JPH0873967A - Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法 - Google Patents
Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法Info
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- JPH0873967A JPH0873967A JP21256594A JP21256594A JPH0873967A JP H0873967 A JPH0873967 A JP H0873967A JP 21256594 A JP21256594 A JP 21256594A JP 21256594 A JP21256594 A JP 21256594A JP H0873967 A JPH0873967 A JP H0873967A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軽量で、且つ高強度であり、また優れた耐久
性を有するＡｌ合金製コンロッド本体を提供する。 【構成】 雌ねじ孔形成領域２０を有するコンロッド本
体８であって、雌ねじ孔形成領域２０を除く主領域を構
成すべく高強度、且つ低靱性Ａｌ合金よりなる主体部２
１と、雌ねじ孔形成領域２０を構成すべく、主体部２１
に埋設され、且つ主体部２１よりも高い靱性を有する補
強体２２とを備える。また主体部２１と補強体２２との
結合力向上を図るべく、主体部２１の線熱膨脹率Ｃ1 と
補強体２２の線熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 を
０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に設定し、また主体部２１の
ヤング率Ｅ1 と補強体２２のヤング率Ｅ2 との比Ｅ2 ／
Ｅ1＝Ｒ2 を０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定する。
性を有するＡｌ合金製コンロッド本体を提供する。 【構成】 雌ねじ孔形成領域２０を有するコンロッド本
体８であって、雌ねじ孔形成領域２０を除く主領域を構
成すべく高強度、且つ低靱性Ａｌ合金よりなる主体部２
１と、雌ねじ孔形成領域２０を構成すべく、主体部２１
に埋設され、且つ主体部２１よりも高い靱性を有する補
強体２２とを備える。また主体部２１と補強体２２との
結合力向上を図るべく、主体部２１の線熱膨脹率Ｃ1 と
補強体２２の線熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 を
０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に設定し、また主体部２１の
ヤング率Ｅ1 と補強体２２のヤング率Ｅ2 との比Ｅ2 ／
Ｅ1＝Ｒ2 を０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌ合金製構造部材、特
に応力集中領域を有する構造部材およびその製造方法に
関する。
に応力集中領域を有する構造部材およびその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】切欠き、雌ねじ孔等の応力集中領域を有
するＡｌ合金製構造部材には、高強度であると共に高靱
性であることが要求されるが、この要求を満たすＡｌ合
金材料は現状では極めて少ない。
するＡｌ合金製構造部材には、高強度であると共に高靱
性であることが要求されるが、この要求を満たすＡｌ合
金材料は現状では極めて少ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように高強度Ａｌ
合金材料の多くが十分な靱性を持たないことから実用性
に欠け、また実用化される場合にも応力集中緩和のため
多くの制約を受けている、といった問題がある。
合金材料の多くが十分な靱性を持たないことから実用性
に欠け、また実用化される場合にも応力集中緩和のため
多くの制約を受けている、といった問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、応力集中領域に高靱
性な補強体を埋設するようにして、高強度、且つ低靱性
Ａｌ合金の実用化を達成すると共にその実用化範囲を拡
張し、これにより軽量で、且つ高強度であり、また耐久
性の優れた前記Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法
