JPH083661A - Cylinder tube made of aluminum alloy and its production - Google Patents

Cylinder tube made of aluminum alloy and its production

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JPH083661A
JPH083661A JP13348294A JP13348294A JPH083661A JP H083661 A JPH083661 A JP H083661A JP 13348294 A JP13348294 A JP 13348294A JP 13348294 A JP13348294 A JP 13348294A JP H083661 A JPH083661 A JP H083661A
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JP
Japan
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aluminum alloy
cylinder
composite material
reinforced composite
carbon fibers
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Application number
JP13348294A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Fujita
順一 藤田
Yutaka Tomono
裕 友野
Seiichi Kotake
誠一 小竹
Ryuichi Hotta
隆一 堀田
Gihin Chiyou
沂濱 張
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain sufficient strength in cylinder tube even if it is thin and to attain its lightening in weight and nonmagnetization. CONSTITUTION:This cylinder tube is constituted of an intermediate cylinder 3 made of heat resistant aluminum alloy for casting in which an internal layer 2 constituted of a fiber reinforced composite material is integrated and an external cylinder 4 made of a high strength aluminum alloy for working chilled and engaged with an intermediate cylinder 3, and this fiber reinforced composite material is the one in which a heat resistant aluminum allay for casting is blended with carbon fibers in the ratio of 15 to 50vol.% to the whole body of the fiber reinforced composite material, potassium titanate whiskers are blended in the ratio of 20 to 50vol.% to the carbon fibers, and they are compounded in such a manner that the total content of the carbon fibers and potassium titanate whiskers is regulated to the ratio of 18 to 60vol.% to the whole body of the fiber reinforced composite material. Thus, its specific wear amt., the coefficient of friction, hardness and logarithmic decrement are improved by the internal layer 2, and its strength to gaseous pressure is secured by the external cylinder body 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム基繊維強
化複合材料を使用した内燃機関用のアルミニウム合金製
シリンダチューブおよびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum alloy cylinder tube for an internal combustion engine using an aluminum base fiber reinforced composite material and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年内燃機関用シリンダチューブは軽量
化および計測のための非磁性化が要請されており、本出
願人等は特に耐摩耗性が高いアルミニウム基繊維強化複
合材料、すなわちアルミニウム合金と炭素繊維とチタン
酸カリウムウイスカーとを複合化した材料を、アルミニ
ウム合金製の筒体内面に複合化したものを実願平1−1
60469号(特開平3−24240号公報)で提案し
た。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a cylinder tube for an internal combustion engine to be lightweight and non-magnetic for measurement, and the applicant of the present invention has found that an aluminum-based fiber-reinforced composite material having a particularly high wear resistance, that is, an aluminum alloy. A composite material of carbon fiber and potassium titanate whiskers is composited on the inner surface of an aluminum alloy cylinder.
No. 60469 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-24240).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アルミ
ニウム基繊維強化複合材料とアルミニウム合金とは、加
圧鋳造法により複合化するため、加熱により強度が低下
しない鋳造用アルミニウム合金(たとえばJIS規格、
AC8A)が使用されている。しかし、この鋳造用アル
ミニウム合金は引張強度が不足するため、アルミニウム
合金の肉厚を大きくする必要があり、複数のシリンダチ
ューブを並設する場合には、そのシリンダ間隔が大きく
なってしまうという問題があった。
The aluminum-based fiber reinforced composite material and the aluminum alloy are compounded by a pressure casting method, and therefore the casting aluminum alloy does not deteriorate in strength by heating (for example, JIS standard,
AC8A) is used. However, since the aluminum alloy for casting has insufficient tensile strength, it is necessary to increase the wall thickness of the aluminum alloy, and when a plurality of cylinder tubes are arranged in parallel, the problem that the cylinder interval becomes large occurs. there were.

