JPH0547304B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0547304B2
JPH0547304B2 JP59047398A JP4739884A JPH0547304B2 JP H0547304 B2 JPH0547304 B2 JP H0547304B2 JP 59047398 A JP59047398 A JP 59047398A JP 4739884 A JP4739884 A JP 4739884A JP H0547304 B2 JPH0547304 B2 JP H0547304B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
billet
internal combustion
molded body
mold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59047398A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60191654A (en
Inventor
Wataru Shioda
Shigeru Tagami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IZUMI KOGYO CO Ltd
Original Assignee
IZUMI KOGYO CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IZUMI KOGYO CO Ltd filed Critical IZUMI KOGYO CO Ltd
Priority to JP4739884A priority Critical patent/JPS60191654A/en
Publication of JPS60191654A publication Critical patent/JPS60191654A/en
Publication of JPH0547304B2 publication Critical patent/JPH0547304B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/13Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of gas pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F2200/00Manufacturing
    • F02F2200/04Forging of engine parts

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〓産業上の利用分野〓 本発明は内燃機関用ピストンおよびその製造方
法に係り、とくに少なくとも一部分を無機繊維集
合体あるいは微粉粒体の多孔質成形体で複合して
強化するようにした内燃機関用ピストンおよびそ
の製造方法に関する。 〓従来の技術〓 内燃機関用ピストン、とくにアルミニウム合金
製のピストンにおいては、これに加えられる熱的
な負荷や機械的な負荷が近年次第に高くなつてい
る。従つてこのような高い負荷に対する材料面で
の何等かの対策が必要になつている。溶湯鍛造と
呼ばれる加圧鍛造技術や、あるいはそれを応用し
た繊維複合強化(いわゆるFRM化)技術がこれ
に対応しており、これらの技術によつて上記の高
い熱的あるいは機械的負荷を受けるようにする試
みがなされている。 例えば第1図に示すように、ピストン1のトツ
プリング溝2の部分を無機繊維集合体あるいは多
孔質成形体4によつて複合することにより、とく
にトツプリング溝2の部分の耐摩耗性を向上させ
るようにしている。あるいはまた第2図に示すよ
うに、ピストン1の頂面3の部分に無機繊維集合
体あるいは多孔質金属成形体4を複合し、これに
よつて頂面3の耐熱亀裂性を向上させるようにし
ている。 このように局部的に無機繊維集合体あるいは多
孔質成形体4をピストン1に複合する場合には、
加圧鋳造を応用し、例えばセラミツク繊維から成
る無機繊維集合体4を金型内の当該部位に配置
し、この金型内に注入された鋳造合金の溶湯を加
圧して上記無機繊維集合体の空隙部に侵入させ、
この合金を母材とする複合材を形成するようにし
ている。 このような従来の複合強化の方法によるピスト
ンは、部分複合に限定される。そしてこのピスト
ンを部分複合する場合には、必要とする複合部位
の形状に合致した多孔質の成形体を作成しなけれ
ばならず、この成形体を鋳型の所定の部位に固定
するとともに、鋳型内に溶湯を注入しながら加圧
し、加圧鋳造によつてピストンを形成させる。こ
のときに同時に上記成形体の空隙に鋳造合金の溶
湯を侵入させ、ピストンの所要部位に上記成形体
を複合して複合材を形成させることになる。 このような従来の繊維強化ピストンにおいて
は、ピストンの全体を複合化することが非常に困
難である。何故ならばピストンの全体形状に合致
した多孔質成形体を作ることは困難であり、また
もし作れたとしても非常にコスト高になるからで
ある。 さらにこのような従来のピストンは、加圧鋳造
品であるために、普通の常圧鋳造品に比べて凝固
時の冷却速度が大きく、それに応じて材料強度の
上昇がある程度期待できる。しかしこのような強
度の上昇はあくまでも鋳造品のそれの範囲内であ
つて、鍛造材でもたらされるような強度や靭性は
期待できない。従つて従来のこの種のピストンに
よれば、部分的に繊維によつて複合強化すること
ができたとしても、十分な強度や靭性を得ること
ができないという欠点があつた。 〓発明の目的〓 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、高い強度および靭性が得られるとと
もに、局部的な複合強固のみならず、必要に応じ
て全体をも複合強化することができるようにした
内燃機関用ピストンおよびその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。 〓発明の構成と作用〓 本発明は、ピストンの全体を固体鍛造によつて
形成することにより、高い強度と靭性とを得るよ
うにするとともに、その少なくとも一部、あるい
は全体をセラミツク繊維等の無機繊維集合体ある
いは微粉粒体の多孔質成形体で複合強化するよう
にした内燃機関用ピストンおよびその製造方法に
関するものであつて、さらにその製造方法におい
て、好ましくは在来の複合材の製造方法には見ら
れない気体加圧の方法を取入れるようにしてい
る。 とくに本発明の第1の特徴は、ピストンの全体
あるいは必要な部分のみが無機繊維集合体あるい
は微粉粒体の多孔質成形体によつて複合強化さ
れ、かつ鍛造によつて塑性加工されて成形される
ようになつていることである。ピストンにおいて
強度あるいは靭性を最も必要とする部分は、ピン
穴を形成するためのピンボス部であつて、鋳造材
の強度や靭性では十分ではなく、鍛造材のそれを
必要とする場合がある。従つて本発明によれば、
ピンボス部が高い強度および靭性を有するピスト
ンをも提供することが可能になる。 つぎに示す表は、AC8A材を母材としたアルミ
ニウム合金の、単体および複合材の鋳造のままお
よび鍛造した場合の引張り強さと伸びとを示した
ものである。この表から明らかなように、同一の
材料でも鋳造よりも鍛造の方が大きな強度と靭性
とを得ることができ、また繊維によつて複合強化
することによりさらに強度が向上することが明ら
かである。なおこの表において、無機繊維による
強化の場合には、SiCを15%複合したものであ
る。
〓Field of Industrial Application〓 The present invention relates to a piston for internal combustion engines and a method for manufacturing the same, and particularly to a piston for internal combustion engines in which at least a portion thereof is reinforced by composite with a porous molded body of an inorganic fiber aggregate or fine powder particles. This invention relates to a piston and its manufacturing method. <Prior Art> In recent years, the thermal and mechanical loads applied to pistons for internal combustion engines, particularly pistons made of aluminum alloy, have been gradually increasing. Therefore, some kind of material countermeasure against such high loads is required. Pressure forging technology called molten metal forging or fiber composite reinforcement (so-called FRM) technology that applies this technology corresponds to this. Attempts are being made to For example, as shown in Fig. 1, the top ring groove 2 of the piston 1 is composited with an inorganic fiber aggregate or a porous molded body 4, thereby improving the wear resistance of the top ring groove 2 in particular. I try to let them do it. Alternatively, as shown in FIG. 2, an inorganic fiber aggregate or a porous metal molded body 4 may be composited onto the top surface 3 of the piston 1, thereby improving the heat cracking resistance of the top surface 3. ing. In this way, when the inorganic fiber aggregate or the porous molded body 4 is locally combined with the piston 1,
