JPH0486358A - 繊維強化ピストン - Google Patents
繊維強化ピストンInfo
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- JPH0486358A JPH0486358A JP20049990A JP20049990A JPH0486358A JP H0486358 A JPH0486358 A JP H0486358A JP 20049990 A JP20049990 A JP 20049990A JP 20049990 A JP20049990 A JP 20049990A JP H0486358 A JPH0486358 A JP H0486358A
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Classifications
-
- 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
-
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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
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は内燃機関に用いられる軽合金の繊維強化ピスト
ンに関する。
ンに関する。
ｂ、 従来の技術
アルミニウム、マグネシウムなどの軽合金材料に、炭化
珪素、窒化珪素、チタン酸カリウムなどのセラミック・
ウィスカープリフォームを用い、溶湯鍛造法により軽合
金材料を複合化して、高温強度、耐熱性を向上させてピ
ストンを製造することがおこなわれている。
珪素、窒化珪素、チタン酸カリウムなどのセラミック・
ウィスカープリフォームを用い、溶湯鍛造法により軽合
金材料を複合化して、高温強度、耐熱性を向上させてピ
ストンを製造することがおこなわれている。
たとえば、炭化珪素（ＳｉＣ）のウィスカーを水溶液ま
たは有機溶媒中に添加してスラリーを作り、これを決過
装置に流し込んでγ濾過脱水してプリフォームを製作し
たり、あるいは、水ガラスをバインダーにしてＳｉＣの
ウィスカーのプリフォームを製作し、このようにして製
作したプリフォームを所定温度に加熱して金型内にセッ
トしたあと、マトリックスとなるアルミ合金の溶湯を注
ぎ、パンチによってこれを加圧し、プリフォーム内に溶
湯を含浸させることによって複合強化した製品、あるい
は複合強化部を部分的に有するピストンなどの製品を製
造している。
たは有機溶媒中に添加してスラリーを作り、これを決過
装置に流し込んでγ濾過脱水してプリフォームを製作し
たり、あるいは、水ガラスをバインダーにしてＳｉＣの
ウィスカーのプリフォームを製作し、このようにして製
作したプリフォームを所定温度に加熱して金型内にセッ
トしたあと、マトリックスとなるアルミ合金の溶湯を注
ぎ、パンチによってこれを加圧し、プリフォーム内に溶
湯を含浸させることによって複合強化した製品、あるい
は複合強化部を部分的に有するピストンなどの製品を製
造している。
この方法で用いるプリフォームは、ウィスカーが同一な
らば成形したプリフォームの体積率（注二体積率とは成
形したプリフォームの体積に対するウィスカーの体積の
占める割合、％をいう。密度に相当：Ｖｆ）で、その強
さなどが決定され、その要求される性質によって使用プ
リフォームを変えたり、また必要に応じて体積率の異な
るものを組合せて使用していた。
らば成形したプリフォームの体積率（注二体積率とは成
形したプリフォームの体積に対するウィスカーの体積の
占める割合、％をいう。密度に相当：Ｖｆ）で、その強
さなどが決定され、その要求される性質によって使用プ
リフォームを変えたり、また必要に応じて体積率の異な
るものを組合せて使用していた。
Ｃ０発明が解決しようとする課題
ところで現在、市販されているホウ酸アルミニウムウィ
スカを用いてプリフォームを製造する場合、その平均繊
維長が１０〜３０μｍと短く、かつ平均繊維径が０．５
〜１．０ μｍと細いために体積率が２５％以下のプリ
フォームを製造することが困難であった。
スカを用いてプリフォームを製造する場合、その平均繊
維長が１０〜３０μｍと短く、かつ平均繊維径が０．５
〜１．０ μｍと細いために体積率が２５％以下のプリ
フォームを製造することが困難であった。
また、このホウ酸アルミニウムを用いた部分強化のＦＲ
Ｍ （繊維強化金属）ピストンにおいては、第１表に示
すようにＦＲＭ部とアルミ合金の母材部との間で線膨張
係数の違いが大きいため、熱処理（焼入れ）の場合にＦ
ＲＭ部と母材部との界面で割れが生ずる。また厳しい条
件（高温での繰返し使用）での使用のため、同様にＦＲ
Ｍ部と母材部との界面で割れが発生するという問題点が
あった。
Ｍ （繊維強化金属）ピストンにおいては、第１表に示
すようにＦＲＭ部とアルミ合金の母材部との間で線膨張
係数の違いが大きいため、熱処理（焼入れ）の場合にＦ
ＲＭ部と母材部との界面で割れが生ずる。また厳しい条
件（高温での繰返し使用）での使用のため、同様にＦＲ
Ｍ部と母材部との界面で割れが発生するという問題点が
あった。
第１表 線膨張係数（ｘｌｏ−６ｄｅｇ−’）本発明は
前記事情に鑑みてなされたもので前記問題点を解消して
なる繊維強化ピストンを擢供することを目的とする。
前記事情に鑑みてなされたもので前記問題点を解消して
なる繊維強化ピストンを擢供することを目的とする。
ｄ、 課題を解決するための手段
前記目的に添い、本発明は、繊維強化ピストンのプリフ
