JP2709097B2 - Spring retainer - Google Patents

Spring retainer

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JP2709097B2
JP2709097B2 JP63254284A JP25428488A JP2709097B2 JP 2709097 B2 JP2709097 B2 JP 2709097B2 JP 63254284 A JP63254284 A JP 63254284A JP 25428488 A JP25428488 A JP 25428488A JP 2709097 B2 JP2709097 B2 JP 2709097B2
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Honda Motor Co Ltd
Showa Denko KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明ほエンジン機関に係り、さらに詳しくはエンジ
ン機関の動弁系に組込まれるスプリングリテーナに関す
るものである。
The present invention relates to an engine engine, and more particularly to a spring retainer incorporated in a valve train of an engine engine.

〔従来の技術および課題〕[Conventional technology and issues]

従来のエンジン機関のバルブ機構は例えば第3図のよ
うになっている。すなわちシリンダヘッド6にはバルブ
ガイド2が設けられ、バルブガイド2にはバルブステム
3が上下方向に摺動可能に支持されている。バルブステ
ム3の下端にはバルブフェース4が備えなられ、バルブ
フェース4は吸・排気ポートのバルブシート5と接離さ
れて吸・排気ポートを開閉するようになっている。
A valve mechanism of a conventional engine engine is, for example, as shown in FIG. That is, the valve guide 2 is provided on the cylinder head 6, and the valve stem 3 is supported on the valve guide 2 so as to be slidable in the vertical direction. A valve face 4 is provided at a lower end of the valve stem 3, and the valve face 4 is brought into contact with and separated from a valve seat 5 of an intake / exhaust port to open / close the intake / exhaust port.

バルブステム3の上端にはコッター7を介してスプリ
ングリテーナ1が固定されている。スプリングリテーナ
1とシリンダヘッド6の上面との間にはバルブスプリン
グ8が介装され、バルブスプリング8はバルブフェース
4をバルブシート5に着座させる方向に付勢している。
The spring retainer 1 is fixed to the upper end of the valve stem 3 via a cotter 7. A valve spring 8 is interposed between the spring retainer 1 and the upper surface of the cylinder head 6, and the valve spring 8 urges the valve face 4 in a direction for seating on the valve seat 5.

またシリンダヘッド6の上方には潤滑油が送油される
中空軸状のロッカーシャフト10が設けられ、ロッカーシ
ャフト10にはロッカーアーム11が摺動可能に取付けられ
ている。ロッカーアーム11の一端部はバルブステム3の
上端部に当接し、ロッカーアームの他端部はバルブリフ
タ(図示せず)の動きを伝達するプッシュロッド12に当
接されている。すなわちプッシュロッド12によってロッ
カーアーム11の他端部を突き上げるとバルブステム3は
押し下げられ、バルブフェース4はバルブシート5から
離間され吸・排気ポートが開かれる。プッシュロッド12
の下降時には、バルブスプリング8の作用でスプリング
リテーナ1を押し上げると、コッター7を介して接続さ
れているバルブステム3が上昇し、吸・排気ポートは閉
じられる。
A hollow shaft-shaped rocker shaft 10 to which lubricating oil is supplied is provided above the cylinder head 6, and a rocker arm 11 is slidably mounted on the rocker shaft 10. One end of the rocker arm 11 abuts on the upper end of the valve stem 3, and the other end of the rocker arm abuts on a push rod 12 for transmitting the movement of a valve lifter (not shown). That is, when the other end of the rocker arm 11 is pushed up by the push rod 12, the valve stem 3 is pushed down, the valve face 4 is separated from the valve seat 5, and the suction / exhaust port is opened. Push rod 12
When the valve retainer 1 is lowered, when the spring retainer 1 is pushed up by the action of the valve spring 8, the valve stem 3 connected via the cotter 7 is raised, and the suction / exhaust port is closed.

さてこのようなスプリングリテーナ1は従来はJISA G
4105に規定されているクロムモリブデン鋼などの強靱鋼
が使用されてきた。ところが上述したスプリングリテー
ナ1の機能からも分かるようにバルブリテーナはバルブ
−スプリング系統から発生する熱を速やかに放散させる
ための熱伝導率の大きいこと、およびバルブ、スプリン
グの負担を軽くするための慣性質量の小さいものが望ま
れていた。
By the way, such a spring retainer 1 is conventionally a JISA G
High-strength steels such as chromium molybdenum steel specified in 4105 have been used. However, as can be seen from the function of the spring retainer 1 described above, the valve retainer has a large thermal conductivity for quickly dissipating the heat generated from the valve-spring system, and an inertia for reducing the load on the valve and the spring. A small mass was desired.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