を提供することを目的とする。
性な補強体を埋設するようにして、高強度、且つ低靱性
Ａｌ合金の実用化を達成すると共にその実用化範囲を拡
張し、これにより軽量で、且つ高強度であり、また耐久
性の優れた前記Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、応力集中領域
を有する構造部材であって、前記応力集中領域を除く主
領域を構成すべくＡｌ合金よりなる部材本体と、前記応
力集中領域を構成すべく、前記部材本体に埋設され、且
つその部材本体よりも高い靱性を有する補強体とを備
え、前記部材本体の線熱膨脹率Ｃ1 と前記補強体の線熱
膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 を０．９０≦Ｒ1 ≦
１．１８に設定し、また前記部材本体のヤング率Ｅ1 と
前記補強体のヤング率Ｅ2 との比Ｅ2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 を
０．７５≦Ｒ 2 ≦１．０に設定したことを特徴とする。
を有する構造部材であって、前記応力集中領域を除く主
領域を構成すべくＡｌ合金よりなる部材本体と、前記応
力集中領域を構成すべく、前記部材本体に埋設され、且
つその部材本体よりも高い靱性を有する補強体とを備
え、前記部材本体の線熱膨脹率Ｃ1 と前記補強体の線熱
膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 を０．９０≦Ｒ1 ≦
１．１８に設定し、また前記部材本体のヤング率Ｅ1 と
前記補強体のヤング率Ｅ2 との比Ｅ2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 を
０．７５≦Ｒ 2 ≦１．０に設定したことを特徴とする。
【０００６】本発明は、応力集中領域を除く主領域を構
成すべくＡｌ合金よりなる部材本体と、前記応力集中領
域を構成すべく、前記部材本体に埋設され、且つその部
材本体よりも高い靱性を有する補強体とを備えたＡｌ合
金製構造部材を製造するに当り、前記部材本体の線熱膨
脹率Ｃ1 と前記補強体の線熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ
1 ＝Ｒ1 が０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に設定され、また
前記部材本体のヤング率Ｅ1 と前記補強体のヤング率Ｅ
2 との比Ｅ2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 が０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に
設定されるように、前記部材本体の構成材料であるＡｌ
合金粉末を選定すると共に前記補強体を選定し、次いで
金型内に前記Ａｌ合金粉末を充填すると共にそのＡｌ合
金粉末内において、前記応力集中領域に対応する部位に
前記補強体を埋込み、その後前記Ａｌ合金粉末に圧縮成
形加工を施して粉末プレフォームを成形し、さらに前記
粉末プレフォームに粉末鍛造加工を施すことを特徴とす
る。
成すべくＡｌ合金よりなる部材本体と、前記応力集中領
域を構成すべく、前記部材本体に埋設され、且つその部
材本体よりも高い靱性を有する補強体とを備えたＡｌ合
金製構造部材を製造するに当り、前記部材本体の線熱膨
脹率Ｃ1 と前記補強体の線熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ
1 ＝Ｒ1 が０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に設定され、また
前記部材本体のヤング率Ｅ1 と前記補強体のヤング率Ｅ
2 との比Ｅ2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 が０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に
設定されるように、前記部材本体の構成材料であるＡｌ
合金粉末を選定すると共に前記補強体を選定し、次いで
金型内に前記Ａｌ合金粉末を充填すると共にそのＡｌ合
金粉末内において、前記応力集中領域に対応する部位に
前記補強体を埋込み、その後前記Ａｌ合金粉末に圧縮成
形加工を施して粉末プレフォームを成形し、さらに前記
