JPH11335767A - Aluminum alloy for forging, and its production - Google Patents

Aluminum alloy for forging, and its production

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JPH11335767A
JPH11335767A JP10144024A JP14402498A JPH11335767A JP H11335767 A JPH11335767 A JP H11335767A JP 10144024 A JP10144024 A JP 10144024A JP 14402498 A JP14402498 A JP 14402498A JP H11335767 A JPH11335767 A JP H11335767A
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JP
Japan
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forging
component
aluminum
aluminum alloy
intermetallic compound
Prior art date
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Application number
JP10144024A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshikatsu Koike
俊勝 小池
Yutaka Yamagata
裕 山縣
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11335767A publication Critical patent/JPH11335767A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To open up, for an Al-Si alloy having sufficiently reduced grain size of an intermetallic compound, avenues of use capable of exhibiting its usefulness. SOLUTION: The aluminum alloy for forging has a composition containing aluminum as a primary component and also containing at least <12 wt.% Si component and 0.7 wt.%, in total, of element components forming a refractory intermetallic compound together with aluminum, and also an average grain size of the intermetallic compound is <=10 μm. Particular attention is paid to the fact that ductility at the time of forging can be increased and cracking can be inhibited by making the average size of the intermetallic compound to <=10 μm and, as a result, forgeability can be improved, and this alloy can be used in the form of a forged product.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は鍛造用アルミニウム
合金及びその製造方法に関する。
The present invention relates to an aluminum alloy for forging and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】鍛造により成型される内燃機関のピスト
ンやシリンダライナー、コンロッド等の高温高負荷にさ
らされる材料として、高温における疲労強度および耐摩
耗性が優れるとともに薄肉形状が成型可能な鍛造性に優
れた材料が要求される。
2. Description of the Related Art As a material exposed to high temperature and high load, such as a piston, a cylinder liner, and a connecting rod of an internal combustion engine formed by forging, the material has excellent fatigue strength and abrasion resistance at high temperatures and has a forging property capable of forming a thin-walled shape. Excellent materials are required.

【0003】従来、例えば内燃機関のピストン材料とし
てはアルミニウム(Al)合金が用いられていた。この
アルミニウム合金にはシリコン(Si)が添加され、金
属組織中に硬質の初晶または共晶シリコン粒子を晶出さ
せてピストンの摺動面に要求される耐摩耗性および耐焼
付け性を高めることを図っている。
Conventionally, for example, an aluminum (Al) alloy has been used as a piston material for an internal combustion engine. Silicon (Si) is added to this aluminum alloy to crystallize hard primary crystals or eutectic silicon particles in the metal structure to increase the wear resistance and seizure resistance required for the sliding surface of the piston. Is being planned.

【0004】このようなアルミニウム合金は、合金のイ
ンゴットの状態でまたは各成分ごとのインゴットまたは
粉末の状態で溶解炉中で溶融され、これを冷却凝固させ
て丸棒状の連続鋳造体として引き出し、これを切断して
ビレットを形成し、このビレットを型内に投入してピス
トンを鍛造成型している。
[0004] Such an aluminum alloy is melted in a melting furnace in the form of an ingot of the alloy or in the form of an ingot or powder of each component, and is cooled and solidified to be drawn out as a continuous continuous rod-shaped cast. Is cut to form a billet, and the billet is put into a mold to forge a piston.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ンの含有量が重量割合で約12%未満の場合であって、
アルミニウムと高融点の金属間化合物を作る元素(F
e,Mn,Cr,Ti,V,Zr等)を含有する場合に
おいては、図9のAl−Si状態図に示すように、高融
点の初晶シリコンは析出せず、初晶アルミニウムが析出
し、このアルミニウムの金属間化合物の粒子サイズが金
属組織の特性に影響する。
However, when the silicon content is less than about 12% by weight,
Element (F) that forms a high melting point intermetallic compound with aluminum
e, Mn, Cr, Ti, V, Zr, etc.), as shown in the Al-Si phase diagram of FIG. The particle size of the aluminum intermetallic compound affects the properties of the metallographic structure.

【0006】従来のアルミニウム合金製造方法において
は、この金属間化合物の粒子が冷却過程で成長して20
μmあるいはそれ以上の大きさになって共晶組織中に散
在する。このように金属間化合物の粒子サイズが大きい
と、組織の延びが小さく結晶が割れやすくなって鍛造性
が低下し、また結晶粒子サイズが不均一となって耐摩耗
性が低下する。
In the conventional method for manufacturing an aluminum alloy, the particles of the intermetallic compound grow during the cooling process, and
It becomes a size of μm or more and is scattered in the eutectic structure. When the particle size of the intermetallic compound is large as described above, the elongation of the structure is small and the crystal is easily cracked, so that the forgeability is reduced. Further, the crystal particle size becomes non-uniform and the wear resistance is reduced.