ォームに、ホウ酸アルミニウムウィスカとアルミナ短繊
維とを混合したものを用い、形成するＦＩ？Ｍ部の線膨
張係数を母材部のそれに近偵させることによって、前記
課題を解消した。
ォームに、ホウ酸アルミニウムウィスカとアルミナ短繊
維とを混合したものを用い、形成するＦＩ？Ｍ部の線膨
張係数を母材部のそれに近偵させることによって、前記
課題を解消した。
また、アルミナ短繊維１に対し、５ｗｔ％以下のホウ酸
アルミニウムウィスカを混合して体積率２５％以下のプ
リフォームを形成し、該プリフォームを用いて製造した
繊維強化ピストンとすることによって前記課題を解消し
た。
アルミニウムウィスカを混合して体積率２５％以下のプ
リフォームを形成し、該プリフォームを用いて製造した
繊維強化ピストンとすることによって前記課題を解消し
た。
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
る。
本発明は第１図に示すようホウ酸アルミニウムウィスカ
に所定割合のアルミナ短繊維を混合し、これに少量のバ
インダーを加えて、プリフォームを製造するものである
。
に所定割合のアルミナ短繊維を混合し、これに少量のバ
インダーを加えて、プリフォームを製造するものである
。
まず、ホウ酸アルミニウムウィスカは慣用の、平均繊維
長１０〜３０μｍ、平均繊維径０．５〜１．０μｍのも
のを用いる。なお、線膨張係数は４．２ ＸＩＸｌｏ−
６ｄｅ ’である。
長１０〜３０μｍ、平均繊維径０．５〜１．０μｍのも
のを用いる。なお、線膨張係数は４．２ ＸＩＸｌｏ−
６ｄｅ ’である。
また、アルミナ短繊維は平均繊維長５０〜１５０μｍ、
平均繊維径３〜４μｍのものを用いる。なお、この線膨
張係数は８．６Ｘ１０−６ｄｅｇ−’である。
平均繊維径３〜４μｍのものを用いる。なお、この線膨
張係数は８．６Ｘ１０−６ｄｅｇ−’である。
このアルミナ短繊維１に対し、前記ホウ酸アルミニウム
ウィスカを２〜５ｗｔ％の割合で用いる。
ウィスカを２〜５ｗｔ％の割合で用いる。
また、加えるバインダーとしてはＰＶＡ 、コロイダル
シリカを全繊維量に対し、１ｗｔ％の割合で用いる。
シリカを全繊維量に対し、１ｗｔ％の割合で用いる。
これらホウ酸アルミニウムウィスカと、アルミナ短繊維
と、バインダーとを水溶液に添加し、攪拌機によって充
分混合してスラリーとする。
と、バインダーとを水溶液に添加し、攪拌機によって充
分混合してスラリーとする。
次に、このスラリーをが過装置に流し込んで、装置に設
けた吸引口より真空吸引して脱水する。
けた吸引口より真空吸引して脱水する。
このようにして得られた成形体を１００〜１２０°Ｃの
温度で乾燥したあと、焼成（たとえば７００“Ｃ）し、
所定のプリフォームを製作する。
温度で乾燥したあと、焼成（たとえば７００“Ｃ）し、
所定のプリフォームを製作する。
以上のプリフォームを用いてＦＲＭ ピストンを次の要
領で製造する。
領で製造する。
第２図（ａ）に示すように、金型１を約２５０°Ｃの温
度に加熱しておき、この金型１の底部に前記要領で製作
したプリフォーム２を約７２０°Ｃの温度に予熱してセ
ットする。
度に加熱しておき、この金型１の底部に前記要領で製作
したプリフォーム２を約７２０°Ｃの温度に予熱してセ
ットする。
次に別途、溶解したアルミニウム合金、たとえばＪＩＳ
ＡＣ８八を約７００〜７２０°Ｃで溶解した溶湯３を
、同図（ｂ）に示すように前記金型１内のプリフォーム
２上から注ぎ込む。
ＡＣ８八を約７００〜７２０°Ｃで溶解した溶湯３を
、同図（ｂ）に示すように前記金型１内のプリフォーム
２上から注ぎ込む。
所定量の溶湯を注湯したあと、その上方より、直ちに上
型４を下降させ、同図（Ｃ）に示すように約１００１０
０Ｏ／ｃｆｆｌの圧力Ｐで加圧する。この作業を注湯か
ら加圧完了まで短時間、たとえば約１０秒で完了する。
型４を下降させ、同図（Ｃ）に示すように約１００１０
０Ｏ／ｃｆｆｌの圧力Ｐで加圧する。この作業を注湯か
ら加圧完了まで短時間、たとえば約１０秒で完了する。
以後、仕上加工を施し、第３図に縦断面で示すように頂
部にＦＲＭ部５を有するピストンかえられる。
部にＦＲＭ部５を有するピストンかえられる。
前記実施例において、ホウ酸アルミニウムウィスカと、
アルミナ短繊維との割合（ｗｔ％）を変えて成形するこ
とによって次の第２表に示すような体積率のプリフォー
ムかえられた。
アルミナ短繊維との割合（ｗｔ％）を変えて成形するこ
とによって次の第２表に示すような体積率のプリフォー
ムかえられた。
第２表
また、この実施例３のプリフォームを用い、ＦＲＭビス
Ｉ・ンを前記要領で製造した結果、次の第３表に示すよ
うな線膨張係数のものかえられた。
Ｉ・ンを前記要領で製造した結果、次の第３表に示すよ
うな線膨張係数のものかえられた。
第３表 線膨張係数（Ｘ １０”’ ｄｅｇ−’）以上
の結果から、ビス１−ンの頂部に形成されたＦＲＭ部の
線膨張係数はピストンの其他部分を形成するアルミニウ
ム合金（ＡＣ８Ａ）の線膨張係数に近似したものかえら
れることが判る。
の結果から、ビス１−ンの頂部に形成されたＦＲＭ部の
線膨張係数はピストンの其他部分を形成するアルミニウ
ム合金（ＡＣ８Ａ）の線膨張係数に近似したものかえら
れることが判る。
よって、熱処理や使用中にＦＲＭ部と母材部との界面で
線膨張係数の差が原因で発生ずる割れを効果的に防止で
きる。
線膨張係数の差が原因で発生ずる割れを効果的に防止で
きる。
ｅ、 発明の効果
以上のように、本発明によれば、繊維強化ピストンにお
いて、ＦＲＭ部にホウ酸アルミニウムウィスカのプリフ
ォームを用いる場合において、ホウ酸アルミニウムウィ
スカにアルミナ短繊維を混合し、その混合比を適宜変え
