JPH09295173A - 内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置 - Google Patents
内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置Info
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- JPH09295173A JPH09295173A JP8110931A JP11093196A JPH09295173A JP H09295173 A JPH09295173 A JP H09295173A JP 8110931 A JP8110931 A JP 8110931A JP 11093196 A JP11093196 A JP 11093196A JP H09295173 A JPH09295173 A JP H09295173A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピストンリング溝を形成する際に金属による
肉盛り層を形成する工程を有するピストンの製造方法に
おいて、ピストン母材と肉盛りした金属との界面に発生
するマイクロクラックを減少させ、ピストンの強度をよ
り向上することのできる内燃機関用ピストンの製造方法
およびその製造装置を提供する。 【解決手段】 ピストン母材５０を回転させながらピス
トン母材５０に形成されている溝に金属粉末を投入し
て、レーザビーム１０によりこの金属粉末を溶融して肉
盛り層５５を得る工程において、ピストン母材５０を保
持する治具１にヒータ３により暖めたシリコンオイル２
を循環させて、ピストン母材５０を加温することで、溶
融した金属の冷却速度を１２２℃以下とすることを特徴
とする内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装
置。
肉盛り層を形成する工程を有するピストンの製造方法に
おいて、ピストン母材と肉盛りした金属との界面に発生
するマイクロクラックを減少させ、ピストンの強度をよ
り向上することのできる内燃機関用ピストンの製造方法
およびその製造装置を提供する。 【解決手段】 ピストン母材５０を回転させながらピス
トン母材５０に形成されている溝に金属粉末を投入し
て、レーザビーム１０によりこの金属粉末を溶融して肉
盛り層５５を得る工程において、ピストン母材５０を保
持する治具１にヒータ３により暖めたシリコンオイル２
を循環させて、ピストン母材５０を加温することで、溶
融した金属の冷却速度を１２２℃以下とすることを特徴
とする内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンの製造方法および製造装置に関し、特にピストンリン
グを形成するためにピストン外周面に沿って設けられた
溝に金属の肉盛り層を形成する工程を有する内燃機関用
ピストンの製造方法および製造装置に関する。
ンの製造方法および製造装置に関し、特にピストンリン
グを形成するためにピストン外周面に沿って設けられた
溝に金属の肉盛り層を形成する工程を有する内燃機関用
ピストンの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用ピストンの製造工程の中に、
アルミ合金により形成されたピストン母材の頂頭部（ピ
ストンヘッド、ピストンクラウンなどと称する部分）に
ピストンリング溝を形成する工程がある。
アルミ合金により形成されたピストン母材の頂頭部（ピ
ストンヘッド、ピストンクラウンなどと称する部分）に
ピストンリング溝を形成する工程がある。
【０００３】このピストンリング溝の形成において、ピ
ストンリング溝部分の耐磨耗性、耐久性の向上を目的と
して、図９に示すように、ピストン母材５０のピストン
リングが装着される部分に溝５６を形成し、その溝内に
銅合金を肉盛りし、この銅合金による肉盛り層５５を溝
加工することでピストンリング溝６０を形成する方法が
ある（例えば、特開平２−１２５９５２号公報）。
ストンリング溝部分の耐磨耗性、耐久性の向上を目的と
して、図９に示すように、ピストン母材５０のピストン
リングが装着される部分に溝５６を形成し、その溝内に
銅合金を肉盛りし、この銅合金による肉盛り層５５を溝
加工することでピストンリング溝６０を形成する方法が
ある（例えば、特開平２−１２５９５２号公報）。
【０００４】この様なピストンリング溝を形成するため
の銅合金の肉盛り方法として、従来は、図７に示すよう
に、治具３０によりピストン母材５０を保持し、かつ回
