JPS63132743A - ピストンの製造方法 - Google Patents
ピストンの製造方法Info
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- JPS63132743A JPS63132743A JP28097686A JP28097686A JPS63132743A JP S63132743 A JPS63132743 A JP S63132743A JP 28097686 A JP28097686 A JP 28097686A JP 28097686 A JP28097686 A JP 28097686A JP S63132743 A JPS63132743 A JP S63132743A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F2200/00—Manufacturing
- F02F2200/04—Forging of engine parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Forging (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、 産業上の利用分野
本発明はクラッド材を用いたピストンの製造方法に関す
る。
る。
ｂ、 従来の技術
アルミニウム合金等の軽合金材料を用いた内燃機関用の
ピストンは、軽量ではあるが、鉄合金系材料を用いたも
のに比較して、耐熱性、耐摩耗性。
ピストンは、軽量ではあるが、鉄合金系材料を用いたも
のに比較して、耐熱性、耐摩耗性。
其他の強度において劣っている。そのため、これを強化
する方法の一つとして短繊維もしくはウィスカー等を均
一に混合してなるインゴットを用いて鍛造したり、ウィ
スカー等のプリフォームを鋳込み、溶湯鍛造によって製
造する方法などが用いられている。また、其他の先行技
術として特開昭５９−８２１５６号公報などが開示され
ている。また、部分強化ピストンの市販例としては耐摩
環を鋳ぐるみにしたヂーゼルピストンがある。
する方法の一つとして短繊維もしくはウィスカー等を均
一に混合してなるインゴットを用いて鍛造したり、ウィ
スカー等のプリフォームを鋳込み、溶湯鍛造によって製
造する方法などが用いられている。また、其他の先行技
術として特開昭５９−８２１５６号公報などが開示され
ている。また、部分強化ピストンの市販例としては耐摩
環を鋳ぐるみにしたヂーゼルピストンがある。
Ｃ０発明が解決しようとする問題点
内燃機関に用いられているピストンは、必ずしも全体の
一様な強化を必要とするわけではなく、たとえば、ピス
トンヘッド部では耐熱性を、スカート部では耐摩耗性が
特に要求されている。したがって前記従来の方法では、
ピストン全体が一様に強化されるが、必ずしも要求され
る性質をすべて充足しえない場合がある。
一様な強化を必要とするわけではなく、たとえば、ピス
トンヘッド部では耐熱性を、スカート部では耐摩耗性が
特に要求されている。したがって前記従来の方法では、
ピストン全体が一様に強化されるが、必ずしも要求され
る性質をすべて充足しえない場合がある。
また、ウィスカー等のプリフォームを請込み、溶湯鍛造
などで製造する方法は、製品側々についてプリフォーム
のセントやウィスカー等の溶湯の調整などの同じような
手順を繰返さねばならず、製品コストの上昇は避けられ
ないのが実情である。
などで製造する方法は、製品側々についてプリフォーム
のセントやウィスカー等の溶湯の調整などの同じような
手順を繰返さねばならず、製品コストの上昇は避けられ
ないのが実情である。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、前記従来の
方法の問題点を解消し、必要な部分に必要な性質かえら
れ、しかも経済的な強化ピストンの製造方法を提供しよ
うとするものである。
方法の問題点を解消し、必要な部分に必要な性質かえら
れ、しかも経済的な強化ピストンの製造方法を提供しよ
うとするものである。
ｄ、 問題点を解決するための手段
本発明は前記問題点を解決するため、ピストンを鍛造成
形する場合において、成形に用いる材料に物理的性質の
異なる材料からなるクラッド材を用いるようにしたもの
である。
形する場合において、成形に用いる材料に物理的性質の
異なる材料からなるクラッド材を用いるようにしたもの
である。
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明す
る。
る。
本発明では第１図に示すように素材としてクラッド材ｌ
を用いる。このクラフト材ｌは、たとえばアルミニウム
合金などの通常用いられる母材合金層１ａと、アルミニ
ウム合金などに短繊維やウィスカーを混合して強化した
複合層１ｂとから構成され、円板状に形成される。
を用いる。このクラフト材ｌは、たとえばアルミニウム
合金などの通常用いられる母材合金層１ａと、アルミニ
ウム合金などに短繊維やウィスカーを混合して強化した