粉末プレフォームに粉末鍛造加工を施すことを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】前記Ａｌ合金製構造部材においては、応力集中
領域が高靱性な補強体により構成されているので、その
補強体により応力を支承することができ、したがって部
材本体を構成するＡｌ合金としては高強度、且つ低靱性
なものを使用することが可能である。
領域が高靱性な補強体により構成されているので、その
補強体により応力を支承することができ、したがって部
材本体を構成するＡｌ合金としては高強度、且つ低靱性
なものを使用することが可能である。
【０００８】この場合、部材本体と補強体との結合性が
問題となるが、部材本体および補強体の両線熱膨脹率Ｃ
1 ，Ｃ2 の比Ｒ1 および両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2
をそれぞれ前記のように設定すると、部材本体と補強体
との結合力を高めることができる。
問題となるが、部材本体および補強体の両線熱膨脹率Ｃ
1 ，Ｃ2 の比Ｒ1 および両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2
をそれぞれ前記のように設定すると、部材本体と補強体
との結合力を高めることができる。
【０００９】前記製造方法において、前記のように特定
された手段を採用すると、前記構造部材を容易に量産す
ることが可能である。
された手段を採用すると、前記構造部材を容易に量産す
ることが可能である。
【００１０】ただし、前記両比Ｒ1 およびＲ2 が前記範
囲を逸脱すると、部材本体と補強体との結合力が低くな
るため、両者の界面または界面近傍にクラックが発生し
易くなる。
囲を逸脱すると、部材本体と補強体との結合力が低くな
るため、両者の界面または界面近傍にクラックが発生し
易くなる。
【００１１】
【実施例】構造部材である内燃機関用コンロッド本体の
製造を目的として、次のような先行試験を行った。 （ａ） 組成がＡｌ91Ｆｅ6 Ｔｉ1 Ｓｉ2 （数値の単位
は原子％）である溶湯を調製し、次いでその溶湯を用
い、窒素ガスアトマイジング法の適用下でＡｌ合金粉末
を製造し、その後Ａｌ合金粉末に分級処理を施して粒径
が９０μｍ以下のＡｌ合金粉末を得た。 （ｂ） 粒径９０μｍ以下のＡｌ合金粉末を、金型にお
ける内径７８mmの円筒形キャビティに充填すると共にそ
のＡｌ合金粉末内に、後述する材質を有する縦、横共に
１０mm、長さ４０mmの角棒状補強体を埋込んだ。 （ｃ） Ａｌ合金粉末に、室温下、成形圧力６ｔ／cm2
の条件で圧縮成形加工を施して、外径７８mm、厚さ２４
mmの円板形粉末プレフォームを成形した。 （ｄ） 粉末プレフォームを加熱して６分間で５５０℃
まで昇温し、次いで、その粉末プレフォームに、金型温
度３００℃、鍛造圧力８ｔ／cm2 の条件で粉末鍛造加工
を施し、図１，２に示すように補強体１を埋設された円
板形鍛造部材２を得た。この鍛造部材２の寸法は外径が
８０mm、厚さは２０mmであった。
製造を目的として、次のような先行試験を行った。 （ａ） 組成がＡｌ91Ｆｅ6 Ｔｉ1 Ｓｉ2 （数値の単位
は原子％）である溶湯を調製し、次いでその溶湯を用
い、窒素ガスアトマイジング法の適用下でＡｌ合金粉末
を製造し、その後Ａｌ合金粉末に分級処理を施して粒径
が９０μｍ以下のＡｌ合金粉末を得た。 （ｂ） 粒径９０μｍ以下のＡｌ合金粉末を、金型にお
ける内径７８mmの円筒形キャビティに充填すると共にそ
のＡｌ合金粉末内に、後述する材質を有する縦、横共に
１０mm、長さ４０mmの角棒状補強体を埋込んだ。 （ｃ） Ａｌ合金粉末に、室温下、成形圧力６ｔ／cm2
の条件で圧縮成形加工を施して、外径７８mm、厚さ２４
mmの円板形粉末プレフォームを成形した。 （ｄ） 粉末プレフォームを加熱して６分間で５５０℃
まで昇温し、次いで、その粉末プレフォームに、金型温
度３００℃、鍛造圧力８ｔ／cm2 の条件で粉末鍛造加工
を施し、図１，２に示すように補強体１を埋設された円
板形鍛造部材２を得た。この鍛造部材２の寸法は外径が
８０mm、厚さは２０mmであった。
【００１２】鍛造部材２において、前記Ａｌ合金よりな
る部材本体３のシャルピー衝撃値（靱性、Ｖ型切欠きを
持つＪＩＳ ４号試験片による。以下同じ。）、線熱膨
脹率Ｃ1 および室温におけるヤング率Ｅ1 は表１の通り
であり、したがってこの部材本体３は高強度であるが、
靱性が比較的低い。
る部材本体３のシャルピー衝撃値（靱性、Ｖ型切欠きを
持つＪＩＳ ４号試験片による。以下同じ。）、線熱膨
脹率Ｃ1 および室温におけるヤング率Ｅ1 は表１の通り
