JPH0893548A - ピストンの表面改質方法 - Google Patents
ピストンの表面改質方法Info
- Publication number
- JPH0893548A JPH0893548A JP23135894A JP23135894A JPH0893548A JP H0893548 A JPH0893548 A JP H0893548A JP 23135894 A JP23135894 A JP 23135894A JP 23135894 A JP23135894 A JP 23135894A JP H0893548 A JPH0893548 A JP H0893548A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- piston
- modifying
- closed loop
- cavity
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- Pending
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶接肉盛りによる耐熱亀裂性の向上を確実に
達成する。 【構成】 ピストン１に形成されるキャビティ２の開口
縁に沿って閉ループ状に肉盛り溶接することにより表面
を改質させる方法であって、その肉盛り溶接を、閉ルー
プ経路上で溶接の重なる部位８がピストンの高応力発生
方向６と一致しないように、移行させる。
達成する。 【構成】 ピストン１に形成されるキャビティ２の開口
縁に沿って閉ループ状に肉盛り溶接することにより表面
を改質させる方法であって、その肉盛り溶接を、閉ルー
プ経路上で溶接の重なる部位８がピストンの高応力発生
方向６と一致しないように、移行させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピストンの表面改質方
法に関するものである。
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近来にあっては、ディーゼルエンジンの
排出ガス中のＮＯX 低減、燃費向上等を図るため、燃焼
室の形状をリエントラント型にすることが一般的となっ
ているが、この種のピストンにおいては、キャビティの
開口縁に形成されるリップ部（棚部）が高温となって熱
亀裂が発生するので、その対策が必要になる。従来はこ
の熱亀裂対策として、部分的にＦＲＭ化させる、或いは
ＴＩＧ等の高密度エネルギーにより再溶融化させる、等
の改質方法が提案されている。
排出ガス中のＮＯX 低減、燃費向上等を図るため、燃焼
室の形状をリエントラント型にすることが一般的となっ
ているが、この種のピストンにおいては、キャビティの
開口縁に形成されるリップ部（棚部）が高温となって熱
亀裂が発生するので、その対策が必要になる。従来はこ
の熱亀裂対策として、部分的にＦＲＭ化させる、或いは
ＴＩＧ等の高密度エネルギーにより再溶融化させる、等
の改質方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記提案よりも効果的
に改質する方法として、リップ部となるピストン表面の
部位に溶接肉盛りを行い、耐熱材を添加することが考え
られている。ただしこの方法においては、溶接肉盛りの
重なり合う部位の品質が問題となる。すなわち最初に肉
盛りを行った表面は酸化被膜で覆われており、これに重
なるように次に溶接肉盛りを行うと、最初の酸化被膜が
邪魔をし、溶着不良及び酸化被膜の巻き込み等が生じ
て、耐熱亀裂性を損なうおそれがある。
に改質する方法として、リップ部となるピストン表面の
部位に溶接肉盛りを行い、耐熱材を添加することが考え
られている。ただしこの方法においては、溶接肉盛りの
重なり合う部位の品質が問題となる。すなわち最初に肉
盛りを行った表面は酸化被膜で覆われており、これに重
なるように次に溶接肉盛りを行うと、最初の酸化被膜が
邪魔をし、溶着不良及び酸化被膜の巻き込み等が生じ
て、耐熱亀裂性を損なうおそれがある。
【０００４】そこで本発明は、上記事情に鑑み、溶接肉
盛りにより確実に耐熱亀裂性の向上が図れるピストンの
表面改質方法を提供すべく創案されたものである。なお
本発明に関連する従来技術としては、特開平３−１１０
０５７号公報がある。
盛りにより確実に耐熱亀裂性の向上が図れるピストンの
表面改質方法を提供すべく創案されたものである。なお
本発明に関連する従来技術としては、特開平３−１１０
０５７号公報がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピストンに形
成されるキャビティの開口縁に沿って閉ループ状に肉盛
り溶接することにより表面を改質させるに際して、その
肉盛り溶接を、閉ループ経路上で溶接の重なる部位がピ
ストンの高応力発生方向と一致しないように、移行させ
るものである。
成されるキャビティの開口縁に沿って閉ループ状に肉盛
り溶接することにより表面を改質させるに際して、その
肉盛り溶接を、閉ループ経路上で溶接の重なる部位がピ
ストンの高応力発生方向と一致しないように、移行させ
るものである。
【０００６】
【作用】上記方法によって、溶接肉盛りの重なり合う部
位に溶着不良等が生じたとしても、その部位は高応力が
発生しない部位であり、熱亀裂が生じることがない。
位に溶着不良等が生じたとしても、その部位は高応力が
発生しない部位であり、熱亀裂が生じることがない。
【０００７】
【実施例】以下、本発明に係わるピストンの表面改質方
法の一実施例を添付図面に従って説明する。
法の一実施例を添付図面に従って説明する。
【０００８】図１に示すように、まずピストンの粗材１
の表面に、適当な工具を使用して溝を形成する。粗材１
は、燃焼室となるキャビティ２の基本形状が窪まされて
アルミ鋳造されたものであり、基本キャビティ２の大き
さは切削により最終形状に仕上げるために、設計キャビ
ティよりも若干小さい径及び深さにて成形されている。
また基本キャビティ２の側壁３は、型の抜け勾配である
略垂直となっている。溝は、設計キャビティの開口縁に
沿う閉ループ経路となる環溝４と、環溝４から径方向外
方にピストン１の外周端まで延びた一本の直線溝５とで
成る。本実施例にあっては、キャビティ２は平面視で円
形を呈するものであり、環溝４はこれよりも若干径が大
きい同心状の真円に形成されている。そして直線溝５の
位置は、ピストンに備えられるピストンピンの方向６か
ら90度隔てられた位置としている。すなわちエンジン稼
動時のピストンにおいては、ピストンピンの方向６の部
位がピストンピンに垂直な方向の部位と比べ、大きな応
力が発生する。直線溝５は、この高応力発生の部位を避
けた位置にある。
の表面に、適当な工具を使用して溝を形成する。粗材１
は、燃焼室となるキャビティ２の基本形状が窪まされて
アルミ鋳造されたものであり、基本キャビティ２の大き
さは切削により最終形状に仕上げるために、設計キャビ
ティよりも若干小さい径及び深さにて成形されている。
また基本キャビティ２の側壁３は、型の抜け勾配である
略垂直となっている。溝は、設計キャビティの開口縁に
沿う閉ループ経路となる環溝４と、環溝４から径方向外
方にピストン１の外周端まで延びた一本の直線溝５とで
成る。本実施例にあっては、キャビティ２は平面視で円
形を呈するものであり、環溝４はこれよりも若干径が大
きい同心状の真円に形成されている。そして直線溝５の
位置は、ピストンに備えられるピストンピンの方向６か
ら90度隔てられた位置としている。すなわちエンジン稼
動時のピストンにおいては、ピストンピンの方向６の部
位がピストンピンに垂直な方向の部位と比べ、大きな応
力が発生する。直線溝５は、この高応力発生の部位を避
けた位置にある。
【０００９】次にピストン１表面の上方に溶接トーチ７
をセットし、溝４，５に向けて耐熱材を溶接肉盛りす
る。この溶接肉盛りに先立って、溝４，５の周囲或いは
溝４，５に沿って予熱を行うようにしてもよい。溶接ト
ーチ７としては、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチの他、ＭＩ
Ｇ溶接、電子ビーム、或いはレーザービームのトーチ等
が使用できる。耐熱材としては耐熱性の良好な合金材、
例えば高Ｎｉアルミ合金の粉末又は溶接ワイヤを用い
る。溶接肉盛りの移行経路としては、まず直線溝５のピ
ストン外周端或いはその近くから径方向内方に向かう
（矢印ａ）。この区間の溶接肉盛りは、キャビティ開口
縁の改質に直接関与するものではなく、いわば位置決め
のためのダミー溶接となる。そして溶接肉盛りが環溝４
との接続位置８に達したなら、円周方向に方向転換し、
図１中矢印ｂ，ｃ，ｄにて示したように環溝４に従って
一周する。この移行は、ピストン１を固定して溶接トー
チ７を移動させてもよいし、逆に溶接トーチ７を固定し
てピストン１を移動させてもよい。これで図２に示すよ
うに、溝５，４の位置にそれぞれダミー溶接９及びルー
プ状溶接１０がなされ、所定の深さまで耐熱材が肉盛り
されて強化される。溶接トーチ７が直線溝５との接続位
置８に戻って、溶接肉盛りがループ状溶接１０の開始点
と若干重なったなら、溶接終了とする。従って溶接肉盛
りが重なる部位（８）は、ピストンピンの方向６と直角
な位置に限られる。
をセットし、溝４，５に向けて耐熱材を溶接肉盛りす
る。この溶接肉盛りに先立って、溝４，５の周囲或いは
溝４，５に沿って予熱を行うようにしてもよい。溶接ト
ーチ７としては、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチの他、ＭＩ
Ｇ溶接、電子ビーム、或いはレーザービームのトーチ等
が使用できる。耐熱材としては耐熱性の良好な合金材、
例えば高Ｎｉアルミ合金の粉末又は溶接ワイヤを用い
る。溶接肉盛りの移行経路としては、まず直線溝５のピ
ストン外周端或いはその近くから径方向内方に向かう
（矢印ａ）。この区間の溶接肉盛りは、キャビティ開口
縁の改質に直接関与するものではなく、いわば位置決め
のためのダミー溶接となる。そして溶接肉盛りが環溝４
との接続位置８に達したなら、円周方向に方向転換し、
図１中矢印ｂ，ｃ，ｄにて示したように環溝４に従って
一周する。この移行は、ピストン１を固定して溶接トー
チ７を移動させてもよいし、逆に溶接トーチ７を固定し
てピストン１を移動させてもよい。これで図２に示すよ
うに、溝５，４の位置にそれぞれダミー溶接９及びルー
プ状溶接１０がなされ、所定の深さまで耐熱材が肉盛り
されて強化される。溶接トーチ７が直線溝５との接続位
置８に戻って、溶接肉盛りがループ状溶接１０の開始点
と若干重なったなら、溶接終了とする。従って溶接肉盛
りが重なる部位（８）は、ピストンピンの方向６と直角
な位置に限られる。
【００１０】溶接肉盛りが終わったなら、図２に示した
ように、ループ状溶接１０の部分が開口縁となるような
最終加工線１１に従って切削加工する。またピストン表
面の余盛りの部分も切削する。これでリップ部１２は、
ループ状溶接１０によって実質的に成形されることとな
り、所望する強いスキッシュが得られるような設計キャ
ビティに仕上げられる。
ように、ループ状溶接１０の部分が開口縁となるような
最終加工線１１に従って切削加工する。またピストン表
面の余盛りの部分も切削する。これでリップ部１２は、
ループ状溶接１０によって実質的に成形されることとな
り、所望する強いスキッシュが得られるような設計キャ
ビティに仕上げられる。
【００１１】このように、ピストンピンと直角な方向に
ダミー溶接９を行い、その位置から溶接肉盛りを開始
し、環溝４に従って一周して終了させるようにしたの
で、高応力発生方向であるピストンピンの方向６と溶接
肉盛りの重なりの部位（８）とが一致することがなく、
酸化被膜に起因した溶着不良等があっても、熱亀裂発生
に至るのを防ぐことができる。すなわち熱亀裂を誘発す
ることがない信頼性の高い改質とすることができ、リッ
プ部１２が耐熱強化されたピストンを製造することがで
きる。このピストンによる燃焼室は、排出ガス中のＮＯ
X 低減、燃費向上、始動性の改善、始動時の白煙対策が
達成されるものである。
ダミー溶接９を行い、その位置から溶接肉盛りを開始
し、環溝４に従って一周して終了させるようにしたの
で、高応力発生方向であるピストンピンの方向６と溶接
肉盛りの重なりの部位（８）とが一致することがなく、
酸化被膜に起因した溶着不良等があっても、熱亀裂発生
に至るのを防ぐことができる。すなわち熱亀裂を誘発す
ることがない信頼性の高い改質とすることができ、リッ
プ部１２が耐熱強化されたピストンを製造することがで
きる。このピストンによる燃焼室は、排出ガス中のＮＯ
X 低減、燃費向上、始動性の改善、始動時の白煙対策が
達成されるものである。
【００１２】なおダミー溶接９の位置はピストンピンと
直角の方向に限るものではなく、ピストンピンの方向６
から充分に離間する位相であればよい。またダミー溶接
９の部位は、耐熱強度はそれほど必要でないので、ルー
プ状溶接１０とは肉盛り材質を変えることもできる。例
えばダミー溶接９を溶接性に優れた純アルミで行い、ル
ープ状溶接１０を耐熱性に優れた合金材を用いて行うこ
とが考えられる。この場合、溶接トーチ７は純アルミ用
と耐熱合金用との二本が必要になるが、予熱の効果及び
溶接性が良いという利点からみて、肉盛り溶接後の溶接
部位の非破壊検査が楽になることから、実用性が大きい
と見込まれる。
直角の方向に限るものではなく、ピストンピンの方向６
から充分に離間する位相であればよい。またダミー溶接
９の部位は、耐熱強度はそれほど必要でないので、ルー
プ状溶接１０とは肉盛り材質を変えることもできる。例
えばダミー溶接９を溶接性に優れた純アルミで行い、ル
ープ状溶接１０を耐熱性に優れた合金材を用いて行うこ
とが考えられる。この場合、溶接トーチ７は純アルミ用
と耐熱合金用との二本が必要になるが、予熱の効果及び
溶接性が良いという利点からみて、肉盛り溶接後の溶接
部位の非破壊検査が楽になることから、実用性が大きい
と見込まれる。
【００１３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、溶接肉盛
りにより確実に耐熱亀裂性の向上が達成されるという優
れた効果を発揮する。
りにより確実に耐熱亀裂性の向上が達成されるという優
れた効果を発揮する。
【図１】本発明に係わるピストンの表面改質方法の一実
施例を示した斜視図である。
施例を示した斜視図である。
【図２】図１の要部縦断面図である。
１ 粗材（ピストン） ２ キャビティ（基本形状） ４ 環溝（閉ループ経路） ６ ピストンピンの方向（高応力発生方向） ８ 接続位置（溶接の重なる部位） １０ ループ状溶接
Claims (1)
- 【請求項１】 ピストンに形成されるキャビティの開口
縁に沿って閉ループ状に肉盛り溶接することにより表面
を改質させる方法であって、その肉盛り溶接を、上記閉
ループ経路上で溶接の重なる部位がピストンの高応力発
生方向と一致しないように、移行させることを特徴とす
るピストンの表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23135894A JPH0893548A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | ピストンの表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23135894A JPH0893548A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | ピストンの表面改質方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0893548A true JPH0893548A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16922373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23135894A Pending JPH0893548A (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | ピストンの表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0893548A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110373A1 (ja) | 2008-03-03 | 2009-09-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1994
- 1994-09-27 JP JP23135894A patent/JPH0893548A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110373A1 (ja) | 2008-03-03 | 2009-09-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US8887492B2 (en) | 2008-03-03 | 2014-11-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas purification apparatus of an internal combustion engine |
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