JP2003014120A - 耐摩環およびその製造方法 - Google Patents
耐摩環およびその製造方法Info
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- JP2003014120A JP2003014120A JP2001197605A JP2001197605A JP2003014120A JP 2003014120 A JP2003014120 A JP 2003014120A JP 2001197605 A JP2001197605 A JP 2001197605A JP 2001197605 A JP2001197605 A JP 2001197605A JP 2003014120 A JP2003014120 A JP 2003014120A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】リング溝加工性に優れた耐摩環およびその製造
方法を提案する。 【解決手段】金属粉末に、黒鉛粉を混合した混合粉を段
付きリング状に成形した一対の圧粉体となし、該一対の
圧粉体のピストンリング溝相当部に略ピストンリング溝
に相当する寸法形状に加工されたリング状易加工材を挟
み込み、焼結・一体化する。易加工材は、MnS 、CaF2、
BN、およびエンスタタイトのうちから選ばれた１種また
は２種以上の被削性改善用粒子を0.1 〜３％、Ｃを0.8
〜1.1 ％、Cuを０〜４％含有し、残部実質的にFeからな
る組成と、基地組織としてパーライト組織を有する焼結
体とすることが好ましい。また易加工材を可溶性耐熱材
料としてもよい。金属粉末は、オーステナイト系ステン
レス鋼粉とすることが好ましい。
方法を提案する。 【解決手段】金属粉末に、黒鉛粉を混合した混合粉を段
付きリング状に成形した一対の圧粉体となし、該一対の
圧粉体のピストンリング溝相当部に略ピストンリング溝
に相当する寸法形状に加工されたリング状易加工材を挟
み込み、焼結・一体化する。易加工材は、MnS 、CaF2、
BN、およびエンスタタイトのうちから選ばれた１種また
は２種以上の被削性改善用粒子を0.1 〜３％、Ｃを0.8
〜1.1 ％、Cuを０〜４％含有し、残部実質的にFeからな
る組成と、基地組織としてパーライト組織を有する焼結
体とすることが好ましい。また易加工材を可溶性耐熱材
料としてもよい。金属粉末は、オーステナイト系ステン
レス鋼粉とすることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに鋳包まれて使用される耐摩環に係り、特にアルミニ
ウム合金製ピストン用多孔質金属焼結体製耐摩環に関す
る。
ンに鋳包まれて使用される耐摩環に係り、特にアルミニ
ウム合金製ピストン用多孔質金属焼結体製耐摩環に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年のエンジンの軽量化および放熱性を
高める目的から、アルミニウム合金製のエンジンが一般
化しつつあり、ピストンもアルミニウム合金製となって
いる。一方で、エンジン高出力化の要請に伴い、エンジ
ンはより高温の燃焼環境に曝され、またピストンリング
にも厳しい耐摩耗性が要求されている。
高める目的から、アルミニウム合金製のエンジンが一般
化しつつあり、ピストンもアルミニウム合金製となって
いる。一方で、エンジン高出力化の要請に伴い、エンジ
ンはより高温の燃焼環境に曝され、またピストンリング
にも厳しい耐摩耗性が要求されている。
【０００３】このようなピストンリングへの耐摩耗性向
上の要求から、高硬度のピストンリングが使用されるよ
うになっている。そのため、ピストンリング溝は、これ
らピストンリングの端面で叩きを受けるため、通常のア
ルミニウム合金ではピストンリング溝のへたりや変形が
生じるおそれがある。特に、ディーゼルエンジンのトッ
プリングでは燃焼圧が直接作用するので、トップリング
溝にはピストンリングによる衝撃が繰り返され、へたり
摩耗が生じやすい。トップリング溝に摩耗が生じると、
ガス漏れやオイル漏れが生じ、エンジン出力の低下をき
たすこととなる。
上の要求から、高硬度のピストンリングが使用されるよ
うになっている。そのため、ピストンリング溝は、これ
らピストンリングの端面で叩きを受けるため、通常のア
ルミニウム合金ではピストンリング溝のへたりや変形が
生じるおそれがある。特に、ディーゼルエンジンのトッ
プリングでは燃焼圧が直接作用するので、トップリング
溝にはピストンリングによる衝撃が繰り返され、へたり
摩耗が生じやすい。トップリング溝に摩耗が生じると、
ガス漏れやオイル漏れが生じ、エンジン出力の低下をき
たすこととなる。
【０００４】このような問題を解決するために、ピスト
ンリング溝にピストン材料（アルミニウム合金）よりは
高強度の材料からなる耐摩環を固着し、ピストンリング
を耐摩環により支持する構成が提案されている。例え
ば、ディーゼルエンジン用のピストンでは、そのトップ
リング溝にニレジスト鋳鉄製のインサート（耐摩環）を
鋳包み、この耐摩環によってシリンダ内におけるピスト
ン摺動時のピストンリング溝の摩耗を防止するようにし
たものが主流となっている。
ンリング溝にピストン材料（アルミニウム合金）よりは
高強度の材料からなる耐摩環を固着し、ピストンリング
を耐摩環により支持する構成が提案されている。例え
ば、ディーゼルエンジン用のピストンでは、そのトップ
リング溝にニレジスト鋳鉄製のインサート（耐摩環）を
鋳包み、この耐摩環によってシリンダ内におけるピスト
ン摺動時のピストンリング溝の摩耗を防止するようにし
たものが主流となっている。
【０００５】しかし、ニレジスト鋳鉄で耐摩環を構成す
ると、鋳造品であるため材料費が高いうえに歩留りが低
いうえ、さらに切削加工性が悪く、コスト高になるとと
もに、鋳包み性改善のためにアルミナイズ処理が必要不
可欠となる。また、鉄合金のため質量が高く、また熱伝
導率も不十分であるためエンジンの高性能化を阻害する
という問題があった。
ると、鋳造品であるため材料費が高いうえに歩留りが低
いうえ、さらに切削加工性が悪く、コスト高になるとと
もに、鋳包み性改善のためにアルミナイズ処理が必要不
可欠となる。また、鉄合金のため質量が高く、また熱伝
導率も不十分であるためエンジンの高性能化を阻害する
という問題があった。
【０００６】このような問題に対して、特開平３−1390
66号公報には、耐摩耗性向上のため、アルミニウム合金
製ピストンに鋳包んで使用するに好適な、多孔質金属強
化材が提案されている。この多孔質金属強化材は、Ni、
Co、Cr、Mo、Mn、Ｗよりなる群から選ばれた１種または
２種以上と鉄とからなる合金の粉末、あるいは、Ni、C
o、Cr、Mo、Mn、Ｗよりなる群から選ばれた１種または
２種以上と鉄とからなる合金の粉末と、鉄粉との混合
物、を多孔質状に焼結して得られる焼結体である。
66号公報には、耐摩耗性向上のため、アルミニウム合金
製ピストンに鋳包んで使用するに好適な、多孔質金属強
化材が提案されている。この多孔質金属強化材は、Ni、
Co、Cr、Mo、Mn、Ｗよりなる群から選ばれた１種または
