JPH06323326A - アルミニウム粉末合金製コンロッド - Google Patents

アルミニウム粉末合金製コンロッド

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JPH06323326A
JPH06323326A JP10957593A JP10957593A JPH06323326A JP H06323326 A JPH06323326 A JP H06323326A JP 10957593 A JP10957593 A JP 10957593A JP 10957593 A JP10957593 A JP 10957593A JP H06323326 A JPH06323326 A JP H06323326A
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JP
Japan
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connecting rod
end part
aluminum powder
large end
powder alloy
Prior art date
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Pending
Application number
JP10957593A
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English (en)
Inventor
Hideo Mizukoshi
秀雄 水越
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボルト等の座面の陥没を防止して、コンロッ
ドの締結力の低下を防ぐことができるアルミニウム粉末
合金製コンロッドを提供すること。 【構成】 アルミニウム粉末合金製コンロッド1の大端
部4は、上下に分割可能であり、上部材4aと下部材4
bとが、各々の左右の凸部8a〜8dにてボルト9,1
0及びナット11,12で一体に固定されている。つま
り、凸部8a,8bには、貫通孔15が設けられ、この
貫通孔15に配置されたボルト9をナット11で締め付
けることによって、上部材4aと下部材4bとが一体に
締結されている。そして、ボルト9及びナット11の座
面が接触するコンロッド表面には、厚さ10μm以上の
硬質のNi−Pメッキ層16,17が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム粉末合金
製コンロッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車やオートバイなどの省エネ
ルギー対策として、その軽量化の要望が高く、特に内燃
機関の部品のうちコンロッドを軽量化すれば、エンジン
の性能が大幅に向上するため、このコンロッドを中心に
(他の部品とともに)アルミニウム化したいという要望
が高くなっている。
【0003】ところで、コンロッドは、通常では常温か
ら200℃の温度範囲で用いられるため、コンロッド材
料には、常温〜200℃における引張強度や疲労強度が
必要とされており、また縦弾性係数が高いことや線膨張
係数が低いことも重要とされている。
【0004】この種の材料の一つとして、急冷凝固粉末
を用いて成形したアルミニウム粉末合金材が提案されて
おり、本出願人も、先に特願昭62−263656号,
特願昭62−263657号を提案した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の様な
高温強度にすぐれたアルミニウム粉末合金を用いてコン
ロッドを製造した場合でも、次の様な問題があり必ずし
も十分ではなかった。上述したコンロッドの両端には小
端部及び大端部が設けられており、この小端部にはピス
トンピンが回動自由に取り付けられる小径の取付孔が設
けられ、一方、大端部にはクランクシャフトが同様に取
り付けられる大径の取付孔が設けられている。このうち
大端部は、半円状の凹部を備えた二つの部材がボルトに
よって一体に結合されたものであり、この二つの部材に
よって大径の取付孔が形成されている。
【0006】ところが、二つの部材をボルトで締め付け
る場合には、ボルトだけでなくボルトと接するコンロッ
ド表面にも大きな締め付けトルクが加えられ、しかも運
転中には同様な場所に大きな軸力が作用するので、ボル
トの座面に接するコンロッド表面が陥没してコンロッド
の締結力(二つの部材の締結力)が弱くなるという恐れ
があった。
【0007】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れ、ボルト等の座面の陥没を防止して、コンロッドの締
結力の低下を防ぐことができるアルミニウム粉末合金製
コンロッドを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するための請求項1の発明は、分割された部材が締結部
材によって一体とされる大端部を備えたアルミニウム粉
末合金製コンロッドにおいて、前記締結部材の押圧力が
加わる該締結部材座面側のコンロッド表面に、硬質表面
層を設けたことを特徴とするアルミニウム粉末合金製コ
ンロッドを要旨とする。
【0009】請求項2の発明は、前記硬質表面層が、厚
さ10μm以上のNi−Pメッキ層であることを特徴と