【0007】さらに溶解炉から連続鋳造体として引き出
す際、丸棒の周囲と中心部とで温度分布が生じ、周囲が
速く冷却されて先に凝固し中心部が遅く凝固するため、
中心部の粒子がさらに成長して大きくなり粒子サイズが
さらに不均一になる。
Further, when a continuous cast body is drawn from the melting furnace, a temperature distribution is generated between the periphery and the center of the round bar, and the periphery is rapidly cooled, solidifies first, and the center solidifies slowly.
The particles at the center further grow and become larger, and the particle size becomes more uneven.

【0008】一方、溶融合金の冷却過程で攪拌作用を施
すことにより、結晶の核が攪拌分散されて冷却作用が高
められ、結晶粒子の成長が抑制されることが知られてい
る。したがって、Al−Si合金において、溶融合金の
冷却過程で攪拌作用を施すことにより、金属間化合物の
粒子サイズを例えば10μm程度以下に充分小さくでき
ることが考えられる。
On the other hand, it is known that, by applying a stirring action in the cooling process of the molten alloy, crystal nuclei are stirred and dispersed, the cooling action is enhanced, and the growth of crystal grains is suppressed. Therefore, it is considered that the particle size of the intermetallic compound can be sufficiently reduced to, for example, about 10 μm or less in the Al—Si alloy by performing the stirring action in the process of cooling the molten alloy.

【0009】しかしながら、このような金属間化合物の
粒子サイズを充分に小さくしたAl−Si合金につい
て、その有用性を発揮できる用途は知られていない。
[0009] However, there is no known application of the Al-Si alloy in which the particle size of the intermetallic compound is sufficiently reduced to exert its usefulness.

【0010】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、金属間化合物の粒子サイズを充分に小さくしたAl
−Si合金について、その有用性を発揮できる用途を開
発したアルミニウム合金の提供を目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points, and has been made in consideration of the above circumstances.
An object of the present invention is to provide an aluminum alloy that has been developed for use that can exhibit its usefulness with respect to a -Si alloy.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、アルミニウムを基本成分とし、少なく
とも、12%未満の重量割合のSi成分と、合計で0.
7%以上の重量割合のアルミニウムと高融点金属間化合
物を作る元素成分とを含有し、前記高融点金属間化合物
の粒子の平均サイズが10μm以下であることを特徴と
する鍛造用アルミニウム合金を提供する。
According to the present invention, in order to achieve the above object, in the present invention, aluminum is used as a basic component, and at least a Si component having a weight ratio of less than 12% is used in a total of 0.1 to 0.1%.
An aluminum alloy for forging, comprising 7% by weight or more of aluminum and an elemental component for forming a high melting point intermetallic compound, wherein the average particle size of the high melting point intermetallic compound is 10 μm or less. I do.

【0012】すなわち、本発明ではAlと高融点金属間
化合物を作る元素(Fe,Mn,Cr,Ti,V,Zr
等)を合計で0.7%以上含有し、この高融点金属間化
合物の粒子の平均サイズを10μm以下とすることによ
り、鍛造時の延性が高められ割れが抑制されて鍛造性が
高められる点に着目して、鍛造製品として用いる鍛造用
アルミニウム合金を提供するものである。
That is, in the present invention, the elements (Fe, Mn, Cr, Ti, V, Zr) which form a high melting point intermetallic compound with Al are used.
Etc.) in a total amount of 0.7% or more, and by setting the average size of the particles of the high melting point intermetallic compound to 10 μm or less, ductility during forging is increased, cracks are suppressed, and forgeability is enhanced. The present invention provides an aluminum alloy for forging used as a forged product.

【0013】さらに本発明では、基本成分のアルミニウ
ムと、少なくとも、12%未満の重量割合のSi成分
と、合計で0.7%以上の重量割合のアルミニウムと高
融点金属間化合物を作る元素成分とを溶融した後、凝固
して得られる鍛造用アルミニウム合金において、溶融合
金を凝固温度まで冷却する冷却過程において、凝固温度
近傍において前記溶融合金を攪拌することにより前記高
融点金属間化合物の粒子の平均サイズを10μm以下と
したことを特徴とする鍛造用アルミニウム合金を提供す
る。
Further, according to the present invention, aluminum as a basic component, at least a Si component having a weight ratio of less than 12%, and an aluminum component having a total weight ratio of at least 0.7% and an element component forming a high melting point intermetallic compound are provided. After forging, in a cooling process of cooling the molten alloy to the solidification temperature in the forging aluminum alloy obtained by solidification, the average of the particles of the high melting point intermetallic compound by stirring the molten alloy in the vicinity of the solidification temperature. An aluminum alloy for forging characterized in that the size is 10 μm or less.

