JP4396576B2 - Piston manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ピストンの製造方法に係り、特に、アルミニウム合金を重力鋳造することにより製造されるピストンの製造方法に関する。 The present invention relates to a piston manufacturing method, and more particularly to a piston manufacturing method manufactured by gravity casting an aluminum alloy.
自動車のエンジンに用いられるピストンは、一般的に、アルミニウム合金を重力鋳造することにより製造される。ここで重力鋳造とは、アルミニウム合金の溶湯を鋳型に流し込むときに負荷される圧力が主に重力である鋳造法のことをいう。 Pistons used in automobile engines are generally manufactured by gravity casting an aluminum alloy. Here, gravity casting refers to a casting method in which the pressure applied when a molten aluminum alloy is poured into a mold is mainly gravity.
図１０は、従来のピストン製造における重力鋳造法を示す図である。従来の重力鋳造法は、一般的に、ピストン頂面が上型３２に設けられるように型組された鋳型３０の中に、湯口３４からアルミニウム合金の溶湯３６を注湯して重力鋳造する。上型３２、外型３８及び中型４０は、いずれも温度調節されないため、鋳型３０に注湯されたアルミニウム合金の溶湯３６は、溶湯３６全体が同時に凝固を開始する。そして、溶湯３６全体の凝固が完了した後、鋳型３０からピストンの鋳物を取り出して所定のピストン形状に機械加工する。 FIG. 10 is a diagram showing a gravity casting method in conventional piston manufacturing. In the conventional gravity casting method, generally, a molten aluminum 36 is poured from a gate 34 into a mold 30 which is assembled so that the top surface of a piston is provided on the upper mold 32, and gravity casting is performed. Since none of the upper mold 32, the outer mold 38, and the middle mold 40 is temperature-controlled, the molten aluminum alloy 36 poured into the mold 30 starts to solidify simultaneously. Then, after solidification of the entire molten metal 36 is completed, the casting of the piston is taken out from the mold 30 and machined into a predetermined piston shape.
ピストン頂面は、エンジンの燃焼室側に配置されるため、燃焼ガスの燃焼により室温から３００℃までの熱サイクルによる熱負荷と燃焼による爆発圧による機械的負荷に曝される。そこで、ピストン頂面には、アルミニウム合金の耐熱性を向上させるための処理が施されている。例えば、鋳造の際に、鋳型の所定部位に磁場を発生させて、アルミニウム合金の耐熱性を向上させるためのＦｅやＮｉ等の合金成分をピストン頂面に偏析させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。 Since the piston top surface is disposed on the combustion chamber side of the engine, it is exposed to a thermal load due to a thermal cycle from room temperature to 300 ° C. and a mechanical load due to an explosion pressure due to combustion due to combustion of combustion gas. Therefore, the top surface of the piston is subjected to treatment for improving the heat resistance of the aluminum alloy. For example, during casting, a magnetic field is generated at a predetermined portion of a mold, and an alloy component such as Fe or Ni for improving the heat resistance of an aluminum alloy is segregated on the piston top surface (for example, , See Patent Document 1).
上記のように、磁場を発生させることによりアルミニウム合金の耐熱性を向上させるための合金成分をピストン頂面に偏析させる場合は、合金成分がＦｅやＮｉ等の磁性体に限定されてしまう。また、鋳型のほかに磁場を発生させる設備等が必要になり、従来の重力鋳造で製造されるピストンに比べて大幅なコストアップとなる。 As described above, when the alloy component for improving the heat resistance of the aluminum alloy is segregated on the piston top surface by generating a magnetic field, the alloy component is limited to a magnetic material such as Fe or Ni. In addition to the mold, a facility for generating a magnetic field is required, which is a significant cost increase compared to a conventional piston manufactured by gravity casting.