By applying pressure casting, an inorganic fiber aggregate 4 made of, for example, ceramic fiber is placed in the relevant part of the mold, and the molten casting alloy injected into the mold is pressurized to form the inorganic fiber aggregate. Infiltrate the void,
A composite material is formed using this alloy as a base material. Pistons manufactured using such conventional composite reinforcement methods are limited to partial composite reinforcement. When this piston is partially composited, it is necessary to create a porous molded body that matches the shape of the required composite part, fix this molded body to a designated part of the mold, and place it inside the mold. Pressurize the molten metal while injecting it, and form the piston by pressure casting. At this time, the molten metal of the casting alloy is simultaneously infiltrated into the voids of the molded body, and the molded body is combined with the molded body at a required portion of the piston to form a composite material. In such conventional fiber-reinforced pistons, it is very difficult to make the entire piston composite. This is because it is difficult to produce a porous molded body that conforms to the overall shape of the piston, and even if it could be produced, it would be very costly. Furthermore, since such conventional pistons are pressure cast products, the cooling rate during solidification is faster than that of normal pressure cast products, and a corresponding increase in material strength can be expected to some extent. However, this increase in strength is only within the range of cast products, and the strength and toughness that can be achieved with forged materials cannot be expected. Therefore, the conventional piston of this type has the drawback that even if it can be partially reinforced with fibers, sufficient strength and toughness cannot be obtained. 〓Object of the invention〓 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is possible to obtain high strength and toughness, and also to provide not only local composite reinforcement but also composite reinforcement of the whole as necessary. An object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine and a method for manufacturing the same. 〓Structure and operation of the invention〓 According to the present invention, high strength and toughness are obtained by forming the entire piston by solid forging, and at least a portion or the entire piston is made of inorganic material such as ceramic fiber. The present invention relates to a piston for an internal combustion engine that is compositely reinforced with a porous molded body of fiber aggregates or fine powder particles, and a method for manufacturing the same, which preferably incorporates a method for manufacturing conventional composite materials. We are trying to adopt a method of gas pressurization that is not seen in Japan. In particular, the first feature of the present invention is that the entire piston or only the necessary parts are compositely reinforced with an inorganic fiber aggregate or a porous molded body of fine powder particles, and are formed by plastic working by forging. This is something that is becoming more and more common. The part of the piston that requires the most strength or toughness is the pin boss for forming the pin hole, and the strength and toughness of a cast material may not be sufficient and that of a forged material may be required. According to the invention, therefore:
It is also possible to provide a piston in which the pin boss portion has high strength and toughness. The following table shows the tensile strength and elongation of aluminum alloys made of AC8A material as a base material, as-cast and forged, in single and composite materials. As is clear from this table, forging can provide greater strength and toughness than casting even for the same material, and it is clear that composite reinforcement with fibers can further improve strength. . In this table, in the case of reinforcement with inorganic fibers, 15% SiC is composited.

