JPH0636979B2 - 複合部材およびその製造方法 - Google Patents
複合部材およびその製造方法Info
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- JPH0636979B2 JPH0636979B2 JP60220334A JP22033485A JPH0636979B2 JP H0636979 B2 JPH0636979 B2 JP H0636979B2 JP 60220334 A JP60220334 A JP 60220334A JP 22033485 A JP22033485 A JP 22033485A JP H0636979 B2 JPH0636979 B2 JP H0636979B2
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は母材を軽金属製とすると共に、その表面部を鋳
鉄によって構成するようにした複合部材およびその製造
方法に関するものである。
鉄によって構成するようにした複合部材およびその製造
方法に関するものである。
（従来技術） 軽量化のため軽金属製とされた母体の表面に対して、所
望の目的機能を付与するため、この母体とは異種の金属
を当該母体の表面に対して一体化してなる複合部材が、
種々の機械的構造品として望まれる。
望の目的機能を付与するため、この母体とは異種の金属
を当該母体の表面に対して一体化してなる複合部材が、
種々の機械的構造品として望まれる。
このため従来、特開昭５０−７０７１５号公報に示すよ
うに、直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンにおい
て、母体を軽量化のためアルミニウム合金等の軽合金で
構成する一方、キャビティの開口されたピストン頂面の
うち、当該キャブティの開口縁部分のみを、耐熱衝撃性
等を満足する金属板をロール成形することによって被覆
したものが提案されている。
うに、直接噴射式ディーゼルエンジンのピストンにおい
て、母体を軽量化のためアルミニウム合金等の軽合金で
構成する一方、キャビティの開口されたピストン頂面の
うち、当該キャブティの開口縁部分のみを、耐熱衝撃性
等を満足する金属板をロール成形することによって被覆
したものが提案されている。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、機械的構造品の母体を軽金属で構成する一
方、その表面部を耐熱衝撃性、耐腐食性、断熱性等の観
点から鋳鉄によって構成することが望まれている。しか
しながら、この鋳鉄と軽金属特に軽金属として一般的な
アルミニウム合金とは冶金学的に接合性が悪く、この点
において何等かの対策が必要になる。特に、上記表面部
が複雑な凹凸状部を有する場合に、この凹凸状表面部を
如何に簡単に得るかが問題となる。
方、その表面部を耐熱衝撃性、耐腐食性、断熱性等の観
点から鋳鉄によって構成することが望まれている。しか
しながら、この鋳鉄と軽金属特に軽金属として一般的な
アルミニウム合金とは冶金学的に接合性が悪く、この点
において何等かの対策が必要になる。特に、上記表面部
が複雑な凹凸状部を有する場合に、この凹凸状表面部を
如何に簡単に得るかが問題となる。
したがって、本発明は、軽金属製の母体と鋳鉄製表面部
とを強固に一体化し得るようにした複合部材を提供する
ことを第１の目的とし、また鋳鉄により構成される表面
部が凹凸状の場合であっても容易に製造し得るようにし
た複合部材の製造方法を提供することを第２の目的とす
る。
とを強固に一体化し得るようにした複合部材を提供する
ことを第１の目的とし、また鋳鉄により構成される表面
部が凹凸状の場合であっても容易に製造し得るようにし
た複合部材の製造方法を提供することを第２の目的とす
る。
（問題点を解決するための手段、作用） 前述の目的を達成するため、基本的には、軽金属製母体
と表面部を構成する鋳鉄とを、該両者に対する接合性の
良好な鋼を繊維状としたものすなわち鋼繊維層を仲介と
して接合するようにしてある。具体的には、本発明によ
る複合部材は、 軽金属製の母体と、 裏面側が前記母体により鋳ぐまれた鋼繊維層と、 前記鋼繊維層の表面側に溶融凝固され、所定形状の表面
部を構成する鋳鉄層と、 を備えた構成としてある。
と表面部を構成する鋳鉄とを、該両者に対する接合性の
良好な鋼を繊維状としたものすなわち鋼繊維層を仲介と
して接合するようにしてある。具体的には、本発明によ
る複合部材は、 軽金属製の母体と、 裏面側が前記母体により鋳ぐまれた鋼繊維層と、 前記鋼繊維層の表面側に溶融凝固され、所定形状の表面
部を構成する鋳鉄層と、 を備えた構成としてある。
このような構成とすることにより、鋳鉄が溶融凝固した
際に、鋼繊維層に対して溶融接合は勿論のこと拡散接合
