JPH0622532Y2 - Mold for piston molding - Google Patents
Mold for piston moldingInfo
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- JPH0622532Y2 JPH0622532Y2 JP8947389U JP8947389U JPH0622532Y2 JP H0622532 Y2 JPH0622532 Y2 JP H0622532Y2 JP 8947389 U JP8947389 U JP 8947389U JP 8947389 U JP8947389 U JP 8947389U JP H0622532 Y2 JPH0622532 Y2 JP H0622532Y2
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Description
本考案は、繊維強化金属付ピストンの成形用金型に関
し、特に、堅型加圧鋳造機に用いられるピストンの成形
用金型に係る。The present invention relates to a molding die for a piston with a fiber-reinforced metal, and more particularly to a molding die for a piston used in a rigid pressure casting machine.
セラミック短繊維の中にＮｉ粉末を入れた成形体をアル
ミニュウム合金で鋳ぐるみ、強化相にＮｉＡｌ３を生成
する繊維強化金属付ピストンの鋳造に於いて、強化相に
ＮｉＡｌ３を生成するためには、繊維成形体とアルミニ
ュウム合金の溶湯が複合する場合に、アルミニュウム合
金の溶湯の温度を高い状態に保持することが好ましい。
アルミニュウム合金の溶湯を高温に保持するために、金
型の廻りに電気的な加熱手段を設け、金型全体の温度を
高くして、キャビティにアルミニュウム合金の溶湯を充
填する過程で、アルミニュウム合金の溶湯の温度低下の
変化率を小さくしていた。この様な従来の金型は特開昭
６１−４２４６３号公報に開示されている。In order to produce NiAl 3 in the strengthening phase in the casting of a piston with a fiber-reinforced metal that casts a compact body containing Ni powder in ceramic short fibers with an aluminum alloy and produces NiAl 3 in the strengthening phase. When the fiber compact and the molten aluminum alloy are combined, it is preferable to keep the temperature of the molten aluminum alloy high.
In order to keep the molten aluminum alloy at a high temperature, an electrical heating means is provided around the mold to raise the temperature of the entire mold and fill the cavity with the molten aluminum alloy. The rate of change in the temperature drop of the molten metal was reduced. Such a conventional mold is disclosed in JP-A-61-42463.
然しながら、全体の金型温度を高くすると、金型の表面
にアルミニュウム合金が融着、即ち焼き付き現象が発生
する。この焼き付き現象が発生すると、鋳造品であるピ
ストンを金型より取り出した場合に、ピストンの表面に
多くのクレータが発生する。このクレータは鋳物（ピス
トン）不良の原因となっていた。 従って、本考案の課題は、溶湯の焼き付き現象を極力防
ぐために、繊維成形体の付近の金型の温度のみを高くす
るようにしたことにある。However, when the temperature of the entire mold is increased, the aluminum alloy is fused to the surface of the mold, that is, a seizure phenomenon occurs. When this seizure phenomenon occurs, many craters are generated on the surface of the piston when the piston, which is a cast product, is taken out of the mold. This crater was a cause of defective casting (piston). Therefore, an object of the present invention is to raise only the temperature of the mold near the fiber molded body in order to prevent the phenomenon of seizure of the molten metal as much as possible.
そこで、本考案のピストン成形用金型は、ピストンの内
周面を形成する上入子と、ピストンの外周面を形成する
一対の横中子と、ピストンの燃焼面を形成する下入子と
を備えたピストン成形用金型において、下入子は、ピス
トンの燃焼面上の円筒入子と、この円筒入子が挿入され
た外部入子とから構成され、この外部入子には繊維成形
体を支持するための支持面が形成され、この支持面近傍
の外部入子には発熱手段が埋設されていることを特徴と
する。Therefore, the piston molding die of the present invention comprises an upper insert forming the inner peripheral surface of the piston, a pair of lateral cores forming the outer peripheral surface of the piston, and a lower insert forming the combustion surface of the piston. In a die for molding a piston, the lower insert is composed of a cylindrical insert on the combustion surface of the piston and an external insert into which the cylindrical insert is inserted. A supporting surface for supporting the body is formed, and a heat generating means is embedded in the outer insert near the supporting surface.
