热喷镀装置和热喷镀方法 |
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| 申请号 | CN201610052130.9 | 申请日 | 2016-01-26 | 公开(公告)号 | CN105861973A | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 平野卓三; 辰巳敦美; 竹内雄志; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种能够防止热喷 镀 液滴粘附至缸孔的热喷镀装置和热喷镀方法。根据示例性实施方式的热喷镀装置包括：热喷镀枪(20)，该热喷镀枪(20)将喷镀材料喷镀到 气缸 体(10)的缸孔(11a)的内壁面上；以及喷气夹具(30)，该喷气夹具(30)插入与缸孔(11a)相邻的相邻缸孔(11b)的内部，在喷气夹具中形成有喷出口(31)，该喷出口(31)构造成使得气体从喷出口喷出并且从相邻缸孔(11b)的顶部向下流动遍及相邻缸孔的整个内壁面。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热喷镀装置，包括： |
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| 说明书全文 | 热喷镀装置和热喷镀方法[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域[0003] 本申请涉及热喷镀装置和热喷镀方法。 背景技术[0004] 日本未经审查的专利申请公布No.2006-233960公开了用于V型发动机的气缸体的热喷镀遮盖法。在日本未经审查的专利申请公布No.2006-233960中公开的方法中，将热喷镀枪插入气缸排中的一个气缸排中的缸孔中并且将气幕枪插入到另一气缸排中的缸孔中。此外，在通过热喷镀枪执行热喷镀工艺期间，气幕枪喷出空气。这样防止任何喷镀材料通过气缸之间的连接部分(曲轴箱)粘附至其他缸孔。 [0005] 在日本未经审查的专利申请公布No.2006-233960中公开的热喷镀遮盖法中，空气仅在连接部分的周边流动。因此，在缸孔与夹具之间存在没有空气流动的间隙，导致空气拖曳至(多个)相邻缸孔中。由于空气的这种拖曳而存在诸如炭烟和溅射物的热喷镀液滴会粘附至(多个)相邻缸孔的内部的可能性。此外，在气缸成列布置的铝质气缸体类型的情况下，存在如下情况：形成有用于使气缸彼此连接的称为“通气孔”的连接孔，从而防止在压铸过程中形成气孔(空穴)。当在压铸过程之后对孔表面进行热喷镀时，热喷镀液滴通过该通气孔从正进行热喷镀的缸孔分散至(多个)相邻缸孔。 [0006] 在相关技术的气幕中，热喷镀液滴由于空气的拖曳而有可能粘附至缸孔。可以设想将管状或圆柱形夹具插入到缸孔中以防止热喷镀液滴粘附至相邻缸孔的表面，从而防止任何热喷镀液滴通过通气孔进入相邻缸孔。然而，这仍然不可能防止热喷镀液滴粘附至夹具的与通气孔相对的部分。因此，每次在完成了热喷镀工作而开始下一步的工作之前都需要将粘附至夹具的热喷镀液滴除去，由此导致不尽人意的生产率。 [0007] 鉴于上述问题而做出了本发明，本发明能够有效地防止热喷镀液滴粘附至(多个)相邻缸孔。 发明内容[0008] 根据本发明的一方面的热喷镀装置包括：热喷镀枪，该热喷镀枪将喷镀材料喷镀到气缸体的缸孔的内壁面上；以及喷气夹具，该喷气夹具插入与缸孔相邻的相邻缸孔的内部，在喷气夹具中形成有喷出口，该喷出口构造成使得气体从喷出口喷出并且从相邻缸孔的顶部向下流动遍及相邻缸孔的整个内壁面。这种构型能够有效地防止热喷镀液滴粘附至相邻缸孔或喷气夹具。 [0009] 在上述热喷镀装置中，可以在喷气夹具中形成多个喷出口。这样能够使气体更适当地流动。 [0010] 在上述热喷镀装置中，多个喷出口可以以彼此之间具有间隔的方式沿喷气夹具的外周面布置，该外周面与相邻缸孔的内壁面相对。这样能够使气体更适当地流动。 [0011] 在上述热喷镀装置中，多个喷出口从喷气夹具的纵轴线沿径向延伸至喷气夹具的外周面。 [0012] 可替代地，在上述热喷镀装置中，多个喷出口从喷气夹具的纵轴线沿斜向下的方向延伸至喷气夹具的外周面。 [0013] 可替代地，在上述热喷镀装置中，多个喷出口在喷气夹具的外周面上沿螺旋线布置。 [0014] 在上述热喷镀装置中，沿喷气夹具的纵轴线观察，多个喷出口等间隔地分布在喷气夹具的外周面上。 [0015] 在上述热喷镀装置中，多个喷出口形成在喷气夹具的上部中。 [0016] 在上述热喷镀装置中，多个喷出口中的每个喷出口在喷气夹具的外周面上呈圆孔状。 [0017] 可替代地，在上述热喷镀装置中，多个喷出口中的每个喷出口在喷气夹具的主体的外周面上呈缝状。 [0018] 在上述热喷镀装置中，沿喷气夹具的纵轴线观察，多个喷出口以对称的形式布置。 [0019] 在上述热喷镀装置中，喷气夹具可以包括覆盖相邻缸孔的顶面的盖。这样能够使气体更适当地流动。 [0020] 根据本发明的一方面的热喷镀方法包括：将热喷镀枪插入气缸体的缸孔中并且将喷气夹具插入与该缸孔相邻的相邻缸孔的内部的步骤；以及在通过喷气夹具喷出气体使得气体从相邻缸孔的顶部向下流动遍及相邻缸孔的整个内壁面的同时通过热喷镀枪将喷镀材料喷镀在缸孔的内壁面上的步骤。这种构型能够有效地防止热喷镀液滴粘附至相邻缸孔。 [0021] 在上述热喷镀方法中，可以在喷气夹具中形成多个喷出口。这样能够使气体更适当地流动。 [0022] 在上述热喷镀方法中，多个喷出口可以以彼此之间具有间隔的方式沿喷气夹具的外周面布置，该外周面与相邻缸孔的内壁面相对。这样能够使气体更适当地流动。 [0023] 在上述热喷镀方法中，多个喷出口从喷气夹具的纵轴线沿径向延伸至喷气夹具的外周面。 [0024] 可替代地，在上述热喷镀方法中，多个喷出口从喷气夹具的纵轴线沿斜向下的方向延伸至喷气夹具的外周面。 [0025] 可替代地，在上述热喷镀方法中，多个喷出口在喷气夹具的外周面上沿螺旋线布置。 [0026] 在上述热喷镀方法中，沿喷气夹具的纵轴线观察，多个喷出口等间隔地分布在喷气夹具的外周面上。 [0027] 在上述热喷镀方法中，多个喷出口形成在喷气夹具的上部中。 [0028] 在上述热喷镀方法中，多个喷出口中的每个喷出口在喷气夹具的外周面上呈圆孔状。 [0029] 可替代地，在上述热喷镀方法中，多个喷出口中的每个喷出口在喷气夹具的主体的外周面上呈缝状。 [0030] 在上述热喷镀方法中，沿喷气夹具的纵轴线观察，多个喷出口以对称的形式布置。 [0031] 在上述热喷镀装置中，喷气夹具可以包括覆盖相邻缸孔的顶面的盖。这样能够使气体更适当地流动。 [0032] 根据本发明，可以提供能够有效地防止热喷镀液滴粘附至(多个)相邻缸孔的热喷镀装置和热喷镀方法。 附图说明[0034] 图1示意性地示出了待进行热喷镀的气缸体的结构； [0035] 图2是示意性地示出了气缸体的内部结构的剖视图； [0036] 图3示意性地示出了热喷镀枪和喷气夹具插入到缸孔中的状态； [0037] 图4示意性地示出了通过根据示例性实施方式的热喷镀装置执行热喷镀的状态； [0038] 图5是示出了根据示例性实施方式的热喷镀装置的喷气夹具的结构的立体图； [0039] 图6示出了喷气夹具的喷出口的布置； [0040] 图7示出了根据示例性实施方式的热喷镀装置的喷气夹具插入到缸孔中的状态； [0041] 图8示出了关于喷出口的布置的变型示例1； [0042] 图9示出了关于喷出口的布置的变型示例2；以及 [0043] 图10示出了关于喷出口的布置的变型示例3。 具体实施方式[0044] 在下文中通过参照附图来详细解释根据本发明的用于缸孔的热喷镀装置和热喷镀方法的示例性实施方式。然而，本发明不限于下文所示的示例性实施方式。此外，为使解释清晰，以下说明和附图适当进行了简化。在所有附图中，相同的附图标记实质上指代相同的结构。 [0045] 图1是示意性示出了用于汽车发动机的直列四缸式气缸体的结构的示例的立体图。应注意的是，为使解释清晰，图1中示出了XYZ三维坐标系。