JPH0159069B2 - - Google Patents
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- JPH0159069B2 JPH0159069B2 JP11769483A JP11769483A JPH0159069B2 JP H0159069 B2 JPH0159069 B2 JP H0159069B2 JP 11769483 A JP11769483 A JP 11769483A JP 11769483 A JP11769483 A JP 11769483A JP H0159069 B2 JPH0159069 B2 JP H0159069B2
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- piston
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/0009—Cylinders, pistons
- B22D19/0027—Cylinders, pistons pistons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22D13/00—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
- B22D13/06—Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of solid or hollow bodies in moulds rotating around an axis arranged outside the mould
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- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
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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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
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- F05C2201/00—Metals
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- F05C2201/028—Magnesium
-
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- F05C2253/16—Fibres
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主に内燃機関に使用されるピストンの
製造方法に関するもので、更に詳述すればAl合
金、Mg合金等の軽合金をその母材として、無機
質繊維等を補強材として、後述する遠心鋳造法に
より、ピストンの表面のみに分散させて製造する
各種ピストンの製造方法に関するものである。
製造方法に関するもので、更に詳述すればAl合
金、Mg合金等の軽合金をその母材として、無機
質繊維等を補強材として、後述する遠心鋳造法に
より、ピストンの表面のみに分散させて製造する
各種ピストンの製造方法に関するものである。
従来のFRMよりなるピストンの製造方法につ
いては、特公昭57−33089号「繊維強化複合材の
製造方法」の明細書に、カサ密度の無機質繊維成
形体を鋳型内に保持し、軽合金の母材を高圧凝固
鋳造法にて鋳込んで、ピストンを製造する方法が
記載されている。
いては、特公昭57−33089号「繊維強化複合材の
製造方法」の明細書に、カサ密度の無機質繊維成
形体を鋳型内に保持し、軽合金の母材を高圧凝固
鋳造法にて鋳込んで、ピストンを製造する方法が
記載されている。
然しこの製造方法は鋳型内に注入した溶湯金属
を、圧力500〜2000Kg／cm2の高圧をかけて凝固さ
せる必要があり、このためにこの高圧に耐えるた
めの鋳造型及び約500〜2000Kg／cm2の高圧を発生
させるための各種の装置を必要とし、極めて膨大
な製造装置を設置する必要があり、多品種少量生
産のピストンの生産には、鋳造型のコストが高く
つき、更に高圧鋳造のためにピストン表面部に配
置された、FRMの表面上層部までに母材が浸透
してスキン層が、補強材の表面覆う状態となり、
このスキン層を取り除いて、補強材をピストン表
面に析出させるために、ピストン表面のスキン層
を電解エツチング、酸エツチング等により溶出処
理を行なわねばならないという欠点があつた。
を、圧力500〜2000Kg／cm2の高圧をかけて凝固さ
せる必要があり、このためにこの高圧に耐えるた