そこで上述の課題を解決するためにアルミニウム合金
(熱伝導率は鋼の薬4倍、質量は鋼の薬1/3)が考えら
れる。このため本件発明者は細菌開発されたFe、Mnを含
む高Siアルミニウム合金粉末に角のない球状セラミック
粒子あるいはセラミック粒子のうちでも比較的軟かいも
のを上記アルミニウム合金に配合すると耐摩耗性も向上
し相手材も摩耗することなく、優れたスプリングリテー
ナになることを確認し、提案した(特願昭63−8684
2).本願発明は先の発明の改良にかかわり、耐久性と
潤滑性を一層向上させたものである。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, an aluminum alloy (having a thermal conductivity four times that of steel and a mass of one-third of steel) can be considered. For this reason, the present inventor improved the wear resistance by blending the relatively high-ceramic ceramic particles or relatively soft ceramic particles among the high-Si aluminum alloy powders containing bacteria and Fe, Mn, which were developed with bacteria, into the aluminum alloy. It has been confirmed that the mating material becomes an excellent spring retainer without wear, and a proposal was made (Japanese Patent Application No. 63-8684).
2). The present invention relates to the improvement of the above invention, and further improves durability and lubricity.

すなわち本件発明の要旨は、第1は重量比でSil0.0〜
30.0%と、Fe0.5〜7.0%とMn0.5〜4.0%とを含有し、残
部が不可避的不純物を含むAl合金から成るマトリックス
中に、平均粒子2〜30μmのAl2O3−ZrO2−SiO2系セラ
ミック粒子を、重量比で1〜10%分散させてなるスプリ
ングリテーナであり、第2は重量比でSil0.0〜30.0%
と、Fe0.5〜7.0%とMn0.5〜4.0%とを含有し、さらにCu
0.5〜5.5%およびMg0.2〜3.0%を含み、残部が不可避的
不純物を含むAl合金から成るマトリックス中に、平均粒
子2〜30μmのAl2O3−ZrO2−SiO2系セラミックス粒子
を、重量比で1〜10%分散させてなるスプリングリテー
ナにある。
That is, the gist of the present invention is as follows.
And 30.0%, containing a Fe0.5~7.0% and Mn0.5~4.0% in a matrix consisting of Al alloy balance including inevitable impurities, Al 2 having an average particle 2 to 30 m O 3 -ZrO 2 A spring retainer in which SiO 2 ceramic particles are dispersed in a weight ratio of 1 to 10%, and a second is a silica 0.0 to 30.0% in a weight ratio.
And Fe 0.5-7.0% and Mn 0.5-4.0%, and further Cu
Al 2 O 3 —ZrO 2 —SiO 2 -based ceramic particles having an average particle size of 2 to 30 μm are contained in a matrix composed of an Al alloy containing 0.5 to 5.5% and 0.2 to 3.0% of Mg and the balance including unavoidable impurities. It is in a spring retainer that is dispersed by 1 to 10% by weight.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

以下本発明を詳しく述べる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明では高温においても耐摩耗性および強靱性のあ
る、特開昭61−295301号公報記載のアルミニウム合金粉
末を母材として使用する。
In the present invention, an aluminum alloy powder described in JP-A-61-295301, which has abrasion resistance and toughness even at a high temperature, is used as a base material.

本発明における成分限定理由は、下記の通りである。 The reasons for limiting the components in the present invention are as follows.

Siは10重量%以下では分散量が少なく、耐熱性や耐摩
耗性に及ぼす効果が不十分である。Si10重量%程度の亜
共晶領域では、初晶Siは晶出せず、微細な共晶組織を呈
するものとなる。Si量が増すにしたがってSi初晶が晶出
するようになり、耐熱性、耐摩耗性が向上する。しかし
ながら、Siが30重量%を越えるといかなる急冷凝固法を
採用して粉末化しても、粗大なSi初晶が消失しなくな
る。急冷速度103℃/秒程度でも、初晶Siを微細化させ
るには、Si量を25重量%以下にする必要がある。
If the content of Si is 10% by weight or less, the amount of dispersion is small, and the effect on heat resistance and wear resistance is insufficient. In the hypoeutectic region of about 10% by weight of Si, the primary crystal Si does not crystallize and exhibits a fine eutectic structure. As the amount of Si increases, a primary crystal of Si comes to crystallize, and heat resistance and abrasion resistance improve. However, if the Si content exceeds 30% by weight, coarse Si primary crystals do not disappear even if powdering is performed using any rapid solidification method. Even at a quenching rate of about 10 3 ° C / sec, it is necessary to reduce the amount of Si to 25% by weight or less in order to refine the primary crystal Si.

粗大なSi初晶組織を有するAl合金粉末の押出成形加工
を行うに当っては、粉末の圧縮性が著しく悪いため、圧
粉体の成形が困難であり、熱間押出加工においても変形
抵抗が大きく、大きな押出力を必要とするほか、押出ダ
イスの寿命を著しく短縮する結果をもたらす。
In performing extrusion molding of an Al alloy powder having a coarse Si primary crystal structure, the compactibility of the powder is extremely poor, so that molding of a green compact is difficult. In addition to requiring a large and large pushing force, the result is that the life of the extrusion die is significantly shortened.

従って、Si含有量は10.0〜30重量%、好ましくはSi 1
3.0〜25重量%とするのが良い。
Therefore, the Si content is 10.0 to 30% by weight, preferably Si 1
It is good to be 3.0 to 25% by weight.