２種以上と鉄とからなる合金の粉末、あるいは、Ni、C
o、Cr、Mo、Mn、Ｗよりなる群から選ばれた１種または
２種以上と鉄とからなる合金の粉末と、鉄粉との混合
物、を多孔質状に焼結して得られる焼結体である。
【０００７】また、特開平８−319504号公報には、Cr、
Mo、Ｖ、Ｗ、Mn、Siのうち少なくとも１種が２〜70％、
炭素が0.07〜8.2 ％、残部が不可避の不純物の組成をも
つ鉄系原料粉末を用いて焼結体とし、気体中で冷却し気
体焼入れして、構成する金属の硬さをマイクロビッカー
ス硬さでHv200 〜800 に設定した多孔質金属焼結体と、
気孔に含浸し固化した軽金属とを備えた金属焼結体複合
材料が提案されている。
Mo、Ｖ、Ｗ、Mn、Siのうち少なくとも１種が２〜70％、
炭素が0.07〜8.2 ％、残部が不可避の不純物の組成をも
つ鉄系原料粉末を用いて焼結体とし、気体中で冷却し気
体焼入れして、構成する金属の硬さをマイクロビッカー
ス硬さでHv200 〜800 に設定した多孔質金属焼結体と、
気孔に含浸し固化した軽金属とを備えた金属焼結体複合
材料が提案されている。
【０００８】また、特開2001-32747号公報には、ピスト
ン溝を構成する、相対密度50〜80％のオーステナイト系
ステンレス鋼製多孔質体からなる支持部材を本体に鋳包
んでなる内燃機関用アルミニウム合金製ピストンが提案
されている。
ン溝を構成する、相対密度50〜80％のオーステナイト系
ステンレス鋼製多孔質体からなる支持部材を本体に鋳包
んでなる内燃機関用アルミニウム合金製ピストンが提案
されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】特開平３−139066号公
報、特開平８−319504号公報、特開2001-32747号公報に
記載された技術では、多孔質金属焼結体（焼結合金）を
アルミニウム合金製ピストンに鋳包んで使用することに
より、ピストンリング溝の耐摩耗性は確かに向上する
が、ピストン鋳包み後にリング溝加工を行う必要があ
る。
報、特開平８−319504号公報、特開2001-32747号公報に
記載された技術では、多孔質金属焼結体（焼結合金）を
アルミニウム合金製ピストンに鋳包んで使用することに
より、ピストンリング溝の耐摩耗性は確かに向上する
が、ピストン鋳包み後にリング溝加工を行う必要があ
る。
【００１０】多孔質金属焼結体は、切削加工性が低く、
さらに、空孔を有するため断続切削となり切削抵抗が高
く、切削工具（バイト）寿命が短く、切削工具交換のた
めに切削加工能率が低下し、製造コストの高騰を招くと
いう問題があり、さらに、上記したような多孔質金属焼
結体では、Cr、Mo、Ｖ等の合金元素を多量に添加してお
り、経済的に不利となるとともに、ピストン鋳包み後の
リング溝加工性がさらに悪化するという問題があった。
さらに、空孔を有するため断続切削となり切削抵抗が高
く、切削工具（バイト）寿命が短く、切削工具交換のた
めに切削加工能率が低下し、製造コストの高騰を招くと
いう問題があり、さらに、上記したような多孔質金属焼
結体では、Cr、Mo、Ｖ等の合金元素を多量に添加してお
り、経済的に不利となるとともに、ピストン鋳包み後の
リング溝加工性がさらに悪化するという問題があった。
【００１１】このような問題に対し、特開平9-209827号
公報には、アルミニウム或いはアルミニウム合金粒子と
硬質粒子とからなるピストン頂部を強化するための耐摩
環となる埋込部材に、リング溝となる外周溝を予め成形
するとともに、アルミニウム基材と接する側の表層部ほ
どアルミニウム或いはアルミニウム合金粒子が多く配分
されるようにして、あるいはさらに外周溝に除去可能な
幅木を係留して、あるいは金型に逆溝形状部を形成し
て、該埋込部材を中子として金型内に収容したのち、ピ
ストン基材となる溶湯を注入する、内燃機関用ピストン
の製造方法が提案されている。しかしながら、特開平9-
209827号公報に記載された技術では、複雑な中子の製作
工程を必要とするため、ピストンの製造工程が複雑化
し、生産性が低下するという問題があった。
公報には、アルミニウム或いはアルミニウム合金粒子と
硬質粒子とからなるピストン頂部を強化するための耐摩
環となる埋込部材に、リング溝となる外周溝を予め成形
するとともに、アルミニウム基材と接する側の表層部ほ
どアルミニウム或いはアルミニウム合金粒子が多く配分
されるようにして、あるいはさらに外周溝に除去可能な
幅木を係留して、あるいは金型に逆溝形状部を形成し
て、該埋込部材を中子として金型内に収容したのち、ピ
ストン基材となる溶湯を注入する、内燃機関用ピストン
の製造方法が提案されている。しかしながら、特開平9-
209827号公報に記載された技術では、複雑な中子の製作
工程を必要とするため、ピストンの製造工程が複雑化
し、生産性が低下するという問題があった。
【００１２】本発明は、上記した従来技術の問題を有利
に解決し、耐摩環のリング溝加工性を改善し、ピストン
鋳包み後のリング溝加工の負荷を軽減できる、リング溝
加工性に優れた耐摩環およびその製造方法を提案するこ
とを目的とする。
に解決し、耐摩環のリング溝加工性を改善し、ピストン
鋳包み後のリング溝加工の負荷を軽減できる、リング溝
加工性に優れた耐摩環およびその製造方法を提案するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題を達成するため、ピストンリング溝加工性の向上に
影響する因子について鋭意検討した。その結果、リング
溝加工の負荷を軽減するためには、耐摩環において、ピ
ストン鋳包み後切削加工により削除されるリング溝相当
部のみを切削等の加工により除去しやすい材質とするこ
とにより、簡便で、かつリング溝加工の負荷が顕著に低
減できることに思い至った。本発明は、このような考え
のもとに、さらに検討を加え完成されたものである。
課題を達成するため、ピストンリング溝加工性の向上に
影響する因子について鋭意検討した。その結果、リング
溝加工の負荷を軽減するためには、耐摩環において、ピ
ストン鋳包み後切削加工により削除されるリング溝相当
部のみを切削等の加工により除去しやすい材質とするこ
とにより、簡便で、かつリング溝加工の負荷が顕著に低
減できることに思い至った。本発明は、このような考え
のもとに、さらに検討を加え完成されたものである。
【００１４】すなわち、本発明は、多孔質金属焼結体か
らなる耐摩環であって、該耐摩環のピストンリング溝相
当部が易加工材で構成されたことを特徴とするリング溝
加工性に優れた耐摩環であり、また、 本発明では、前記
易加工材が、MnS 、CaF2、BN、およびエンスタタイトの
うちから選ばれた１種または２種以上の被削性改善用粒
子を0.1 〜３質量％、Ｃを0.8 〜1.1 質量％、Cuを０〜
４質量％含有し、残部実質的にFeからなる組成と、基地
組織としてパーライト組織を有する、焼結体であること
が好ましく、また、本発明では、前記易加工材が、基地
組織としてパーライト組織を有する溶製鋼材であること
が好ましく、また、本発明では、前記易加工材が、可溶
性耐熱材料であることが好ましく、また、本発明では、
前記多孔質金属焼結体が、質量％で、Ｃ：0.1 〜1.5
