制造，但在此时，有时在铸造模具内浇铸的铸造材料不能充分遍及气缸套筒基体的外周面的突起之间区域。特别地，在使用重力铸造、低压金属模具铸造时，容易引起这种现象，此外，即使在使用高压金属模具铸造的情况下，在气缸与气缸之间等熔融金属难以行进的部位也随处可见这种现象。其结果，预见到由于在气缸套筒外周面与气缸块的结合部分产生空隙，有时不能获得足够的结合强度。另外，在本说明书中，气缸套筒基体是指除了气缸套筒中的突起部分以外的大致圆筒形状的气缸套筒本体部分。

[0013] 本发明的课题是提供一种铸造用气缸套筒，其通过抑制气缸套筒基体的外周面与气缸块的结合部分产生的空隙，从而能够提高气缸套筒与气缸块之间的结合强度。

[0014] 用于解决问题的方案

[0015] 本发明人为解决上述问题进行了研究，着眼于存在于气缸套筒基体的外周面的突起的形状中，相邻突起的突起间距离、突起顶部的面积、以及气缸套筒的突起顶部与基体外周面之间的空间。这是根据发明人所进行的实验而得到的见解。

[0016] 具体地，图6示出现有技术的气缸套筒与气缸块间熔融金属行进的情形。另外，图面上侧为铸造材料，下侧为气缸套筒，铸造材料从图面右侧向左侧流动。从图6清楚可见，确认了当铸造材料在气缸套筒表面流动时，在气缸套筒基体的外周面上存在未到达的位置，在此产生了孔隙。

[0017] 然后，本发明是通过如下方式完成的，即，发现通过适当地控制相邻突起的突起间距离、突起顶部的面积、气缸套筒的突起顶部与气缸套筒基体的外周面之间的空间，熔融金属(指的是熔融状态的铸造材料)可以遍及气缸套筒基体的外周面的突起之间区域，减少与气缸块的界面上产生的空隙，即使在使用重力铸造时，也能改善气缸套筒与气缸块之间的结合强度。具体地，图7示出本发明的气缸套筒与气缸块间熔融金属行进的情形。另外，与图6同样地，图面上侧为铸造材料，下侧为气缸套筒，铸造材料从图面右侧向左左侧流动。从图
7清楚可见，在本发明人所完成的气缸套筒中，明显地减少了铸造材料(气缸块)与气缸套筒之间的空隙。

[0018] 本发明是包括基体和在该基体的外周面的多个突起的铸造用气缸套筒，且由下式(1)定义的熔融金属行进指数YI为2.2以上14.5以下。

[0019] 熔融金属行进指数YI＝[突起顶部的面积比率St(％)×熔融金属渗透容积V(mm3)/2
气缸套筒基体的外周表面积A(mm)]/突起顶部的平均表面间距离Pav(mm)···(1)[0020] 在上式(1)中，突起顶部的面积比率St相当于从气缸套筒外周侧沿突起的高度方向观察到的突起的投影面积比率，在有中间变细的突起中，相当于突起前端附近的直径最大部处的面积比率。

[0021] 在上述式(1)中，熔融金属渗透容积V由V＝α‑β‑(γ×δ)表示。其中，[0022] α＝π×(包含突起的气缸套筒最外径dmax(mm)/2)2×气缸套筒轴向长度L(mm),[0023] β＝π×(气缸套筒基体的外径d(mm)/2)2×气缸套筒轴向长度L(mm)，[0024] γ＝每单位面积的突起数×[(气缸套筒基体的外径d(mm)×π×气缸套筒轴向长2
度L(mm))/单位面积(mm)]，

[0025] δ＝π×(突起顶部的平均直径dpav(mm)/2)2×平均突起高度Hav(mm)。

[0026] 另外，对气缸套筒两端部实施倒角加工时，将减去该倒角部的长度所得的长度设为气缸套筒轴向长度L。

[0027] 在所述式(1)中，突起顶部的面积比率St(％)优选为8以上35以下，突起顶部的平3
均表面间距离Pav(mm)优选为0.7以上2.3以下，熔融金属渗透容积V(mm)/气缸套筒基体的
2
外周表面积A(mm)优选为0.3mm以上0.7mm以下，突起顶部的平均直径dpav(mm)优选为0.7以上1.3以下。