であり、したがってこの部材本体３は高強度であるが、
靱性が比較的低い。
【００１３】
【表１】 図１，３に示すように、鍛造部材２を用いて、縦ａ＝１
０mm、横ｂ＝１０mm、長さｃ＝２０mmの熱衝撃試験用試
験片４を、長さ方向２等分位置に部材本体３と補強体１
との界面５が位置するように作製した。
０mm、横ｂ＝１０mm、長さｃ＝２０mmの熱衝撃試験用試
験片４を、長さ方向２等分位置に部材本体３と補強体１
との界面５が位置するように作製した。
【００１４】また図２，４に示すように、鍛造部材２を
用いて、平径部長さＰ＝８mm、直径Ｄ＝４．８mm、ねじ
部 Ｍ１２（ピッチ１．５mm）の引張り試験用試験片６
を、径方向２等分位置に部材本体３と補強体１との界面
５が位置するように作製した。
用いて、平径部長さＰ＝８mm、直径Ｄ＝４．８mm、ねじ
部 Ｍ１２（ピッチ１．５mm）の引張り試験用試験片６
を、径方向２等分位置に部材本体３と補強体１との界面
５が位置するように作製した。
【００１５】熱衝撃試験は、試験片４を５００℃のマッ
フル炉内に１分間保持し、次いで試験片４を水冷する、
という方法で行われ、また引張り試験は室温にて行われ
た。
フル炉内に１分間保持し、次いで試験片４を水冷する、
という方法で行われ、また引張り試験は室温にて行われ
た。
【００１６】表２は、補強体１の例１〜１９における材
質、シャルピー衝撃値、線熱膨脹率Ｃ2 および室温にお
けるヤング率Ｅ2 をそれぞれ示す。
質、シャルピー衝撃値、線熱膨脹率Ｃ2 および室温にお
けるヤング率Ｅ2 をそれぞれ示す。
【００１７】
【表２】 表２、材質の欄における各化学式の数値の単位は原子％
であり、また「４０３２」、「２０１８）等の数値表示
はＡｌ合金を示し、さらに「Ｍｍ」はミッシュメタルを
意味し、さらにまた「純Ａｌ＋５％ＳｉＣ」等はマトリ
ックスが純Ａｌよりなり、また強化材がＳｉＣウイスカ
であって、その体積分率Ｖｆが５％であることを示す。
であり、また「４０３２」、「２０１８）等の数値表示
はＡｌ合金を示し、さらに「Ｍｍ」はミッシュメタルを
意味し、さらにまた「純Ａｌ＋５％ＳｉＣ」等はマトリ
ックスが純Ａｌよりなり、また強化材がＳｉＣウイスカ
であって、その体積分率Ｖｆが５％であることを示す。
【００１８】表２、例１〜４、９〜１２は、各組成のＡ
ｌ合金粉末よりなるビレットを用いて熱間押出し加工に
より押出し材を製造し、その押出し材より作製されたも
のである。この場合、各Ａｌ合金粉末の製造には窒素ガ
スアトマイジング法が適用され、また各Ａｌ合金粉末の
粒径は９０μｍ以下であり、さらにビレットの成形には
冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）が適用され、さらにまた押
出し温度は４００℃に、押出し比は１３．４にそれぞれ
設定された。他の例５〜８、１３〜１９は鋳造材より作
製されたものである。
ｌ合金粉末よりなるビレットを用いて熱間押出し加工に
より押出し材を製造し、その押出し材より作製されたも
のである。この場合、各Ａｌ合金粉末の製造には窒素ガ
スアトマイジング法が適用され、また各Ａｌ合金粉末の
粒径は９０μｍ以下であり、さらにビレットの成形には
冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）が適用され、さらにまた押
出し温度は４００℃に、押出し比は１３．４にそれぞれ
設定された。他の例５〜８、１３〜１９は鋳造材より作
製されたものである。
【００１９】表３は、両試験片４，６の例１〜１９（補
強体１の例１〜１９に対応）における両線熱膨脹率
Ｃ1 ，Ｃ2 の比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 、両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ
2 の比Ｅ 2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 、熱衝撃試験結果および引張り
試験結果をそれぞれ示す。
強体１の例１〜１９に対応）における両線熱膨脹率
Ｃ1 ，Ｃ2 の比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 、両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ
2 の比Ｅ 2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 、熱衝撃試験結果および引張り
