JPS6289833A - アルミニウム合金製摺動部材 - Google Patents

アルミニウム合金製摺動部材

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JPS6289833A
JPS6289833A JP24713886A JP24713886A JPS6289833A JP S6289833 A JPS6289833 A JP S6289833A JP 24713886 A JP24713886 A JP 24713886A JP 24713886 A JP24713886 A JP 24713886A JP S6289833 A JPS6289833 A JP S6289833A
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fiber
alumina
fibers
sliding
sliding member
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JP24713886A
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Hideaki Ushio
牛尾 英明
Naoyoshi Hayashi
林 直義
Kazuo Shibata
一雄 柴田
Yoshikazu Fujisawa
義和 藤沢
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16Fibres

Landscapes

  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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。

Description

【発明の詳細な説明】 A0発明の目的 +1)  産業上の利用分野 本発明はアルミニウム合金製摺動部材、特に摺動部を強
化繊維により強化したものの改良に関する。
(2)従来の技術 従来、前記強化繊維としてはアルミナ繊維または炭素繊
維が用いられている(特公昭61−1)708号公報参
照)。
(3)  発明が解決しようとする問題点しかしながら
アルミナ繊維を単独で用いた場合には、摺動部の耐摩耗
性は向上するが、スクラッチ限界特性については満足す
べき結果を得ることができない、一方、炭素繊維を単独
で用いた場合には、アルミナ繊維の場合とは逆にスクラ
ッチ限界特性は向上するが、耐摩耗性が劣るという問題
がある。
またアルミナ繊維のα化率は、繊維の強度および硬度に
著しい影響を及ぼすので、その値を適切に設定する必要
がある。
本発明は上記に鑑み、特定のα化率を有するアルミナ繊
維と炭素繊維とを併用して摺動特性の優れた前記摺動部
材を提供することを目的とする。
B1発明の構成 (1)  問題点を解決するための手段本発明は、前記
強化繊維としてアルミナ繊維と炭素繊維との混合繊維を
用い、前記アルミナ繊維のα化率を10.0〜50゜0
%に、また前記アルミナ繊維の繊維体積率を8.0〜2
0.0%に、さらに前記炭素繊維の繊維体積率を3.0
〜12.0%にそれぞれ設定したことを特徴とする。
(2)作 用 アルミナ繊維のα化率を前記のように10.0〜50.
0%に設定することにより、アルミナ繊維に高強度およ
び摺動部材用として適切な引掻き硬さを保有させること
ができる。ただし、α化率が10.0%を下回ると引掻
き硬さが低下し、一方α化率が50.0%を上回ると引
掻き硬さが増加して摺動部材用として不適切となる。ま
たα化率が50゜0%を上回った場合はアルミナ繊維が
脆くなるといった不具合もある。
前記α化率を有するアルミナ繊維の繊維体積率(Vf)
を前記のように8.0〜20.0%に設定することによ
り摺動部の繊維強化を十分に行って耐摩耗性を向上させ
、その上相手材の摩耗量を低減することができる。ただ
し、繊維体積率が8.0%を下回ると、摺動部の繊維強
化能が小さく、また耐摩耗性が低下する。一方、繊維体
積率が20.0%を上回ると、マトリックスであるアル
ミニウム合金の充填性が悪化して繊維強化を十分に行う
ことができず、また摺動部の硬度が増して相手材の摩耗
量が増加し、その上熱伝導率も低下する。
また炭素繊維の繊維体積率を前記のように3.0〜12
.0%に設定することにより、炭素繊維の自、己潤滑能
を有効に利用して摺動部のスクラッチ限界特性および焼
付き限界特性を向上させることができる。ただし、炭素
繊維の繊維体積率が3.0%を下回ると前記効果が得ら
れず、一方、繊維体積率が12.0%を上回ると、アル
ミナ繊維量との関係で総繊維体積率が高くなって、その
混合繊維を用いて成形体を得る場合成形性が悪化し、ま
た摺動部の強度が低下し、さらにマトリックスの充填性
も悪くなる。
(3)実施例 第1〜第3図は、アルミニウム合金製摺動部材としての
内燃機関用シリンダブロックlを示し、その摺動部であ
るシリンダボア2の内壁部1aは強化繊維としてアルミ
ナ繊維と炭素繊維との混合繊維を用いた繊維強化アルミ
ニウム合金より構成される。
前記シリンダブロックlは、アルミナ繊維および炭素繊
維からなる300°Cに予熱された円筒状成形体を、2
00℃に予熱された金型のキャビティに設置し、JIS
  ADC12で示されるアルミニウム合金を湯温73
0〜740℃、充填圧260kg/cJで鋳込むことに
より鋳造される。このシリンダブロックの鋳造中にアル
ミニウム合金が成形体に充填複合するので繊維強化アル
ミニウム合金が形成される。
シリンダボア2にアルミニウム合金製ピストン3が摺合
され、そのピストン3に2本の圧縮リング4と1本の油
かきリング5とが装着されている。
第4図はアルミナ繊維のα化率とヤング率(I)、引張
強さく1))およびモース硬さくIII)の関係を示す
アルミナ繊維のα化率が10.0〜50.0%の範囲に
あれば、アルミナ繊維に高強度および摺動部材用として
適切な引掻き硬さ、即ちモース硬さを保有させることが
できる。この場合アルミナ繊維のα化率30.0〜40
.0%においては、アルミナ繊維の引張強さの低下が少
なく、且つ引掻き硬さも高いので、この種アルミナ繊維
を用いることによって最適な摺動特性を得ることができ
る。
なお、チップオンディスク式摺動試験においてアルミナ
繊維のα化率が50.0%を上回ると、マトリックスで
あるアルミニウム合金からのアルミナ繊維の脱落量が多
くなる傾向にあり、その脱落したアルミナ繊維によりチ
ップの摩耗が促進されることが確認されている。
第5図は、アルミナ繊維の繊維体積率を12%に設定し
、また炭素繊維の繊維体積率を種々変えたハイブリッド
型繊維強化アルミニウム合金と相手材であるステンレス
鋼(JIS  5US420J2、窒化処理)とのチッ
プオンディスク式摺動試験結果を示す。線(TV)は焼
付き限界特性に、また線(V)はスクラッチ限界特性に
それぞれ該当する。
前記合金はシリンダポア2の内壁部1aの構成材料に相
当し、この材料によりチップを形成する。
また前記ステンレス鋼は前記圧縮リング4の構成材料に
相当し、この材料によりディスクを形成する。
テスト方法はディスクを9.5m/secの速度で回転
させ、そのディスクの摺動面にチップの摺動面を無潤滑
下にて所定の押圧力をもって押付け、各チップにおける
炭素繊維の繊維体積率と焼付き限界およびスクラッチ限
界においてチップに作用する面圧との関係を求めたもの
である。
第5図から明らかなように、炭素繊維の繊維体積率を3
.0〜12.0%に設定すると焼付き限界およびスクラ
ッチ限界の血圧がそれぞれ高くなる。
第6図は炭素繊維の混入に伴うチップ、したがって摺動
部の強度変化を、炭素繊維の繊維体積率と破断強度との
関係で示したものである。第6図中、線(Vl)はアル
ミナ繊維単独の場合に、線(■)はアルミナ繊維の繊維
体積率9.0%の場合に、線(■)はアルミナ繊維の繊
維体積¥−12,0%の場合にそれぞれ該当する。
第6図から明らかなように、炭素繊維の増加に伴い破断
強度が低下する傾向にあるが、その繊維体積率が3.0
〜12.0%の範囲であれば実用上満足すべき破断強度
が得られる。
第7図は、炭素繊維の繊維体積率を3.0%に設定し、
またα化率33%のアルミナ繊維の繊維体積率を種々変
えた繊維強化アルミニウム合金と相平材である球状黒鉛
鋳鉄(JIS  FCD75)とのチップオンディスク
式摺動試験結果を示す。
線(IX)は焼付き限界特性に・、また線(X)はスク
ラッチ限界特性にそれぞれ該当する。
前記合金はシリンダボア2の内壁部1aの構成材料に相
当し、この材料によりチップを形成する。
また前記鋳鉄は前記圧縮リング4の構成材料に相当し、
この材料によりディスクを形成する。
テスト方法はディスクを9.5m/secの速度で回転
させ、そのディスクの摺動面にチップの摺動面を無潤滑
下にて所定の押圧力をもって押付け、各チップにおける
アルミナ繊維の繊維体積率と、焼付き限界およびスクラ
ッチ限界においてチップに作用する面圧との関係を求め
たものである。
第7図から明らかなように、アルミナ繊維の繊維体積率
を8.0〜20.0%に設定すると、スクラッチ限界お
よび焼付き限界の面圧がそれぞれ高(なる。
この場合、既に述べたようにアルミナ繊維の繊維体積率
が8.0%を下回ると耐摩耗性が低下し、一方、繊維体
積率が20.0%を上回るとアルミナ繊維に対するマト
リックスの充填性が悪化する。
第8図は、炭素繊維の繊維体積率を6.0%に設定し、
またα化率35%のアルミナ繊維の繊維体積率を種々変
えた繊維強化アルミニウム合金と相手材であるマルテン
サイト系ステンレス鋼(JIS  420J2、窒化処
理)とのチップオンディスク式摩耗試験結果を示す。線
(XI)は前記合金の摩耗量に、また線(XII)は前
記ステンレス鋼の摩耗量にそれぞれ該当する。
前記合金はシリンダボアlの内壁部1aの構成材料に相
当し、この材料によりチップを形成する。
また前記ステンレス鋼は前記圧縮リング4の構成材料に
相当し、この材料によりディスクを形成する。
テスト方法は、ディスクを2.5m/secの速度で回
転させ、そのディスクの摺動面にチップの摺動面を潤滑
下にて押圧力20kgを以て押付け、その状態を摺動距
離が9000mに達するまで維持したものである。潤滑
油の供給量は2〜3 m j! 7m i nである。
第8図から明らかなように、α化率35%のアルミナ繊
維の繊維体積率を8.0〜20.0%に設定すると、線
(XI)の如くチップの摩耗量が少なく、また線(Xl
l)の如くディスクの摩耗量も少な(なる。
チップおよびディスクの摩耗量を極力少なくするために
はアルミナ繊維の繊維体積率を12.0〜14.0%に
設定するのが良い。
前記アルミナ繊維としては、長繊維、短繊維、ウィスカ
等が該当し、例えば、IC1社製・商品名サフィル、デ
ュポン社製・商品名Fiber FP等を挙げることが
できる。また炭素繊維としては、例えば東し社製・商品
名トレカ Ta2Oを挙げることができる。
なお、本発明はシリンダブロックに限らず、ピストンリ
ング溝内壁部を繊維強化したピストン、ジャーナル部を
繊維強化したカム軸等に適用される。
C1発明の効果 本発明によれば、アルミナ繊維のα化率をl O。
0〜50.0%に設定することにより、アルミナ繊維に
高強度および摺動部材用として適切な引掻き硬さを保有
させることができる。
また前記α化率を有するアルミナ繊維の繊維体積率を8
.0〜20.0%に設定することにより、アルミニウム
合金製摺動部材における摺動部の繊維強化を十分に行っ
て耐摩耗性を向上させ、その上相手材における摺動部の
摩耗量を低域し、さらに熱伝導率を向上させることがで
きる。
また炭素繊維の繊維体積率を3.0〜12.0%に設定
することにより前記摺動部のスクラッチ限界特性および
焼付き限界特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はシリンダブロックの斜視図、第2図はシリンダ
ブロックの平面図、第3図は第2図■−■線断面図、第
4図はアルミナ繊維のα化率と引張強さ等との関係を示
すグラフ、第5図は摺動特性を炭素繊維の繊維体積率と
チップに作用する面圧との関係で示したグラフ、第6図
は強度変化を炭素繊維の繊維体積率と破断強度との関係
で示したグラフ、第7図は摺動特性をアルミナ繊維の繊
維体積率とチップに作用する面圧との関係で示したグラ
フ、第8図はアルミナ繊維の繊維体積率と千ノブ等の摩
耗量の関係を示すグラフである。 1・・・アルミニウム合金製摺動部材としてのシリンダ
ブロック、1a・・・摺動部としてのシリンダボアの内
壁部 特 許 出 願 人  本田技研工業株式会社代理人 
  弁理士  落  合     健第1図 第2図 ヱシク゛¥(XIσkg/mm”) モース硬さ     ′ 第7図 アルミナ蝋維の逼雉住績奉(’/、) 第8図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)摺動部を強化繊維により強化したアルミニウム合
    金製摺動部材において、前記強化繊維としてアルミナ繊
    維と炭素繊維との混合繊維を用い、前記アルミナ繊維の
    α化率を10.0〜50.0%に、また前記アルミナ繊
    維の繊維体積率を8.0〜20.0%に、さらに前記炭
    素繊維の繊維体積率を3.0〜12.0%にそれぞれ設
    定したことを特徴とするアルミニウム合金製摺動部材。
  2. (2)前記α化率を30.0〜40.0%に設定した、
    特許請求の範囲第(1)項記載のアルミニウム合金製摺
    動部材。
  3. (3)前記アルミナ繊維の繊維体積率を12.0〜14
    .0%に設定した、特許請求の範囲第(1)または第(
    2)項記載のアルミニウム合金製摺動部材。
JP24713886A 1986-10-17 1986-10-17 アルミニウム合金製摺動部材 Granted JPS6289833A (ja)

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JPH0371939B2 JPH0371939B2 (ja) 1991-11-15

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01159335A (ja) * 1987-09-03 1989-06-22 Honda Motor Co Ltd 熱伝導性および摺動時性の優れた繊維強化軽合金部材
US5041340A (en) * 1987-09-03 1991-08-20 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fiber-reinforced light alloy member excellent in heat conductivity and sliding properties

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01159335A (ja) * 1987-09-03 1989-06-22 Honda Motor Co Ltd 熱伝導性および摺動時性の優れた繊維強化軽合金部材
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