JP2897243B2 - 物品の製造方法 - Google Patents
物品の製造方法Info
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- JP2897243B2 JP2897243B2 JP5925189A JP5925189A JP2897243B2 JP 2897243 B2 JP2897243 B2 JP 2897243B2 JP 5925189 A JP5925189 A JP 5925189A JP 5925189 A JP5925189 A JP 5925189A JP 2897243 B2 JP2897243 B2 JP 2897243B2
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- Japan
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- composite
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- piston
- aluminum alloy
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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属やプラスティック等の基材から成る基
部材と、この基材および強化材の複合材から成る複合部
材とが一体に成形された物品の製造方法に関する。
部材と、この基材および強化材の複合材から成る複合部
材とが一体に成形された物品の製造方法に関する。
昨今、部分的に特別な機械的特性が要求される物品に
は、その部分にF.R.M（繊維強化金属）等の複合材から
成る複合部材が適用されているものがある。
は、その部分にF.R.M（繊維強化金属）等の複合材から
成る複合部材が適用されているものがある。
たとえば、自動車や自動二輪車等のエンジンに採用さ
れるアルミニウム合金製のピストンでは、その頂部表層
にSiCウィスカー等の繊維強化材が複合化されており、
耐摩耗性の向上や耐熱性の向上等が図られている。
れるアルミニウム合金製のピストンでは、その頂部表層
にSiCウィスカー等の繊維強化材が複合化されており、
耐摩耗性の向上や耐熱性の向上等が図られている。
ところで、上記のように複合材を含む物品では、溶体
化処理等の熱処理を行う必要がある。
化処理等の熱処理を行う必要がある。
一方、上記ピストンを構成する２つの材質、すなわ
ち、アルミニウム合金のみの基材と、このアルミニウム
合金およびSiCウィスカーから成る複合材とでは、それ
ぞれの熱膨張率が異なっている。
ち、アルミニウム合金のみの基材と、このアルミニウム
合金およびSiCウィスカーから成る複合材とでは、それ
ぞれの熱膨張率が異なっている。
したがって、上記ピストンに、加熱後急速冷却するよ
うな熱処理を施した場合には、熱膨張率の相違から上記
基材から成る基部材と、複合材から成る複合部材との境
界域に熱応力が発生し、これらの間に亀裂を招来する虞
れがある。
うな熱処理を施した場合には、熱膨張率の相違から上記
基材から成る基部材と、複合材から成る複合部材との境
界域に熱応力が発生し、これらの間に亀裂を招来する虞
れがある。
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、溶体化処理等の
熱処理を施した場合にも、基部材と複合部材との境界域
での亀裂の発生を防止することのできる物品の製造方法
を提供することにある。
熱処理を施した場合にも、基部材と複合部材との境界域
での亀裂の発生を防止することのできる物品の製造方法
を提供することにある。
本発明に係る物品の製造方法では、基材から成る基部
材と、該基材および強化材の複合材から成る複合部材と
を一体に成形して成る物品を製造するための方法におい
て、前記強化材によって予め予成形部材を成形し、かつ
この予成形部材の一端に複数の傾斜面によって構成した
凹凸を形成する工程と、前記予成形部材に溶融した基材
を含浸させることによって該基材と前記予成形部材の強
化材とを複合化させると同時に、前記予成形部材の一端
を接合部として前記基部材を構成する工程とを含むよう
にしている。
材と、該基材および強化材の複合材から成る複合部材と
を一体に成形して成る物品を製造するための方法におい
て、前記強化材によって予め予成形部材を成形し、かつ
この予成形部材の一端に複数の傾斜面によって構成した
凹凸を形成する工程と、前記予成形部材に溶融した基材
を含浸させることによって該基材と前記予成形部材の強
化材とを複合化させると同時に、前記予成形部材の一端
を接合部として前記基部材を構成する工程とを含むよう
にしている。
上記構成によれば、熱膨張率の相違により基部材と複
合部材との境界域に発生する熱応力を、予成形部材に形
成した凹凸の傾斜作用によって緩和することができる。
合部材との境界域に発生する熱応力を、予成形部材に形
