JPS602381B2 - Ａｌ合金製ピストンの製造法 - Google Patents
Ａｌ合金製ピストンの製造法Info
- Publication number
- JPS602381B2 JPS602381B2 JP9845978A JP9845978A JPS602381B2 JP S602381 B2 JPS602381 B2 JP S602381B2 JP 9845978 A JP9845978 A JP 9845978A JP 9845978 A JP9845978 A JP 9845978A JP S602381 B2 JPS602381 B2 JP S602381B2
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- JP
- Japan
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- alloy
- piston
- manufacturing
- treatment
- ring carrier
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- Expired
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/0009—Cylinders, pistons
- B22D19/0027—Cylinders, pistons pistons
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鉄系材のＩＪングキヤリャ表面にアルフイン
（ＡＩ−Ｆｉｎ）処理を施し、これをＡＩ合金で鰭ぐる
み鋳造一体とするディーゼルエンジンピストン等のＡＩ
合金製ピストンの製造法に関するものである。
（ＡＩ−Ｆｉｎ）処理を施し、これをＡＩ合金で鰭ぐる
み鋳造一体とするディーゼルエンジンピストン等のＡＩ
合金製ピストンの製造法に関するものである。
従釆より、エンジンピストンのトップリング溝の耐摩耗
性を向上させるために鉄系材のりングキャリャをＡＩ合
金で銭ぐるみ鋳造一体としたＡＩ合金製ピストンはよく
知られている。
性を向上させるために鉄系材のりングキャリャをＡＩ合
金で銭ぐるみ鋳造一体としたＡＩ合金製ピストンはよく
知られている。
このようなＡＩ合金製ピストンの製造法としては、例え
ば図面（簡便にするため中子型を省略している。）に示
すように、リングキヤリャ設置位置から上下に分割され
た上型１と下型２とからなるピストン鋳造用鋳型３の上
記所定位置に、表面にアルフィン処理が施された鉄系材
のＩＪングキャリャ４を設置した後、上記鋳型３内にＡ
Ｉ合金の溶湯を注入することにより、上記アルフイン処
理されたりングキヤリヤ４を山合金で銭ぐるんで鋳造一
体とする方法が一般に採用されている。しかしながら、
従来、上記ＡＩ合金製ピストンの製造法においては、上
記ＡＩ合金として耐熱性のよいＡＩ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ
−Ｎｉ系合金（例えばＡＣ秘）が用いられており、この
Ｎ合金の耐熱クラツク性を向上させるための熱処理とし
ては例えば５０ぴ○の温度で３時間加熱した後水冷し、
その後１８０℃の温度で６時間加熱する方法（以下、Ｔ
６熱処理と称す）を用いるのが通常であるが、リングキ
ヤリヤをアルフイン処理した後山合金で鏡ぐるむため、
上記Ｔ６熱処理を施すと、鉄系材のりングキャリャとＡ
Ｉ合金とは熱膨張差、すなわち水による急冷に起因する
収縮差があり、そのためにアルフイン処理によって形成
された比較的脆い化合物層が上記収縮による荷重を急激
に受け、該化合物層にクラックが入り、リングキャリャ
とＡＩ合金との剥離を生じるという問題がある。そのた
め、従来では、上記剥離が生じないようにするために止
むを得ず例えば１８ぴ０の温度で８時間加熱する熱処理
（以下、Ｔ５熱処理と称す）で妥協しているが、このＬ
熱処理では加熱温度が低いためにＡＩ合金自体の耐熱ク
ラツク性を十分向上し得ないため、これを補うべく、す
なわち熱クラックの発生を防止すべ〈ピストンの形状を
熱クラツクが生じ難いような形状にすることに依ってい