[0028] 此外，所述多个突起，其高度的偏差ΔH(mm)优选为0.3以下，突起顶部的表面粗糙度Rz(μm)优选为100以下。

[0029] 发明效果

[0030] 通过使用本发明的气缸套筒，能够使浇铸在铸造模具内的熔融金属遍及气缸套筒外周的突起之间，减少在与气缸块的界面上产生的空隙，能够改善气缸套筒与气缸块之间的结合强度。特别地，即使是通过熔融金属难以遍及的重力铸造法制造的气缸块，也可以减少气缸套筒与气缸块的界面上产生的空隙。

附图说明

[0031] 图1为示意性地示出气缸套筒与气缸块的结合部分的剖面图。

[0032] 图2为示意性地示出气缸套筒与气缸块的结合部分的剖面图。

[0033] 图3为表示气缸套筒外周面的突起与相邻突起进行6配位的情形的示意图。

[0034] 图4为示出熔融金属行进指数YI与空隙率的关系的图表。

[0035] 图5为示出空隙率与结合强度的关系的图表。

[0036] 图6为示出现有技术的气缸套筒与气缸块间的熔融金属行进的情形的照片(照片代替附图)。

[0037] 图7为示出本发明的气缸套筒与气缸块间的熔融金属行进的情形的照片(照片代替附图)。

[0038] 符号说明

[0039] 10、20  中间变细的突起

[0040] 11、21  基体的外周面

[0041] 30     被6配位的假想突起

具体实施方式

[0042] 本发明的一个实施方式是包括基体和在该基体的外周面的多个突起的铸造用气缸套筒，且由下式(1)定义的熔融金属行进指数YI为2.2以上14.5以下。

[0043] 熔融金属行进指数YI＝[突起顶部的面积比率St(％)×熔融金属渗透容积V(mm3)/2
气缸套筒基体的外周表面积A(mm)]/突起顶部的平均表面间距离Pav(mm)···(1)[0044] 气缸套筒基体的外周面存在多个中间变细的突起。中间变细的突起从气缸套筒基体的外周面向高度方向粗细逐渐减小，具有最小粗细。之后粗细向高度方向逐渐增加并显示最大值。在本说明书中，将这样的突起称为中间变细的突起。

[0045] 在存在于气缸套筒基体的外周面的突起中，中间变细的突起的比例(以下也称为突起中间变细比率)优选为50％以上，也可以是60％以上，也可以是70％以上，也可以是80％以上，也可以是90％以上，也可以是100％。突起中间变细的比率是指观察气缸套筒基体的外周面的任意突起，中间变细的突起数相对于观察到的突起数的比例。

[0046] 熔融金属行进指数YI是用于适当地控制在气缸套筒基体的外周面存在的多个突起中，相邻突起的突起间距离、突起顶部的面积、以及气缸套筒的突起与基体的外周面之间的空间的指数。由于该熔融金属行进指数YI在上述范围内，所以熔融金属可以遍及气缸套筒基体的外周面的突起之间区域，减少在与气缸块的界面上产生的空隙，能够改善气缸套筒与气缸块之间的结合强度。使用附图说明熔融金属行进指数。

[0047] 图1为示意性地示出气缸套筒与气缸块的结合部的剖面图。附图上部为气缸块，附图下部为气缸套筒。

[0048] 气缸套筒基体的外周面11存在多个中间变细的突起10，通过构成气缸块的铸造材料进入多个中间变细的突起之间，存在于气缸套筒外周面的中间变细的突起顶部与气缸块形成键与键孔的关系，从而实现了牢固的结合。

[0049] 另一方面，气缸套筒与气缸块的结合通过在配置于铸造模具内的气缸套筒基体的外周面浇铸熔融金属来实现。此时，根据存在于气缸套筒基体的外周面的多个中间变细的突起的形成状況，有时熔融金属也不能遍及突起之间。在本实施方式中，通过将上述熔融金属行进指数YI设定在特定范围内，可以使在铸造模具内浇铸的熔融金属遍及突起之间，减少气缸块上产生的空隙，能够改善气缸套筒与气缸块之间的结合强度。特别地，即使是通过熔融金属难以遍及各个角落的重力铸造法制造的气缸块，熔融金属也能遍及气缸套筒外周面的突起之间。图4示出在后述的实施例中显而易见的熔融金属行进指数YI与空隙率的关系。