FeおよびMnは、本発明においては重要な成分である。
FeおよびMnは、Al中への溶解度が低く、かつ拡散速度が
遅いため、微細な金属間化合物として分散晶出し、材料
の高温強度を向上せしめる。さらに、FeおよびMnの重要
な役割は、耐応力腐食割れ性を向上させる点にある。本
発明者らが、耐応力腐食割れ性について詳細に検討した
結果、公知のAl合金におけるが如く、FeまたはMnを単独
に添加したのでは、耐応力腐蝕割れ性に対しては効果が
無く、FeおよびMnを一定範囲で共存させると著しい効果
があることを見出し、本発明に至ったものである。
Fe and Mn are important components in the present invention.
Since Fe and Mn have low solubility in Al and a low diffusion rate, they disperse and crystallize as fine intermetallic compounds, and improve the high-temperature strength of the material. Further, the important role of Fe and Mn is to improve stress corrosion cracking resistance. The present inventors have studied the stress corrosion cracking resistance in detail, and as a known Al alloy, adding Fe or Mn alone has no effect on the stress corrosion cracking resistance, The present inventors have found that coexistence of Fe and Mn in a certain range has a remarkable effect, leading to the present invention.

通常、Al地金中に存在するFeおよびMnは、それぞれ、
せいぜい、0.8重量%、0.03重量%程度であり、この程
度では、高温強度、耐応力腐食割れ性に対して不十分で
ある。また、添加量が多過ぎると熱間加工性および靱性
が低下するので好ましくない。
Usually, Fe and Mn present in the Al metal, respectively,
At most, it is about 0.8% by weight and 0.03% by weight, and this level is insufficient for high temperature strength and stress corrosion cracking resistance. On the other hand, if the addition amount is too large, the hot workability and the toughness decrease, which is not preferable.

FeおよびMnを固溶限界を越えて添加すると、Al−Fe−
Mn−Si系の金属間化合物として析出し、その形状は、添
加量が多いほど、また冷却速度が遅いほど、粗大化す
る。この金属間化合物は、分散急冷凝固法による合金粉
末においては、棒状組織として存在し、後続の熱間押出
工程において分断され、マトリックス中に微細に分散す
る。この化合物は、高温においても安定で、粗大化成長
することもなく、長時間高温保持しても強度の低下は生
じない。
When Fe and Mn are added beyond the solid solution limit, Al-Fe-
It precipitates as an Mn-Si based intermetallic compound, and its shape becomes coarser as the amount of addition increases and as the cooling rate decreases. This intermetallic compound exists as a rod-like structure in the alloy powder obtained by the dispersion quenching and solidification method, is separated in the subsequent hot extrusion step, and is finely dispersed in the matrix. This compound is stable even at a high temperature, does not grow coarsely, and does not decrease in strength even when kept at a high temperature for a long time.

また、この金属間化合物は、Al−Fe系、あるいはAl−
Mn系金属間化合物に比して耐応力腐食割れ性に対して著
しい効果を有するものである。
Further, this intermetallic compound is an Al-Fe-based or Al-Fe-based compound.
It has a remarkable effect on stress corrosion cracking resistance as compared with Mn-based intermetallic compounds.

従って、シリンダーライナー、ピストン、コンロッ
ド、ロッカーアーム、コンプレッサー用翼体等の高温に
さらされ、しかも強度を要求される機械部品用材料とし
て好適なものとなる。特に応力腐食が問題とされるよう
な長寿命、高信頼性を要求される機械部品に最適な材料
となり得る。FeおよびMnの添加量は、Fe:0.5〜7重量
%、Mn:0.5〜4重量%が適当である。Feが7重量%を越
え、またはMnが、4重量%を越えた場合には、硬さや耐
摩耗性がかえって低くなり、成形体を作った場合には材
質が脆くなる傾向がある。
Therefore, it is suitable as a material for mechanical parts that are exposed to high temperatures and require high strength, such as cylinder liners, pistons, connecting rods, rocker arms, compressor blades, and the like. In particular, it can be an optimal material for a mechanical component that requires a long life and high reliability in which stress corrosion is a problem. Appropriate amounts of Fe and Mn are 0.5 to 7% by weight of Fe and 0.5 to 4% by weight of Mn. When Fe exceeds 7% by weight or Mn exceeds 4% by weight, hardness and wear resistance are rather lowered, and when a molded body is formed, the material tends to be brittle.

Feに比較してMn含有量を少なくする理由は、熱間加工
性の改善、押出歩留りの向上、応力腐食割の改善、靱性
の改善を計るためである。
The reason for reducing the Mn content as compared with Fe is to improve hot workability, improve extrusion yield, improve stress corrosion cracking, and improve toughness.

また、FeとMnは単独添加では耐応力腐食割れ性が認め
られず、両者を同時添加する必要がある。
Also, Fe and Mn do not show resistance to stress corrosion cracking when added alone, and it is necessary to add both at the same time.

