JPH1133700A - 異種金属の鋳ぐるみ構造 - Google Patents

異種金属の鋳ぐるみ構造

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JPH1133700A
JPH1133700A JP9203754A JP20375497A JPH1133700A JP H1133700 A JPH1133700 A JP H1133700A JP 9203754 A JP9203754 A JP 9203754A JP 20375497 A JP20375497 A JP 20375497A JP H1133700 A JPH1133700 A JP H1133700A
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俊昭 黒木
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    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium

Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関用ピストンのピン穴の部分に銅を主材
料とするブッシュを鋳ぐるむ際に、ブッシュとピストン
本体部との接合強度を高めるとともに、熱伝導率を改善
するようにした鋳ぐるみ構造を提供することを目的とす
る。 【解決手段】内燃機関用ピストン28のピン穴29の部
分に鋳ぐるまれる銅のブッシュ10の外表面に銅メッキ
層11と銀メッキ層12とを予め形成しておき、これら
のメッキ層11、12によって拡散および化合物層32
を接合面に形成するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は異種金属の鋳ぐるみ
構造に係り、とくにアルミニウムまたはアルミニウム合
金から成る鋳造品の中に異種金属から成る部材を鋳ぐる
むようにした異種金属の鋳ぐるみ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関のピストンは、従来よりアミル
ニウム合金を鋳造して製作されている。アルミニウム合
金から成るピストンは鋳造が容易であって、しかも軽量
であるという特徴を有している。
【0003】ところがアルミニウム合金製のピストンは
機械的強度が低いという欠点を有している。例えばピス
トンピンが挿通されるピン穴の部分は、燃焼に伴う圧力
をコンロッドに伝達する部分であるために、応力に伴う
変形や疲労亀裂が発生し、穴が異形になったり、ピスト
ンピンとの間でガタを生ずるという問題がある。
【0004】そこでピン穴の部分に機械的強度が高い異
種金属から成るブッシュを鋳ぐるむことが試みられてい
る。すなわち例えば銅や鉄によって製作された異種金属
のブッシュを鋳型内に配置しておき、このような状態に
おいて鋳型内のキャビティにアルミニウム合金の溶湯を
注入することによって、ピン穴の部分に上記銅や鉄のブ
ッシュが鋳ぐるまれたピストンが得られることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところがアルミニウム
合金から成る鋳物の中に、銅や鉄のブッシュを鋳ぐるむ
際に、従来は単純で機械的な鋳ぐるみが行なわれてい
た。したがってブッシュの外表面とアルミニウム合金か
ら成るピストン本体との接合強度が十分ではなく、しか
も両者の間に不連続な界面が存在していた。このために
熱伝導が十分に行なわれず、両者の間で熱勾配を生ずる
ことになっていた。
【0006】銅または鉄のブッシュの外表面に予めアル
フィン処理を行ない、このような状態でブッシュをピス
トンに鋳ぐるむようにすることも試みられている。アル
フィン処理を行なうことによって、金属接合を行なうこ
とが可能になるものの、アルフィン処理の条件管理が難
しく、コストが高くなるという問題がある。
【0007】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、アルミニウムまたはアルミニウム合金
から成る鋳造品を部分的に強化するために、銅、鉄、そ
の他の異種金属を鋳ぐるむ際に、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金から成る鋳造品と異種金属との間で金属
接合を行なうようにし、両者の界面における強度が十分
であってしかも熱伝導にも優れた接合構造を有する異種
金属の鋳ぐるみ構造を提供することを目的とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
またはアルミニウム合金から成る鋳造品の中に異種金属
から成る部材を鋳ぐるむようにした異種金属の鋳ぐるみ
構造において、前記異種金属から成る部材の表面に、鋳
ぐるみ後の接合状態が金属接合となるようにメッキ層を
設けるようにしたことを特徴とする異種金属の鋳ぐるみ
構造に関するものである。
【0009】前記メッキ層が銀メッキまたはニッケル−
ボロンメッキであってよい。また前記鋳造品がアルミニ
ウム合金から成る内燃機関用ピストンであって、そのピ
ストンピン穴の部分に銅を主成分とするブッシュが鋳ぐ
るまれていてよい。
【0010】アルミニウムまたはアルミニウム合金から
成る鋳造品に鋳ぐるまれる異種金属から成る部材の表面
に、とくに銀メッキまたはニッケル−ボロンメッキを行
なった後鋳ぐるむようにすると、銀メッキまたはニッケ