【表】 本発明の第2の特徴は、全体あるいは部分的に
複合される複合材の形成が、鍛造成形前のビレツ
トでなされることである。ピンボス部を含むピス
トンの下部だけを鍛造材にする方法には、ねじ込
み、焼ばめ、その他の方法も存在するが、これら
は2部分結合法を利用するもので、その前後に切
削や研削等の機械加工をしなければならない欠点
を伴なう。複合材の鍛造は普通の展伸材よりも難
しく、とくに部分複合材では塑性加工の対象品の
硬軟が不均一であるので、最終製品において複合
強化部分が何処に位置してしまうか解らない問題
を伴なうことになる。しかるにこのような問題
は、ダミービレツト(予備塑性加工体)の塑性加
工の選び方で、所定の位置に正しく配置すること
が可能になる。 本発明の第3の特徴は、鍛造前のビレツトの複
合材の製作にプランジヤ加圧による方法の他に、
好ましくは気体による加圧法を提唱するものであ
る。プランジヤ加圧の場合には、その加圧力が
500Kgf/cm2以上の大きな値となることにもよる
が、プランジヤが金属で構成されており、たとえ
断熱皮膜が形成されていたとしても、熱伝導性が
高いので、プランジヤに接触した溶湯が部分的に
凝固を起し、それを凌駕して溶湯にさらに圧力を
加えるようにすると、さらに高い加圧力が必要と
なる。これに対して気体加圧の場合には、気体が
良好な断熱材であるから、鋳型内の溶湯を冷却す
ることなく、10Kgf/cm2程度の圧力でも溶湯を静
水圧的に加圧することが可能になる。 第3図〜第5図は、同じ容積の溶湯を大きなプ
ランジヤ6で加圧する場合(第3図)、小さなプ
ランジヤ7で加圧する場合(第4図)、およびパ
イプ8を通して供給される気体で加圧される場合
(第5図)の鋳型9内の早期凝固の様相を図示し
たものである。プランジヤ6,7を用いて加圧す
る場合には、鋳型9の内表面とプランジヤ6,7
の下面から凝固が始まり、帽子状の早期凝固部1
0を形成することになる。従つてこの早期凝固部
10砕く以上の大きさの加圧力を必要とする。 これに対して気体加圧の場合には、気体が熱の
不良導体であるので、第5図に示すように鋳型9
の内表面での早期凝固が認められるのみであり、
小さな加圧力で十分に役立つことになる。なお第
3図〜第5図において、鋳型9の下部に配されて
いるのは、溶湯11がその空隙部に侵入されて複
合される無機繊維集合体2である。 〓実施例〓 以下本発明を図示の実施例によつて説明する。 実施例 1 第6図は本実施例に係る内燃機関用ピストンの
ビレツトを製造するための装置を示すものであつ
て、このビレツトの製造装置はベース15を備え
ている。ベース15上には管状鋳型16が直立し
て配置されている。この鋳型16の上部と下部と
は、それぞれ上部密閉型17および下部密閉型1
8によつて閉じられるようになつており、さらに
下部密閉型18は下部押え型19によつて押圧さ
れるようになつている。またこの管状鋳型16の
側面側にはバルブ20が接続されたパイプ21が
連通して取付けられるようになつている。このパ
イプ21の他端は加圧気体タンク22と接続され
るようになつている。またこのタンク22の反対
側の入口は、パイプ23およびバルブ24を介し
て、図外の加圧気体供給源と接続されるようにな
つている。 つぎに以上の装置を用いてビレツトを作る動作
について説明すると、まず下部密閉型18によつ
てこの管状鋳型16の下端を閉塞するとともに、
この下部密閉型18を下部押え型19によつて押
えるようにする。そして管状鋳型16の内部であ
つて、その下側にセラミツク多孔体25を配置す
る。この状態において管状鋳型16の内部に、上
部開口から鋳造合金、例えばアルミニウム合金の
溶湯26を所定量注入する。そしてこの後に上部
密閉型17によつて管状鋳型16の上部開口を閉
塞する。 このようにセラミツク多孔体25と溶湯26と
が入つた状態において上部が閉塞された管状鋳型
16の内部には、気体の圧力が加えられる。この
加圧はバルブ20を開くことにより、タンク22
内の加圧気体をパイプ21を通して管状鋳型16
内に導くことによつて行なわれる。これによつて
鋳型16内の溶湯に所定の圧力が加えられるととも
に、上記セラミツク多孔体25の空隙の部分に溶
湯26が侵入され、これによつて多孔体25が複
合されることになる。加圧を終了したらばバルブ
20を閉じ、溶湯26が凝固した後にまず上部密
閉型17を解放する。ついで下部押え型19を下
降させて下部密閉型18を取外し、その後に下部
押え型19を上昇させる。すると複合材ビレツト
27(第7図参照)は上方へ押出されることにな
る。なお上記の加圧に用いられる気体は乾燥空気
で十分であるが、10Kgf/cm2程度の圧力としてお
くことが好ましい。 第7図はこのようにして製造した複合材ビレツ
ト27を示しており、このビレツト27は部分的
にセラミツク多孔体25によつて複合強化されて
いる。すなわち点線の斜線で示した部分が複合部
分を構成している。そしてこのようなビレツト2
7を用いて、鍛造によつて成形することにより、
第8図に示すようなピストン28が得られる。こ
のピストン28はそのトツプリング溝29の部分
が上記セラミツク多孔体25によつて複合強化さ
れるようになつている。 ピストン28を構成する素材は第9図に示すよ
うに、その内部に、ピン穴30を形成するための
ピストンボス部31が設けられている。従つてピ
ストン28の高さ方向と直交する方向において、
第10図に示すように、X方向とY方向とでは、
その肉厚および形状が異なる。よつてこのような
ピストン28を第7図に示すようなビレツト27
から直接鍛造しても、成形そのものも困難であ
り、複合材25の位置も変つてしまう問題があ
る。そこでこの実施例においては、このような不
具合を避けるために、中間ダミービレツトの形状
に塑性加工し、この中間ダミービレツトを経由し
て鍛造することにより、第8図に示すように若干
の変形はあつても、ほとんど所定の位置に複合材
25を複合したピストン28が得られることにな
る。 実施例 2 つぎに本発明の第2の実施例を第11図〜第1
3図につき説明する。なおこの実施例において、
上記第1の実施例と対応する部分には同一の符号
を付すとともに、同一の構成の部分についてはそ
の説明を省略する。この第2の実施例の特徴は、
管状鋳型16の底部に第11図に示すように、ほ
ぼ円盤状をなすセラミツク多孔体25を配置し、
加圧鋳造によつて第12図に示すようなビレツト
27を成形している。そしてこのビレツト27を
上記第1の実施例と同様に、中間ダミービレツト
