用于气缸体的热处理装置以及用于气缸体的热处理方法

摘要

本发明提供一种用于气缸体的热处理装置，该热处理装置通过供给气体执行热处理。该热处理装置包括构造成从气缸体的缸孔的在缸孔的轴线方向上的第一侧或第二侧朝向缸孔供给气体的第一供给部。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于气缸体的热处理装置和用于气缸体的热处理 方法的技术。

背景技术

气缸体是公知的构成发动机的部件。作为用于气缸体的热处理 装置和热处理方法，公开了一种在进行气缸体的淬火过程的冷却时 将冷却空气供给至气缸体的两个侧面的装置和方法(日本专利申请 公开No.2008-303437)。

气缸体具有复杂的构型，其中，气缸与曲轴箱由铝合金一体铸 造而成。因此，如在JP2008-303437A中作为示例公开的用于气缸 体的热处理装置和热处理方法的仅将冷却空气供给至两个侧面的构 型中，很可能不能有效地执行气缸体的升温和降温。

发明内容

本发明提供了一种能够有效执行热处理的用于气缸体的热处理 装置和用于气缸体的热处理方法。

根据本发明的第一方面的热处理装置通过供给气体执行对气缸 体的热处理。该热处理装置包括构造成从气缸体的缸孔的在缸孔的 轴线方向上的第一侧或第二侧朝向缸孔供给气体的第一供给部。

根据本发明的第一方面的热处理装置，能够有效地执行气缸体 的热处理。

在第一方面中，热处理装置还可以包括第二供给部，该第二供 给部构造成从第一侧或第二侧朝向气缸体的侧面供给气体，拟制体 的侧面沿缸孔的排列方向延伸。

在以上方面中，第一供给部可以包括作为用于气体的喷口的第 一供给孔，第二供给部可以包括作为用于气体的喷口的第二供给孔， 并且第一供给孔和第二供给孔中的至少一者可以是沿着气缸体的缸 孔的排列方向的缝隙。

在以上方面中，所述气缸体可以包括多个气缸体，并且第一供 给孔和第二供给孔在缸孔的排列方向上可以比待经受热处理的气缸 体中的、在缸孔的排列方向上具有最长长度的气缸体长。

在以上方面中，气缸体可以包括多个气缸体，在与缸孔的轴线 方向以及排列方向垂直的预定方向上，第二供给孔可以设置于待经 受热处理的气缸体中的、在预定方向上具有最短长度的气缸体的两 个侧面的外侧，并且该第二供给孔可以在预定方向上设置于待经受 热处理的气缸体中的、在预定方向上具有最长长度的气缸体的两个 侧面的内侧。

一种根据本发明的第二方面的用于气缸体的热处理方法，其包 括通过从气缸体的缸孔的在缸孔的轴线方向上的第一侧或第二侧朝 向缸孔供给空气来对气缸体执行热处理。

根据本发明的第二方面的热处理方法，能够有效地执行气缸体 的热处理。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点、以 及技术和工业意义进行描述，其中，相同的附图标记指代相同的元 件，并且在附图中：

图1是示出了作为本发明的一种实施方式的热处理装置的构型 的示意图；

图2是示出了供给单元的构型的示意图；

图3是示出了供给单元的作用方式的示意图；

图4A是示出了供给单元与气缸体之间的位置关系的第一示意 图；

图4B是示出了供给单元与气缸体之间的位置关系的第二示意 图；

图5是示出了热处理装置的效果的图表；以及

图6是示出了热处理装置的效果的另一图表。

具体实施方式

将利用图1描述作为本发明的一种实施方式的热处理装置100 的构型。图1示意性地示出了热处理装置100的构型。图1中的虚 线示出了电信号线。图1中的双点划线示出了空气的循环方向。为 便于描述，图1以透明方式示出了处理室16等的内部。

该热处理装置100是作为本发明的一种实施方式的用于实施气 缸体热处理方法的热处理装置。该实施方式中的热处理装置100为 通过作为气体的空气对气缸体W进行热处理的装置。此外，该实施 方式中的热处理装置100被构造成为了进行时效处理而升高气缸体 W的温度。

热处理装置100包括供给单元10、循环风机容纳室13、加热器 容纳室14、多个循环管道15、处理室16、控制装置(在下文中， 被称为控制器)50、循环风机51、以及加热器52。在图1中，循环 管道15包括上管道和下管道。