【0004】本発明は、上記問題点を解決して、薄い肉
厚で充分な強度が得られ、軽量化および非磁性化を実現
できるアルミニウム合金製シリンダチューブおよびその
製造方法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 solve the above problems and provide an aluminum alloy cylinder tube which is thin and has sufficient strength, and which can realize weight reduction and demagnetization, and a method for manufacturing the same. And

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアルミニウム合金製シリンダチューブは、炭
素繊維を主体とする繊維強化複合材料からなる内面層が
一体成形された鋳造用耐熱アルミニウム合金製の内筒体
と、この内筒体に外嵌固定された高強度アルミニウム合
金製の外筒体とからなるものである。
In order to solve the above problems, the aluminum alloy cylinder tube of the present invention is a heat resistant aluminum alloy for casting in which an inner surface layer made of a fiber reinforced composite material mainly containing carbon fibers is integrally formed. And an outer cylinder body made of a high-strength aluminum alloy that is externally fitted and fixed to the inner cylinder body.

【0006】または上記構成において、外筒体を加工用
高強度アルミニウム合金製としたものである。さらに上
記構成の繊維強化複合材料の繊維は、炭素繊維を主体と
し、チタン酸カリウムウイスカーが配合されたものであ
る。
Alternatively, in the above structure, the outer cylinder is made of a high-strength aluminum alloy for processing. Further, the fibers of the fiber-reinforced composite material having the above-mentioned structure are mainly composed of carbon fibers and are mixed with potassium titanate whiskers.

【0007】さらにまた、上記構成の繊維強化複合材料
は、鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維が繊維強
化複合材料全体に対して15〜50体積%の割合で配合
され、またチタン酸カリウムウイスカーが前記炭素繊維
に対して20〜50体積%の割合で配合されるととも
に、 炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとの合計
量が繊維強化複合材料全体の18〜60体積%の範囲で
複合化されたものである。
Furthermore, in the fiber-reinforced composite material having the above-mentioned constitution, carbon fibers are blended in a heat-resistant aluminum alloy for casting at a ratio of 15 to 50% by volume based on the whole fiber-reinforced composite material, and potassium titanate whiskers are added. 20 to 50% by volume with respect to the carbon fiber, and the total amount of carbon fiber and potassium titanate whiskers is compounded in the range of 18 to 60% by volume of the entire fiber reinforced composite material. Is.

【0008】本発明に係るアルミニウム合金製シリンダ
チューブの製造方法は、先のアルミニウム合金製シリン
ダチューブを製造するに際し、先ず内面層のプリフォー
ム体を成形し、次に加圧鋳造法により、前記プリフォー
ム体に鋳造用耐熱アルミニウム合金を含浸させて、内面
に繊維強化複合材料製の内面層が複合化された内筒体を
形成し、さらに冷しばめにより、前記内筒体に外筒体を
外嵌固定したものである。
In the method of manufacturing an aluminum alloy cylinder tube according to the present invention, when manufacturing the aluminum alloy cylinder tube, the inner surface layer preform is first molded, and then the precast body is formed by a pressure casting method. A reformed body is impregnated with a heat-resistant aluminum alloy for casting to form an inner cylinder body in which an inner surface layer made of a fiber-reinforced composite material is compounded on the inner surface, and further by cold fitting, the outer cylinder body is attached to the inner cylinder body. Is fitted and fixed.

【0009】また上記方法において、プリフォーム体の
成形は、炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとを所
定の体積比で混合して水中に入れ、成型後、乾燥するも
のである。
In the above method, the preform body is molded by mixing carbon fibers and potassium titanate whiskers in a predetermined volume ratio, putting them in water, molding and then drying.

【0010】[0010]