をもなされ、これに加えて、溶融した鋳鉄が鋼繊維層に
入り込んでその繊維を鋳ぐるむことになるので、鋳鉄層
と鋼繊維層とは強固に一体化される。また、軽金属製の
母体は、鋳ぐるみにより鋼繊維層と一体化するので、こ
の場合も該両者が強固に一体化されることになる。これ
により、全体として、鋼繊維層を仲介として、鋳鉄層と
母体とが強固に一体化されることになる。
際に、鋼繊維層に対して溶融接合は勿論のこと拡散接合
をもなされ、これに加えて、溶融した鋳鉄が鋼繊維層に
入り込んでその繊維を鋳ぐるむことになるので、鋳鉄層
と鋼繊維層とは強固に一体化される。また、軽金属製の
母体は、鋳ぐるみにより鋼繊維層と一体化するので、こ
の場合も該両者が強固に一体化されることになる。これ
により、全体として、鋼繊維層を仲介として、鋳鉄層と
母体とが強固に一体化されることになる。
また本発明方法においては、 鋼繊維層の表面側に鋳鉄繊維層が積層されてなり、所望
の凹凸状表面部と略対応した形状に成形された積層体を
得る工程と、 前記積層体のうち前記鋳鉄繊維層のみを溶融させた後、
冷却することにより、該鋳鉄繊維層を前記鋼繊維層の表
面側に接合する工程と、 前記鋼繊維層の裏面側に軽金属を鋳込む工程と、 を備えた構成としてある。
の凹凸状表面部と略対応した形状に成形された積層体を
得る工程と、 前記積層体のうち前記鋳鉄繊維層のみを溶融させた後、
冷却することにより、該鋳鉄繊維層を前記鋼繊維層の表
面側に接合する工程と、 前記鋼繊維層の裏面側に軽金属を鋳込む工程と、 を備えた構成としてある。
このような構成とすることにより、凹凸状表面部を構成
する場合にあっても、鋼鉄繊維層鋼繊維層とからなる積
層体を例えばプレス成形により上記所望の凹凸状表面部
に略対応した形状として成形しておくことにより、鋳鉄
からなる所望の凹凸状表面部を容易に得ることができ
る。
する場合にあっても、鋼鉄繊維層鋼繊維層とからなる積
層体を例えばプレス成形により上記所望の凹凸状表面部
に略対応した形状として成形しておくことにより、鋳鉄
からなる所望の凹凸状表面部を容易に得ることができ
る。
（実施例） 以下本発明を、ディーゼルエンジンのピストンに適用し
た場合の実施例につき、添付した図面に基づいて説明す
る。
た場合の実施例につき、添付した図面に基づいて説明す
る。
第１図において、ピストンＡは、母体１と、該母体１の
上面（頂面）に位置された鋼繊維層２と、該鋼繊維層２
の上面に位置された鋳鉄層３と、から構成されている。
上面（頂面）に位置された鋼繊維層２と、該鋼繊維層２
の上面に位置された鋳鉄層３と、から構成されている。
母体１は、アルミニウム合金等の軽金属からなり、鋼繊
維層２の裏面側に鋳込まれることにより、所定の形状に
成形されると共に、鋼繊維層２に対して一体化されてい
る。
維層２の裏面側に鋳込まれることにより、所定の形状に
成形されると共に、鋼繊維層２に対して一体化されてい
る。
また、鋳鉄層３は、溶融凝固することによりなり、この
溶融、凝固によって鋼繊維層２の表面側に一体化されて
いる。
溶融、凝固によって鋼繊維層２の表面側に一体化されて
いる。
上述のようなピストンＡは、周知のように、鋳鉄層３に
よって構成された頂面Ａ１部分にトロイダル形のキャビ
ティ４を有し、鋳鉄層３および鋼繊維層２はこのキャビ
ティ４の形状に対応した形状となっている。
よって構成された頂面Ａ１部分にトロイダル形のキャビ
ティ４を有し、鋳鉄層３および鋼繊維層２はこのキャビ
ティ４の形状に対応した形状となっている。
上述のようなピストンＡは、鋳鉄層３が溶融して凝固す
ることによって鋼繊維層２と溶融接合および拡散接合さ
れ、またこの溶融の際に鋳鉄層３の一部が鋼繊維層２内
（の空隙内）に少なからず入り込んでその繊維を鋳ぐる
むことになるため、該両者２と３とがしっかりと一体化
される。また、母体１も、鋳込みによって、鋼繊維層２
内（の空隙内）に入り込みと共に、溶融接合され、該両
者１と２とがしっかりと一体化される。そして、鋼繊維
層２内においては、鋳鉄層３および母体１も少なからず
接触して接合性はあまり良くないものの直接の接合がな
される。
ることによって鋼繊維層２と溶融接合および拡散接合さ
れ、またこの溶融の際に鋳鉄層３の一部が鋼繊維層２内
（の空隙内）に少なからず入り込んでその繊維を鋳ぐる
むことになるため、該両者２と３とがしっかりと一体化
される。また、母体１も、鋳込みによって、鋼繊維層２
内（の空隙内）に入り込みと共に、溶融接合され、該両
者１と２とがしっかりと一体化される。そして、鋼繊維
層２内においては、鋳鉄層３および母体１も少なからず
接触して接合性はあまり良くないものの直接の接合がな
される。
このように、母体１と鋳鉄層３とは、鋼繊維層２を仲介
として全体としてしっかりと一体化されることになる。
したがって、複合部材としてのピストンＡは、全体とし
ての強固な一体化および軽量化を図りつつ、高熱を受け