[0050] 当上述熔融金属行进指数YI大于上述上限时，熔融金属不能渗透于突起之间，在气缸套筒与气缸块之间产生空隙，结合强度、将燃烧室内产生的热传递给冷却水的热传递性不够。另一方面，当熔融金属行进指数YI小于上述下限时，由于熔融金属不能在突起上充分地流动而在很快地接触到气缸套筒基体的外周面，因此熔融金属温度降低，妨碍熔融金属的流动。其结果，新发现了熔融金属不能遍及各个角落，在气缸套筒与气缸块之间产生空隙，结合强度不够。图5示出在后述的实施例中显而易见的空隙率与结合强度的关系。

[0051] 在图1中，由于气缸套筒基体的外周面11的多个突起10具有比较大的突起顶部的直径dP，并且突起间距离P比较小，因此在气缸套筒基体的外周面11致密地配置有多个突起。这样，熔融金属的粘度、表面张力变为阻力，熔融金属难以渗透多个突起之间。此外，为了使熔融金属渗透于多个突起之间，需要时间，因此陷入熔融金属冷却凝固比熔融金属渗透于突起之间更快这样的恶性循环。

[0052] 另一方面，在图2中，由于气缸套筒基体的外周面21的多个突起20具有比较小的突起顶部的直径dP，并且突起间距离P比较大，因此缸套筒基体的外周面21上多个突起具有较宽的间隔而低密度配置。这样，熔融金属在多个突起上滑动的途中，熔融金属容易渗透于突起之间而接触气缸套筒基体的外周面，从而使熔融金属冷却。这样，熔融金属不会流到气缸套筒的各个角落。

[0053] 即，需要开发一种气缸套筒，适应熔融金属的粘度、表面张力，且具有为了熔融金属渗透于突起之间最佳的突起配置。

[0054] 在式(1)中，突起顶部的面积比率St(％)相当于从气缸套筒外周侧沿突起的高度方向观察到的突起的投影面积比率，在具有中间变细的突起中，是相当于突起前端附近的直径最大部处的面积比率。突起顶部的面积比率St优选为8以上，更优选为10以上，且优选为35以下，更优选为30以下。当突起顶部的面积比率St为上述范围时，熔融金属易于渗透于突起之间，此外，能够抑制由于熔融金属很快接触气缸套筒基体的外周面而使熔融金属冷却的现象。

[0055] 在式(1)中，熔融金属渗透容积V(mm3)由V＝α‑β‑(γ×δ)表示。α＝π×(包括突起2
的气缸套筒最外径dmax(mm)/2) ×气缸套筒轴向长度L(mm)，β＝π×(气缸套筒基体的外径d
2
(mm)/2) ×气缸套筒轴向长度L(mm)，γ＝每单位面积的突起数×[(气缸套筒基体的外径d
2
(mm)×π×气缸套筒轴向长度L(mm))/单位面积(mm)]，δ＝π×(突起顶部的平均直径dpav
2
(mm)/2) ×平均突起高度Hav(mm)。

[0056] 熔融金属渗透容积V(mm3)表示存在于从气缸套筒基体的外周面到突起顶部的突起之间的区域。因此，从以包括突起的气缸套筒最外径dmax(mm)作为圆筒直径的圆筒容积α减去以气缸套筒基体的外径d(mm)作为圆筒直径的圆筒容积β，进一步减去气缸套筒具有的突起数(认定突起数)γ与将突起视为圆筒形状时的突起体积(认定突起体积)δ的乘积而得到的结果设为熔融金属渗透容积V。

[0057] 气缸套筒基体的外周表面积A(mm2)是以气缸套筒基体的外径d(mm)作为圆筒直径的圆筒外周表面积，由于熔融金属渗透容积V根据气缸套筒的直径而有很大变化，因此通过将熔融金属渗透容积V除以气缸套筒基体的外周表面积A来实际进行规格化。