転させながら、粉末供給装置６により銅合金の粉末をピ
ストン母材５０に形成された溝内に投入し、この銅粉末
が投入された部分をレーザビーム１０によって局所的に
加熱することで銅粉末を溶融させ、もってピストンリン
グ溝が形成される部分に銅合金による肉盛り層５５を形
成している。
の銅合金の肉盛り方法として、従来は、図７に示すよう
に、治具３０によりピストン母材５０を保持し、かつ回
転させながら、粉末供給装置６により銅合金の粉末をピ
ストン母材５０に形成された溝内に投入し、この銅粉末
が投入された部分をレーザビーム１０によって局所的に
加熱することで銅粉末を溶融させ、もってピストンリン
グ溝が形成される部分に銅合金による肉盛り層５５を形
成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法で肉盛
り層を形成した場合、銅粉末を溶融させるレーザスポッ
トが小さいため、粉末で供給された銅合金のみがわずか
な範囲で溶融するのに対し、ピストン母材自体はそれほ
ど加熱されない。このため、溶融した銅合金の温度とピ
ストン母材との温度差が大きく、また、その冷却速度の
差も大きいため、銅合金の凝固収縮による応力によっ
て、図８に示すように、ピストン母材５０と凝固した銅
合金による肉盛り層５５との界面部分に２μｍ程度のマ
イクロクラック６５が発生して、この部分の強度低下を
招き、ピストンとしての歩留まりが悪くなるといった問
題があった。
り層を形成した場合、銅粉末を溶融させるレーザスポッ
トが小さいため、粉末で供給された銅合金のみがわずか
な範囲で溶融するのに対し、ピストン母材自体はそれほ
ど加熱されない。このため、溶融した銅合金の温度とピ
ストン母材との温度差が大きく、また、その冷却速度の
差も大きいため、銅合金の凝固収縮による応力によっ
て、図８に示すように、ピストン母材５０と凝固した銅
合金による肉盛り層５５との界面部分に２μｍ程度のマ
イクロクラック６５が発生して、この部分の強度低下を
招き、ピストンとしての歩留まりが悪くなるといった問
題があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、ピストンリング
溝を形成する際に、金属による肉盛り層を形成する工程
を有するピストンの製造方法において、ピストン母材と
肉盛りした金属との界面に発生するマイクロクラックを
減少させ、ピストンの強度をより向上させることができ
る内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置を
提供することである。
溝を形成する際に、金属による肉盛り層を形成する工程
を有するピストンの製造方法において、ピストン母材と
肉盛りした金属との界面に発生するマイクロクラックを
減少させ、ピストンの強度をより向上させることができ
る内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置を
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、ピストン母材の外周面に沿
って設けられた溝に金属粉末を投入しながら、該ピスト
ン母材を回転させ、該金属粉末投入部分にレーザービー
ムを照射して該金属粉末を溶融し、該溝部分に金属の肉
盛り層を形成する工程を有する内燃機関用ピストンの製
造方法において、前記工程中、前記レーザービームの照
射によって溶融した金属粉末が冷える際の冷却速度が１
２２℃／ｓｅｃ以下となるように前記ピストン母材を加
温することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法
である。
の請求項１記載の本発明は、ピストン母材の外周面に沿
って設けられた溝に金属粉末を投入しながら、該ピスト
ン母材を回転させ、該金属粉末投入部分にレーザービー
ムを照射して該金属粉末を溶融し、該溝部分に金属の肉
盛り層を形成する工程を有する内燃機関用ピストンの製
造方法において、前記工程中、前記レーザービームの照
射によって溶融した金属粉末が冷える際の冷却速度が１
２２℃／ｓｅｃ以下となるように前記ピストン母材を加
温することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法
である。
【０００８】また、本発明は、請求項１記載の内燃機関
用ピストンの製造方法において、前記ピストン母材の温
度を１００〜１５０℃とすることを特徴とする内燃機関
用ピストンの製造方法である。
用ピストンの製造方法において、前記ピストン母材の温
度を１００〜１５０℃とすることを特徴とする内燃機関
