JPH0571525A - Connecting rod - Google Patents
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- JPH0571525A JPH0571525A JP3234658A JP23465891A JPH0571525A JP H0571525 A JPH0571525 A JP H0571525A JP 3234658 A JP3234658 A JP 3234658A JP 23465891 A JP23465891 A JP 23465891A JP H0571525 A JPH0571525 A JP H0571525A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の動力をクラ
ンクシャフトに伝達するために使用されるコネクティン
グロッドに関するものであり、さらに詳しくは、アルミ
ニウム合金製であって軽量化されたコネクティングロッ
ドに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connecting rod used for transmitting power of an internal combustion engine to a crankshaft, and more particularly to a lightweight connecting rod made of an aluminum alloy. It is a thing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、内燃機関においては、ピストンの
往復運動をクランクシャフトに伝達して回転運動に変え
るために、コネクティングロッドが使用されている。前
記コネクティングロッドは、アーム部の一方の端部がピ
ストンに取着される小端部、他方の端部がクランクシャ
フトに取着される大端部となっており、大端部は大端部
半体をアーム側大端部半体にネジを介して結合すること
によりクランクシャフトに取着されるようになってい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, a connecting rod has been used to transfer the reciprocating motion of a piston to a crankshaft to convert it into a rotary motion. The connecting rod has one end of the arm portion that is a small end portion that is attached to the piston, and the other end portion that is a large end portion that is attached to the crankshaft. The large end portion is the large end portion. The half body is attached to the crankshaft by connecting it to the arm-side large end half body via a screw.
【０００３】前記コネクティングロッドは、高回転に耐
える強度、靱性が要求されるので、鋼材から形成される
ことが一般的であった。鋼製のコネクティングロッドに
よれば、強度、靱性については十分であるが、重量が大
きくなる傾向があり、クランクシャフトに掛かる慣性負
荷が大きくなるので、内燃機関の回転数が制限される。Since the connecting rod is required to have strength and toughness to withstand high rotation, it is generally formed of a steel material. Although the steel connecting rod has sufficient strength and toughness, it tends to have a large weight and an inertial load applied to the crankshaft becomes large, so that the rotational speed of the internal combustion engine is limited.
【０００４】一方、コネクティングロッドを軽量化する
ために、アルミニウム合金製のコネクティングロッドが
検討されている。アルミニウム合金製のコネクティング
ロッドによれば、クランクシャフトに掛かる慣性負荷を
低減でき、内燃機関の回転数向上が期待される。On the other hand, in order to reduce the weight of the connecting rod, an aluminum alloy connecting rod has been studied. According to the connecting rod made of an aluminum alloy, the inertial load applied to the crankshaft can be reduced, and the rotation speed of the internal combustion engine is expected to be improved.
【０００５】しかしながら、アルミニウム合金材は鋼材
に比較して強度が低いため、十分な強度を確保する対策
が必要になる。前記対策の一つとして、前記大端部を大
型にすることが考えられるが、この場合にはシリンダー
を含め内燃機関全体を大型化しなければならず、重量増
にもつながる。従って、前記大端部を十分な強度が得ら
れるほどに大型にすることは難しい。また、アルミニウ
ム合金材自体の強度向上はある程度可能であるが、強度
を上げるに従って破壊靱性が低下するため疲労強度が不
安定になり、ひいては信頼性が低下する傾向があるとの
不都合がある。However, since aluminum alloy materials have lower strength than steel materials, it is necessary to take measures to secure sufficient strength. As one of the countermeasures, it is conceivable to make the large end portion large, but in this case, the entire internal combustion engine including the cylinder must be made large, which leads to an increase in weight. Therefore, it is difficult to make the large end large enough to obtain sufficient strength. Further, although it is possible to improve the strength of the aluminum alloy material itself to some extent, there is a disadvantage in that the fatigue strength becomes unstable because the fracture toughness decreases as the strength increases, and thus the reliability tends to decrease.