成した凹凸の傾斜作用によって緩和することができる。
以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明に係る製造方法によって成形された
物品を概念的に示したもので、自動車や自動二輪車の２
サイクルエンジンに採用されるピストン10を例示してい
る。
物品を概念的に示したもので、自動車や自動二輪車の２
サイクルエンジンに採用されるピストン10を例示してい
る。
このピストン10は、耐摩耗性や耐熱性等の向上を図る
目的から、AC8A等のアルミニウム合金（基材）から成る
基部材11の頂部表層に、上記アルミニウム合金およびSi
Cウィスカー（強化材）の複合材から成る複合部材12を
備えたもので、以下に示す手順によって製造される。
目的から、AC8A等のアルミニウム合金（基材）から成る
基部材11の頂部表層に、上記アルミニウム合金およびSi
Cウィスカー（強化材）の複合材から成る複合部材12を
備えたもので、以下に示す手順によって製造される。
まず、第２図に示すように、純SiCウィスカーによっ
て、上記ピストン10の頂部表層形状、すなわち、ピスト
ン10とほぼ同一の直径を有する円柱状部材（予成形部
材）20を成形し、さらに円柱状部材20の一端面21に、同
一の深さを有する複数の環状溝（凹凸）21a,21b,20c,20
d…を同一のピッチ、たとえば、上記円柱状部材20の直
径が60mmの場合、深さ1mmの溝を1.5mmのピッチで同心上
に切削加工する。
て、上記ピストン10の頂部表層形状、すなわち、ピスト
ン10とほぼ同一の直径を有する円柱状部材（予成形部
材）20を成形し、さらに円柱状部材20の一端面21に、同
一の深さを有する複数の環状溝（凹凸）21a,21b,20c,20
d…を同一のピッチ、たとえば、上記円柱状部材20の直
径が60mmの場合、深さ1mmの溝を1.5mmのピッチで同心上
に切削加工する。
その際、同図に示すように、回転軸30の先端に鋸歯状
の刃を有する工具31を備えた加工機を用いれば、上記切
削加工を容易に行うことができる。
の刃を有する工具31を備えた加工機を用いれば、上記切
削加工を容易に行うことができる。
次に、上記円柱状部材20を700℃に予熱し、これを第
３図（ａ）に示すように、鋳型40内に収容させる。この
とき、円柱状部材20は、その切削加工を施さない面22が
ピストン10の頂面に対応するように配置する。
３図（ａ）に示すように、鋳型40内に収容させる。この
とき、円柱状部材20は、その切削加工を施さない面22が
ピストン10の頂面に対応するように配置する。
この状態から、第３図（ｂ）に示すように、上記鋳型
40にアルミニウム合金を700℃,500気圧の状態で注湯す
ると、このアルミニウム合金と上記円柱状部材20を構成
するSiCウィスカーとが複合化した後に凝固される。こ
の結果、アルミニウム合金から成る基部材11と、アルミ
ニウム合金およびSiCウィスカーの複合材から成る複合
部材12とが一体に成形されたピストン10が製造される。
40にアルミニウム合金を700℃,500気圧の状態で注湯す
ると、このアルミニウム合金と上記円柱状部材20を構成
するSiCウィスカーとが複合化した後に凝固される。こ
の結果、アルミニウム合金から成る基部材11と、アルミ
ニウム合金およびSiCウィスカーの複合材から成る複合
部材12とが一体に成形されたピストン10が製造される。
第１図からも明らかなように、上記基部材11と複合部
材12との接合部Ａは、上記円柱状部材20に形成した環状
溝20b,20c,20d…によって鋸歯状に構成されている。
材12との接合部Ａは、上記円柱状部材20に形成した環状
溝20b,20c,20d…によって鋸歯状に構成されている。
このピストン10に、熱処理、たとえば、510℃で４時
間加熱した後急冷し、さらに170℃で10時間の加熱を行
った場合、アルミニウム合金の熱膨張率と、このアルミ
ニウム合金およびSiCウィスカーの複合材の熱膨張率と
の相違から基部材11と複合部材12との境界域に熱応力が
発生する。
間加熱した後急冷し、さらに170℃で10時間の加熱を行
った場合、アルミニウム合金の熱膨張率と、このアルミ
ニウム合金およびSiCウィスカーの複合材の熱膨張率と
の相違から基部材11と複合部材12との境界域に熱応力が
発生する。
しかしながら、上記のような方法によって製造された
ピストン10では、基部材11と複合部材12との接合部が鋸
歯状に構成されているため、この熱応力の水平方向（ピ
ストン10の径方向）成分が垂直方向に漸減緩和されるこ
ととなり、上記２つの部材11,12の境界域での亀裂の発
生が防止される。
ピストン10では、基部材11と複合部材12との接合部が鋸
歯状に構成されているため、この熱応力の水平方向（ピ
ストン10の径方向）成分が垂直方向に漸減緩和されるこ
ととなり、上記２つの部材11,12の境界域での亀裂の発
生が防止される。
なお、上記実施例では、エンジンに採用されるピスト
ン10について例示しているが、本発明はもちろんその他
