JPS609570A - 補強材よりなるピストンの製造方法 - Google Patents

補強材よりなるピストンの製造方法

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JPS609570A
JPS609570A JP11769483A JP11769483A JPS609570A JP S609570 A JPS609570 A JP S609570A JP 11769483 A JP11769483 A JP 11769483A JP 11769483 A JP11769483 A JP 11769483A JP S609570 A JPS609570 A JP S609570A
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徹雄 岡
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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】 本発明は主に内燃機関に使用されるピストンの製造方法
に関するもので、更に詳述すれば／ｌｊ１合金、合金金
金等の軽合金をその母材として、無機質繊維等を補強材
として、後述する遠心鋳造法により、ピストンの表面の
みに分散させて製造する各種ピストンの製造方法に関す
るものである。
従来のＦＲＭよりなるピストンの製造方法については、
特公昭５７−３３０８９号「繊維強化複合材の製造方法
」の明細書に、カサ密度の無機質繊維成形体を鋳型内に
保持し、軽合金の母材を高圧凝固鋳造法にて鋳込んで、
ピストンを製造する方法が記載されている。
然しこの製造方法は鋳型内に注入した溶湯金属を、圧力
５００〜２０００ｋｇ／ｃｎ＋の高圧をかけて凝固させ
る必要があり、このためにこの高圧に耐えるための鋳造
型及び約５００〜２０００　ｋｇ／　ｃｒａの高圧を発
生させるための各種の装置を必要とし、極めて膨大な製
造装置を設置する必要があり、多品種少量生産のピスト
ンの生産には、鋳造型のコストが高くつき、更に高圧鋳
造のためにピストン表面部に配置された、ＦＲＭの表面
上層部までに母材が浸透してスキン層が、補強材の表面
を覆う状態となり、このスキン層を取り除いて、補強材
をピストン表面に析出させるために、ピストン表面のス
キン層を電解エツチング、酸エツチング等により溶出処
理を行なわねばならないという欠点があった。
本発明は前記欠点を改良したもので高圧鋳造によること
なく、常圧にて鋳造可能な、構造極めて簡単な遠心回転
装置を利用したものである即ち、製品の外周形状と同じ
形状の内周面を有するルツボ又は鋳型に、無機質繊維又
は金属繊維と無機質の粉末よりなる補強材をルツボ内周
面に配置し、ルツボ内へ母材としての軽合金よりなる溶
湯金属又は固体金属を入れて加熱し、ルツボ内で熔解し
、その後ルツボを約１０００〜３０００Ｇの重力倍数で
遠心力を与えながら回転後、冷却凝固してピストンを製
造するもので、この強い重力の場ではルツボ内の母材と
補強材とは比重の差（無機質３．２．Ｍｇ１．７４．Ａ
／２．７）により、補強材はルツボ内周の壁面方向に移
動し、分散層が形成される過程で冷却し、補強材は表面
に均一に分散し、母材の中央部は補強材がまったく分散
しない複合材料よりなるピストンを製造することが出来
る。
本発明において、ピストンの表面に分散させる補強材と
しては無機質繊維として、セラミックス及び耐摩耗性の
ある金属繊維（ＦＣＤ）と、無機質の粉末としてはアル
ミナ等が適切である。
以上本発明の構造簡単な、高圧鋳造を必要としない遠心
鋳造法により補強材を表面に分散したピストンは、 （１）ピストン摺動部には補強材である無機質繊維又は
、母材より優れた耐摩耗性金属繊維と無機質の粉末が分
散しており、耐摩耗性が優れている。
（２）遠心鋳造により母材と補強材が確実に固着され、
僅か分散中が０．５〜１．０ｆｉ程度でも補強材の剥離
及び母材との亀裂がまったくない。
（３）前記補強材が遠心力によりピストンの表面極薄層
に分散するためにスキン層を取り去る必要もなく、然も
母材としての熱伝導性及び軽量材料としての強靭さを有
している。
等の特徴あるピストンを製造するものであり、更に構造
簡単な鋳造型又はルツボを交換することにより容易に寸
法の相違した補強材よりなる各種のピストンの製造が可
能となり多種小量生産には好適な製造方法である。以下
具体的に第１〜第２図の実施例により説明する。
実施例−１ 第１図においてルツボ１内の寸法をピストンと同じ寸法
に形成し、 （１）ルツボの内周面に無機質繊維の窒化珪素（繊維径
０．１〜ｌＯμｍ、長さ１００μｍ以下）２を、カサ密
度０．８ｇ／ｃｉの及び、アルミナ又はアルミ粉末を適
量混合するか、又は窒化珪素よりなる円筒形の繊維体２
ａと前記粉末を入れ（２）ビスｊ・ンの母材となるＡＣ
３Ａの固形体３を入れて（ロ）に示すように加熱装置４
にて約７００℃に加熱して溶融し く３）（ハ）に示すようにルツボに蓋５を固着し、蓋５
の下部にはピストンの内側の形状に等しい凸部５ａ及び
