JPS5923838A - Ａｌ合金製ピストン - Google Patents
Ａｌ合金製ピストンInfo
- Publication number
- JPS5923838A JPS5923838A JP13280982A JP13280982A JPS5923838A JP S5923838 A JPS5923838 A JP S5923838A JP 13280982 A JP13280982 A JP 13280982A JP 13280982 A JP13280982 A JP 13280982A JP S5923838 A JPS5923838 A JP S5923838A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- piston
- ring
- ring carrier
- base material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
- F02F2200/00—Manufacturing
- F02F2200/04—Forging of engine parts
-
- 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
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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】
この発明はピストンリング用のリングキャリヤをＡ１合
金で鋳ぐるんでなるＡ４合金製ピストン＋１する。
金で鋳ぐるんでなるＡ４合金製ピストン＋１する。
ディーゼルエンジン等のＡ１合金製ピストンのトップリ
ングの溝は、大きな熱負荷と面圧を繰り返し受けて、へ
夕・すや摩耗を生じやすいため、強度を強くすることが
要求される。
ングの溝は、大きな熱負荷と面圧を繰り返し受けて、へ
夕・すや摩耗を生じやすいため、強度を強くすることが
要求される。
そこで、従来より、Ａ／！合金製ピストンのピストンリ
ングの溝の個所に、鉄系の材質からなるリングキャリヤ
を鋳ぐるんで、上記溝が大きな熱負荷と面圧に耐え得る
ようにしたものがある。
ングの溝の個所に、鉄系の材質からなるリングキャリヤ
を鋳ぐるんで、上記溝が大きな熱負荷と面圧に耐え得る
ようにしたものがある。
しかしながら、上記Ａ６合金製ピストンでは、鉄系のリ
ングキャリヤとＡ１合金のピストン母材との熱膨張係数
が異なるため、リングキャリヤがビス母材から剥離する
恐れがある。
ングキャリヤとＡ１合金のピストン母材との熱膨張係数
が異なるため、リングキャリヤがビス母材から剥離する
恐れがある。
このため、近年、Ａ４合金製ピストンとして、鉄系のリ
ングキャリヤにアルフィン（Ａｄ−Ｆｉｎ）処理を行な
って、鉄系のリングキャリヤとＮ合金のピストン母相と
の結合性を良くした後に、そのリングキャリヤをＮ合金
のピストン母材で鋳くるんで形成したものが提案されて
いる（特開昭５５−２４７８４号）。
ングキャリヤにアルフィン（Ａｄ−Ｆｉｎ）処理を行な
って、鉄系のリングキャリヤとＮ合金のピストン母相と
の結合性を良くした後に、そのリングキャリヤをＮ合金
のピストン母材で鋳くるんで形成したものが提案されて
いる（特開昭５５−２４７８４号）。
しかしながら、上記Ａ４合金製ピストンは、アルフィン
処理を行なうため、手間、コストかかかるという問題が
あり、またアルフィン処理により生じたアルミ被覆に酸
化膜が生じると、リングキャリヤのＮ合金製ピストン母
相に対する結合力か弱くなるため、リングキャリヤをア
ルフィン処理後、直ちにＮ合金製ピストン母材で鋳ぐる
まねばならないという制約があり、作業が厄介であると
いう問題かある。また、重力鋳造法で鋳ぐるんでいるた
め、エアギャップが生じやすくて、リングキャリヤとピ
ストンｌとの密着性に問題かある。
処理を行なうため、手間、コストかかかるという問題が
あり、またアルフィン処理により生じたアルミ被覆に酸
化膜が生じると、リングキャリヤのＮ合金製ピストン母
相に対する結合力か弱くなるため、リングキャリヤをア
ルフィン処理後、直ちにＮ合金製ピストン母材で鋳ぐる
まねばならないという制約があり、作業が厄介であると
いう問題かある。また、重力鋳造法で鋳ぐるんでいるた
め、エアギャップが生じやすくて、リングキャリヤとピ
ストンｌとの密着性に問題かある。
そこで、この発明の目的は、上記問題を解消することに
あって、リングキャリヤを、耐ヘタリ性、耐摩耗性を有
するアルミ合金で形成して、リングキャリヤにアルフィ
ン処理を必要上しないようにすることにより、手間、コ
ストおよび作業」二の制約を軽減し、しかもリングキャ
リヤとピストン母材との密着強度を向上し得るＡ４合金
製ピストンを新規に提供することにある。
あって、リングキャリヤを、耐ヘタリ性、耐摩耗性を有
するアルミ合金で形成して、リングキャリヤにアルフィ
ン処理を必要上しないようにすることにより、手間、コ
ストおよび作業」二の制約を軽減し、しかもリングキャ
リヤとピストン母材との密着強度を向上し得るＡ４合金
製ピストンを新規に提供することにある。
すなわち、この発明のＮ合金製ピストンは、Ｓｉ ：
１７−３Ｑｗｔ％、 （：ｕ ： ｏ、ｓ −５，Ｑｗ
ｔ％、ＦｔＱ： ０．５−２．０ ｗｔ％、 Ｎｉ ：
ｌ、Ｑ −３，Ｑｗｔ％、Ｆｅ：１．□Ｗ【％以下で
残部がＭからなるリングキャリヤを溶湯鍛造によりＭ合
金で鋳ぐるんでなることを特徴としている。
１７−３Ｑｗｔ％、 （：ｕ ： ｏ、ｓ −５，Ｑｗ
ｔ％、ＦｔＱ： ０．５−２．０ ｗｔ％、 Ｎｉ ：
ｌ、Ｑ −３，Ｑｗｔ％、Ｆｅ：１．□Ｗ【％以下で
残部がＭからなるリングキャリヤを溶湯鍛造によりＭ合
金で鋳ぐるんでなることを特徴としている。
この発明において、リングキャリヤのＳｉを１７〜３０
％ｗＬ％に限定した理由は、耐ヘタリ性、耐摩耗性、鋳
造性および切削性を考慮したためて、Ｓｉを１７ｗＬ％
以下にすると、耐摩耗性、酬へクリ性が悪くなり、他方
、Ｓｉを３Ｑｗｔ％以」―にすると鋳造性、切削性か悪
くなるからである。
％ｗＬ％に限定した理由は、耐ヘタリ性、耐摩耗性、鋳
造性および切削性を考慮したためて、Ｓｉを１７ｗＬ％
以下にすると、耐摩耗性、酬へクリ性が悪くなり、他方
、Ｓｉを３Ｑｗｔ％以」―にすると鋳造性、切削性か悪
くなるからである。
Ｃｕを０．８−５．０ＷＬ％に限定した理由は、Ｃｕを
０．８Ｗ（％以下にすると、マトリックスを強化できな
くて、必要とする高温引張強さが得られず、他方、Ｃｕ
を５．０ Ｗ ｔ％以上にすると鋳造割れの恐れかある
からである。
０．８Ｗ（％以下にすると、マトリックスを強化できな
くて、必要とする高温引張強さが得られず、他方、Ｃｕ
を５．０ Ｗ ｔ％以上にすると鋳造割れの恐れかある
からである。
Ｍ２を０．５〜２．Ｑｗｔ％に限定した理由は、時効硬
化による強度アップを図るためで、Ｍ７をＱ、５ｗＬ％
以下にすると、時効硬化による強度アップができなくな
り、他方、ＩＱを２．０ Ｗ ｔ％以」−にすると、鋳
造割れの恐れがあるからである。
化による強度アップを図るためで、Ｍ７をＱ、５ｗＬ％
以下にすると、時効硬化による強度アップができなくな
り、他方、ＩＱを２．０ Ｗ ｔ％以」−にすると、鋳
造割れの恐れがあるからである。
Ｎｉを１．０〜３，０ｗｔ％に限定した理由は、高温で
の引っ張り強さを向上して、耐熱強度を向」ニさせ、か
つ熱膨張係数を減少させるためで、Ｎｉをｌ、ＱｗＬ％
以下にすると高温での引っ張り強さが弱くなり、他方、
Ｎｉを３．Ｑ ｗ ｔ％以上にしても、高温引張強さに
対する効果が飽和してコストアップとなるからである。
の引っ張り強さを向上して、耐熱強度を向」ニさせ、か
つ熱膨張係数を減少させるためで、Ｎｉをｌ、ＱｗＬ％
以下にすると高温での引っ張り強さが弱くなり、他方、
Ｎｉを３．Ｑ ｗ ｔ％以上にしても、高温引張強さに
対する効果が飽和してコストアップとなるからである。
Ｆｅを１ΩＷ【％以下に限定した理由は、靭性を確保し
、溶湯鍛造法を使用した場合に金型との焼付きを防止す
るためである。
、溶湯鍛造法を使用した場合に金型との焼付きを防止す
るためである。
また、この発明において、上記リングキャリヤを外部か
ら高圧をかける溶湯鍛造法により鋳ぐるんだ理由は、次
の如くである。すなわち、高圧をかける溶湯鍛造法によ
れば、溶湯が強制的に圧送されるため、リングキャリヤ
のピストン母材で鋳ぐるみされる部分の表面の凹凸にも
