JP2573611B2 - ピストンリング材の製造方法 - Google Patents
ピストンリング材の製造方法Info
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- JP2573611B2 JP2573611B2 JP18834687A JP18834687A JP2573611B2 JP 2573611 B2 JP2573611 B2 JP 2573611B2 JP 18834687 A JP18834687 A JP 18834687A JP 18834687 A JP18834687 A JP 18834687A JP 2573611 B2 JP2573611 B2 JP 2573611B2
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- Japan
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- piston ring
- rolling
- ring material
- manufacturing
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車、船舶、汎用等のエンジンに用いら
れるピストンリングの製造方法に関するものである。
れるピストンリングの製造方法に関するものである。
ピストンリングの断面形状は、長方形、さらに細長い
平線、あるいは複雑な形状をした異形がほとんどである
ため、その素材製造工程としては、伸線→圧延というプ
ロセスになる。従来の製造方法はこの中でも材料を加熱
しない冷間伸線→冷間圧延、もしくは伸線工程にのみ加
熱を行う温間伸線→冷間圧延の両者いずれかであった。
平線、あるいは複雑な形状をした異形がほとんどである
ため、その素材製造工程としては、伸線→圧延というプ
ロセスになる。従来の製造方法はこの中でも材料を加熱
しない冷間伸線→冷間圧延、もしくは伸線工程にのみ加
熱を行う温間伸線→冷間圧延の両者いずれかであった。
ピストンリングに供される材料は、室温では硬くしも
延性に欠けるため、従来のように冷間で加工した場合、
以下に述べるような組織と鋼材表面の欠陥を伴う。
延性に欠けるため、従来のように冷間で加工した場合、
以下に述べるような組織と鋼材表面の欠陥を伴う。
１）冷間伸線時に発生する欠陥 伸線加工は、素材径より小さいダイス穴を通して引抜
く加工形態であるため、材料に対しては、伸線方向に常
に引張応力が加わっており、その大きさは線材中心部ほ
ど大きい。このような加工方法を、冷間加工性に乏し
く、また組織的に非常に硬くて脆い炭化物が基質中に多
量に分散したピストンリング材に対して冷間で適用した
場合、基質は引張応力によって長手方向に伸びるが、硬
くて脆い炭化物は塑性変形することなく割れるか、もし
くは基質と炭化物の間の発生するせん断応力によって界
面に空洞（以後“ミクロボイド”と呼ぶ）が発生する
（第２図参照）。
く加工形態であるため、材料に対しては、伸線方向に常
に引張応力が加わっており、その大きさは線材中心部ほ
ど大きい。このような加工方法を、冷間加工性に乏し
く、また組織的に非常に硬くて脆い炭化物が基質中に多
量に分散したピストンリング材に対して冷間で適用した
場合、基質は引張応力によって長手方向に伸びるが、硬
くて脆い炭化物は塑性変形することなく割れるか、もし
くは基質と炭化物の間の発生するせん断応力によって界
面に空洞（以後“ミクロボイド”と呼ぶ）が発生する
（第２図参照）。
このような炭化物の割れやミクロボイドは、材料内部
に空間を作り、材料の見掛けの密度を低下させるため、
硬さや摩耗特性の低下を引き起こし、ピストンリング材
料に致命的な欠陥を与えることになる。
に空間を作り、材料の見掛けの密度を低下させるため、
硬さや摩耗特性の低下を引き起こし、ピストンリング材
料に致命的な欠陥を与えることになる。
２）冷間圧延時に発生する欠陥 第４図、第５図に示すように、断面形状が真円の材料
から、圧延機を使って断面形状を長方形に、さらには平
線にまで加工する場合、材料は幅方向よりも長手方向に
大きく伸ばされるため、長手方向に沿って引張残留応力
が働く。また幅方向に対しては、第４図、第５図中の平
面とコバ面で応力状態が異なる。平面では、材料は曲率
半径が増大する方向に加工されるため、応力状態として
は圧縮残留応力になるのに対して、コバ面では曲率半径
が減少する方向の変形になるため、引張残留応力が作用
することになる。すなわち、平面では長手方向に引張応
力、幅方向には圧縮応力が作用するために全体的には応
力が緩和された状態になるが、コバ面では両方向とも引
張応力となるために、加工特性の悪い材料では、第３図