【０００６】本発明者らの検討によれば、コネクティン
グロッドでは径の小さな凹曲面部分、金属組織に欠陥の
ある部分及び、傷のある部分などに応力が集中しやすい
ことが判明した。アルミニウム合金製のコネクティング
ロッドのように、破壊靱性が低いコネクティングロッド
では、内燃機関の回転数を高めるとこの部分にクラック
が生じ、瞬時に破損につながることが懸念される。前記
径の小さな凹曲面部分としては、例えば、大端部に形成
されたネジの頭部を納める孔部の底部と側壁部との境
界、ネジ形成部などがある。According to the studies made by the present inventors, it has been found that the connecting rod is apt to concentrate stress on a concave curved surface portion having a small diameter, a portion having a defect in a metal structure, a portion having a flaw, and the like. With a connecting rod having a low fracture toughness, such as a connecting rod made of an aluminum alloy, it is feared that when the rotational speed of the internal combustion engine is increased, a crack will be generated in this portion, which will be instantly damaged. The small-diameter concave curved surface portion includes, for example, a boundary between a bottom portion and a side wall portion of a hole portion for accommodating the head portion of the screw formed at the large end portion, a screw forming portion, and the like.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、優れた耐久性を有するアルミニウム合金
製の内燃機関用コネクティングロッドを提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate such inconvenience and provide a connecting rod for an internal combustion engine, which is made of an aluminum alloy and has excellent durability.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは前
記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、アルミ
ニウム合金材の表面にニッケル−リンメッキを施すこと
により、前記クラックの発生及びその拡大を抑制でき、
疲労強度を向上できることを見い出し、本発明を完成し
た。The inventors of the present invention have conducted extensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and as a result, by applying nickel-phosphorus plating to the surface of an aluminum alloy material, the occurrence of the crack and its Expansion can be suppressed,
The inventors have found that the fatigue strength can be improved and completed the present invention.
【０００９】即ち、本発明のコネクティングロッドは、
大端部半体と、アーム部に一体的に形成されたアーム側
大端部半体とを、ネジを介して結合してなるアルミニウ
ム合金製の内燃機関用コネクティングロッドであって、
表面にニッケル−リンメッキを施してなることを特徴と
する。That is, the connecting rod of the present invention is
A connecting rod for an internal combustion engine made of an aluminum alloy, comprising a large-end half body and an arm-side large-end half body integrally formed with the arm portion, which are joined together through a screw,
It is characterized in that the surface is plated with nickel-phosphorus.
【００１０】前記ニッケル−リンメッキ層は、５〜２０
μｍの範囲の厚さに形成されてなることが好ましい。メ
ッキ層の厚さが５μｍ未満のときには、コネクティング
ロッド表面の金属組織の欠陥、傷などが十分に被覆され
ず、メッキ層が薄いために十分な硬度も得られにくいの
で、前記クラックの発生を抑制する効果が低減される傾
向がある。また、メッキ層の厚さを２０μｍ以上として
も前記クラックの発生及び拡大を抑制する効果に変わり
はなく、性能の向上は望めない。The nickel-phosphorus plating layer has a thickness of 5 to 20.
It is preferably formed to a thickness in the range of μm. When the thickness of the plating layer is less than 5 μm, defects and scratches in the metal structure on the surface of the connecting rod are not sufficiently covered, and it is difficult to obtain sufficient hardness because the plating layer is thin. The effect of doing so tends to be reduced. Further, even if the thickness of the plating layer is 20 μm or more, the effect of suppressing the generation and expansion of the cracks does not change, and improvement in performance cannot be expected.
【００１１】前記ニッケル−リンメッキは、形成される
メッキ層全体に対して８〜１１重量％のリンを含むこと
が好ましい。リンの含有量が８重量％未満では十分な硬
度のメッキ層が得られず、１１重量％を越えると逆に得
られるメッキ層の硬度が低下する傾向がある。The nickel-phosphorus plating preferably contains 8 to 11% by weight of phosphorus with respect to the entire plated layer formed. If the phosphorus content is less than 8% by weight, a plated layer having sufficient hardness cannot be obtained, and if it exceeds 11% by weight, the hardness of the obtained plated layer tends to decrease.
【００１２】本発明のコネクティングロッドは、前記ニ
ッケル−リンメッキ層形成後、さらに４００〜５００℃
の範囲の温度で熱処理されてなることが好ましい。前記
熱処理を施すことにより、ニッケル−リンメッキ層中の
Ｎｉ3-Ｐ化合物が層中に析出し前記メッキ層が強化され
るとともに、基体のアルミニウム合金に溶体化が生じ硬
度が向上する。前記熱処理の温度が４００℃未満ではア
ルミニウム合金の溶体化が不十分であり、５００℃以上
ではメッキ層及びアルミニウム合金の硬度が低下する。[0012] The connecting rod of the present invention, after forming the nickel-phosphorus plating layer, further 400 ~ 500 ℃
It is preferable that the heat treatment is performed at a temperature in the range. By performing the heat treatment, the Ni 3 -P compound in the nickel-phosphorus plating layer is deposited in the layer to strengthen the plating layer, and the aluminum alloy of the substrate is solutionized to improve the hardness. If the temperature of the heat treatment is less than 400 ° C, solution treatment of the aluminum alloy is insufficient, and if it is 500 ° C or more, the hardness of the plating layer and the aluminum alloy decreases.