溶湯が浸透して、リングキャリヤとピストン母材との結
合が強固になって、密着性が向上し、しかもピストン母
材の肉厚部の鋳造欠陥の発生を防止でき、微細なガス孔
もなくなり、健全性が大１］に向上するからである。さ
らに、溶湯鍛造法によれば、エアギャップがなくなり、
金型と溶湯が密着した状態で凝固が進行し、金型からの
熱放散が大きくなって、重力鋳造法による場合と比較し
て、凝固冷却速度が早くなるため、結晶粒が微細になる
上に、溶湯の注入でリングキャリヤが溶融することかな
く、リングキャリヤの組織を変化させることなく鋳くる
むことができるからである。
ら高圧をかける溶湯鍛造法により鋳ぐるんだ理由は、次
の如くである。すなわち、高圧をかける溶湯鍛造法によ
れば、溶湯が強制的に圧送されるため、リングキャリヤ
のピストン母材で鋳ぐるみされる部分の表面の凹凸にも
溶湯が浸透して、リングキャリヤとピストン母材との結
合が強固になって、密着性が向上し、しかもピストン母
材の肉厚部の鋳造欠陥の発生を防止でき、微細なガス孔
もなくなり、健全性が大１］に向上するからである。さ
らに、溶湯鍛造法によれば、エアギャップがなくなり、
金型と溶湯が密着した状態で凝固が進行し、金型からの
熱放散が大きくなって、重力鋳造法による場合と比較し
て、凝固冷却速度が早くなるため、結晶粒が微細になる
上に、溶湯の注入でリングキャリヤが溶融することかな
く、リングキャリヤの組織を変化させることなく鋳くる
むことができるからである。
以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第１図は高圧鋳造機に取り付けられるピストン製作用の
金型を示し、１はピストンのヘッド部に対応する固定ダ
イス、２は固定ダイス１の下部中央に設けた湯路、３は
固定ダイス１に載置した筒状の第１可動ダイス、４は固
定ダイス１の内周面」一端に形成した切り欠き部と第１
可動ダイス３の下端面とで形成され、トップリング用の
リングキャリヤ５を嵌着するための溝、６は中子として
の第２可動ダイスであって、上記固定ダイス１、第１、
第２可動ダイス３，６の間にピストン状のキャビティ７
を形成している。
金型を示し、１はピストンのヘッド部に対応する固定ダ
イス、２は固定ダイス１の下部中央に設けた湯路、３は
固定ダイス１に載置した筒状の第１可動ダイス、４は固
定ダイス１の内周面」一端に形成した切り欠き部と第１
可動ダイス３の下端面とで形成され、トップリング用の
リングキャリヤ５を嵌着するための溝、６は中子として
の第２可動ダイスであって、上記固定ダイス１、第１、
第２可動ダイス３，６の間にピストン状のキャビティ７
を形成している。
一方、上記リングキャリヤ５は、Ｓｉ ： ２２．６Ｗ
Ｌ％、Ｃｕ：０．９０ＷＬ％、 ＭＦ ： ０１８５
ｗ Ｌ％、 Ｆ ｃ ：０．２１Ｗ（％、 Ｎｉ ：
２，１ ｗｔ％、ｌ’：Ｑ、３ｗＬ％、残部Ａ４の組成
で予め製造しておく。このような組成のリングキャリヤ
は、Ｎ合金であるにも拘らず、十分な耐ヘタリ性、耐摩
耗性を有する。なお、Ｐ：０．３ｗｔ％を添加したのは
、初晶Ｓｉの微細化のためである。
Ｌ％、Ｃｕ：０．９０ＷＬ％、 ＭＦ ： ０１８５
ｗ Ｌ％、 Ｆ ｃ ：０．２１Ｗ（％、 Ｎｉ ：
２，１ ｗｔ％、ｌ’：Ｑ、３ｗＬ％、残部Ａ４の組成
で予め製造しておく。このような組成のリングキャリヤ
は、Ｎ合金であるにも拘らず、十分な耐ヘタリ性、耐摩
耗性を有する。なお、Ｐ：０．３ｗｔ％を添加したのは
、初晶Ｓｉの微細化のためである。
次に、上記リングキャリヤ４を溝５に嵌着し、」−記固
定ダイス１および第１．第２可動ダイス３゜６を互いに
固定した後、Ｓｉ：１２．ＱｗＬ％、Ｃｕ：１、Ｑｗｔ
％、Ｍ９ ： １．ＯＷ【％、Ｆｅ ： ０，２ＷＬ％
、Ｎｉ：２．０ｗ１％、残部Ｎの組成からなるピストン
母材８（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａに相当する。）を湯路２か
ら注入して、５００ Ｋ９ ／ ａＪの圧力をかけて、
３０秒間その状態を保持する。すなわち、溶湯鍛造を行
なう。
定ダイス１および第１．第２可動ダイス３゜６を互いに
固定した後、Ｓｉ：１２．ＱｗＬ％、Ｃｕ：１、Ｑｗｔ
％、Ｍ９ ： １．ＯＷ【％、Ｆｅ ： ０，２ＷＬ％
、Ｎｉ：２．０ｗ１％、残部Ｎの組成からなるピストン
母材８（ＪＩＳ規格ＡＣ８Ａに相当する。）を湯路２か
ら注入して、５００ Ｋ９ ／ ａＪの圧力をかけて、
３０秒間その状態を保持する。すなわち、溶湯鍛造を行
なう。
次に、第２図に示す如く、」−記ピストン母材８とリン
グキャリヤ５との一体化したものを、金型から取り出し
て、その後、Ｔ６処理（溶体化処理と焼戻し処理）を行
なって、ピストン母材８の強度を向」ニさせ、熱疲労性
を向」―させる。
グキャリヤ５との一体化したものを、金型から取り出し
て、その後、Ｔ６処理（溶体化処理と焼戻し処理）を行
なって、ピストン母材８の強度を向」ニさせ、熱疲労性
を向」―させる。
このようにＴ６処理か可能であるのは、鉄系のリングキ
ャリヤとＮ合金製のピストン母材を用いた場合にはリン
グキャリヤとピストン母材との熱伝導度の違いにより１
′６処理を行なうと亀裂が生じるのに対して、実施例で
はリングキャリヤとピストン母材がともにＮ合金であっ
て熱伝導度が略等しいためと、両者が溶湯鍛造法で密着
させられているため、亀裂か生じることかないからであ
る。１”７処理（溶体化処理と安定化処理）も同様の理
由で可能である。
ャリヤとＮ合金製のピストン母材を用いた場合にはリン
グキャリヤとピストン母材との熱伝導度の違いにより１
′６処理を行なうと亀裂が生じるのに対して、実施例で
はリングキャリヤとピストン母材がともにＮ合金であっ
て熱伝導度が略等しいためと、両者が溶湯鍛造法で密着
させられているため、亀裂か生じることかないからであ
る。１”７処理（溶体化処理と安定化処理）も同様の理
由で可能である。
次に、Ｔ６処理後のピストン母材８とリングキャリヤ５
との一体化したものを、機械加工して、第３図に示す如
きピストンを形成する。第；３図において、１１はリン
グキャリヤ５に形成した、トップリング用の溝、１２．
１３はピストン母材に形成したセカンドリング用のｌＲ
とオイルリング用の溝である。
との一体化したものを、機械加工して、第３図に示す如
きピストンを形成する。第；３図において、１１はリン
グキャリヤ５に形成した、トップリング用の溝、１２．
１３はピストン母材に形成したセカンドリング用のｌＲ
とオイルリング用の溝である。
このようにリングキャリヤ５に形成したトップリング用
の溝１１は、従来の鋳鉄製のリングキャリヤに形成した
溝と略同等の耐摩耗性、耐ヘタリ性を有することか実際
に確認できた。また、リングキャリヤ５がピストン母材
８に強固に溶着し、エヤギャップも生じていないことも
確認できた。
の溝１１は、従来の鋳鉄製のリングキャリヤに形成した
溝と略同等の耐摩耗性、耐ヘタリ性を有することか実際
に確認できた。また、リングキャリヤ５がピストン母材
８に強固に溶着し、エヤギャップも生じていないことも
確認できた。
以上の説明で明らかなように、この発明のＮ合金製ピス
トンは、Ｓｉ ： １７−３０ＷＬ％、Ｃｕ；ｏ、８−
５．Ｑ ｗ Ｌ％ｒ ”ｉ ： ０．５−２．Ｏｗｔ％
、 Ｎｉ ：１．Ｏ−３，ＯＷ【％、Ｆｅ ： ｌ、Ｑ
ｗＬ％以下で残部がＮからなるリングキャリヤを溶湯鍛
造によりＮ合金で鋳ぐるんで、リングキャリヤとピスト
ン母材を同系の金属で構成しているので、リングキャリ
ヤに対するアルフィン処理を不要として、手間、コスト
および作業」二の制約を軽減でき、しかもＴ６処理、］
”７処理を可能にすることができるという利点を有する
。
トンは、Ｓｉ ： １７−３０ＷＬ％、Ｃｕ；ｏ、８−
５．Ｑ ｗ Ｌ％ｒ ”ｉ ： ０．５−２．Ｏｗｔ％
、 Ｎｉ ：１．Ｏ−３，ＯＷ【％、Ｆｅ ： ｌ、Ｑ
ｗＬ％以下で残部がＮからなるリングキャリヤを溶湯鍛
造によりＮ合金で鋳ぐるんで、リングキャリヤとピスト
ン母材を同系の金属で構成しているので、リングキャリ
ヤに対するアルフィン処理を不要として、手間、コスト
および作業」二の制約を軽減でき、しかもＴ６処理、］
”７処理を可能にすることができるという利点を有する
。
第１図はこの実施例に用いる金型の断面図、第２図はリ
ングキャリヤをピストン母材で鋳ぐるんた状態を示す一
部断面図、第３図はこの発明の一実施例の一部断面側面
図である。 ５・・・リングキャリヤ、８・・・ピストン母材。 特 許 出 願 人 東洋工業株式会社代 理 人 去
埋士 青 山 葆 ほか２名第１図 第２図
ングキャリヤをピストン母材で鋳ぐるんた状態を示す一
部断面図、第３図はこの発明の一実施例の一部断面側面
図である。 ５・・・リングキャリヤ、８・・・ピストン母材。 特 許 出 願 人 東洋工業株式会社代 理 人 去
埋士 青 山 葆 ほか２名第１図 第２図
Claims (1)
- （１）ピストンリング用のリングキャリヤをＡ４合−金
で鋳ぐるんだＡ１合金製ピストンにおいて、該リングキ
ャリヤがＳｉ：１７〜３０Ｗ【％（重量％） ＋ ”
二〇、８−５．Ｑ ｗ ｔ％、 Ｍ５！ ： ０．５−
２．ｏｗｔ％、 Ｎｉ ： １，０−３．０ ＷＥ％、
Ｆｅ ： ｌ、ＱｗＬ％以下で残部がＡｌからなり、こ
のリングキャリヤが溶湯鍛造によりＮ合金で鋳ぐるまれ
でいることを特徴とするＮ合金製ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13280982A JPS5923838A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | Ａｌ合金製ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13280982A JPS5923838A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | Ａｌ合金製ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5923838A true JPS5923838A (ja) | 1984-02-07 |
Family
ID=15090082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13280982A Pending JPS5923838A (ja) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | Ａｌ合金製ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5923838A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6309480B1 (en) * | 1994-10-28 | 2001-10-30 | Daimlerchrysler Ag | Cylinder liner comprising a supereutectic aluminum/silicon alloy for sealing into a crankcase of a reciprocating piston engine |
| CN110872663A (zh) * | 2018-09-04 | 2020-03-10 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 活塞环状物的轻质插入件、其制造方法和包括插入件的制品 |
-
1982
- 1982-07-28 JP JP13280982A patent/JPS5923838A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6309480B1 (en) * | 1994-10-28 | 2001-10-30 | Daimlerchrysler Ag | Cylinder liner comprising a supereutectic aluminum/silicon alloy for sealing into a crankcase of a reciprocating piston engine |
| CN110872663A (zh) * | 2018-09-04 | 2020-03-10 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 活塞环状物的轻质插入件、其制造方法和包括插入件的制品 |
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