に示すように表面にクラックが発生する。このようなク
ラックは、ピストンリングとしてカーリング加工する際
の折損原因となるため、上述のミクロボイド同様、本用
途に対しては存在してはならない欠陥の１つである。
から、圧延機を使って断面形状を長方形に、さらには平
線にまで加工する場合、材料は幅方向よりも長手方向に
大きく伸ばされるため、長手方向に沿って引張残留応力
が働く。また幅方向に対しては、第４図、第５図中の平
面とコバ面で応力状態が異なる。平面では、材料は曲率
半径が増大する方向に加工されるため、応力状態として
は圧縮残留応力になるのに対して、コバ面では曲率半径
が減少する方向の変形になるため、引張残留応力が作用
することになる。すなわち、平面では長手方向に引張応
力、幅方向には圧縮応力が作用するために全体的には応
力が緩和された状態になるが、コバ面では両方向とも引
張応力となるために、加工特性の悪い材料では、第３図
に示すように表面にクラックが発生する。このようなク
ラックは、ピストンリングとしてカーリング加工する際
の折損原因となるため、上述のミクロボイド同様、本用
途に対しては存在してはならない欠陥の１つである。
本発明は、以上のような背景に鑑み、材料欠陥の生じ
ないピストンリング材の製造方法の提供を目的とする。
ないピストンリング材の製造方法の提供を目的とする。
本発明者は、冷間伸線、冷間圧延時に生じる欠陥を生
じさせないために種々検討を行なった結果、材料を特定
の温度範囲、すなわち300〜900℃に加熱し、伸線および
圧延を行なえば、良好な結果を得られることを知見し
た。
じさせないために種々検討を行なった結果、材料を特定
の温度範囲、すなわち300〜900℃に加熱し、伸線および
圧延を行なえば、良好な結果を得られることを知見し
た。
すなわち本発明は、被加工材を300〜900℃の温間で伸
線加工した後、300〜900℃の温間で圧延を行なって所定
の寸法、形状にまで加工することを特徴とするピストン
リング材の製造方法である。
線加工した後、300〜900℃の温間で圧延を行なって所定
の寸法、形状にまで加工することを特徴とするピストン
リング材の製造方法である。
本発明において、伸線および圧延時の温度範囲を300
〜900℃と規定するのは、300℃未満では欠陥防止に十分
な効果が得られないためである。なお、望ましくは500
℃以上である。また、あまり高温に加熱すると、伸線時
等に使用される潤滑剤から浸炭、あるいは酸化等の問題
が生じる恐れがあるので900℃以下とする。
〜900℃と規定するのは、300℃未満では欠陥防止に十分
な効果が得られないためである。なお、望ましくは500
℃以上である。また、あまり高温に加熱すると、伸線時
等に使用される潤滑剤から浸炭、あるいは酸化等の問題
が生じる恐れがあるので900℃以下とする。
また、本発明が適用されるピストンリング材は、加工
性が劣り、かつ無理に加工すれば炭化物割れ、ミクロボ
イド、表面クラックといった欠陥が生じる合金元素を多
く含んだ材料であり、C0.7以上、Cr17％以上を含む鋼、
あるいはＶ、Ｗ、Mo等の元素を多量に含んだ鋼が対象と
なる。
性が劣り、かつ無理に加工すれば炭化物割れ、ミクロボ
イド、表面クラックといった欠陥が生じる合金元素を多
く含んだ材料であり、C0.7以上、Cr17％以上を含む鋼、
あるいはＶ、Ｗ、Mo等の元素を多量に含んだ鋼が対象と
なる。
また、本発明の別の効果として、加熱による変形抵抗
の減少によって１パス当りの減面率、圧下率の増加、中
間焼鈍の省略等の生産性向上、さらにはダイス圧延ロー
ルの摩耗量の低減等が得られる。
の減少によって１パス当りの減面率、圧下率の増加、中
間焼鈍の省略等の生産性向上、さらにはダイス圧延ロー
ルの摩耗量の低減等が得られる。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
本実施例に用い供試材および製造工程は、下記の
（１）、（２）に示す通りである。
（１）、（２）に示す通りである。
（２）製造工程 温間伸線（減面率83％）→焼鈍 →温間圧延（圧下率66％）…本発明 冷間伸線（減面率47％）→焼鈍 →冷間圧延（圧下率66％）…従来例 温間伸線（減面率83％）→焼鈍 →例間圧延（圧下率66％）…従来例 冷間伸線、温間圧延温度:780℃±10 第１図に本発明工程である温間伸線→温間圧延によっ
て製造したピストンリング材の表面部および中心部の光
学顕微鏡写真を示す。炭化物割れ、ミクロボイド、表面
クラック等の欠陥は全く認められず、非常に良好な組織
である。一方第２図および第３図に示した従来工程で製
造したものは、表面部に欠陥が見られ、特に第２図の冷
間伸線→冷間圧延によるものは、線材中心部にも大きな