そこで、本発明の目的は、かかる課題を解決し、磁場を発生させる設備等の特別な設備を要しないで、アルミニウム合金を重力鋳造することにより製造され、アルミニウム合金の耐熱性を向上させるための合金成分をピストン頂面に偏析させたピストンの製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to solve such problems and to produce the aluminum alloy by gravity casting without requiring special equipment such as equipment for generating a magnetic field, and to improve the heat resistance of the aluminum alloy. It is to provide a manufacturing method of a piston in which alloy components are segregated on the top surface of the piston .
本発明に係るピストンの製造方法は、アルミニウム合金を重力鋳造することにより製造されるピストンの製造方法であって、ピストン頂面が下型に設けられるように型組みする型組み工程と、合金成分をピストン頂面に偏析させるために下型を加熱して鋳込む鋳込み工程とを有することを特徴とする。 A method for manufacturing a piston according to the present invention is a method for manufacturing a piston manufactured by gravity casting an aluminum alloy, and a mold assembling step for assembling the piston so that the top surface of the piston is provided in the lower mold, and an alloy component And a casting step in which the lower die is heated and casted to segregate on the top surface of the piston.
また、本発明に係るピストンの製造方法は、アルミニウム合金が、８質量％以上１８質量％以下のＳｉと、０．２質量％以上２．０質量％以下のＭｇと、さらに、０．５質量％以上７質量％以下のＣｕ又は、０．２質量％以上１．５質量％以下のＦｅ又は、０．２質量％以上１質量％以下のＭｎ又は、１質量％以上７質量％以下のＮｉのうちの少なくとも１つを有することが好ましい。 Further, in the manufacturing method of the piston according to the present invention, the aluminum alloy contains 8% by mass to 18% by mass Si, 0.2% by mass to 2.0% by mass Mg, and 0.5% by mass. % To 7% by mass Cu, 0.2% to 1.5% by mass Fe, 0.2% to 1% by mass Mn, or 1% to 7% by mass Ni It is preferable to have at least one of
上記のピストンの製造方法によれば、磁場を発生させる設備等の特別な設備を要しないで、アルミニウム合金を重力鋳造することにより、アルミニウム合金の耐熱性を向上させるための合金成分をピストン頂面に偏析させることができる。
According to the above piston manufacturing method , the alloy component for improving the heat resistance of the aluminum alloy is obtained by gravity casting the aluminum alloy without requiring special equipment such as equipment for generating a magnetic field. Can be segregated.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、アルミニウム合金を重力鋳造することにより製造されるピストンの製造方法の工程を示す図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the steps of a piston manufacturing method manufactured by gravity casting an aluminum alloy.
型組み工程（Ｓ１０）は、アルミニウム合金を所定のピストン形状に重力鋳造するために、鋳型を型組みする工程である。図２は、鋳型１０の型組みの構成を示す図である。鋳型１０は、下型１２、外型１４と中型１６とから構成され、ピストン頂面が下型１２の面に設けられるように型組みされる。下型１２には、ピストン頂面を形成するアルミニウム合金の溶湯を最後に凝固させるために、下型１２を加熱する図示しない加熱装置、例えば、ヒーター等が配置される。また、鋳型１０には、アルミニウム合金の溶湯を注湯する湯口１８とアルミニウム合金の溶湯が凝固するときの体積収縮分の溶湯を補給するためのいわゆる押湯２０とが設けられる。 The mold assembling step (S10) is a step of assembling the mold in order to gravity cast the aluminum alloy into a predetermined piston shape. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the mold assembly of the mold 10. The mold 10 includes a lower mold 12, an outer mold 14, and an intermediate mold 16, and is assembled so that a piston top surface is provided on the surface of the lower mold 12. The lower mold 12 is provided with a heating device (not shown) such as a heater for heating the lower mold 12 in order to finally solidify the molten aluminum alloy forming the piston top surface. Further, the mold 10 is provided with a spout 18 for pouring a molten aluminum alloy and a so-called feeder 20 for replenishing the molten metal for shrinkage in volume when the molten aluminum alloy solidifies.