試験結果をそれぞれ示す。
【００２０】
【表３】 表３の熱衝撃試験による割れは試験片４の界面５におけ
る割れを意味し、また引張り試験による割れは試験片６
の界面５またはその近傍における割れを意味する。
る割れを意味し、また引張り試験による割れは試験片６
の界面５またはその近傍における割れを意味する。
【００２１】表３から明らかなように、例１〜９のよう
に両線熱膨脹率Ｃ1 ，Ｃ2 の比Ｒ1を０．９０≦Ｒ1 ≦
１．１８に、また両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2 を０．
７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定すると、部材本体３と補強体
１との結合力を高めることができる。
に両線熱膨脹率Ｃ1 ，Ｃ2 の比Ｒ1を０．９０≦Ｒ1 ≦
１．１８に、また両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2 を０．
７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定すると、部材本体３と補強体
１との結合力を高めることができる。
【００２２】例外もあるが、例１０，１３，１５，１８
のように両線熱膨脹率Ｃ1 ，Ｃ2 の比Ｒ1 が０．９０≦
Ｒ1 ≦１．１８である場合には熱衝撃試験において割れ
が発生しにくい、ということができ、一方、例１２のよ
うに両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2 が０．７５≦Ｒ2 ≦
１．０である場合には引張り試験において割れが発生し
にくい、ということができる。
のように両線熱膨脹率Ｃ1 ，Ｃ2 の比Ｒ1 が０．９０≦
Ｒ1 ≦１．１８である場合には熱衝撃試験において割れ
が発生しにくい、ということができ、一方、例１２のよ
うに両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2 が０．７５≦Ｒ2 ≦
１．０である場合には引張り試験において割れが発生し
にくい、ということができる。
【００２３】前記先行試験を踏えて、図５に示す内燃機
関用コンロッド７におけるコンロッド本体８を製造し
た。
関用コンロッド７におけるコンロッド本体８を製造し
た。
【００２４】コンロッド７は、ロッド部９の一端にクラ
ンクピン孔１０を有する大端部１１を、また他端にピス
トンピン孔１２を有する小端部１３をそれぞれ有する。
大端部１１は、ロッド部９の一端に連設されて両端部に
それぞれ雌ねじ孔１４を形成された半環状部１５と、両
端部にそれぞれボルト挿通孔１６を形成された半環状キ
ャップ１７とよりなり、各ボルト挿通孔１７にボルト１
８が挿通されて各雌ねじ孔１４にワッシャ１９を介し螺
着され、これにより大端部１１が形成される。
ンクピン孔１０を有する大端部１１を、また他端にピス
トンピン孔１２を有する小端部１３をそれぞれ有する。
大端部１１は、ロッド部９の一端に連設されて両端部に
それぞれ雌ねじ孔１４を形成された半環状部１５と、両
端部にそれぞれボルト挿通孔１６を形成された半環状キ
ャップ１７とよりなり、各ボルト挿通孔１７にボルト１
８が挿通されて各雌ねじ孔１４にワッシャ１９を介し螺
着され、これにより大端部１１が形成される。
【００２５】ロッド部９、大端部用半環状部１５および
小端部１３はコンロッド本体８を構成する。そのコンロ
ッド本体８は、半環状部１５における応力集中領域であ
る２つの雌ねじ孔形成領域２０を除く主領域を構成する
主体部（部材本体）２１と、両雌ねじ孔形成領域２０を
構成すべく、主体部２１に埋設された２つの補強体２２
とを備えている。
小端部１３はコンロッド本体８を構成する。そのコンロ
ッド本体８は、半環状部１５における応力集中領域であ
る２つの雌ねじ孔形成領域２０を除く主領域を構成する
主体部（部材本体）２１と、両雌ねじ孔形成領域２０を
構成すべく、主体部２１に埋設された２つの補強体２２
とを備えている。
【００２６】主体部２１は、前記組成のＡｌ合金、即
ち、Ａｌ91Ｆｅ6 Ｔｉ1 Ｓｉ2 より構成され、一方、各
補強体２２は表２、例６のＡｌ合金、即ち２０１８材よ
り構成されている。
ち、Ａｌ91Ｆｅ6 Ｔｉ1 Ｓｉ2 より構成され、一方、各
補強体２２は表２、例６のＡｌ合金、即ち２０１８材よ
り構成されている。
【００２７】したがって、各補強体２２は主体部２１よ
りも高い靱性を有する。主体部２１の線熱膨脹率Ｃ1 と
各補強体２２の線熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1