％、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.1 ％以
下、Ｓ：0.03％以下、Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜2
5.0％を含み、残部実質的にFeからなる組成を有する多
孔質オーステナイト系ステンレス鋼焼結体であることが
好ましい。
らなる耐摩環であって、該耐摩環のピストンリング溝相
当部が易加工材で構成されたことを特徴とするリング溝
加工性に優れた耐摩環であり、また、 本発明では、前記
易加工材が、MnS 、CaF2、BN、およびエンスタタイトの
うちから選ばれた１種または２種以上の被削性改善用粒
子を0.1 〜３質量％、Ｃを0.8 〜1.1 質量％、Cuを０〜
４質量％含有し、残部実質的にFeからなる組成と、基地
組織としてパーライト組織を有する、焼結体であること
が好ましく、また、本発明では、前記易加工材が、基地
組織としてパーライト組織を有する溶製鋼材であること
が好ましく、また、本発明では、前記易加工材が、可溶
性耐熱材料であることが好ましく、また、本発明では、
前記多孔質金属焼結体が、質量％で、Ｃ：0.1 〜1.5
％、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.1 ％以
下、Ｓ：0.03％以下、Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜2
5.0％を含み、残部実質的にFeからなる組成を有する多
孔質オーステナイト系ステンレス鋼焼結体であることが
好ましい。
【００１５】また、本発明は、金属粉末に、黒鉛粉と、
潤滑剤粉末とを混合して混合粉としたのち、該混合粉を
リング状に成形して圧粉体となし、ついで該圧粉体を焼
結して耐摩環とする多孔質金属焼結体製耐摩環の製造方
法において、前記圧粉体を、外周にピストンリング溝を
有する略所定形状の耐摩環を高さ方向に二分割した形状
の一対の圧粉体とし、該一対の圧粉体のピストンリング
溝相当部に略ピストンリング溝に相当する寸法形状に加
工されたリング状易加工材を挟み込んだのち、前記一対
の圧粉体を焼結・一体化して、多孔質金属焼結体製耐摩
環とすることを特徴とするリング溝加工性に優れた耐摩
環の製造方法であり、また、 本発明は、前記易加工材
が、MnS 、CaF2、BN、およびエンスタタイトのうちから
選ばれた１種または２種以上の被削性改善用粒子を0.1
〜３質量％、Ｃを0.8 〜1.1 質量％、Cuを０〜４質量％
含有し、残部実質的にFeからなる組成を有する、圧粉体
または前記組成に加えて、基地組織としてパーライト組
織を有する焼結体であることが好ましく、また、本発明
では、前記易加工材が、基地組織としてパーライト組織
を有する溶製鋼材であることが好ましく、また、 本発明
では、前記易加工材を、可溶性耐熱材料とすることが好
ましい。また、本発明では、前記金属粉末が、質量％
で、Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜25.0％を含み、好ま
しくは、Ｃ：0.3％以下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％
以下、Ｐ：0.1 ％以下、Ｓ：0.03％以下を含有し、残部
実質的にFeからなる組成を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼粉であることが好ましい。
潤滑剤粉末とを混合して混合粉としたのち、該混合粉を
リング状に成形して圧粉体となし、ついで該圧粉体を焼
結して耐摩環とする多孔質金属焼結体製耐摩環の製造方
法において、前記圧粉体を、外周にピストンリング溝を
有する略所定形状の耐摩環を高さ方向に二分割した形状
の一対の圧粉体とし、該一対の圧粉体のピストンリング
溝相当部に略ピストンリング溝に相当する寸法形状に加
工されたリング状易加工材を挟み込んだのち、前記一対
の圧粉体を焼結・一体化して、多孔質金属焼結体製耐摩
環とすることを特徴とするリング溝加工性に優れた耐摩
環の製造方法であり、また、 本発明は、前記易加工材
が、MnS 、CaF2、BN、およびエンスタタイトのうちから
選ばれた１種または２種以上の被削性改善用粒子を0.1
〜３質量％、Ｃを0.8 〜1.1 質量％、Cuを０〜４質量％
含有し、残部実質的にFeからなる組成を有する、圧粉体
または前記組成に加えて、基地組織としてパーライト組
織を有する焼結体であることが好ましく、また、本発明
では、前記易加工材が、基地組織としてパーライト組織
を有する溶製鋼材であることが好ましく、また、 本発明
では、前記易加工材を、可溶性耐熱材料とすることが好
ましい。また、本発明では、前記金属粉末が、質量％
で、Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜25.0％を含み、好ま
しくは、Ｃ：0.3％以下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％
以下、Ｐ：0.1 ％以下、Ｓ：0.03％以下を含有し、残部
実質的にFeからなる組成を有するオーステナイト系ステ
ンレス鋼粉であることが好ましい。
【００１６】また、本発明は、金属粉末に、黒鉛粉と、
潤滑剤粉末とを混合して混合粉としのち、該混合粉をリ
ング状に形成して圧粉体となし、ついで該圧粉体を焼結
して耐摩環とする多孔質金属焼結体製耐摩環の製造方法
において、前記圧粉体を、外周にピストンリング溝を有
する略所定形状の耐摩環を高さ方向に二分割した形状の
一対の圧粉体とし、前記一対の圧粉体を焼結・一体化し
て多孔質金属焼結体としたのち、該多孔質金属焼結体の
ピストンリング溝相当部に略ピストンリング溝に相当す
る寸法形状に加工された可溶性耐熱材料を挟み込むこと
を特徴とするリング溝加工性に優れた耐摩環の製造方法
であり、また、本発明は、前記金属粉末が、質量％で、
Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜25.0％を含み、好ましく
は、Ｃ：0.3 ％以下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以
下、Ｐ：1.0 ％以下、Ｓ：0.03％以下を含有し、残部実
質的にFeからなる組成を有するオーステナイト系ステン
レス鋼粉であることが好ましい。
潤滑剤粉末とを混合して混合粉としのち、該混合粉をリ
ング状に形成して圧粉体となし、ついで該圧粉体を焼結
して耐摩環とする多孔質金属焼結体製耐摩環の製造方法
において、前記圧粉体を、外周にピストンリング溝を有
する略所定形状の耐摩環を高さ方向に二分割した形状の
一対の圧粉体とし、前記一対の圧粉体を焼結・一体化し
て多孔質金属焼結体としたのち、該多孔質金属焼結体の
ピストンリング溝相当部に略ピストンリング溝に相当す
る寸法形状に加工された可溶性耐熱材料を挟み込むこと
を特徴とするリング溝加工性に優れた耐摩環の製造方法
であり、また、本発明は、前記金属粉末が、質量％で、
Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜25.0％を含み、好ましく
は、Ｃ：0.3 ％以下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以
下、Ｐ：1.0 ％以下、Ｓ：0.03％以下を含有し、残部実
質的にFeからなる組成を有するオーステナイト系ステン
レス鋼粉であることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の耐摩環は、多孔質金属焼
結体で構成され焼結体のままで製品とされ、アルミニウ
ム合金製ピストンに鋳包まれる。ピストンに鋳包まれた
のち、耐摩環は、ピストンリング溝を仕上げ加工され
て、ピストンリングを装着され、使用に供せられる。
結体で構成され焼結体のままで製品とされ、アルミニウ
ム合金製ピストンに鋳包まれる。ピストンに鋳包まれた
のち、耐摩環は、ピストンリング溝を仕上げ加工され
て、ピストンリングを装着され、使用に供せられる。
【００１８】本発明の耐摩環は、ピストンリング溝相当
部に切削等加工が容易な、易加工材を複合化して構成す
ることを特徴とする。耐摩環のピストンリング溝相当部
を易加工材とすることにより、ピストンに鋳包んだのち
のリング溝加工の加工負荷が軽減される。本発明でい
う、易加工材とは、切削等加工が容易な、被削性に優れ
た材料を意味する。易加工材としては、例えば、可溶性
耐熱材料（可溶性鋳型材）、あるいは被削性改善用粒子
を含んだ鉄基焼結体または鉄基溶製材が挙げられる。
部に切削等加工が容易な、易加工材を複合化して構成す
ることを特徴とする。耐摩環のピストンリング溝相当部
を易加工材とすることにより、ピストンに鋳包んだのち
のリング溝加工の加工負荷が軽減される。本発明でい
う、易加工材とは、切削等加工が容易な、被削性に優れ
た材料を意味する。易加工材としては、例えば、可溶性
耐熱材料（可溶性鋳型材）、あるいは被削性改善用粒子
を含んだ鉄基焼結体または鉄基溶製材が挙げられる。
【００１９】可溶性耐熱材料（可溶性鋳型材）として
は、アルミニウム溶湯に晒されても形状の変化が少な
く、鋳造後水等の溶剤で容易に溶出し、リング溝加工を
殆ど必要としない材料、例えば塩中子と称される可溶性
鋳型材が好ましい。なお、本発明いう、可溶性耐熱材料
（可溶性鋳型材）は、塩中子に限定されるものではない
ことはいうまでもない。
は、アルミニウム溶湯に晒されても形状の変化が少な
く、鋳造後水等の溶剤で容易に溶出し、リング溝加工を
殆ど必要としない材料、例えば塩中子と称される可溶性
鋳型材が好ましい。なお、本発明いう、可溶性耐熱材料
（可溶性鋳型材）は、塩中子に限定されるものではない
ことはいうまでもない。
【００２０】また、本発明に好適に使用される易加工材
としては、被削性改善用粒子を含んだ鉄基圧粉体または
鉄基焼結体または鉄基溶製材がある。易加工材として好
適な鉄基焼結体は、被削性改善用粒子を0.1 〜３質量
％、Ｃを0.8 〜1.1 質量％、Cuを０〜４質量％含有し、
残部実質的にFeからなる組成と、基地組織としてパーラ
イト組織を有することが好ましい。被削性改善用粒子と
して、MnS 、CaF2、BN、およびエンスタタイトのうちか
ら選ばれた１種または２種以上とすることが好ましい。
としては、被削性改善用粒子を含んだ鉄基圧粉体または
鉄基焼結体または鉄基溶製材がある。易加工材として好
適な鉄基焼結体は、被削性改善用粒子を0.1 〜３質量
％、Ｃを0.8 〜1.1 質量％、Cuを０〜４質量％含有し、
残部実質的にFeからなる組成と、基地組織としてパーラ
イト組織を有することが好ましい。被削性改善用粒子と
して、MnS 、CaF2、BN、およびエンスタタイトのうちか
ら選ばれた１種または２種以上とすることが好ましい。
【００２１】被削性改善用粒子の含有量が、0.1 質量％
未満では、被削性改善効果が不足し、 一方、３質量％を
超えて含有すると、成形性、寸法精度が低下する。この
ため、被削性改善用粒子の含有量は0.1 〜３質量％の範
囲に限定することが好ましい。 なお、より好ましくは、
0.3 〜 0.8％である。また、鉄基焼結体のＣ含有量が0.
8 質量％未満では、延性が増加するが被削性が低下す
る。一方、1.1 質量％を超えて含有すると、セメンタイ
ト析出量が増加し、 同様に被削性が低下する。このた
め、鉄基焼結体のＣ含有量は0.8 〜1.1 質量％に限定す
ることが好ましい。
未満では、被削性改善効果が不足し、 一方、３質量％を
超えて含有すると、成形性、寸法精度が低下する。この
ため、被削性改善用粒子の含有量は0.1 〜３質量％の範
囲に限定することが好ましい。 なお、より好ましくは、
0.3 〜 0.8％である。また、鉄基焼結体のＣ含有量が0.
8 質量％未満では、延性が増加するが被削性が低下す
る。一方、1.1 質量％を超えて含有すると、セメンタイ
ト析出量が増加し、 同様に被削性が低下する。このた
め、鉄基焼結体のＣ含有量は0.8 〜1.1 質量％に限定す
ることが好ましい。
【００２２】鉄基焼結体は、 上記した成分以外の残部は
実質的にFeからなる組成を有する。易加工材としての鉄
基焼結体は、上記した組成と、基地組織として、好まし
くは面積率で95％以上のパーライト組織を有することが
好ましい。パーライト組織の面積率が95％未満では、硬
さが硬くなり被削性が低下する。
実質的にFeからなる組成を有する。易加工材としての鉄
基焼結体は、上記した組成と、基地組織として、好まし
くは面積率で95％以上のパーライト組織を有することが
好ましい。パーライト組織の面積率が95％未満では、硬
さが硬くなり被削性が低下する。
【００２３】なお、易加工材としての鉄基焼結体は、純
鉄粉に、黒鉛粉末と、被削性改善用粉末と、 あるいはさ
らに銅粉末と、を上記した組成となるように配合し、さ
らに潤滑剤粉末を添加して混合し混合粉としたのち、該
混合粉を、略耐摩環のピストンリング溝に相当する形状
の金型に装入、リング状の圧粉体としたのち、焼結する
ことにより製造することができる。
鉄粉に、黒鉛粉末と、被削性改善用粉末と、 あるいはさ
らに銅粉末と、を上記した組成となるように配合し、さ
らに潤滑剤粉末を添加して混合し混合粉としたのち、該
混合粉を、略耐摩環のピストンリング溝に相当する形状
の金型に装入、リング状の圧粉体としたのち、焼結する
ことにより製造することができる。
【００２４】なお、焼結体に代えて、圧粉体のままとし
てもよい。また、易加工材は、基地組織としてパーライ
ト組織を有する溶製鋼材としてもよい。このような溶製
鋼材としては、例えば、SK3 、SK4 、SK5 、SK6 等の炭
素鋼の溶製材が例示される。また、本発明では、ピスト
ンと耐摩環との間の境界面にクラックの発生を防止する
ため、耐摩環としては、ピストン材であるアルミニウム
合金との熱膨張率差ができるだけ小さい材料を使用し、
ピストン材との間に生じる熱応力をできるだけ少なくす
ることが肝要となる。このため、耐摩環材として、オー
ステナイト系ステンレス鋼焼結体を使用することが好ま
しい。オーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張率は、16