この手段において、溶湯がキャビティに充填されると、
溶湯は繊維成形体に浸入して、共晶点で成分金属が繊維
成形体の繊維と繊維との間に分離晶出していく。この様
な状態にて、溶湯はその温度を徐々に低下するが、繊維
成形体は外部入子が発熱手段によって加熱されているた
めに、繊維成形体の溶湯はその温度低下が緩慢となり、
溶湯が繊維成形体に十分に浸透し、成分金属の晶出が促
進されることになる。In this means, when the molten metal is filled in the cavity,
The molten metal penetrates into the fiber molded body, and the component metals separate and crystallize between the fibers of the fiber molded body at the eutectic point. In such a state, the temperature of the molten metal gradually decreases, but the temperature of the molten metal of the fiber molded body slows down because the outer insert of the fiber molded body is heated by the heat generating means.
The molten metal sufficiently penetrates into the fiber molded body and promotes crystallization of the component metal.
以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 第１図には、堅型加圧鋳造機が示されている。図中１は
下金型である。この下金型１の上には、上金型３が設置
されている。これら金型１、３の内には、アルミニュウ
ム合金の溶湯を加圧する加圧プランジャ５が挿入されて
いる。この加圧プランジャ５は、中間プレート７に支持
された加圧シリンダ９によって、上下に動かされる。 第２図には、ピストンを鋳造するためのキャビティ１１
が示されている。上金型３には、ピストンの内周面を形
成する上入子１５、及びピストンの外周面を形成する横
中子１７と横中子１９が設置されている。また、下金型
１には、ピストンの燃焼面を形成する下入子２３が設置
されている。この下入子２３は、ピストンの燃焼面上の
円筒入子２３１と、この円筒入子２３１が挿入された外
部入子２３３とから構成されている。この円筒入子２３
１には山部２３１ａが設けられ、この山部２３１ａはピ
ストンの燃焼面に噴射燃料が直接当たる燃焼室４９（第
８図参照）を形成する。また、この外部入子２３３には
セラミック短繊維成形体２７を支持するための支持面２
３５が形成されている。この支持面２３５と一対の横中
子１７、１９とでセラミック短繊維成形体２７が挟まれ
ている。このセラミック短繊維成形体２７はセラミック
短繊維の中にＮｉ粉末を入れた環状の成形体である。ま
た、この支持面近傍の外部入子２３３にはカートリッジ
ヒータ２５が埋設されている。第３図には、カートリッ
ジヒータ２５が下入子２３に埋設された状態を平面視で
示されている。カートリッジヒータ２５の内、ａ部分は
発熱部分であり、ｂ部分は非発熱部分である。カートリ
ッジヒータ２５はｂ部分を非発熱部分とすることによ
り、円筒入子２３１が高温状態に加熱されないようにし
ている。また、発熱部分ａは、外部入子２３３にあっ
て、外部入子２３３を３００〜４００度に加熱する。こ
の熱は外部入子２３３の支持面２３５に設置されたセラ
ミック短繊維成形体２７に伝導されることになる。な
お、第４図に示しているように、円筒入子２３１の外周
面には、軸線方向に３本の環状溝２３７が形成されてい
る。この環状溝２３７には断熱材を装填してもよいし、
空気が充満していてもよい。この環状溝２３７により、
外部入子２３３の熱が円筒入子２３１に伝導されにくく
して、円筒入子２３１が外部入子２３３に比べて温度が
低く（約５０°Ｃ）なるように配慮されている。これに
より、ピストンの燃焼面には、焼き付き現象の発生が防
止される。 次に、この実施例の鋳造工程を説明する。 下金型１と上金型３とを分離して開いた状態で、下入子
２３の外部入子２３３はカートリッジヒータ２５により
約３００℃〜４００℃に加熱されている。そしてセラミ
ック短繊維の中にＮｉ粉末を入れた環状の繊維成形体２
７が外部入子２３３の支持面２３５上に設置されると、
上金型３が降下し、型締めが行われることになる。 この型締め後に、下金型１及び上金型３の図示しないス
リーブにチャージされたアルミニュウム合金の溶湯は、
加圧プランジャ５によって、ほぼ５００〜１０００kg／
cm2の圧力で充填される。 アルミニュウム合金の溶湯がキャビティに充填される
と、第５図に示すように、溶湯は繊維成形体２７に浸入
して、共晶点で成分金属（ＮｉＡｌ３）がセラミック短
繊維とセラミック短繊維との間に分離晶出してくる。こ
の様な状態にて、アルミニュウム合金の溶湯はその温度
を徐々に低下するが、繊維成形体２７は外部入子２３３