【作用】上記構成によれば、繊維強化複合材料からなる
内面層により、シリンダチューブとして必要な比摩耗
量、摩擦係数および硬さを確保することができるととも
に、対数減衰率も大きくでき、さらに加工用高強度アル
ミニウム合金製の外筒体により、ガス圧に対する強度を
確保することができる。したがって、薄い肉厚で充分な
強度が得られ、軽量化および計測のための非磁性化を図
ることができ、耐摩耗性および減衰率の向上を実現する
ことができる。
According to the above structure, the inner surface layer made of the fiber reinforced composite material can ensure the specific wear amount, the friction coefficient and the hardness required for the cylinder tube, and can increase the logarithmic damping rate. The outer cylinder made of a high-strength aluminum alloy can ensure strength against gas pressure. Therefore, sufficient strength can be obtained with a thin wall thickness, weight reduction and demagnetization for measurement can be achieved, and abrasion resistance and attenuation rate can be improved.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明に係るアルミニウム合金製シリ
ンダチューブおよびその製造方法の一実施例を図面に基
づき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an aluminum alloy cylinder tube and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1に示すように、このシリンダチューブ
1は、内面に繊維強化複合材料(以下CFRMという)
からなる内面層2が複合化されて一体化された鋳造用耐
熱アルミニウム合金(たとえばJIS規格、AC8A−
T6)製の内筒体3と、この内筒体3に冷しばめにより
外嵌固定された加工用高強度アルミニウム合金(たとえ
ばJIS規格、A7075−T6)製の外筒体4とで構
成されている。
As shown in FIG. 1, the cylinder tube 1 has a fiber reinforced composite material (hereinafter referred to as CFRM) on its inner surface.
A heat-resistant aluminum alloy for casting in which an inner surface layer 2 made of composite is integrated (for example, JIS standard, AC8A-
T6) made of an inner cylinder body 3 and an outer cylinder body 4 made of a high-strength aluminum alloy for processing (for example, JIS standard, A7075-T6), which is externally fitted and fixed to the inner cylinder body 3 by cold fitting. Has been done.

【0013】前記内面層2を構成するCFRMは、母材
となる鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維とチタ
ン酸カリウムウイスカーを複合化したもので、図2のC
FRMのミクロ組織を示す模式図に示すように、母地材
料としての鋳造用耐熱アルミニウム合金(たとえばJI
S規格、AC8A)11に、長さが0.1〜10mmの
炭素繊維12、およびチタン酸カリウムウイスカー(K
2 O・6TiO2 )13を複合化したものであって、炭
素繊維12の体積率がCFRM全体に対して15〜50
体積%の割合となるように配合され、またチタン酸カリ
ウムウイスカー13を炭素繊維12に対して20〜50
体積%の割合で配合され(すなわち、炭素繊維12:チ
タン酸カリウムウイスカー13の体積比が5:1〜2:
1の範囲にされる)、かつ炭素繊維12とチタン酸カリ
ウムウイスカー13との合計量がCFRM全体の18〜
60体積%の範囲にされている。
The CFRM forming the inner surface layer 2 is a composite of heat-resistant aluminum alloy for casting, which is a base material, and carbon fibers and potassium titanate whiskers.
As shown in the schematic view showing the microstructure of FRM, as a base material, a heat-resistant aluminum alloy for casting (for example, JI
S standard, AC8A) 11, carbon fiber 12 having a length of 0.1 to 10 mm, and potassium titanate whiskers (K
2 O · 6TiO 2 ) 13 is compounded, and the volume ratio of the carbon fibers 12 is 15 to 50 with respect to the entire CFRM.
20% to 50% of the potassium titanate whiskers are added to the carbon fibers 12 so that they are mixed in a volume ratio of 20%.
It is blended in a volume ratio (that is, the volume ratio of carbon fiber 12: potassium titanate whisker 13 is 5: 1 to 2:
1) and the total amount of the carbon fibers 12 and the potassium titanate whiskers 13 is 18 to 18 of the total CFRM.
It is in the range of 60% by volume.

【0014】上記材料の複合化は加圧鋳造、粉末冶金等
の手法を用いて可能となるが、シリンダチューブを対象
とする場合は、強化繊維のプリフォーム体の製造が可能
で、かつ鋳造によって欠陥のないCFRMを得ることが
できる金型鋳造の可能な加圧鋳造法が最も望ましい。次
に炭素繊維12とチタン酸カリウムウイスカー13の役
割および複合化量の決定理由を説明する。
The above materials can be compounded by using techniques such as pressure casting and powder metallurgy. When a cylinder tube is targeted, a preform of reinforced fiber can be manufactured and the casting can be performed by casting. The pressure casting method capable of die casting capable of obtaining a defect-free CFRM is most desirable. Next, the role of the carbon fiber 12 and the potassium titanate whisker 13 and the reason for determining the composite amount will be described.

