JPS6072639A - ピストンの製造方法 - Google Patents

ピストンの製造方法

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JPS6072639A
JPS6072639A JP18084683A JP18084683A JPS6072639A JP S6072639 A JPS6072639 A JP S6072639A JP 18084683 A JP18084683 A JP 18084683A JP 18084683 A JP18084683 A JP 18084683A JP S6072639 A JPS6072639 A JP S6072639A
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Japan
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piston
core
mold
casting
molten salt
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JP18084683A
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JPS6411384B2 (ja
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Harumichi Hino
治道 樋野
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/02Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor of cylinders, pistons, bearing shells or like thin-walled objects
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12Accessories
    • B22C21/14Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/105Salt cores

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、エンジンを構成するピストンの製造に適用
され、とくにシリンダとの間で良好な摺動状態が得らる
ように内部に冷却孔を設けたピストンの製造方法に関す
る。
(従来技術) 従来、冷却孔を有するピストンを製造する方法としては
11例えば第1図および第2図に示す方法があった。図
において、1はピストン成形型、2はピストン成形型1
の上部寄り部分に保持された耐摩性環状部材、3は耐摩
性環状部材2に近接して配設した環状基製中子、4は鋳
抜きピンであって、塩製中子3は鋳抜きピン4の上部で
保持される。上記耐摩性環状部材2は、ディーゼル機関
やターボ過給式機関においてピストンのトップリング溝
の摩耗を低減させるために設けているもので、例えばニ
レジスト鋳鉄などから形成され、鋳造の際に鋳包まれる
ものである。また、塩製中子3は、第2図に断面で示す
ような環状形をなすものであり、例えば、次表に示す成
分でかっ粒径が200〜500gmのものをプレスによ
ってリング状に圧粉成形したのち、表に示す成分の場合
に700℃×20分加熱の焼結により固めたものが使用
される。
(重量%) そこで、ピストン成形型1内に耐摩性環状部材2を配設
すると共に焼結成形した環状基製中子3を鋳抜きピン4
の上部で保持させた状態にしたのち、ピストン成形型1
内に合金溶湯5(例えばアルミニウム合金溶湯JIS 
AC8A、AC8B等)を注入して重力鋳造を行う。こ
の鋳造によって、耐摩性環状部材2および環状基製中子
3が合金溶湯5によって鋳包まれ、凝固後にピストン成
形型1内より鋳造体を取り出し、次いで鋳抜きピン4に
よって形成された開口部6より水流を供給して基間中子
3を溶解し、第3図に示すように、上部に冷却孔8が形
成されたピストン2を得る。
なお、このピストン2には、その後1jjf、i%室1
0やピストンリング溝等が形盛される。
このような環状基製中子3を用いるビスi・ン2の製造
方法は、特開昭56−117862号公報においても開
示されている。
しかしながら、このような従来のピストンの製造方法で
は、重力鋳造によって製造しているため例えば通常のア
ルミニウム合金を用いた場合にピストン2を構成する合
金の強度が25〜30Kgf/mm2程度であり、加え
て冷却孔8を形成させているため強度確保の上からピス
トンクラウン部の肉厚を大きくする必要があり、それゆ
えピストン重量が増大するという問題点があった。
一方、鋳造合金の強度を高めるために、合金溶湯を高圧
力下で凝固させるいわゆる高圧鋳造法が知られているが