を介して鍛造することにより、第13図に示すよ
うなピストン28を得ている。このピストン28
は、そのトツプリング溝の部分に代えて、頂面3
2の部分にセラミツク多孔体25が複合強化され
るようになつており、これによつて耐熱亀裂性を
改善するようにしている。 実施例 3 つぎに本発明の第3の実施例を第14図〜第1
6図につき説明すると、この実施例はピストン2
8のほぼ全体に補強を行なうようにしたものであ
つて、第14図に示すようにビレツトの高さより
もやや高い寸法のセラミツク多孔体25を管状鋳
型16内に配置する。そしてこの鋳型16内に溶
湯26を注入するとともに、バルブ20を開いて
タンク22内の空気を鋳型26内に供給して加圧
を行なつている。このようにして第15図に示す
ようなビレツト27を得るようにしている。この
ビレツト27はそのぼぼ全体にセラミツク繊維が
分布しているために、このようなビレツト27を
鍛造することによつて、第16図に示すようなピ
ストン28が得られ、そのトツプリング溝29、
頂面32、およびピン穴30が形成されるピスト
ンボス部31がセラミツク繊維によつて複合強化
されることになる。 以上本発明を3つの実施例につき説明したが、
本発明はこれらの実施例によつて限定されること
なく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更
が可能である。例えば上記3つの実施例はいずれ
もビレツトを鋳造する際に空気によつて加圧を行
なうようにしているが、必ずしも空気によつて加
圧を行なう必要はなく、プランジヤによつて加圧
を行なうようにしてもよい。また本発明は、頂面
に凹部から成る燃焼室を備えるピストンにも適用
可能であつて、その開口縁部にセラミツク多孔体
を複合強化するようにしたピストンにも適用可能
である。 〓発明の効果〓 以上のように本発明は、少なくとも一部分を無
機繊維集合体あるいは微粉粒体の多孔質成形体で
複合して鋳造されたビレツトを用い、固体鍛造に
よつて成形するようにした内燃機関用ピストンお
よびその製造方法に関するものである。 従つて本発明によれば、高い熱的あるいは機械
的負荷に耐えるピストンを提供することができる
ばかりでなく、固体鍛造によつて従来の鋳造では
期待できない高い強度と靭性とを有する内燃機関
用ピストンを提供することが可能になる。しかも
無機繊維集合体あるいは微粉流体の多孔質成形体
は母材中に複合されて結合されているために、複
合部分の結合強度が高く、複合された部分が他の
部分から分離して剥離脱落を生ずることがない。
[Table] A second feature of the present invention is that the composite material, which is wholly or partially composited, is formed in a billet before forging. There are screwing, shrink fitting, and other methods for making only the lower part of the piston, including the pin boss, a forged material, but these use a two-part joining method, and cutting, grinding, etc. It has the disadvantage that it requires machining. Forging composite materials is more difficult than ordinary wrought materials, and especially in the case of partially composite materials, the hardness and softness of the plastic working object is uneven, so there is a problem of not knowing where the composite reinforced part will be located in the final product. This will be accompanied by However, this problem can be solved by selecting the plastic working method for the dummy billet (preliminary plastic working body) so that it can be correctly placed at a predetermined position. The third feature of the present invention is that, in addition to the plunger pressurization method for producing billet composite materials before forging,
Preferably, a pressurization method using gas is proposed. In the case of plunger pressurization, the pressurizing force is
Although it depends on the large value of 500Kgf/cm2 or more , the plunger is made of metal and has high thermal conductivity even if a heat insulating film is formed, so the molten metal that comes into contact with the plunger is partially In order to overcome the solidification and apply further pressure to the molten metal, even higher pressure is required. On the other hand, in the case of gas pressurization, since gas is a good heat insulating material, the molten