【0015】まず炭素繊維12の複合化の役割は、ア
ルミニウム合金11の母地より比重の小さい繊維であ
り、CFRMの軽量化が可能である点、炭素繊維12
のみでもアルミニウム合金11の母地の耐摩耗性を向上
させることができるが、チタン酸カリウムウイスカー1
3との共存によって一層の耐摩耗性を向上をさせること
ができる点。アルミニウム合金11の減衰特性を向上
させ、15体積%以上の添加でアルミニウム合金の5
倍、軟鋼の3倍程度減衰率を増加させることができる点
である。反対に炭素繊維12の体積率がCFRM全体に
対して50体積%を越えると、炭素繊維12に添加する
チタン酸カリウムウイスカー13の添加量が炭素繊維1
2に対して20体積%未満となり、(炭素繊維12とチ
タン酸カリウムウイスカー13との合計量がCFRM全
体の60体積%以下とするため)、後述するようにプリ
フォーム体の成型性を阻害するからである。
First, the carbon fiber 12 plays a role of forming a composite, since the carbon fiber 12 has a specific gravity smaller than that of the base material of the aluminum alloy 11 and can reduce the weight of the CFRM.
Although it is possible to improve the wear resistance of the base material of the aluminum alloy 11 only by itself, potassium titanate whiskers 1
Coexistence with 3 can further improve wear resistance. The damping characteristics of the aluminum alloy 11 are improved.
That is, it is possible to increase the damping rate about twice that of mild steel. On the contrary, when the volume ratio of the carbon fibers 12 exceeds 50% by volume with respect to the entire CFRM, the addition amount of the potassium titanate whiskers 13 to be added to the carbon fibers 12 is 1
It is less than 20% by volume based on 2 (because the total amount of the carbon fibers 12 and the potassium titanate whiskers 13 is 60% by volume or less of the entire CFRM), which hinders the moldability of the preform body as described later. Because.

【0016】またチタン酸カリウムウイスカー13の複
合化の役割は、強化繊維に占める割合を炭素繊維12
に対して20〜50体積%とすることによって、アルミ
ニウム合金11の耐摩耗性を著しく向上させる点、炭
素繊維単独あるいはチタン酸カリウムウイスカー13単
独の場合より、良好な耐摩耗性を得る点、炭素繊維1
2に混合することにより、プリフォーム体の成型を可能
とするバインダーの役割をなす点、アルミニウム合金
11および炭素繊維12に対し安定である点である。
The role of compounding the potassium titanate whiskers 13 is that the carbon fiber 12 accounts for the proportion of the reinforcing fiber.
To 20 to 50% by volume, the wear resistance of the aluminum alloy 11 is remarkably improved, and the wear resistance is better than that of the carbon fiber alone or the potassium titanate whiskers 13 alone. Fiber 1
When mixed with 2, it functions as a binder that enables molding of the preform body and is stable with respect to the aluminum alloy 11 and the carbon fiber 12.

【0017】次に、両繊維12,13の複合化量は、プ
リフォーム体の強度、アルミニウム溶湯の浸透性(繊維
密度に依存)、さらに複合材の性能を考慮して決定され
る。すなわち、繊維密度すなわちCFRMに対する強化
繊維の割合(体積率)が60体積%を越えるプリフォー
ム体は鋳造性が悪いため、上限は60体積%とする。逆
に、プリフォーム体としたものを加圧鋳造した際に、複
合材中に繊維がからみ合って均一分散を得るためには1
8体積%以上が望ましく、下限は18体積%とする。
Next, the composite amount of both fibers 12, 13 is determined in consideration of the strength of the preform body, the permeability of the molten aluminum (depending on the fiber density), and the performance of the composite material. That is, since the preform having a fiber density, that is, a ratio (volume ratio) of reinforcing fibers to CFRM of more than 60% by volume has poor castability, the upper limit is set to 60% by volume. On the contrary, when the preform is pressure-cast, the fibers are entangled in the composite material to obtain a uniform dispersion.
8% by volume or more is desirable, and the lower limit is 18% by volume.