は０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に設定され、また主体部２
１のヤング率Ｅ1 と各補強体２２のヤング率Ｅ2 との比
Ｅ2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 は０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定され
ている。
りも高い靱性を有する。主体部２１の線熱膨脹率Ｃ1 と
各補強体２２の線熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1
は０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に設定され、また主体部２
１のヤング率Ｅ1 と各補強体２２のヤング率Ｅ2 との比
Ｅ2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 は０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定され
ている。
【００２８】このようなＡｌ合金製コンロッド本体８に
おいては、各雌ねじ孔形成領域２０が高靱性な補強体２
２により構成されているので、その補強体２２により雌
ねじ孔１４の谷部における応力を支承することができ、
したがって主体部２１を構成するＡｌ合金としては前記
のように高強度、且つ低靱性なものを使用することが可
能である。
おいては、各雌ねじ孔形成領域２０が高靱性な補強体２
２により構成されているので、その補強体２２により雌
ねじ孔１４の谷部における応力を支承することができ、
したがって主体部２１を構成するＡｌ合金としては前記
のように高強度、且つ低靱性なものを使用することが可
能である。
【００２９】この場合、主体部２１と補強体２２との結
合性が問題となるが、主体部２１および補強体２２の両
線熱膨脹率の比Ｒ1 および両ヤング率の比Ｒ2 をそれぞ
れ前記のように設定すると、前記のように主体部２１と
補強体２２との結合力を高めることができる。
合性が問題となるが、主体部２１および補強体２２の両
線熱膨脹率の比Ｒ1 および両ヤング率の比Ｒ2 をそれぞ
れ前記のように設定すると、前記のように主体部２１と
補強体２２との結合力を高めることができる。
【００３０】キャップ１７は、主体部２１と同一のＡｌ
合金より構成された粉末鍛造部材である。
合金より構成された粉末鍛造部材である。
【００３１】次に、コンロッド本体８の製造方法につい
て説明する。 （ａ） 前記組成を有し、粒径が９０μｍ以下のＡｌ合
金粉末を金型のキャビティに充填すると共にそのＡｌ合
金粉末内において各雌ねじ形成領域２０に対応する部位
に、前記組成を有する中実のピン状補強体２２を埋込ん
だ。 （ｂ） Ａｌ合金粉末に、室温下、成形圧力６ｔ／cm2
の条件で圧縮成形加工を施して、図６に示すようにコン
ロッド本体８の形状に近似する形状を有する粉末プレフ
ォーム２３を成形した。
て説明する。 （ａ） 前記組成を有し、粒径が９０μｍ以下のＡｌ合
金粉末を金型のキャビティに充填すると共にそのＡｌ合
金粉末内において各雌ねじ形成領域２０に対応する部位
に、前記組成を有する中実のピン状補強体２２を埋込ん
だ。 （ｂ） Ａｌ合金粉末に、室温下、成形圧力６ｔ／cm2
の条件で圧縮成形加工を施して、図６に示すようにコン
ロッド本体８の形状に近似する形状を有する粉末プレフ
ォーム２３を成形した。
【００３２】この粉末プレフォーム２３において、半環
状部１５に対応する部分２４には２つの補強体２２が埋
設されており、また小端部１３に対応する部分２５には
ピストンピン孔１２は形成されていない。 （ｃ） 粉末プレフォーム２３を加熱して６分間で５５
０℃まで昇温し、次いでその粉末プレフォーム２３に、
金型温度３００℃、鍛造圧力８ｔ／cm2 の条件で粉末鍛
造加工を施し、コンロッド本体８と略同形の鍛造部材を
得た。 （ｄ） 鍛造部材において、各補強体２２への下孔加
工、それに次ぐ各下孔への転造加工による雌ねじ孔１４
の形成、半環状部１５に存する両合せ面２６への仕上げ
加工、小端部１３へのピストンピン孔１２の形成、キャ
ップ１７締結後におけるクランクピン孔１０の仕上げ加
工等を行い、これによりコンロッド本体８を得た。
状部１５に対応する部分２４には２つの補強体２２が埋
設されており、また小端部１３に対応する部分２５には