×10ー6〜18×10ー6／℃程度であり、アルミニウム合金の
熱膨張率(20 ×10ー6／℃）に近い。
てもよい。また、易加工材は、基地組織としてパーライ
ト組織を有する溶製鋼材としてもよい。このような溶製
鋼材としては、例えば、SK3 、SK4 、SK5 、SK6 等の炭
素鋼の溶製材が例示される。また、本発明では、ピスト
ンと耐摩環との間の境界面にクラックの発生を防止する
ため、耐摩環としては、ピストン材であるアルミニウム
合金との熱膨張率差ができるだけ小さい材料を使用し、
ピストン材との間に生じる熱応力をできるだけ少なくす
ることが肝要となる。このため、耐摩環材として、オー
ステナイト系ステンレス鋼焼結体を使用することが好ま
しい。オーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張率は、16
×10ー6〜18×10ー6／℃程度であり、アルミニウム合金の
熱膨張率(20 ×10ー6／℃）に近い。
【００２５】このようなことから、本発明では、耐摩環
を構成する多孔質金属焼結体を、質量％で、Ｃ：0.1 〜
1.5 ％、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.1 ％
以下、Ｓ：0.03％以下、Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜
25.0％を含み、残部実質的にFeである組成を有する多孔
質オーステナイト系ステンレス鋼焼結体とすることが好
ましい。
を構成する多孔質金属焼結体を、質量％で、Ｃ：0.1 〜
1.5 ％、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％以下、Ｐ：0.1 ％
以下、Ｓ：0.03％以下、Ni：5.0 〜15.0％、Cr：15.0〜
25.0％を含み、残部実質的にFeである組成を有する多孔
質オーステナイト系ステンレス鋼焼結体とすることが好
ましい。
【００２６】つぎに、多孔質オーステナイト系ステンレ
ス鋼焼結体の組成限定理由について説明する。なお、以
下、組成における質量％は単に％と記す。 Ｃ：0.1 〜1.5 ％ Ｃは、焼結体の強度を増加させる元素であり、 本発明で
は強度確保と耐摩耗性向上のため0.1 ％以上の含有を必
要とする。なお、1.5 ％を超えて含有すると炭化物が粗
大化し被削性が低下する。このため、Ｃは0.1 〜1.5 ％
に限定することが好ましい。
ス鋼焼結体の組成限定理由について説明する。なお、以
下、組成における質量％は単に％と記す。 Ｃ：0.1 〜1.5 ％ Ｃは、焼結体の強度を増加させる元素であり、 本発明で
は強度確保と耐摩耗性向上のため0.1 ％以上の含有を必
要とする。なお、1.5 ％を超えて含有すると炭化物が粗
大化し被削性が低下する。このため、Ｃは0.1 〜1.5 ％
に限定することが好ましい。
【００２７】Si：1.0 ％以下
Siは、焼結体の強度を増加させる元素であり、 0.3 ％以
上含有することが好ましいが、 1.0 ％を超えて含有する
と、焼結体が脆化する傾向となる。このため、Siは1.0
％以下とすることが好ましい。 Mn：2.0 ％以下 Mnは、焼結体の強度を増加させる元素であり、 本発明で
は0.05％以上含有することが好ましいが、 ２.0％を超え
て含有すると、焼結体が脆化する傾向となる。このた
め、Mnは２.0％以下とすることが好ましい。
上含有することが好ましいが、 1.0 ％を超えて含有する
と、焼結体が脆化する傾向となる。このため、Siは1.0
％以下とすることが好ましい。 Mn：2.0 ％以下 Mnは、焼結体の強度を増加させる元素であり、 本発明で
は0.05％以上含有することが好ましいが、 ２.0％を超え
て含有すると、焼結体が脆化する傾向となる。このた
め、Mnは２.0％以下とすることが好ましい。
【００２８】Ｐ：0.1 ％以下、
Ｐは、0.1 ％を超えて含有すると、ステダイト炭化物が
増加し被削性が低下する。このため、Ｐは0.1 ％以下に
限定することが好ましい。なお、 より好ましくは0.05％
以下である。 Ｓ：0.03％以下 Ｓは、硫化物を形成し、材料の延性、 靭性を低下させる
ためできるだけ低減することが好ましい。このようなこ
とから、本発明では、Ｓは0.03％以下に限定することが
好ましい。
増加し被削性が低下する。このため、Ｐは0.1 ％以下に
限定することが好ましい。なお、 より好ましくは0.05％
以下である。 Ｓ：0.03％以下 Ｓは、硫化物を形成し、材料の延性、 靭性を低下させる
ためできるだけ低減することが好ましい。このようなこ
とから、本発明では、Ｓは0.03％以下に限定することが
好ましい。
【００２９】Ni：5.0 〜15.0％
Niは、オーステナイト化元素であり、本発明では５％以
上含有することが好ましい。一方、15.0％を超えて含有
すると、硬さが低下する。このため、Niは5.0〜15.0％
の範囲に限定することが好ましい。 Cr：15.0〜25.0％ Crは、固溶強化元素であり、所望の強度を確保するため
に15.0％以上含有することが好ましい。一方、25.0％を
超えて含有すると、Cr炭化物の粒界上への析出が顕著と
なり耐摩耗性が低下する。このため、Crは15.0〜25.0％
の範囲に限定することが好ましい。
上含有することが好ましい。一方、15.0％を超えて含有
すると、硬さが低下する。このため、Niは5.0〜15.0％
の範囲に限定することが好ましい。 Cr：15.0〜25.0％ Crは、固溶強化元素であり、所望の強度を確保するため
に15.0％以上含有することが好ましい。一方、25.0％を
超えて含有すると、Cr炭化物の粒界上への析出が顕著と
なり耐摩耗性が低下する。このため、Crは15.0〜25.0％
の範囲に限定することが好ましい。
【００３０】上記した成分以外に、Mo、Ti、Nbのうちの
１種または２種以上を合計で１％以下含有してもなんら
問題はない。上記した成分以外の残部は、実質的にFeで
ある。なお、不可避的不純物として、Ｎ：0.1 ％以下、
Se：0.15％以下が許容できる。ついで、本発明の耐摩環
の製造方法について、説明する。
１種または２種以上を合計で１％以下含有してもなんら
問題はない。上記した成分以外の残部は、実質的にFeで
ある。なお、不可避的不純物として、Ｎ：0.1 ％以下、
Se：0.15％以下が許容できる。ついで、本発明の耐摩環
の製造方法について、説明する。
【００３１】耐摩環は、多孔質金属焼結体により製造さ
れる。多孔質金属焼結体は、原料とする金属粉末と、黒
鉛粉末と、潤滑剤粉末とを混合して混合粉としたのち、
これら混合粉を金型に装入して加圧成形しリング状の圧
粉体とし、該圧粉体を焼結して耐摩環とする。なお、本
発明では、原料粉として使用する金属粉末を、オーステ
ナイト系ステンレス鋼粉とすることが好ましい。
れる。多孔質金属焼結体は、原料とする金属粉末と、黒
鉛粉末と、潤滑剤粉末とを混合して混合粉としたのち、
これら混合粉を金型に装入して加圧成形しリング状の圧
粉体とし、該圧粉体を焼結して耐摩環とする。なお、本
発明では、原料粉として使用する金属粉末を、オーステ
ナイト系ステンレス鋼粉とすることが好ましい。