るのが現状であり、ピストンの形状そのものが制約され
るという問題があった。そこで、本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、上記したＡ】合金製ピストン
の製造法において、アルフイン処理したりングキヤリヤ
を一体に銭ぐるんだＡＩ合金製ピストンの耐熱クラック
性を、ピストンの形状に制約を与えることなくピストン
の材料（ＡＩ合金）の選定とその熱処理の改善とによっ
て向上させることを目的とするものである。
ば図面（簡便にするため中子型を省略している。）に示
すように、リングキヤリャ設置位置から上下に分割され
た上型１と下型２とからなるピストン鋳造用鋳型３の上
記所定位置に、表面にアルフィン処理が施された鉄系材
のＩＪングキャリャ４を設置した後、上記鋳型３内にＡ
Ｉ合金の溶湯を注入することにより、上記アルフイン処
理されたりングキヤリヤ４を山合金で銭ぐるんで鋳造一
体とする方法が一般に採用されている。しかしながら、
従来、上記ＡＩ合金製ピストンの製造法においては、上
記ＡＩ合金として耐熱性のよいＡＩ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ
−Ｎｉ系合金（例えばＡＣ秘）が用いられており、この
Ｎ合金の耐熱クラツク性を向上させるための熱処理とし
ては例えば５０ぴ○の温度で３時間加熱した後水冷し、
その後１８０℃の温度で６時間加熱する方法（以下、Ｔ
６熱処理と称す）を用いるのが通常であるが、リングキ
ヤリヤをアルフイン処理した後山合金で鏡ぐるむため、
上記Ｔ６熱処理を施すと、鉄系材のりングキャリャとＡ
Ｉ合金とは熱膨張差、すなわち水による急冷に起因する
収縮差があり、そのためにアルフイン処理によって形成
された比較的脆い化合物層が上記収縮による荷重を急激
に受け、該化合物層にクラックが入り、リングキャリャ
とＡＩ合金との剥離を生じるという問題がある。そのた
め、従来では、上記剥離が生じないようにするために止
むを得ず例えば１８ぴ０の温度で８時間加熱する熱処理
（以下、Ｔ５熱処理と称す）で妥協しているが、このＬ
熱処理では加熱温度が低いためにＡＩ合金自体の耐熱ク
ラツク性を十分向上し得ないため、これを補うべく、す
なわち熱クラックの発生を防止すべ〈ピストンの形状を
熱クラツクが生じ難いような形状にすることに依ってい
るのが現状であり、ピストンの形状そのものが制約され
るという問題があった。そこで、本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、上記したＡ】合金製ピストン
の製造法において、アルフイン処理したりングキヤリヤ
を一体に銭ぐるんだＡＩ合金製ピストンの耐熱クラック
性を、ピストンの形状に制約を与えることなくピストン
の材料（ＡＩ合金）の選定とその熱処理の改善とによっ
て向上させることを目的とするものである。
すなわち、本発明は、鉄系材のりングキヤリャ表面にア
ルフイン処理を施し、これをＡＩ合金で銭ぐるみ鋳造一
体とするＡＩ合金製ピストンの製造法において、上記Ａ
Ｉ合金としてＳｉ８〜２０％、Ｃｕｏ．５〜４．０％、
Ｍｇ０．５〜１．５％、残部が実質的にＡＩからなるも
のを用い、鋳造後４８０〜５２０℃の温度で１〜８時間
加熱した後、徐冷する熱処理を施すものである。
ルフイン処理を施し、これをＡＩ合金で銭ぐるみ鋳造一
体とするＡＩ合金製ピストンの製造法において、上記Ａ
Ｉ合金としてＳｉ８〜２０％、Ｃｕｏ．５〜４．０％、
Ｍｇ０．５〜１．５％、残部が実質的にＡＩからなるも
のを用い、鋳造後４８０〜５２０℃の温度で１〜８時間
加熱した後、徐冷する熱処理を施すものである。
以下、本発明を詳細に説明するに、本発明においても前
述の如く（図面参照）鉄系材のりングキャリヤ表面にア
ルフイン処理を施し、これを山合金で凌ぐるむことによ
り上記リングキヤリヤが鋳造一体となったＡＩ合金製ピ
ストンが製造されるが、本発明においては上記ＡＩ合金
としてＳｉ８〜２０％、Ｃｕｏ．５〜４．０％、Ｍｇ０
．５〜１．５％、残部が実質的にＡＩからなる合金が用
いられる。
述の如く（図面参照）鉄系材のりングキャリヤ表面にア
ルフイン処理を施し、これを山合金で凌ぐるむことによ
り上記リングキヤリヤが鋳造一体となったＡＩ合金製ピ