、この高圧鋳造法によって従来技術の場合と同様にして
焼結成形したj1λ製中子3を合金溶湯中に鋳包むよう
にした場合には、基間中子3が破壊したり、あるいは基
間中子3の粒子間憔部分に合金溶湯が浸透したりして、
所望の冷却孔8を形成することが困難であるという問題
点があった。
(発明の目的) この発明は、上述した従来の商題点に着目してなされた
もので、高圧鋳造法によって内部に所望形状の冷却孔を
有するピストンの製造が可能であり、高圧鋳造によって
溶湯を加圧できるため凝固組織の微細化か可能であって
強度の向上が得られ、その分だけとくにピストンクラウ
ン部の肉厚の低減が可能であるのでピストン重量の増大
を可及的に防止することができる、冷却孔を有するピス
トンの製造方法を提供することを目的としている。
(発明の構成) この発明による冷却孔を有するピストンの製造方法は、
ピストン内部に設ける冷却孔の形状に対応した形状もし
くは前記形状を適宜分割した所定形状の鋳造空間を1ま
たは2以上有する中子鋳型内に溶融状態の塩を鋳込んで
溶融塩中子を成形し、次いで前記溶融塩中子をピストン
成形型の冷却孔形成位置に配設したのち、前記ピストン
成形型内にピストン母材溶湯をより好ましくは高圧鋳造
し、凝固後に前記溶融塩中子を溶出させて冷却11を形
膚させるように1−たことを特徴としている−この発明
において使用されるピストン成形型は、製造しようとす
るピストンの形状に対応したピストン成形空間を有する
ものであると共に、所定圧力による鋳造に耐え得る強度
を有するものである。
また、溶融塩中子は、ピストン成形時に当該ピストンの
内部に冷却孔が形成されるように設けるものである。こ
の溶融塩中子は、ピストン内部に設ける冷却孔の形状に
対応した形状もしくは前記形状を適宜分割した所定形状
の鋳造空間を1または複数有する中子鋳型を使用し、こ
の中子鋳型内に溶融状態の塩を鋳込んで成形される。そ
して、場合によっては複数に分割した溶融塩中子部材を
各々溶融塩から鋳造成形したのち、接合して1つの溶融
塩中子を成形するようになすこともできる。この溶融塩
中子は、従来の焼結基間中子に比べて塩の固化状態がか
なり緻密なものとなっており、ナノf造11j4に溶湯
が塩粒子内に浸透するのを巧くことができると同時に、
強度が向上しているため高圧鋳造を行ったときでも破壊
するのを防ぐことができ、所望形状の冷却孔をピストン
内部に形成することが可能であると共に、高圧鋳造によ
ってピストン母材の強度を高めることが可能となり、例
えば従来のアルミニウム合金の場合しく、重力鋳造した
ときには25〜30kgf/mm2程度の強度であった
ものが、高圧鋳造では35〜38kgf/mm2にまで
向上し、冷却孔を設けたときでもピストンクラウン部の
肉triを重量鋳造による場合はど大きイする必要がな
いなどの利点をもたらすことができるようになる。
そして、このような溶融塩中子をピストン成形型内の冷
却孔形成位置に配設したのち、前記ピストン成形型内に
ピストン母材溶湯例えば鋳造用アルミニウム合金溶湯や
マグネシウム合金溶湯を鋳造し、また必要に応じて高圧
鋳造し、凝固後に前記溶融塩を溶解除去することにより
、内部に冷却孔を有するピストンを得る。なお、最終製
品としてのピストンにはキャビティ燃焼室やピストンリ
ング溝などが形成される。
(実施例) 第4図はこの発明の実施例において使用したピストン成
形型を示す図であって、このピストン成形型11は、固
定型12と 可動型13とを組み合わせたものであり、
固定型12に゛はプランジャ14を」二下動可能に備え
、可動型13は分割構成された横型13aおよび中型1
3bからなっていてその内部にビスi・ン形状に対応す
るピストン成形空間15および湯道16を有し、さらに
、鋳抜きピン17および耐摩性環状部材嵌合溝18を有
している。この嵌合溝18内には耐摩性環状部材12が
取り付けうるようになっており、この耐摩性環状部材1
2に溶接固定した環状保持部材20によって溶融塩中子
21が所定位置に保、持されうるようになっている。
t55図および第6図は、この発明において使用する溶
融塩中子を製造するための中子鋳型24を示す図であっ
て、鋳型枠25内に複数段のステンレス鋼製の金型26
,26・・・を設置することによって、各金型26間に
おいて、ピストン内部に設ける冷却孔の形状に対応した
形状の鋳造空間27を形成すると共に、その外周側にオ
ー/く−フロー28およびその内周側にランナー22を
設け、さらに中心部分に溶融塩溜部30を形成した構成
を有する。
次に、ピストンの製造に際しては、まず、第5図および
第6図に示す中子鋳型24を使用して、その金型26部
分を500 ’0程度に予熱し、次し)で溶融塩溜部6
0内に前記表に示す組成の溶融塩31を850 ’Cで
注入し、各鋳造空間27毎に4個所ずつ設けたランナー
22を経て鋳造空間27内に溶融塩31を鋳込んだのち
冷却した。続l/)で、冷却後に金型26をばらして各