るその頂面部分に位置する鋳鉄層３によって、耐熱衝撃
性あるいは耐腐蝕性、断熱性等の点でも十分に満足のい
くものが得られる。
として全体としてしっかりと一体化されることになる。
したがって、複合部材としてのピストンＡは、全体とし
ての強固な一体化および軽量化を図りつつ、高熱を受け
るその頂面部分に位置する鋳鉄層３によって、耐熱衝撃
性あるいは耐腐蝕性、断熱性等の点でも十分に満足のい
くものが得られる。
第２図〜第４図は、第１図に示すようなピストンＡを得
るための主要工程を示す断面図で、先ず、鋼繊維層２の
上面に鋳鉄繊維層５を積層して、これをキャビティ４を
有するピストンＡの頂面Ａ１の形状に略対応した形状と
してなる積層体Ｘ１が成形される。このような形状の積
層体Ｘ１は、上記両繊維層２，５をそれぞれ平板状のも
のから個々別々に所定形状に成形（例えば１００〜５０
０kg f/cm2でプレス成形）した後、互いに積層すること
により得られるが、平板状の両繊維層２、３を積層して
から第２図に示すような形状に成形することも可能であ
る。なお実施例では、鋼繊維層２を構成する繊維は、成
分がＪＩＳ・ＳＵＳ４０５で、直径１００μで長さ５mm
のものを用いてある。また、鋳鉄繊維層５を構成する繊
維は、成分がＪＩＳ・ＦＣ２５で、径１００μで長さ１
０mmのものを用いてある。
るための主要工程を示す断面図で、先ず、鋼繊維層２の
上面に鋳鉄繊維層５を積層して、これをキャビティ４を
有するピストンＡの頂面Ａ１の形状に略対応した形状と
してなる積層体Ｘ１が成形される。このような形状の積
層体Ｘ１は、上記両繊維層２，５をそれぞれ平板状のも
のから個々別々に所定形状に成形（例えば１００〜５０
０kg f/cm2でプレス成形）した後、互いに積層すること
により得られるが、平板状の両繊維層２、３を積層して
から第２図に示すような形状に成形することも可能であ
る。なお実施例では、鋼繊維層２を構成する繊維は、成
分がＪＩＳ・ＳＵＳ４０５で、直径１００μで長さ５mm
のものを用いてある。また、鋳鉄繊維層５を構成する繊
維は、成分がＪＩＳ・ＦＣ２５で、径１００μで長さ１
０mmのものを用いてある。
この後、非酸化雰囲気で、上記積層体Ｘ１を、鋳鉄の溶
融温度（約１１８０℃）以上の温度で、かつ鋼の溶融温
度（約１５００℃）よりも低い温度で加熱（焼結）し
て、鋳鉄繊維層５を溶融させ、この後冷却する。これに
より、第３図に示すように、鋳鉄繊維層５が鋼繊維層２
の表面側に前述した鋳鉄層３として一体化されてなる積
層体（焼結体）Ｘ２が得られる。なお、この鋳鉄繊維層
５の溶融の際、その厚さがかなり小さくなるので、これ
を見込んで、所望の厚さの鋳鉄層３のが得られるように
積層体Ｘ１での鋳鉄繊維層５の厚さは十分に大きくされ
ている。
融温度（約１１８０℃）以上の温度で、かつ鋼の溶融温
度（約１５００℃）よりも低い温度で加熱（焼結）し
て、鋳鉄繊維層５を溶融させ、この後冷却する。これに
より、第３図に示すように、鋳鉄繊維層５が鋼繊維層２
の表面側に前述した鋳鉄層３として一体化されてなる積
層体（焼結体）Ｘ２が得られる。なお、この鋳鉄繊維層
５の溶融の際、その厚さがかなり小さくなるので、これ
を見込んで、所望の厚さの鋳鉄層３のが得られるように
積層体Ｘ１での鋳鉄繊維層５の厚さは十分に大きくされ
ている。
この後は、第４図に示すように、分割型Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３からなる型Ｃに上記第３図に示す積層体Ｘ２をセット
し、鋼繊維層２の裏面側（第４図上面側）において当該
型Ｃ内に形成される鋳造用キャビティ６に軽金属を流し
込めば（加圧鋳造）、母体１が成形されると同時に、こ
の母体１が鋼繊維層２の裏面側に一体化されることにな
る。なお、上記軽金属の流し込みすなわち鋳込みに際し
ては、あらかじめ積層体Ｘ２を３００℃程度に予熱した
状態で、当該軽金属を６９０〜７５０℃でかつ５００〜
８００kg f/cm2で供給すればよい。このとき、積層体Ｘ
２が形くずれするおそれがあるときは、キャビティ４に
ぴったりと嵌合する分割型を用いればよい。
３からなる型Ｃに上記第３図に示す積層体Ｘ２をセット
し、鋼繊維層２の裏面側（第４図上面側）において当該
型Ｃ内に形成される鋳造用キャビティ６に軽金属を流し
込めば（加圧鋳造）、母体１が成形されると同時に、こ
の母体１が鋼繊維層２の裏面側に一体化されることにな
る。なお、上記軽金属の流し込みすなわち鋳込みに際し
ては、あらかじめ積層体Ｘ２を３００℃程度に予熱した
状態で、当該軽金属を６９０〜７５０℃でかつ５００〜
８００kg f/cm2で供給すればよい。このとき、積層体Ｘ
２が形くずれするおそれがあるときは、キャビティ４に
ぴったりと嵌合する分割型を用いればよい。
上述した方法によれば、鋳鉄層３によって複雑な凹凸状
表面部を有する複合部材の表面部を構成する場合にあっ