ル−ボロンメッキは、鋳ぐるみ時に熱が加わっても表面
酸化膜が生成し難く、このためにアルミニウムまたはア
ルミニウム合金の溶湯との間で良好な濡れを確保するこ
とが可能になる。このことから異種金属から成る部材と
鋳造品の本体部分との間での良好な金属接合を達成する
ことができる。このために接合部の断面の組織の構造と
して、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る部
材、拡散および化合物層、異種金属から成る部材と大別
して3つの連続層が確保される。そしてこのような3つ
の連続層によって高強度であってしかも不連続層が存在
しないことから、熱伝導にも優れる接合状態を得ること
が可能になる。
【0011】
【実施例】本実施例は、内燃機関用のアルミニウム合金
から成るピストンのピン穴の部分に、銅を主成分とする
ブッシュを鋳ぐるむようにし、これによってピン穴の部
分を補強するようにした内燃機関用ピストンの鋳ぐるみ
構造に関するものである。
【0012】図1はピストンのピン穴の部分に鋳ぐるま
れるブッシュ10を示している。ブッシュ10は次のよ
うな組成になっている。
【0013】 Al: 8.5〜10.5重量% Ni: 3.0〜6.0重量% Fe: 3.0〜6.0重量% Mn: 1.5重量%以下 不純物: 0.5重量%以下 Cu: 残り またここで用いられたブッシュ10はその内径が36m
mであって外径が41mmで、軸線方向の長さが26m
mである。
【0014】このようなブッシュ10の外表面に図2に
示すように銅メッキ11と銀メッキ12とをその順に施
した。まず厚さが3μmとなるように電解銅メッキを施
し、そしてこのような銅メッキ層11の上側に、電解銀
メッキを施し、厚さが3μmの銀メッキ層12を形成し
た。
【0015】このように外表面に銅メッキ層11と銀メ
ッキ層12とを施したブッシュ10を図3に示す加熱炉
16の棚板17上に並べ、350℃の温度で大気加熱を
行なった。
【0016】そしてこの後にブッシュ10を図4に示す
鋳造用鋳型21内に配置した。鋳造用鋳型21は内燃機
関用ピストンを鋳造するための鋳型であって、内部がキ
ャビティ22になっており、しかもキャビティ22の底
部にはピストンの内側の凹部を形成するための凸型23
が配されている。凸型23の両側には左右に一対の中子
ピン24が配され、このような中子ピン24に上記ブッ
シュ10が嵌合された状態で鋳造用鋳型21内に配置さ
れた。
【0017】このような状態において、次のような組成
のアルミニウム合金(JIS AC8A)を注入した。
【0018】 Si: 11.0〜13.0重量% Fe: 0.8重量%以下 Cu: 0.8〜1.3重量% Mn: 0.15重量%以下 Mg: 0.7〜1.3重量% Zn: 0.15重量%以下 Ni: 0.8〜1.5重量% Ti: 0.2重量%以下 Pb,Sn: 0.05重量%以下 Cr: 0.1重量%以下 Al: 残り このような組成のアルミニウム合金の溶湯を図4に示す
鋳造用鋳型21のキャビティ22内に注入して充填する
ことによって、図5に示すような内燃機関用ピストンが
鋳造された。この内燃機関用ピストン28は、ピン穴2
9の部分に上記ブッシュ10が鋳ぐるまれており、これ
によってピン穴29の部分の補強が行なわれるようにな
っている。
【0019】とくにこのような内燃機関用ピストン28
のピン穴29の部分に鋳ぐるまれているブッシュ10
は、銅メッキ層11と銀メッキ層12の存在によって、
図6に示すように、アルミニウム合金から成る部分28
とブッシュ10を構成する銅の部分10との間に、拡散
および化合物層32が形成されることになる。このよう
な拡散および化合物層32の組成は、CuAl2 、Cu
9 Al4 等の化合物から構成されており、その厚さが約
100μmに達する厚さであった。
【0020】ブッシュ10を鋳ぐるむ際に、その表面に
銅メッキ層11と銀メッキ層12とをそれぞれ比較的薄
く、例えば3μmずつ形成した後に鋳ぐるむことによっ
て、銅メッキ層11と銀メッキ層12は鋳ぐるみ時の熱
が加わっても表面に酸化膜を生成し難いため、アルミニ
ウム合金の溶湯との間で良好な濡れを確保することが可
能になり、良好な金属接合が行なわれる。そしてこのよ
うな金属接合により、図6に示すような組織を形成し、
アルミニウム合金層28、拡散および化合物層32、銅
ブッシュ10と大別して3つの連続層が確保されるよう
になる。とくに拡散および化合物層32によって、ブッ
シュ10とピストン本体部のアルミニウム合金28との
結合が高強度になり、不連続層がないことから熱伝導に
も優れた接合状態を得ることが可能になる。
【0021】図7および図8は拡散および化合物層32
の状態を観察するために、内燃機関用ピストン28のブ
ッシュ10との接合部を切出し、金属顕微鏡によって組
織を観察したものである。ここで図7は100倍で観察
を行ない、図8は500倍で観察を行なっている。
【0022】これらの顕微鏡写真から明らかなように、
化合物層32の部分で拡散層が形成されるとともに、不
連続層は認められていない。拡散層内部は複合化合物組
織で構成されていることがとくに図8から確認されてい
る。
【0023】ブッシュ10の外表面に上記のメッキ層1
1、12を形成したものと、従来の単純な冷しばめ品と
をそれぞれ試験片としてブッシュ10の部分の引抜き力
の比較評価を行なった。その結果従来の冷しばめのブッ
シュの場合には、14KNの引抜き力で引抜くことがで
きたのに対して、本実施の形態に係るピストンの場合に