在热处理装置100中，处理室16与加热器容纳室14彼此连通， 加热器容纳室14与循环风机容纳室13通过循环管道15彼此连通， 并且循环风机容纳室13与处理室16通过循环管道15彼此连通。由 此，构造成用于空气的循环路径。

循环风机容纳室13容纳循环风机51。循环风机51与控制器50 相连接，并且空气通过循环风机51在循环路径中循环。

处理室16与循环风机容纳室13的下游侧通过循环管道15连通。 在循环路径中，空气通过循环风机51以如下顺序循环：循环风机容 纳室13→循环管道15→处理室16→加热器容纳室14→循环管道 15→循环风机容纳室13。

处理室16容纳气缸体W，该气缸体W为热处理的对象。供给 单元10设置在处理室16的下端部处，即，设置在处理室16的在空 气流动方向上的上游侧的端部(上游侧端部)处。在供给单元10 的上游侧设置有温度传感器53。该温度传感器53与控制器50相连 接。

加热器容纳室14与处理室16的在空气流动方向上的下游侧的 端部(下游侧端部)连通。加热器容纳室14容纳有加热器52。

控制器50构造成将循环风机51和加热器52控制成使得空气以 预定温度且以预定空气流量送入到处理室16中。控制器50与循环 风机51、加热器52和温度传感器53连接。

控制器50具有通过温度传感器53对送入到处理室16中的空气 的温度进行检测的功能。此外，控制器50具有将循环风机51和加 热器52控制成使得空气以预定温度且以预定空气流量送入到处理 室16中的功能。

该实施方式中的热处理装置100被构造成将循环风机51和加热 器52控制成使得空气例如以200℃的温度且以20m/s的空气流量 通过供给单元10送入到处理室16中。本发明不限于该实施方式， 例如，可以适当地更改空气的温度和空气流量。

将使用图2来描述供给单元10的构型。图2以立体图示意性地 示出了供给单元10的构型。在下文中，将根据图2中示出的长度方 向(布置在处理室16中的气缸体W的缸孔B的排列方向)以及宽 度方向进行描述。宽度方向可被视作与长度方向垂直的方向。供给 单元10的宽度方向可被视作与缸孔B的轴线方向和排列方向垂直 的预定方向。为简化描述，图2通过双点划线以透明方式示出了气 缸体W。

缸孔B形成于布置在处理室16中的气缸体W的上部。此外， 曲轴室C在气缸体W的下部形成为与缸孔B连续(见图3、图4A 和图4B)。

换言之，缸孔B的下部与曲轴室C的上部沿缸孔B的轴线方向 相连续。可以认为缸孔B和曲轴室C形成沿着气缸体W的竖直方 向连通的通孔。

此外，形成在气缸体W上的多个缸孔B沿着与缸孔B的轴线 方向正交的方向(沿图2中的长度方向)排列。在此，本实施方式 中的气缸体W由铝合金形成。

供给单元10通过将循环空气经由后文描述的第一供给部11和 第二供给部12送入到处理室16中而对气缸体W供给循环空气。供 给单元10设置在布置于处理室16中的气缸体W的下方。

换言之，供给单元10设置在气缸体W的缸孔B的轴线方向上 的曲轴室C侧。供给单元10包括第一供给部11和第二供给部12。

第一供给部11在供给单元10的宽度方向上的大约中央部分处 形成为沿着长度方向彼此平行相邻。每个第一供给部11均形成为使 得在宽度方向上的剖面图(第一供给部11在被沿着宽度方向以及缸 孔B的轴线方向切割时的剖面形状)为近似梯形形状。

第一供给孔11A为在第一供给部11的顶端侧(在循环空气的流 动方向上的下游侧)开口的用于空气的喷口。每个第一供给孔11A 均呈缝隙(细长孔)的形状。

第一供给部11设置在气缸体W的曲轴室C的下方(位于循环 空气的流动方向上的上游侧)(见图3)，并且从第一供给孔11A朝 向处理室16中的气缸体W的缸孔B供给循环空气。

在此，第一供给部11的在长度方向上的长度被定义为L。此外， 第一供给孔11A之间的在宽度方向上的长度被定义为间隔D1。

第二供给部12以沿着长度方向彼此平行的方式形成。在供给单 元10的宽度方向上，第一供给部11设置在第二供给部12之间。每 个第二供给部12均形成为使得在宽度方向上的剖面图(第二供给部 12在被沿着宽度方向以及缸孔B的轴线方向切割时的剖面形状)为 近似梯形形状。