めの鋳造型及び約500〜2000Kg／cm2の高圧を発生
させるための各種の装置を必要とし、極めて膨大
な製造装置を設置する必要があり、多品種少量生
産のピストンの生産には、鋳造型のコストが高く
つき、更に高圧鋳造のためにピストン表面部に配
置された、FRMの表面上層部までに母材が浸透
してスキン層が、補強材の表面覆う状態となり、
このスキン層を取り除いて、補強材をピストン表
面に析出させるために、ピストン表面のスキン層
を電解エツチング、酸エツチング等により溶出処
理を行なわねばならないという欠点があつた。
本発明は前記欠点を改良したもので高圧鋳造に
よることなく、常圧にて鋳造可能な、構造極めて
簡単な遠心回転装置を利用したものである即ち、
製品の外周形状と同じ形状の内周面を有するルツ
ボ又は鋳型に、無機質繊維又は金属繊維と無機質
の粉末よりなる補強材をルツボ内周面に配置し、
ルツボ内へ母材としての軽合金よりなる溶湯金属
又は固体金属を入れて加熱し、ルツボ内で溶解
し、その後ルツボを約1000〜3000Gの重力倍数で
遠心力を与えながら回転後、冷却凝固してピスト
ンを製造するもので、この強い重力の場ではルツ
ボ内の母材と補強材とは比重の差（無機質3.2、
Mg1.74、Al2.7）により、補強材はルツボ内周の
壁面方向に移動し、分散層が形成される過程で冷
却し、補強材は表面に均一に分散し、母材の中央
部は補強材がまつたく分散しない複合材料よりな
るピストンを製造することが出来る。
よることなく、常圧にて鋳造可能な、構造極めて
簡単な遠心回転装置を利用したものである即ち、
製品の外周形状と同じ形状の内周面を有するルツ
ボ又は鋳型に、無機質繊維又は金属繊維と無機質
の粉末よりなる補強材をルツボ内周面に配置し、
ルツボ内へ母材としての軽合金よりなる溶湯金属
又は固体金属を入れて加熱し、ルツボ内で溶解
し、その後ルツボを約1000〜3000Gの重力倍数で
遠心力を与えながら回転後、冷却凝固してピスト
ンを製造するもので、この強い重力の場ではルツ
ボ内の母材と補強材とは比重の差（無機質3.2、
Mg1.74、Al2.7）により、補強材はルツボ内周の
壁面方向に移動し、分散層が形成される過程で冷
却し、補強材は表面に均一に分散し、母材の中央
部は補強材がまつたく分散しない複合材料よりな
るピストンを製造することが出来る。
本発明はおいて、ピストンの表面に分散させる
補強材としては無機質繊維として、セラミツクス
及び耐摩耗性のある金属繊維（FCD）と、無機
質の粉末としてはアルミナ等が適切である。
補強材としては無機質繊維として、セラミツクス
及び耐摩耗性のある金属繊維（FCD）と、無機
質の粉末としてはアルミナ等が適切である。
以上本発明の構造簡単な、高圧鋳造を必要とし
ない遠心鋳造法により補強材を表面に分散したピ
ストンは、 (1) ピストン摺動部には補強材である無機質繊維
又は、母材より優れた耐摩耗性金属繊維と無機
質の粉末が分散しており、耐摩耗性が優れてい
る。
ない遠心鋳造法により補強材を表面に分散したピ
ストンは、 (1) ピストン摺動部には補強材である無機質繊維
又は、母材より優れた耐摩耗性金属繊維と無機
質の粉末が分散しており、耐摩耗性が優れてい
る。
(2) 遠心鋳造により母材と補強材が確実に固着さ
れ、僅か分散巾が0.5〜1.0mm程度でも補強材の
剥離及び母材との亀裂がまつたくない。
れ、僅か分散巾が0.5〜1.0mm程度でも補強材の
剥離及び母材との亀裂がまつたくない。
(3) 前記補強材が遠心力によりピストンの表面極
薄層に分散するためにスキン層を取り去る必要
もなく、然も母材としての熱伝導性及び軽量材
料としての強靭さを有している。
薄層に分散するためにスキン層を取り去る必要
もなく、然も母材としての熱伝導性及び軽量材
料としての強靭さを有している。
等の特徴あるピストンを製造するものであり、更
に構造簡単な鋳造型又はルツボを交換することに
より容易に寸法の相違した補強材よりなる各種の
ピストンの製造が可能となり多種小量生産には好
適な製造方法である。以下具体的に第１図〜第２
図の実施例により説明する。
に構造簡単な鋳造型又はルツボを交換することに
より容易に寸法の相違した補強材よりなる各種の
ピストンの製造が可能となり多種小量生産には好
適な製造方法である。以下具体的に第１図〜第２
図の実施例により説明する。
実施例 １
第１図においてルツボ１内の寸法をピストンと
同じ寸法に形成し、 (1) ルツボの内周面に無機質繊維の窒化珪素（繊
維径0.1〜10μｍ、長さ100μｍ以下）２を、カサ
密度0.8ｇ／cm3及び、アルミナ又はアルミ粉末
を適量混合するか、又は窒化珪素よりなる円筒
形の繊維体２ａと前記粉末を入れ (2) ピストンの母材となるAC3Aの固形体３を入
れてロに示すように加熱装置４にて約700℃に
加熱して溶融し (3) ハに示すようにルツボに蓋５を固着し、蓋５
の下部にはピストンの内側の形状に等しい凸部
