JP2001071119A - 予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方法 - Google Patents
予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高サイクル疲労による引張応力を低減する。
【解決手段】リップ部用予備成形体４１に塩中子２６の
熱収縮を抑制するための収縮抑制部材４２を接合し、塩
中子２６とリップ部用予備成形体４１とを別々に昇温さ
せた後、塩中子２６をリップ部用予備成形体４１の収縮
抑制部材４２に嵌め合い保持させる。
熱収縮を抑制するための収縮抑制部材４２を接合し、塩
中子２６とリップ部用予備成形体４１とを別々に昇温さ
せた後、塩中子２６をリップ部用予備成形体４１の収縮
抑制部材４２に嵌め合い保持させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のエ
ンジン用ピストンに形成された燃焼室のピストンリップ
部やピストンリング溝を強化するために鋳包む予備成形
体並びに該予備成形体の鋳包み方法に関する。
ンジン用ピストンに形成された燃焼室のピストンリップ
部やピストンリング溝を強化するために鋳包む予備成形
体並びに該予備成形体の鋳包み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金は軽量で熱伝導性が良
好なため、自動車用エンジン部品に多く用いられてい
る。
好なため、自動車用エンジン部品に多く用いられてい
る。
【０００３】そして、自動車用ピストンをアルミニウム
合金で鋳造する際には、多孔質の予備成形体に溶湯を含
浸させて鋳包むことにより、ピストンリップ部やピスト
ンリング溝等を強化する場合がある。
合金で鋳造する際には、多孔質の予備成形体に溶湯を含
浸させて鋳包むことにより、ピストンリップ部やピスト
ンリング溝等を強化する場合がある。
【０００４】この予備成形体を鋳包む技術として、特開
平９−２５３８２７号公報には、予備成形体よりも熱膨
張率の大きな中子を用い、予熱により中子を膨張させて
予備成形体の内周に保持させる手法が開示されている。
平９−２５３８２７号公報には、予備成形体よりも熱膨
張率の大きな中子を用い、予熱により中子を膨張させて
予備成形体の内周に保持させる手法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディーゼル
エンジン用ピストンを例にとると、図１４に示すよう
に、ディーゼルエンジンが高出力化される程、ディーゼ
ルエンジン用ピストンの頂面部に形成される燃焼室に
は、高サイクル疲労として爆発力Ｇが燃焼室を拡げるよ
うに作用することによりピストンピンに直交する方向に
引張応力Ｆ１が繰り返し作用する。このため、燃焼室を
形成する頂面部に作用する引張応力Ｆ１を低減する必要
がある。
エンジン用ピストンを例にとると、図１４に示すよう
に、ディーゼルエンジンが高出力化される程、ディーゼ
ルエンジン用ピストンの頂面部に形成される燃焼室に
は、高サイクル疲労として爆発力Ｇが燃焼室を拡げるよ
うに作用することによりピストンピンに直交する方向に
引張応力Ｆ１が繰り返し作用する。このため、燃焼室を
形成する頂面部に作用する引張応力Ｆ１を低減する必要
がある。
【０００６】本発明は、予備成形体に圧縮残留応力を付
与した状態で鋳包んで、高サイクル疲労による引張応力
を低減できる予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方
法の提供を目的とする。
与した状態で鋳包んで、高サイクル疲労による引張応力
を低減できる予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方
