[发明专利]中空部件、气缸套及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及基本筒状的中空部件、气缸套及其制造方法。

背景技术

气缸套可布置在用于驱动汽车的内燃机的气缸孔中。活塞在气缸孔中往复运动，并且活塞的侧周壁与气缸套的内周壁可滑动地接触。近年来，铝合金，特别是Al-Si合金日渐用作气缸套的材料，这是因为合金的重量轻、耐磨性高并且强度高。

可通过如专利文献1中所述的所谓离心铸造法来制造气缸套。在该情况下，将熔体引入旋转的筒状模具中，熔体因离心力而分布在筒状模具的内周壁上，以形成筒状体。筒状的熔体通过冷却而凝固，所获得的预制件经加工(例如刨削)而获得气缸套的筒状产品。筒状模具内壁上的涂覆表面的凹凸形状转印到气缸套的外周壁，由此在气缸套上形成所谓的刺状物(spiny)。

可通过将气缸套放置在模具中的预定位置、在模具中添加熔体、冷却并凝固所述熔体(即，通过铸造)而形成气缸体。绕所述气缸套铸造所述铸造气缸体。通过气缸套外周壁上的锚固件(例如所述刺状物、通过刨削之类的加工形成的不规则体(例如槽线)、或者通过喷丸处理形成的凹凸形状)，来增强气缸体与气缸套之间的结合强度。

在利用Al-Si合金的熔体通过如专利文献1中所述的离心铸造法来制造气缸套的情况下，初晶Si颗粒非均匀地分布，并且预制件中的外周壁周围的颗粒数量比径向中间部分周围更大。因此，当刨削预制件的内周壁时，形成的气缸套的可与活塞滑动地接触的内周壁的初晶Si含量低。换言之，在通过离心铸造法制造Al-Si合金的气缸套的情况下，不能容易地控制气缸套的Si组成比，由此难以获得所期望的性能。

已经考虑到在保持足够韧性的同时增大气缸套的强度，研究对金属结构进行改善，具体为减小凝固Al-Si合金熔体时产生的初晶Si颗粒的尺寸。然而，为了实现减小初晶Si颗粒的尺寸，必须使铸造条件最佳，例如使离心铸造法中的筒状模具转速和温度最佳。因此，需要试验和错误处理来使铸造条件最佳。另外，在大规模生产中，必须严格控制最佳化的铸造条件。

铝及其合金已被日渐用作气缸体的材料，气缸体绕气缸套铸造。然而，用于形成气缸体的熔体具有流动性优良的组分，以平滑地进行铸造处理，然而用于形成气缸套的熔体具有耐磨优良的组分。因此，用于形成气缸体的熔体的组分不总是与用于形成气缸套的熔体的组分相对应。在熔体的组分不同时，气缸体和气缸套的线性膨胀系数也不同。

在线性膨胀系数差非常大时，尽管在熔体的冷却和凝固中产生刺状物的锚固作用，但气缸体与气缸套之间的结合强度通常不足。在专利文献2所提出的方法中，通过在气缸套的外周壁上形成比刺状物大的突起来改善结合强度。另外，如专利文献3中所述，通过用低熔合金涂覆气缸套的外周壁来提高结合强度。

然而，专利文献2和专利文献3中均未公开用于将初晶Si颗粒基本均匀地分散在气缸套中和用于减小初晶Si颗粒尺寸的方法。另外，需要比所述专利文献中公开的方法更简单的方法来提高气缸套与气缸体之间的结合强度。

专利文献1：日本专利第52-027608号公报

专利文献2：日本专利第3866636号公报

专利文献3：日本特开专利第2006-043708号公报

发明内容

本发明的大致目的是提供一种具有各成分的受控组成比的中空部件。

本发明的主要目的是提供一种包含尺寸减小的初晶Si颗粒的中空部件。

本发明的另一目的是提供一种可与气缸体容易连接的气缸套。

本发明的再一目的是提供一种具有耐磨性优良的内周壁的气缸套。

本发明的又一目的是提供一种用于制造中空部件的方法，该方法可简单地执行而无需严格控制铸造条件。

本发明的再一目的是提供一种用于制造气缸套的方法，在该气缸套中，细初晶Si颗粒基本均匀地分散。

根据本发明一方面，提供一种基本筒状、叠置型的中空部件，该中空部件包括外筒状体和与该外筒状体的内周壁连接的内筒状体，其中，所述外筒状体通过熔化铝或铝合金的粉末形成，并且所述内筒状体由Al-Si合金组成。

在该方面中，如下所述，通过离心铸造熔体形成所述内筒状体。在所述离心铸造中，所述外筒状体用作冷却金属件(冷却器)，以提高所述熔体的冷却速率。因此，细初晶Si颗粒沿所述内筒状体的径向基本均匀地分布。换言之，细初晶Si颗粒均匀地分散在所述中空部件的所述内筒状体中。因此，所述内筒状体在不同的部分中性能基本恒定。

所述中空部件可通过刨削所述内周壁(内筒状体)而变薄，以制造气缸套。由于初晶Si颗粒基本均匀地分散，因此即使在这样的情况下，形成的产品也可呈现足够的耐磨性等。