【００１３】[0013]
【作用】本発明のアルミニウム合金製の内燃機関用コネ
クティングロッドによれば、表面がニッケル−リンメッ
キにより被覆されるので、表面の金属組織の欠陥、傷な
どが被覆される。また、ニッケル−リンメッキは優れた
硬度を有するので、大端部に形成されたネジの頭部を納
める孔部の底部と側壁部との境界、ネジ形成部など径の
小さな凹曲面部分が補強される。According to the connecting rod for an internal combustion engine made of the aluminum alloy of the present invention, since the surface is coated with nickel-phosphorus plating, defects and scratches of the metal structure on the surface are coated. Also, since nickel-phosphorus plating has excellent hardness, the boundary between the bottom and side walls of the hole that accommodates the head of the screw formed at the large end, the concave curved surface with a small diameter such as the screw forming part is reinforced. It
【００１４】従って、径の小さな凹曲面部分、金属組織
に欠陥のある部分及び、傷のある部分になどの応力が集
中しやすい部分で初期クラックの発生が抑制され、クラ
ックが発生したときにもその拡大が抑制される。Therefore, the occurrence of initial cracks is suppressed at a portion where stress is likely to concentrate, such as a concave curved surface portion having a small diameter, a portion having a defect in the metal structure, and a portion having a scratch, and even when a crack is generated. The expansion is suppressed.
【００１５】前記ニッケル−リンメッキ層は、厚さを５
〜２０μｍの範囲とすることにより、コネクティングロ
ッド表面の金属組織の欠陥、傷などが十分に被覆され
る。前記ニッケル−リンメッキは、８〜１１重量％のリ
ンを含むときに、最も硬度の高いメッキ層が得られる。The nickel-phosphorus plating layer has a thickness of 5
By setting the thickness in the range of 20 μm, the defects and scratches of the metal structure on the surface of the connecting rod are sufficiently covered. When the nickel-phosphorus plating contains 8 to 11% by weight of phosphorus, the plating layer having the highest hardness can be obtained.
【００１６】本発明のコネクティングロッドによれば、
前記ニッケル−リンメッキ層を形成した後、４００〜５
００℃の範囲の温度で熱処理することにより、Ｎｉ3-Ｐ
化合物がニッケル−リンメッキ層中に析出するとともに
アルミニウム合金の溶体化が生じるので、ニッケル−リ
ンメッキ層及び基体のアルミニウム合金のそれぞれの硬
度が向上される。According to the connecting rod of the present invention,
400-5 after forming the nickel-phosphorus plating layer
By heat treatment at a temperature in the range of 00 ° C, Ni 3 -P
Since the compound precipitates in the nickel-phosphorus plating layer and the aluminum alloy is solutionized, the hardness of the nickel-phosphorus plating layer and the aluminum alloy of the substrate are improved.
【００１７】[0017]
【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明のコ
ネクティングロッドについてさらに詳しく説明する。図
１は本発明に係わるコネクティングロッドの一部を切り
欠いて示す平面図、図２は図１に示すコネクティングロ
ッド大端部に形成されたネジ孔の拡大図、図３はニッケ
ル−リンメッキ層の膜厚（μｍ）とコネクティングロッ
ドの耐久性との関係を示すグラフ、図４はニッケル−リ
ンメッキ層のリンの含有量（重量％）と硬度（ＨＶ）と
の関係を示すグラフ、図５はコネクティングロッドに膜
厚が１０μｍでありメッキ層全体に対して１０重量％の
リンを含有しているニッケル−リンメッキ層を形成した
後、このコネクティングロッドに加熱処理を施したとき
の加熱温度（℃）と前記メッキ層の硬度（ＨＶ）との関
係を示すグラフ、図６は図５と同じメッキ層を形成した
コネクティングロッドに図５と同様の加熱処理を施した
ときの加熱温度（℃）と基体のアルミニウム合金の硬度
（ＨR Ｂ）との関係を示すグラフである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the connecting rod of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a plan view showing a part of a connecting rod according to the present invention with a part thereof cut away, FIG. 2 is an enlarged view of a screw hole formed at a large end portion of the connecting rod shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a nickel-phosphorus plated layer. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the film thickness (μm) and the durability of the connecting rod, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the phosphorus content (% by weight) of the nickel-phosphorus plating layer and the hardness (HV), and FIG. 5 is the connecting diagram. After forming a nickel-phosphorus plating layer having a film thickness of 10 μm on the rod and containing 10% by weight of phosphorus with respect to the entire plating layer, the heating temperature (° C.) when the connecting rod is subjected to a heat treatment is used. FIG. 6 is a graph showing the relationship with the hardness (HV) of the plating layer, and FIG. 6 shows the heating temperature when a connecting rod having the same plating layer as that in FIG. ° C.) and is a graph showing the relationship between the substrate of aluminum alloy hardness (H R B).