たプリフォームを用いることにより、ＦＩ？Ｍ部の線膨
張係数を制御して、母材部との間のシートショックによ
る割れを効果的に防止した繊維強化ピストンが提供でき
る。
いて、ＦＲＭ部にホウ酸アルミニウムウィスカのプリフ
ォームを用いる場合において、ホウ酸アルミニウムウィ
スカにアルミナ短繊維を混合し、その混合比を適宜変え
たプリフォームを用いることにより、ＦＩ？Ｍ部の線膨
張係数を制御して、母材部との間のシートショックによ
る割れを効果的に防止した繊維強化ピストンが提供でき
る。
また、ホウ酸アルミニウムウィスカを用いて体積率が２
５％以下のプリフォームを容易に製作することができ、
ＦＲＭ部の強度が適宜調整できる。
５％以下のプリフォームを容易に製作することができ、
ＦＲＭ部の強度が適宜調整できる。
第１図は本発明に係る繊維強化ピストンに用いるプリフ
ォームの成形要領を説明する図、第２図は同プリフォー
ムを用いたピストンの製造要領の説明図、第３図は同要
領で製造したピストンの断面説明図である。 ２・・・プリフォーム、 ３・・・溶湯、５・・・Ｐ
Ｒ？１部。 （ａ） 図
ォームの成形要領を説明する図、第２図は同プリフォー
ムを用いたピストンの製造要領の説明図、第３図は同要
領で製造したピストンの断面説明図である。 ２・・・プリフォーム、 ３・・・溶湯、５・・・Ｐ
Ｒ？１部。 （ａ） 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）繊維強化ピストンのプリフォームに、ホウ酸アルミ
ニウムウィスカとアルミナ短繊維とを混合したものを用
い、形成するＦＲＭ部の線膨張係数を母材部のそれに近
似させたことを特徴とする繊維強化ピストン。 ２）アルミナ短繊維１に対し、５ｗｔ％以下のホウ酸ア
ルミニウムウィスカを混合して体積率２５％以下のプリ
フォームを形成し、該プリフォームを用いて製造したこ
とを特徴とする繊維強化ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20049990A JPH0486358A (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 繊維強化ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20049990A JPH0486358A (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 繊維強化ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486358A true JPH0486358A (ja) | 1992-03-18 |
Family
ID=16425340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20049990A Pending JPH0486358A (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | 繊維強化ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0486358A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100673092B1 (ko) * | 2005-08-22 | 2007-01-22 | 동양피스톤 주식회사 | 피스톤 제조방법 |
| CN112648104A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-13 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 晶须增强铝合金活塞及制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61144468A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Toshiba Corp | 高速シリンダ装置 |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP20049990A patent/JPH0486358A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61144468A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Toshiba Corp | 高速シリンダ装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100673092B1 (ko) * | 2005-08-22 | 2007-01-22 | 동양피스톤 주식회사 | 피스톤 제조방법 |
| CN112648104A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-13 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 晶须增强铝合金活塞及制备方法 |
| CN112648104B (zh) * | 2020-12-07 | 2022-07-19 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 晶须增强铝合金活塞及制备方法 |
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