５ａ及び中子（図示しない）を設け、ルツボ１
を熱源４にて加熱後、3500r.p.m.（約2000G）で
図中７の矢印の方向に回転後、冷却凝固してピ
ストン６を取り出すもので、このピストン６の
端部の拡大図をホに示す。この図において表面
部には窒化珪素繊維の断面９が観察される。９
ａはアルミナよりなる粉末である。
同じ寸法に形成し、 (1) ルツボの内周面に無機質繊維の窒化珪素（繊
維径0.1〜10μｍ、長さ100μｍ以下）２を、カサ
密度0.8ｇ／cm3及び、アルミナ又はアルミ粉末
を適量混合するか、又は窒化珪素よりなる円筒
形の繊維体２ａと前記粉末を入れ (2) ピストンの母材となるAC3Aの固形体３を入
れてロに示すように加熱装置４にて約700℃に
加熱して溶融し (3) ハに示すようにルツボに蓋５を固着し、蓋５
の下部にはピストンの内側の形状に等しい凸部
５ａ及び中子（図示しない）を設け、ルツボ１
を熱源４にて加熱後、3500r.p.m.（約2000G）で
図中７の矢印の方向に回転後、冷却凝固してピ
ストン６を取り出すもので、このピストン６の
端部の拡大図をホに示す。この図において表面
部には窒化珪素繊維の断面９が観察される。９
ａはアルミナよりなる粉末である。
この場合の窒化珪素繊維の分散層の深さは、そ
の表面より0.3mm程度で、分散域は50mmである。
更に分散層は中心部に比べその硬さにおいて飛躍
的な向上がみられ、ビツカース硬さではAC3A母
材の約２倍の値を示した。又これに伴ない摩擦に
よる表面の摩耗量も減少させることができ、発明
者らの行なつた試験によればその母材のみの場合
の半分以下であることが確かめられた。
の表面より0.3mm程度で、分散域は50mmである。
更に分散層は中心部に比べその硬さにおいて飛躍
的な向上がみられ、ビツカース硬さではAC3A母
材の約２倍の値を示した。又これに伴ない摩擦に
よる表面の摩耗量も減少させることができ、発明
者らの行なつた試験によればその母材のみの場合
の半分以下であることが確かめられた。
実施例 ２
第２図において、耐熱鋼による型２１の内部
に、耐熱鋼による割型２１ａが設けられており、
２１ａはその中心線を含む面内２１ｃで分割が可
能であり、２１ａの内部には輪状の突起環２１ｂ
が設けてあり、この部分に炭化珪素繊維（繊維径
0.1〜10μｍ、長さ100μｍ以下）２２（以下SiCと
いう）が約0.1ｇ／cm3の、カサ密度で約0.5mmの層
状に配置し、アルミナの粉末も混入されている。
に、耐熱鋼による割型２１ａが設けられており、
２１ａはその中心線を含む面内２１ｃで分割が可
能であり、２１ａの内部には輪状の突起環２１ｂ
が設けてあり、この部分に炭化珪素繊維（繊維径
0.1〜10μｍ、長さ100μｍ以下）２２（以下SiCと
いう）が約0.1ｇ／cm3の、カサ密度で約0.5mmの層
状に配置し、アルミナの粉末も混入されている。
次にこの型内にAC3A母材２３を入れて加熱装
置２４で約700℃に加熱してAC3Aを溶融したあ
と、ピストン内部形状に成形した型部２５ａをも
つ蓋２５をかぶせて２７の矢印の方向に回転を加
え、重力倍数約2500Gで成形した。これを一部加
工したものがハに示すピストン２６で、その端部
２８を拡大したものをハに示す。重力により表面
部のみに分散したSiC２９及びアルミナ粉末２９
ａがみられる。この場合SiCの分散層の深さは0.5
mm、分散域は先端から15〜20mmの範囲でピストン
リングの取付けに必要な範囲に分散している。
置２４で約700℃に加熱してAC3Aを溶融したあ
と、ピストン内部形状に成形した型部２５ａをも
つ蓋２５をかぶせて２７の矢印の方向に回転を加
え、重力倍数約2500Gで成形した。これを一部加
工したものがハに示すピストン２６で、その端部
２８を拡大したものをハに示す。重力により表面
部のみに分散したSiC２９及びアルミナ粉末２９
ａがみられる。この場合SiCの分散層の深さは0.5
mm、分散域は先端から15〜20mmの範囲でピストン
リングの取付けに必要な範囲に分散している。
この分散層によつて表面の硬さ及び耐摩耗性は
実施例１に述べたものとほぼ同様の傾向を示して
いる。更にこの様に製作した材料の一部をその表
面を含んで切断したテストピースを約900℃の高
温に約0.5時間曝した結果、母材のみの部分は溶
融したのに対し、分散層は大きな溶融も形状の変
化もなく、耐熱性についても大巾に向上したもの
である。
実施例１に述べたものとほぼ同様の傾向を示して
いる。更にこの様に製作した材料の一部をその表
面を含んで切断したテストピースを約900℃の高
温に約0.5時間曝した結果、母材のみの部分は溶
融したのに対し、分散層は大きな溶融も形状の変
化もなく、耐熱性についても大巾に向上したもの
である。
以上本発明は、従来の高圧鋳造法によるピスト
ンの製造方法に比べ、構造簡単な遠心鋳造装置に
よりピストンを製造するもので、ピストン表面部
のみに補強材が分散し、耐摩耗性にすぐれ、しか
