JPH08177621A - ピストン - Google Patents
ピストンInfo
- Publication number
- JPH08177621A JPH08177621A JP32710794A JP32710794A JPH08177621A JP H08177621 A JPH08177621 A JP H08177621A JP 32710794 A JP32710794 A JP 32710794A JP 32710794 A JP32710794 A JP 32710794A JP H08177621 A JPH08177621 A JP H08177621A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- carbide ceramic
- ring groove
- ceramic particles
- filler wire
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピストントップリング溝の耐摩耗性及び耐凝
着性を安価な手段で確保することを目的とする。 【構成】 ＣｕまたはＣｕ−Ａｌの基材中に、Ｎｂ，Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１つ含む
炭化物セラミックス粒子を含有させたフィラーワイヤを
用いた溶接によって、少なくともトップリング溝に耐摩
耗／耐凝着合金層を形成した。
着性を安価な手段で確保することを目的とする。 【構成】 ＣｕまたはＣｕ−Ａｌの基材中に、Ｎｂ，Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１つ含む
炭化物セラミックス粒子を含有させたフィラーワイヤを
用いた溶接によって、少なくともトップリング溝に耐摩
耗／耐凝着合金層を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンに関するもの
である。
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、特にディーゼルエンジンの排出ガ
ス規制の強化から、ディーゼルエンジンの燃焼温度を高
くする必要がでてきた。この燃焼温度の高温化によって
ピストンが受ける熱量は非常に大きく、特にピストン頂
面に近いトップリング溝では温度が高くなる。従って、
ピストンリングに対する耐凝着性や、トップリング溝そ
のものの耐摩耗性を強化しなければならない。
ス規制の強化から、ディーゼルエンジンの燃焼温度を高
くする必要がでてきた。この燃焼温度の高温化によって
ピストンが受ける熱量は非常に大きく、特にピストン頂
面に近いトップリング溝では温度が高くなる。従って、
ピストンリングに対する耐凝着性や、トップリング溝そ
のものの耐摩耗性を強化しなければならない。
【０００３】そこで、トップリング溝を強化する方法と
して、ニレジスト鋳鉄からなるリングをトップリング溝
まわりに鋳包むことが行われている。ところが、この方
法では生産性が悪くコストが高くなる。また、特開昭６
４−１１０７３号公報に示される従来技術では、Ｃｕま
たはＣｕ−Ａｌからなる溶加ワイヤを用いた溶接によっ
て、ピストンのトップリング溝まわりに耐摩耗合金層を
形成している。
して、ニレジスト鋳鉄からなるリングをトップリング溝
まわりに鋳包むことが行われている。ところが、この方
法では生産性が悪くコストが高くなる。また、特開昭６
４−１１０７３号公報に示される従来技術では、Ｃｕま
たはＣｕ−Ａｌからなる溶加ワイヤを用いた溶接によっ
て、ピストンのトップリング溝まわりに耐摩耗合金層を
形成している。
【０００４】しかし、この溶加ワイヤを用いた方法で
は、ピストンリングに対する耐凝着性は十分に確保され
るが、耐摩耗性はニレジスト鋳鉄製リングを用いた方法
よりも劣り、ディーゼルエンジンの燃焼温度を十分に昇
温できない。
は、ピストンリングに対する耐凝着性は十分に確保され
るが、耐摩耗性はニレジスト鋳鉄製リングを用いた方法
よりも劣り、ディーゼルエンジンの燃焼温度を十分に昇
温できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ピストン要
部の耐摩耗性及び耐凝着性を安価な手段で確保すること
を課題とする。
部の耐摩耗性及び耐凝着性を安価な手段で確保すること
を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明において講じた第１の手段は、Ｃｕまたは
Ｃｕ−Ａｌの基材中にＮｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｓ
ｉＣなどを少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子
を含有させたフィラーワイヤを用いた溶接によって、ピ
ストンの少なくともトップリング溝に耐摩耗／耐凝着合
金層を形成したことである。
ために本発明において講じた第１の手段は、Ｃｕまたは
Ｃｕ−Ａｌの基材中にＮｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｓ
ｉＣなどを少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子
を含有させたフィラーワイヤを用いた溶接によって、ピ
ストンの少なくともトップリング溝に耐摩耗／耐凝着合
金層を形成したことである。
【０００７】上記した課題を解決するために本発明にお
いて講じた第２の手段は、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌからな
るフィラーワイヤを用いた溶接によって、ピストンの少
なくともトップリング溝に耐摩耗／耐凝着合金層を形成
する際に、Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを
少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子からなるパ
ウダーを溶融部に同時添加するようにしたことである。
いて講じた第２の手段は、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌからな
るフィラーワイヤを用いた溶接によって、ピストンの少
なくともトップリング溝に耐摩耗／耐凝着合金層を形成
する際に、Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを
少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子からなるパ
ウダーを溶融部に同時添加するようにしたことである。
【０００８】
【作用】上記した第１の手段によれば、ＣｕまたはＣｕ
−Ａｌの基材中にＮｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣ
などを少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子を含
有させたフィラーワイヤをトップリング溝付近に溶接
し、このトップリング溝付近に耐摩耗／耐凝着合金層が
形成される。
−Ａｌの基材中にＮｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣ
などを少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子を含
有させたフィラーワイヤをトップリング溝付近に溶接
し、このトップリング溝付近に耐摩耗／耐凝着合金層が
形成される。
【０００９】上記した第２の手段によれば、Ｃｕまたは
Ｃｕ−Ａｌからなるフィラーワイヤをトップリング溝付
近に溶接する際に、Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｓｉ
Ｃなどを少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子か
らなるパウダーが溶融部に同時添加される。
Ｃｕ−Ａｌからなるフィラーワイヤをトップリング溝付
近に溶接する際に、Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，Ｓｉ
Ｃなどを少なくとも１つ含む炭化物セラミックス粒子か
らなるパウダーが溶融部に同時添加される。
【００１０】
【実施例】本発明に係る実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００１１】図１に示されるように、Ａｌ合金からなる
ピストン１１の粗形材には凹部１２が鋳造時に（鋳造形
状として）又は切削加工などにより形成される。この凹
部１２に図示しないフィラーワイヤを溶接（アーク溶接
［ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接など］，プラズマ溶接，レー
ザ溶接など）によって肉盛させ、図２に示されるような
肉盛２１を形成する。ここで、フィラーワイヤとして
は、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌの基材中にＮｂ，ＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１つ含む炭化物セ
ラミックス粒子を含有させたものが用いられる。フィラ
ーワイヤの基材にＣｕ−Ａｌを用いた場合には、もちろ
ん肉盛２１の主成分はＣｕ−Ａｌであるが、基材にＣｕ
を用いた場合でも、溶接時に凹部１２付近のＡｌ合金が
溶解するので、肉盛２１の主成分はＣｕ−Ａｌとなる。
この後、図３に示されるようにトップリング溝１５やリ
ング溝１６が切削加工によって形成され、肉盛り２１の
切削されない部分は耐摩耗／耐凝着合金層２２として残
る。
ピストン１１の粗形材には凹部１２が鋳造時に（鋳造形
状として）又は切削加工などにより形成される。この凹
部１２に図示しないフィラーワイヤを溶接（アーク溶接
［ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接など］，プラズマ溶接，レー
ザ溶接など）によって肉盛させ、図２に示されるような
肉盛２１を形成する。ここで、フィラーワイヤとして
は、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌの基材中にＮｂ，ＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１つ含む炭化物セ
ラミックス粒子を含有させたものが用いられる。フィラ
ーワイヤの基材にＣｕ−Ａｌを用いた場合には、もちろ
ん肉盛２１の主成分はＣｕ−Ａｌであるが、基材にＣｕ
を用いた場合でも、溶接時に凹部１２付近のＡｌ合金が
溶解するので、肉盛２１の主成分はＣｕ−Ａｌとなる。
この後、図３に示されるようにトップリング溝１５やリ
ング溝１６が切削加工によって形成され、肉盛り２１の
切削されない部分は耐摩耗／耐凝着合金層２２として残
る。
【００１２】Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなど
の炭化物セラミックス粒子は、フィラーワイヤにおい
て、その含有量が５〜３０ｖｏｌ％とされるのがよい。
炭化物セラミックス粒子の含有量が５ｖｏｌ％以下では
添加の効果が十分に発揮できず、３０ｖｏｌ％を超える
と、肉盛２１のが硬くなりすぎてしまいトップリング溝
１５の切削加工性が落ちる。また、炭化物セラミックス
粒子の粒径は２０μｍ以下がよく、これを超えた場合に
も肉盛２１のが硬くなりすぎてしまいトップリング溝１
５の切削加工性が落ちる。
の炭化物セラミックス粒子は、フィラーワイヤにおい
て、その含有量が５〜３０ｖｏｌ％とされるのがよい。
炭化物セラミックス粒子の含有量が５ｖｏｌ％以下では
添加の効果が十分に発揮できず、３０ｖｏｌ％を超える
と、肉盛２１のが硬くなりすぎてしまいトップリング溝
１５の切削加工性が落ちる。また、炭化物セラミックス
粒子の粒径は２０μｍ以下がよく、これを超えた場合に
も肉盛２１のが硬くなりすぎてしまいトップリング溝１
５の切削加工性が落ちる。
【００１３】以上では、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌの基材か
らなるフィラーワイヤに、Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｗ
Ｃ，ＳｉＣなどを少なくとも１つ含む炭化物セラミック
ス粒子を予め含有させたものを用いた方法を説明した