【0014】このように溶融合金の冷却過程で、溶融合
金の凝固温度近傍で攪拌作用を施すことにより、高融点
金属間化合物の粒子の平均サイズを確実に10μm以下
とすることができる。
As described above, in the cooling process of the molten alloy, by performing the stirring action near the solidification temperature of the molten alloy, the average size of the particles of the high melting point intermetallic compound can be reliably reduced to 10 μm or less.

【0015】さらに本発明では、基本成分のアルミニウ
ムと、少なくとも、12%未満の重量割合のSi成分
と、合計で0.7%以上の重量割合のアルミニウムと高
融点金属間化合物を作る元素成分とを溶融した後、凝固
するようにした鍛造用アルミニウム合金の製造方法にお
いて、溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程におい
て、凝固温度近傍において前記溶融合金を攪拌すること
を特徴とする鍛造用アルミニウム合金の製造方法を提供
する。
Further, according to the present invention, aluminum as a basic component, at least a Si component having a weight ratio of less than 12%, and an aluminum component having a total weight ratio of at least 0.7% and an element component forming a high-melting intermetallic compound, In the method of manufacturing an aluminum alloy for forging that has been solidified after being melted, in the cooling step of cooling the molten alloy to the solidification temperature, the molten alloy is stirred near the solidification temperature. And a method for producing the same.

【0016】この方法により、前述のように、高融点金
属間化合物の粒子の平均サイズを確実に10μm以下と
することができる。
According to this method, as described above, the average size of the particles of the high melting point intermetallic compound can be reliably reduced to 10 μm or less.

【0017】さらに本発明では、上記鍛造用アルミニウ
ム合金を、鍛造型内において溶融温度以下の所定温度に
加熱した後鍛造し、あるいは鍛造型外において溶融温度
以下の所定温度に加熱したものを鍛造型内で鍛造するこ
とを特徴とする鍛造用アルミニウム合金からなる製品の
鍛造方法を提供する。
Further, in the present invention, the forging aluminum alloy is heated to a predetermined temperature lower than the melting temperature in the forging die and then forged, or heated to a predetermined temperature lower than the melting temperature outside the forging die. Provided is a method for forging a product made of an aluminum alloy for forging, which is characterized in that forging is performed in the inside.

【0018】この構成によれば、鍛造用アルミニウム合
金を溶融しない程度に加熱してから鍛造するため、鍛造
性がさらに高められる。
According to this structure, the forging aluminum alloy is heated to such an extent that it is not melted and then forged, so that the forgeability is further enhanced.

【0019】上記鍛造用アルミニウム合金の鍛造用途の
一例としては内燃機関用ピストンがある。
One example of the forging use of the above aluminum alloy for forging is a piston for an internal combustion engine.

【0020】上記鍛造用アルミニウム合金鍛造用途の別
の例として内燃機関用シリンダライナーがある。
Another example of the forging aluminum alloy forging application is a cylinder liner for an internal combustion engine.

【0021】また、本発明のアルミニウム合金を用いた
シリンダライナーを鋳込んで内燃機関用シリンダブロッ
クが構成される。
A cylinder block for an internal combustion engine is constructed by casting a cylinder liner using the aluminum alloy of the present invention.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明が適用される内燃
機関の一例の構成図である。この例は4サイクルエンジ
ン1を示す。シリンダブロック2の内面にシリンダライ
ナー3が圧入または鋳込まれて装着され、その内面をピ
ストン4が摺動する。ピストン4は、ピストンピン5、
コンロッド6およびクランクアーム7を介してクランク
軸8に連結される。シリンダブロック2の上方のシリン
ダヘッド部には、吸気管9および排気管10が接続さ
れ、それぞれ吸気弁11および排気弁12が装着され
る。吸気管9上にはスロットル13および燃料噴射弁1
4が装着される。15は点火プラグである。ピストン4
の上面にはバルブ逃げ16が形成される。
FIG. 1 is a configuration diagram of an example of an internal combustion engine to which the present invention is applied. This example shows a four-cycle engine 1. A cylinder liner 3 is mounted on the inner surface of the cylinder block 2 by press fitting or casting, and a piston 4 slides on the inner surface. The piston 4 has a piston pin 5,
It is connected to a crankshaft 8 via a connecting rod 6 and a crank arm 7. An intake pipe 9 and an exhaust pipe 10 are connected to a cylinder head portion above the cylinder block 2, and an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are mounted respectively. The throttle 13 and the fuel injection valve 1 are provided on the intake pipe 9.
4 is attached. Reference numeral 15 denotes a spark plug. Piston 4
A valve relief 16 is formed on the upper surface of the.