する前記請求項1記載のアルミニウム粉末合金製コンロ
ッドを要旨とする。ここで、上述したアルミニウム合金
材料の組成としては、例えば重量%で、Si:15〜1
8%,Fe:5〜7%,Cu:4〜6%を含むアルミニ
ウム粉末合金材料を採用できる。また、このアルミニウ
ム粉末合金には、1%未満のMn、1%未満のMg、
0.2%未満のCr、O.3%未満のZn、0.2%未
満のTi、0.2%未満のNiを含んでいてもよい。
【0010】また、硬質表面層としては、上述したNi
−Pメッキ層が好適であるが、それ以外にも例えばNi
−Coメッキ層,Coメッキ層,Crメッキ層等に加
え、Fe溶射によるFe表面層等が採用でき、さらには
それらを組み合わせた層を採用してもよい。
【0011】次に、アルミニウム粉末合金製コンロッド
の製造工程について説明する。 合金粉末製造工程 アルミニウム合金粉末は、ガスアトマイズ,単ロール
法,双ロール法,噴霧ロール法などの急冷凝固法を用い
て製造することができる。ここで、平均冷却速度は10
3℃/sec以上とすることが、強度および靱性向上のため
に重要である。
【0012】脱ガス工程 この合金粉末は、次いで脱ガス工程に付される。この脱
ガス工程は、400〜520℃において行われるが、こ
の温度範囲であることは靱性の向上のために重要であ
る。つまり、脱ガス温度が400℃未満では脱ガス効果
が不十分となって靱性が低くなり、520℃を越えると
化合物粒子の成長が生じて強度が低下する。また、脱ガ
スの方法としては、粉末を缶に詰めて行う方法や、真空
炉中で行う方法が採用できる。脱ガス時の雰囲気とし
は、真空,N2ガス,不活性ガス等が採用でき、場合に
よっては空気中での加熱後に短時間真空引きを行なって
もよい。
【0013】押出工程 次いで押出工程に付される。押出によりメタルフローを
与えることは靱性の向上に重要である。この押出しは、
例えば300〜500℃において押出比4以上で行われ
ることが望ましく、押出比4未満では粉末同士の結合が
不十分であり、靱性が不足する。また押出温度が300
℃未満では変形抵抗が大きく押出が困難となり、押出温
度が500℃を越えると押出割れが生じ易くなる。この
工程によって、粉末の圧縮塊は粉末同士が結合して粉末
合金となる。
【0014】鍛造工程 このようにして得られた押出し材をコンロッド成形する
ため、熱間鍛造工程に付される。熱間鍛造は400℃〜
500℃で行なわれる。鍛造温度が400℃未満では変
形能が十分でなく割れを生じ易くなり、500℃を越え
ても鍛造割れを生じ易くなる。
【0015】T6処理 成形されたコンロッドは、後処理として、例えばT6処
理工程に付される。T6処理工程は、溶体化処理、焼入
れ、焼戻しにより時効硬化を生じさせ、強度を向上させ
る処理である。通常、焼入れは水冷によって行い、焼戻
しは最高強度が得られる条件で行う。ただし、焼入れ歪
みや残留応力を緩和するために温水焼入れや比較的高温
での過時効焼戻しも行なわれる。
【0016】表面処理 その後、硬質表面層を設ける部位に硬質表面層を形成す
るための表面処理が行われる。この表面処理としては、
例えば無電解メッキ処理が処理工程が簡単で好ましい
が、それ以外にも、例えば溶射が挙げられる。また、こ
の無電解メッキ処理の通常の前処理として、例えば脱脂
処理,エッチング処理,ジンケート処理等が行われる。
【0017】尚、本発明のアルミニウム粉末合金製コン
ロッドを製造する場合には、以上の工程に加えて、さら
に必要に応じ工程を付加することができる。例えば、脱
ガス工程の前に粉末を予備圧縮しておいたり、脱ガス後
真空を保持したままホットプレスによって緻密化し、そ
れから押出を行うなどの工程を採用することができる。
さらには、粉末やフレーク、リボンの粉砕、分級なども
適宜実施することができる。また、T6処理後、コンロ
ッド表面にショットピーニング加工を施してもよい。
【0018】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図を参照し
て説明する。図1に示す様に、本実施例のアルミニウム
粉末合金製コンロッド(以下単にコンロッドと記す)1
は、ロッド部2の両端に小端部3と大端部4とが設けら
れている。前記小端部3には、ピストンピンが回動自由
に挿通される第1取付孔6が設けられ、一方、大端部4
にはクランクシャフトが回動自由に挿通される大径の第
2取付孔7が設けられている。
【0019】また、この大端部4は、上下に分割可能で
あり、上部材4aと下部材4bとが、各々の左右の凸部
8a〜8dにてボルト9,10及びナット11,12で
一体に固定されている。つまり、図2に要部を拡大して
示す様に、凸部8a,8bには、貫通孔15が設けら
れ、この貫通孔15に配置されたボルト9をナット11
で締め付けることによって、上部材4aと下部材4bと
が一体に締結されている。
【0020】そして、前記ボルト9及びナット11の座
面が接触するコンロッド表面には、厚さ10μm以上の
硬質のNi−Pメッキ層16,17が形成されている。
次に、本実施例のコンロッド1の製造方法について説明
する。まず、Si:17重量%,Fe:6重量%,C
u:4.5重量%,Mn:0.5重量%,Mg:0.5
重量からなるアルミニウム合金を溶解後、エアアトマイ
ズにより粉末を製造した。そしてこの粉末を149μm
以下に分級した。こうして得た粉末の平均粒径は60μ
mであり、平均冷却速度は6×103℃/secであった。