複合層１ｂとから構成され、円板状に形成される。
複合層１ｂを構成する短繊維としては、たとえばＡｔ
ｔ（１＋（アルミナ）、ウィスカーとしては５ｉＣ（シ
リコンカーバイド）などが用いられる。これら短繊維、
ウィスカーの体積率は１０〜２０％が好ましい。
ｔ（１＋（アルミナ）、ウィスカーとしては５ｉＣ（シ
リコンカーバイド）などが用いられる。これら短繊維、
ウィスカーの体積率は１０〜２０％が好ましい。
第２図（ａｌ、 Ｔｂｌ、 （ｃ）において、２は用い
られる金型の下型、３は上型であり、下型２を約３００
℃に予熱したあと、約５００℃に加熱した前記クラッド
材１を複合層１ｂを下側にして下型２内にセットする。
られる金型の下型、３は上型であり、下型２を約３００
℃に予熱したあと、約５００℃に加熱した前記クラッド
材１を複合層１ｂを下側にして下型２内にセットする。
次にプレスを用いて上型３によってクラッド材ｌを加圧
する。この加圧の結果、クラッド材１の延性のある母材
合金層１ａによって第２図（ｅ）に示すようにピストン
のスカート部５と、ヘッド部を除くピストン裏側とが成
形される。また、複合層１ｂは強度が高いため母材合金
層１ａのようには変形せず、第３図に示すようにピスト
ンのヘッド部６を°形成する。
する。この加圧の結果、クラッド材１の延性のある母材
合金層１ａによって第２図（ｅ）に示すようにピストン
のスカート部５と、ヘッド部を除くピストン裏側とが成
形される。また、複合層１ｂは強度が高いため母材合金
層１ａのようには変形せず、第３図に示すようにピスト
ンのヘッド部６を°形成する。
次に本発明の他の実施例として、ウィスカーなどを混合
しない他のクラッド材を用いる。このクラッド材は靭性
に富むＡ合金層１１ａと、耐摩耗性に優れるＢ合金層１
１ｂ とから構成される （第４０図参照）。
しない他のクラッド材を用いる。このクラッド材は靭性
に富むＡ合金層１１ａと、耐摩耗性に優れるＢ合金層１
１ｂ とから構成される （第４０図参照）。
人台金層１１ａに用いられる合金としては、たとえばア
ルミニウム鋳物合金（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ）および其他慣
用の合金があり、またＢ合金層１１ｂに用いられる合金
としては、たとえば人台金層に用いられる合金に耐摩耗
性を増加させる元素を添加したもの、および其他の慣用
の合金が用いられる。
ルミニウム鋳物合金（ＪＩＳ ＡＣ８Ａ）および其他慣
用の合金があり、またＢ合金層１１ｂに用いられる合金
としては、たとえば人台金層に用いられる合金に耐摩耗
性を増加させる元素を添加したもの、および其他の慣用
の合金が用いられる。
前記実施例と同じ要領でＢ合金Ｉｌｌ ｌｌｂを下側と
して、加圧成形をおこなうと、第４図に示すようにピス
トン外層が耐摩耗性に優れるＢ合金層１１ｂで形成され
、靭性に富む人台金層１１ａが内層を形成し、二層構造
の合理的な品質を備えたピストンかえられる。
して、加圧成形をおこなうと、第４図に示すようにピス
トン外層が耐摩耗性に優れるＢ合金層１１ｂで形成され
、靭性に富む人台金層１１ａが内層を形成し、二層構造
の合理的な品質を備えたピストンかえられる。
実施例
材料として第１図に示す寸法のクラフト材を用いた。こ
れはアルミニウム鋳物合金ＪＩＳ Ａｃｅ＾からなる層
と同合金にβ−３ｉＣウイスカーを体積率２０％の割合
で添加した複合層からなるクラッド材である。
れはアルミニウム鋳物合金ＪＩＳ Ａｃｅ＾からなる層
と同合金にβ−３ｉＣウイスカーを体積率２０％の割合
で添加した複合層からなるクラッド材である。
このクラッド材を４８０℃に加熱したあと、２７０℃に
予熱した前記金型の底部に、複合層を下にしてクラッド
材をセントした。
予熱した前記金型の底部に、複合層を下にしてクラッド
材をセントした。
次に１０００ｔｏｎのフリクシランプレスによりクラフ
ト材を上型で加圧した結果、第３図に示す寸法のピスト
ンをえた。
ト材を上型で加圧した結果、第３図に示す寸法のピスト
ンをえた。
次に、前記要領で製造したピストンを、Ｔ、処理（溶体
化５１０℃×４Ｈ１時効１７０℃Ｘｌ０Ｈ）したあと、
仕上げをおこない、このピストンを単気筒実験用エンジ
ンに組付け、在来品（ＡＣ８＾のみからなるもの）との
比較試験をおこなった。この比較試験は高回転（６００
０ｒｐ−） １０分と、低回転（２０００ｒｐｍ）１０
分とを１サイクルとして繰返しておこなったものである
。
化５１０℃×４Ｈ１時効１７０℃Ｘｌ０Ｈ）したあと、
仕上げをおこない、このピストンを単気筒実験用エンジ
ンに組付け、在来品（ＡＣ８＾のみからなるもの）との
比較試験をおこなった。この比較試験は高回転（６００
０ｒｐ−） １０分と、低回転（２０００ｒｐｍ）１０
分とを１サイクルとして繰返しておこなったものである
。
その結果、在来品のピストンは３０〜３５サイクルでヘ
ッド部の溶融およびリング部での焼付きが発生した。し
かし本発明の方法で製造した前記ピストンは４０サイク
ルでも在来品のような異常は認められなかった。
ッド部の溶融およびリング部での焼付きが発生した。し