ても、この表面部の形状設定は、繊維層として成形容易
な状態で設定されるので、その製造が容易に行なわれ
る。
表面部を有する複合部材の表面部を構成する場合にあっ
ても、この表面部の形状設定は、繊維層として成形容易
な状態で設定されるので、その製造が容易に行なわれ
る。
以上実施例について説明したが、本発明は、ピストン以
外の他の部材に対しても同様に適用し得るものである。
外の他の部材に対しても同様に適用し得るものである。
（発明の効果） 本発明は硫黄述べたことから明らかなように、表面部を
構成する鋳鉄層と軽金属からなる母体とが強固に一体化
された複合部材を得ることができる。
構成する鋳鉄層と軽金属からなる母体とが強固に一体化
された複合部材を得ることができる。
また、本発明方法によれば、上記表面部を構成する鋳鉄
層が凹凸状を有するような複雑な形状のものであって
も、容易に製造することができる。
層が凹凸状を有するような複雑な形状のものであって
も、容易に製造することができる。
第１図は本発明により得られた複合部材の一例としての
ピストンを示す断面図。 第２図ないし第４図は本発明方法を工程順に示す断面
図。 Ａ：ピストン Ａ１：頂面 Ｘ１：積層体 Ｘ２：積層体 Ｃ：分割型 １：母体 ２：鋼繊維層 ３：鋳鉄層 ４：キャビティ ５：鋳鉄繊維層 ６：キャビティ（鋳造用）
ピストンを示す断面図。 第２図ないし第４図は本発明方法を工程順に示す断面
図。 Ａ：ピストン Ａ１：頂面 Ｘ１：積層体 Ｘ２：積層体 Ｃ：分割型 １：母体 ２：鋼繊維層 ３：鋳鉄層 ４：キャビティ ５：鋳鉄繊維層 ６：キャビティ（鋳造用）
Claims (2)
- 【請求項１】軽金属製が母材の、 裏面側が前記母体により鋳ぐまれた鋼繊維層と、 前記鋼繊維層の表面側に溶融凝固され、所定形状の表面
部を構成する鋳鉄層と、 からなることを特徴とする複合部材。 - 【請求項２】鋼繊維層の表面側に鋳鉄繊維層が積層され
てなり、所望の凹凸状表面部と略対応した形状に成形さ
れた積層体を得る工程と、 前記積層体のうち前記鋳鉄繊維層のみを溶融させた後、
冷却することにより、該鋳鉄繊維層を前記鋼繊維層の表
面側に接合する工程と、 前記鋼繊維層の裏面側に軽金属を鋳込む工程と、 を備えていることを特徴とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220334A JPH0636979B2 (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 複合部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220334A JPH0636979B2 (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 複合部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281260A JPS6281260A (ja) | 1987-04-14 |
| JPH0636979B2 true JPH0636979B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=16749516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60220334A Expired - Lifetime JPH0636979B2 (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 複合部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636979B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011083994A1 (de) * | 2010-10-05 | 2012-04-05 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Verbesserungen an einem Brennraummuldenrand und an einem Brennraummuldengrund eines Kolbens einer Brennkraftmaschine |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60220334A patent/JPH0636979B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6281260A (ja) | 1987-04-14 |
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