炭化物割れ、ミクロボイドが発生しており、従来工程と
本発明工程にはっきりした有意差が認められる。
て製造したピストンリング材の表面部および中心部の光
学顕微鏡写真を示す。炭化物割れ、ミクロボイド、表面
クラック等の欠陥は全く認められず、非常に良好な組織
である。一方第２図および第３図に示した従来工程で製
造したものは、表面部に欠陥が見られ、特に第２図の冷
間伸線→冷間圧延によるものは、線材中心部にも大きな
炭化物割れ、ミクロボイドが発生しており、従来工程と
本発明工程にはっきりした有意差が認められる。
本発明によって従来より生じていた炭化物割れ、ミク
ロボイド、表面クラック等の欠陥がなくなり、品質の向
上が達成できた。
ロボイド、表面クラック等の欠陥がなくなり、品質の向
上が達成できた。
第１図は、本発明加工方法である温間伸線→温間圧延に
よって製造したピストンリング材の光学顕微鏡金属組織
写真（×400）で、（ａ）は表面部、（ｂ）は中心部、
第２図は冷間伸線→冷間圧延によって製造したピストン
リング材の光学顕微鏡金属組織写真（×400）で、
（ａ）は表面部、（ｂ）は中心部、第３図は温間伸線→
冷間圧延によって製造したピストンリング材の光学顕微
鏡金属組織写真（×400）で、（ａ）は表面部、（ｂ）
は中心部、第４図はラウンドエッジのピストンリング材
の圧延状態を表した図、第５図はエッジャーロールを用
いた、スクエア断面のピストンリング材の圧延状態を表
した図である。 1:圧延ロール、2:エッジャーロール、 3:タークスロール、4:被圧延材平面、 5:被圧延材コバ面
よって製造したピストンリング材の光学顕微鏡金属組織
写真（×400）で、（ａ）は表面部、（ｂ）は中心部、
第２図は冷間伸線→冷間圧延によって製造したピストン
リング材の光学顕微鏡金属組織写真（×400）で、
（ａ）は表面部、（ｂ）は中心部、第３図は温間伸線→
冷間圧延によって製造したピストンリング材の光学顕微
鏡金属組織写真（×400）で、（ａ）は表面部、（ｂ）
は中心部、第４図はラウンドエッジのピストンリング材
の圧延状態を表した図、第５図はエッジャーロールを用
いた、スクエア断面のピストンリング材の圧延状態を表
した図である。 1:圧延ロール、2:エッジャーロール、 3:タークスロール、4:被圧延材平面、 5:被圧延材コバ面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｚ
Claims (1)
- 【請求項１】合金組成として、重量％で少なくともC0.7
％以上またはCr17％以上を含む鋼からなる被加工材を30
0〜900℃の温間中で伸線した後に、300〜900℃の温間中
で圧延を行なって所定の寸法、形状にまで加工すること
を特徴とするピストンリング材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18834687A JP2573611B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | ピストンリング材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18834687A JP2573611B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | ピストンリング材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6435173A JPS6435173A (en) | 1989-02-06 |
| JP2573611B2 true JP2573611B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=16222012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18834687A Expired - Lifetime JP2573611B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | ピストンリング材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2573611B2 (ja) |
-
1987
- 1987-07-28 JP JP18834687A patent/JP2573611B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6435173A (en) | 1989-02-06 |
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