中子（図示しない）を設け、ルツボｌを熱源４にて加熱
後、３５００ｒ、ｐ、ｍ。
（約２０００Ｇ）で図中７の矢印の方向に回転後、冷却
凝固してピストン６を取り出すもので、このピストン６
の端部の拡大図を（ホ）に示す。この図において表面部
には窒化珪素繊維の断面９が観察される、９ａはアルミ
ナよりなる粉末である。
この場合の窒化珪素繊維の分散層の深さは、その表面よ
り０．３ｍｍ程度で、分散域は５０鶴である。更に分散
層は中心部に比べその硬さにおいて飛躍的な向上がみら
れ、ビッカース硬さではＡＣ３Ａ母材の約２倍の値を示
した。又これに伴ない摩擦による表面の摩耗量も減少さ
せることができ、発明者らの行なった試験によればその
母材のみの場合の半分以下であることが確かめられた。
実施例−２ 第２図において、耐熱鋼による型２１の内部に、耐熱鋼
による割型２１ａが設けられており、２１ａはその中心
線を含む面内２１Ｃで分割が可能であり、２１ａの内部
には輪状の突起環２１ｂが設けてあり、この部分に炭化
珪素繊維（繊維径０．１〜１０μｍ、長さ１００μｍ以
下）２２（以下ＳｉＣという）が約０　、　１　ｇ　／
ｃｌの、カサ密度で約　０．５額の層状に配置し、アル
ミナの粉末も混入されている。
次にこの型内にＡＣ３Ａ母材２３を入れて加熱装置２４
で約７００℃に加熱してＡＣ３Ａを溶融したあと、ピス
トン内部形状に成形した型部２５ａをもつ蓋２５をかぶ
せて２７の矢印の方向に回転を加え、重力倍数約２５０
０Ｇで成形した。これを一部加工したものが（ハ）に示
すピストン２６で、その端部２８を拡大したものを（ハ
）に示す。重力により表面部のみに分散した３ｉＣ２９
及びアルミナ粉末２９ａが　みられる。この場合ＳｉＣ
の分散層の深さは０．５鶴、分散域は先端から１５〜２
０鶴の範囲でピストンリングの取付けに必要な範囲に分
散している。
この分散層によって表面の硬さ及び耐摩耗性は実施例−
１に述べたものとほぼ同様の傾向を示している。更にこ
の様に製作した材料の一部をその表面を含んで切断した
テストピースを約９００°Ｃの高温に約０．５時間曝し
た結果、母材のみの部分は溶融したのに対し、分散層は
大きな溶融も形状の変化もな（、耐熱性についても大巾
に向上したものである。
以上本発明は、従来の高圧鋳造法によるピストンの製造
方法に比べ、構造簡単な遠心鋳造装置によりピストンを
製造するもので、ピストン表面部のみに補強材が分散し
、耐摩耗性にすぐれ、しかも表面のエツチング処理も必
要がなく、製造コストの安い、極めて特徴あるピストン
の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による実施例の工程の説明図で、（イ）
は鋳型内へ無機繊維及び粉末を入れる工程図、（ロ）は
（イ）の中へ母材を挿入する工程図、（ハ）は鋳型を密
閉後加熱溶融及び遠心力により回転させる工程図、（ニ
）は鋳造が完成したピストンの断面図で、（ホ）は（ニ
）の一部拡大断面図、第２図は本発明の他の実施例で（
イ）は鋳型の断面図、（ロ）は（イ）の鋳型により完成
したピストンの断面図で、（ハ）は（ロ）の一部拡大断
面図である。 １．２１・・・鋳型、 ２．９．２９・・・無機質繊維、 ３．２３・・・母材、 ４．２４・・・加熱装置、 ７．２７・・・遠心回転装置の略図、 ２１ａ・・・鋳型内の割型、 ２８・・・ピストンリング溝。 特許出願人 １イレシ精櫃樟′ｉｃ盲社 代表者中井令夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ又はＭｇをその主たる成分とする軽合金を母材とし
    て、補強材として無機質繊維又は金属繊維を混入した、
    ピストンの製造方法において、（１）鋳型の内周面に、
    補強材として、無機質繊維又は金属繊維と無機質の粉末
    を配置し、（２）次に、母材である軽合金を溶湯の状態
    又は固形体で鋳型に入れ、 （３）鋳型を７００℃〜９００　”Ｃに加熱後１０００
    〜３０００Ｇの遠心力にて回転して冷却し、そして （４）ピストンの表面部２Ｎ以下のみに体積比で１０〜
    ８０％前記補強材を分散させたピストンの製造方法。
JP11769483A 1983-06-29 1983-06-29 補強材よりなるピストンの製造方法 Granted JPS609570A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62137159A (ja) * 1985-12-10 1987-06-20 Aisin Seiki Co Ltd 遠心分散鋳造によるピストンの製造装置
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JP2013167209A (ja) * 2012-02-16 2013-08-29 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関のピストン及びその製造方法

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