が、次のようにしても良い。
らなるフィラーワイヤに、Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｗ
Ｃ，ＳｉＣなどを少なくとも１つ含む炭化物セラミック
ス粒子を予め含有させたものを用いた方法を説明した
が、次のようにしても良い。
【００１４】即ち、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌからなるフィ
ラーワイヤをトップリング溝付近に溶接する際に、Ｎ
ｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１
つ含む炭化物セラミックス粒子からなるパウダーを溶融
部に同時添加して、肉盛２１を形成する。この方法で用
いられる溶接方法としては、プラズマ溶接或いはレーザ
溶接が用いられる。なお、炭化物セラミックス粒子から
なるパウダーのフィラーワイヤに対する添加量は、同様
に５〜３０ｖｏｌ％がよく、炭化物セラミックス粒子パ
ウダーの粒径も２０μｍ以下がよい。
ラーワイヤをトップリング溝付近に溶接する際に、Ｎ
ｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１
つ含む炭化物セラミックス粒子からなるパウダーを溶融
部に同時添加して、肉盛２１を形成する。この方法で用
いられる溶接方法としては、プラズマ溶接或いはレーザ
溶接が用いられる。なお、炭化物セラミックス粒子から
なるパウダーのフィラーワイヤに対する添加量は、同様
に５〜３０ｖｏｌ％がよく、炭化物セラミックス粒子パ
ウダーの粒径も２０μｍ以下がよい。
【００１５】
【発明の効果】上記した発明によれば、ピストンの少な
くともトップリング溝に、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌを主成
分とした耐摩耗／耐凝着合金層が形成されることで、あ
る程度の耐摩耗性と十分な耐凝着性とが確保される上、
ピストン本体の合金よりも硬度の高い炭化物セラミック
ス粒子が合金層中に均一分散されることで十分な耐摩耗
性が確保できる。
くともトップリング溝に、ＣｕまたはＣｕ−Ａｌを主成
分とした耐摩耗／耐凝着合金層が形成されることで、あ
る程度の耐摩耗性と十分な耐凝着性とが確保される上、
ピストン本体の合金よりも硬度の高い炭化物セラミック
ス粒子が合金層中に均一分散されることで十分な耐摩耗
性が確保できる。
【図１】本発明に係る実施例のピストン粗形材の断面図
である。
である。
【図２】図１における肉盛施工後の断面図である。
【図３】図２における切削加工後の断面図である。
１５・・・トップリング溝、２２・・・耐摩耗／耐凝着
合金層
合金層
Claims (6)
- 【請求項１】 ＣｕまたはＣｕ−Ａｌの基材中に、Ｎ
ｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも１
つ含む炭化物セラミックス粒子を含有させたフィラーワ
イヤを用いた溶接によって、少なくともトップリング溝
に耐摩耗／耐凝着合金層を形成したピストン。 - 【請求項２】 前記フィラーワイヤにおける前記炭化物
セラミックス粒子の含有量を５〜３０ｖｏｌ％としたこ
とを特徴とする請求項１記載のピストン。 - 【請求項３】 前記炭化物セラミックス粒子の粒径を２
０μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のピス
トン。 - 【請求項４】 ＣｕまたはＣｕ−Ａｌからなるフィラー
ワイヤを用いた溶接によって、ピストンの少なくともト
ップリング溝に耐摩耗／耐凝着合金層を形成する際に、
Ｎｂ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＷＣ，ＳｉＣなどを少なくとも
１つ含む炭化物セラミックス粒子からなるパウダーを溶
融部に同時添加することを特徴とするピストン。 - 【請求項５】 前記フィラーワイヤに対する前記炭化物
セラミックス粒子パウダーの添加量を５〜３０ｖｏｌ％
としたことを特徴とする請求項４記載のピストン。 - 【請求項６】 前記炭化物セラミックス粒子の粒径を２
０μｍ以下としたことを特徴とする請求項４記載のピス
トン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32710794A JPH08177621A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32710794A JPH08177621A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177621A true JPH08177621A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18195377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32710794A Pending JPH08177621A (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08177621A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261329A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Waertsilae Schweiz Ag | ピストンリング溝をコーティングするための溶射方法、溶射ワイヤーの使用、および溶射層を有するピストン |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32710794A patent/JPH08177621A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008261329A (ja) * | 2007-04-13 | 2008-10-30 | Waertsilae Schweiz Ag | ピストンリング溝をコーティングするための溶射方法、溶射ワイヤーの使用、および溶射層を有するピストン |
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