ストンが製造されるが、本発明においては上記ＡＩ合金
としてＳｉ８〜２０％、Ｃｕｏ．５〜４．０％、Ｍｇ０
．５〜１．５％、残部が実質的にＡＩからなる合金が用
いられる。
この外の合金成分としてＮｉは０％であるのが好ましい
が、０．５％以下の混入は後記する理由により許容でき
る。本発明が山合金製ピストンの耐熱クラツク性を改善
するという目的から通常使用されるピストン用山合金成
分範囲内（但しＮｉは例外）にとどめ、ピストン材料と
してその機能が失われることがないようにという制約に
基づくものである。この本発明に用いるＡＩ合金におい
て、Ｎｉの含有量は０．５％を超えると耐熱クラック性
を著しく害する傾向にあるので、０％ないし０．５％以
下に抑えることが必要である。また、Ｓｉの含有量は、
８％未満であると、ピストン合金としての耐摩耗性が不
十分であるとともに熱膨張係数が大であるのでピストン
合金として不適である一方、２０％を超えると、熱伝導
性、切削性および籾性が著しく低下するのでピストン合
金として不適であり、よって８〜２０％の範囲とする。
更に、Ｃｕの含有量は、０．５％未満であると析出硬化
および固溶硬化が期待し難く、４．０％を超えるとＣ山
ＡＩ２の析出（晶出）量が多くなり耐熱衝撃性を低下さ
せるので、０．５〜４．０％の範囲とし、また、同様に
Ｍｇの含有量は、０．５％以下であると析出硬化および
固溶硬化が期待し難く、１．５％を超えるとＭ鶴Ｓｉの
析出量が多くなり鋳造性（湯流れ）が悪くなるので、０
．５〜１．５％の範囲とするものである。更に、本発明
においては鋳造後の熱処理として４８０〜５２０℃の温
度で１〜８時間加熱した後徐冷するという処理を施すも
の（以下、本発明熱処理と称す）である。この熱処理条
件として処理温度が４８０℃未満であると溶体化が不十
分であるとともに時間がかかり過ぎる一方、５２ぴ０を
超えるとピストン変形およびバーニング（一部溶融）が
発生することがあるので、４８０〜５２０ｑｏの範囲と
する必要があり、また処理時間が１時間禾満であると溶
体化が不十分である一方、８時間を超えると熱処理効果
が飽和し無駄となるので、１〜８時間の範囲とするもの
である。よって、鋳造されたＡＩ合金製ピストンを上記
所定の温度と所定の時間でもつて十分に溶体化し、炉冷
、自然空冷または強制空冷等の徐冷を行い、もしくは必
要ならば油による徐冷を行うことにより、冷却による鉄
系材のりングキャリャおよびＡＩ合金の収縮を緩慢化せ
しめ、それによってアルフィン処理によって形成された
化合物層に収縮荷重が急激に作用するのが抑制され、耐
熱クラック性に優れたピストンが得られる。また、必要
に応じ燐もどし処理を行っても性能上全く問題はない。
次に、本発明の具体的な実施例に基づき耐熱クラツク性
について従釆例と比較するに、上記耐熱クラツク性の評
価法として、幅２０側、長さ１００欄、厚さ４凧形状の
中心部に２．５側少の穴を設けたテストピースを作製し
、この両端部を取付俗臭にボルトを介して強固に固定し
、酸素（４ｋ９／地）とプロパン（０．７ｋ９／地）と
の混合気による火炎を上記穴周辺に噴射し、穴から５側
離れた板中心が３００℃になるまで加熱した後、流水に
焼入れする工程を１サイクルとし、この加熱冷却を連続
的に繰返し、上記テストピースが彼断するまでのサイク
ル数を測定する方法を採用した。
が、０．５％以下の混入は後記する理由により許容でき
る。本発明が山合金製ピストンの耐熱クラツク性を改善
するという目的から通常使用されるピストン用山合金成
分範囲内（但しＮｉは例外）にとどめ、ピストン材料と
してその機能が失われることがないようにという制約に
基づくものである。この本発明に用いるＡＩ合金におい
て、Ｎｉの含有量は０．５％を超えると耐熱クラック性
を著しく害する傾向にあるので、０％ないし０．５％以
下に抑えることが必要である。また、Ｓｉの含有量は、
８％未満であると、ピストン合金としての耐摩耗性が不
十分であるとともに熱膨張係数が大であるのでピストン
合金として不適である一方、２０％を超えると、熱伝導
性、切削性および籾性が著しく低下するのでピストン合
金として不適であり、よって８〜２０％の範囲とする。
更に、Ｃｕの含有量は、０．５％未満であると析出硬化