は、39KNの引抜き力を要することが確認された。こ
のことは本実施の形態に係るブッシュ10が内燃機関用
ピストン28のアルミニウム合金から成る本体部分に強
い結合力で結合されていることを示している。
【0024】なお上記実施例においては、ブッシュ10
の外表面に銅メッキ層11と銀メッキ層12とを順次形
成するようにしているが、メッキの種類については、必
ずしも上記の組合わせである必要はなく、その他各種の
組合わせが可能である。例えばニッケル−ボロンメッキ
等のメッキ層を形成するようにしてもよい。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明は、異種金属から成
る部材の表面に、鋳ぐるみ後の接合状態が金属接合とな
るようにメッキ層を設けるようにしたものである。
【0026】従ってこのようなメッキ層によって、異種
金属とアルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造品の
本体部分との間の接合部に拡散および化合物層が形成さ
れ、このような化合物層によって異種金属から成る部材
が高強度で鋳ぐるまれるとともに、不連続層がないこと
から熱伝導率にも優れた接合状態を得ることが可能にな
る。
【0027】メッキ層が銀メッキまたはニッケル−ボロ
ンメッキである構成によれば、銀メッキ層またはニッケ
ル−ボロンメッキ層によってアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金と良好な濡れを示し、拡散および化合物層が
形成されることになる。
【0028】鋳造品がアルミニウム合金から成る内燃機
関用ピストンであって、そのピストンピン穴の部分に銅
を主成分とするブッシュが鋳ぐるまれている場合には、
銅製のブッシュが高強度でアルミニウム合金から成る内
燃機関用ピストンに鋳ぐるまれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブッシュの縦断面図である。
【図2】メッキ層が外表面に形成されたブッシュの縦断
面図である。
【図3】ブッシュを加熱するための加熱炉の縦断面図で
ある。
【図4】内燃機関用ピストンを鋳造するための鋳造用鋳
型の縦断面図である。
【図5】鋳造された内燃機関用ピストンの縦断面図であ
る。
【図6】ブッシュとピストン本体との接合部の構造を示
す拡大断面図である。
【図7】ブッシュとピストン本体との接合部の金属組織
を示す100倍の顕微鏡写真である。
【図8】ブッシュとピストン本体との接合部の金属組織
を示す500倍の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
10 ブッシュ 11 銅メッキ層 12 銀メッキ層 16 加熱炉 17 棚板 21 鋳造用鋳型 22 キャビティ 23 凸型 24 中子ピン 28 内燃機関用ピストン 29 ピン穴 32 拡散および化合物層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02F 3/10 F02F 3/10 B F16J 1/01 F16J 1/01 1/16 1/16 // C22C 21/02 C22C 21/02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムまたはアルミニウム合金から
    成る鋳造品の中に異種金属から成る部材を鋳くるむよう
    にした異種金属の鋳ぐるみ構造において、 前記異種金属から成る部材の表面に、鋳ぐるみ後の接合
    状態が金属接合となるようにメッキ層を設けるようにし
    たことを特徴とする異種金属の鋳ぐるみ構造。
  2. 【請求項2】前記メッキ層が銀メッキまたはニッケル−
    ボロンメッキであることを特徴とする請求項1に記載の
    異種金属の鋳ぐるみ構造。
  3. 【請求項3】前記鋳造品がアルミニウム合金から成る内
    燃機関用ピストンであって、そのピストンピン穴の部分
    に銅を主成分とするブッシュが鋳ぐるまれていることを
    特徴とする請求項1に記載の異種金属の鋳ぐるみ構造。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003053508A (ja) * 2001-08-14 2003-02-26 Nissan Motor Co Ltd 熱伝導円筒部材およびその製造方法ならびに熱伝導円筒部材を用いたアルミニウム合金製エンジン
KR100672084B1 (ko) * 2000-12-21 2007-01-19 재단법인 포항산업과학연구원 내마모성과 인성이 우수한 이중복합주조체의 제조방법
WO2007076813A1 (de) * 2005-12-21 2007-07-12 Mahle International Gmbh Kolben für einen verbrennungsmotor und verfahren zu seiner herstellung
KR100826658B1 (ko) 2006-11-13 2008-05-02 (주)신영유니크 이종금속 접합방법 및 이에 의해 제조된 접합체
KR101385930B1 (ko) * 2013-09-02 2014-04-16 (주)씨엠티 인서트 스크류의 제조방법
CN109746420A (zh) * 2019-03-15 2019-05-14 河北欧瑞特铝合金有限公司 镶铸在铝合金零件的钢套及铝合金零件内镶铸钢套的工艺