溶湯準備工程（Ｓ１２）は、アルミニウム合金の溶湯を準備する工程である。ピストン用のアルミニウム合金としては、例えば、耐摩耗性に優れるＡｌ−Ｓｉ―Ｍｇ系アルミニウム合金が用いられ、特に、８質量％以上１８質量％以下のＳｉと、０．２質量％以上２．０質量％以下のＭｇとを含んだＡｌ−Ｓｉ―Ｍｇ系アルミニウム合金が用いられる。 The molten metal preparation step (S12) is a step of preparing a molten aluminum alloy. As the aluminum alloy for the piston, for example, an Al—Si—Mg-based aluminum alloy having excellent wear resistance is used, and in particular, 8 mass% to 18 mass% Si and 0.2 mass% to 2.0 mass%. An Al—Si—Mg-based aluminum alloy containing not more than mass% of Mg is used.
また、アルミニウム合金の耐熱性を向上させるためにＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つの合金成分がアルミニウム合金に添加される。Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つを添加することにより、アルミニウム合金中にこれらの合金成分の金属間化合物が析出し、アルミニウム合金の耐熱性が向上するからである。勿論、合金成分は、これらの元素に限定されることはない。 In order to improve the heat resistance of the aluminum alloy, at least one alloy component of Cu, Fe, Mn or Ni is added to the aluminum alloy. This is because by adding at least one of Cu, Fe, Mn or Ni, intermetallic compounds of these alloy components are precipitated in the aluminum alloy, and the heat resistance of the aluminum alloy is improved. Of course, the alloy component is not limited to these elements.
ここで、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉの合金成分の添加量は、Ｃｕが０．５質量％以上７質量％以下、Ｆｅが０．２質量％以上１．５質量％以下、Ｍｎが０．２質量％以上１質量％以下、Ｎｉが１質量％以上７質量％以下である。ここで、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉの合金成分の添加量の範囲を限定しているのは、上記範囲の下限より添加量が少ないと、これらの合金成分の金属間化合物の析出が十分でなく、アルミニウム合金の耐熱性の向上が図れないからである。また、上記範囲の上限よりも添加量が多いと、アルミニウム合金の鋳造割れ等が生じやすくなるからである。 Here, the addition amount of the alloy component of Cu, Fe, Mn or Ni is such that Cu is 0.5% by mass or more and 7% by mass or less, Fe is 0.2% by mass or more and 1.5% by mass or less, and Mn is 0.00%. 2 mass% or more and 1 mass% or less, Ni is 1 mass% or more and 7 mass% or less. Here, the range of the addition amount of the alloy component of Cu, Fe, Mn or Ni is limited because if the addition amount is less than the lower limit of the above range, precipitation of intermetallic compounds of these alloy components is sufficient. This is because the heat resistance of the aluminum alloy cannot be improved. Moreover, it is because it will become easy to produce the casting crack etc. of an aluminum alloy when there are more addition amounts than the upper limit of the said range.