【００１８】本実施例のコネクティングロッドは、図１
に示すように、アーム部１の一方の端部がピストン２に
取着される小端部３、他方の端部がクランクシャフト４
に取着される大端部５となっている。小端部３及び大端
部５は、アーム部１と一体的に形成されている。The connecting rod of this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, one end of the arm 1 is a small end 3 attached to the piston 2, and the other end is a crankshaft 4.
The large end 5 is attached to the. The small end portion 3 and the large end portion 5 are integrally formed with the arm portion 1.
【００１９】大端部５には、大端部５を貫通するネジ孔
６が設けられており、ネジ孔６の大端部半体５ａ側には
ネジ形成部７が備えられているが、アーム側大端部半体
５ｂ側にはネジが切られていない。大端部５は、ボルト
８を介して大端部半体５ａをアーム側大端部半体５ｂに
結合することによりクランクシャフト４に取着される。
ボルト８はネジ形成部７に螺合され、さらにナット９で
締めることにより、大端部半体５ａをアーム側大端部半
体５ｂに結合するようになっている。The large end portion 5 is provided with a screw hole 6 penetrating the large end portion 5, and a screw forming portion 7 is provided on the large end half body 5a side of the screw hole 6. No screw is cut on the arm-side large end half 5b side. The large end portion 5 is attached to the crankshaft 4 by connecting the large end half body 5a to the arm side large end half body 5b via a bolt 8.
The bolt 8 is screwed into the thread forming portion 7 and is further tightened with a nut 9 so that the large-end half body 5a is connected to the arm-side large-end half body 5b.
【００２０】本実施例では、前記コネクティングロッド
を急冷高強度アルミニウム合金で形成した。前記アルミ
ニウム合金は、Ｓｉ１７重量％、Ｆｅ４重量％、Ｍｎ２
重量％、Ｃｕ２．５重量％、Ｍｇ０．５重量％を含んで
おり、強度に優れている。In this embodiment, the connecting rod is made of a quenched and high-strength aluminum alloy. The aluminum alloy contains 17% by weight of Si, 4% by weight of Fe, and Mn2.
Since it contains wt%, Cu 2.5 wt% and Mg 0.5 wt%, it has excellent strength.
【００２１】前記アルミニウム合金からなるコネクティ
ングロッドは、鋼製の同形のコネクティングロッドに比
較して約１／３の重量が軽量化されており、強度も十分
であるが、破壊靱性については鋼製の場合よりも劣る傾
向がある。The connecting rod made of the aluminum alloy has a weight that is about one-third the weight of the connecting rod made of steel of the same shape, and has sufficient strength, but the fracture toughness of the connecting rod is made of steel. Tends to be worse than if.
【００２２】前記コネクティングロッドでは、図２に拡
大して示すように、ネジ孔６のアーム側大端部半体５ｂ
側の端部にはボルト８の頭部８ａを収容する凹部６ａが
設けられている。また、ネジ孔６の大端部半体５ａ側に
はネジ形成部７が備えられている。そして、凹部６ａの
底部と側壁部との境界１０、ネジ形成部７など径の小さ
な凹曲面部分に応力が集中しやすい。In the connecting rod, as shown in the enlarged view of FIG. 2, the arm side large end half 5b of the screw hole 6 is shown.
A recess 6a for accommodating the head portion 8a of the bolt 8 is provided at the end portion on the side. Further, a screw forming portion 7 is provided on the large end half 5a side of the screw hole 6. Then, stress is likely to be concentrated on the boundary 10 between the bottom portion and the side wall portion of the recess 6a, the recessed curved surface portion having a small diameter such as the screw forming portion 7.
【００２３】さらに、アーム側大端部半体５ｂ側のネジ
孔６の側壁には、ネジ孔６を加工したときに形成された
加工目１１が残っており微細な傷になっている。Further, the side wall of the screw hole 6 on the arm-side large-end half 5b side has a finely-machined scratch 11 which is formed when the screw hole 6 is processed.