用ピストンの製造方法である。
【０００９】また、上記目的を達成するための請求項３
記載の本発明は、ピストン母材の外周面に沿って設けら
れた溝に金属粉末を投入しながら、該ピストン母材を回
転させ、該金属粉末投入部分にレーザービームを照射し
て該金属粉末を溶融し、該溝部分に金属の肉盛り層を形
成する工程を有する内燃機関用ピストンの製造方法にお
いて、前記工程中、前記ピストン母材を加温して、溶融
した金属が急激に冷えないようにすることを特徴とする
内燃機関用ピストンの製造方法である。
記載の本発明は、ピストン母材の外周面に沿って設けら
れた溝に金属粉末を投入しながら、該ピストン母材を回
転させ、該金属粉末投入部分にレーザービームを照射し
て該金属粉末を溶融し、該溝部分に金属の肉盛り層を形
成する工程を有する内燃機関用ピストンの製造方法にお
いて、前記工程中、前記ピストン母材を加温して、溶融
した金属が急激に冷えないようにすることを特徴とする
内燃機関用ピストンの製造方法である。
【００１０】さらに、上記目的を達成するための請求項
３記載の本発明は、外周面に沿って溝が設けられたピス
トン母材を保持し、該ピストン母材を回転させるピスト
ン母材保持手段と、前記溝に金属粉末を投入する金属粉
末投入手段と、前記溝に投入された金属粉末を加熱溶融
させるためのレーザビームを発生するレーザ発振手段
と、前記ピストン母材保持手段を加熱する加熱手段と、
を有することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装
置である。
３記載の本発明は、外周面に沿って溝が設けられたピス
トン母材を保持し、該ピストン母材を回転させるピスト
ン母材保持手段と、前記溝に金属粉末を投入する金属粉
末投入手段と、前記溝に投入された金属粉末を加熱溶融
させるためのレーザビームを発生するレーザ発振手段
と、前記ピストン母材保持手段を加熱する加熱手段と、
を有することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装
置である。
【００１１】
【発明の効果】本発明は請求項ごとに以下のような効果
を奏する。
を奏する。
【００１２】請求項１記載の本発明によれば、ピストン
母材の外周面に沿って設けられた溝に投入した金属粉末
をレーザービームを照射して溶融した後、この溶融した
金属が冷却する際の冷却速度を１２２℃／ｓｅｃ以下と
なるように前記ピストン母材を加温することとしたの
で、溶融した金属が冷却凝固する際に発生する応力が少
なくなり、強度低下を招く金属とピストン母材界面で発
生するマイクロクラックを低減することができ、耐磨耗
性、耐久性をより向上させたピストンを得ることができ
る。
母材の外周面に沿って設けられた溝に投入した金属粉末
をレーザービームを照射して溶融した後、この溶融した
金属が冷却する際の冷却速度を１２２℃／ｓｅｃ以下と
なるように前記ピストン母材を加温することとしたの
で、溶融した金属が冷却凝固する際に発生する応力が少
なくなり、強度低下を招く金属とピストン母材界面で発
生するマイクロクラックを低減することができ、耐磨耗
性、耐久性をより向上させたピストンを得ることができ
る。
【００１３】請求項２記載の本発明によれば、前記請求
項１記載の構成において、ピストン母材を１００〜１５
０℃にすることとしたので、溶融した金属の冷却速度を
１２２℃以下とすることができ、請求項１による効果同
様に、マイクロクラックの発生を低減することができ、
耐磨耗性、耐久性をより向上させたピストンを得ること
ができる。
項１記載の構成において、ピストン母材を１００〜１５
０℃にすることとしたので、溶融した金属の冷却速度を
１２２℃以下とすることができ、請求項１による効果同
様に、マイクロクラックの発生を低減することができ、
耐磨耗性、耐久性をより向上させたピストンを得ること
ができる。
【００１４】請求項３記載の本発明によれば、ピストン
母材を加温して溶融した金属が急激に冷えないようにし
たので、溶融した金属が冷却凝固する際に発生する応力
が少なくなり、強度低下を招く金属とピストン母材界面
で発生するマイクロクラックを低減することができ、耐
磨耗性、耐久性をより向上させたピストンを得ることが
できる。
母材を加温して溶融した金属が急激に冷えないようにし
たので、溶融した金属が冷却凝固する際に発生する応力
が少なくなり、強度低下を招く金属とピストン母材界面
で発生するマイクロクラックを低減することができ、耐
磨耗性、耐久性をより向上させたピストンを得ることが
できる。
【００１５】請求項４記載の本発明によれば、加熱手段
によりピストン母材保持手段を加熱することとしたの
で、このピストン母材保持手段が加熱されることでピス
トン母材の温度が上昇して、溶融した金属の冷却速度が
遅くなり、溶融した金属が冷却凝固する際に発生する応
力が少なくなり、強度低下を招く金属とピストン母材界
面で発生するマイクロクラックを低減することができ、
耐磨耗性、耐久性をより向上させたピストンを得ること
ができる。
によりピストン母材保持手段を加熱することとしたの
で、このピストン母材保持手段が加熱されることでピス
トン母材の温度が上昇して、溶融した金属の冷却速度が
遅くなり、溶融した金属が冷却凝固する際に発生する応
力が少なくなり、強度低下を招く金属とピストン母材界
面で発生するマイクロクラックを低減することができ、
耐磨耗性、耐久性をより向上させたピストンを得ること
ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の一実施の形態を説明する。
本発明の一実施の形態を説明する。
【００１７】図１は、本発明を適用した内燃機関用ピス
トンの製造装置の構成を示す概略図である。なお、図５
に示した従来の製造装置の構成と同様の機能を有するも
のについては同一の符号を付した。
トンの製造装置の構成を示す概略図である。なお、図５
に示した従来の製造装置の構成と同様の機能を有するも
のについては同一の符号を付した。
【００１８】この製造装置は、ピストン母材５０を保持
し、かつこれを回転させるピストン母材保持手段である
治具１、ピストン母材の外周面に沿って形成されている
溝に銅合金の粉末を投入するための金属粉末投入手段で
ある粉末供給装置６と投入用ノズル７、投入した銅合金
粉末を加熱溶融するためのレーザビームを発振するレー
ザ発振手段である発振器８とこのレーザビーム１０を銅
合金粉末の投入される部分まで導く光学系９、および該
ピストン母材５０を加温することができるように治具１
を加熱する加熱手段よりなり、加熱手段としては、治具
１にシリコンオイル２を循環させるためのポンプ１１
と、該シリコンオイル２を貯留するオイル槽１２と、該
オイル槽１２内でシリコンオイル２を一定の温度にする
ためのヒータ３、温度調節器４および攪拌器５とから構
成されている。
し、かつこれを回転させるピストン母材保持手段である
治具１、ピストン母材の外周面に沿って形成されている
溝に銅合金の粉末を投入するための金属粉末投入手段で
ある粉末供給装置６と投入用ノズル７、投入した銅合金
粉末を加熱溶融するためのレーザビームを発振するレー
ザ発振手段である発振器８とこのレーザビーム１０を銅
合金粉末の投入される部分まで導く光学系９、および該
ピストン母材５０を加温することができるように治具１
を加熱する加熱手段よりなり、加熱手段としては、治具
１にシリコンオイル２を循環させるためのポンプ１１
と、該シリコンオイル２を貯留するオイル槽１２と、該
オイル槽１２内でシリコンオイル２を一定の温度にする
ためのヒータ３、温度調節器４および攪拌器５とから構
成されている。
【００１９】この製造装置では、オイル槽１２内のシリ
コンオイル２がヒータ３、温度調節器４および攪拌器５
によって温度制御されて約１２０〜１８０℃に保たれて
おり、このシリコンオイル２がポンプ１１により治具１
に供給されて循環し、ピストン母材５０を約１００〜１
５０℃に加温している。この様にピストン母材５０が加
温されている状態で、ピストン母材５０を回転させつ
つ、ピストン母材５０の溝に銅合金粉末を投入して、こ
れをレーザービーム１０により溶融する。このとき、溶
融された銅合金粉末の冷却速度は、ピストン母材５０が
加温されていることで、約１２２℃／ｓｅｃ以下に保た
れる。
コンオイル２がヒータ３、温度調節器４および攪拌器５
によって温度制御されて約１２０〜１８０℃に保たれて
おり、このシリコンオイル２がポンプ１１により治具１
に供給されて循環し、ピストン母材５０を約１００〜１
５０℃に加温している。この様にピストン母材５０が加
温されている状態で、ピストン母材５０を回転させつ
つ、ピストン母材５０の溝に銅合金粉末を投入して、こ
れをレーザービーム１０により溶融する。このとき、溶
融された銅合金粉末の冷却速度は、ピストン母材５０が
加温されていることで、約１２２℃／ｓｅｃ以下に保た
れる。
【００２０】以下、この製造装置によってピストン母材
の溝に銅合金を肉盛りした結果を説明する。
の溝に銅合金を肉盛りした結果を説明する。
【００２１】図２は、肉盛り部分の銅合金の温度履歴
を、ピストン母材５０を加温してその温度を制御した場
合（制御有り）と、従来同様にピストン母材５０を加温
しない場合（制御無し（従来））について示したもので
ある。
を、ピストン母材５０を加温してその温度を制御した場
合（制御有り）と、従来同様にピストン母材５０を加温
しない場合（制御無し（従来））について示したもので
ある。
【００２２】肉盛り工程は、温度制御の有無以外につい
ては、ピストン母材５０の外周面に沿って、溝幅６ｍ
ｍ、溝深さ５．７ｍｍ、開先角度７０度（望ましい範囲
は７０〜９０度）の断面略逆台形状（またはＶ字形状）
の溝を形成したピストン母材を前記治具１にセットし、
溝内に銅合金としてアルミブロンズ粉末を５９ｇ／ｍｉ
ｎで連続供給しながら、加工速度０．６ｍ／ｍｉｎでピ
ストン母材５０を回転させつつ、アルミブロンズ粉末の
供給部分に４．０ｋＷのレーザビーム１０を照射して肉
盛りを行ったものである。用いたピストン母材はＡＣ８
Ｃ（ＪＩＳ規格）、アルミブロンズは例えば、Ａｌ−１
０％、Ｎｉ−５％、Ｆｅ−３％、Ｃｕ−残部の組成によ
るものである。なお、銅合金としてはこの様なアルミブ
ロンズのほか、Ｃｕを１０〜３５％程度含むアルミ−銅
合金など、また、銅合金のほかにもモリブデンなどの金
属を含む合金などが好適に用いられる。
ては、ピストン母材５０の外周面に沿って、溝幅６ｍ
ｍ、溝深さ５．７ｍｍ、開先角度７０度（望ましい範囲
は７０〜９０度）の断面略逆台形状（またはＶ字形状）
の溝を形成したピストン母材を前記治具１にセットし、
溝内に銅合金としてアルミブロンズ粉末を５９ｇ／ｍｉ
ｎで連続供給しながら、加工速度０．６ｍ／ｍｉｎでピ
ストン母材５０を回転させつつ、アルミブロンズ粉末の
供給部分に４．０ｋＷのレーザビーム１０を照射して肉
盛りを行ったものである。用いたピストン母材はＡＣ８
Ｃ（ＪＩＳ規格）、アルミブロンズは例えば、Ａｌ−１
０％、Ｎｉ−５％、Ｆｅ−３％、Ｃｕ−残部の組成によ
るものである。なお、銅合金としてはこの様なアルミブ
ロンズのほか、Ｃｕを１０〜３５％程度含むアルミ−銅
合金など、また、銅合金のほかにもモリブデンなどの金
属を含む合金などが好適に用いられる。
【００２３】温度の測定は、図５に示すように、ピスト
ン母材５０に、肉盛り層を形成する溝５６の近傍に至る
直径３ｍｍ程の穴４０を開け、この穴４０内にクロメル
アルメル・ガラス被覆熱電対を取り付け、肉盛り層部分
の温度を測定したものである。なお、図５中、図５ａは
ピストンヘッド方向から見た平面図であり、図５ｂは図
５ａ中のＡ−Ａ線に沿う断面図である．温度履歴は、図
２に示すように、初めのうちは、温度制御有りの場合
も、無しの場合も、略同様に温度が上昇して、銅合金が
溶融する温度である以上に達する。その後、温度制御し
た場合はその冷却速度が１２０℃／ｓｅｃ程度で降温し
て凝固し、一方、温度制御しない場合には１４０℃／ｓ
ｅｃ以上の速さで降温する。すなわち、この図から分か
るように、ピストン母材を加温した場合には溶融した銅
合金の冷却速度を遅くすることができるのである。
ン母材５０に、肉盛り層を形成する溝５６の近傍に至る
直径３ｍｍ程の穴４０を開け、この穴４０内にクロメル
アルメル・ガラス被覆熱電対を取り付け、肉盛り層部分
の温度を測定したものである。なお、図５中、図５ａは
ピストンヘッド方向から見た平面図であり、図５ｂは図
５ａ中のＡ−Ａ線に沿う断面図である．温度履歴は、図
２に示すように、初めのうちは、温度制御有りの場合
も、無しの場合も、略同様に温度が上昇して、銅合金が
溶融する温度である以上に達する。その後、温度制御し
た場合はその冷却速度が１２０℃／ｓｅｃ程度で降温し
て凝固し、一方、温度制御しない場合には１４０℃／ｓ
ｅｃ以上の速さで降温する。すなわち、この図から分か
るように、ピストン母材を加温した場合には溶融した銅
合金の冷却速度を遅くすることができるのである。
【００２４】次に、この様に温度制御した場合としない
場合の、ピストン母材と銅合金との界面で発生するマイ
クロクラックの長さ（総延長）を図３に示す。図示する
ように、温度制御した場合は、温度制御しない場合と比
較して少ないことが分かる。
場合の、ピストン母材と銅合金との界面で発生するマイ
クロクラックの長さ（総延長）を図３に示す。図示する
ように、温度制御した場合は、温度制御しない場合と比
較して少ないことが分かる。
【００２５】また、銅合金の冷却速度が異なるようにピ
ストン母材の加温する温度を違えて複数のサンプルを作
成し、その冷却速度による肉盛り層部分の強度を比較し
た結果を図４に示す。図示するように、１２２℃／ｓｅ
ｃより冷却速度が低い場合に強度の高いサンプルが多数
得られるのに対して、冷却速度が速いサンプル（温度制
御をしない場合に相当する冷却速度）では全てが強度不
足となる。ここで強度は、３６ＭＰａ以下を強度不足で
あると判定した。これは、現行量産品（鋳鉄耐摩環の鋳
込み品）の場合の強度からそれと同等以上のものが得ら
れるようにするために３６ＭＰａを判定基準としたもの
である。
ストン母材の加温する温度を違えて複数のサンプルを作
成し、その冷却速度による肉盛り層部分の強度を比較し
た結果を図４に示す。図示するように、１２２℃／ｓｅ
ｃより冷却速度が低い場合に強度の高いサンプルが多数
得られるのに対して、冷却速度が速いサンプル（温度制
御をしない場合に相当する冷却速度）では全てが強度不
足となる。ここで強度は、３６ＭＰａ以下を強度不足で
あると判定した。これは、現行量産品（鋳鉄耐摩環の鋳
込み品）の場合の強度からそれと同等以上のものが得ら
れるようにするために３６ＭＰａを判定基準としたもの
である。
【００２６】この図から分かるように、溶融した銅合金
の冷却速度が１２２℃／ｓｅｃ以下、より好ましくは１
２０℃／ｓｅｃ以下とすることで、ピストンの肉盛り層
部分の強度が高いものが得られることが分かる。冷却速
度の下限については、図４に示した各サンプルの強度分
布から、できるだけ冷却速度の遅い方が強度の高いもの
が得られると推定できるが、あまりにも遅い場合、ピス
トン母材を回転させて肉盛り層を形成している関係で、
溶融した銅合金がピストン母材の回転によって流れ出し
てしまうので、また、流れ出さないようにピストン母材
の回転数を下げると生産性が悪くなるので、冷却速度は
１００℃／ｓｅｃ以上とするのが好ましい。
の冷却速度が１２２℃／ｓｅｃ以下、より好ましくは１
２０℃／ｓｅｃ以下とすることで、ピストンの肉盛り層
部分の強度が高いものが得られることが分かる。冷却速
度の下限については、図４に示した各サンプルの強度分
布から、できるだけ冷却速度の遅い方が強度の高いもの
が得られると推定できるが、あまりにも遅い場合、ピス
トン母材を回転させて肉盛り層を形成している関係で、
溶融した銅合金がピストン母材の回転によって流れ出し
てしまうので、また、流れ出さないようにピストン母材
の回転数を下げると生産性が悪くなるので、冷却速度は
１００℃／ｓｅｃ以上とするのが好ましい。
【００２７】なお、強度試験は、ＪＩＳ Ｚ２２４１
「金属材料引張試験方法」に準拠して、図６ａに示すよ
うに、肉盛り後のピストンヘッド部分から肉盛り層５５
を挟む試験片７０を切り出し、これを図６ｂに示すよう
に、引張試験装置８０により試験速度１．０ｍｍ／ｍｉ
ｎ、試験温度２３℃にて引張試験を行ったものである。
「金属材料引張試験方法」に準拠して、図６ａに示すよ
うに、肉盛り後のピストンヘッド部分から肉盛り層５５
を挟む試験片７０を切り出し、これを図６ｂに示すよう
に、引張試験装置８０により試験速度１．０ｍｍ／ｍｉ
ｎ、試験温度２３℃にて引張試験を行ったものである。
【００２８】以上のように、ピストン母材を加温して、
溶融した銅合金の冷却速度を遅くすることで、この銅合
金が冷却凝固する際に発生する応力が少なくなり、マイ
クロクラックの発生が低減し、より強度の高いピストン
が得られるようになる。
溶融した銅合金の冷却速度を遅くすることで、この銅合
金が冷却凝固する際に発生する応力が少なくなり、マイ
クロクラックの発生が低減し、より強度の高いピストン
が得られるようになる。
【図１】 本発明を適用した製造装置の構成を示す概略
図である。
図である。
【図２】 銅合金の温度履歴を示す図面である。
【図３】 ピストン母材を加温する温度制御をした場合
としない場合によるマイクロクラックの長さを比較した
図面である。
としない場合によるマイクロクラックの長さを比較した
図面である。
【図４】 銅合金の冷却速度と強度の関係を示す図面で
ある。
ある。
【図５】 ピストン母材に熱電対を配置するための位置
を示す図面である。
を示す図面である。
【図６】 強度試験を説明するための図面である。
【図７】 従来のピストン製造装置の構成を示す概略図
である。
である。
【図８】 マイクロクラックを説明するための肉盛り層
部分の断面図である。
部分の断面図である。
【図９】 ピストンの構造を示す一部破断側面図であ
る。
る。
１…治具、 ２…シリコンオイル、 ３…ヒータ、 ４…温度調節器、 ５…攪拌機、 ６…粉末供給装置、 ７…ノズル、 ８…レーザ発振器、 ９…光学系、 １０…レーザビーム、 １１…ポンプ、 １２…オイル槽。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｆ 3/10 Ｆ０２Ｆ 3/10 Ｂ Ｆ１６Ｊ 9/00 Ｆ１６Ｊ 9/00 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 ピストン母材の外周面に沿って設けられ
