JPS59214521A - 繊維強化金属ピストンの製造方法 - Google Patents
繊維強化金属ピストンの製造方法Info
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- JPS59214521A JPS59214521A JP8723283A JP8723283A JPS59214521A JP S59214521 A JPS59214521 A JP S59214521A JP 8723283 A JP8723283 A JP 8723283A JP 8723283 A JP8723283 A JP 8723283A JP S59214521 A JPS59214521 A JP S59214521A
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- piston
- light alloy
- ring
- wear
- electron beam
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/10—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐摩耗性にすくれた、無機質繊維および金属繊
維を軽合金に混入した繊維強化金属によるエンジン用の
ピストンの製造方法に関するものである。
維を軽合金に混入した繊維強化金属によるエンジン用の
ピストンの製造方法に関するものである。
従来の強化金属を使用したピストンについては、特公昭
５７〜３３０８９号［繊維強化複合材の製造方法」の明
細書にあるように、 （１１カサ密度の無機質繊維成形体の軽合金マトリック
スを、 （２） 高圧凝固鋳造法をもって鋳込む、ことにより
ピストンを製造する方法が記載されている。
５７〜３３０８９号［繊維強化複合材の製造方法」の明
細書にあるように、 （１１カサ密度の無機質繊維成形体の軽合金マトリック
スを、 （２） 高圧凝固鋳造法をもって鋳込む、ことにより
ピストンを製造する方法が記載されている。
然しこの方法は、鋳型内の注入する溶湯金属を、約５０
０〜２０００ｋｇ／ｃｒＡの高圧のもとで凝固させるた
めに大規模な高圧発生装置が必要で、又鋳型本体を高圧
に耐えるための強固な金型構造が必要となり、従来のグ
ラビテイ鋳造法の設備が、まったく使用出来なくなり、
更に鋳型内のカサ密度の繊維内に巣が発生し易いという
欠点があった本発明は前記欠点を解消したもので、アル
ミナ（Ａ７！矢０３）及びシリコンカーバイト （Ｓｉ
Ｃ）等の耐摩耗性のある無機質繊維の太さ０．１〜１０
０μｍで長さ５鶴以下又は耐摩耗性のある鋳鋼繊維（Ｆ
ＣＤ）の太さ３０〜１００μｍの長さ５１以下の短繊維
を鋳造法又は焼結法により軽合金マトリックスに混入し
、約３００φの中空ビレットを押し出し装置により押し
出して約８５φ龍厚さ８〜１０寵の中空環を製作し、こ
れを約２０龍の巾に切断して耐摩環を製作し、次に予め
製作したピストンの頂部の周辺部の凹部に前記耐摩環を
電子ビーム溶接により、第１表に示す条件にてピストン
本体と耐摩環とを、ピストン上面及び側面・にて溶接、
接合することによりピストンを製造するものである。
０〜２０００ｋｇ／ｃｒＡの高圧のもとで凝固させるた
めに大規模な高圧発生装置が必要で、又鋳型本体を高圧
に耐えるための強固な金型構造が必要となり、従来のグ
ラビテイ鋳造法の設備が、まったく使用出来なくなり、
更に鋳型内のカサ密度の繊維内に巣が発生し易いという
欠点があった本発明は前記欠点を解消したもので、アル
ミナ（Ａ７！矢０３）及びシリコンカーバイト （Ｓｉ
Ｃ）等の耐摩耗性のある無機質繊維の太さ０．１〜１０
０μｍで長さ５鶴以下又は耐摩耗性のある鋳鋼繊維（Ｆ
ＣＤ）の太さ３０〜１００μｍの長さ５１以下の短繊維
を鋳造法又は焼結法により軽合金マトリックスに混入し
、約３００φの中空ビレットを押し出し装置により押し
出して約８５φ龍厚さ８〜１０寵の中空環を製作し、こ
れを約２０龍の巾に切断して耐摩環を製作し、次に予め
製作したピストンの頂部の周辺部の凹部に前記耐摩環を
電子ビーム溶接により、第１表に示す条件にてピストン
本体と耐摩環とを、ピストン上面及び側面・にて溶接、
接合することによりピストンを製造するものである。
このようなピストンの製造方法は、
ｆｉｌ 軽合金マトリックスに強化繊維を８０〜９５
：２０〜５ｖｏ１％で混入、押し出し装置でビレットよ
り押し出し中空環を作り、これを切断して耐摩環を製作
するために、まったく巣のない、強化繊維を均一に混入
した耐摩環を製造するこ とができ （２） ピストン本体は現行のグラビテイ鋳造により
容易に製作することができ、高圧鋳造に関する一切の高