metal can be hydrostatically pressurized even at a pressure of about 10 kgf/cm 2 without cooling the molten metal in the mold. It becomes possible. Figures 3 to 5 show cases in which the same volume of molten metal is pressurized by a large plunger 6 (Figure 3), a small plunger 7 (Figure 4), and a gas supplied through a pipe 8. This figure illustrates the early solidification inside the mold 9 when it is pressed (FIG. 5). When applying pressure using the plungers 6 and 7, the inner surface of the mold 9 and the plungers 6 and 7
Solidification starts from the bottom surface of the cap-shaped early solidification area 1
0 will be formed. Therefore, it is necessary to apply a pressure greater than that which crushes the early solidified portion 10. On the other hand, in the case of gas pressurization, since gas is a poor conductor of heat, the mold 9
Only early coagulation was observed on the inner surface of the
A small pressing force will be sufficient. In FIGS. 3 to 5, disposed below the mold 9 is the inorganic fiber aggregate 2 into which the molten metal 11 enters the void and is composited. 〓Example〓 The present invention will be explained below with reference to the illustrated example. Embodiment 1 FIG. 6 shows an apparatus for manufacturing a billet for a piston for an internal combustion engine according to this embodiment, and this billet manufacturing apparatus is equipped with a base 15. A tubular mold 16 is disposed upright on the base 15. The upper and lower parts of this mold 16 are an upper closed mold 17 and a lower closed mold 1, respectively.
8, and the lower sealing mold 18 is pressed by a lower pressing mold 19. Further, a pipe 21 to which a valve 20 is connected is attached to the side surface of the tubular mold 16 so as to communicate with the pipe 21 . The other end of this pipe 21 is connected to a pressurized gas tank 22. The inlet on the opposite side of the tank 22 is connected via a pipe 23 and a valve 24 to a pressurized gas supply source (not shown). Next, the operation of making a billet using the above-mentioned device will be explained. First, the lower end of this tubular mold 16 is closed by the lower sealing mold 18, and
This lower sealing mold 18 is pressed down by a lower pressing mold 19. Then, a ceramic porous body 25 is placed inside the tubular mold 16 and below it. In this state, a predetermined amount of a molten metal 26 of a casting alloy, for example, an aluminum alloy, is poured into the tubular mold 16 from the upper opening. After this, the upper opening of the tubular mold 16 is closed by the upper sealing mold 17. Gas pressure is applied to the inside of the tubular mold 16 whose upper portion is closed while the ceramic porous body 25 and the molten metal 26 are contained therein. This pressurization can be applied to the tank 22 by opening the valve 20.