第二供给孔12A为在第二供给部12的顶端侧(在循环空气的流 动方向上的下游侧)开口的用于空气的喷口。每个第二供给孔12A 均呈缝隙(细长孔)的形状。

第二供给部12设置在气缸体W的沿气缸体W的长度方向延伸 的两个侧面(两侧的外侧面)的下方(位于循环空气的流动方向上 的上游侧)，并且从第二供给孔12A朝向处理室16中的气缸体W的 两个侧面供给循环空气。在下文中，在一些情况下，“气缸体W的 沿气缸体W的长度方向延伸的两个侧面”仅称作“气缸体W的两 个侧面”。

在此，第二供给部12在长度方向上的长度(长度L)与第一供 给部11在长度方向的长度相同。此外，第二供给孔12A之间的在 宽度方向上的长度被定义为间隔D2。

将使用图3来描述供给单元10的作用方式。在此，图3以宽度 方向上的剖面图示意性地示出了供给单元10的作用方式。此外，图 3中的箭头示出了空气的流动。

从第一供给孔11A供应到处理室16中的空气从气缸体W的曲 轴室C的下方朝向缸孔B行进。因此，借助于康达效应，空气沿着 形成有气缸体W的曲轴室C和缸孔B的部分的内周面(受热面) 流动，并且有效地将热量传递至形成有气缸体W的曲轴室C和缸 孔B的部分。

此外，从第二供给孔12A供给到处理室16中的空气从气缸体 W的下方朝向气缸体W的两个侧面行进。因此，借助于康达效应， 空气沿着气缸体W的两个侧面(受热面)流动，并且有效地将热量 传递至受热面。

以此方式，空气被沿着气缸体W的形成有曲轴室C和缸孔B 的部分的内周面(受热面)以及气缸体W的两个侧面(受热面)供 给，在气缸体W的表面中，这些面的面积相对较大。因此，被供给 的空气有效地将热量传递至气缸体W。例如，在对气缸体W供给 热空气的情况下，能够在短时间内有效地的升高气缸体W的温度。

在此，康达效应意指流体在有物体被放置在该流体流中时趋于 沿着该物体流动的特性。

将利用图4A和图4B来描述供给单元10相对于气缸体Wa和 气缸体Wb的位置关系。气缸体Wa的尺寸与气缸体Wb的尺寸彼 此不同。图4A以仰视图示意性地示出了供给单元10与气缸体Wa 之间的位置关系。图4B以仰视图示意性地示出了供给单元10与气 缸体Wb之间的位置关系。

在热处理装置100中，对多个气缸体W进行热处理。在此，在 将要于热处理装置100中的经受热处理的气缸体W中，最小的气缸 体W被定义为气缸体Wa，而最大的气缸体W被定义为气缸体Wb。

如图4A所示，气缸体Wa设置在供给单元10(未图示)的上 方。在此，气缸体Wa的在气缸体Wa的长度方向上的长度被定义 为La，且气缸体WA的在气缸体Wa的宽度方向上的长度被定义为 宽度Da。此外，气缸体Wa的缸孔B的直径被定义为直径Dba。

在气缸体Wa的长度方向上，第一供给孔11A和第二供给孔12A 的长度L充分地大于气缸体Wa的长度La。此外，假定在气缸体 Wa的宽度方向上，第二供给孔12A之间的间隔D2等于气缸体Wa 的宽度Da或大于宽度Da。另外，假定第一供给孔11A之间的间隔 D1等于气缸体Wa的缸孔B的直径Dba或小于直径Dba。

如图4B中所示，气缸体Wb设置在供给单元10的上方。在此， 气缸体Wb的在气缸体Wb的长度方向上的长度被定义为Lb，且气 缸体Wb的在气缸体Wb的宽度方向上的长度被定义为宽度Db。此 外，气缸体Wb的缸孔B的直径被定义为直径Dbb。

在气缸体Wb的长度方向上，第一供给孔11A和第二供给孔12A 的长度L略微大于气缸体Wb的长度Lb。此外，假定在气缸体Wb 的宽度方向上，第二供给孔12A之间的间隔D2等于气缸体Wb的 宽度Db或小于宽度Db。另外，假定第一供给孔11A之间的间隔 D1等于气缸体Wb的缸孔B的直径Dbb或小于直径Dbb。换言之， 第一供给孔11A设置在气缸体Wa和气缸体Wb的缸孔B的下方。