【００３２】なお、オーステナイト系ステンレス鋼粉と
しては、SUS 302,SUS 303 ,SUS 304,SUS 304L,SUS 316,
SUS 317, SUS 310S,が好ましい。中でも、 耐摩環の材質
としては、境界面のクラック発生を防止する観点から熱
膨張率が高い、SUS 303, SUS304とすることが好まし
い。SUS 304 であれば、耐酸化性、耐摩耗性向上も期待
できる。
しては、SUS 302,SUS 303 ,SUS 304,SUS 304L,SUS 316,
SUS 317, SUS 310S,が好ましい。中でも、 耐摩環の材質
としては、境界面のクラック発生を防止する観点から熱
膨張率が高い、SUS 303, SUS304とすることが好まし
い。SUS 304 であれば、耐酸化性、耐摩耗性向上も期待
できる。
【００３３】上記したようなオーステナイト系ステンレ
ス鋼粉を、好ましくは上記した多孔質オーステナイト系
ステンレス鋼焼結体組成となるように、さらに黒鉛粉末
と、潤滑剤粉末とともに混合し混合粉とする。ついで混
合粉を、金型に装入し加圧成形して環状（リング状）の
圧粉体とする。混合粉の成形方法は、特に限定されない
が、薄い環状とするには成形プレス等を用いることが好
ましい。
ス鋼粉を、好ましくは上記した多孔質オーステナイト系
ステンレス鋼焼結体組成となるように、さらに黒鉛粉末
と、潤滑剤粉末とともに混合し混合粉とする。ついで混
合粉を、金型に装入し加圧成形して環状（リング状）の
圧粉体とする。混合粉の成形方法は、特に限定されない
が、薄い環状とするには成形プレス等を用いることが好
ましい。
【００３４】本発明では、金型を、段付きリング形状の
圧粉体が成形できる金型とし、該金型に混合粉を装入し
加圧成形して、図１（ａ）に示す断面形状のリング状圧
粉体１ａ，１ｂを一対製作する。この段付きリング形状
の圧粉体１ａ，１ｂは、略所定形状の、外周にピストン
リング溝を形成した耐摩環を、高さ方向に二等分した、
分割面に対し対称な一方１ａまたは他方１ｂと同一形状
とする。一方の段付きリング形状の圧粉体１ａを他方の
段付きリング形状の圧粉体１ｂの上に、図１（ｂ）に示
すように重ねることにより、外周にリング溝を形成した
所定の耐摩環形状に略等しくなる。
圧粉体が成形できる金型とし、該金型に混合粉を装入し
加圧成形して、図１（ａ）に示す断面形状のリング状圧
粉体１ａ，１ｂを一対製作する。この段付きリング形状
の圧粉体１ａ，１ｂは、略所定形状の、外周にピストン
リング溝を形成した耐摩環を、高さ方向に二等分した、
分割面に対し対称な一方１ａまたは他方１ｂと同一形状
とする。一方の段付きリング形状の圧粉体１ａを他方の
段付きリング形状の圧粉体１ｂの上に、図１（ｂ）に示
すように重ねることにより、外周にリング溝を形成した
所定の耐摩環形状に略等しくなる。
【００３５】そして、 本発明では、一対の段付きリング
形状の圧粉体１ａ，１ｂを重ねあわせた圧粉体１のピス
トンリング溝相当部２に、略ピストンリング溝に相当す
る寸法形状に加工されたリング状、 或いはリングの半割
形状の易加工材３を載置し、図２に示すように、易加工
材３を挟み込む。易加工材としては、上記した組成の被
削性改善用粒子を含んだ鉄基焼結体、または鉄基溶製材
（溶製鋼材）あるいは、可溶性耐熱材料（可溶性鋳型
材）が挙げられ、リング状、あるいはリングを半割した
形状に加工して用いることが好ましい。なお、焼結体と
することなく圧紛体のままでもよく、その後の焼結処理
により焼結体とすることもできる。
形状の圧粉体１ａ，１ｂを重ねあわせた圧粉体１のピス
トンリング溝相当部２に、略ピストンリング溝に相当す
る寸法形状に加工されたリング状、 或いはリングの半割
形状の易加工材３を載置し、図２に示すように、易加工
材３を挟み込む。易加工材としては、上記した組成の被
削性改善用粒子を含んだ鉄基焼結体、または鉄基溶製材
（溶製鋼材）あるいは、可溶性耐熱材料（可溶性鋳型
材）が挙げられ、リング状、あるいはリングを半割した
形状に加工して用いることが好ましい。なお、焼結体と
することなく圧紛体のままでもよく、その後の焼結処理
により焼結体とすることもできる。
【００３６】なお、易加工材として可溶性耐熱材料を用
いる場合は、一対のリング状の圧粉体を重ね合わせて、
焼結・一体化して多孔質金属焼結体としたのち、この多
孔質金属焼結体のピストンリング溝相当部に、略ピスト
ンリング溝に相当する寸法形状に加工されたリングを半
割した形状の可溶性耐熱材料を挟み込み、耐摩耗とし
て、ピストンに鋳包むことが好ましい。
いる場合は、一対のリング状の圧粉体を重ね合わせて、
焼結・一体化して多孔質金属焼結体としたのち、この多
孔質金属焼結体のピストンリング溝相当部に、略ピスト
ンリング溝に相当する寸法形状に加工されたリングを半
割した形状の可溶性耐熱材料を挟み込み、耐摩耗とし
て、ピストンに鋳包むことが好ましい。
【００３７】なお、易加工材は、耐摩環のピストンリン
グ溝となるリング状の領域と等しいか、あるいは加工代
を見込んで、ピストンリング溝となるリング状の領域よ
りわずかに小さい領域に充填されることが好ましい。ま
た、易加工材は、耐摩環の外周面よりわずかに、好まし
くは0.1mm 以下、凹んだ状態に充填されることが好まし
い。これにより、耐摩環の仕上げ加工量が低減できる。
グ溝となるリング状の領域と等しいか、あるいは加工代
を見込んで、ピストンリング溝となるリング状の領域よ
りわずかに小さい領域に充填されることが好ましい。ま
た、易加工材は、耐摩環の外周面よりわずかに、好まし
くは0.1mm 以下、凹んだ状態に充填されることが好まし
い。これにより、耐摩環の仕上げ加工量が低減できる。
【００３８】ピストンリング溝相当部に易加工材３を挟
み込んだ、一対の圧粉体１は、ついで、焼結処理を施さ
れて、焼結体とされるとともに、重ね合わせ部が焼結接
合し一体の多孔質金属焼結体となる。このようにして得
られたリング状の多孔質金属焼結体を、ピストンを形成
する鋳型のリング溝対応部位に装着し、その鋳型内に溶
融アルミニウム合金溶湯を注入し、高圧ダイキャストし
てあるいは溶湯鍛造して多孔質金属焼結体を鋳包んだピ
ストンを製造する。これにより、焼結体の空孔に溶湯が
侵入しピストン材との接合が完了する。その後、耐摩環
は、所定のリング溝寸法に切削加工され、リング溝相当
部を構成していた易加工材は除去され、耐摩耗性に優れ
た多孔質金属焼結体からなるリング溝となる。
み込んだ、一対の圧粉体１は、ついで、焼結処理を施さ
れて、焼結体とされるとともに、重ね合わせ部が焼結接
合し一体の多孔質金属焼結体となる。このようにして得
られたリング状の多孔質金属焼結体を、ピストンを形成
する鋳型のリング溝対応部位に装着し、その鋳型内に溶
融アルミニウム合金溶湯を注入し、高圧ダイキャストし
てあるいは溶湯鍛造して多孔質金属焼結体を鋳包んだピ
ストンを製造する。これにより、焼結体の空孔に溶湯が
侵入しピストン材との接合が完了する。その後、耐摩環
は、所定のリング溝寸法に切削加工され、リング溝相当
部を構成していた易加工材は除去され、耐摩耗性に優れ
た多孔質金属焼結体からなるリング溝となる。