【００２４】そこで、本実施例では、前記コネクティン
グロッドの破壊靱性を向上させ、耐久性を改良するため
にニッケル−リンメッキを施し、前記コネクティングロ
ッドの全表面にメッキ層１２を形成して、表面の傷など
を被覆するとともに、前記径の小さな凹曲面部分を補強
する。Therefore, in this embodiment, nickel-phosphorus plating is applied to improve the fracture toughness and durability of the connecting rod, and the plating layer 12 is formed on the entire surface of the connecting rod to form a surface layer. While covering scratches and the like, the concave curved surface portion having a small diameter is reinforced.
【００２５】本実施例では、前記ニッケル−リンメッキ
を、前記コネクティングロッドを下記の組成を有するメ
ッキ浴に浸漬する無電解メッキにより行った。In this example, the nickel-phosphorus plating was performed by electroless plating in which the connecting rod was immersed in a plating bath having the following composition.
【００２６】前記メッキ浴は、１リットル中に硫酸ニッ
ケル２１ｇ、乳酸２８ｇ、プロピオン酸２ｇ、次亜リン
酸ナトリウム２０ｇを含み、ｐＨ５に調整されている。
前記無電解メッキは、前記メッキ浴の液温を９０℃に調
整し、前記コネクティングロッドを３０〜４０分間浸漬
することにより行った。得られたニッケル−リンメッキ
層１２は膜厚が１０μｍであり、メッキ層全体に対して
１０重量％のリンを含有していた。The plating bath contains 21 g of nickel sulfate, 28 g of lactic acid, 2 g of propionic acid and 20 g of sodium hypophosphite in 1 liter, and the pH is adjusted to 5.
The electroless plating was performed by adjusting the liquid temperature of the plating bath to 90 ° C. and immersing the connecting rod for 30 to 40 minutes. The obtained nickel-phosphorus plated layer 12 had a film thickness of 10 μm and contained 10% by weight of phosphorus with respect to the entire plated layer.
【００２７】次に、前記ニッケル−リンメッキ層１２を
形成したコネクティングロッドに加熱処理を施した。加
熱処理は、まず、前記コネクティングロッドを４００℃
の温度に加熱して６０分間保持したのち、一旦水冷し、
再び１８０℃の温度に加熱して１２時間時効処理するこ
とにより行った。前記加熱処理によりニッケル−リンメ
ッキ層１２は、層中にＮｉ3-Ｐ化合物が析出し、ＨＶ８
５０の硬度が得られた。また、基体のアルミニウム合金
には溶体化が生じ、ＨR Ｂ９５の硬度が得られた。Next, the connecting rod having the nickel-phosphorus plated layer 12 formed thereon was subjected to heat treatment. The heat treatment is performed by first heating the connecting rod to 400 ° C.
After heating to the temperature of and holding for 60 minutes, once water cooling,
It was performed by heating again to a temperature of 180 ° C. and aging treatment for 12 hours. As a result of the heat treatment, the nickel-phosphorus plated layer 12 has a Ni 3 -P compound deposited in the layer, and HV8
A hardness of 50 was obtained. Further, solution treatment occurred in the aluminum alloy of the substrate, and the hardness of H R B95 was obtained.
【００２８】以上のようにして得られたコネクティング
ロッドを内燃機関に取着して実用に供したところ、この
内燃機関でコネクティングロッドにクラックの発生が始
まる回転数を１０％上昇させることができた。When the connecting rod obtained as described above was attached to an internal combustion engine and put into practical use, the number of revolutions at which cracks started to occur in the connecting rod in this internal combustion engine could be increased by 10%. ..
【００２９】次に、メッキ層１２の膜厚を変量したとき
の膜厚とコネクティングロッドの耐久性との関係を図３
に示す。図３は、前記コネクティングロッドを前記メッ
キ浴に浸漬して形成したメッキ層の膜厚（μｍ）と前記
コネクティングロッドの耐久性との関係を示すグラフで
あり、コネクティングロッドの耐久性はコネクティング
ロッドを実用に供したときにクラックの発生が始まる回
転数（ｒ．ｐ．ｍ）で示している。Next, the relationship between the thickness of the plated layer 12 and the durability of the connecting rod when the thickness of the plated layer 12 is varied is shown in FIG.
Shown in. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness (μm) of the plating layer formed by immersing the connecting rod in the plating bath and the durability of the connecting rod. The durability of the connecting rod is the same as that of the connecting rod. The number of revolutions (r.p.m.) at which cracks start to occur in practical use is shown.