かし本発明の方法で製造した前記ピストンは４０サイク
ルでも在来品のような異常は認められなかった。
ｅ、 発明の効果
以上のように本発明に係る方法によれば、それぞれ性質
の異なる材料からなるクラッド材を用いて、ピストンに
要求される各部の物性に対応するようにしたものである
。すなわち、たとえば、ウィスカーや短繊維などで強化
された複合材は、強度が高く、一般の鍛造による変性は
不可能であるため、ピストンのスカート部や内側の形状
を成形することは困難であることから、特に延性のある
母材合金層とこの複合層とからなるクラッド材を用い、
母材合金層によってピストンのスカート部や内側の形状
を成形し、ヘッド部を複合層で構成するようにしたもの
である。
の異なる材料からなるクラッド材を用いて、ピストンに
要求される各部の物性に対応するようにしたものである
。すなわち、たとえば、ウィスカーや短繊維などで強化
された複合材は、強度が高く、一般の鍛造による変性は
不可能であるため、ピストンのスカート部や内側の形状
を成形することは困難であることから、特に延性のある
母材合金層とこの複合層とからなるクラッド材を用い、
母材合金層によってピストンのスカート部や内側の形状
を成形し、ヘッド部を複合層で構成するようにしたもの
である。
よって耐熱性、耐摩耗性が必要とするヘッド部は強度の
高い複合層で構成し、成形性が必要な部分は母材合金層
によって成形して、必要な性質を備えたピストンが鍛造
によって成形できる。かくして強化部分においては耐デ
トネーシッン、耐すングステンク、耐焼は付き性が向上
する。
高い複合層で構成し、成形性が必要な部分は母材合金層
によって成形して、必要な性質を備えたピストンが鍛造
によって成形できる。かくして強化部分においては耐デ
トネーシッン、耐すングステンク、耐焼は付き性が向上
する。
また、特にウィスカーや短繊維を用いない前記第２の実
施例のようなりランド材を用いた場合においても、ピス
トンの各部が要求する物理的性質に適合した品質のピス
トンが製造できる。
施例のようなりランド材を用いた場合においても、ピス
トンの各部が要求する物理的性質に適合した品質のピス
トンが製造できる。
以上のように本発明の方法は鍛造成形に際してクラッド
材を用いることによって、複合材料などで強化されたピ
ストンを能率的に製造することができる。すなわち溶湯
鍛造等により一個づ＼材料を複合させるのではなく、ク
ラフト材として予め多量に準備できるので、素材コスト
を下げることができる。また現有の鍛造設備をそのま一
利用できるので設備費がか−らないという効果もえられ
る。
材を用いることによって、複合材料などで強化されたピ
ストンを能率的に製造することができる。すなわち溶湯
鍛造等により一個づ＼材料を複合させるのではなく、ク
ラフト材として予め多量に準備できるので、素材コスト
を下げることができる。また現有の鍛造設備をそのま一
利用できるので設備費がか−らないという効果もえられ
る。
第１図は本発明の製造方法に用いるクラ７ド材の斜視説
明図、第２図＋８）、 （ｂｌ、 ＩＣ＋は本発明に係
るピストンの製造方法の製造工程の説明図、第３図およ
び第４図は本発明の方法により製造したピストンであっ
て、それぞれ異なるクラッド材を用いる場合の説明図で
ある。 １・・・、クラッド材、 ２・・・下型
、３・・・上型。
明図、第２図＋８）、 （ｂｌ、 ＩＣ＋は本発明に係
るピストンの製造方法の製造工程の説明図、第３図およ
び第４図は本発明の方法により製造したピストンであっ
て、それぞれ異なるクラッド材を用いる場合の説明図で
ある。 １・・・、クラッド材、 ２・・・下型
、３・・・上型。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ピストンを鍛造成形する場合において、成形に用い
る材料に物理的性質の異なる材料からなるクラッド材を
用いることを特徴とするピストンの製造方法。 ２）前記クラッド材がアルミニウム合金からなる母材合
金層と該合金にウィスカーや短繊維などを混合した複合
層とからなることを特徴とする特許請求の範囲第１）項
に記載のピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28097686A JPS63132743A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | ピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28097686A JPS63132743A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | ピストンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63132743A true JPS63132743A (ja) | 1988-06-04 |
Family