[0058] 每单位面积的突起数是每1cm2存在的突起数，优选为10以上，更优选为15以上，此外，优选为40以下，更优选为35以下。通过在该范围内，容易将表面突起之间距离P设定为适当的值。

[0059] 突起顶部的平均直径dpav(mm)是根据从气缸套筒外周侧沿突起的高度方向观察到的各突起的平均投影面积而计算出的突起的直径，相当于突起顶部处的直径最大部分的直径。Dpav优选为0.7以上，更优选为0.8以上，优选为1.3以下，更优选为1.1以下。通过突起顶部的平均直径dpav为上述范围，容易将突起顶部的平均表面间距离Pav设定为适当的值。

[0060] 对突起的平均高度Hav(mm)没有特别地限定，但通常为0.3以上，也可以是0.4以上，此外，通常为0.9以下，也可以是0.7以下。

[0061] 突起顶部的面积比率St、突起顶部的平均直径dpav、突起顶部的平均表面间距离Pav、以及平均突起高度Hav能够通过3D表面测量器等测量。

[0062] 熔融金属渗透容积V(mm3)/气缸套筒基体的外周表面积A(mm2)优选为0.7mm以下，3
更优选为0.66mm以下，下限优选为0.3mm以上。通过将熔融金属渗透容积V(mm)/气缸套筒
2
基体的外周表面积A(mm)的值设定在上述上限以下，熔融金属易于渗透突起之间。

[0063] 突起顶部的平均表面间距离Pav(mm)表示相邻突起之间的突起顶部间距离的平均。如图1所示，在突起中，可以显示最大直径的顶部间的距离P即为显示气缸套筒表面流动的熔融金属可以渗透到突起之间区域的入口的大小。

[0064] 突起顶部的平均表面间距离Pav(mm)能够通过以下方法进行测量。

[0065] dmax通过游标卡尺在1个气缸套筒上中下3处、各XY方向共计6处测量，取其平均值。此时，以将游标卡尺可靠地挂在突起的前端的方式进行测量。

[0066] 突起顶部的平均表面间距离Pav的计算方法按照后述实施例显示的步骤进行。

[0067] 在本实施方式的气缸套筒中，优选进一步满足以下条件以进一步改善在被气缸块铸造时熔融金属在突起之间的渗透。

[0068] 存在于气缸套筒基体的外周面的多个突起，其高度的偏差ΔH(mm)优选为0.3以下，更优选为0.25以下。当突起的高度偏差ΔH(mm)大于上述时，有时阻碍突起上的熔融金属的流动，因此不被优选。高度的偏差ΔH越小越好。

[0069] 高度的偏差ΔH(mm)能够通过3D表面计量器等进行测量，为在观察视野中的突起最大高度与突起最小高度的差。

[0070] 存在于气缸套筒基体的外周面的多个突起，其顶部的表面粗糙度Rz优选为100μm以下，更优选为75μm以下。对突起顶部的表面粗糙度Rz的下限没有特别地限定，但实际上为10μm左右，越小越好。此外，多个突起顶部的表面粗糙度Rsk优选为小于0(负值)。

[0071] 当突起顶部的表面粗糙度Rz大于上述值时，和/或当突起顶部的表面粗糙度Rsk为0或正值时，有时阻碍突起上的熔融金属的流动，因此不被优选。

[0072] 突起顶部的表面粗糙度Rz和Rsk能够通过激光显微镜进行测量。

[0073] 以下说明本实施方式的气缸套筒的制造方法的一个示例。

[0074] 对于作为气缸套筒的原材料的铸铁的组成没有特别地限定，典型地，作为考虑了耐摩损性、耐烧结性和加工性的相当于JIS FC250的片状石墨铸铁的组成，可以将以下所示组成作为示例。