【0023】このようなエンジン1のピストン4やシリ
ンダライナー3あるいはコンロッド6等は、エンジンの
高出力化に伴い高温高回転で作動するため、充分な耐熱
性、耐摩耗性、強度が要求されるとともに製造時の鍛造
性が要求される。本発明ではこのような要求を満たすア
ルミニウム合金を提供する。
The piston 4, the cylinder liner 3, and the connecting rod 6 of the engine 1 operate at a high temperature and a high rotation with an increase in the output of the engine, so that sufficient heat resistance, wear resistance and strength are required. In addition, forgeability during manufacturing is required. The present invention provides an aluminum alloy satisfying such requirements.

【0024】図2は、本発明に係る鍛造用アルミニウム
合金を製造するための溶解炉の構成図であり、図3はこ
の鍛造用アルミニウム合金により鍛造品を製造する工程
を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a block diagram of a melting furnace for producing an aluminum alloy for forging according to the present invention, and FIG. 3 is a flow chart showing a process for producing a forged product from this aluminum alloy for forging.

【0025】図2に示すように、上部に投入口17を有
する溶解炉18の周囲にヒータ19が巻回され内部の溶
融した溶湯20を加熱する。溶融した合金(溶湯)20
は冷却されながら溶解炉18の底部からローラ21によ
り棒状の固体円柱形状の連続鋳造体23として引き出さ
れる。このような固体連続鋳造体23を引き出す際、丸
棒の周囲から冷却されるため中心部の冷却が遅れ、Aで
示すように温度分布が生じて周囲が固体で内部が液体の
状態ができる。本実施形態では、このような凝固位置の
近傍に電磁石または超音波発振器からなる攪拌装置24
を設けて、電磁誘導あるいは超音波振動により溶融金属
を攪拌し、結晶の核を分散させる。これにより中心部と
外周部の温度差が緩和され温度分布Aが抑制されて冷却
速度が速められ、粒子の成長が抑制されて粒子サイズが
小さくなるとともに結晶粒子が均一に分散して安定した
特性の製品が得られる。
As shown in FIG. 2, a heater 19 is wound around a melting furnace 18 having an inlet 17 at an upper portion to heat a molten metal 20 therein. Molten alloy (molten) 20
Is drawn out from the bottom of the melting furnace 18 by a roller 21 as a rod-shaped solid cylindrical continuous casting 23 while being cooled. When the solid continuous cast body 23 is pulled out, cooling from the periphery of the round bar delays the cooling of the central portion, and a temperature distribution is generated as shown by A, and the periphery is solid and the inside is in a liquid state. In the present embodiment, a stirrer 24 composed of an electromagnet or an ultrasonic oscillator is provided near such a solidification position.
Is provided to stir the molten metal by electromagnetic induction or ultrasonic vibration to disperse crystal nuclei. As a result, the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion is relaxed, the temperature distribution A is suppressed, the cooling rate is increased, the growth of the particles is suppressed, the particle size is reduced, and the crystal particles are uniformly dispersed and stable. Product is obtained.

【0026】このような合金を用いて鍛造品を製造する
場合のフローチャートを図3に示す。まず、本発明合金
の1つの例である以下の表1に示す組成のAl−Si合
金のインゴットを準備して、これを溶解炉18(図2)
の投入口17から投入する(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart of a process for manufacturing a forged product using such an alloy. First, an ingot of an Al—Si alloy having a composition shown in Table 1 below, which is one example of the alloy of the present invention, was prepared, and this was placed in a melting furnace 18 (FIG. 2).
(Step S1).

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】この場合、合金状態のインゴットを投入し
てもよいし、あるいは各成分ごとのインゴットまたは粉
末を投入して溶解炉内部で溶融混合してもよい。
In this case, an ingot in an alloy state may be charged, or an ingot or powder of each component may be charged and melted and mixed in the melting furnace.

【0029】次に、このインゴットを溶解し、前述のよ
うに電磁石等の攪拌装置24(図2)により溶融金属を
攪拌し核を分散させながら凝固させる(ステップS
2)。このとき、Si含有量を重量割合で12%未満と
した場合には、図9の状態図から分かるように、温度降
下に伴い、初晶シリコンは析出せず、シリコン粒子の影
響は小さくなり、他方Fe,Mn,Cr,TiとAlと
の間で作られた金属間化合物の粒子の影響が大きくな
る。本実施例では、攪拌作用により金属間化合物の成長
が抑制されるため粒子サイズは10μm程度以下であ
る。
Next, the ingot is melted, and the molten metal is stirred by the stirring device 24 (FIG. 2) such as an electromagnet to solidify while dispersing the nuclei as described above (step S).
2). At this time, when the Si content is less than 12% by weight, as can be seen from the phase diagram of FIG. 9, primary crystal silicon does not precipitate with the temperature drop, and the influence of silicon particles is reduced. On the other hand, the influence of particles of the intermetallic compound formed between Fe, Mn, Cr, and Ti and Al increases. In the present embodiment, the particle size is about 10 μm or less because the growth of the intermetallic compound is suppressed by the stirring action.