アルミニウム合金の溶湯は、あらかじめ合金成分を調製したアルミニウム合金の鋳塊をるつぼ等に入れ電気炉等で溶解し、溶湯温度が７００℃以上８００℃以下になるようにして準備される。 The molten aluminum alloy is prepared in such a manner that an aluminum alloy ingot with alloy components prepared in advance is placed in a crucible or the like and melted in an electric furnace or the like so that the molten metal temperature is 700 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
鋳込み工程（Ｓ１４）は、アルミニウム合金の溶湯を鋳型１０に湯口１８から注湯して鋳込む工程である。図３は、アルミニウム合金の溶湯を鋳込む様子を示す図である。アルミニウム合金の溶湯２２を注湯した後、下型温度が６００℃以上７００℃以下になるように下型１２を図示しない加熱装置により加熱して、アルミニウム合金の溶湯２２を静置保持する。ここで、下型温度の範囲を限定しているのは、静置保持中の下型温度が６００℃より低いと、アルミニウムより比重の大きいＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つが重力の作用でピストン頂面に偏析する前に、アルミニウム合金の溶湯２２が凝固するからである。また、静置保持中の下型温度が７００℃より高いと、下型１２の冷却に時間を要し生産性が低下するからである。 The casting step (S14) is a step of pouring a molten aluminum alloy into the mold 10 from the gate 18 and casting. FIG. 3 is a view showing a state in which a molten aluminum alloy is cast. After pouring the molten aluminum alloy 22, the lower mold 12 is heated by a heating device (not shown) so that the lower mold temperature is 600 ° C. or more and 700 ° C. or less, and the aluminum alloy molten metal 22 is held stationary. Here, the range of the lower mold temperature is limited. When the lower mold temperature during stationary holding is lower than 600 ° C., at least one of Cu, Fe, Mn, or Ni having a specific gravity greater than that of aluminum is gravity. This is because the molten aluminum alloy 22 is solidified before it segregates on the piston top surface. Further, if the lower mold temperature during stationary holding is higher than 700 ° C., it takes time to cool the lower mold 12 and the productivity is lowered.
また、アルミニウム合金の溶湯２２の静置保持時間は、重力鋳造されるピストンの大きさにより異なる。例えば、ピストンの高さが５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である場合の静置保持時間は、５分間以上１０分間以下である。ここで、静置保持時間の範囲を限定しているのは、静置保持時間が５分間より短い場合は、アルミニウムより比重の大きいＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つが重力の作用でピストン頂面に偏析する前に、アルミニウム合金の溶湯２２が凝固するからである。また、静置保持時間を１０分間以下としたのは、静置保持時間を不要に長くすることを避け、ピストン製造のサイクルタイムを極力短縮し生産性を低下させないためである。 Moreover, the stationary holding time of the molten aluminum alloy 22 differs depending on the size of the piston to be gravity cast. For example, the stationary holding time when the height of the piston is 50 mm or more and 100 mm or less is 5 minutes or more and 10 minutes or less. Here, the range of the stationary holding time is limited because when the stationary holding time is shorter than 5 minutes, at least one of Cu, Fe, Mn or Ni having a specific gravity larger than that of aluminum is caused by the action of gravity. This is because the molten aluminum alloy 22 is solidified before segregation on the piston top surface. The reason why the stationary holding time is set to 10 minutes or less is to avoid unnecessarily lengthening the stationary holding time, shorten the piston manufacturing cycle time as much as possible, and not reduce productivity.
静置保持後、アルミニウム合金の溶湯２２を凝固させるために下型１２の温度を下げることにより冷却する。図４は、下型１２を冷却している様子を示す図である。下型温度は、３００℃以上４００℃以下になるように、図示しない加熱装置により温度調節される。ここで、下型温度の範囲を限定しているのは、下型温度が３００℃より低い場合は、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つが偏析したピストン頂面で鋳造割れが生じやすくなるからである。また、下型温度を４００℃以下としたのは、冷却温度を不要に高くすることを避け、ピストン製造のサイクルタイムを極力短縮し生産性を低下させないためである。 After the stationary holding, cooling is performed by lowering the temperature of the lower mold 12 in order to solidify the molten aluminum 22 of the aluminum alloy. FIG. 4 is a diagram illustrating a state where the lower mold 12 is cooled. The lower mold temperature is adjusted by a heating device (not shown) so as to be 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. Here, the range of the lower mold temperature is limited. When the lower mold temperature is lower than 300 ° C., casting cracks are likely to occur on the piston top surface where at least one of Cu, Fe, Mn, and Ni segregates. Because it becomes. The reason why the lower mold temperature is set to 400 ° C. or lower is to avoid unnecessarily high cooling temperature, to shorten the piston manufacturing cycle time as much as possible, and not to reduce productivity.