た溝に金属粉末を投入しながら、該ピストン母材を回転
させ、該金属粉末投入部分にレーザービームを照射して
該金属粉末を溶融し、該溝部分に金属の肉盛り層を形成
する工程を有する内燃機関用ピストンの製造方法におい
て、 前記工程中、前記レーザービームの照射によって溶融し
た金属粉末が冷える際の冷却速度が１２２℃／ｓｅｃ以
下となるように前記ピストン母材を加温することを特徴
とする内燃機関用ピストンの製造方法。 - 【請求項２】 前記内燃機関用ピストンの製造方法にお
いて、前記ピストン母材の温度を１００〜１５０℃とす
ることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用ピストン
の製造方法。 - 【請求項３】 ピストン母材の外周面に沿って設けられ
た溝に金属粉末を投入しながら、該ピストン母材を回転
させ、該金属粉末投入部分にレーザービームを照射して
該金属粉末を溶融し、該溝部分に金属の肉盛り層を形成
する工程を有する内燃機関用ピストンの製造方法におい
て、 前記工程中、前記ピストン母材を加温して、溶融した金
属が急激に冷えないようにすることを特徴とする内燃機
関用ピストンの製造方法。 - 【請求項４】 外周面に沿って溝が設けられたピストン
母材を保持し、該ピストン母材を回転させるピストン母
材保持手段と、 前記溝に金属粉末を投入する金属粉末投入手段と、 前記溝に投入された金属粉末を加熱溶融させるためのレ
ーザビームを発生するレーザ発振手段と、 前記ピストン母材保持手段を加熱する加熱手段と、を有
することを特徴とする内燃機関用ピストンの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8110931A JPH09295173A (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8110931A JPH09295173A (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09295173A true JPH09295173A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14548240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8110931A Withdrawn JPH09295173A (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 内燃機関用ピストンの製造方法およびその製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09295173A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1386687A1 (de) * | 2002-07-30 | 2004-02-04 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Kolbens sowie Kolben |
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| CN105149602A (zh) * | 2015-08-16 | 2015-12-16 | 河北工业大学 | 一种非晶纳米软磁粉体的制备方法及其收集专用装置 |
| JP2018526220A (ja) * | 2015-08-04 | 2018-09-13 | オートテック・エンジニアリング・アグルパシオン・デ・インテレス・エコノミコＡｕｔｏｔｅｃｈ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ．Ｉ．Ｅ． | 補強された構造部品 |
| CN113319443A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-08-31 | 济南金威刻科技发展有限公司 | 一种高精度ccd视觉定位激光切割机 |
-
1996
- 1996-05-01 JP JP8110931A patent/JPH09295173A/ja not_active Withdrawn
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