価な設備が不用であり、 （３） 予めピストンの頂部周辺に設けた凹部に耐摩
環を嵌合、電子ビームにより、ピストンの深部まで確実
に溶接、一体化することが容易に出来る、 という特徴がある。
：２０〜５ｖｏ１％で混入、押し出し装置でビレットよ
り押し出し中空環を作り、これを切断して耐摩環を製作
するために、まったく巣のない、強化繊維を均一に混入
した耐摩環を製造するこ とができ （２） ピストン本体は現行のグラビテイ鋳造により
容易に製作することができ、高圧鋳造に関する一切の高
価な設備が不用であり、 （３） 予めピストンの頂部周辺に設けた凹部に耐摩
環を嵌合、電子ビームにより、ピストンの深部まで確実
に溶接、一体化することが容易に出来る、 という特徴がある。
以下具体的に第１図〜第３図の実施例にもとづき説明す
る。
る。
実施例１
１はＡ１合金（ＡＣ８Ａ）９２．３％、アルミナ繊維（
Ａ１．０ ） ７．７％ｖｏｌ （太さ２．８μ長
さ２、５ ｍｓ密度２．６）の短繊維１ａを鋳造法によ
り混入し、約１２０φ寵のビレットより押し出し装置に
より外径約８５φ鰭内径７０φ鴎に製作された中空環で
、２は中２０＋ｕ＋に切断した耐摩環で、耐摩擦環２の
外周部２ａ％’ｉｉには前記アルミナ繊維の繊維ｔａｉ
＜露出している。３はピストンで頂部３ａの外周部３ｂ
に、予め金型内に３ｂに相当する凸部を設り、鋳造を行
もζピストンに凹部３ｂを設ける。
Ａ１．０ ） ７．７％ｖｏｌ （太さ２．８μ長
さ２、５ ｍｓ密度２．６）の短繊維１ａを鋳造法によ
り混入し、約１２０φ寵のビレットより押し出し装置に
より外径約８５φ鰭内径７０φ鴎に製作された中空環で
、２は中２０＋ｕ＋に切断した耐摩環で、耐摩擦環２の
外周部２ａ％’ｉｉには前記アルミナ繊維の繊維ｔａｉ
＜露出している。３はピストンで頂部３ａの外周部３ｂ
に、予め金型内に３ｂに相当する凸部を設り、鋳造を行
もζピストンに凹部３ｂを設ける。
前記ピストンの凸部３ｂに前記耐摩環２を押入嵌合し２
ｂとする、次に耐摩環２ｂが嵌合したピストン４を回転
しながら電子ビーム溶接Ｅ７．及びＥＪにより、ピスト
ンの上部及び側部より溶接を行い、ピストン４と耐摩環
２ｂとの接合を行う、次にピストンリング溝を耐摩環の
５ａ及びピストン本体の５ｂ、５ｃに設けた。このビ゛
ストンリング溝５ａの両壁６ａ及び６ｂにはＡｊ！：Ｌ
Ｏｓが露出して耐摩耗性があり、ピストンリングを装着
してベンチテストの結果、溶接部からの破損もなく、又
Ａρ：Ｌ０．３が表面よりの剥離もなく、ピストン摺動
面はＨｖ １０００以上のＡ Ｉｌ、ＬＯ、、があり、
極めて硬く、耐摩耗性にすぐれており、従来の軽合金の
ピストンに比較して、４倍以上の耐摩耗性が見られた。
ｂとする、次に耐摩環２ｂが嵌合したピストン４を回転
しながら電子ビーム溶接Ｅ７．及びＥＪにより、ピスト
ンの上部及び側部より溶接を行い、ピストン４と耐摩環
２ｂとの接合を行う、次にピストンリング溝を耐摩環の
５ａ及びピストン本体の５ｂ、５ｃに設けた。このビ゛
ストンリング溝５ａの両壁６ａ及び６ｂにはＡｊ！：Ｌ
Ｏｓが露出して耐摩耗性があり、ピストンリングを装着
してベンチテストの結果、溶接部からの破損もなく、又
Ａρ：Ｌ０．３が表面よりの剥離もなく、ピストン摺動
面はＨｖ １０００以上のＡ Ｉｌ、ＬＯ、、があり、
極めて硬く、耐摩耗性にすぐれており、従来の軽合金の
ピストンに比較して、４倍以上の耐摩耗性が見られた。
実施例２
Ａ４合金（ＡＣ８Ａ）９１．４％に５ｉＣ８，６％ｖｏ
ｌ （太さ１．０μ長さ１． Ｏｎ密度３．１７）を
鋳造法より混入実施例１と同様に耐摩環２を製作し、ピ
ストン３に電子ビーム溶接により完全に接合した。
ｌ （太さ１．０μ長さ１． Ｏｎ密度３．１７）を
鋳造法より混入実施例１と同様に耐摩環２を製作し、ピ
ストン３に電子ビーム溶接により完全に接合した。
ピストン側部２０面の硬さはＳｉＣが露出していて、極
めて耐摩耗性にすぐれており、ベンチテストの結果、接
合部よりの破損もなく、耐摩耗性にすぐれていることが
判明し、軽合金のピストンに比較して約５倍の耐摩耗性
がみられた。
めて耐摩耗性にすぐれており、ベンチテストの結果、接
合部よりの破損もなく、耐摩耗性にすぐれていることが
判明し、軽合金のピストンに比較して約５倍の耐摩耗性
がみられた。
実施例３
Ａｌ１合金（Ａ Ｃ８Ａ）にＦ ＣＤ ６．６％ｙｏｌ
（太さ５０μ長さ２鮪密度７．４）を鋳造法により
混入押し出し装置により実施例１と同様に耐摩環２を製
作し、ピストン３に電子ビーム溶接により完全に接合し
た、ＦＣＤ内には多量の黒鉛が含まれてとり極めて耐摩
耗性にすぐれており、ペンチテス１・の結果接合部より
の破損もなく、耐摩耗性にすぐれ、軽合金ピストンに比
較して約２倍の耐摩耗性がみられた。
（太さ５０μ長さ２鮪密度７．４）を鋳造法により