【００３９】本発明では、ピストンリング溝相当部が易
加工材で構成されているため、溝加工の負荷は非常に軽
微となる。なお、易加工材が可溶性耐熱材料（可溶性鋳
型材）の場合には、水等の溶剤をピストンリング溝相当
部に供給することにより、切削加工することなく、ある
いは軽度の仕上げ加工を施すのみで、外周に所定寸法の
ピストンリング溝を形成した耐摩環とすることができ
る。また、易加工材が被削性改善用粒子を含有した鉄基
焼結体或いは溶製材の場合でも、被削性に優れるため、
溝加工の負荷は顕著に軽減される。
加工材で構成されているため、溝加工の負荷は非常に軽
微となる。なお、易加工材が可溶性耐熱材料（可溶性鋳
型材）の場合には、水等の溶剤をピストンリング溝相当
部に供給することにより、切削加工することなく、ある
いは軽度の仕上げ加工を施すのみで、外周に所定寸法の
ピストンリング溝を形成した耐摩環とすることができ
る。また、易加工材が被削性改善用粒子を含有した鉄基
焼結体或いは溶製材の場合でも、被削性に優れるため、
溝加工の負荷は顕著に軽減される。
【００４０】
【実施例】オーステナイト系ステンレス鋼粉（金属粉
末）に、黒鉛粉末、潤滑剤粉末を混合して、 混練して混
合粉としたのち、金型に充填し成形プレスにより加圧成
形して、図１（ａ）に示す形状の段付きリング形状の圧
粉体を一対作製した。なお、段付リング形状は所定寸法
の耐摩環の高さ方向に二等分した形状である。
末）に、黒鉛粉末、潤滑剤粉末を混合して、 混練して混
合粉としたのち、金型に充填し成形プレスにより加圧成
形して、図１（ａ）に示す形状の段付きリング形状の圧
粉体を一対作製した。なお、段付リング形状は所定寸法
の耐摩環の高さ方向に二等分した形状である。
【００４１】ついで、上記した一対の段付きリング形状
の圧粉体を、 図１（ｂ）に示すように高さ方向に積み重
ねて、表１に示す易加工材３をピストンリング溝相当部
２に挟み込んだのち、1000〜1250℃で焼結し、耐摩環と
した。易加工材が鉄基焼結体の場合は、表１に示す組成
の材料で、所定寸法の耐摩環リング溝相当の寸法形状の
リング状圧粉体とした。
の圧粉体を、 図１（ｂ）に示すように高さ方向に積み重
ねて、表１に示す易加工材３をピストンリング溝相当部
２に挟み込んだのち、1000〜1250℃で焼結し、耐摩環と
した。易加工材が鉄基焼結体の場合は、表１に示す組成
の材料で、所定寸法の耐摩環リング溝相当の寸法形状の
リング状圧粉体とした。
【００４２】また、易加工材が、可溶性耐熱材料の場合
は、所定寸法の耐摩環リング溝相当の寸法形状のリング
を半割した形状に加工した。なお、易加工材３として可
溶性耐熱材料を使用する場合は、一対の段付きリング形
状の圧粉体を上記した条件で焼結したのち、リングを半
割りした形状に加工した易加工材を、耐摩環リング溝相
当部２に挟み込み耐摩環とした。
は、所定寸法の耐摩環リング溝相当の寸法形状のリング
を半割した形状に加工した。なお、易加工材３として可
溶性耐熱材料を使用する場合は、一対の段付きリング形
状の圧粉体を上記した条件で焼結したのち、リングを半
割りした形状に加工した易加工材を、耐摩環リング溝相
当部２に挟み込み耐摩環とした。
【００４３】また、易加工材をピストンリング溝相当部
に挟み込まない、一体型の焼結体（耐摩環）も製作し、
従来例１とした。なお、一体型のニレジスト鋳鉄製の耐
摩環を従来例２とした。これら耐摩環を、ピストン用鋳
型のリング溝相当部に装着した。ついで鋳型内に、アル
ミニウム合金溶湯（JIS ＡＣ８Ａ）を注入したのち、溶
湯鍛造を施し所定の寸法のピストン形状に仕上げた。鋳
造後、耐摩環の外周に、切削加工により、所定寸法のピ
ストンリング溝を形成した。切削加工は、刃具（バイ
ト）材質をBNＸ4 、切削速度を250m／min 、切削長さを
2044ｍとして行った。切削後、刃具の摩耗量、切削面粗
さを測定し、簡易的に切削面の初期粗さの30％増となる
までを刃具寿命とし、被削性の評価を行った。被削性評
価は、従来例２であるニレジスト鋳鉄を切削加工した場
合の刃具寿命を１とする刃具寿命比で行った。なお、易
加工材として、 可溶性耐熱材（塩中子）を使用した場合
には、外周に水を水を供給し、 易加工材を溶出したの
ち、仕上げ加工のみを施した。
に挟み込まない、一体型の焼結体（耐摩環）も製作し、
従来例１とした。なお、一体型のニレジスト鋳鉄製の耐
摩環を従来例２とした。これら耐摩環を、ピストン用鋳
型のリング溝相当部に装着した。ついで鋳型内に、アル
ミニウム合金溶湯（JIS ＡＣ８Ａ）を注入したのち、溶
湯鍛造を施し所定の寸法のピストン形状に仕上げた。鋳
造後、耐摩環の外周に、切削加工により、所定寸法のピ
ストンリング溝を形成した。切削加工は、刃具（バイ
ト）材質をBNＸ4 、切削速度を250m／min 、切削長さを
2044ｍとして行った。切削後、刃具の摩耗量、切削面粗
さを測定し、簡易的に切削面の初期粗さの30％増となる
までを刃具寿命とし、被削性の評価を行った。被削性評
価は、従来例２であるニレジスト鋳鉄を切削加工した場
合の刃具寿命を１とする刃具寿命比で行った。なお、易
加工材として、 可溶性耐熱材（塩中子）を使用した場合
には、外周に水を水を供給し、 易加工材を溶出したの
ち、仕上げ加工のみを施した。
【００４４】
【表１】
【００４５】本発明例はいずれも、刃具寿命が延びてお
り、リング溝加工の負荷が顕著に低減している。一方、
本発明例に比べ従来例は、刃具寿命が短く、リング溝加
工の負荷軽減が十分でない。
り、リング溝加工の負荷が顕著に低減している。一方、
本発明例に比べ従来例は、刃具寿命が短く、リング溝加
工の負荷軽減が十分でない。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、耐摩環のリング溝加工
性が向上し、ピストン鋳包み後のリング溝加工の負荷を
軽減でき、耐摩環の生産性が向上するという、産業上格
段の効果を奏する。
性が向上し、ピストン鋳包み後のリング溝加工の負荷を
軽減でき、耐摩環の生産性が向上するという、産業上格
段の効果を奏する。
【図１】本発明に用いる段付きリング状圧紛体の形状を
模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
【図２】圧紛体に易加工材を挟み込んだ状態をしめす断
面図である。
面図である。
１、１ａ、１ｂ 圧粉体
２ ２ａ、２ｂ リング溝相当部
３ 易加工材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58
Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｇ
Ｎ
３０２ ３０２Ｚ
Ｆ１６Ｊ 1/01 Ｆ１６Ｊ 1/01
1/08 1/08
9/00 9/00 Ａ
Claims (12)
- 【請求項１】 多孔質金属焼結体からなる耐摩環であっ
て、該耐摩環のピストンリング溝相当部が易加工材で構
成されたことを特徴とするリング溝加工性に優れた耐摩
環。 - 【請求項２】 前記易加工材が、MnS 、CaF2、BN、およ
びエンスタタイトのうちから選ばれた１種または２種以
上の被削性改善用粒子を0.1 〜３質量％、Ｃを0.8 〜1.
