JP2976448B2 - 強化ピストン - Google Patents
強化ピストンInfo
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- JP2976448B2 JP2976448B2 JP1212182A JP21218289A JP2976448B2 JP 2976448 B2 JP2976448 B2 JP 2976448B2 JP 1212182 A JP1212182 A JP 1212182A JP 21218289 A JP21218289 A JP 21218289A JP 2976448 B2 JP2976448 B2 JP 2976448B2
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- piston
- alloy
- reinforced
- aluminum
- compact
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/042—Expansivity
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ピストンの少なくとも一部を強化複合材料
によって構成するようにした強化ピストンに関する。
によって構成するようにした強化ピストンに関する。
（従来の技術） 一般に、内燃機関用のピストンは、シリコンを8.5〜2
4％程度含んだAl−Si−Cu−Mg−Ni系の合金を材料とし
て重力鋳造法、加圧鋳造法等で製造したり、またはAl−
Si−Mg−Cu−Ni系の展伸材を熱間鍛造によって製造する
ことが行なわれている。
4％程度含んだAl−Si−Cu−Mg−Ni系の合金を材料とし
て重力鋳造法、加圧鋳造法等で製造したり、またはAl−
Si−Mg−Cu−Ni系の展伸材を熱間鍛造によって製造する
ことが行なわれている。
ところが、上記ピストンにおいては、部分的に特別な
機械特性が要求されることから、このような部分の比強
度、耐摩耗性、耐熱性等を向上させる一つの手段とし
て、そのような部分を各種の無機質繊維等を強化材とし
てアルミニウム合金の如き軽合金をマトリックスとする
繊維強化複合材料で構成することが提案されている。
機械特性が要求されることから、このような部分の比強
度、耐摩耗性、耐熱性等を向上させる一つの手段とし
て、そのような部分を各種の無機質繊維等を強化材とし
てアルミニウム合金の如き軽合金をマトリックスとする
繊維強化複合材料で構成することが提案されている。
すなわち、アルミナ、アルミナシリカ、シリコンカー
バイト、カーボン、ボロン、ステンレス等のセラミック
金属の繊維を積層またはプレス成形して所定形状にされ
た成形体を、予熱炉内で約800℃に予熱した後金型内に
装入し、その金型内にアルミニウム合金等の軽合金の溶
湯を注湯し、その溶湯をプランジャ等によって加圧し、
その加圧状態をアルミニウム合金の溶湯が完全に凝固す
るまで保持し、上記成形体内にアルミニウム合金等の軽
合金をマトリックスとして浸透させることが行なわれて
いる。
バイト、カーボン、ボロン、ステンレス等のセラミック
金属の繊維を積層またはプレス成形して所定形状にされ
た成形体を、予熱炉内で約800℃に予熱した後金型内に
装入し、その金型内にアルミニウム合金等の軽合金の溶
湯を注湯し、その溶湯をプランジャ等によって加圧し、
その加圧状態をアルミニウム合金の溶湯が完全に凝固す
るまで保持し、上記成形体内にアルミニウム合金等の軽
合金をマトリックスとして浸透させることが行なわれて
いる。
（発明が解決しようとする課題） ところが、上述のように繊維強化複合材料でピストン
の一部を構成するものにおいては、成形体の繊維と軽合
金が異材であるため、それらの反応性が強化部分の強度
に大きな影響を及ぼし、また繊維と軽合金の熱膨張率が
大きく異なるため、熱衝撃によって界面が剥離すること
がある等の問題がある。また、強化部と軽合金部の熱膨
張率も異なるため、その境界部に割れやクラックが発生
することがある等の問題がある。
の一部を構成するものにおいては、成形体の繊維と軽合
金が異材であるため、それらの反応性が強化部分の強度
に大きな影響を及ぼし、また繊維と軽合金の熱膨張率が
大きく異なるため、熱衝撃によって界面が剥離すること
がある等の問題がある。また、強化部と軽合金部の熱膨
張率も異なるため、その境界部に割れやクラックが発生
することがある等の問題がある。
本発明はこのような点に鑑み、上述の如き不都合がな
い強化ピストンを得ることを目的とする。
い強化ピストンを得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、軽合金製ピストンにおける特に高温強度、
耐摩耗性等の特性の向上が必要な部分を、アルミニウム
細線によって形成された成形体を強化材とし、その成形
体内にアルミニウムまたはマグネシウム等の軽金属また
はその合金をマトリックスとして加圧浸透させることに
より形成された強化複合材料で構成したことを特徴とす
る。
耐摩耗性等の特性の向上が必要な部分を、アルミニウム
細線によって形成された成形体を強化材とし、その成形
体内にアルミニウムまたはマグネシウム等の軽金属また
はその合金をマトリックスとして加圧浸透させることに