の熱によって加熱されているために、繊維成形体２７内
の溶湯はその温度低下が緩慢となり、第６図、及び第７
図に示されているように、アルミニュウム合金の溶湯が
繊維成形体２７に十分に浸透し、成分金属（ＮｉＡ
ｌ３）が繊維成形体２７の全体に晶出することになる。
即ち、セラミック繊維強化金属（強化相）がアルミニュ
ウム合金の母材中に構成される。そして、アルミニュウ
ム合金の溶湯が凝固した段階で下金型１と上金型３とを
離型して、ピストンの鋳造品を取り出すことになる。 この後、第８図に示されているように、セラミック繊維
強化金属（強化相）４１を備えるピストンの鋳造品は、
図中の二点鎖線で示された最終ピストン４０の形状に機
械加工されることになる。なお、第１ピストン・リング
溝４３はセラミック繊維強化金属（強化相）４１に形成
される。また、第２、３ピストン・リング４５、４７は
アルミニュウム合金の母材中に形成される。また、燃焼
室４９の表面は機械加工されず、鋳肌がそのまま残るこ
とになる。 次に、この実施例の効果を述べる。 この実施例では、下入子２３の外部入子２３３のみがカ
ートリッジヒータ２５によって加熱されるので、アルミ
ニュウム合金の溶湯の焼き付き現象の発生が少なくな
り、鋳造品の不良率が格段に減少する。更に、外部入子
２３３の加熱により、ＮｉＡｌ３の晶出が促進され、耐
熱・耐摩耗性に優れた強化相がアルミニュウム合金ピス
トンの母材中に形成される。 また、外部入子２３３のみが加熱され、下金型１と上金
型３と上入子１５と円筒入子２３１と横入子１７、及び
横入子１９は外部入子２３３に比べて温度が低くなるこ
とにより、アルミニュウム合金の溶湯の凝固時間が短縮
され、ピストン鋳造品の生産性が向上する。 また、外部入子２３３のみをカートリッジヒータ２５で
部分的に加熱するようにしたことによって、電力の消費
が少なくなり、ピストンの生産コストが低減できる。 円筒入子２３１と外部入子２３３には、環状溝２３７に
よる断熱層が形成されているので、外部入子２３３の熱
は円筒入子２３１に伝導されにくく、円筒部材２３１は
外部入子２３３に比べて温度が低くなる。この結果、ピ
ストンの燃焼面には焼き付き現象の発生が少なくなり、
耐熱性の高い鋳肌面の利用を可能としている。 以上、本考案の特定の実施例について説明をしたが、本
考案は、この実施例に限定されるものでなく、特許請求
の範囲に記載の範囲内で種々の実施態様が包含されるも
のである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a rigid pressure casting machine. In the figure, 1 is a lower mold. An upper die 3 is installed on the lower die 1. A pressurizing plunger 5 for pressurizing the molten aluminum alloy is inserted into these molds 1 and 3. The pressure plunger 5 is moved up and down by the pressure cylinder 9 supported by the intermediate plate 7. FIG. 2 shows a cavity 11 for casting a piston.
It is shown. The upper mold 3 is provided with an upper insert 15 forming an inner peripheral surface of the piston, and a horizontal core 17 and a horizontal core 19 forming an outer peripheral surface of the piston. Further, the lower mold 1 is provided with a lower insert 23 that forms a combustion surface of the piston. The lower insert 23 includes a cylindrical insert 231 on the combustion surface of the piston and an external insert 233 into which the cylindrical insert 231 is inserted. This cylindrical nest 23
1 is provided with a mountain portion 231a, and this mountain portion 231a forms a combustion chamber 49 (see FIG. 8) in which the injected fuel directly strikes the combustion surface of the piston. In addition, a support surface 2 for supporting the ceramic short fiber molded body 27 is provided on the outer insert 233.