法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するため、本発明の予備成形体は、予備成形体
より熱膨張率の大きい中子が予熱後に係止され、溶湯を
型内に流し込んで溶湯を含浸させて鋳包まれる予備成形
体において、前記中子に当接して該中子の熱収縮を抑制
する収縮抑制部材を配設した。
的を達成するため、本発明の予備成形体は、予備成形体
より熱膨張率の大きい中子が予熱後に係止され、溶湯を
型内に流し込んで溶湯を含浸させて鋳包まれる予備成形
体において、前記中子に当接して該中子の熱収縮を抑制
する収縮抑制部材を配設した。
【０００８】また、好ましくは、前記予備成形体と中子
とは別体で予熱される。
とは別体で予熱される。
【０００９】また、本発明の予備成形体の鋳包み方法
は、予備成形体と、該予備成形体より熱膨張率の大きい
中子とを予熱し、前記中子の熱収縮が抑制され得る状態
で、該中子を前記予備成形体に係止させ、前記中子が係
止された予備成形体を型内に配置し、溶湯を型内に流し
込んで該予備成形体に溶湯を含浸させて鋳包む。
は、予備成形体と、該予備成形体より熱膨張率の大きい
中子とを予熱し、前記中子の熱収縮が抑制され得る状態
で、該中子を前記予備成形体に係止させ、前記中子が係
止された予備成形体を型内に配置し、溶湯を型内に流し
込んで該予備成形体に溶湯を含浸させて鋳包む。
【００１０】また、好ましくは、前記中子は、前記予備
成形体に設けられた収縮抑制部材に係止される。
成形体に設けられた収縮抑制部材に係止される。
【００１１】また、好ましくは、前記予備成形体は、自
動車用エンジンのピストン頂部に形成される燃焼室のリ
ップ部に鋳包まれ、ピストンリング溝部には別の予備成
形体が鋳包まれる。
動車用エンジンのピストン頂部に形成される燃焼室のリ
ップ部に鋳包まれ、ピストンリング溝部には別の予備成
形体が鋳包まれる。
【００１２】また、好ましくは、前記各予備成形体は別
体で予熱される。
体で予熱される。
【００１３】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、予備成形体より熱膨張率の大きい中子に当接して中
子の熱収縮を抑制する収縮抑制部材を配設したことによ
り、予備成形体に圧縮残留応力を付与した状態で鋳包ん
で、高サイクル疲労による引張応力を低減できる。ま
た、中子を容易に保持できる。
ば、予備成形体より熱膨張率の大きい中子に当接して中
子の熱収縮を抑制する収縮抑制部材を配設したことによ
り、予備成形体に圧縮残留応力を付与した状態で鋳包ん
で、高サイクル疲労による引張応力を低減できる。ま
た、中子を容易に保持できる。
【００１４】請求項２の発明によれば、予備成形体と中
子とは別体で予熱されることにより、熱収縮量の異なる
中子により予備成形体に圧縮残留応力を容易に付与でき
る。
子とは別体で予熱されることにより、熱収縮量の異なる
中子により予備成形体に圧縮残留応力を容易に付与でき
る。
【００１５】請求項３の発明によれば、予備成形体と、
該予備成形体より熱膨張率の大きい中子とを予熱し、中
子の熱収縮が抑制され得る状態で、該中子を前記予備成
形体に係止させ、中子が係止された予備成形体を型内に
配置し、溶湯を型内に流し込んで該予備成形体に溶湯を
含浸させて鋳包むことにより、予備成形体に圧縮残留応
力を付与した状態で鋳包んで、高サイクル疲労による引
張応力を低減できる。また、中子を容易に保持できる。
該予備成形体より熱膨張率の大きい中子とを予熱し、中
子の熱収縮が抑制され得る状態で、該中子を前記予備成
形体に係止させ、中子が係止された予備成形体を型内に
配置し、溶湯を型内に流し込んで該予備成形体に溶湯を
含浸させて鋳包むことにより、予備成形体に圧縮残留応
力を付与した状態で鋳包んで、高サイクル疲労による引
張応力を低減できる。また、中子を容易に保持できる。
【００１６】請求項４の発明によれば、中子は、予備成
形体に設けられた収縮抑制部材に係止されることによ