ID=17632521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28097686A Pending JPS63132743A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | ピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63132743A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5972071A (en) * | 1997-07-17 | 1999-10-26 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Aluminum alloy for piston and method for producing piston |
| US5992015A (en) * | 1996-05-20 | 1999-11-30 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Process for forming composite piston |
| US6032570A (en) * | 1998-04-10 | 2000-03-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Composite piston for machine |
| US6205836B1 (en) | 1998-07-09 | 2001-03-27 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing piston by forging and forging die |
| US6240827B1 (en) | 1997-04-10 | 2001-06-05 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Composite piston for reciprocating machine |
| US6363608B1 (en) | 1997-04-10 | 2002-04-02 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing piston |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP28097686A patent/JPS63132743A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5992015A (en) * | 1996-05-20 | 1999-11-30 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Process for forming composite piston |
| US6209446B1 (en) | 1996-05-20 | 2001-04-03 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and process of making same |
| EP0809050B1 (en) * | 1996-05-20 | 2003-08-13 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of making a piston for an internal combustion engine |
| US6240827B1 (en) | 1997-04-10 | 2001-06-05 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Composite piston for reciprocating machine |
| US6363608B1 (en) | 1997-04-10 | 2002-04-02 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing piston |
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| US6032570A (en) * | 1998-04-10 | 2000-03-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Composite piston for machine |
| US6205836B1 (en) | 1998-07-09 | 2001-03-27 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing piston by forging and forging die |
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