および固溶硬化が期待し難く、４．０％を超えるとＣ山
ＡＩ２の析出（晶出）量が多くなり耐熱衝撃性を低下さ
せるので、０．５〜４．０％の範囲とし、また、同様に
Ｍｇの含有量は、０．５％以下であると析出硬化および
固溶硬化が期待し難く、１．５％を超えるとＭ鶴Ｓｉの
析出量が多くなり鋳造性（湯流れ）が悪くなるので、０
．５〜１．５％の範囲とするものである。更に、本発明
においては鋳造後の熱処理として４８０〜５２０℃の温
度で１〜８時間加熱した後徐冷するという処理を施すも
の（以下、本発明熱処理と称す）である。この熱処理条
件として処理温度が４８０℃未満であると溶体化が不十
分であるとともに時間がかかり過ぎる一方、５２ぴ０を
超えるとピストン変形およびバーニング（一部溶融）が
発生することがあるので、４８０〜５２０ｑｏの範囲と
する必要があり、また処理時間が１時間禾満であると溶
体化が不十分である一方、８時間を超えると熱処理効果
が飽和し無駄となるので、１〜８時間の範囲とするもの
である。よって、鋳造されたＡＩ合金製ピストンを上記
所定の温度と所定の時間でもつて十分に溶体化し、炉冷
、自然空冷または強制空冷等の徐冷を行い、もしくは必
要ならば油による徐冷を行うことにより、冷却による鉄
系材のりングキャリャおよびＡＩ合金の収縮を緩慢化せ
しめ、それによってアルフィン処理によって形成された
化合物層に収縮荷重が急激に作用するのが抑制され、耐
熱クラック性に優れたピストンが得られる。また、必要
に応じ燐もどし処理を行っても性能上全く問題はない。
次に、本発明の具体的な実施例に基づき耐熱クラツク性
について従釆例と比較するに、上記耐熱クラツク性の評
価法として、幅２０側、長さ１００欄、厚さ４凧形状の
中心部に２．５側少の穴を設けたテストピースを作製し
、この両端部を取付俗臭にボルトを介して強固に固定し
、酸素（４ｋ９／地）とプロパン（０．７ｋ９／地）と
の混合気による火炎を上記穴周辺に噴射し、穴から５側
離れた板中心が３００℃になるまで加熱した後、流水に
焼入れする工程を１サイクルとし、この加熱冷却を連続
的に繰返し、上記テストピースが彼断するまでのサイク
ル数を測定する方法を採用した。
この破断までのサイクル数は耐熱クラック性を示すもの
であり、これを熱衝撃寿命と呼ぶものとする。上記テス
トピースとして下記の表１に示す化学成分を有する各種
ＡＩ合金（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）を用いた。表１ 上記ＮＯ．１〜ＮＯ．１０のＡＩ合金に対し本発明熱処
理またＴ５熱処理を施し、これらのテストピースについ
て上記熱衝撃寿命の測定を行った。
であり、これを熱衝撃寿命と呼ぶものとする。上記テス
トピースとして下記の表１に示す化学成分を有する各種
ＡＩ合金（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）を用いた。表１ 上記ＮＯ．１〜ＮＯ．１０のＡＩ合金に対し本発明熱処
理またＴ５熱処理を施し、これらのテストピースについ
て上記熱衝撃寿命の測定を行った。
その結果を下記の表２に示す。表２
尚、上記ＡＩ合金に対しＴ６熱処理を施したものについ
ては本発明例にほぼ近い熱衝撃寿命値を示すが、アルフ
ィン層にクラツクが生じるために比較対象外とした。
ては本発明例にほぼ近い熱衝撃寿命値を示すが、アルフ
ィン層にクラツクが生じるために比較対象外とした。
上記表２より明らかなように、本発明例では熱衝撃寿命
が従来例と比べて約２倍以上増大しており、しかもＮｉ
の含有量が０．５％より少なくなる程、熱衝撃寿命値が
増大し、０％（Ｎｉの含有なし）のとき最大となる。
が従来例と比べて約２倍以上増大しており、しかもＮｉ
の含有量が０．５％より少なくなる程、熱衝撃寿命値が
増大し、０％（Ｎｉの含有なし）のとき最大となる。
また、アルフィン層でのクラツクの発生（すなわちリン
グキヤリャとＭ合金との剥離）も生ずることがない。以
上説明したように、本発明によれば、鉄系材のりングキ
ヤリャ表面にアルフィン処理を施し、これをＮ合金で銭
ぐるみ鋳造一体とするＮ合金製ピストンの製造法におい
て、上記Ｎ合金としてＳｉ８〜２０％、Ｃｕｏ．５〜４
．０％、Ｍｇ０．５〜１．５％、残部が実質的にＮから
なるものを用い、鋳造後４８０〜５２０℃の温度で１〜
８時間加熱した後徐冷する熱処理を施したことにより、
鉄系村のりングキャリャと山合金との剥離を生ずること
なく耐熱クラック性を著しく向上させることができ（従
来例に比べて約２倍以上）、しかも従来のピストン用Ａ
Ｉ合金に添加しているＮｊを少なく、好ましくは零とす
ることができるので、材料費の低減を図ることができる
ものである。
グキヤリャとＭ合金との剥離）も生ずることがない。以
上説明したように、本発明によれば、鉄系材のりングキ
ヤリャ表面にアルフィン処理を施し、これをＮ合金で銭
ぐるみ鋳造一体とするＮ合金製ピストンの製造法におい
て、上記Ｎ合金としてＳｉ８〜２０％、Ｃｕｏ．５〜４
．０％、Ｍｇ０．５〜１．５％、残部が実質的にＮから
なるものを用い、鋳造後４８０〜５２０℃の温度で１〜
８時間加熱した後徐冷する熱処理を施したことにより、
鉄系村のりングキャリャと山合金との剥離を生ずること
なく耐熱クラック性を著しく向上させることができ（従
来例に比べて約２倍以上）、しかも従来のピストン用Ａ
Ｉ合金に添加しているＮｊを少なく、好ましくは零とす
ることができるので、材料費の低減を図ることができる
ものである。
図面はアルフィン処理したりングキャリャを鋳造一体と
するＮ合金製ピストンの製造法の一例を示す縦断面図で
ある。
するＮ合金製ピストンの製造法の一例を示す縦断面図で
ある。
Claims (1)
- １ 鉄系材のリングキヤリヤ表面にアルフイン処理を施
し、これをＡｌ合金で鋳ぐるみ鋳造一体とするＡｌ合金
製ピストンの製造法において、上記Ａｌ合金としてＳｉ
８〜２０％、Ｃｕ０．５〜４．０％、Ｍｇ０．５〜１．
５％、残部が実質的にＡｌからなるものを用い、鋳造後
４８０〜５２０℃の温度で１〜８時間加熱した後徐冷す
る熱処理を施すことを特徴とするＡｌ合金製ピストンの
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9845978A JPS602381B2 (ja) | 1978-08-12 | 1978-08-12 | Ａｌ合金製ピストンの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9845978A JPS602381B2 (ja) | 1978-08-12 | 1978-08-12 | Ａｌ合金製ピストンの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5524784A JPS5524784A (en) | 1980-02-22 |
| JPS602381B2 true JPS602381B2 (ja) | 1985-01-21 |
Family
ID=14220277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9845978A Expired JPS602381B2 (ja) | 1978-08-12 | 1978-08-12 | Ａｌ合金製ピストンの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602381B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19537848A1 (de) * | 1995-10-11 | 1997-04-17 | Mahle Gmbh | Bewehrungsteil, dessen Grundwerkstoff austenitisches Gußeisen ist |
| CN107881378B (zh) * | 2016-09-29 | 2020-10-23 | 南京中兴软件有限责任公司 | 铝合金组合物、铝合金元件、通讯产品及铝合金元件的制备方法 |
-
1978
- 1978-08-12 JP JP9845978A patent/JPS602381B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5524784A (en) | 1980-02-22 |
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