35 is formed. The ceramic short fiber molded body 27 is sandwiched between the support surface 235 and the pair of horizontal cores 17 and 19. This ceramic short fiber molded body 27 is an annular molded body in which Ni powder is put in ceramic short fibers. A cartridge heater 25 is embedded in the outer insert 233 near the support surface. FIG. 3 shows a state in which the cartridge heater 25 is embedded in the lower insert 23 in a plan view. In the cartridge heater 25, a portion is a heat generating portion and b portion is a non-heat generating portion. The cartridge heater 25 prevents the cylindrical insert 231 from being heated to a high temperature state by making the portion b a non-heat generating portion. The heat generating portion a is located in the external insert 233 and heats the external insert 233 to 300 to 400 degrees. This heat is conducted to the ceramic short fiber molded body 27 installed on the support surface 235 of the outer insert 233. Incidentally, as shown in FIG. 4, three annular grooves 237 are formed in the axial direction on the outer peripheral surface of the cylindrical insert 231. A heat insulating material may be loaded in the annular groove 237,
It may be full of air. With this annular groove 237,
The heat of the outer insert 233 is hard to be conducted to the cylindrical insert 231, and the temperature of the cylindrical insert 231 is lower than that of the outer insert 233 (about 50 ° C.). This prevents the seizure phenomenon from occurring on the combustion surface of the piston. Next, the casting process of this embodiment will be described. In a state where the lower mold 1 and the upper mold 3 are separated and opened, the outer insert 233 of the lower insert 23 is heated to about 300 to 400 ° C. by the cartridge heater 25. An annular fiber molded body 2 in which Ni powder is put in ceramic short fibers 2
When 7 is installed on the support surface 235 of the outer insert 233,
The upper mold 3 descends and the mold is clamped. After this mold clamping, the molten aluminum alloy charged in the sleeves (not shown) of the lower mold 1 and the upper mold 3 is
Depending on the pressure plunger 5, approximately 500 to 1000 kg /
Filled with a pressure of cm 2 . When the molten aluminum alloy is filled in the cavity, as shown in FIG. 5, the molten metal penetrates into the fiber compact 27, and the component metal (NiAl 3 ) becomes the ceramic short fibers and the ceramic short fibers at the eutectic point. Crystals separate during the period. In such a state, the temperature of the molten aluminum alloy gradually decreases, but the fibrous molded body 27 has the outer nest 233.
Since the molten metal in the fiber molded body 27 is heated by the heat of, the temperature drop of the molten metal slows down, and the molten metal in FIG. 6 and FIG.
As shown in the figure, the molten aluminum alloy has sufficiently penetrated into the fiber compact 27, so that the component metal (NiA
l 3) is to be crystallized in the entire fiber preform 27.
That is, the ceramic fiber reinforced metal (reinforced phase) is formed in the base material of the aluminum alloy. Then, when the molten aluminum alloy is solidified, the lower die 1 and the upper die 3 are released from each other, and the piston casting product is taken out. Thereafter, as shown in FIG. 8, the piston casting product including the ceramic fiber reinforced metal (reinforced phase) 41 is
It will be machined into the shape of the final piston 40 shown by the chain double-dashed line in the figure. The first piston ring groove 43 is formed in the ceramic fiber reinforced metal (reinforced phase) 41. The second and third piston rings 45 and 47 are formed in the base material of the aluminum alloy. Further, the surface of the combustion chamber 49 is not machined and the casting surface remains as it is. Next, the effect of this embodiment will be described. In this embodiment, since only the outer insert 233 of the lower insert 23 is heated by the cartridge heater 25, the occurrence of the seizure phenomenon of the molten aluminum alloy is reduced, and the defective rate of the cast product is significantly reduced. Furthermore, by heating the outer insert 233, crystallization of NiAl 3 is promoted, and a strengthened phase excellent in heat resistance and wear resistance is formed in the base material of the aluminum alloy piston. Further, only the outer insert 233 is heated, and the lower mold 1, the upper mold 3, the upper insert 15, the cylindrical insert 231, the horizontal insert 17, and the horizontal insert 19 have a temperature higher than that of the external insert 233. By lowering the value, the solidification time of the molten aluminum alloy is shortened, and the productivity of the piston casting product is improved. Moreover, since only the outer insert 233 is partially heated by the cartridge heater 25, the power consumption is reduced and the production cost of the piston can be reduced. Since the heat insulation layer formed by the annular groove 237 is formed in the cylindrical nest 231 and the outer nest 233, the heat of the outer nest 233 is hard to be conducted to the cylindrical nest 231 and the cylindrical member 231 moves to the outer nest 233. The temperature will be lower than that. As a result, the occurrence of seizure on the combustion surface of the piston is reduced,
It enables the use of cast surface with high heat resistance. Although the specific embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and various embodiments are included within the scope of the claims. is there.