【0018】次に、強化繊維に占めるチタン酸カリウム
ウイスカー13の量が20体積%(すなわち、炭素繊
維:チタン酸カリウムウイスカー=5:1)以下ではプ
リフォーム体の強度が不十分で成形できない。逆に50
体積%(炭素繊維:チタン酸カリウムウイスカー=2:
1)を越えると、チタン酸カリウムウイスカー13の集
合部が生じやすく均一な複合材となりにくい。したがっ
て、チタン酸カリウムウイスカー13の強化繊維に占め
る量は20〜50体積%の範囲が良好である。特に炭素
繊維12:チタン酸カリウムウイスカー13=3:1よ
り炭素繊維12が多い範囲(33体積%以下)では、摺
動特性すなわち耐摩耗性に優れている。
Next, if the amount of potassium titanate whiskers 13 in the reinforcing fibers is 20% by volume or less (that is, carbon fibers: potassium titanate whiskers = 5: 1), the strength of the preform is insufficient and molding cannot be performed. 50 on the contrary
Volume% (carbon fiber: potassium titanate whiskers = 2:
When it exceeds 1), aggregates of potassium titanate whiskers 13 are likely to be formed, and it is difficult to form a uniform composite material. Therefore, the amount of potassium titanate whiskers 13 in the reinforcing fiber is preferably in the range of 20 to 50% by volume. In particular, in the range where the carbon fiber 12 is more than the carbon fiber 12: potassium titanate whisker 13 = 3: 1 (33% by volume or less), the sliding property, that is, the wear resistance is excellent.

【0019】なお、アルミニウム合金11の母地は複合
材の基礎強度を与えるものであり、部分的な複合化(シ
リンダチューブの内壁のみ等の場合)を行った場合は部
材の外殻を形成するものである。AC8Aなどは時効硬
化性の強いアルミニウム合金であり、かつチタン酸カリ
ウムウイスカーや炭素繊維との濡れ性が良好であるた
め、母地合金として望ましい。
The base material of the aluminum alloy 11 provides the basic strength of the composite material, and forms the outer shell of the member when partially composited (in the case of the inner wall of the cylinder tube only). It is a thing. AC8A and the like are aluminum alloys having a strong age-hardening property and have good wettability with potassium titanate whiskers and carbon fibers, and are therefore preferable as the base alloy.

【0020】たとえばより具体的な例として、単繊維が
直径5〜15μm,長さ0.1〜10mmの炭素繊維1
2(真比重1.77g/cm3 )と、単繊維が直径0.4〜
1.5μm,長さ10〜100μmのチタン酸カリウム
ウイスカー13(真比重3.3g/cm3 )とを所定の
体積比で混合して水中に入れ、十分撹拌した後、金型に
用いたプレス成形(圧力20kg f/cm2 )により円
筒状に成形し、乾燥してプリフォーム体Pを製作する。
得られたプリフォーム体Pは形崩れすることはなく、取
扱いは容易であった。そしてこのプリフォーム体Pを、
図3に示す加圧鋳造装置21を用いて加圧鋳造法により
複合化した。すなわち、このプリフォーム体Pを予熱し
た下型22の形成部22aに配置し、下型22上に上型
23を重ねて固定した後、加圧用シリンダ装置24を駆
動して母材溶湯M(鋳造用耐熱アルミニウム合金)を形
成部22aに供給し、プリフォーム体Pを体積率40%
となるように複合化して、内面層2が一体化された内筒
体3を成形した。この時の注湯温度は780℃、加圧力
は577kgf/cm2 、金型予熱温度は300℃、加
圧時間は8分の条件であった。このようにして製造され
た肉厚が5mm程度の内面層2を有する鋳造用耐熱アル
ミニウム合金(たとえばJIS規格、AC8A−T6)
製の中間筒3が製造できた。
For example, as a more specific example, a single fiber is a carbon fiber 1 having a diameter of 5 to 15 μm and a length of 0.1 to 10 mm.
2 (true specific gravity 1.77 g / cm 3 ) and the diameter of single fiber is 0.4-
A press used for a metal mold after mixing with potassium titanate whiskers 13 (true specific gravity: 3.3 g / cm 3 ) having a volume of 1.5 μm and a length of 10 to 100 μm in a predetermined volume ratio and thoroughly stirring the mixture. A preform body P is manufactured by molding (pressure 20 kg f / cm 2 ) into a cylindrical shape and drying.
The obtained preform P did not lose its shape and was easy to handle. And this preform body P
It compounded by the pressure casting method using the pressure casting apparatus 21 shown in FIG. That is, the preform body P is placed in the preheated forming portion 22a of the lower die 22, the upper die 23 is superposed and fixed on the lower die 22, and then the pressurizing cylinder device 24 is driven to drive the base metal melt M ( (Heat-resistant aluminum alloy for casting) is supplied to the forming portion 22a, and the preform body P has a volume ratio of 40%.
The inner cylindrical body 3 in which the inner surface layer 2 is integrated is molded by compounding so that At this time, the pouring temperature was 780 ° C., the pressure was 577 kgf / cm 2 , the mold preheating temperature was 300 ° C., and the pressurizing time was 8 minutes. A heat-resistant aluminum alloy for casting having an inner surface layer 2 having a wall thickness of about 5 mm manufactured in this manner (for example, JIS standard, AC8A-T6)
The manufactured intermediate cylinder 3 could be manufactured.