り、予備成形体に圧縮残留応力を付与した状態で鋳包ん
で、高サイクル疲労による引張応力を低減できる。ま
た、中子を容易に保持できる。
形体に設けられた収縮抑制部材に係止されることによ
り、予備成形体に圧縮残留応力を付与した状態で鋳包ん
で、高サイクル疲労による引張応力を低減できる。ま
た、中子を容易に保持できる。
【００１７】請求項５の発明によれば、予備成形体は、
自動車用エンジンのピストン頂部に形成される燃焼室の
リップ部に鋳包まれ、ピストンリング溝部には別の予備
成形体が鋳包まれることにより、リップ部に対して圧縮
残留応力を付与すると共に、ピストンリング溝部を強化
できる。
自動車用エンジンのピストン頂部に形成される燃焼室の
リップ部に鋳包まれ、ピストンリング溝部には別の予備
成形体が鋳包まれることにより、リップ部に対して圧縮
残留応力を付与すると共に、ピストンリング溝部を強化
できる。
【００１８】請求項６の発明によれば、各予備成形体は
別体で予熱されることにより、予備成形体と中子とは別
体で予熱されることにより、各予備成形体に応じた最適
な予熱条件にて予熱できる。
別体で予熱されることにより、予備成形体と中子とは別
体で予熱されることにより、各予備成形体に応じた最適
な予熱条件にて予熱できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して詳細に説明する。 ［鋳包み部材］図１は、本実施形態の予備成形体が鋳包
まれたディーゼルエンジン用ピストンの部分断面図であ
る。
いて添付図面を参照して詳細に説明する。 ［鋳包み部材］図１は、本実施形態の予備成形体が鋳包
まれたディーゼルエンジン用ピストンの部分断面図であ
る。
【００２０】図１に示すように、本実施形態の鋳包み部
材として例示されたアルミニウム合金製ピストン１（以
下、ピストン１と略称）は後述する気体加圧鋳造装置に
より製造され、ピストン本体２の外周部には、トップリ
ングを嵌装するトップリング溝３と、セカンダリリング
を嵌装するセカンダリリング溝４と、オイルリングを嵌
装するオイルリング溝５とが夫々形成されている。ま
た、冷却用オイル通路７が、トップリング溝３に近接し
て、ピストン本体２の径方向内側に形成されている。ま
た、ピストン１は直噴式ディーゼルエンジン用であり、
ピストン頂面部には環状に一様に所定形状の溝が形成さ
れた燃焼室３０が形成されている。また、燃焼室３０に
は、その開口端縁が軸心方向にわずかに突設された燃焼
室３０への出入口を規定する環状のリップ部３１が形成
されている。ピストン１には、直径方向に沿ってピスト
ン本体２を貫通するピストンピン挿入孔８が形成されて
いる。
材として例示されたアルミニウム合金製ピストン１（以
下、ピストン１と略称）は後述する気体加圧鋳造装置に
より製造され、ピストン本体２の外周部には、トップリ
ングを嵌装するトップリング溝３と、セカンダリリング
を嵌装するセカンダリリング溝４と、オイルリングを嵌
装するオイルリング溝５とが夫々形成されている。ま
た、冷却用オイル通路７が、トップリング溝３に近接し
て、ピストン本体２の径方向内側に形成されている。ま
た、ピストン１は直噴式ディーゼルエンジン用であり、
ピストン頂面部には環状に一様に所定形状の溝が形成さ
れた燃焼室３０が形成されている。また、燃焼室３０に
は、その開口端縁が軸心方向にわずかに突設された燃焼
室３０への出入口を規定する環状のリップ部３１が形成
されている。ピストン１には、直径方向に沿ってピスト
ン本体２を貫通するピストンピン挿入孔８が形成されて
いる。
【００２１】ピストン１のトップリング溝３は、後述の
ように鋳包み部６として円環状のリング溝用予備成形体
４０と一体的に鋳包まれ、ピストン１のリップ部３１も
後述のように鋳包み部３２として円環状のリップ部用予
備成形体４１と一体的に鋳包まれ、トップリング溝３と
リップ部３１以外のピストン本体２はアルミニウム合金
によって鋳造される。
ように鋳包み部６として円環状のリング溝用予備成形体
４０と一体的に鋳包まれ、ピストン１のリップ部３１も
後述のように鋳包み部３２として円環状のリップ部用予
備成形体４１と一体的に鋳包まれ、トップリング溝３と
リップ部３１以外のピストン本体２はアルミニウム合金
によって鋳造される。
【００２２】トップリング溝３の鋳包み部６は、例えば
多孔質のセラミック粒子／繊維成形体から構成された予
備成形体を型内に配置してアルミニウム合金溶湯を含浸
させて凝固させることにより形成される。
多孔質のセラミック粒子／繊維成形体から構成された予
備成形体を型内に配置してアルミニウム合金溶湯を含浸
させて凝固させることにより形成される。
【００２３】リップ部３１の鋳包み部３２は、ステンレ
ス等からなる金属繊維材を含有する予備成形体を型内に
配置してアルミニウム合金溶湯を含浸させて凝固させる
ことにより形成される。
ス等からなる金属繊維材を含有する予備成形体を型内に
配置してアルミニウム合金溶湯を含浸させて凝固させる
ことにより形成される。
【００２４】尚、トップリング溝３の鋳包み部６を金属
繊維材を含有する予備成形体により複合化してもよい。
繊維材を含有する予備成形体により複合化してもよい。
【００２５】また、金属繊維材としてはステンレス以外
に、タングステン、モリブデン、炭素鋼等もあるが、ス
テンレス繊維材が最も強度が高くしかも安価なので実用
的である。 ［気体加圧鋳造装置］上記ピストン１は、図２及び図３
に示す気体加圧鋳造装置により製造される。図２及び図
３は本実施形態の気体加圧鋳造装置の互いに直交する方
向の概略断面図である。
に、タングステン、モリブデン、炭素鋼等もあるが、ス
テンレス繊維材が最も強度が高くしかも安価なので実用
的である。 ［気体加圧鋳造装置］上記ピストン１は、図２及び図３
に示す気体加圧鋳造装置により製造される。図２及び図
３は本実施形態の気体加圧鋳造装置の互いに直交する方
向の概略断面図である。
【００２６】図２及び図３に示すように、本実施形態の
気体加圧鋳造装置１０は、鋳型１１として左右に分割さ
れる割型である外型１２Ｌ、１２Ｒと、下方に配置され
た中型１３と、上方に配置された押湯部１４ａを有する
上型１４とを備え、内部に製品部キャビティ１５が形成
されている。この鋳型１１内のトップリング溝３に対応
する部位にリング溝用予備成形体４０、リップ部３１に
対応する部位にリップ部用予備成形体４１が夫々配置さ
れ、上型１４に形成された押湯部１４ａには、エアによ
る加圧をこの押湯部１４ａから行なう場合のパイプ１６
が取り付けられている。１７はピストンピン挿入孔を形
成する鋳抜きピンである。
気体加圧鋳造装置１０は、鋳型１１として左右に分割さ
れる割型である外型１２Ｌ、１２Ｒと、下方に配置され
た中型１３と、上方に配置された押湯部１４ａを有する
上型１４とを備え、内部に製品部キャビティ１５が形成
されている。この鋳型１１内のトップリング溝３に対応
する部位にリング溝用予備成形体４０、リップ部３１に
対応する部位にリップ部用予備成形体４１が夫々配置さ
れ、上型１４に形成された押湯部１４ａには、エアによ
る加圧をこの押湯部１４ａから行なう場合のパイプ１６
が取り付けられている。１７はピストンピン挿入孔を形
成する鋳抜きピンである。
【００２７】また、外型１２Ｌ、１２Ｒは外型用シリン
ダ１８Ｌ、１８Ｒによって、中型１３は中型用シリンダ
１９によって、上型１４は上型用シリンダ２０によって
それぞれ駆動可能とされる。
ダ１８Ｌ、１８Ｒによって、中型１３は中型用シリンダ
１９によって、上型１４は上型用シリンダ２０によって
それぞれ駆動可能とされる。
【００２８】パイプ１６の途中には、押湯部１４ａを加
圧エア源と大気とに選択的に連通させるバルブ２７が設
けられ、押湯部１４ａをバルブ２７を通じて大気に開放
した状態で、湯口２２からアルミニウム合金の溶湯を注
湯後、水冷銅塊２８のような冷却機構を設けたカバー２
３を下げて湯口２２を密閉すると同時に、バルブ２７を
操作してパイプ１６を加圧エア源に連通させ、パイプ１
６から、工場エアを注入して溶湯を加圧するようにすれ
ばよい。この構成では鋳包み部付近を効果的に加圧でき
る利点がある。
圧エア源と大気とに選択的に連通させるバルブ２７が設
けられ、押湯部１４ａをバルブ２７を通じて大気に開放
した状態で、湯口２２からアルミニウム合金の溶湯を注
湯後、水冷銅塊２８のような冷却機構を設けたカバー２
３を下げて湯口２２を密閉すると同時に、バルブ２７を
操作してパイプ１６を加圧エア源に連通させ、パイプ１
６から、工場エアを注入して溶湯を加圧するようにすれ
ばよい。この構成では鋳包み部付近を効果的に加圧でき
る利点がある。
【００２９】尚、２５は湯口２２から製品部キャビティ
１５に通じる湯道、２６はピストン内に冷却用オイル通
路を形成するために、後述する抑制手段により熱収縮が
抑制されようにリップ部用予備成形体４１に保持された
塩中子である。
１５に通じる湯道、２６はピストン内に冷却用オイル通
路を形成するために、後述する抑制手段により熱収縮が
抑制されようにリップ部用予備成形体４１に保持された
塩中子である。
【００３０】以上の構成において、湯口２２からアルミ
ニウム合金（例えば、ＪＩＳ規格のＡＣ８Ａ）の溶湯を
注湯後、カバー２３を下げて湯口２２を密閉すると同時
に、カバー２３に設けられたパイプ１６から１０気圧以
下（例えば、０．５〜１０kg/cm2）の圧力を有する工場
エアを注入して溶湯を約５０秒〜１分間加圧する。この
エアによる加圧時には、エア抜き溝２１内に溶湯の一部
が流れ込み、エア抜き溝２１内で冷却凝固されて、エア
抜き溝２１がシールされる。そして、エア抜き溝２１内
で凝固した溶湯は、鋳型１１の分割に伴ってバリとして
除去される。尚、上記エアによる加圧は、注湯後１０〜
３０秒以内に開始する必要があるが、この時間範囲は、
一般的には、溶湯凝固前の有効に圧力がかけられる時間
範囲に設定すればよい。 ［鋳型内への配置］図４は、鋳型内のリング溝用予備成
形体、リップ部用予備成形体及び塩中子の配置を示す断
面図である。図５は、収縮抑制部材による圧縮残留応力
の付加状態を説明する図である。図６は、リップ部用予
備成形体と塩中子との熱収縮量を示す図である。
ニウム合金（例えば、ＪＩＳ規格のＡＣ８Ａ）の溶湯を
注湯後、カバー２３を下げて湯口２２を密閉すると同時
に、カバー２３に設けられたパイプ１６から１０気圧以
下（例えば、０．５〜１０kg/cm2）の圧力を有する工場
エアを注入して溶湯を約５０秒〜１分間加圧する。この
エアによる加圧時には、エア抜き溝２１内に溶湯の一部
が流れ込み、エア抜き溝２１内で冷却凝固されて、エア
抜き溝２１がシールされる。そして、エア抜き溝２１内
で凝固した溶湯は、鋳型１１の分割に伴ってバリとして
除去される。尚、上記エアによる加圧は、注湯後１０〜
３０秒以内に開始する必要があるが、この時間範囲は、
一般的には、溶湯凝固前の有効に圧力がかけられる時間
範囲に設定すればよい。 ［鋳型内への配置］図４は、鋳型内のリング溝用予備成
形体、リップ部用予備成形体及び塩中子の配置を示す断
面図である。図５は、収縮抑制部材による圧縮残留応力
の付加状態を説明する図である。図６は、リップ部用予
備成形体と塩中子との熱収縮量を示す図である。
【００３１】図４に示すように、塩中子２６はリップ部
用予備成形体４１に保持され、リング溝用予備成形体４
０とは別々に外型１２Ｌ、１２Ｒの上端部に配置され
る。
用予備成形体４１に保持され、リング溝用予備成形体４
０とは別々に外型１２Ｌ、１２Ｒの上端部に配置され
る。
【００３２】塩中子２６とリップ部用予備成形体４１と
の予熱後でキャビティ内に配置されるまでの間に、塩中
子２６とリップ部用予備成形体４１の熱収縮量の差によ
ってリップ部用予備成形体４１に圧縮残留応力を付加す
る。このため、図４に示すように、塩中子２６とリップ
部用予備成形体４１とを別々に昇温させ、予熱温度に昇
温した後に塩中子２６とリップ部用予備成形体４１とを
耐熱性の接着剤で接着する。また、図５に示すように、
リップ部用予備成形体４１に塩中子２６の熱収縮を抑制
するための収縮抑制部材４２を接合し、塩中子２６とリ
ップ部用予備成形体４１とを別々に昇温させた後、塩中
子２６をリップ部用予備成形体４１の収縮抑制部材４２
に嵌め合い保持させる。
の予熱後でキャビティ内に配置されるまでの間に、塩中
子２６とリップ部用予備成形体４１の熱収縮量の差によ
ってリップ部用予備成形体４１に圧縮残留応力を付加す
る。このため、図４に示すように、塩中子２６とリップ
部用予備成形体４１とを別々に昇温させ、予熱温度に昇
温した後に塩中子２６とリップ部用予備成形体４１とを
耐熱性の接着剤で接着する。また、図５に示すように、
リップ部用予備成形体４１に塩中子２６の熱収縮を抑制
するための収縮抑制部材４２を接合し、塩中子２６とリ
ップ部用予備成形体４１とを別々に昇温させた後、塩中
子２６をリップ部用予備成形体４１の収縮抑制部材４２
に嵌め合い保持させる。
【００３３】塩中子２６とリップ部用予備成形体４１と
は予熱炉から取り出され、鋳型内に配置される間に自然
冷却される。図６に示すように、リップ部用予備成形体
４１の熱膨張係数（例えばステンレス繊維の場合）は、
１７×１０-6／℃、塩中子２６の熱膨張係数は４５×１
０-6／℃で、塩中子の熱膨張率は、リップ部用予備成形
体４１より熱収縮量が大きくなっている。
は予熱炉から取り出され、鋳型内に配置される間に自然
冷却される。図６に示すように、リップ部用予備成形体
４１の熱膨張係数（例えばステンレス繊維の場合）は、
１７×１０-6／℃、塩中子２６の熱膨張係数は４５×１
０-6／℃で、塩中子の熱膨張率は、リップ部用予備成形
体４１より熱収縮量が大きくなっている。
【００３４】これにより、リップ部用予備成形体４１に
自然冷却時に塩中子２６の熱収縮による圧縮残留応力を
付加した状態で鋳包むことにより、高サイクル疲労によ
るリップ部に加わる引張応力を低減できる。また、各予
備成形体に応じた最適な予熱条件にて予熱できる。
自然冷却時に塩中子２６の熱収縮による圧縮残留応力を
付加した状態で鋳包むことにより、高サイクル疲労によ
るリップ部に加わる引張応力を低減できる。また、各予
備成形体に応じた最適な予熱条件にて予熱できる。
【００３５】予熱温度は３００〜６００℃が望ましく、
３００℃以下だと鋳包み性が悪化し、６００℃を超える
とリップ部用予備成形体４１の金属繊維の酸化が進行し
て強度が低下する。鋳型内へ配置する際の温度は、予熱
温度マイナス５０℃〜予熱温度マイナス３００℃が望ま
しい。予熱温度との差が５０℃未満では十分な圧縮残留
応力が付与できず、３００℃以上では鋳包み性が悪化し
てしまう。 ［塩中子に対する接着剤の塗布］図７は、塩中子への接
着剤の塗布方法を説明する図である。
３００℃以下だと鋳包み性が悪化し、６００℃を超える
とリップ部用予備成形体４１の金属繊維の酸化が進行し
て強度が低下する。鋳型内へ配置する際の温度は、予熱
温度マイナス５０℃〜予熱温度マイナス３００℃が望ま
しい。予熱温度との差が５０℃未満では十分な圧縮残留
応力が付与できず、３００℃以上では鋳包み性が悪化し
てしまう。 ［塩中子に対する接着剤の塗布］図７は、塩中子への接
着剤の塗布方法を説明する図である。
【００３６】図７に示すように、塩中子とリップ部用予
備成形体とを接着する際、接着剤を塩中子の全面に塗布
することで、塩中子に微細なクラックが残存していて
も、溶湯の差し込みによるバリ７ａの発生を防ぐことが
できる。 ［リップ部用予備成形体の鋳包み］図８は、リップ部用
予備成形体の鋳包み形状１を示す図である。図９は、図
８のＩ−Ｉ断面図である。図１０は、リップ部用予備成