混入押し出し装置により実施例１と同様に耐摩環２を製
作し、ピストン３に電子ビーム溶接により完全に接合し
た、ＦＣＤ内には多量の黒鉛が含まれてとり極めて耐摩
耗性にすぐれており、ペンチテス１・の結果接合部より
の破損もなく、耐摩耗性にすぐれ、軽合金ピストンに比
較して約２倍の耐摩耗性がみられた。
第１図は軽合金に無機質繊維又は金属繊維を混入、押し
出し成形した複合材を示すもので、（イ溶接工程を示す
もので、（イ）は側面部よりの断面図、゛（ロ）は上部
よりの断面図、（ハ）はピストンリング附近の拡大断面
図である。 １・・・中空環、２，２ｂ・・・耐摩環、３・・・ピス
トン、Ｅ／、Ｅユ・・・電子ビーム溶接特許出願人 １イレン精穏林式書社 代表者中井令夫
出し成形した複合材を示すもので、（イ溶接工程を示す
もので、（イ）は側面部よりの断面図、゛（ロ）は上部
よりの断面図、（ハ）はピストンリング附近の拡大断面
図である。 １・・・中空環、２，２ｂ・・・耐摩環、３・・・ピス
トン、Ｅ／、Ｅユ・・・電子ビーム溶接特許出願人 １イレン精穏林式書社 代表者中井令夫
Claims (1)
- 無機質繊維の太さ０．１〜１００μｍ、または金属繊維
の太さ３０μ〜１００μｍで、長さがそれぞれ５１以下
の耐摩耗性のある短繊維５〜２０％ｖｏｌを、軽合金マ
トリックス９５〜８０％νｏ１に混入し、押し出し成形
により中空環を製作し、前記中空環を切断して、耐摩環
を作り前記体摩環状を、軽合金よりなるピストン上部に
嵌合して、電子ビーム溶接により接合して製造する繊維
強化金属ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8723283A JPS59214521A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 繊維強化金属ピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8723283A JPS59214521A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 繊維強化金属ピストンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214521A true JPS59214521A (ja) | 1984-12-04 |
Family
ID=13909104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8723283A Pending JPS59214521A (ja) | 1983-05-18 | 1983-05-18 | 繊維強化金属ピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214521A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60203384A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | Mitsubishi Motors Corp | 複合金属製品の製造方法およびピストン |
| EP0363159A2 (en) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Ford Motor Company Limited | Method of dimensionally stabilizing interface between dissimilar metals in an internal combustion engine |
-
1983
- 1983-05-18 JP JP8723283A patent/JPS59214521A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60203384A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | Mitsubishi Motors Corp | 複合金属製品の製造方法およびピストン |
| EP0363159A2 (en) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Ford Motor Company Limited | Method of dimensionally stabilizing interface between dissimilar metals in an internal combustion engine |
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