より形成された強化複合材料で構成したことを特徴とす
る。
（作 用） 本発明においては成形体をアルミニウム細線によって
形成したので、その成形体と母材の界面がAl−Alまたは
Al−Mgとなり、界面の密着性、適合性がよく脆弱な化合
物が生じるようなことがなく、また熱膨張率の差も小さ
く、熱衝撃が加わった場合にも成形体と母材界面の剥離
等が生じるようなこともない。
形成したので、その成形体と母材の界面がAl−Alまたは
Al−Mgとなり、界面の密着性、適合性がよく脆弱な化合
物が生じるようなことがなく、また熱膨張率の差も小さ
く、熱衝撃が加わった場合にも成形体と母材界面の剥離
等が生じるようなこともない。
（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説
明する。
明する。
第１図において、符号１はピストンのトップランドお
よびリング溝部の複合強化を行なうための成形体であっ
て、この成形体１はアルミニウムをその主たる成分と
し、必要に応じてSi、Cu、Mg、Mn、Ti、Fe、Zn、Li、P
b、Bi等を添加した合金によって形成された繊維状の細
線によって形成されている。上記細線は、線引き加工、
圧延法、引抜き法、水圧押し出し法、電気化学法、抽出
析出法、テイラー法等によって得られたものであって、
これを一方向に配向した上積層、もしくは織布として積
層し、或は所望の型内でプレス成形することによって成
形体１が形成されている。
よびリング溝部の複合強化を行なうための成形体であっ
て、この成形体１はアルミニウムをその主たる成分と
し、必要に応じてSi、Cu、Mg、Mn、Ti、Fe、Zn、Li、P
b、Bi等を添加した合金によって形成された繊維状の細
線によって形成されている。上記細線は、線引き加工、
圧延法、引抜き法、水圧押し出し法、電気化学法、抽出
析出法、テイラー法等によって得られたものであって、
これを一方向に配向した上積層、もしくは織布として積
層し、或は所望の型内でプレス成形することによって成
形体１が形成されている。
例えば、上記成形体１はAl−17Si−4.5Cu−0.6Mg−8F
eの溶融アルミニウムから直接急冷凝固させて得た非平
衡状態の直径約100μｍの急冷凝固細線をリング状にプ
レス成形し、体積含有率が20〜90％好ましくは70〜80％
としてある。
eの溶融アルミニウムから直接急冷凝固させて得た非平
衡状態の直径約100μｍの急冷凝固細線をリング状にプ
レス成形し、体積含有率が20〜90％好ましくは70〜80％
としてある。
しかして、上述のようにして形成されたリング状の成
形体１を必要に応じて300℃程度以内の温度に昇温した
後、外型2aおよび下型2bからなる金型２内にセットし、
800℃のJIS AC8A合金溶湯３（Al−12Si−1Cu−1Mg−1N
i）を上記金型２内に注湯し、その溶湯をプランジャ４
で100〜1500kgf/cm2の圧力で加圧し、その加圧状態を上
記合金の溶湯が完全に凝固するまで保持し、その後上記
完全に凝固したピストンを金型２から取り出し製品とす
る。
形体１を必要に応じて300℃程度以内の温度に昇温した
後、外型2aおよび下型2bからなる金型２内にセットし、
800℃のJIS AC8A合金溶湯３（Al−12Si−1Cu−1Mg−1N
i）を上記金型２内に注湯し、その溶湯をプランジャ４
で100〜1500kgf/cm2の圧力で加圧し、その加圧状態を上
記合金の溶湯が完全に凝固するまで保持し、その後上記
完全に凝固したピストンを金型２から取り出し製品とす
る。
このようにして、ピストンの頂端外周部が、急冷凝固
アルミニウム部20〜90％、AC8A合金が残部からなる強化
部によって構成される。しかして当該部の高温強度、耐
摩耗性、熱疲労特性が他の部分に比し大幅に改善され
る。
アルミニウム部20〜90％、AC8A合金が残部からなる強化
部によって構成される。しかして当該部の高温強度、耐
摩耗性、熱疲労特性が他の部分に比し大幅に改善され
る。
なお、上記実施例においては、ピストンのトップラン
ド部の強化を行なったものを示したが、第２図に示すよ
うにピンボス部Ａまたは第３図に示すようにスカート部
Ｂの強化も同様にして行なうことができる。
ド部の強化を行なったものを示したが、第２図に示すよ
うにピンボス部Ａまたは第３図に示すようにスカート部
Ｂの強化も同様にして行なうことができる。
以上説明したように、本発明は軽合金製ピストンにお
ける特に高温強度、耐摩耗性等の特性の向上が必要な部
分を、アルミニウム細線によって形成された成形体を強
化材とし、その成形体内にアルミニウムまたはマグネシ
ウム等の軽金属またはその合金をマトリックスとして加
圧浸透させることにより形成された強化複合材料で構成
したので、ピストンの耐熱性、耐摩耗性、強度、耐焼付
き性、疲労強度を部分的に向上させることができるばか
りでなく、強化材である成形体と母材の界面がAl−Alま
たはAl−Mgとなるため、界面の密着性、適合性が良く、
脆弱な化合物が生じることがない。しかも、成形体と母
材間の熱膨張率の差が小さいため、熱衝撃が加わって
も、成形体と母材との界面の剥離、強化部分と非強化部
分の境界の割れ等の発生をなくすことができる。
ける特に高温強度、耐摩耗性等の特性の向上が必要な部