【0030】この場合、アルミニウムの接種材として、
リン(P)、ナトリウム(Na)、ストロンチウム(S
r)、アンチモン(Sb)等を添加しておくことによ
り、結晶の核が多くなり金属間化合物の微細化がさらに
促進される。
In this case, as the inoculant of aluminum,
Phosphorus (P), sodium (Na), strontium (S
By adding r), antimony (Sb) or the like, the number of crystal nuclei increases, and the miniaturization of the intermetallic compound is further promoted.

【0031】なおSiの重量%として10.0〜12.
0の例を示したが、10%以下の例えば5%〜10%で
もよい。
The weight percentage of Si is 10.0 to 12.
Although the example of 0 is shown, it may be 10% or less, for example, 5% to 10%.

【0032】このようにして金属間化合物の粒子サイズ
を10μm程度以下にした連続鋳造体は自然冷却されな
がら引き出され(ステップS3)、鍛造品単位に切断さ
れてビレットが形成される(ステップS4)。各ビレッ
トが型に入れられて鍛造品が成型される(ステップS
5)。このとき、アルミニウム合金のビレットを溶融し
ない程度に加熱してから、すなわち共晶温度(約570
℃)を超えない温度に加熱してから鍛造することが望ま
しい。この場合、鍛造型内で加熱し加熱後に鍛造したも
よいし、あるいは鍛造型外で加熱してこれを鍛造型内で
鍛造してもよい。これにより、鍛造性が高められ高品質
の鍛造品が得られる。
The continuous cast body in which the particle size of the intermetallic compound is reduced to about 10 μm or less is drawn out while being naturally cooled (step S3), and cut into forgings to form billets (step S4). . Each billet is put into a mold to form a forged product (step S
5). At this time, the aluminum alloy billet is heated so as not to melt, that is, the eutectic temperature (about 570)
It is desirable to forge after heating to a temperature not exceeding (° C). In this case, it may be heated in a forging die and forged after heating, or may be heated outside the forging die and forged in the forging die. Thereby, forgeability is enhanced and a high quality forged product is obtained.

【0033】続いて、鍛造品の強度を高めるために焼入
れ焼戻しのT6処理等の熱処理を施し(ステップS
6)、機械加工を施して形状を整えて鍛造加工処理を終
了する(ステップS7)。
Subsequently, in order to increase the strength of the forged product, heat treatment such as T6 treatment of quenching and tempering is performed (Step S).
6) After performing machining, the shape is adjusted, and the forging process is completed (step S7).

【0034】図4は、上記本発明に係るアルミニウム合
金を用いて鍛造するピストンの型の構成図であり、図5
は、鍛造したピストンの断面図である。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of a piston die forged using the aluminum alloy according to the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a forged piston.

【0035】図4に示すように、バルブ逃げ16(図
1)に対応する凸部25および強化用ファイバーフロー
形成のための凹部26を有する上型27と、枠型28a
および中型28bからなる下型28との間に、前述の本
発明に係る鍛造用アルミニウム合金からなるビレット2
9が挿入される。中型28bの肩部には鍛造品を成型後
にこれを抜出すための突出し棒30が備わり、突出し棒
30は油圧シリンダ30Aにより駆動される。
As shown in FIG. 4, an upper mold 27 having a convex portion 25 corresponding to the valve relief 16 (FIG. 1) and a concave portion 26 for forming a reinforcing fiber flow, and a frame mold 28a.
And a lower mold 28 composed of a middle mold 28b, a billet 2 made of the forging aluminum alloy according to the present invention described above.
9 is inserted. A protrusion 30 is provided on the shoulder of the middle mold 28b to remove the forged product after it has been formed, and the protrusion 30 is driven by a hydraulic cylinder 30A.

【0036】図5(A)に示すように、鍛造後のピスト
ン素材32には、外形の凹凸形状にしたがってファイバ
ーフロー31が形成され、これにより素材強度が高めら
れる。このようなピストン素材に機械加工を施してトッ
プランドやリング溝およびピストンピン孔等を加工形成
し、図5(B)に示すようにピストン33が完成する。
As shown in FIG. 5A, a fiber flow 31 is formed in the forged piston material 32 in accordance with the irregular shape of the outer shape, thereby increasing the strength of the material. Such a piston material is machined to form a top land, a ring groove, a piston pin hole, and the like, thereby completing the piston 33 as shown in FIG. 5B.