本発明におけるAl合金粉末では、必要に応じてCu、あ
るいはMgを添加しても良い。Cu、Mgは、Al合金におい
て、時効硬化性を付与して材質を強化する成分として広
く使用されており、好適な添加量は、Cuは0.5〜5.0重量
%、Mgは0.2〜3.重量%の範囲である。本発明において
も、溶体化処理温度での固溶限度内の範囲で、Cu、Mgを
添加することは、材質を強化するために有効である。本
発明の合金粉末においては、高温強度を改善する目的
で、さらにTi、Zr、Mo、V、Co、Zn、Li等を少量添加す
ることは何ら支障はない。しかし、添加量が多過ぎる
と、成分管理、溶解温度の上昇等、製造上の問題が生じ
てくる。
In the Al alloy powder of the present invention, Cu or Mg may be added as necessary. Cu and Mg are widely used as components for imparting age hardening properties and strengthening the material in Al alloys. Suitable amounts of Cu are 0.5 to 5.0% by weight, and Mg is 0.2 to 3.% by weight. Range. Also in the present invention, the addition of Cu and Mg within the range of the solid solution limit at the solution treatment temperature is effective for strengthening the material. In the alloy powder of the present invention, addition of a small amount of Ti, Zr, Mo, V, Co, Zn, Li or the like for the purpose of improving the high-temperature strength does not cause any problem. However, if the addition amount is too large, problems in production such as component management and increase in dissolution temperature occur.

Al合金粉末中のSi結晶粒の大きさは15μm以下が好ま
しく、主として、初晶Siの大きさが15μm以上になると
後続の合金粉末の成形加工性が悪くなり、材料特性が悪
化するからである。
The size of the Si crystal grains in the Al alloy powder is preferably 15 μm or less, mainly because when the size of the primary crystal Si becomes 15 μm or more, the formability of the subsequent alloy powder deteriorates, and the material properties deteriorate. .

本発明のAl合金粉末は、前記目標組成を有する合金溶
湯をアトマイズ法、遠心力による微粉末製造法をもって
0.5mm以下の粒子サイズに急速分散凝固させることによ
り得られるものである。粉末化の際における冷却速度
は、103℃/秒程度以上であれば十分であり、合金成分
量が多くなるほど冷却速度を早くしないと、微細組織は
得られない。かくして得られたAl合金粉末は、大きさが
15μm以下のSi結晶と、成長を抑制された金属間化合物
晶を有しており、このような組織の合成を鋳造法で得る
ことは困難である。
The Al alloy powder of the present invention is obtained by atomizing a molten alloy having the target composition by an atomizing method, a fine powder manufacturing method by centrifugal force.
It is obtained by rapid dispersion coagulation to a particle size of 0.5 mm or less. It is sufficient that the cooling rate at the time of powdering is about 10 3 ° C / sec or more, and a fine structure cannot be obtained unless the cooling rate is increased as the alloy component amount increases. The size of the Al alloy powder thus obtained is
It has a Si crystal of 15 μm or less and an intermetallic compound crystal whose growth is suppressed, and it is difficult to obtain such a structure by a casting method.

セラミック粒子としてはアルミナ(Al2O3)−ジルコ
ニア(ZrO2)−シリカ(SiO2)系のものを使用する。Al
2O3−ZrO2−SiO2系セラミックはAl2O3単独粒子よりは軟
かくて相手材を傷付ける程度が小さく、しかも耐摩耗性
を向上させるのに充分な硬さを備えている。セラミック
の組成範囲はAl2O3:45〜55wt%、ZrO2:25〜35wt%、SiO
2:15〜25wt%が適当である。Al2O3が45wt%以下で耐摩
耗性が改善されず、55wt%以上では硬すぎて相手材を傷
付けるZrO2は硬さをやわらげる働きをし、SiO2は潤滑性
を向上させる働きをする。Al2O3の機能を補足する目的
でZrO2とSiO2はセラミック中でおのおの25〜35wt%、15
〜25wt%含まれていることが必要である。このようなセ
ラミック粒子としては昭和電工(株)製モランダムAZが
利用できる。もちろん球状であればなお好ましい。セラ
ミックの平均粒子径は2〜30μmのものが好ましい。平
均粒子径が2μm未満では細かすぎて耐摩耗性の効果が
余り得られないし、30μm以上では熱間加工が困難にな
るとともに強度の低下をまねく。
As the ceramic particles, alumina (Al 2 O 3 ) -zirconia (ZrO 2 ) -silica (SiO 2 ) particles are used. Al
2 O 3 —ZrO 2 —SiO 2 -based ceramics are softer than Al 2 O 3 alone particles, have a small degree of damaging the mating material, and have sufficient hardness to improve wear resistance. The composition range of the ceramic is Al 2 O 3: 45~55wt%, ZrO 2: 25~35wt%, SiO
2 : 15 to 25 wt% is appropriate. If Al 2 O 3 is less than 45 wt%, the wear resistance is not improved, and if it is more than 55 wt%, ZrO 2 which is too hard and damages the mating material works to soften the hardness, and SiO 2 works to improve lubricity. . In order to supplement the function of Al 2 O 3 , ZrO 2 and SiO 2 each contain 25 to 35 wt%, 15
It must be contained in an amount of up to 25 wt%. As such ceramic particles, Morundum AZ manufactured by Showa Denko KK can be used. Of course, a spherical shape is more preferable. The average particle diameter of the ceramic is preferably 2 to 30 μm. If the average particle size is less than 2 μm, the particle size is too small to provide a sufficient abrasion resistance effect. If the average particle size is 30 μm or more, hot working becomes difficult and strength decreases.