【0021】なお、一般に炭素繊維は金属との濡れ性が
悪いが、加圧鋳造法により両者を十分に接触させること
ができ、かつ短時間に加圧鋳造して凝固させるので、ア
ルミニウムと炭素が化合物を生成することがなく、材質
が著しく脆くなるようなことがない。なお、加圧力とし
ては300kgf/cm2 以上であることが望ましい。
Although carbon fibers generally have poor wettability with metals, they can be sufficiently brought into contact with each other by a pressure casting method, and they are solidified by pressure casting in a short time. No compound is generated and the material does not become extremely brittle. The applied pressure is preferably 300 kgf / cm 2 or more.

【0022】ついで、この複合体である内筒体3を0℃
に冷却し、加工用高強度アルミニウム合金(たとえばJ
IS規格、7075−T6)製の外面筒4を50℃程度
に加熱して冷しばめを行い、内面筒2と中間筒3からな
る複合体と外面筒4とを一体化する。ここで、冷しばめ
により内筒体3と外筒体4とを一体化するのは、加熱に
よる外筒体4の強度低下を避けるためである。なお、内
面筒2のない部分は切断して分離し使用される。
Then, the inner cylindrical body 3 which is this composite is placed at 0.degree.
Cooled to a high strength aluminum alloy for processing (eg J
The outer cylinder 4 made of IS standard, 7075-T6) is heated to about 50 ° C. and subjected to cooling fitting to integrate the outer cylinder 4 with the composite of the inner cylinder 2 and the intermediate cylinder 3. Here, the reason why the inner cylindrical body 3 and the outer cylindrical body 4 are integrated with each other by cooling fitting is to avoid a decrease in strength of the outer cylindrical body 4 due to heating. It should be noted that the portion without the inner surface cylinder 2 is cut and separated for use.

【0023】上記構成における内面層2と内筒体3と外
筒体4の材料特性を表1に示す。
Table 1 shows the material characteristics of the inner surface layer 2, the inner cylindrical body 3, and the outer cylindrical body 4 in the above structure.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1に示すように、鋳造用耐熱アルミニウ
ム合金製の内筒筒3と加工用高強度アルミニウム合金製
の外筒体4は、内側から外側にかけて連続的な物理特
性、たとえば熱膨張率および熱伝導率を示し、使用中に
熱膨張差による歪みが生じることはない。また、引張強
さは加工用高強度アルミニウム合金製の外面筒4が著し
く高く、シリンダチューブ1としては高強度化されてい
る。
As shown in Table 1, the inner cylinder 3 made of a heat-resistant aluminum alloy for casting and the outer cylinder 4 made of a high-strength aluminum alloy for processing have continuous physical characteristics from the inside to the outside, for example, the coefficient of thermal expansion. And shows thermal conductivity, and distortion due to a difference in thermal expansion does not occur during use. Further, the tensile strength of the outer cylinder 4 made of high-strength aluminum alloy for processing is remarkably high, and the cylinder tube 1 has high strength.

【0026】次に、シリンダチューブ材料としての諸特
性の比較を表2に示す。 (以下 余白)
Next, Table 2 shows a comparison of various characteristics as a cylinder tube material. (Below margin)

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】表2からも明らかなように,CFRM製の
内面層2が複合化された内筒体3に、加工用高強度アル
ミニウム合金製の外面筒4が外嵌されて形成されたシリ
ンダチューブ1は、比摩耗量、摩擦係数も優れており、
しかも対数減衰率が大きい利点もあり、シリンダチュー
ブ1の摺動材料として適していることがわかる。
As is clear from Table 2, a cylinder tube formed by externally fitting an outer cylinder 4 made of a high-strength aluminum alloy for processing onto an inner cylinder 3 having a composite inner layer 2 made of CFRM. 1 is also excellent in specific wear amount and friction coefficient,
In addition, it has an advantage that the logarithmic attenuation rate is large, and it is understood that it is suitable as a sliding material for the cylinder tube 1.