Z方向是每个缸孔的纵向方向(竖向方向)，而X方向是多个缸孔的布置所沿的方向(横向方向)。Y方向是与X方向和Z方向垂直的前后方向。应注意的是，图1中的底侧是曲轴箱侧。 [0046] 如图1所示，在气缸体10中形成有四个缸孔11。缸孔11中的每个缸孔均呈圆柱形并且这些缸孔成列地布置。在该示例性实施方式中，对缸孔11的内壁面连续地执行热喷镀工艺(例如，对缸孔11一个接一个地进行处理，或者同时对两个缸孔11进行处理，这两个缸孔定位成之间插置有一个缸孔)。应注意的是，尽管在图1中沿X方向布置了四个缸孔，但是缸孔11的布置和数量不限于图1所示的构型。此外，气缸体不限于缸孔11成列布置的直列式气缸体。即，本发明可以应用于V型气缸体。 [0047] 气缸体10例如通过铝压铸法形成。然后，将诸如铁粉的金属热喷镀到气缸体10的缸孔11的内壁面上。与将FC衬套(FC liner)铸造在缸孔11内部的相关技术相比，这样的金属热喷镀能够使孔表面更薄。因此，这有助于减轻重量并且提高燃料效率。 [0048] 图2示出了气缸体10的断面结构。图2为气缸体10的XZ横截面，更具体地，图2示意性示出了气缸体10的结构的一部分。在图2中，示出了两个相邻的缸孔11。在图2中，两个缸孔11中的位于X方向的负向侧的一个缸孔表示为“缸孔11a”，而位于正向侧的另一个缸孔表示为“相邻缸孔11b”。 [0049] 缸孔11a和相邻缸孔11b以彼此平行的方式布置。在缸孔11a与相邻缸孔11b之间形成有通气孔12。由于在气缸体10中形成有通气孔12，因此缸孔11a与相邻缸孔11b彼此相连接。通气孔12形成在缸孔11a和相邻缸孔11b的下部。通气孔12形成为用以防止在使用压铸法制造气缸体10的情况下在原材料中形成气孔(或空穴)。 [0050] 参照图3和图4来解释用于将喷镀材料热喷镀在缸孔11a上的过程。如图3所示，将热喷镀枪20插入到待进行热喷镀的缸孔11a中。进一步，将喷气夹具30插入到相邻缸孔11b的内部。喷气夹具30呈圆柱形。因此，喷气夹具30的外周面与相邻缸孔11b的内周面相对，并且在喷气夹具30的外周面与相邻缸孔11b的内周面之间形成有间隙。在喷气夹具30的外周面上形成有用于喷出空气的喷出口31。喷出口31设置在与相邻缸孔11b的顶部对应的位置。值得注意的是后面将对喷气夹具30的结构进行描述。 [0051] 接下来，如图4所示，从喷出口31喷出空气。通过这样做，如图4中的箭头所示，在相邻缸孔11b的内壁面附近形成空气屏障。从喷出口31喷出气体，使得气体从相邻缸孔11b的顶部向下流动，遍及该相邻缸孔11b的整个内壁面。由箭头指示的空气屏障形成在相邻缸孔11b的内部。即，气体在喷气夹具30的外周面与相邻缸孔11b的内周面之间的间隙空间中从相邻缸孔11b的顶部向下流动。该间隙空间需要具有使空气以适当速度流动并且不发生空气的拖曳的尺寸。替代性地，需要对待喷出的空气的量及其速度进行调节。然后，在形成空气屏障的同时，热喷镀枪20朝向缸孔11a的内壁面喷镀喷镀材料21。在喷气夹具30喷出气体而使得气体从相邻缸孔11b的顶部向下流动遍及相邻缸孔11b的整个内壁面的同时，热喷镀枪20朝向缸孔11a的内壁面喷镀喷镀材料21。然而，热喷镀枪20也可以通过使用电弧放电来喷镀例如为熔融铁丝的喷镀材料21。以此方式，朝向缸孔11a喷镀喷镀材料21。 [0052] 热喷镀膜形成在缸孔11a的内壁面上。在热喷镀工艺期间，在相邻缸孔11b中的间隙空间中形成空气屏障。这能够防止热喷镀液滴(炭烟和溅射的物质)通过通气孔12粘附至相邻缸孔11b的内壁面。如上所述，根据本示例性实施方式的热喷镀装置能够防止热喷镀液滴粘附至尚未进行热喷镀的相邻缸孔11b。热喷镀液滴的粘附是使热喷镀膜的粘合强度下降的原因之一，通过防止热喷镀液滴的粘附，能够防止热喷镀膜的剥落。进一步，也防止或减少热喷镀液滴粘附至夹具本身。即，由于能够朝向曲轴箱侧形成空气屏障而不余留任何未屏蔽空间，从而能够防止热喷镀液滴的拖曳。因此，能够防止热喷镀液滴通过通气孔12粘附至相邻缸孔11b的内壁面或喷气夹具30的表面。 [0053] 接下来，参照图5至图7来解释喷气夹具30的结构。图5是示意性示出喷气夹具30的结构的立体图。图6是示意性示出喷气夹具30的结构的XY剖面图。图7是示意性示出插入到相邻缸孔11b中的喷气夹具30的侧视图。 [0054] 如图5中所示，喷气夹具30包括主体32、盖33和保持部34。主体32是圆柱形的构件并且具有形成在其内部的空间，气体被供给到该空间中。主体32的直径略小于相邻缸孔11b的内径，从而主体32能够插入到相邻缸孔11b中。例如，当将喷气夹具30插入到相邻缸孔11b中时，在主体32的外周面与相邻缸孔11b的内壁面之间形成数毫米的间隙。 [0055] 盖33形成在主体32的顶端上。盖33呈圆盘状并且从主体32突出。盖33的直径大于相邻缸孔11b的直径。因此，当将喷气夹具30插入到相邻缸孔11b中时，相邻缸孔11b的顶部由盖33覆盖。能够将相邻缸孔11b的顶面(甲板面(deck surface))气密地封闭。这能够使气体更适当地流动。通过主动地迫使空气朝向曲轴箱侧流动，能够更可靠地防止喷镀材料的粘附。 [0056] 保持部34设置在盖33上。以保持部34被保持的状态沿竖向方向操纵(或移动)喷气夹具30。这使得喷气夹具30能够插入到相邻缸孔11b中或从相邻缸孔11b中移除。 [0057] 在主体32的外周面形成有呈圆孔状的多个喷出口31。该多个喷出口31以预定间距布置在主体32的外周面上。气体以根据主体32的外周面与相邻缸孔11b的内壁面之间的间隙而确定的流动速度从喷出口31喷出。喷出口31形成在主体32的顶部(即，上部)。即，喷出口31定位成紧邻盖33的下方。这种定位能够使气体更适当地向下流动。 [0058] 如图6所示，在主体32的内部沿径向形成有喷出口31。在图6中，在主体32的外周面32a上形成有八个喷出口31。喷出口31呈放射状地形成。因此，喷出口31沿着主体32的外周面32a以等间隔布置。即，喷出口31以45°的角度间隔布置。因此，一些喷出口31布置在主体 32的外周面32a的位于与邻近缸孔11a的一侧相反的一侧的区域中。在XY平面中，多个喷出口31以对称的形式布置。这种布置能够使气体更适当地向下流动。能够使气体均匀地流动并且因此更有效地防止热喷镀液滴的粘附。毋庸置疑，喷出口31的数目不限于八个。 [0059] 如图7中所示，这种构型能够形成遍及位于喷气夹具30与相邻缸孔11b之间的整个间隙的空气屏障。即，空气向下流动遍及喷气夹具30与相邻缸孔11b之间的整个间隙空间。这样，能够防止热喷镀液滴通过通气孔12粘附至相邻缸孔11b的内壁面。 [0060] 例如，如在日本未经审查的专利申请公开No.2006-233960的情况下，当仅在相邻缸孔的一部分中形成气幕时，气体在相邻缸孔中的流动速度是不均匀的。因此，在相邻缸孔中出现向上的空气流动。这导致空气的拖曳，从而导致热喷镀液滴可能会通过连接部分(曲轴箱部分)粘附至相邻缸孔中的活塞滑动所处的行程区域。 [0061] 与此相比，根据本示例性实施方式的喷气夹具30使得空气向下流动遍及相邻缸孔11b中的整个间隙空间。即，足以防止异物的粘附的大量空气在相邻缸孔11b中沿Z方向流动。因此，能够有效地防止热喷镀液滴通过通气孔12粘附至相邻缸孔11b。此外，由于空气均匀地向下流动，能够防止空气的任何向上拖曳。即使热喷镀液滴通过通气孔12进入到相邻缸孔11b的内部，热喷镀液滴粘附在位于通气孔12下方的区域。因此，这些热喷镀液滴粘附至位于活塞在相邻缸孔11b中滑动所处的行程区域的底部的下方的区域。因此，能够防止热喷镀膜的粘合强度的劣化并且防止热喷镀膜的剥落。 [0062] 由于形成有多个喷出口31，因此能够使气体更适当地流动。具体地，多个喷出口31以彼此之间具有间隔的方式沿周向方向布置。这允许适量的空气向下流动遍及整个圆周。遍及喷气夹具30与相邻缸孔11b之间的整个间隙空间形成向下的气流。这能够更有效地防止液滴的粘附。 [0063] 此外，需要执行的唯一动作是将喷气夹具30从相邻缸孔11b的上口插入。因此，有极佳的可使用性。