アルミニウム合金の溶湯２２が凝固してできたピストンの鋳物は、取り出し工程（Ｓ１６）により鋳型１０から取り出された後、必要に応じて所定の機械的特性等を付与するために、熱処理炉で熱処理される。熱処理は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ―Ｍｇ系アルミニウム合金の場合には、溶体化処理を５１０℃で４時間行なった後、時効処理を１７０℃で１０時間行なう。 The piston casting formed by solidifying the molten aluminum alloy 22 is removed from the mold 10 in the removal step (S16), and then heat treated in a heat treatment furnace in order to impart predetermined mechanical properties as required. Is done. For example, in the case of an Al—Si—Mg-based aluminum alloy, the heat treatment is performed by solution treatment at 510 ° C. for 4 hours and then aging treatment at 170 ° C. for 10 hours.
上記ピストン及びピストンの製造方法によれば、静置保持中にアルミニウムより比重の大きいＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つが重力の作用でピストン頂面に拡散した後で凝固するため、ピストン頂面にＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つを偏析させることができる。図５は、ピストン頂面２４にＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉのうち少なくとも１つが偏析した様子を示す図である。 According to the piston and the piston manufacturing method, at least one of Cu, Fe, Mn, or Ni having a specific gravity larger than that of aluminum is solidified after being diffused on the piston top surface by the action of gravity during stationary holding. At least one of Cu, Fe, Mn, or Ni can be segregated on the top surface. FIG. 5 is a diagram illustrating a state where at least one of Cu, Fe, Mn, and Ni is segregated on the piston top surface 24.
したがって、上記ピストンは、従来の重力鋳造法で製造されたピストンよりもピストン頂面から発生する熱亀裂が抑制され、ピストン頂面のアルミニウム合金の耐熱性が向上する。 Therefore, in the piston, thermal cracks generated from the piston top surface are suppressed more than the piston manufactured by the conventional gravity casting method, and the heat resistance of the aluminum alloy on the piston top surface is improved.
４種類のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金を用いて、ピストンの試作を行った。図６は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金であるＡ材からＤ材の化学成分を示す図である。各材のＳｉは、８質量％以上１８質量％以下の範囲で添加され、Ｍｇは、０．５０質量％以上１．２質量％以下の範囲で添加された。 Pistons were prototyped using four types of Al—Si—Mg based aluminum alloys. FIG. 6 is a diagram showing chemical components from A material to D material which is an Al—Si—Mg based aluminum alloy. Si of each material was added in the range of 8% by mass to 18% by mass, and Mg was added in the range of 0.50% by mass to 1.2% by mass.
また、アルミニウム合金の耐熱性を向上させるためのＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉについては、Ｃｕは、１．３質量％以上５．０質量％以下の範囲で添加され、Ｆｅは、０．５質量％以上０．８質量％以下の範囲で添加され、Ｍｎは、０．１質量％以上０．７質量％以下の範囲で添加され、Ｎｉは、０．３質量％以上３．０質量％以下の範囲で添加された。 Moreover, about Cu, Fe, Mn, or Ni for improving the heat resistance of an aluminum alloy, Cu is added in the range of 1.3% by mass or more and 5.0% by mass or less, and Fe is 0.5% by mass. % Is added in the range of 0.8% to 0.8% by mass, Mn is added in the range of 0.1% to 0.7% by mass, and Ni is 0.3% to 3.0% by mass. In a range of.
型組みは、上述した型組み工程（Ｓ１０）により、ピストンの大きさが外径６０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、高さが５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下のピストンを重力鋳造できるように型組みした。また、上述した溶湯準備工程（Ｓ１２）により、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金の溶湯を、溶湯温度が７９０℃になるようにして準備した。 The mold assembly was assembled by the above-described mold assembly step (S10) so that a piston having an outer diameter of 60 mm to 120 mm and a height of 50 mm to 100 mm could be gravity cast. Moreover, the molten metal of Al-Si-Mg type aluminum alloy was prepared so that the molten metal temperature might be 790 degreeC by the molten metal preparation process (S12) mentioned above.