此外，第二供给孔12A之间的间隔D2被设定为等于或大于气 缸体WA的宽度Da并且被设定为等于或小于气缸体Wb的宽度Db。 即，第二供给孔12A在宽度方向上设置在气缸体Wa的沿气缸体 Wa的长度方向延伸的两个侧面的外侧，并且第二供给孔12A在宽 度方向上设置在气缸体Wb的两个侧面的内侧。在下文中，在一些 情况下，“气缸体Wa(Wb)的沿气缸体Wa(Wb)的长度方向延 伸的两个侧面”仅称作“气缸体Wa(Wb)的两个侧面”。

将使用图5和图6来描述热处理装置100的效果。图5和图6 以图表示出了热处理装置100在使用供给单元10的情况下的效果， 其中示出了对比示例与本发明的实施方式之间的比较，该对比示例 使用具有冲孔形状的供给单元，在整个板件上均匀地形成有通孔(在 下文中，称作标准供给单元)。

在图5中，纵坐标指代气缸体W的升温时间，并且在使用标准 供给单元的对比示例中的气缸体Wa的升温时间被限定为1。图5 示出了在使用标准供给单元的对比示例中的气缸体Wa的升温时 间、在使用供给单元10的本发明的实施方式中的气缸体Wa的升温 时间、以及在使用供给单元10的本发明的实施方式中的气缸体Wb 的升温时间。

此外，在图6中，横坐标指代气缸体W的升温时间，纵坐标指 代在热处理装置中使用的能量(循环风机51和加热器52等所使用 的能量)。各个数值均以无量纲值示出。

根据热处理装置100，能够有效地升高气缸体W的温度。即， 根据热处理装置100，空气沿着形成有曲轴室C和缸孔B的部分的 内周面(受热面)被供给，并且因此，被供给的空气有效地将热量 传递至气缸体W，从而在短时间内有效地执行气缸体W的热处理。

此外，热处理装置100被构造成除了沿着形成有曲轴室C和缸 孔B的部分的内周面供给气体外，还沿着气缸体W的两个侧面供 给气体。因此，能够进一步促进向气缸体W的热传递，并且能够在 短时间内更加有效地执行向气缸体W的热传递。

特别地，由于每个第一供给孔11A均具有缝隙的形状，因此从 第一供给孔11A喷出的空气被集中地供给至形成有气缸体W的曲 轴室C和缸孔B的部分的内周面，从而有效地执行气缸体W的热 处理。

类似地，由于每个第二供给孔12A均具有缝隙的形状，因此从 第二供给孔12A喷出的空气被集中地供给至气缸体W的两个侧面， 从而有效地执行气缸体W的热处理。

此外，在热处理装置100中，第一供给孔11A设置在气缸体 WA和气缸体Wb的缸孔B的下方(在空气流动方向上的上游侧)。 此外，在热处理装置100中，在气缸体Wb的长度方向上，第一供 给孔11A长于气缸体Wb。因此，根据热处理装置100，能够对从 最小的气缸体Wa至最大的气缸体Wb的各种尺寸的气缸体W发挥 出上述效果，从而增强通用性。

类似地，在气缸体Wa的宽度方向上，第二供给孔12A设置在 气缸体Wa的两个表面的外侧、并且设置在气缸体Wb的两个表面 的内侧。因此，能够对从最小的气缸体Wa至最大的气缸体Wb的 各种尺寸的气缸体W发挥出上述效果，从而增强通用性。

如图5中所示，当通过标准供给单元实现的升温时间为1时， 热处理装置100能够将用于气缸体Wa和气缸体Wb的升温时间减 少至大约1/4。

如图6中所示，且不论升温时间，与使用标准供给装置的热处 理装置所使用的能量(图6中的点划线)相比，使用供给单元10 的热处理装置100中所用的能量(图6中的实线)减少。即，根据 热处理装置100，能够有效地加热气缸体W，从而实现能源节约。

该实施方式中的供给单元10用在热处理装置100中，热处理装 置100用于为了时效处理而执行对气缸体W的升温，但是本发明不 限于该实施方式。例如，供给单元10可以用在执行对气缸体W的 降温(冷却)的热处理装置100中。

该实施方式中的热处理装置100采用的是供给单元10设置在气 缸体W下方的构型，但是本发明不限于该实施方式。例如，在空气 循环方向为与该实施方式中的空气循环方向相反的方向的情况下， 供给单元10可以设置在气缸体W的上方，以将空气供给至处理室 16。也就是说，供给单元10仅需要位于在放置于处理室16中的气 缸体W的缸孔B的轴线方向上夹着缸孔B的第一侧和第二侧中的 一侧，并且需要设置在空气流动方向的上游侧。