[0075] C：3.0～3.7质量％

[0076] Si：2.0～2.8质量％

[0077] Mn：0.5～1.0质量％

[0078] P：0.25质量％以下

[0079] S：0.15质量％以下

[0080] Cr：0.5质量％以下

[0081] 残余部分：Fe及不可避免的杂质

[0082] 对气缸套筒的制造方法没有特别地限定，可以是重力铸造法、离心铸造法，但优选离心铸造法，典型地包括以下步骤A～E。

[0083] ＜步骤A：悬浊液调制步骤＞

[0084] 步骤A是将耐火基材、粘合剂及水以规定的比率混合制成悬浊液的步骤。

[0085] 作为耐火基材，通常使用硅藻土，但并不限于此。悬浊液中硅藻土的含量通常为15质量％以上、35质量％以下，硅藻土的平均粒径通常为0.02mm以上、0.035mm以下。

[0086] 作为粘合剂，通常使用膨润土，但并不限于此。悬浊液中的膨润土含量通常为3质量％以上、9质量％以下。

[0087] 此外，悬浊液中的水含量通常为62质量％以上、80质量％以下。

[0088] ＜步骤B：涂型剂调制步骤＞

[0089] 步骤B是在由步骤A调制的悬浊液中添加规定量的表面活性剂来制作涂型剂的步骤。

[0090] 对表面活性剂的种类没有特别地限定，但可以组合1种或2种以上阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂等已知的表面活性剂来使用。表面活性剂的混合量通常为0.003质量％以上、0.04质量％以下。

[0091] ＜步骤C：涂型剂涂布步骤＞

[0092] 步骤C是在作为铸造模具的圆筒状金属模具的内周面涂布涂型剂的步骤。对涂布方法没有特别地限定，但通常使用喷涂。在涂布涂型剂时，优选使涂型剂的层在整个内周面形成大致均匀的厚度的方式涂布涂型剂。此外，优选，在涂布涂型剂并形成涂型剂层时，通过使圆筒状金属模具转动来施加适当的离心力。

[0093] 涂型剂层的厚度优选在突起的高度的1.3～1.8倍的范围内进行选择，但并不限于此。将涂型剂层设定为该厚度时，优选将铸造模具的温度设定为300℃以下。

[0094] ＜步骤D：铸铁浇铸步骤＞

[0095] 步骤D是向具有干燥后的涂型剂层的处于转动状态的铸造模具内浇铸铸铁的步骤。此时，通过将熔融金属填充在具有前步骤中所说明的涂型剂层的中间变细的形状的凹穴中而在气缸套筒的表面形成中间变细的突起。另外，此时也优选施加适当的离心力。

[0096] ＜步骤E：取出、完成步骤＞

[0097] 步骤E是将制造好的气缸套筒从铸造模具取出，通过喷砂处理将气缸套筒表面的涂型剂层从气缸套筒除去来完成气缸套筒。

[0098] 通过上述步骤完成气缸套筒。对于气缸套筒基体的外周面的突起，为了将熔融金属行进指数YI设定为适当的值，需要适当的加宽突起之间的间隔，且适当的增大突起顶部的面积比。因此，通过适当地调整表面活性剂的量、涂覆厚度、金属模具温度等，能够使气缸套筒基体的外周面的突起成为所期望的形态。

[0099] 此外，通过调整上述步骤E的耐火材料的种类和硅藻土的粒径能够将突起顶部的表面粗糙度Rsk、Rz设为适当的值。此外，通过减小喷砂处理所使用的介质粒径能够减小突起顶部的表面粗糙度。

[0100] 本实施方式的气缸套筒是与气缸块结合而形成的复合体。复合体的制造可以采用公知的方法，作为一个示例，也可以包括准备气缸块用铸造模具的步骤、将本实施方式的气缸套筒配置于准备好的气缸块用铸造模具的步骤、以及在配置了气缸套筒的气缸块用铸造模具内浇铸熔融金属而形成气缸块的步骤。

[0101] 通过使用本实施方式的气缸套筒来制造与气缸块的复合体，由于气缸套筒基体的外周面的突起之间距离和突起面积比率为适当的范围，因此形成气缸块的熔融金属在早期接触气缸套筒基体的外周面而不冷却，在气缸套筒的突起上滑动，遍布气缸块用铸造模具的各个角落。其中，由于熔融金属也遍布气缸套筒基体的外周面的突起之间，因此减少了气缸套筒与气缸块的界面空隙，且改善了气缸套筒与气缸块的结合力。在气缸套筒与气缸块的复合体中，从获得良好的结合力的观点来看，气缸块的空隙率优选为5.0％以下，更优选为4.8％以下，进一步优选为4.0％以下，特别优选为3.0％以下。此外，对下限值没有特别地限定，但通常为0％以上。