上述した鋳込み工程（Ｓ１４）により、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金について鋳込み条件を変えて鋳込みを行った。図７は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金についての鋳込み条件を示す図である。Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金の溶湯の静置保持中の下型温度は、実施例Ａが６８５℃、実施例Ｂが６０５℃、実施例Ｃが６２０℃、実施例Ｄが６５２℃とし、下型温度がいずれも６００℃以上７００℃以下になるように下型を加熱装置により加熱した。静置保持時間は、実施例Ａと実施例Ｂが５分間、実施例Ｃと実施例Ｄが１０分間とし、いずれも５分間以上１０分間以下とした。静置保持後の下型温度は、実施例Ａが３２４℃、実施例Ｂが３３５℃、実施例Ｃが３８８℃、実施例Ｄが３８５℃とし、３００℃以上４００℃以下になるように加熱装置により下型温度を調節した。 By the above-described casting step (S14), casting was performed by changing the casting conditions for the Al—Si—Mg-based aluminum alloy. FIG. 7 is a diagram showing casting conditions for an Al—Si—Mg based aluminum alloy. The lower mold temperature during the stationary holding of the molten Al-Si-Mg aluminum alloy is 685 ° C in Example A, 605 ° C in Example B, 620 ° C in Example C, and 652 ° C in Example D. The lower mold was heated with a heating device so that the lower mold temperature was 600 ° C. or higher and 700 ° C. or lower. The stationary holding time was 5 minutes for Example A and Example B, 10 minutes for Example C and Example D, and both were 5 minutes or more and 10 minutes or less. The lower mold temperature after the stationary holding is 324 ° C. in Example A, 335 ° C. in Example B, 388 ° C. in Example C, and 385 ° C. in Example D, and heated to 300 ° C. or more and 400 ° C. or less. The lower mold temperature was adjusted by the apparatus.
比較例Ａから比較例Ｄは、実施例Ａから実施例Ｄとそれぞれ同じ化学成分のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金を用いて、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金の溶湯の静置保持を行わないで重力鋳造したピストンである。 In Comparative Examples A to D, the Al-Si-Mg-based aluminum alloy molten metal is kept stationary by using Al-Si-Mg-based aluminum alloys having the same chemical components as those in Examples A to D, respectively. It is a piston cast without gravity.
実施例ＡからＤと比較例ＡからＤとは、いずれも溶体化処理を５１０℃、４時間で行なった後、時効処理を１７０℃、１０時間で行なった。 In each of Examples A to D and Comparative Examples A to D, the solution treatment was performed at 510 ° C. for 4 hours, and then the aging treatment was performed at 170 ° C. for 10 hours.
実施例ＡからＤと比較例ＡからＤとのピストン頂面から回転曲げ疲労試験片を切出し、ＪＩＳ Ｚ ２２７３に準拠した回転曲げ疲労試験法により試験を行った。回転曲げ疲労試験は、３５０℃で行われ、１０００万回の回転曲げ疲労強度を求めた。図８は、実施例ＡからＤと比較例ＡからＤの回転曲げ疲労試験結果を示す図である。 Rotating bending fatigue test pieces were cut out from the piston top surfaces of Examples A to D and Comparative Examples A to D, and tested by a rotating bending fatigue test method based on JIS Z 2273. The rotational bending fatigue test was performed at 350 ° C., and the rotational bending fatigue strength of 10 million times was obtained. FIG. 8 is a diagram showing the results of rotational bending fatigue tests of Examples A to D and Comparative Examples A to D.