1 質量％、Cuを０〜４質量％含有し、残部実質的にFeか
らなる組成と、基地組織としてパーライト組織を有す
る、焼結体であることを特徴とする請求項１に記載の耐
摩環。 - 【請求項３】 前記易加工材が、基地組織としてパーラ
イト組織を有する溶製鋼材であることを特徴とする請求
項１に記載の耐摩環。 - 【請求項４】 前記易加工材が、可溶性耐熱材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の耐摩環。 - 【請求項５】 前記多孔質金属焼結体が、質量％で、 Ｃ：0.1 〜1.5 ％、 Si：1.0 ％以下、 Mn：2.0 ％以下、 Ｐ：0.1 ％以下、 Ｓ：0.03％以下、 Ni：5.0 〜15.0％、 Cr：15.0〜25.0％、 を含み、残部実質的にFeである組成を有する多孔質オー
ステナイト系ステンレス鋼焼結体であることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれかに記載の耐摩環。 - 【請求項６】 金属粉末に、黒鉛粉と、潤滑剤粉末とを
混合して混合粉としたのち、該混合粉をリング状に成形
して圧粉体となし、ついで該圧粉体を焼結して耐摩環と
する多孔質金属焼結体製耐摩環の製造方法において、前
記圧粉体を、外周にピストンリング溝を有する略所定形
状の耐摩環を高さ方向に二分割した形状の一対の圧粉体
とし、該一対の圧粉体のピストンリング溝相当部に略ピ
ストンリング溝に相当する寸法形状に加工されたリング
状易加工材を挟み込んだのち、前記一対の圧粉体を焼結
・一体化して、多孔質金属焼結体製耐摩環とすることを
特徴とするリング溝加工性に優れた耐摩環の製造方法。 - 【請求項７】 前記易加工材が、MnS 、CaF2、BN、およ
びエンスタタイトのうちから選ばれた１種または２種以
上の被削性改善用粒子を0.1 〜３質量％、Ｃを0.8 〜1.
1 質量％、Cuを０〜４質量％含有し、残部実質的にFeか
らなる組成を有する、圧粉体または焼結体であることを
特徴とする請求項６に記載の耐摩環の製造方法。 - 【請求項８】 前記易加工材が、基地組織としてパーラ
イト組織を有することを特徴とする請求項６に記載の耐
摩環の製造方法。 - 【請求項９】 前記易加工材が、可溶性耐熱材料である
ことを特徴とする請求項６に記載の耐摩環の製造方法。 - 【請求項10】 金属粉末に、黒鉛粉と、潤滑剤粉末とを
混合して混合粉としたのち、該混合粉をリング状に成形
して圧粉体となし、ついで該圧粉体を焼結して耐摩環と
する多孔質金属焼結体製耐摩環の製造方法において、前
記圧粉体を、外周にピストンリング溝を有する略所定形
状の耐摩環を高さ方向に二分割した形状の一対の圧粉体
とし、前記一対の圧粉体を焼結・一体化して多孔質金属
焼結体としたのち、該多孔質金属焼結体のピストンリン
グ溝相当部に略ピストンリング溝に相当する寸法形状に
加工された可溶性耐熱材料を挟み込むことを特徴とする
リング溝加工性に優れた耐摩環の製造方法。 - 【請求項11】 前記金属粉末が、質量％で、Ni：5.0 〜
15.0％、Cr：15.0〜25.0％を含有するオーステナイト系
ステンレス鋼粉であることを特徴とする請求項６ないし
10のいずれかに記載の耐摩環の製造方法。 - 【請求項12】 前記オーステナイト系ステンレス鋼粉
が、Ni：5.0 〜15.0％以下、Cr：15.0〜25.0％を含み、
さらに、Ｃ：0.3 ％以下、Si：1.0 ％以下、Mn：2.0 ％
以下、Ｐ：0.1 ％以下、Ｓ：0.03％以下を含有し、残部
実質的にFeからなる組成を有することを特徴とする請求
項11に記載の耐摩環の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001197605A JP2003014120A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 耐摩環およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001197605A JP2003014120A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 耐摩環およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014120A true JP2003014120A (ja) | 2003-01-15 |
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ID=19035175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001197605A Pending JP2003014120A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 耐摩環およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003014120A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009155696A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 摺動部材用鉄基焼結合金 |
| KR101322300B1 (ko) | 2011-10-07 | 2013-10-28 | 주식회사 티엠시 | 디젤 엔진용 알루미늄 합침 소결 인서트링 일체형 엔진 피스톤의 제조 방법 |
| WO2015043734A3 (de) * | 2013-09-23 | 2015-05-21 | Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh | Verfahren zur herstellung eines sinterfügeteils mit hochgenauer radialer präzision und teilesatz aus sinterfügetellen |
-
2001
- 2001-06-29 JP JP2001197605A patent/JP2003014120A/ja active Pending
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| CN105939802A (zh) * | 2013-09-23 | 2016-09-14 | 吉凯恩粉末冶金工程有限公司 | 以高精确的径向精度制造烧结件的方法以及具有烧结接合件的成套部件 |
| US10413967B2 (en) | 2013-09-23 | 2019-09-17 | Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh | Method for producing a sintered part with high radial precision, and set of parts comprising joining parts to be sintered |
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