【００３０】図３から、ニッケル−リンメッキ層の膜厚
を５μｍ以上とすることにより、無処理のコネクティン
グロッドに比較して、クラックの発生が始まる回転数で
示すコネクティングロッドの耐久性が６〜１３％向上す
ることが明らかである。また、ニッケル−リンメッキ層
の膜厚を２０μｍ以上としても、コネクティングロッド
の耐久性は前記以上に改良されない。From FIG. 3, by setting the thickness of the nickel-phosphorus plating layer to 5 μm or more, the durability of the connecting rod, which is indicated by the number of rotations at which cracks start, is 6 to 13 as compared with the untreated connecting rod. It is clear that it will be improved. Even if the thickness of the nickel-phosphorus plated layer is 20 μm or more, the durability of the connecting rod is not improved more than the above.
【００３１】次に、メッキ層１２においてリンの含有量
を変量したときのメッキ層１２の硬度の変化について、
図４に示す。図４はニッケル−リンメッキ層のリンの含
有量（重量％）と硬度（ＨＶ）との関係を示すグラフで
あり、このときコネクティングロッドは前記ニッケル−
リンメッキ層の形成後に４００℃の温度に加熱され、前
述の条件で加熱処理されている。図４から、ニッケル−
リンメッキ層の硬度はリンの含有量が８重量％未満でも
増加する傾向がみられるが、特に８〜１１重量％のとき
に最も大きくなることが明らかである。Next, regarding the change in hardness of the plated layer 12 when the phosphorus content in the plated layer 12 is changed,
As shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the phosphorus content (% by weight) of the nickel-phosphorus plating layer and the hardness (HV).
After forming the phosphorous plating layer, it is heated to a temperature of 400 ° C. and heat-treated under the above-mentioned conditions. From FIG. 4, nickel-
The hardness of the phosphorus-plated layer tends to increase even when the phosphorus content is less than 8% by weight, but it is clear that the hardness becomes highest especially when the phosphorus content is 8 to 11% by weight.
【００３２】次に、コネクティングロッドに対する前述
の加熱処理において最初の加熱温度を変えたときの、加
熱温度とニッケル−リンメッキ層の硬度との関係につい
て、図５に示す。図５は、本実施例のコネクティングロ
ッドにニッケル−リンメッキ層１２を形成した後に、加
熱処理を施したときの加熱温度（℃）とニッケル−リン
メッキ層１２の硬度（ＨＶ）との関係を示すグラフであ
る。尚、図５において、最初の加熱温度を変えた以外の
処理条件は、前述の加熱処理と同様である。Next, FIG. 5 shows the relationship between the heating temperature and the hardness of the nickel-phosphorus plating layer when the first heating temperature is changed in the above-mentioned heat treatment for the connecting rod. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the heating temperature (° C.) and the hardness (HV) of the nickel-phosphorus plating layer 12 when the nickel-phosphorus plating layer 12 is formed on the connecting rod of the present embodiment and then heat-treated. Is. In addition, in FIG. 5, the processing conditions are the same as the above-mentioned heating processing except that the initial heating temperature is changed.
【００３３】図５に示すように、ニッケル−リンメッキ
層１２の硬度は加熱により向上し、約４００℃の温度で
処理したときに、最も高い硬度が得られることが明らか
である。前記硬度の向上は、ニッケル−リンメッキ層中
のＮｉ3-Ｐ化合物が前記加熱処理によりメッキ層中に析
出するためと考えられる。As shown in FIG. 5, it is apparent that the hardness of the nickel-phosphorus plated layer 12 is improved by heating and the highest hardness is obtained when the nickel-phosphorus plated layer 12 is treated at a temperature of about 400.degree. It is considered that the improvement in hardness is because the Ni 3 -P compound in the nickel-phosphorus plating layer is deposited in the plating layer by the heat treatment.
【００３４】次に、コネクティングロッドに対する前述
の加熱処理において最初の加熱温度を変えたときの、加
熱温度と基体のアルミニウム合金の硬度との関係につい
て、図６に示す。図６は、本実施例のコネクティングロ
ッドにニッケル−リンメッキ層１２を形成した後に、加
熱処理を施したときの加熱温度（℃）と基体のアルミニ
ウム合金の硬度（ＨR Ｂ）との関係を示すグラフであ
る。尚、図６において、最初の加熱温度を変えた以外の
処理条件は、前述の加熱処理と同様である。Next, FIG. 6 shows the relationship between the heating temperature and the hardness of the aluminum alloy of the substrate when the first heating temperature is changed in the above-mentioned heat treatment for the connecting rod. 6, nickel connecting rod of the present embodiment - after forming a phosphorous plating layer 12, showing the relationship between the hardness (H R B) of the heating temperature (℃) a substrate of an aluminum alloy when subjected to heat treatment It is a graph. Incidentally, in FIG. 6, the processing conditions are the same as the above-mentioned heating processing except that the initial heating temperature is changed.