【0037】図6は、本発明が適用されるシリンダブロ
ックの断面図である。冷却水ジャケット36を有し、下
部にクランク室37が形成されたシリンダブロック34
の内面にシリンダライナー35が圧入または鋳込まれて
装着される。このシリンダライナー35の内面に沿って
前述のピストンが摺動するため、このシリンダライナー
35に対してもピストンと同様に、充分大きい耐熱性、
耐摩耗性、強度および鍛造性が要求される。したがっ
て、このシリンダライナーについても、前述の本発明に
係る鍛造用アルミニウム合金を用いて鍛造成型すること
により、鍛造性が優れ充分な強度で耐熱性および耐摩耗
性が優れた鍛造品が得られる。また、本発明の鍛造用ア
ルミニウム合金を使用し、鍛造プロセスを経てコンロッ
ドを製造してもよい。
FIG. 6 is a sectional view of a cylinder block to which the present invention is applied. A cylinder block 34 having a cooling water jacket 36 and a crank chamber 37 formed at a lower portion.
A cylinder liner 35 is mounted by press-fitting or casting on the inner surface of the cylinder. Since the piston slides along the inner surface of the cylinder liner 35, the cylinder liner 35 has sufficiently high heat resistance, like the piston,
Abrasion resistance, strength and forgeability are required. Therefore, also for the cylinder liner, by forging using the forging aluminum alloy according to the present invention, a forged product having excellent forgeability, sufficient strength, and excellent heat resistance and wear resistance can be obtained. Further, the connecting rod may be manufactured through the forging process by using the aluminum alloy for forging of the present invention.

【0038】図7は、Al−Si合金の金属間化合物の
平均粒径に対する金属間化合物の割れ発生頻度のグラフ
である。図から分かるように、平均粒径が約10μm以
下になると割れ発生率が急激に低下する。したがって、
本発明に係る鍛造用アルミニウム合金の金属間化合物の
平均粒径は10μm以下であることが望ましい。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the average particle size of the intermetallic compound of the Al-Si alloy and the frequency of occurrence of cracks in the intermetallic compound. As can be seen from the figure, when the average particle diameter is about 10 μm or less, the crack generation rate sharply decreases. Therefore,
The average particle size of the intermetallic compound of the aluminum alloy for forging according to the present invention is desirably 10 μm or less.

【0039】図8は、本発明に係る鍛造用アルミニウム
合金の顕微鏡写真である。(A)は100倍、(B)は
400倍を示す。黒色部分が金属間化合物であり、粒子
のサイズは約10μm以下でほぼ均一に散在しているこ
とが確認された。
FIG. 8 is a photomicrograph of the aluminum alloy for forging according to the present invention. (A) shows 100 times and (B) shows 400 times. It was confirmed that the black portion was an intermetallic compound, and the particles had a size of about 10 μm or less and were almost uniformly scattered.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、重量
割合で12%未満のSiと合計で0.7%以上の重量割
合のアルミニウムと高融点金属間化合物を作る元素成分
とを含有するアルミニウム合金において、凝固温度の近
傍で溶融合金を攪拌することにより、さらに好ましくは
接種材を添加することにより、金属間化合物の平均粒径
を10μm以下にすることができ、これにより、耐熱性
とともに鍛造性に優れ、耐摩耗性に優れ強度の高いアル
ミニウム合金が得られ、このアルミニウム合金を用いて
鍛造することにより薄肉部の成型性が良好で強度が高く
耐熱性および耐摩耗性に優れた信頼性の高い鍛造品が得
られる。
As described above, the present invention contains less than 12% by weight of Si, 0.7% or more by weight of aluminum in total, and an elemental component forming a high melting point intermetallic compound. In an aluminum alloy, the average particle size of the intermetallic compound can be reduced to 10 μm or less by stirring the molten alloy in the vicinity of the solidification temperature, and more preferably by adding an inoculant. An aluminum alloy with excellent forgeability, excellent wear resistance, and high strength is obtained. By forging with this aluminum alloy, thin sections have good moldability, high strength, high heat resistance, and excellent heat resistance and reliability. A highly forged product can be obtained.

【0041】このような鍛造品として、内燃機関のピス
トンおよびシリンダライナーを形成することにより、エ
ンジンの高出力化に対応して、高温高負荷時に焼き付け
を起こさず、耐熱性、耐摩耗性に優れ強度が強く信頼性
の高い動作が達成されるエンジンが得られる。
By forming a piston and a cylinder liner of an internal combustion engine as such a forged product, it does not seize at high temperature and high load, and is excellent in heat resistance and wear resistance in response to the high output of the engine. An engine that achieves strong and reliable operation is obtained.

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

【図1】 本発明が適用されるエンジンの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an engine to which the present invention is applied.

【図2】 本発明で用いる溶解炉の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a melting furnace used in the present invention.