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS561258A (en) * 1979-06-14 1981-01-08 Daihatsu Motor Co Ltd Production of aluminum-dissimilar metal composite article
JPS60155751U (ja) * 1984-03-27 1985-10-17 三菱自動車工業株式会社 内燃機関のピストン
JPS60155752U (ja) * 1984-03-27 1985-10-17 三菱自動車工業株式会社 エンジン用ピストン
JPS6156764A (ja) * 1984-08-25 1986-03-22 Asahi Malleable Iron Co Ltd 鉄または鉄合金の鋳ぐるみ方法
JPS6428356A (en) * 1987-07-23 1989-01-30 Teikoku Piston Ring Co Ltd Production of joined metal of nickel-based metal and aluminum-based metal
JPH07124737A (ja) * 1993-10-29 1995-05-16 Aisin Seiki Co Ltd 溶融金属と固体金属との結合法
JPH09229192A (ja) * 1996-02-27 1997-09-02 Hino Motors Ltd 銅合金ブッシュ一体ピストン
JPH09329056A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Toyota Motor Corp 内燃機関用ピストン

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS561258A (en) * 1979-06-14 1981-01-08 Daihatsu Motor Co Ltd Production of aluminum-dissimilar metal composite article
JPS60155751U (ja) * 1984-03-27 1985-10-17 三菱自動車工業株式会社 内燃機関のピストン
JPS60155752U (ja) * 1984-03-27 1985-10-17 三菱自動車工業株式会社 エンジン用ピストン
JPS6156764A (ja) * 1984-08-25 1986-03-22 Asahi Malleable Iron Co Ltd 鉄または鉄合金の鋳ぐるみ方法
JPS6428356A (en) * 1987-07-23 1989-01-30 Teikoku Piston Ring Co Ltd Production of joined metal of nickel-based metal and aluminum-based metal
JPH07124737A (ja) * 1993-10-29 1995-05-16 Aisin Seiki Co Ltd 溶融金属と固体金属との結合法
JPH09229192A (ja) * 1996-02-27 1997-09-02 Hino Motors Ltd 銅合金ブッシュ一体ピストン
JPH09329056A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Toyota Motor Corp 内燃機関用ピストン

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100672084B1 (ko) * 2000-12-21 2007-01-19 재단법인 포항산업과학연구원 내마모성과 인성이 우수한 이중복합주조체의 제조방법
JP2003053508A (ja) * 2001-08-14 2003-02-26 Nissan Motor Co Ltd 熱伝導円筒部材およびその製造方法ならびに熱伝導円筒部材を用いたアルミニウム合金製エンジン
WO2007076813A1 (de) * 2005-12-21 2007-07-12 Mahle International Gmbh Kolben für einen verbrennungsmotor und verfahren zu seiner herstellung
US8181623B2 (en) 2005-12-21 2012-05-22 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine
KR100826658B1 (ko) 2006-11-13 2008-05-02 (주)신영유니크 이종금속 접합방법 및 이에 의해 제조된 접합체
KR101385930B1 (ko) * 2013-09-02 2014-04-16 (주)씨엠티 인서트 스크류의 제조방법
CN109746420A (zh) * 2019-03-15 2019-05-14 河北欧瑞特铝合金有限公司 镶铸在铝合金零件的钢套及铝合金零件内镶铸钢套的工艺
CN109746420B (zh) * 2019-03-15 2024-02-02 河北欧瑞特铝合金有限公司 镶铸在铝合金零件的钢套及铝合金零件内镶铸钢套的工艺

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