セラミック粒子の添加量は1〜10wt%とする必要があ
る。1wt%以下では添加効果が発揮されず、10wt%を越
えると添加効果は飽和し、かえって材質強度の低下を招
くからである。
The added amount of the ceramic particles needs to be 1 to 10% by weight. If the content is less than 1 wt%, the effect of addition will not be exhibited, and if it exceeds 10 wt%, the effect of addition will be saturated and the strength of the material will be reduced.

セラミック粒子の分散のための手段としてはアルミニ
ウム合金溶湯に分散させる方法、アルミニウム合金粉末
に混合し押出す方法のいずれでもよいが合金粉末に混合
して用いる方が好ましい。その理由はセラミック粒子を
多量に均一分散させるのはアルミニウム合金溶湯ではか
なり困難であるからである。セラミック粒子とアルミニ
ウム合金とからなる成形体を得る方法は例えば次のよう
にする。
As a method for dispersing the ceramic particles, any of a method of dispersing in an aluminum alloy melt and a method of mixing and extruding with an aluminum alloy powder may be used, but it is preferable to mix and use the alloy particles. The reason is that it is considerably difficult to uniformly disperse a large amount of ceramic particles with a molten aluminum alloy. A method for obtaining a formed body composed of ceramic particles and an aluminum alloy is, for example, as follows.

アルミニウム合金溶湯をアトマイズ法や遠心微粉化法
など既知の方法によってアルミニウム粉末合金を得る。
このアルミニウム粉末合金に所定量のセラミックス粒子
を配合し、V型コーンミキサー等によって均一に混合す
る。そして得られた混合粉を200〜350℃に加熱して圧縮
成形する。成形圧力は0.5〜3ton/cm2程度でよい。そし
てつぎに350℃以上の温度、好ましくは400〜500℃の温
度で熱間押出しを行なえばよい。又この成形品は必要に
応じて焼なまし、焼入れ、焼きもどしなどの熱処理を行
って合金の強度を改善してもよい。最後に熱間鍛造など
のわずかな操作で最終製品でだるスプリングリテーナを
得る。
An aluminum powder alloy is obtained from a molten aluminum alloy by a known method such as an atomizing method or a centrifugal pulverization method.
A predetermined amount of ceramic particles are blended with this aluminum powder alloy, and uniformly mixed with a V-shaped cone mixer or the like. Then, the obtained mixed powder is heated to 200 to 350 ° C. and compression-molded. The molding pressure may be about 0.5 to 3 ton / cm 2 . Then, hot extrusion may be performed at a temperature of 350 ° C. or more, preferably 400 to 500 ° C. The molded product may be subjected to a heat treatment such as annealing, quenching, or tempering if necessary to improve the strength of the alloy. Finally, with a small operation such as hot forging, a spring retainer is obtained as the final product.

次に、本発明の実施例を挙げて説明する。 Next, an example of the present invention will be described.

(実施例1) Si 14.5%、Cu 2.5%、Mg 0.5%、Fe 4.5%、Mn 2.0
%、残部がAlである合金組成を有する高Siアルミニウム
合金溶湯を空気アトマイズして冷却速度103〜104℃/sec
で急冷して急冷凝固粉末として、得られた粉末を−60me
shとなるようにフルイ分けを行った。
(Example 1) Si 14.5%, Cu 2.5%, Mg 0.5%, Fe 4.5%, Mn 2.0
%, And the cooling rate is 10 3 -10 4 ℃ / sec by air atomizing a high Si aluminum alloy melt having an alloy composition with the balance being Al
Quenched as a rapidly solidified powder, the resulting powder is -60me
We sieved to make sh.

このアルミニウム合金粉末に表1に示す硬質セラミッ
ク粒子を3wt%添加し、V型混合器を使用して混合した
後、サンプルa,bについてはプレス成形法(CIP法)によ
り密度比75%の圧粉体を得た。冷間静水圧プレス成形法
においてはゴム製チューブ内に混合粉末を入れ、圧力1.
5〜3.0ton/cm2程度の静水圧下で成形した。サンプル
c、dについては金型圧縮成形法にて密度比75%の圧粉
体を得た。金型圧縮成形法では金型内に混合粉末を入
れ、常温大気中で1.5〜3.0ton/cm2程度の圧力で成形し
た。
3 wt% of the hard ceramic particles shown in Table 1 were added to this aluminum alloy powder and mixed using a V-type mixer. Samples a and b were pressed at a density of 75% by a press molding method (CIP method). A powder was obtained. In cold isostatic pressing, the mixed powder is placed in a rubber tube and the pressure is 1.
It was formed under a hydrostatic pressure of about 5 to 3.0 ton / cm 2 . For samples c and d, green compacts having a density ratio of 75% were obtained by a die compression molding method. In the mold compression molding method, the mixed powder was placed in a mold and molded at a pressure of about 1.5 to 3.0 ton / cm 2 in a normal temperature atmosphere.