も表面のエツチング処理も必要がなく、製造コス
トの安い、極めて特徴あるピストンの製造方法で
ある。
ンの製造方法に比べ、構造簡単な遠心鋳造装置に
よりピストンを製造するもので、ピストン表面部
のみに補強材が分散し、耐摩耗性にすぐれ、しか
も表面のエツチング処理も必要がなく、製造コス
トの安い、極めて特徴あるピストンの製造方法で
ある。
第１図は本発明による実施例の工程の説明図
で、イは鋳型内へ無機質繊維及び粉末を入れる工
程図、ロはイの中へ母材を挿入する工程図、ハは
鋳型を密閉後加熱溶融及び遠心力により回転させ
る工程図、ニは鋳造が完成したピストンの断面図
で、ホはニの一部拡大断面図、第２図は本発明の
他の実施例でイは鋳型の断面図、ロはイの鋳型に
より完成したピストンの断面図で、ハはロの一部
拡大断面図である。 １，２１……鋳型、２，９，２９……無機質繊
維、３，２３……母材、４，２４……加熱装置、
７，２７……遠心回転装置の略図、２１ａ……鋳
型内の割型、２８……ピストンリング溝。
で、イは鋳型内へ無機質繊維及び粉末を入れる工
程図、ロはイの中へ母材を挿入する工程図、ハは
鋳型を密閉後加熱溶融及び遠心力により回転させ
る工程図、ニは鋳造が完成したピストンの断面図
で、ホはニの一部拡大断面図、第２図は本発明の
他の実施例でイは鋳型の断面図、ロはイの鋳型に
より完成したピストンの断面図で、ハはロの一部
拡大断面図である。 １，２１……鋳型、２，９，２９……無機質繊
維、３，２３……母材、４，２４……加熱装置、
７，２７……遠心回転装置の略図、２１ａ……鋳
型内の割型、２８……ピストンリング溝。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al又はMgをその主たる成分とする軽合金を
母材として、補強材として無機質繊維又は金属繊
維を混入した、ピストンの製造方法において、 (1) 鋳型の内周面に、補強材として、無機質繊維
又は金属繊維と無機質の粉末を配置し、 (2) 次に、母材である軽合金を溶湯の状態又は固
形体で鋳型に入れ、 (3) 鋳型を700℃〜900℃に加熱後1000〜3000Gの
遠心力にて回転して冷却し、そして (4) ピストンの表面部２mm以下のみに体積比で10
〜80％前記補強材を分散させたピストンの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11769483A JPS609570A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 補強材よりなるピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11769483A JPS609570A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 補強材よりなるピストンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS609570A JPS609570A (ja) | 1985-01-18 |
| JPH0159069B2 true JPH0159069B2 (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=14717982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11769483A Granted JPS609570A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 補強材よりなるピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609570A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62137159A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-20 | Aisin Seiki Co Ltd | 遠心分散鋳造によるピストンの製造装置 |
| JPS62259660A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 遠心分散成形による摺動材料の製造方法 |
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-
1983
- 1983-06-29 JP JP11769483A patent/JPS609570A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS609570A (ja) | 1985-01-18 |
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