[0102] 【实施例】

[0103] 以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但显然本发明的范围并不限于以下实施例。

[0104] 在本实施例中使用的气缸套筒的各种物理性质的测量方法如下。

[0105] ＜突起中间变细率的测量＞

[0106] 通过使用显微镜(Hirox株式会社制造的Digital Microscope KH‑1300)从倾斜方向观察20个任意的突起并确认其中多少个突起中间变细，从而计算出突起的中间变细率。每个气缸套筒，进行4处测量，将其平均值作为中间变细率。

[0107] ＜突起顶部的面积比率St、突起顶部的平均直径dpav＞

[0108] 1)通过3D测量器(Keyence制造的VR‑3000)以倍率25倍测量并计算出测量视野(12mm×9mm)中的突起。

[0109] 2)由附带的解析软件打开测量得到的数据，进行曲率校正。将校正条件设为二次曲面校正。

[0110] 3)设定基准面。此时，设为根据指定区域的自动设定。

[0111] 4)设定阈值。阈值的标准是突起高度的1/2至1/3左右，例如设定为从0.15mm至0.3mm的值。本次表1的阈值设为0.25mm。

[0112] 5)阅览测量结果。超过阈值的高度区域被认为是突起，由该数量能够测量突起的数量。此时，突起数量为存在于视野内的总突起数‑视野的边界部的突起数×1/2个。

[0113] 6)通过测量的3D数据导出各突起的阈值的突起剖面面积(相当于投影面积)，合计这些数据得到的突起总面积除以测量面积，计算出突起顶部的面积比率St，并且通过突起总面积除以突起数量计算出每一个突起的平均面积，从中求出突起顶部的平均直径dpav。

[0114] ＜Hav、ΔH＞

[0115] 1)各突起高度为显示范围中心+阈值+最大高度的合计值。将该视野中的各突起高度的平均值作为平均突起高度Hav。另外，显示范围中心是根据测量的气缸套筒的性状自动确定的参数，表示从突起的气缸套筒基体外周面至基准面的高度。阈值表示距基准面的高度，最大高度表示从阈值至突起的前端的高度，值根据各突起而不同。

[0116] 2)将视野内的各突起高度的最大值‑最小值作为突起高度偏差ΔH。

[0117] ＜突起顶部的平均表面间距离Pav＞

[0118] 突起顶部的平均表面间距离Pav的测量方法按照以下步骤进行。

[0119] 1)假定将测量视野中的突起以其相邻的突起等位置进行6配位，在测量视野中配置了突起。然后，以6配位配置后，根据突起顶部的面积比率St与突起顶部的平均直径dpav计算出从突起中心至其相邻突起中心的距离。

[0120] 2)通过从突起中心至其相邻突起中心的距离减去dpav，求出突起顶部的平均表面间距离Pav。

[0121] 通过以这样的步骤进行测量，能够更简便地评价该气缸套筒的特征。

[0122] 另外，将突起的中间变细率、突起顶部的面积比率St、突起顶部的平均直径dpav、Hav、ΔH、以及突起顶部的平均表面间距离Pav设为在一个气缸套筒的4处(4个视野)测量出的平均值。4处优选为，距气缸套筒两端部约20mm位置处且对向的位置分别取2处，在两端部相互错开约90°的位置，但并不限于此。

[0123] ＜突起顶部的表面粗糙度Rz和Rsk＞

[0124] 突起顶部的表面粗糙度的测量方法按照以下步骤进行。

[0125] 1)通过激光显微镜(Keyence制造的VK‑X100)以物镜倍率20倍使任意的突起进入监视器中央的方式进行设定并测量数据。此时，注意拍摄气缸套筒基体的曲面的顶部附近的突起。

[0126] 2)用附带的解析软件打开测量的数据，进行面倾斜的校正。由表面粗糙度测量工具来分析突起前端部的粗糙度。解析面积以纵向300μm、横向350μm为基础，并且分析范围不包括突起端部的倾斜区域。在突起的端部挨近的情况下，也可以设为纵向200μm、横向250μm左右。根据分析结果读取Rz和Rsk的值。