The pressurized gas inside is passed through the pipe 21 to the tubular mold 16.
It is done by leading within. As a result, a predetermined pressure is applied to the molten metal in the mold 16, and the molten metal 26 penetrates into the voids of the ceramic porous body 25, whereby the porous body 25 is composited. When the pressurization is finished, the valve 20 is closed, and after the molten metal 26 has solidified, the upper closed mold 17 is first released. Next, the lower presser die 19 is lowered to remove the lower sealing die 18, and then the lower presser die 19 is raised. The composite billet 27 (see FIG. 7) is then pushed upward. Although dry air is sufficient as the gas used for the above pressurization, it is preferable to use a pressure of about 10 Kgf/cm 2 . FIG. 7 shows a composite billet 27 produced in this way, which billet 27 is partially reinforced by a ceramic porous body 25. That is, the portion indicated by dotted diagonal lines constitutes a composite portion. And billet 2 like this
By forming by forging using 7,
A piston 28 as shown in FIG. 8 is obtained. The top ring groove 29 of the piston 28 is compositely reinforced by the ceramic porous body 25. As shown in FIG. 9, the material constituting the piston 28 is provided with a piston boss portion 31 for forming a pin hole 30 therein. Therefore, in the direction perpendicular to the height direction of the piston 28,
As shown in FIG. 10, in the X direction and Y direction,
Their wall thickness and shape are different. Therefore, such a piston 28 is formed into a billet 27 as shown in FIG.
Even if the composite material 25 is directly forged, the molding itself is difficult, and the position of the composite material 25 also changes. Therefore, in this embodiment, in order to avoid such defects, by plastic working into the shape of an intermediate dummy billet and forging through this intermediate dummy billet, there is no slight deformation as shown in Fig. 8. In this case, a piston 28 is obtained in which the composite material 25 is applied almost at a predetermined position. Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 1.
This will be explained with reference to 3 figures. In this example,
Parts corresponding to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions of parts having the same configuration will be omitted. The features of this second embodiment are:
As shown in FIG. 11, a ceramic porous body 25 having a substantially disc shape is placed at the bottom of the tubular mold 16.
A billet 27 as shown in FIG. 12 is formed by pressure casting. This billet 27 is forged through an intermediate dummy billet in the same manner as in the first embodiment, thereby obtaining a piston 28 as shown in FIG. 13. This piston 28
is the top surface 3 instead of the top spring groove part.
The ceramic porous body 25 is compositely reinforced in the portion 2, thereby improving the heat cracking resistance. Embodiment 3 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 1.
To explain with reference to Figure 6, in this embodiment the piston 2
As shown in FIG. 14, a ceramic porous body 25 having dimensions slightly higher than the height of the billet is placed in the tubular mold 16. The molten metal 26 is poured into the mold 16, and the valve 20 is opened to supply air in the tank 22 into the mold 26 to pressurize it. In this way, a billet 27 as shown in FIG. 15 is obtained. Since this billet 27 has ceramic fibers distributed over its entire length, by forging such a billet 27, a piston 28 as shown in FIG. 16 can be obtained, and its top ring groove 29,
The top surface 32 and the piston boss portion 31 in which the pin hole 30 is formed are compositely reinforced with ceramic fibers. The present invention has been described above using three embodiments,
The present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in all of the above three embodiments, air is used to pressurize when casting a billet, but it is not necessarily necessary to use air to pressurize, but instead pressurize is performed using a plunger. You can do it like this. The present invention is also applicable to a piston having a combustion chamber formed of a concave portion on its top surface, and is also applicable to a piston whose opening edge is compositely reinforced with ceramic porous material. 〓Effects of the Invention〓 As described above, the present invention uses a billet, which is formed by compositely casting at least a portion of an inorganic fiber aggregate or a porous molded body of fine powder particles, and is formed by solid forging. The present invention relates to a piston for an internal combustion engine and a method for manufacturing the same. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a piston for internal combustion engines that not only can withstand high thermal or mechanical loads, but also has high strength and toughness due to solid forging, which cannot be expected from conventional casting. It becomes possible to provide Moreover, because the inorganic fiber aggregate or the porous molded body of microfluid powder is composited and bonded into the base material, the bonding strength of the composite part is high, and the composite part separates from other parts and peels off. will not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のピストンを示す縦断面図、第2
図は別の従来のピストンの縦断面図、第3図は大
きなプランジヤを用いたビレツトの製造装置の縦
断面図、第4図は小さなプランジヤを用いたビレ
ツトの製造装置の縦断面図、第5図は気体による
加圧を行なうようにしたビレツトの製造装置の縦
断面図、第6図は本発明の第1の実施例に係るビ
レツトの製造の状態を示す縦断面図、第7図は得
られたビレツトの縦断面図、第8図はこのビレツ
トから鍛造されたピストンの縦断面図、第9図は
一般的なピストンを示す縦断面図、第10図は第
9図におけるX〜X線断面図、第11図は本発明
の第2の実施例に係るビレツトの製造の状態を示
す縦断面図、第12図はこのようにして得られた
ビレツトの縦断面図、第13図はこのビレツトを
鍛造して得られるピストンの縦断面図、第14図
は本発明の第3の実施例に係るビレツトを製造す
る状態を示す縦断面図、第15図はこの装置によ
つて得られるビレツトの縦断面図、第16図はこ
のビレツトを鍛造して得られるピストンの縦断面
図である。また図面中の主要な部分の名称はつぎ
の通りである。 16……管状鋳型、17……上部密閉型、18
……下部密閉型、20……バルブ、22……加圧
気体タンク、25……セラミツク多孔体、26…
…アルミニウム合金の溶湯、27……ビレツト、
28……ピストン、29……トツプリング溝、3
1……ピンボス部、32……頂面。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view showing a conventional piston, Figure 2 is a longitudinal sectional view showing a conventional piston.