ピストンピン孔１２は形成されていない。 （ｃ） 粉末プレフォーム２３を加熱して６分間で５５
０℃まで昇温し、次いでその粉末プレフォーム２３に、
金型温度３００℃、鍛造圧力８ｔ／cm2 の条件で粉末鍛
造加工を施し、コンロッド本体８と略同形の鍛造部材を
得た。 （ｄ） 鍛造部材において、各補強体２２への下孔加
工、それに次ぐ各下孔への転造加工による雌ねじ孔１４
の形成、半環状部１５に存する両合せ面２６への仕上げ
加工、小端部１３へのピストンピン孔１２の形成、キャ
ップ１７締結後におけるクランクピン孔１０の仕上げ加
工等を行い、これによりコンロッド本体８を得た。
【００３３】コンロッド本体８、キャップ１７、２本の
ボルト１８および２個のワッシャ１９よりなるコンロッ
ド７の重量は３２０ｇであった。
ボルト１８および２個のワッシャ１９よりなるコンロッ
ド７の重量は３２０ｇであった。
【００３４】比較のため、補強体２２を用いない、とい
う点を除き、その他の条件を前記と同一に設定してコン
ロッド本体８を製造した。この場合、前記と同一部品点
数のコンロッド７の重量は３２２ｇであり、実施例に係
るものよりも重い。
う点を除き、その他の条件を前記と同一に設定してコン
ロッド本体８を製造した。この場合、前記と同一部品点
数のコンロッド７の重量は３２２ｇであり、実施例に係
るものよりも重い。
【００３５】次に、実施例および比較例に係る両コンロ
ッド７について、単体疲れ試験を行った。この試験は、
図７に示すように、例えばコンロッド７のピストンピン
孔１２およびクランクピン孔１０にそれぞれロッド２
７，２８を貫通させ、各ロッド２７，２８の両端部を油
圧式疲れ試験機に支持させて、コンロッド７にその温度
４２３Ｋ、Ｒ＝０．１にて繰返し引張り荷重を加えるこ
とによって行われた。この種単体疲れ試験において、実
用コンロッドには、１０7 回耐久荷重が３５００kgｆで
あること、が要求される。
ッド７について、単体疲れ試験を行った。この試験は、
図７に示すように、例えばコンロッド７のピストンピン
孔１２およびクランクピン孔１０にそれぞれロッド２
７，２８を貫通させ、各ロッド２７，２８の両端部を油
圧式疲れ試験機に支持させて、コンロッド７にその温度
４２３Ｋ、Ｒ＝０．１にて繰返し引張り荷重を加えるこ
とによって行われた。この種単体疲れ試験において、実
用コンロッドには、１０7 回耐久荷重が３５００kgｆで
あること、が要求される。
【００３６】前記単体疲れ試験においては、その疲労破
壊部は全て雌ねじ孔１４で発生していた。
壊部は全て雌ねじ孔１４で発生していた。
【００３７】実施例に係るコンロッド７の１０7 回耐久
荷重は３７８０kgｆであったが、比較例に係るコンロッ
ド７のそれは３６００kgｆであり、したがって補強体２
２を用いることによって雌ねじ孔形成領域２０の疲れ強
さが改善されていることが判明した。
荷重は３７８０kgｆであったが、比較例に係るコンロッ
ド７のそれは３６００kgｆであり、したがって補強体２
２を用いることによって雌ねじ孔形成領域２０の疲れ強
さが改善されていることが判明した。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように応力集中
領域を高靱性補強体により構成するので、部材本体用構
成材料としては高強度であるが低靱性のＡｌ合金を使用
することが可能であり、これにより高強度、且つ低靱性
Ａｌ合金の実用化を達成すると共にその実用化範囲を拡
張した、軽量で、且つ高強度であり、また優れた耐久性
を有するＡｌ合金製構造部材を提供することができる。
また部材本体および補強体の両線熱膨脹率Ｃ1 ，Ｃ2 の
比Ｒ1 および両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2 を前記のよ
うに特定することにより、部材本体と補強体との結合力
を高めることができる。
領域を高靱性補強体により構成するので、部材本体用構
成材料としては高強度であるが低靱性のＡｌ合金を使用
することが可能であり、これにより高強度、且つ低靱性
Ａｌ合金の実用化を達成すると共にその実用化範囲を拡
張した、軽量で、且つ高強度であり、また優れた耐久性
を有するＡｌ合金製構造部材を提供することができる。
また部材本体および補強体の両線熱膨脹率Ｃ1 ，Ｃ2 の
比Ｒ1 および両ヤング率Ｅ1 ，Ｅ2 の比Ｒ2 を前記のよ
うに特定することにより、部材本体と補強体との結合力
を高めることができる。
【００３９】また本発明によれば、前記Ａｌ合金製構造
部材を容易に量産し得る製造方法を提供することができ
る。
部材を容易に量産し得る製造方法を提供することができ