因此，能够以高生产率执行热喷镀。此外，由于气体流动遍及相邻缸孔11b的内壁面与喷气夹具30之间的整个间隙，因此也能够防止热喷镀液滴粘附至喷气夹具30。因此，能够提高维护性能。此外，由于没有热喷镀液滴粘附至主体32的外周面32a，因此能够稳定地形成均匀的气流。 [0064] 通过使用根据该示例性实施方式的热喷镀装置来执行热喷镀，能够有效地防止热喷镀液滴粘附至缸孔11。因此，能够消除对遮盖(堵塞)通气孔12的需求。替代性地，能够消除准备内部未形成有通气孔12的原材料以及在执行热喷镀之后形成通气孔12的需求。因此，能够提高生产率。 [0065] 如上所述，热喷镀装置包括热喷镀枪20和喷气夹具30。应注意的是，在对图1所示的具有四个缸孔11的气缸体10执行热喷镀的情况下，可以准备两个热喷镀枪20和两个喷气夹具30。例如，将热喷镀枪20插入到第一缸孔11和第三缸孔11中，并且将喷气夹具30插入到第二缸孔11和第四缸孔11。然后，当在第二和第四缸孔11的内部喷出气体时，利用喷镀材料对第一和第三缸孔11的内壁面进行热喷镀。即，当对奇数号的缸孔11进行热喷镀时，则将喷气夹具30插入到偶数号的缸孔11中。 [0066] 在完成了对第一和第三缸孔11的内壁面的热喷镀之后，将热喷镀枪20和喷气夹具30从缸孔11移除。然后，将热喷镀枪20插入到第二和第四缸孔11中并利用喷镀材料对第二和第四缸孔11进行热喷镀。应注意的是，当利用喷镀材料对第二和第四缸孔11进行热喷镀时，由于第一和第三缸孔11已经进行过热喷镀，因此可以不使用喷气夹具30。如上所述，热喷镀枪20和喷气夹具30插入到成列布置的多个缸孔11中的交替的缸孔11中。这样能够实现有效率的热喷镀工艺。 [0067] (变型示例) [0068] 参照图8至图10来解释喷气夹具30的变型示例。图8至图10示出了喷出口31的布置的变型示例。图8至图10示意性地示出了喷气夹具30的结构。应注意的是，除了喷出口31的布置之外，该喷气夹具30的结构与第一示例性实施方式的结构是类似的，因此酌情省略了对其的解释。 [0069] 图8是示意性示出了根据变型示例1的喷气夹具30的侧视图。在图8中，喷出口31呈缝状。即，喷出口31的纵向方向与Z方向垂直并且该喷出口31沿着外周面形成。即使通过这种结构，气体也从相邻缸孔11的顶部向下喷出遍及相邻缸孔11的整个内壁面。即使在图8所示的结构中，也优选形成多个缝状喷出口31。此外，多个缝状喷出口31优选以对称的形式布置。这样能够使气流均匀。 [0070] 可替代地，喷出口31也可以具有其他形状。 [0071] 图9是示意性示出了根据变型示例2的喷气夹具30的侧视图。在图9中，多个喷出口31以螺旋的方式布置。具体地，多个喷出口31沿着螺旋线以等间隔布置在主体32的外周面上。多个喷出口31的位置彼此不同。即使通过这种结构，气体也从相邻缸孔11的顶部向下喷出遍及相邻缸孔11的整个内壁面。尽管在图9中示出多个喷出口在主体32的外周面上呈圆孔状，但不限于此。可替代地，多个喷出口在主体32的外周面上也可以呈缝状或其他形状。 [0072] 图10是示意性示出了根据变型示例3的喷气夹具30的剖视图。在图10中，每个喷出口31均沿斜向下的方向形成。喷出口31从主体32的轴线中心斜向下延伸至主体32的外周面。即使通过这种结构，气体也从相邻缸孔11的顶部向下喷出遍及相邻缸孔11的整个内壁面。喷出口31在主体32的外周面上可以例如呈圆孔状或缝状，但不限于此。可替代地，多个喷出口在主体32的外周面上也可以呈其他形状。 [0073] 应注意的是，本发明不局限于上述第一示例性实施方式，其能够酌情进行变型而不偏离本发明的主旨和范围。 [0074] 根据所描述的本发明，将显而易见的是本发明的实施方式可以以多种方式进行改变。这些改型不应被视作脱离本发明的主旨和范围，并且对本领域的技术人员而言将显而易见的是，所有这些变型均意在包含于随附权利要求的范围内。 |
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