Figure 3 is a vertical cross-sectional view of another conventional piston, Figure 3 is a vertical cross-sectional view of a billet manufacturing apparatus using a large plunger, Figure 4 is a vertical cross-sectional view of a billet manufacturing apparatus using a small plunger, and Figure 5 is a vertical cross-sectional view of a billet manufacturing apparatus using a small plunger. The figure is a longitudinal cross-sectional view of a billet manufacturing apparatus that performs pressurization with gas, FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing the state of billet manufacturing according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a piston forged from this billet, FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a general piston, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken from X to X in FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the state of manufacture of the billet according to the second embodiment of the present invention, FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the billet thus obtained, and FIG. FIG. 14 is a longitudinal cross-sectional view of a piston obtained by forging a billet, FIG. 14 is a longitudinal cross-sectional view showing the state of manufacturing a billet according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a longitudinal cross-sectional view of a piston obtained by forging a billet. FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a piston obtained by forging this billet. The names of the main parts in the drawings are as follows. 16...Tubular mold, 17...Top closed mold, 18
... Bottom sealed type, 20 ... Valve, 22 ... Pressurized gas tank, 25 ... Ceramic porous body, 26 ...
... Molten aluminum alloy, 27... Billet,
28... Piston, 29... Top spring groove, 3
1...Pin boss part, 32...Top surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 無機繊維集合体あるいは無機質の微粉粒体か
ら成る多孔質成形体が母材の少なくとも一部分に
複合された状態で鋳造されたビレツトを固体鍛造
によつて成形するようにしたことを特徴とする内
燃機関用ピストン。 2 前記無機繊維集合体あるいは無機質の微粉粒
体から成る多孔質成形体がリング溝の部分、頂
面、またはピンボスの部分に局部的に複合されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の内燃機関用ピストン。 3 前記無機繊維集合体あるいは無機質の微粉粒
体から成る多孔質成形体が母材の全体に複合され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の内燃機関用ピストン。 4 所定の形状を有する無機繊維集合体あるいは
無機質の微粉粒体から成る多孔質成形体を鋳型中
の所定の位置に配してビレツトを鋳造し、該ビレ
ツトに前記無機繊維集合体あるいは無機質の微粉
粒体から成る多孔質成形体を複合する工程と、 前記ビレツトを固体鍛造することによつてピス
トンを成形する工程と、 をそれぞれ具備することを特徴とする内燃機関用
ピストンの製造方法。 5 前記ビレツトの鋳造時に溶湯に圧力を加える
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の
内燃機関用ピストンの製造方法。 6 前記溶湯に圧力を加える媒体として気体を用
いることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記
載の内燃機関用ピストンの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A billet is cast in a state in which a porous molded body made of an inorganic fiber aggregate or an inorganic fine powder is composited with at least a portion of a base material, and the billet is formed by solid forging. A piston for an internal combustion engine characterized by: 2. Claim 1, characterized in that the porous molded body made of the inorganic fiber aggregate or inorganic fine powder particles is locally composited in the ring groove portion, the top surface, or the pin boss portion. Pistons for internal combustion engines as described in . 3. The piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the porous molded body made of the inorganic fiber aggregate or the inorganic fine powder is composited over the entire base material. 4 A porous molded body made of an inorganic fiber aggregate or inorganic fine powder having a predetermined shape is placed at a predetermined position in a mold, a billet is cast, and the inorganic fiber aggregate or inorganic fine powder is placed in the billet. A method for manufacturing a piston for an internal combustion engine, comprising the steps of: combining a porous molded body made of granules; and forming a piston by solid forging the billet. 5. The method of manufacturing a piston for an internal combustion engine according to claim 4, wherein pressure is applied to the molten metal during casting of the billet. 6. The method of manufacturing a piston for an internal combustion engine according to claim 4, characterized in that gas is used as a medium for applying pressure to the molten metal.