の物品にも適用できる。また、この物品は、アルミニウ
ム合金から成る基部材11と、アルミニウム合金およびSi
Cウィスカーの複合材から成る複合部材12とが一体に成
形されているが、本発明ではこれらの組み合わせに限定
されない。
ン10について例示しているが、本発明はもちろんその他
の物品にも適用できる。また、この物品は、アルミニウ
ム合金から成る基部材11と、アルミニウム合金およびSi
Cウィスカーの複合材から成る複合部材12とが一体に成
形されているが、本発明ではこれらの組み合わせに限定
されない。
さらに、上記実施例では、複数の環状溝21a,21b,21c,
21d…を切削加工することによって凹凸を構成するよう
にしているが、凹凸は必ずしも溝によって構成する必要
はないし、また切削加工によって構成する必要もない。
21d…を切削加工することによって凹凸を構成するよう
にしているが、凹凸は必ずしも溝によって構成する必要
はないし、また切削加工によって構成する必要もない。
上記したように、本発明に係る物品の製造方法によれ
ば、熱膨張率の相違により基部材と複合部材との境界域
に発生する熱応力を、予成形部材に形成した凹凸の傾斜
作用によって緩和することができるので、溶体化処理等
の熱処理を施した場合にも、上記境界域での亀裂の発生
を防止することができる。
ば、熱膨張率の相違により基部材と複合部材との境界域
に発生する熱応力を、予成形部材に形成した凹凸の傾斜
作用によって緩和することができるので、溶体化処理等
の熱処理を施した場合にも、上記境界域での亀裂の発生
を防止することができる。
第１図は、本発明に係る方法によって製造された物品を
概念的に示した断面斜視図、第２図および第３図
（ａ），（ｂ）は、本発明に係る方法によって物品を製
造する際の工程を順に示したもので、第２図は概念的斜
視図、第３図（ａ），（ｂ）は概念的断面図である。 10……物品、11……基部材、12……複合部材、20……予
成形部材、 21a,21b,21c,21d……凹凸。
概念的に示した断面斜視図、第２図および第３図
（ａ），（ｂ）は、本発明に係る方法によって物品を製
造する際の工程を順に示したもので、第２図は概念的斜
視図、第３図（ａ），（ｂ）は概念的断面図である。 10……物品、11……基部材、12……複合部材、20……予
成形部材、 21a,21b,21c,21d……凹凸。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 19/00 - 19/14 B29C 39/18,45/14
Claims (1)
- 【請求項１】基材から成る基部材と、該基材および強化
材の複合材から成る複合部材とを一体に成形して成る物
品を製造するための方法において、 前記強化材によって予め予成形部材を成形し、かつこの
予成形部材の一端に複数の傾斜面によって構成した凹凸
を形成する工程と、 前記予成形部材に溶融した基材を含浸させることによっ
て該基材と前記予成形部材の強化材とを複合化させると
同時に、前記予成形部材の一端を接合部として前記基部
材を構成する工程と を含むことを特徴とする物品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5925189A JP2897243B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 物品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5925189A JP2897243B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 物品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02241659A JPH02241659A (ja) | 1990-09-26 |
| JP2897243B2 true JP2897243B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=13107975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5925189A Expired - Fee Related JP2897243B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 物品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897243B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP5925189A patent/JP2897243B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02241659A (ja) | 1990-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |