JPS61270310A - 高強度焼結コネクテイングロツドの製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は、高強度焼結コネクティングロッドの製造方法
に関し、詳しくは、焼結コネクティングロッドにショッ
トピーニング処理を施こした後、焼結コネクティングロ
ッドにおける■断面形状部の表面部に対して高周波加熱
等の表面急速加熱手段により加熱することによって、焼
結コネクティングロッドにおける■断面形状部の表面部
を強固な金属結合状態として、焼結コネクティングロッ
ドにおける要求強度の特に高いＩ断面形状部の強度特性
を優れたものとすることのできる高強度焼結コネクティ
ングロッドの製造方法にかかる。

〔従来の技術〕

エンジンにおけるコネクティングロッドは、往復運動す
るピストンと回転運動するクランクシャフトを連結する
連接棒である。

そして、コネクティングロッドの大端部は２分割構造と
されてクランクビンに取付けられ、また、コネクティン
グロッドの小端部はピストンピンを介してピストンに取
付けられるもので、優れた強度と軽量であることが要求
される部品であることから、鋼素材の熱間鍛造により製
造され、さらに熱処理及び表面処理を施こして用いられ
るのが一般的である。

また、エンジンの作動時におけるコネクティングロッド
には、爆発による高い圧縮荷重、慣性力による引張荷重
及びむち打ち力による曲げ荷重が作用することから、コ
ネクティングロッドに負荷される応力はコネクティング
ロッドのＩ断面形状部及び■断面形状部と大端部もしく
は小端部との連結部で高く、コネクティングロッドの大
端部もしくは小端部では上述の部位に比較して低くなっ
ている。

このため、コネクティングロッドの■断面形状部及びこ
れと大端部もしくは小端部との連結部においては、疲労
強度等の高い強度特性が必要とされている。

そのため、粉末冶金用金属粉末原料を真密度に対して９
０％以上の高密度に圧粉成形した後、加熱焼結させる工
程により製造された焼結コネクティングロッドにおいて
は、焼結コネクティングロッドの■断面形状部における
強度特性を向上させるために、疲労強度に大きく寄与す
る表面部を圧密化させるべくショットピーニング処理を
施こすのが通常であった。

しかしながら、焼結された焼結コネクティングロッドに
ショットピーニング処理を施こすだけの焼結コネクティ
ングロッドの製造方法においては、単に焼結コネクティ
ングロッドの表面部を機械的に塑性変形させて表面空孔
を圧潰させるだけで強固な金属的結合状態となっていな
いことから、第６図に示すような工程によりショットピ
ーニング処理を施こした後、粉末粒界部に生成された酸
化層の還元２機械的に塑性変形された表面層の金属的結
合状態化を充分に進行させるために炉中にて再加熱する
方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のような従来の技術の現状に鑑み、本発明が解決し
ようとする問題点は、従来の焼結された焼結コネクティ
ングロッドにショットピーニング処理を施こした後、炉
中加熱による高強度焼結コネクティングロッドの製造方
法においては、強度特性の改善には不必要な内部まで加
熱されてしまい熱効率が悪いばかりでなく、昇温時間が
長くなることから炉中加熱に当たっては焼結コネクティ
ングロッドの表面部における残炭防止のための炉内雰囲
気制御が必要となる等、高強度焼結コネクティングロッ
ドの製造工程が複雑となるということである。

従って、本発明の技術的課題とするところは、焼結され
た焼結コネクティングロッドにショットピーニング処理
を施こした後、焼結コネクティングロッドにおけるＩ断
面形状部の表面部に対して高周波加熱等の表面急速加熱
手段にて加熱することにより、表面空孔の圧潰された表
面部を短時間加熱により強固な金属結合状態とさせる簡
単な製造工程によって、焼結コネクティングロッドの１
断面形状部における優れた強度特性を確保することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

このような従来の技術における問題点に鑑み、本発明に
おける従来の技術の問題点を解決するための手段は、粉
末冶金用金属粉末原料をコネクティングロッド形状に圧
粉成形する工程と、圧粉成形された焼結コネクティング
ロッドの圧粉成形体を加熱焼結させる工程と、 焼結された焼結コネクティングロッドにショットピーニ
ング処理を施こす工程と、 上述により焼結コネクティングロッドに対してショット
ピーニング処理を施こした後、焼結コネクティングロッ
ドにおけるＩ断面形状部の表面部を、高周波加熱等の表
面急速加熱手段により加熱することによって、前記焼結
コネクティングロッドにおける■断面形状部の表面部を
強固な金属結合状態とさせることを特徴とする高強度焼
結コネクティングロッドの製造方法からなっている。