【図3】 本発明の鍛造品製造工程のフローチャート。FIG. 3 is a flowchart of a forged product manufacturing process of the present invention.

【図4】 本発明で用いる鍛造型の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a forging die used in the present invention.

【図5】 図4の型を用いて鍛造したピストンの断面
図。
FIG. 5 is a sectional view of a piston forged by using the mold of FIG. 4;

【図6】 本発明が適用されるシリンダブロックの断面
図。
FIG. 6 is a sectional view of a cylinder block to which the present invention is applied.

【図7】 金属間化合物の割れ発生頻度のグラフ。FIG. 7 is a graph showing the frequency of occurrence of cracks in an intermetallic compound.

【図8】 本発明に係るアルミニウム合金の顕微鏡写
真。
FIG. 8 is a micrograph of the aluminum alloy according to the present invention.

【図9】 Al−Siの状態図。FIG. 9 is a state diagram of Al—Si.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:エンジン、2:シリンダブロック、3:シリンダラ
イナー、4:ピストン、5:ピストンピン、6:コンロ
ッド、7:クランクアーム、8:クランク軸、9:吸気
管、10:排気管、11:吸気弁、12:排気弁、1
3:スロットル、14:燃料噴射弁、15:点火プラ
グ、16:バルブ逃げ、17:投入口、18:溶解炉、
19:ヒータ、20:溶湯、21:ローラ、23:連続
鋳造体、24:攪拌装置、25:凸部、26:凹部、2
7:上型、28:下型、29:ビレット、30:突出し
棒、31:ファイバフロー、32:ピストン素材、3
3:ピストン、34:シリンダブロック、35:シリン
ダライナー、36:冷却ジャケット、37:クランク
室。
1: engine, 2: cylinder block, 3: cylinder liner, 4: piston, 5: piston pin, 6: connecting rod, 7: crank arm, 8: crankshaft, 9: intake pipe, 10: exhaust pipe, 11: intake Valve, 12: exhaust valve, 1
3: throttle, 14: fuel injection valve, 15: spark plug, 16: valve relief, 17: inlet, 18: melting furnace,
19: heater, 20: molten metal, 21: roller, 23: continuous casting, 24: stirrer, 25: convex, 26: concave, 2
7: upper mold, 28: lower mold, 29: billet, 30: protruding rod, 31: fiber flow, 32: piston material, 3
3: piston, 34: cylinder block, 35: cylinder liner, 36: cooling jacket, 37: crank chamber.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/043 C22F 1/043 // C22F 1/00 601 1/00 601 630 630K 630G 630D 651 651B 683 683 694 694B Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C22F 1/043 C22F 1/043 // C22F 1/00 601 1/00 601 630 630K 630G 630D 651 651B 683 683 694 694B