このようにして得られた圧粉体を炉内温度400℃の均
熱炉内に4時間保持し、次いでこの圧粉体で熱間押出加
工を施し、直径20.5mm,長さ400mmの丸棒状の押出棒を得
た。
The green compact thus obtained is kept in a soaking furnace at a furnace temperature of 400 ° C. for 4 hours, and then subjected to hot extrusion with the green compact to form a round bar having a diameter of 20.5 mm and a length of 400 mm. Was obtained.

この押出棒に表2に示す熱処理を施した後、引張試験
片SCCテスト用試験片を切出し、引張試験、SCCテスト、
150℃×2000時間大気中に暴露後の引張試験を行った。
これらの試験結果を表3に示す。
After performing the heat treatment shown in Table 2 on the extruded rod, a test piece for tensile test specimen SCC test was cut out, and the tensile test, SCC test,
A tensile test was performed after exposure to air at 150 ° C. for 2,000 hours.
Table 3 shows the test results.

また比較のため、特開昭61−295301号公報の実施例中
に供試材No.3として示されている、17.5Si−2.9Cu−1.0
Mg−4.2Fe−2.1Mn−残Alの組成を有し、硬質セラミック
粒子を添加しない従来のアルミニウム合金を用い、最大
強度が要求される場合に適用されるT6処理を施した場
合、及び熱処理なしの場合について同様のテストを行な
った。これらのテスト結果を表3に合わせて示した。
For comparison, 17.5Si-2.9Cu-1.0, which is shown as Test Material No. 3 in the examples of JP-A-61-295301.
Mg-4.2Fe-2.1Mn-Residual aluminum alloy with no hard ceramic particles added, T6 treatment applied when maximum strength is required, and no heat treatment A similar test was performed for the case of The test results are shown in Table 3.

(実施例2) Si 14.5%、Cu 2.2%、Mg 0.4%、Fe 4.5%、Mn 2.0
%、残部がAlである合金組成を有する高Siアルミニウム
合金溶湯を空気アトマイズして急冷凝固粉末として、得
られた粉末を−60meshとなるようにフルイ分けを行っ
た。次いで平均粒子10μm組成Al2O3:50.6%、ZrO2:31.
1%、SiO2:16.8%、Fe2O3:0.1%:TiO21.1%の組成を有
する昭和電工(株)製のモランダムAZ粒子を5重量%に
なるように前記急冷凝固粉末に配合し、V型コーンミキ
サーを使用して窒素ガス封入下で均一に混合した。これ
らの混合粉を250℃に1時間加熱した後、同温度に加熱
された金型中に充填し上下パンチにて圧縮成形してビレ
ットとした。次に該ビレットをArガス中で450℃で30分
間加熱した後熱間押出しによって丸棒を得た。その後、
約430℃に加熱されたスプリングリテーナ成形用金型に
鍛造用ブランクを配置し、上下より加圧することにより
熱間鍛造にてスプリングリテーナ素材を形成した。この
素材をT6処理したのち、材料試験を行ったところ、引張
強さ44.2kgf/mm2、0.2%耐力38f/mm2、伸び0.6%、硬さ
(HRB)93、シャルビー衝撃値0.50kgf/mm2であつた。
(Example 2) Si 14.5%, Cu 2.2%, Mg 0.4%, Fe 4.5%, Mn 2.0
%, And a high Si aluminum alloy melt having an alloy composition with the balance being Al was atomized by air to form a rapidly solidified powder, and the obtained powder was sieved to −60 mesh. Then, average particle 10 μm composition Al 2 O 3 : 50.6%, ZrO 2 : 31.
Morundum AZ particles manufactured by Showa Denko KK having a composition of 1%, SiO 2 : 16.8%, Fe 2 O 3 : 0.1%: TiO 2 1.1% were blended with the rapidly solidified powder so as to be 5% by weight. And using a V-type cone mixer under nitrogen gas charging. After heating these mixed powders to 250 ° C. for 1 hour, they were filled into a mold heated to the same temperature, and compression-molded with upper and lower punches to form billets. Next, the billet was heated at 450 ° C. for 30 minutes in Ar gas, and then a round bar was obtained by hot extrusion. afterwards,
A blank for forging was placed in a mold for molding a spring retainer heated to about 430 ° C., and pressed from above and below to form a spring retainer material by hot forging. After the material was T6 treatment, it was subjected to material testing, tensile strength 44.2kgf / mm 2, 0.2% proof stress 38f / mm 2, elongation of 0.6%, the hardness (HRB) 93, Sharubi impact value 0.50 kgf / mm Two .

(摩耗試験) このようにして作ったアルミニウム合金−セラミック
ス複合材の摩耗試験を行った。
(Wear test) A wear test of the aluminum alloy-ceramic composite material thus produced was performed.