溶融塩中子部材を取り出し、各々ランナー22およびオ
ー/<−フロー28によって形成されたフランジ部分を
削り取って環状の溶融塩中子21を作製した。なお、中
心の溶融塩溜部30で凝固した溶融塩t±、加熱して再
利用することが可能である。
一方、別途用意した耐摩性環状部材12と環4大保持部
材20とをほぼ同心状に溶接固定し、この環状保持部材
20上に前記溶融塩中子21を配NStし、この溶融塩
中子21.保持部材20および耐性環状部材12をピス
トン成形型11の嵌合溝18内に嵌合し、次いでピスト
ン成形空間15内に湯道16を経てアルミニウム合金溶
湯34(JIS AC8A、湯温7′80°C)を注入
し、1500 Kgf/cm2の圧力でプランジャ14
により矢印A′力方向加圧しつつ凝固させた。次に、ピ
ストン成形型11内より鋳造体を取り出した後、鋳抜き
ピン17によって形成されたピストン内部の鋳抜き孔3
5を溶融塩1千21の位置まで延長加工し、この鋳抜き
孔35の部分より水流を供給して溶融塩中子21を溶融
流出させることにより、第7図に示すように、上部に冷
却孔36を有するピストン40を製作した。なお、この
ピストン40にはその後キャビティ燃焼室37やピスト
ンリング溝38などが形成される。
このように、冷却孔36を有するピストン40を製造す
る際において、焼結により製作した塩酸中子を用いてい
ないため、溶湯が塩粒子の間隙部分に浸透したり、高圧
鋳造の際に破損したりする・−一−プーロ人lψhn5
m、A−sう3=9TGら1手11番1ヱナ一ノi!1
ITI士スことによって所望形状の冷却孔を有するピス
トンを製造することができると共に、高圧鋳造が可能で
あるため、合金の強度を例えばアルミニウム合金の場合
に従来の重力鋳造における25〜30kgf/mm2か
ら35〜38 kgf /mm2程度にまで高めること
ができ、冷却孔を設けたことによる強度低下をかなり補
うことが可能となる。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によるピストンの製
造方法によれば、所定形状の鋳造空間を有する中子鋳型
内に溶融状態の塩を鋳込んで溶融塩中子を成形し、次い
て前記溶融塩中子をピストン成形型の冷却孔形成位置に
配設したのち、前記ピストン成形型内にピストン母材溶
湯を鋳造し、凝固後に前記溶融塩中子を溶出させて冷却
孔を形成させるようにしたから、冷却孔を形成させる際
に使用する溶融塩中子が緻密でかつ強度の高いものであ
るため、従来のように焼結中子の塩粒子間に溶湯が浸透
して冷却孔の形状が悪化したり、形状の悪化によって中
子の溶解除去が不完全となったりすることがなく、また
、高圧鋳造をしfこときでも中子の破損を防ぐことがで
き、したがって、高圧鋳造が可能であるためピストンの
強度を向」ニさせることができ、冷却孔を設けたために
ビスI・ンクラウン部の肉厚を従来はど大きくする必要
がなく、内部に冷却孔を有するピストンを高精度かつ高
強度で製造することができるという非常にすぐれた効果
を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図はピストン成形型内に焼結塩型中子を配設した従
来のピストンの製造方法によるピストン成形型の縦断面
図、第2図は第1図の焼結塩型中子の断面説明図、第3
図は第1図のピストン成形型により製造したピストンの
縦断面図、第4図はピストン成形型内に溶融塩中子を配
設したこの発明の実施例によるピストン成形型の縦断面
図、第5図および第6図はこの発明の実施例において使
用した中子鋳型を示し、第5図は第6図のA−A線水平
断面図、第6図は第5図の13−B線垂直断面図、@7
図は第4図のピストン成形型により製造したピストンの
縦断面図である。 11・・・ピストン成形型、 15・・・ピストン成形空間、 21・・・溶融塩中子、 24・・・中子鋳型、 27・・・鋳造空間、 31・・・溶融塩、 36・・・冷却孔、 34・・・母材溶湯、 40・・・ピストン。 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊 第1― 第2洲 第5図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定形状の鋳造空間を有する中子鋳型内に溶融状
    態の塩をψノf込んで溶融塩中子を成形し、次いで前記
    溶融m中子をピストン成形型の冷却孔形成位置に配設し
    たのち、前記ピストン成形型内にピストン母材溶湯な鋳
    造し、凝固後に前記溶融塩中子を溶出させて冷却孔を形
    成させることを特徴とする冷却孔を有するピストンの製
    造方法。
JP18084683A 1983-09-30 1983-09-30 ピストンの製造方法 Granted JPS6072639A (ja)

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