〔作用〕

以下、本発明の作用について説明する。

本発明法において粉末冶金用金属粉末原料としては特に
限定されるものでなく、通常の焼結部材を製造するため
に使用される従来の粉末冶金用金属粉末原料を好適に通
用することができる。

特に、鉄系の粉末冶金用金属粉末原料が本発明の高強度
焼結コネクティングロッドの製造方法には通している。

また、本発明法において焼結コネクティングロッドの圧
粉成形体を圧粉成形させる圧粉成形工程は、混粉された
粉末冶金用金属粉末原料に潤滑剤であるステアリン酸亜
鉛粉末を０．５〜１．０％添加した後圧粉成形して、密
度を５．０〜１−５ｇ／Ｃｍ”とした焼結コネクティン
グロッドの圧粉成形体を形成させる工程である。

また、加熱焼結させる工程は焼結コネクティングロッド
の圧粉成形体を非酸化性雰囲気中にて加熱し、粉末冶金
用金属粉末原料同士の焼結反応を進行させて一体化させ
る工程である。

そして、焼結温度、焼結雰囲気等の燃結条件は、使用さ
れる粉末冶金用金属粉末原料の種類によって任意に選択
することができる。

次に、焼結された焼結コネクティングロッドにショット
ピーニング処理を施こした後、焼結コネクティングロッ
ドにおけるＩ断面形状部の表面部に対して、高周波加熱
等の表面急速加熱手段にて加熱することとしているのは
、焼結後のショットピーニング処理により表面空孔が圧
潰され機械的な結合状態にある焼結コネクティングロッ
ドにおけるＩ断面形状部の表面部組織を、高周波加熱等
の表面急速加熱手段にて加熱することにより強固な金属
的結合状態とさせ、焼結コネクティングロッドの１断面
形状部における優れた強度特性を確保させるためである
。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいて、本発明の１実施例を説明す
る。

本発明法により高強度焼結コネクティングロッドを製造
する製造工程を第１図に示している。

以下、第１図に示す高強度焼結コネクティングロッドの
製造工程に沿ってこの実施例を詳細に説明する。

まず、Ｍ量比率にてＯ９５％ｃ−ｉ％Ｃｒ　−０，７％
Ｍ　ｎ　−０，２％Ｍ　ｏ　−０，５％Ｍｎ５−Ｂａ１
Ｆｅからなる組成を有する粉末冶金用混合粉末原料に、
潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉末をＯ２６％添加した
混合粉末を用いて、通常の圧粉成形工程により焼結コネ
クティングロッドの圧粉成形体を圧粉成形した。

なお、この実施例の圧粉成形工程において、圧粉成形さ
れた焼結コネクティングロッドの圧粉成形体の密度は６
．８〜７．２ｇ／ｃｒｎ’であった。

ついで、この焼結コネクティングロッドの圧粉成形体を
焼結炉に装入し、窒素ガス雰囲気中にて１３００℃Ｘ２
０分間加熱焼結した後、冷却ゾーンにて炉冷させた。

なお、この状態における第２図に示すような焼結コネク
ティングロッド１における■断面形状部１ａのリブ部１
ｂの金属組織の模式図を第３図に示している。

そして、第３図における２は焼結コネクティングロッド
１の表面部及び内部に存在する空孔である。

第３図から明らかなように、通常の焼結状態の焼結コネ
クティングロッド１においては、焼結体内部に空孔２が
均一に分布していることが理解される。

その後、焼結された焼結コネクティングロッド１をアー
クハイト０．４１ｍの強さでショットピーニング処理し
て、焼結コネクティングロッド１の表面空孔を圧潰させ
た。

なお、この状態における第２図に示すような焼結コネク
ティングロッド１におけるＩ断面形状部１ａのリブ部１
ｂにおける、金属組織の顕微鏡写真を第４図（ａｌ及び
第４図（ｂ）に示している。

ここで、第４図（ａｌは無腐食の状態の金属組織。

第４図（ｂｌはナイタルにより腐食させた状態の金属組
織の顕微鏡写真である。

第４図（ａ）及び第４図山）から明らかなように、ショ
ットピーニング処理された焼結コネクティングロッド１
における■断面形状部１ａのリブ部１ｂの表面部には、
空孔２の圧潰された０、２〜０．３　ｍｍの厚さの圧密
化層３が形成されていることが理解される。