実施例ＡからＤの回転曲げ疲労強度は、実施例Ａが６０Ｍｐａ、実施例Ｂが５５ＭＰａ、実施例Ｃが３０ＭＰａ、実施例Ｄが３５ＭＰａであった。比較例ＡからＤの回転曲げ疲労強度は、比較例Ａが４５ＭＰａ、比較例Ｂが４０ＭＰａ、比較例Ｃが２５ＭＰａ、比較例Ｄが２８ＭＰａであった。同じ化学成分のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金で比較すると、いずれも実施例ＡからＤのほうが、比較例ＡからＤよりも高い回転曲げ疲労強度が得られた。 The rotational bending fatigue strengths of Examples A to D were 60 MPa for Example A, 55 MPa for Example B, 30 MPa for Example C, and 35 MPa for Example D. The rotational bending fatigue strengths of Comparative Examples A to D were 45 MPa for Comparative Example A, 40 MPa for Comparative Example B, 25 MPa for Comparative Example C, and 28 MPa for Comparative Example D. When compared with Al—Si—Mg-based aluminum alloys having the same chemical composition, the rotational bending fatigue strengths of Examples A to D were higher than those of Comparative Examples A to D.
実施例ＡからＤと比較例ＡからＤとのピストン頂面から切出した回転曲げ疲労試験片について、ＪＩＳ Ｈ ０３０１により化学分析試験を行った。図９は、実施例ＡからＤと比較例ＡからＤとのピストン頂面から切出した回転曲げ疲労試験片の化学分析試験結果を示す図である。 A chemical analysis test was conducted according to JIS H 0301 on the rotating bending fatigue test pieces cut out from the piston top surfaces of Examples A to D and Comparative Examples A to D. FIG. 9 is a diagram showing chemical analysis test results of rotating bending fatigue test pieces cut out from the piston top surfaces of Examples A to D and Comparative Examples A to D.
同じ化学成分のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金で比較すると、実施例ＡからＤは、比較例ＡからＤよりもＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉの含有量が高く、アルミニウムより比重の大きいＣｕ，Ｆｅ，Ｍｎ又はＮｉが重力の作用でピストン頂面に偏析したことを示している。 When compared with an Al—Si—Mg-based aluminum alloy having the same chemical composition, Examples A to D have a higher Cu, Fe, Mn or Ni content than Comparative Examples A to D, and have a higher specific gravity than Aluminum. It shows that Fe, Mn or Ni segregated on the piston top surface by the action of gravity.
１０ 鋳型、１２ 下型、１４ 外型、１６ 中型、１８ 湯口、２０ 押湯、２２ アルミニウム合金の溶湯、２４ ピストン頂面。 10 mold, 12 lower mold, 14 outer mold, 16 middle mold, 18 pouring gate, 20 feeder, 22 molten aluminum alloy, 24 piston top surface.
Claims (2)
ピストン頂面が下型に設けられるように型組みする型組み工程と、A mold assembly process for assembling the piston so that the top surface of the piston is provided in the lower mold
合金成分をピストン頂面に偏析させるために下型を加熱して鋳込む鋳込み工程と、A casting process in which the lower mold is heated and cast to segregate the alloy components on the piston top surface;
を有することを特徴とするピストンの製造方法。The manufacturing method of the piston characterized by having.
アルミニウム合金は、Aluminum alloy
８質量％以上１８質量％以下のＳｉと、8 mass% or more and 18 mass% or less of Si;
０．２質量％以上２．０質量％以下のＭｇと、0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less of Mg;
さらに、further,
０．５質量％以上７質量％以下のＣｕ又は、0.5 mass% or more and 7 mass% or less of Cu or
０．２質量％以上１．５質量％以下のＦｅ又は、0.2% by mass or more and 1.5% by mass or less of Fe or
０．２質量％以上１質量％以下のＭｎ又は、0.2% by mass or more and 1% by mass or less of Mn,
１質量％以上７質量％以下のＮｉのうちの少なくとも１つを有することを特徴とするピストンの製造方法。It has at least 1 of Ni of 1 mass% or more and 7 mass% or less, The manufacturing method of the piston characterized by the above-mentioned.
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