JPH11515055A - 基材がオーステナイト鋳鉄である補強部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルミニウムベースの合金からなるエンジン部材、特にピストンと金属間結合しているオーステナイト鋳鉄からなる補強部材において、結合強度が基材中での黒鉛形成に無関係に改善される。このため、組織は金属間結合の範囲内での補強部材の表面の少なくとも部分表面でオーステナイト−レデブライトを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 基材がオーステナイト鋳鉄である補強部材 本発明は、基材がオーステナイト鋳鉄であり、アルミニウムベースの合金から なるエンジン部材、特にピストンと金属間結合している補強部材に関する。この 種の補強部材は、ディーゼルエンジン用のアルミニウムピストンの場合の特にリ ング支持体として、時にはへこみ縁部保護部としても用いられる。 大部分がオーステナイトＧＧＬからなる補強部材とピストン材料との結合は、 約１９５０年来の先行技術において公知のアルフィン法によって製造され、補強 部材はピストン材料で周囲を鋳込まれる前にＡｌＳｉ溶融物中に浸漬され、その 際に補強部材の表面に金属間層が形成される。 ディーゼルエンジンの場合、過去に連続的にピストン負荷を高めることで、今 まで生産されたアルフィン結合の強度限界が判明したため、より高い結合強度が 必要とされる。 従って、ドイツ国特許出願公開（ＤＥ−ＯＳ）第４２２１４４８号明細書です でに、球状の又は虫状の黒鉛組織（globularer oder vermicularer Graphitausb ildung）を有するオーステナイト鋳鉄を使用することが提案され、それにより片 状の黒鉛組織を有す る通常のＧＧＬ材料と比較して結合強度が改善される。 この解決策の欠点はまず、ＧＧＬリング支持体材料と比較して加工性が悪く、 熱伝導性が低くかつ耐摩耗性もいくらか悪い、長期間補強するリング支持体材料 であるＧＧＧリング支持体材料の放棄を意味することである。さらにＧＧＧ材料 はＧＧＬ材料よりも若干高価である。 従って、本発明の課題は、この種の補強部材において、使用した基材がＧＧＧ 黒鉛組織を有するか又はＧＧＬ黒鉛組織を有するかどうかに関係なく、金属間結 合の強度及び再現性を高めることにある。 この課題は、請求項１の特徴部により解決される。有利な実施態様は、従属形 式請求項の対象である。 オーステナイト−レデブライト組織とは、この場合、有利にオーステナイト鋳 鉄の再溶融（Umschmelzen）により生じた組織であると理解され、この場合オー ステナイト及びレデブライトは相互に並んで存在する。 著しく微細なオーステナイト−レデブライト組織及び同様に著しく微細な片状 でない黒鉛組織に限って、補強部材をＡｌベースの溶融浴中で浸漬する際に障害 のない金属間層を形成することができる。第１の剥離試験は、本発明による層が 、球状の黒鉛組織の際のドイツ国特許出願公開（ＤＥ−ＯＳ）第４２２１４４８ 号明細書から公知の金属間層と比較して、少なくと３０％高められたことを示す 。 金属間結合の範囲内にある補強部材の表面は、完全にか又は一部の範囲で、リ ング支持体の場合には有利にリング支持体背面領域で、再溶融によりオーステナ イト−レデブライトを形成することができる。 補強材料を再溶融させる方法として、レーザー再溶融法、誘導再溶融法又はＷ ＩＧ−再溶融法が挙げられる。 オーステナイト−レデブライト表面を有するオーステナイト鋳鉄からなる補強 部材を製造する他の実施態様として、チル鋳造が挙げられる。リング支持体の場 合、もちろん、このリング支持体がもはや遠心鋳造法では製造できず、レデブラ イトの加工性が悪いために通常のように鋳造ブッシュから削り出すことができず 、付加的に研削切断及び総形研削によって加工しなければならないか又は個別に 鋳造しなければならないという欠点が生じる。 本発明を次の３枚の断面写真により説明する。 図１はオーステナイト−レデブライトの再溶融したリング支持体背面部を有す るリング支持体の断面写真であり、 図２は金属間結合範囲の組織構造の断面写真であり、 図３はオーステナイト−レデブライト再溶融区域と 片状ゼオライトを有するオーステナイト基材との間の遷移を示す断面写真である 。 それぞれのピストンリングを収容するためのリング溝２ａ及び２ｂを備えたリ ング支持体１は、リング支持体背面部３にＷＩＧ再溶融により生じたオーステナ イト−レデブライト再溶融区域４を有する。リング支持材料は、Ｃ約２．６％、 Ｓｉ２．１％、Ｍｎ１．２％、Ｎｉ１５％、Ｃｒ１．５％及びＣｕ６％、残りＦ ｅからなるＧＧＬ−ＮｉＣｕＣｒ １５ ６ ２からなっている。 このリング支持体はＡｌＳｉ溶融物中でアルフィン化され、鋳型中に挿入され 、まだアルフィン層が硬化していない場合にピストン基材のＡｌＳｉ2ＣｕＮｉ Ｍｇを周囲に鋳込む。 図２はこうして生じた金属間結合の範囲内の組織を示す。再溶融されたオース テナイト−レデブライト区域５内でなお微細に分布した片状でない残留黒鉛が存 在する。これは、再溶融区域が著しく弱く磁性を帯びているにすぎないため、大 部分がオーステナイトで僅かな部分がレデブライトからなっていることを示して いる。再溶融区域のこの種の形成は、再溶融区域の熱膨張率が基材の熱膨張率と 著しく異ならず、かつ再溶融区域と基材との間の応力が生じない限り良好である 。 再溶融区域５とピストン基材６との間の界面で、こ の金属間結合層７は今まで公知のアルフィン層と比較して明らかに高い結合強度 を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． アルミニウムベースの合金からなるエンジン部材、特にピストンと金属間 結合している、基材がオーステナイト鋳鉄である補強部材において、この組織が 、補強部材（１）の金属間結合の範囲内にある表面の少なくとも部分面（３）で オーステナイト−レデブライトを形成していることを特徴とする補強部材。 ２． 組織が、金属間結合している範囲内の補強部材（１）の全表面でオーステ ナイト−レデブライトを形成している、請求項１記載の補強部材。 ３． 補強部材がピストンリングを収容するためのリング支持体（１）である、 請求項１又は２記載の補強部材。 ４． 補強部材がへこみ縁部保護部である請求項１又は２記載の補強部材。 ５． オーステナイト−レデブライト組織が、レーザー放射線を用いてオーステ ナイト基材を再溶融することにより達成される、請求項１から４までのいずれか １項記載の補強部材の製造方法。 ６． オーステナイト−レデブライト組織が、誘導再溶融により、オーステナイ ト基材を再溶融することにより達成される、請求項１から４までのいずれか１項 記載の補強部材の製造方法。 ７． オーステナイト−レデブライト組織が、ＷＩＧ再溶融により達成される、 請求項１から４までのいずれか１項記載の補強部材の製造方法。