試験は第2図で示す方法で実施した。試験片13を試験
片ホルダ14で保持し、相手方回転円板15の外周面に一定
圧力で圧接させ、潤滑油供給管16から潤滑油を供給しな
がら摺動させる。試験片は5×5×20mmの角柱状を呈
し、先端摺動面には半径6mmの丸みが付せられ、研磨仕
上げが施されている。相手円板15はAA規格390番のアル
ミニウム合金(Si17%、Cu4.5%、Mn0.55%残部がAl)
のT6処理(480℃焼入れ後120℃×24時間焼もどし)した
ものでHRB 80の硬さを有し、外径44.2mmで、摺動外周面
は表面粗さ約1.5μmに研磨仕上げが施されている。こ
のような装置によって相手円板15を3m/秒の周速で回転
させ、80±1℃に加熱されたコンプレッーサオイル(ス
ニソ5GSを500ml/minの割合で供給管から給油しながら試
験片13を相手円板15の外周面に3kg/mm2の押圧力で押付
け、摩擦距離を150kmとして試験片13と相手円板15とを
摺動させた。
The test was performed by the method shown in FIG. The test piece 13 is held by a test piece holder 14 and pressed against the outer peripheral surface of the counterpart rotating disk 15 at a constant pressure, and slid while supplying lubricating oil from a lubricating oil supply pipe 16. The test piece has a prism shape of 5 × 5 × 20 mm, and the sliding surface at the tip is rounded with a radius of 6 mm and polished. The counterpart disk 15 is AA standard 390 number aluminum alloy (Si17%, Cu4.5%, Mn0.55%, balance is Al)
T6 treated (tempered at 480 ° C and then tempered at 120 ° C for 24 hours), has a hardness of HRB 80, an outer diameter of 44.2mm, and the sliding outer peripheral surface is polished to a surface roughness of about 1.5μm. Have been. With such a device, the counter disk 15 is rotated at a peripheral speed of 3 m / s, and a compressor oil heated to 80 ± 1 ° C. (SUNISO 5GS is supplied at a rate of 500 ml / min from a supply pipe while a test piece is being supplied. 13 was pressed against the outer peripheral surface of the counterpart disk 15 with a pressing force of 3 kg / mm 2 , and the test piece 13 and the counterpart disk 15 were slid with a friction distance of 150 km.

この摩耗特性試験の結果を第4表に示す。 Table 4 shows the results of the wear characteristic test.

第4表より明らかなように本発明品はスプリングリテ
ーナとしての現用材であるクロモリ鋼に近い特性を有す
る。
As is evident from Table 4, the product of the present invention has characteristics close to those of chromoly steel, which is currently used as a spring retainer.

このスプリングリテーナ素材に対して研削などの機械
加工を行って第1図に示されているスプリングリテーナ
1を製作した。このスプリングリテーナ1は長さ9mm、
外形32mm、筒状部17の外径15mm、円錐面18の大径端部の
直径11mm、円錐面18の傾斜角15°、フランジ部19の厚さ
4mmである。このスプリングリテーナについての性能を
評価すべく、実際のガソリンエンジンに組込む試験を行
ったところ十分な耐久性を有するものであることが確認
された。又スプリングリテーナおよびバルブスプリング
にも実質的な摩耗は生じなかった。さらにこのスプリン
グリテーナの重量は10.1gであり、従来のクロムモリブ
デン鋼製のスプリングリテーナは約20〜30gであるのに
対して1/2〜1/3への軽量化がはかられた。
The spring retainer material was subjected to mechanical processing such as grinding to produce the spring retainer 1 shown in FIG. This spring retainer 1 is 9mm long,
Outer diameter 32mm, outer diameter of cylindrical part 17 15mm, diameter of large diameter end of conical surface 18 11mm, inclination angle of conical surface 18 15 °, thickness of flange 19
4 mm. In order to evaluate the performance of the spring retainer, a test for assembling it into an actual gasoline engine was performed, and it was confirmed that the spring retainer had sufficient durability. Also, no substantial wear occurred on the spring retainer and the valve spring. Furthermore, the weight of the spring retainer is 10.1 g, and the conventional spring retainer made of chromium molybdenum steel is about 20 to 30 g, but the weight has been reduced to 1/2 to 1/3.

(実施例3) アルミニウム合金としてSi 16.5%、Fe 5.5%、Mn 2.
5%を含む合金を使用し、O(オー)処理をした以外は
実施例2と同様の方法でスプリングリテーナを作製し
た。この素材の機械的性質は引張強さ40.1kgf/mm2、0.2
%耐力35.2kgf/mm2、伸び0.45%、硬さ(HRB)91、シャ
ルピー衝撃値0.41kgf/mm2であった。
(Example 3) Si 16.5%, Fe 5.5%, Mn 2.
A spring retainer was produced in the same manner as in Example 2 except that an alloy containing 5% was used and subjected to O (O) treatment. The mechanical properties of this material are tensile strength 40.1kgf / mm 2, 0.2
% Proof stress 35.2 kgf / mm 2 , elongation 0.45%, hardness (HRB) 91, Charpy impact value 0.41 kgf / mm 2 .