JP4739884A 1984-03-12 1984-03-12 Piston for internal-combustion engine and production thereof Granted JPS60191654A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4739884A JPS60191654A (en) 1984-03-12 1984-03-12 Piston for internal-combustion engine and production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4739884A JPS60191654A (en) 1984-03-12 1984-03-12 Piston for internal-combustion engine and production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60191654A JPS60191654A (en) 1985-09-30
JPH0547304B2 true JPH0547304B2 (en) 1993-07-16

Family

ID=12774006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4739884A Granted JPS60191654A (en) 1984-03-12 1984-03-12 Piston for internal-combustion engine and production thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60191654A (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61171858U (en) * 1985-04-15 1986-10-25
JPS6471563A (en) * 1987-09-11 1989-03-16 Daihatsu Motor Co Ltd Ceramic-metal composing body
AT406837B (en) * 1994-02-10 2000-09-25 Electrovac METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING METAL-MATRIX COMPOSITES
JP3212245B2 (en) * 1995-08-30 2001-09-25 マツダ株式会社 Casting method, casting apparatus and casting
JP2008260023A (en) * 2007-04-10 2008-10-30 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Method for producing metallic composite material, and member composed of the metallic composite material
JP6256453B2 (en) * 2015-11-17 2018-01-10 マツダ株式会社 Engine piston structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4938839A (en) * 1972-08-19 1974-04-11
JPS5393120A (en) * 1977-01-27 1978-08-15 Honda Motor Co Ltd Fiber reinforcement complex portion material and its preparation
JPS5877736A (en) * 1981-11-05 1983-05-11 Yukihiko Uchida Manufature of piston
JPS5886968A (en) * 1981-11-20 1983-05-24 Izumi Jidosha Kogyo Kk Production of fiber reinforced aluminum alloy piston
JPS5982156A (en) * 1982-11-01 1984-05-12 Toyota Motor Corp Production of piston for internal-combustion engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4938839A (en) * 1972-08-19 1974-04-11
JPS5393120A (en) * 1977-01-27 1978-08-15 Honda Motor Co Ltd Fiber reinforcement complex portion material and its preparation
JPS5877736A (en) * 1981-11-05 1983-05-11 Yukihiko Uchida Manufature of piston
JPS5886968A (en) * 1981-11-20 1983-05-24 Izumi Jidosha Kogyo Kk Production of fiber reinforced aluminum alloy piston
JPS5982156A (en) * 1982-11-01 1984-05-12 Toyota Motor Corp Production of piston for internal-combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60191654A (en) 1985-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2106433A (en) Squeeze casting of pistons
JP3212245B2 (en) Casting method, casting apparatus and casting
US4735128A (en) Piston
US5074352A (en) Method for manufacturing ceramic reinforced piston
JPH0547304B2 (en)
US4588551A (en) Article having cast metal portion and sintered metallic portion and method of producing same
EP0101948A2 (en) Method of manufacturing a surface composite reinforced member
JPS6221456A (en) Production of hollow casting
JPS60152358A (en) Half-melting high pressure casting method
JPH0771738B2 (en) Casting method
JPS6246268B2 (en)
JP2811452B2 (en) Method for producing fiber-reinforced composite material
JP3214657B2 (en) Piston for internal combustion engine and method of manufacturing the same
KR100232079B1 (en) Casting method for pump housing of power steering
JPH05125467A (en) Production of fiber-reinforced composite member
JPS6072640A (en) Production of piston
JP4039042B2 (en) Forging mold equipment
JPH02307658A (en) Manufacture of cylinder block
GB2182875A (en) The reinforcement of pistons of aluminium or aluminium alloy
JPS6411384B2 (en)
JPS63278661A (en) Production of aluminum product having reinforced composite part
JPH035905B2 (en)
EP0075052A1 (en) Pistons
JPS60111756A (en) Production of connecting rod for internal-combustion engine
JPH10281002A (en) Metallic base composite reinforcing piston for internal combustion engine and manufacture therefor