[0127] 3)对于Rz和Rsk，使用1个气缸套筒测量1处的任意5个突起，在上述4处进行该测量以获得其平均值。

[0128] 实验：

[0129] 涂型剂的调制

[0130] 使用以下所示的原料调制涂型剂。

[0131] 耐火材料：硅藻土18～30％

[0132] 硅藻土平均粒径：0.021～0.034mm

[0133] 粘合剂：膨润土4～8％

[0134] 表面活性剂：0.003～0.02％

[0135] 水：65～75％

[0136] 气缸套筒的制作

[0137] 使用以下组成的熔融金属通过离心铸造制作出各实施例和比较例的气缸套筒。铸造出的气缸套筒的组成为：

[0138] C：3.4质量％、

[0139] Si：2.4质量％、

[0140] Mn：0.7质量％、

[0141] P：0.12质量％、

[0142] S：0.035质量％、

[0143] Cr：0.25质量％、

[0144] 余部为Fe及不可避免的杂质Z(相当于JIS FC250)。

[0145] 制作了表1所示的实施例1～10以及比较例1～5的气缸套筒。另外，在任一个实施例中，步骤C中的圆筒状金属模具的温度在220～280℃的范围内适当地改变，且将Gno(内衬)设定为40～70G以形成涂型剂层。然后，通过将涂型剂层的厚度在0.7～1.3mm的范围内进行适当改变来适当改变突起的高度。此外，在步骤D之后，将Gno(浇铸)设为100～130G、金属模具温度设为200～260℃进行铸铁的浇铸。之后对得到的铸铁制的圆筒部材的内周面进行切削加工以调整壁厚。

[0146] 由此得到的铸铁制圆筒部件的尺寸为外径(包括突起的高度的外径)86mm、内径77mm，除去倒角部的轴向的长度为133mm。制作好的气缸套筒的突起的性状示于表1。

[0147] 表1

[0148]

[0149] 气缸块的作成

[0150] 使用实施例1～10和比较例1～5的气缸套筒，按照以下条件制造气缸套筒与气缸块的结合体，评价所得到的气缸块的空隙面积比率、和与气缸套筒的结合强度。另外，在1个气缸中，至少将周向8等分作为测量样品，测量样品包括与邻接的气缸的最接近的部位。

[0151] 铸造方法：砂型重力铸造

[0152] 铝材质AC4

[0153] 所得到的气缸套筒与气缸块的结合体，通过以下方法测量气缸块的空隙率。

[0154] I)切出包括气缸套筒与铝块的界面的样品，并对其剖面进行研磨。

[0155] II)研磨后，用金相显微镜拍摄包括上述界面的连续3张照片。拍摄倍率设为100倍。

[0156] III)拍摄后，使用图像分析软件(Motic Images Plus 2,3S)的二值化处理提取空隙部，测量各照片的空隙面积比率(界面的间隙相对于拍摄视野的比例(％))，将其平均值设为空隙面积比率。空隙率与熔融金属行进指数YI的关系示于图4。

[0157] 接下来，通过以下方法测量气缸套筒与气缸块的结合强度。

[0158] 使用拉伸试验机(岛津制作所制造，万能试验机：AG‑5000E)，通过夹具固定切出的结合面为约20mm×20mm的气缸套筒与气缸块的一个，在与两部件的结合面正交的方向上向另一个施加拉伸载荷。两部件剥离时的拉伸强度作为结合强度。在气缸套筒的周向8处进行该操作，最小结合强度为1.0Mpa以上的样品为良品(A)。此外，结合强度的平均值为1.0Mpa以上，但最小结合强度小于1.0Mpa时为(B)，结合强度的平均值小于1.0Mpa的样品为(C)。空隙率与结合强度的关系示于图5。

[0159] 从图4和图5可以理解，气缸块的空隙率优选为5.0％以下以获得气缸套筒与气缸块的良好的结合强度。此外，可以理解优选使用熔融金属行进指数YI为2.2以上的气缸套筒以形成具有所期望的空隙率的气缸块。