【００３５】図６に示すように、ニッケル−リンメッキ
層１２の硬度は加熱により向上し、約５００℃の温度で
処理したときに最も高い硬度が得られ、５００℃を越え
ると急峻に低下することが明らかである。前記硬度の向
上は、アルミニウム合金に溶体化が生じ結晶構造が変化
するためと考えられる。As shown in FIG. 6, the hardness of the nickel-phosphorus plating layer 12 is improved by heating, the highest hardness is obtained when the nickel-phosphorus plating layer 12 is treated at a temperature of about 500 ° C., and the hardness is sharply lowered when the temperature exceeds 500 ° C. Is clear. It is considered that the improvement of the hardness is due to the change in crystal structure due to solution treatment of the aluminum alloy.
【００３６】図５及び図６から、本発明のコネクティン
グロッドにおいて、メッキ層及び基体のアルミニウム合
金の双方の硬度をともに向上させるには、前述の加熱処
理を施すときに最初の加熱温度を４００〜５００℃の範
囲とすることが最も適していることが明らかである。前
記温度範囲で加熱処理することにより、メッキ層及びア
ルミニウム合金の双方の硬度が向上するので、コネクテ
ィングロッドの破壊靱性及び耐久性が増大する。From FIGS. 5 and 6, in the connecting rod of the present invention, in order to improve the hardness of both the plating layer and the aluminum alloy of the substrate, the first heating temperature during the above heat treatment is 400 to 400 ° C. Obviously, the range of 500 ° C. is most suitable. By performing the heat treatment within the above temperature range, the hardness of both the plated layer and the aluminum alloy is improved, and thus the fracture toughness and durability of the connecting rod are increased.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
のアルミニウム合金製コネクティングロッドによれば、
表面に形成されるニッケル−リンメッキにより、金属組
織の欠陥、傷などが遮蔽されるとともに、応力の集中し
やすい部分が補強されるので、初期クラックの発生、拡
大を抑制することができる。As is apparent from the above, according to the aluminum alloy connecting rod of the present invention,
The nickel-phosphorus plating formed on the surface shields defects and scratches in the metallographic structure and reinforces the areas where stress is likely to concentrate, so that the generation and expansion of initial cracks can be suppressed.
【００３８】また、本発明のアルミニウム合金製コネク
ティングロッドでは、表面に形成されるニッケル−リン
メッキ層の厚さを５〜２０μｍの範囲とすることによ
り、コネクティングロッド表面の金属組織の欠陥、傷な
どが十分に被覆されるので、初期クラックの発生、拡大
を有効に抑制することができる。前記ニッケル−リンメ
ッキ層は、８〜１１重量％のリンを含有させることによ
り、硬度の高いメッキ層を得ることができる。Further, in the aluminum alloy connecting rod of the present invention, the thickness of the nickel-phosphorus plating layer formed on the surface is in the range of 5 to 20 μm, whereby defects, scratches and the like of the metal structure on the surface of the connecting rod are caused. Since it is sufficiently covered, it is possible to effectively suppress the generation and expansion of initial cracks. The nickel-phosphorus plating layer can have a high hardness by containing 8 to 11% by weight of phosphorus.
【００３９】さらに、本発明のアルミニウム合金製コネ
クティングロッドは、前記ニッケル−リンメッキ層を形
成した後、４００〜５００℃の範囲の温度で加熱処理す
ることにより、ニッケル−リンメッキ層の硬度を向上さ
せることができるとともに、基体のアルミニウム合金の
硬度もまた向上させることができる。Further, in the aluminum alloy connecting rod of the present invention, the hardness of the nickel-phosphorus plated layer is improved by forming the nickel-phosphorus plated layer and then heat-treating at a temperature in the range of 400 to 500 ° C. In addition, the hardness of the aluminum alloy of the substrate can be improved.