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルミニウムを基本成分とし、 少なくとも、12%未満の重量割合のSi成分と、 合計で0.7%以上の重量割合のアルミニウムと高融点
金属間化合物を作る元素成分とを含有し、 前記高融点金属間化合物の粒子の平均サイズが10μm
以下であることを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。
An aluminum-based basic component comprising at least a Si component having a weight ratio of less than 12% and an aluminum component having a total weight ratio of at least 0.7% and an element component forming a refractory intermetallic compound. The average particle size of the high melting point intermetallic compound particles is 10 μm
An aluminum alloy for forging, characterized in that:
【請求項2】基本成分のアルミニウムと、 少なくとも、12%未満の重量割合のSi成分と、 合計で0.7%以上の重量割合のアルミニウムと高融点
金属間化合物を作る元素成分とを溶融した後、凝固して
得られる鍛造用アルミニウム合金において、 溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程において、凝
固温度近傍において前記溶融合金を攪拌することにより
前記高融点金属間化合物の粒子の平均サイズを10μm
以下としたことを特徴とする鍛造用アルミニウム合金。
2. An aluminum component as a basic component, at least a Si component having a weight ratio of less than 12%, and an aluminum component having a total weight ratio of at least 0.7% and an element component forming a refractory intermetallic compound. Thereafter, in the aluminum alloy for forging obtained by solidification, in the cooling step of cooling the molten alloy to the solidification temperature, the average size of the particles of the high melting point intermetallic compound is 10 μm by stirring the molten alloy near the solidification temperature.
An aluminum alloy for forging, characterized in that:
【請求項3】基本成分のアルミニウムと、 少なくとも、12%未満の重量割合のSi成分と、 合計で0.7%以上の重量割合のアルミニウムと高融点
金属間化合物を作る元素成分とを溶融した後、凝固する
ようにした鍛造用アルミニウム合金の製造方法におい
て、 溶融合金を凝固温度まで冷却する冷却過程において、凝
固温度近傍において前記溶融合金を攪拌することを特徴
とする鍛造用アルミニウム合金の製造方法。
3. An aluminum component as a basic component, at least a Si component having a weight ratio of less than 12%, and an aluminum component having a total weight ratio of at least 0.7% and an element component forming a refractory intermetallic compound. A method for manufacturing an aluminum alloy for forging that is to be solidified, wherein in the cooling step of cooling the molten alloy to the solidification temperature, the molten alloy is agitated near the solidification temperature. .
【請求項4】請求項2に記載の鍛造用アルミニウム合金
を、鍛造型内において溶融温度以下の所定温度に加熱し
た後鍛造し、あるいは鍛造型外において溶融温度以下の
所定温度に加熱したものを鍛造型内で鍛造することを特
徴とする鍛造用アルミニウム合金からなる製品の鍛造方
法。
4. The aluminum alloy for forging according to claim 2, which is heated to a predetermined temperature lower than the melting temperature in a forging die and then forged, or heated to a predetermined temperature lower than the melting temperature outside the forging die. A forging method of a product made of an aluminum alloy for forging, which is forged in a forging die.
【請求項5】請求項1に記載の鍛造用アルミニウム合金
からなる内燃機関用ピストン。
5. A piston for an internal combustion engine comprising the aluminum alloy for forging according to claim 1.
【請求項6】請求項1に記載の鍛造用アルミニウム合金
からなる内燃機関用シリンダライナー。
6. A cylinder liner for an internal combustion engine comprising the aluminum alloy for forging according to claim 1.
【請求項7】請求項6に記載のシリンダライナーを鋳込
んでなる内燃機関用シリンダブロック。
7. A cylinder block for an internal combustion engine, wherein the cylinder liner according to claim 6 is cast.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009191367A (en) * 2003-12-18 2009-08-27 Showa Denko Kk Method for producing aluminum-alloy molded product
JP2012132054A (en) * 2010-12-21 2012-07-12 Toyota Central R&D Labs Inc Aluminum alloy casting and method of manufacturing the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5192709A (en) * 1975-02-12 1976-08-14 KAKYOSHOARUMINIUMUUKEISOKEIGOKINNO SHOSHOKEISOBISAIKAHO
JPS6439339A (en) * 1987-08-03 1989-02-09 Kobe Steel Ltd Wear-resistant aluminum alloy cast rod and its production
JPH01147039A (en) * 1987-12-02 1989-06-08 Kobe Steel Ltd Wear-resistant aluminum alloy and its manufacture
JPH07216488A (en) * 1994-02-07 1995-08-15 Leotec:Kk Al alloy stock for die casting in solid-liquid coexisting region and its production
JPH093581A (en) * 1995-06-15 1997-01-07 Nippon Light Metal Co Ltd Forged aluminum product with high fatigue strength and its production
WO1997006908A1 (en) * 1995-08-19 1997-02-27 Gkn Sankey Limited Method of manufacturing a cylinder block
JPH09249949A (en) * 1996-03-12 1997-09-22 Nippon Light Metal Co Ltd Production of aluminum extruded material forged product

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5192709A (en) * 1975-02-12 1976-08-14 KAKYOSHOARUMINIUMUUKEISOKEIGOKINNO SHOSHOKEISOBISAIKAHO
JPS6439339A (en) * 1987-08-03 1989-02-09 Kobe Steel Ltd Wear-resistant aluminum alloy cast rod and its production
JPH01147039A (en) * 1987-12-02 1989-06-08 Kobe Steel Ltd Wear-resistant aluminum alloy and its manufacture
JPH07216488A (en) * 1994-02-07 1995-08-15 Leotec:Kk Al alloy stock for die casting in solid-liquid coexisting region and its production
JPH093581A (en) * 1995-06-15 1997-01-07 Nippon Light Metal Co Ltd Forged aluminum product with high fatigue strength and its production
WO1997006908A1 (en) * 1995-08-19 1997-02-27 Gkn Sankey Limited Method of manufacturing a cylinder block
JPH09249949A (en) * 1996-03-12 1997-09-22 Nippon Light Metal Co Ltd Production of aluminum extruded material forged product

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009191367A (en) * 2003-12-18 2009-08-27 Showa Denko Kk Method for producing aluminum-alloy molded product
US8828157B2 (en) 2003-12-18 2014-09-09 Showa Denko K.K. Method for producing shaped article of aluminum alloy, shaped aluminum alloy article and production system
US9272327B2 (en) 2003-12-18 2016-03-01 Showa Denko K.K. Method for producing shaped article of aluminum alloy, shaped aluminum alloy article and production system
JP2012132054A (en) * 2010-12-21 2012-07-12 Toyota Central R&D Labs Inc Aluminum alloy casting and method of manufacturing the same

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