【0021】この粉末をCIP(Cold Isostatic Pre
ssing)により予備圧縮し、アルミニウム缶の中に装入
して真空脱ガスを行った。脱ガス温度は490℃とし
た。その後アルミニウム缶を密封し、押出用ビレットと
した。次いで400℃において押出を行い、断面形状3
0×110mmの角棒を得た。このとき押出比は15で
あった。この押出棒を鍛造素材として、コンロッド形状
に鍛造した。鍛造温度は450℃であった。この後、4
90℃×1hr→水冷→175℃×6hrのT6処理を
行った。
【0022】次いで、大端部4を構成する上部材4aと
下部材4bの左右の凸部8a〜8dに、各々貫通孔15
をドリルであけた後に、ボルト9,10及びナット1
1,12の座面が当接する部分及びその周辺に、無電解
Ni−Pメッキを施した。尚、メッキ処理部分以外は、
予めマスキングを行った。
【0023】つまり、本実施例では、鍛造によってコン
ロッド1の成形を行なった後に、上述した無電解メッキ
処理を行なうことによって、厚さ10μm以上の硬質な
Ni−Pメッキ層16,17を、ボルト9,10及びナ
ット11,12の座面が当接する部分及びその周辺に形
成することができる。 (実験例)次に、本実施例の効果を確認するために行っ
た実験例について説明する。
【0024】この実験例では、前記実施例と同様なメッ
キを施した試料No.1,2のコンロッドを製造するとと
もに、比較例のコンロッドとして、メッキ層を設けない
もの(試料No.3)やメッキ層の厚さが薄いもの(試料N
o.4)を製造した。そして、それらを、150℃におい
て、実際にボルト及びナットの締め付けを、ボルト締付
トルク2.5kgf・m,応力振幅10kgf/mm2にて行なっ
て、その際の陥没量及び締付トルクの低下量を測定を行
った。
【0025】
【表1】
【0026】この表1から明かな様に、本実施例のコン
ロッドは、メッキ層が10μm以上形成してあるので、
陥没量が0.5μm以下と少なく、よって締付トルクの
低下がなく好適である。それに対して、比較例のもの
は、メッキ層が無いか或は(例えばNi−Pからなる)
メッキ層があっても5μmと薄いので、陥没量が3.8
μm以上と大きく、よって、締付トルクの低下量が0.
3kgf・m以上と大きく好ましくない。
【0027】尚、本発明は前記実施例に何等限定される
ことなく、本発明の要旨の範囲内にて各種の態様で実施
できることは勿論である。例えば硬質表面層としては、
Ni−Pメッキ層だけではなく、ボルト及びナットの座
面側のコンロッド表面の硬度を向上させることができる
ものであれば特に限定はない。
【0028】
【発明の効果】この様に、本発明では、アルミニウム粉
末合金製コンロッドにおいて、締結部材の押圧力が加わ
る締結部材座面側のコンロッド表面に硬質表面層を設け
たので、例えばボルトやナット等の締結部材の座面側の
コンロッド表面の陥没を防止でき、それによって、ボル
ト締付力の低下を防止することができる。その結果、ス
チール製に代わる好適な軽量コンロッドを得ることがで
きる。ここで、特に、硬質表面層が、厚さ10μm以上
のNi−Pメッキ層である場合には、確実に締結部材の
座面側のコンロッド表面の陥没を防止できるので好適で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例のコンロッドの正面図であ
る。
【図2】 実施例のコンロッドのボルト締め付け部分を
示す断面図である。
【符号の説明】
1…コンロッド, 3,…小端部, 4…大
端部,9,10…ボルト, 11,12…ナット,
16,17…メッキ層
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 // C23C 18/34

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分割された部材が締結部材によって一体
    とされる大端部を備えたアルミニウム粉末合金製コンロ
    ッドにおいて、 前記締結部材の押圧力が加わる該締結部材座面側のコン
    ロッド表面に、硬質表面層を設けたことを特徴とするア
    ルミニウム粉末合金製コンロッド。
  2. 【請求項2】 前記硬質表面層が、厚さ10μm以上の
    Ni−Pメッキ層であることを特徴とする前記請求項1
    記載のアルミニウム粉末合金製コンロッド。
JP10957593A 1993-05-11 1993-05-11 アルミニウム粉末合金製コンロッド Pending JPH06323326A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002339990A (ja) * 2001-05-22 2002-11-27 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 軽量ベアリングおよび波動歯車装置
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FR3011309A1 (fr) * 2013-10-02 2015-04-03 Vallourec Oil & Gas France Butee pour un composant tubulaire recouverte d'un depot metallique composite

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