【0029】上記実施例によれば、内燃機関部品のなか
でも、特に高温、摩耗環境下で耐久性を要求されるシリ
ンダチューブ1の耐熱、耐摩耗性をCFRM製の内面層
2を複合化した内筒体3によって向上させ、ガス圧など
の負荷に耐える高強度化を、同種の加工用高強度アルミ
ニウム合金の複層化によって可能とすることができた。
また内筒体3は、硬度的に大きな向上はないが、外周を
加工用高強度アルミニウム合金製の外面筒4で包むた
め、シリンダチューブとして強度面で問題が生じること
はない。
According to the above-mentioned embodiment, among the internal combustion engine parts, the heat resistance and wear resistance of the cylinder tube 1 which is required to have durability especially in a high temperature and wear environment are combined with the inner surface layer 2 made of CFRM. It was possible to improve the strength by using the inner cylinder 3 and to increase the strength to withstand a load such as gas pressure by forming a multilayer of the same kind of high-strength aluminum alloy for processing.
Further, although the inner cylinder 3 is not significantly improved in hardness, since the outer circumference is wrapped with the outer cylinder 4 made of a high-strength aluminum alloy for processing, there is no problem in strength as a cylinder tube.

【0030】なお、上記実施例では外筒体4に加工用高
強度アルミニウム合金を使用したが、同様に強度が高
く、鋳造用耐熱アルミニウム合金製の内筒筒3に対して
物理特性が連続するようなものであれば、他の高強度ア
ルミニウム合金でもよい。
Although a high strength aluminum alloy for processing is used for the outer cylinder 4 in the above embodiment, the strength is similarly high and the physical characteristics are continuous with the inner cylinder 3 made of the heat resistant aluminum alloy for casting. Other high-strength aluminum alloys may be used as long as they are such.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、繊維強化
複合材料からなる内面層により、シリンダチューブとし
て必要な比摩耗量、摩擦係数および硬さを確保すること
ができるとともに、対数減衰率も大きくでき、加工用高
強度アルミニウム合金製の外筒体により、ガス圧に対す
る強度を確保することができる。したがって、薄い肉厚
で充分な強度が得られ、軽量化および計測のための非磁
性化を図ることができ、耐摩耗性および減衰率の向上を
実現することができる。
As described above, according to the present invention, the inner surface layer made of the fiber reinforced composite material can secure the specific wear amount, the friction coefficient and the hardness required for the cylinder tube, and the logarithmic damping rate. The outer cylinder made of high-strength aluminum alloy for processing can secure the strength against gas pressure. Therefore, sufficient strength can be obtained with a thin wall thickness, weight reduction and demagnetization for measurement can be achieved, and abrasion resistance and attenuation rate can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るシリンダチューブの一実施例を示
す一部切欠き斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an embodiment of a cylinder tube according to the present invention.

【図2】繊維強化複合材のミクロ組織を示す模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a microstructure of a fiber-reinforced composite material.

【図3】(a),(b)はそれぞれ加圧鋳造装置による
プリフォーム体の複合化作業の説明図である。
3 (a) and 3 (b) are explanatory views of a compounding operation of a preform body by a pressure casting device, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダチューブ 2 内面筒 3 中間筒 4 外面筒 11 アルミニウム合金 12 炭素繊維 13 チタン酸カリウムウイスカー 21 加圧鋳造装置 1 Cylinder Tube 2 Inner Cylinder 3 Intermediate Cylinder 4 Outer Cylinder 11 Aluminum Alloy 12 Carbon Fiber 13 Potassium Titanate Whisker 21 Pressure Casting Equipment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小竹 誠一 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 堀田 隆一 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 張 沂濱 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Seiichi Kotake, 5-3 28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka City, Osaka Prefecture, Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. (72) Ryuichi Hotta, Nishikujo, 5-cho, Osaka, Osaka 3-28 Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor Zhang Yibin 5-3-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Hitachi Shipbuilding Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭素繊維を主体とする繊維強化複合材料か
らなる内面層が一体成形された鋳造用耐熱アルミニウム
合金製の内筒体と、 この内筒体に外嵌固定された高強度アルミニウム合金製
の外筒体とからなることを特徴とするアルミニウム合金
製シリンダチューブ。
1. An inner cylinder made of a heat-resistant aluminum alloy for casting in which an inner surface layer made of a fiber-reinforced composite material mainly containing carbon fibers is integrally molded, and a high-strength aluminum alloy externally fitted and fixed to the inner cylinder. An aluminum alloy cylinder tube characterized by comprising an outer cylinder body made of aluminum.
【請求項2】外筒体を加工用高強度アルミニウム合金製
としたことを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合
金製シリンダチューブ。
2. The aluminum alloy cylinder tube according to claim 1, wherein the outer cylinder is made of a high-strength aluminum alloy for processing.
【請求項3】繊維強化複合材料の繊維は、炭素繊維を主
体とし、チタン酸カリウムウイスカーが配合されたこと
を特徴とする請求項1または2記載のアルミニウム合金
製シリンダチューブ。
3. The aluminum alloy cylinder tube according to claim 1, wherein the fibers of the fiber-reinforced composite material are mainly composed of carbon fibers and potassium titanate whiskers are mixed therein.
【請求項4】繊維強化複合材料は、鋳造用耐熱アルミニ
ウム合金に、炭素繊維が繊維強化複合材料全体に対して
15〜50体積%の割合で配合され、 またチタン酸カリウムウイスカーが前記炭素繊維に対し
て20〜50体積%の割合で配合されるとともに、 炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとの合計量が繊
維強化複合材料全体の18〜60体積%の割合で複合化
されたことを特徴とする請求項1または2記載のアルミ
ニウム合金製シリンダチューブ。
4. A fiber-reinforced composite material comprising a heat-resistant aluminum alloy for casting, wherein carbon fibers are blended in a proportion of 15 to 50% by volume with respect to the entire fiber-reinforced composite material, and potassium titanate whiskers are added to said carbon fibers. 20 to 50% by volume, and the total amount of carbon fibers and potassium titanate whiskers was compounded at a rate of 18 to 60% by volume of the entire fiber reinforced composite material. The aluminum alloy cylinder tube according to claim 1 or 2.
【請求項5】請求項1記載のアルミニウム合金製シリン
ダチューブを製造するに際し、 先ず内面層のプリフォーム体を成形し、 次に加圧鋳造法により、前記プリフォーム体に鋳造用耐
熱アルミニウム合金を含浸させて、内面に繊維強化複合
材料製の内面層が複合化された内筒体を形成し、 さらに冷しばめにより、前記内筒体に外筒体を外嵌固定
したことを特徴とするアルミニウム合金製シリンダチュ
ーブの製造方法。
5. When manufacturing the aluminum alloy cylinder tube according to claim 1, first, a preform body for an inner surface layer is formed, and then a heat resistant aluminum alloy for casting is applied to the preform body by a pressure casting method. It is impregnated to form an inner cylinder in which an inner surface layer made of a fiber-reinforced composite material is composited on the inner surface, and the outer cylinder is externally fitted and fixed to the inner cylinder by cooling fitting. Method for manufacturing aluminum alloy cylinder tube.
【請求項6】プリフォーム体の成形は、炭素繊維とチタ
ン酸カリウムウイスカーとを所定の体積比で混合して水
中に入れ、成型後、乾燥することを特徴とする請求項5
記載のアルミニウム合金製シリンダチューブの製造方
法。
6. The preform body is molded by mixing carbon fibers and potassium titanate whiskers in a predetermined volume ratio, placing the mixture in water, molding and drying.
A method for manufacturing a cylinder tube made of the aluminum alloy described above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100798702B1 (en) * 2006-08-24 2008-01-28 (주)라컴텍 A hybrid girder using composite materials
CN107354408A (en) * 2017-06-27 2017-11-17 太仓市雅兴精密冲压件厂 A kind of high tenacity corrosion resistant die casting

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