以上述べたように、本考案では、繊維成形体が設置され
る下入子の外部入子を発熱手段で加熱するのみであるこ
とにより、溶湯が金型に融着、即ち焼き付き現象の発生
が少なくなり、鋳造品の表面のクレータが大幅に減少す
ることになる。この結果、鋳造品の不良率が格段に減少
することになる。As described above, in the present invention, since the outer insert of the lower insert in which the fiber molded body is installed is only heated by the heat generating means, the molten metal is fused to the mold, that is, the seizure phenomenon occurs. There will be less and the craters on the surface of the casting will be greatly reduced. As a result, the defective rate of the cast product is remarkably reduced.
第１図は堅型加圧鋳造機の外観図、第２図は第１図のII
−II破断線に沿って示した部分断面図、第３図は第２図
のIII−IIIの見切り線に沿って示した下入子の平面図、
第４図は第３図のIV−IV線に沿って示した部分断面図、
第５図は繊維成形体に対してアルミニュウム合金の溶湯
の初期浸透状態を示す状態図、第６図は繊維成形体に対
してアルミニュウム合金の溶湯の中期浸透状態を示す状
態図、第７図は繊維成形体に対してアルミニュウム合金
の溶湯の後期浸透状態を示す状態図、第８図はピストン
鋳造品を示す部分断面図である。 １５……上入子 １７……横入子 １９……横入子 ２３……下入子 ２３１……円筒入子 ２３３……外部入子 ２３５……支持面 ２５……カートリッジヒータ（発熱手段） ２７……セラミック短繊維成形体（繊維成形体）Fig. 1 is an external view of a rigid pressure casting machine, and Fig. 2 is II of Fig. 1.
-II is a partial sectional view taken along the broken line, and FIG. 3 is a plan view of the lower insert taken along the parting line of III-III in FIG.
FIG. 4 is a partial sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a state diagram showing the initial permeation state of the molten aluminum alloy into the fiber compact, FIG. 6 is a state diagram showing the intermediate permeation state of the molten aluminum alloy into the fiber compact, and FIG. 7 is FIG. 8 is a state diagram showing the latter-stage permeation state of the molten aluminum alloy into the fiber compact, and FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a piston casting. 15 ... Top insert 17 ... Side insert 19 ... Side insert 23 ... Bottom insert 231 ... Cylindrical insert 233 ... External insert 235 ... Support surface 25 ... Cartridge heater (heating means) 27 ... Ceramic short fiber molding (fiber molding)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 27/04 Ａ 7011−4Ｅ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location B22D 27/04 A 7011-4E
Claims (1)
記ピストンの外周面を形成する一対の横中子と、前記ピ
ストンの燃焼面を形成する下入子とを備えたピストン成
形用金型において、前記下入子は、前記ピストンの燃焼
面上の円筒入子と、この円筒入子が挿入された外部入子
とから構成され、この外部入子には繊維成形体を支持す
るための支持面が形成され、この支持面近傍の前記外部
入子には発熱手段が埋設されていることを特徴とするピ
ストン成形用金型。1. A piston molding having an upper insert forming an inner peripheral surface of a piston, a pair of lateral cores forming an outer peripheral surface of the piston, and a lower insert forming a combustion surface of the piston. In the metal mold, the lower insert is composed of a cylindrical insert on the combustion surface of the piston and an external insert into which the cylindrical insert is inserted. The external insert supports the fiber molded body. A die for molding a piston, characterized in that a supporting surface is formed for supporting the heating element, and a heat generating means is embedded in the outer insert near the supporting surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8947389U JPH0622532Y2 (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Mold for piston molding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8947389U JPH0622532Y2 (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Mold for piston molding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0331060U JPH0331060U (en) | 1991-03-26 |
| JPH0622532Y2 true JPH0622532Y2 (en) | 1994-06-15 |
Family
ID=31639049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8947389U Expired - Lifetime JPH0622532Y2 (en) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Mold for piston molding |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622532Y2 (en) |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP8947389U patent/JPH0622532Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0331060U (en) | 1991-03-26 |
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