る。
【図１】鍛造部材の平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】試験片の一例を示す斜視図である。
【図４】試験片の他例を示す縦断面図である。
【図５】コンロッドの要部破断正面図である。
【図６】粉末プレフォームの要部破断正面図である。
【図７】コンロッドに対する単体疲れ試験法を示す説明
図である。
図である。
８ コンロッド本体（構造部材） ９ ロッド部 １５ 半環状部 ２０ 雌ねじ孔形成領域（応力集中領域） ２１ 主体部（部材本体） ２２ 補強体 ２３ 粉末プレフォーム
Claims (3)
- 【請求項１】 応力集中領域（２０）を有する構造部材
（８）であって、前記応力集中領域（２０）を除く主領
域を構成すべくＡｌ合金よりなる部材本体（２１）と、
前記応力集中領域（２０）を構成すべく、前記部材本体
（２１）に埋設され、且つその部材本体（２１）よりも
高い靱性を有する補強体（２２）とを備え、前記部材本
体（２１）の線熱膨脹率Ｃ1 と前記補強体（２２）の線
熱膨脹率Ｃ2 との比Ｃ2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 を０．９０≦Ｒ1
≦１．１８に設定し、また前記部材本体（２１）のヤン
グ率Ｅ1 と前記補強体（２２）のヤング率Ｅ2 との比Ｅ
2 ／Ｅ1 ＝Ｒ2 を０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定したこ
とを特徴とするＡｌ合金製構造部材。 - 【請求項２】 前記構造部材は、ロッド部（９）と、そ
のロッド部（９）の一端に連設された大端部用半環状部
（１５）とを有する内燃機関用コンロッド本体（８）で
あり、前記部材本体は前記半環状部（１５）における前
記応力集中領域としての雌ねじ孔形成領域（２０）を除
く主領域を構成する主体部（２１）であり、前記補強体
（２２）は前記雌ねじ孔形成領域（２０）を構成する、
請求項１記載のＡｌ合金製構造部材。 - 【請求項３】 応力集中領域（２０）を除く主領域を構
成すべくＡｌ合金よりなる部材本体（２１）と、前記応
力集中領域（２０）を構成すべく、前記部材本体（２
１）に埋設され、且つその部材本体（２１）よりも高い
靱性を有する補強体（２２）とを備えたＡｌ合金製構造
部材（８）を製造するに当り、前記部材本体（２１）の
線熱膨脹率Ｃ1 と前記補強体（２２）の線熱膨脹率Ｃ2
との比Ｃ 2 ／Ｃ1 ＝Ｒ1 が０．９０≦Ｒ1 ≦１．１８に
設定され、また前記部材本体（２１）のヤング率Ｅ1 と
前記補強体（２２）のヤング率Ｅ2 との比Ｅ2 ／Ｅ1 ＝
Ｒ 2 が０．７５≦Ｒ2 ≦１．０に設定されるように、前
記部材本体（２１）の構成材料であるＡｌ合金粉末を選
定すると共に前記補強体（１１）を選定し、次いで金型
内に前記Ａｌ合金粉末を充填すると共にそのＡｌ合金粉
末内において、前記応力集中領域（２０）に対応する部
位に前記補強体（２２）を埋込み、その後前記Ａｌ合金
粉末に圧縮成形加工を施して粉末プレフォーム（２３）
を成形し、さらに前記粉末プレフォーム（２３）に粉末
鍛造加工を施すことを特徴とするＡｌ合金製構造部材の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21256594A JPH0873967A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21256594A JPH0873967A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0873967A true JPH0873967A (ja) | 1996-03-19 |
Family
ID=16624813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21256594A Pending JPH0873967A (ja) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | Ａｌ合金製構造部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0873967A (ja) |
-
1994
- 1994-09-06 JP JP21256594A patent/JPH0873967A/ja active Pending
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