分を、アルミニウム細線によって形成された成形体を強
化材とし、その成形体内にアルミニウムまたはマグネシ
ウム等の軽金属またはその合金をマトリックスとして加
圧浸透させることにより形成された強化複合材料で構成
したので、ピストンの耐熱性、耐摩耗性、強度、耐焼付
き性、疲労強度を部分的に向上させることができるばか
りでなく、強化材である成形体と母材の界面がAl−Alま
たはAl−Mgとなるため、界面の密着性、適合性が良く、
脆弱な化合物が生じることがない。しかも、成形体と母
材間の熱膨張率の差が小さいため、熱衝撃が加わって
も、成形体と母材との界面の剥離、強化部分と非強化部
分の境界の割れ等の発生をなくすことができる。
第１図は本発明の強化ピストン製造方法の一例を示す縦
断面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の強化ピ
ストンの例を示す縦断面図である。 １……成形体、２……金型、３……溶湯、４……プラン
ジャ。
断面図、第２図および第３図はそれぞれ本発明の強化ピ
ストンの例を示す縦断面図である。 １……成形体、２……金型、３……溶湯、４……プラン
ジャ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 3/00 ３０２ Ｆ０２Ｆ 3/00 ３０２Ｂ (56)参考文献 特開 平１−262352（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−41622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−52451（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−180925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−23331（ＪＰ，Ａ) 特公 昭59−23692（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 19/08,19/14 F02F 3/00 C22C 1/00 C22C 1/02 503
Claims (1)
- 【請求項１】軽合金製ピストンにおける特に高温強度、
耐摩耗性等の特性の向上が必要な部分を、アルミニウム
細線によって形成された成形体を強化材とし、その成形
体内にアルミニウムまたはマグネシウム等の軽金属また
はその合金をマトリックスとして加圧浸透させることに
より形成された強化複合材料で構成したことを特徴とす
る、強化ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1212182A JP2976448B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 強化ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1212182A JP2976448B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 強化ピストン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0377763A JPH0377763A (ja) | 1991-04-03 |
| JP2976448B2 true JP2976448B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=16618277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1212182A Expired - Fee Related JP2976448B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 強化ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2976448B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030083220A (ko) * | 2002-04-19 | 2003-10-30 | 기아자동차주식회사 | 자동차의 디프로스트 그릴 고정구조 |
| CN109763006B (zh) * | 2019-02-01 | 2020-08-11 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种铝镁复合构件成形连接一体化方法 |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP1212182A patent/JP2976448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377763A (ja) | 1991-04-03 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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