これらの結果より、本発明によれば従来のアルミニウ
ム合金では得られなかった耐熱強度、高剛性、高耐摩耗
性を備え、耐SCC性も兼ね備えたアルミニウム合金を提
供することができることが明かとなった。
From these results, it is clear that according to the present invention, it is possible to provide an aluminum alloy having heat resistance, high rigidity, high wear resistance, and SCC resistance, which cannot be obtained with conventional aluminum alloys. Was.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明に係るスプリングリテーナは(イ)従来の1/2
〜1/3と軽量になること,(ロ)熱伝導率が大きくバル
ブ−スプリング系統より発生する熱の放散が容易である
こと,(ハ)スプリングリテーナの摩耗がないこと,
(ニ)相手材であるバルブスプリングを摩耗させないこ
と,などの効果がある。
The spring retainer according to the present invention is
(B) The heat conductivity is large and the heat generated from the valve-spring system can be easily dissipated. (C) The spring retainer does not wear out.
(D) There is an effect that the valve spring, which is the mating material, is not worn.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す概略図。第2図は摩耗
試験機を示す概略図、第3図はスプリングリテーナの作
用を示す概略図。 1……スプリングリテーナ、2……バルブガイド、3…
…バルブステム、4……バルブフェース、5……バルブ
シート、11……ロッカーアーム、13……試験片、14……
試験片ホルダ 15……回転円板、17……筒状部、18……円錐面、19……
フランジ部。
FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a wear tester, and FIG. 3 is a schematic diagram showing the operation of a spring retainer. 1 ... Spring retainer, 2 ... Valve guide, 3 ...
... valve stem, 4 ... valve face, 5 ... valve seat, 11 ... rocker arm, 13 ... test piece, 14 ...
Specimen holder 15… Rotating disk, 17… Cylindrical part, 18… Conical surface, 19 ……
Flange part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎名 治男 埼玉県和光市中央1―4―1 株式会社 本田技術研究所内 (72)発明者 星 雅巳 埼玉県和光市中央1―4―1 株式会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−295301(JP,A) 実開 昭63−24311(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Haruo Shiina 1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Masami Hoshi 1-4-1 Chuo Wako City, Saitama Prefecture Honda Co., Ltd. Inside the Technical Research Institute (56) References JP-A-61-295301 (JP, A)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】重量比でSil0.0〜30.0%と、Fe0.5〜7.0%
とMn0.5〜4.0%とを含有し、残部が不可避的不純物を含
むAl合金から成るマトリックス中に、平均粒径2〜30μ
mで、Al2O3:45〜55wt%、ZrO2:25〜35wt%、SiO215〜2
5wt%の組成を有するセラミック粒子を、重量比で1〜1
0%分散させてなることを特徴とするスプリングリテー
ナ。
(1) Sil0.0-30.0% and Fe0.5-7.0% by weight.
And Mn 0.5 to 4.0%, the balance being in an Al alloy matrix containing unavoidable impurities, an average particle size of 2 to 30 μm.
In m, Al 2 O 3: 45~55wt %, ZrO 2: 25~35wt%, SiO 2 15~2
Ceramic particles having a composition of 5 wt% are mixed in a weight ratio of 1-1.
A spring retainer characterized by being dispersed by 0%.
【請求項2】重量比でSil0.0〜30.0%と、Fe0.5〜7.0%
とMn0.5〜4.0%とを含有し、さらにCu0.5〜5.0%および
Mg0.2〜3.0%を含み、残部が不可避的不純物を含むAl合
金から成るマトリックス中に、平均粒径2〜30μmで、
Al2O3:45〜55wt%、ZrO2:25〜35wt%、SiO215〜25wt%
の組成を有するセラミック粒子を、重量比で1〜10%分
散させてなることを特徴とするスプリングリテーナ。
(2) Sil 0.0-30.0% and Fe 0.5-7.0% by weight.
And Mn 0.5-4.0%, and further Cu 0.5-5.0% and
In a matrix composed of an Al alloy containing 0.2 to 3.0% Mg and the balance containing unavoidable impurities, with an average particle size of 2 to 30 μm,
Al 2 O 3: 45~55wt%, ZrO 2: 25~35wt%, SiO 2 15~25wt%
A spring retainer characterized in that ceramic particles having the following composition are dispersed in a weight ratio of 1 to 10%.
【請求項3】Al合金マトリックスがアルミニウム合金粉
末成形体であることを特徴とする請求項1又は請求項2
記載のスプリングリテーナ。
3. The aluminum alloy matrix according to claim 1, wherein said aluminum alloy matrix is an aluminum alloy powder compact.
The described spring retainer.
【請求項4】Al合金マトリックス中のSi結晶粒の大きさ
が15μm以下であることを特徴とする請求項1又は請求
項2記載のスプリングリテーナ。
4. The spring retainer according to claim 1, wherein the size of Si crystal grains in the Al alloy matrix is 15 μm or less.
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