【００４０】従って、本発明のアルミニウム合金製コネ
クティングロッドによれば、優れた強度を有するアルミ
ニウム合金を素材とするとともに、破壊靱性及び疲労強
度が増大されているので、耐久性が向上し、内燃機関の
回転数を上昇させることができる。Therefore, according to the aluminum alloy connecting rod of the present invention, since the aluminum alloy having excellent strength is used as the material and the fracture toughness and the fatigue strength are increased, the durability is improved and the internal combustion engine is improved. The rotation speed of can be increased.
【図１】本発明に係わるコネクティングロッドの一部を
切り欠いて示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a connecting rod according to the present invention with a part thereof cut away.
【図２】図１に示すコネクティングロッド大端部に形成
されたネジ孔の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a screw hole formed in a large end portion of a connecting rod shown in FIG.
【図３】コネクティングロッドに形成したニッケル−リ
ンメッキ層の膜厚（μｍ）とコネクティングロッドの耐
久性との関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the film thickness (μm) of the nickel-phosphorus plated layer formed on the connecting rod and the durability of the connecting rod.
【図４】ニッケル−リンメッキ層のリンの含有量（重量
％）とニッケル−リンメッキ層の硬度（ＨＶ）との関係
を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the phosphorus content (% by weight) of the nickel-phosphorus plating layer and the hardness (HV) of the nickel-phosphorus plating layer.
【図５】コネクティングロッドに膜厚が１０μｍであり
メッキ層全体に対して１０重量％のリンを含有している
ニッケル−リンメッキ層を形成した後、加熱処理を施し
たときの加熱温度（℃）と前記メッキ層の硬度（ＨＶ）
との関係を示すグラフ。FIG. 5 is a heating temperature (° C.) when a nickel-phosphorus plating layer having a film thickness of 10 μm and containing 10% by weight of phosphorus is formed on the connecting rod and then heat treatment is performed. And hardness of the plating layer (HV)
A graph showing the relationship with.
【図６】コネクティングロッドに膜厚が１０μｍであり
メッキ層全体に対して１０重量％のリンを含有している
ニッケル−リンメッキ層を形成した後、加熱処理を施し
たときの加熱温度（℃）と基体のアルミニウム合金の硬
度（ＨR Ｂ）との関係を示すグラフ。FIG. 6 is a heating temperature (° C.) when a nickel-phosphorus plating layer having a film thickness of 10 μm and containing 10% by weight of phosphorus is formed on the connecting rod and then heat treatment is performed. graph showing the relationship between the base of the aluminum alloy hardness (H R B).
５…大端部、 ５ａ…大端部半体、 ５ｂ…アーム側大
端部半体、６…ネジ孔、６ａ…ボルトの頭部を収容する
凹部、 ７…ネジ形成部、１０…凹部６ａの底部と側壁
部との境界、 １１…加工目、１２…メッキ層。5 ... Large end, 5a ... Large end half, 5b ... Arm side large end half, 6 ... Screw hole, 6a ... Recess for accommodating bolt head, 7 ... Screw forming part, 10 ... Recess 6a Boundary between the bottom part and the side wall part, 11 ... Processed grain, 12 ... Plating layer.
Claims (4)
れたアーム側大端部半体とを、ネジを介して結合してな
るアルミニウム合金製の内燃機関用コネクティングロッ
ドであって、表面にニッケル−リンメッキを施してなる
ことを特徴とするコネクティングロッド。1. A connecting rod made of an aluminum alloy for an internal combustion engine, comprising a large-end half body and an arm-side large-end half body integrally formed with an arm portion connected to each other through a screw. A connecting rod having a nickel-phosphorus plated surface.
ｍの範囲の厚さのメッキ層に形成されてなることを特徴
とする請求項１記載のコネクティングロッド。2. The nickel-phosphorus plating is 5 to 20 μm.
The connecting rod according to claim 1, wherein the connecting rod is formed on a plated layer having a thickness in the range of m.
メッキ層全体に対して８〜１１重量％のリンを含むこと
を特徴とする請求項１記載のコネクティングロッド。3. The connecting rod according to claim 1, wherein the nickel-phosphorus plating contains 8 to 11% by weight of phosphorus with respect to the entire plating layer to be formed.
０℃の範囲の温度で熱処理されてなることを特徴とする
請求項１記載のコネクティングロッド。4. After the plating layer is formed, 400 to 50 is further added.
The connecting rod according to claim 1, wherein the connecting rod is heat-treated at a temperature in the range of 0 ° C.
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| JP3234658A JP2974836B2 (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Connecting rod |
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1991
- 1991-09-13 JP JP3234658A patent/JP2974836B2/en not_active Expired - Fee Related
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