ついで、上述のショットピーニング処理された焼結コネ
クティングロッド１における■断面形状部１ａの表面部
をＮ２雰囲気中で高周波加熱により表面急速加熱させた
。

なお、この状態における第２図に示すような焼結コネク
ティングロッド１におけるＩ断面形状部１ａのリブ部１
ｂにおける、金属組織の顕微鏡写真を第５図（ａ）及び
第５図（ｂｌに示している。

ここで、第５図（ａｌは無腐食の状態の金属組織。

第５図（ｂ）はナイタルにより腐食させた状態の金属組
織の顕微鏡写真である。

第５図（ａ）及び第５図（ｂｌから明らかなように、シ
ョットピーニング処理された焼結コネクティングロッド
１におけるＩ断面形状部１ａの表面部を高周波加熱によ
り表面急速加熱すると、■断面形状部１ａのリブ部１ｂ
の表面部には、空孔２の圧潰された圧密化層３が形成さ
れているばかりでなく、粉末粒界部における酸化層及び
表面部における脱炭層のない金属的結合層４が形成され
ていることが理解される。

なお、比較のために上述した実施例の製造工程において
、加熱焼結させた状態の従来品の焼結コネクティングロ
ッドｌ及び加熱焼結させた後ショットピーニング処理を
施こした従来品の焼結コネクティングロッド１も製造し
た。

次に、上述により焼結コネクティングロッド１をショッ
トピーニング処理した後、焼結コネクティングロッド１
における■断面形状部１ａの表面部に対して高周波加熱
により表面急速加熱させた本発明品と、加熱焼結させた
状態のままの従来品の焼結コネクティングロッド１と、
加熱焼結させた後ショットピーニング処理を施こした従
来品とを用いて「耐久限疲労強度」の比較評価試験を実
施した。

その「耐久限疲労強度」の比較評価試験結果を第１表に
示している。

第１表 第１表から明らかなように、焼結された焼結コネクティ
ングロッド１をショットピーニング処理した後さらにＩ
断面形状部１ａの表面部に対して高周波加熱により表面
急速加熱させた本発明品は、焼結状態のままの従来品の
約１．８倍、また、焼結した後ショットピーニング処理
のみを施こした従来品の約１．５倍の「耐久限疲労強度
」となっており、本発明法により製造した焼結コネクテ
ィングロッド１が従来品のいずれと比較しても著しく高
強度となっていることが理解される。

〔発明の効果〕

以上により明らかなように、本発明にかかる高強度焼結
コネクティングロッドの製造方法によれば、焼結された
焼結コネクティングロッドにショットピーニング処理を
施こした後、焼結コネクティングロッドにおける■断面
形状部の表面部に対して高周波加熱等の表面急速加熱手
段にて加熱することにより、表面空孔の圧潰された表面
部を短時間加熱により強固な金属結合状態とさせる簡単
な製造工程によって、焼結コネクティングロッドの１断
面形状部における優れた強度特性を確保することができ
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明法により焼結コネクティングロッドを
製造する製造工程を示す説明図。 第２図は、本発明の実施例に用いた焼結コネクティング
ロッドの■断面形状部の断面形状を示す図。 第３図は、第２図に示すリブ部の焼結状態における金属
組織の模式図。 第４図（ａｌ及び第４図（ｂｌは、第２図番こ示すＩＪ
〕゛部の焼結後ショットビーニンク゛処理した１犬態を
示す金属組織の顕微鏡写真。 第５図（ａ）及び第５図（ｂ）は、第２図番こ示すＩＪ
フ゛部の焼結後シヨ・ノトピーニンク゛処理及び高周波
加熱した状態の金属組織の顕微鏡写真。 第６図は、従来法により焼結コネクテインク゛ロッドを
製造する製造工程を示す図である。 １−−−−−一焼結コネクテイングロツドｌ　ａ　−−
−−−１断面形状部。 Ｉｂ−一・・−・リブ部。 ２−・・・−空孔。 ３−・・−圧密化層。 ４−−−−一命属的結合層。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉末冶金用金属粉末原料をコネクティングロッド形
   状に圧粉成形する工程と、 圧粉成形された焼結コネクティングロッドの圧粉成形体
   を加熱焼結させる工程と、 焼結された焼結コネクティングロッドにショットピーニ
   ング処理を施こす工程と、 上述により焼結コネクティングロッドに対してショット
   ピーニング処理を施こした後、焼結コネクティングロッ
   ドにおけるＩ断面形状部の表面部を、高周波加熱等の表
   面急速加熱手段により加熱することによって、前記焼結
   コネクティングロッドにおけるＩ断面形状部の表面部を
   強固な金属結合状態とさせることを特徴とする高強度焼
   結コネクティングロッドの製造方法。