形体の鋳包み形状２を示す図である。
備成形体とを接着する際、接着剤を塩中子の全面に塗布
することで、塩中子に微細なクラックが残存していて
も、溶湯の差し込みによるバリ７ａの発生を防ぐことが
できる。 ［リップ部用予備成形体の鋳包み］図８は、リップ部用
予備成形体の鋳包み形状１を示す図である。図９は、図
８のＩ−Ｉ断面図である。図１０は、リップ部用予備成
形体の鋳包み形状２を示す図である。
【００３７】図８及び図９に示すように、リップ部用予
備成形体４１は少なくともピストンピン方向に直交する
方向に配置され、その外縁部が上型１４と外型１２Ｌ、
１２Ｒの型割り面に当接した状態でピストンピン側のリ
ップ部に鋳包まれる。このように配置することで、高サ
イクル疲労として爆発力が燃焼室を拡げるようにピスト
ンピンに直交する方向に作用する引張応力Ｆ１を低減で
きる。
備成形体４１は少なくともピストンピン方向に直交する
方向に配置され、その外縁部が上型１４と外型１２Ｌ、
１２Ｒの型割り面に当接した状態でピストンピン側のリ
ップ部に鋳包まれる。このように配置することで、高サ
イクル疲労として爆発力が燃焼室を拡げるようにピスト
ンピンに直交する方向に作用する引張応力Ｆ１を低減で
きる。
【００３８】また、リング溝用予備成形体４０とリップ
部用予備成形体４１とをキャビティ内で重ね合わせて配
置することにより冷却を抑制できる。
部用予備成形体４１とをキャビティ内で重ね合わせて配
置することにより冷却を抑制できる。
【００３９】また、リップ部用予備成形体４１の外縁が
型割り面１４ｂに当接しているので、エア抜き溝２１の
代わりに型割り面からのガス抜きが可能となる。
型割り面１４ｂに当接しているので、エア抜き溝２１の
代わりに型割り面からのガス抜きが可能となる。
【００４０】尚、図１０に示すように、リップ部用予備
成形体４１をピストンピン方向に直交する方向にリップ
部の開口縁に沿って配置してもよい。 ［実施例１］図１１（ａ）は、実施例１として塩中子と
リップ部用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＡ
方向から見た図である。
成形体４１をピストンピン方向に直交する方向にリップ
部の開口縁に沿って配置してもよい。 ［実施例１］図１１（ａ）は、実施例１として塩中子と
リップ部用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＡ
方向から見た図である。
【００４１】実施例１では、リップ部用予備成形体にス
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１１に示すように、ステンレス繊維
成形体は円環状で塩中子を位置決めするための凹溝４１
ａを全周に亘って形成し、ステンレス繊維成形体と塩中
子とを接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。
４００℃に保持した状態で、塩中子の上端面の３箇所２
６ａ〜２６ｃにMgO-SiO2系粉末ペーストを塗布し、ステ
ンレス繊維成形体を接着させた。別の予熱炉で６００℃
に予熱したTiO2粒子成形体を鋳型内に配置した後、ステ
ンレス繊維成形体及び塩中子を予熱炉から取り出して３
００℃まで冷却してから鋳型内に配置し、アルミニウム
合金ＡＣ８Ａを鋳型に充填してディーゼルエンジン用ピ
ストンを鋳造した。
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１１に示すように、ステンレス繊維
成形体は円環状で塩中子を位置決めするための凹溝４１
ａを全周に亘って形成し、ステンレス繊維成形体と塩中
子とを接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。
４００℃に保持した状態で、塩中子の上端面の３箇所２
６ａ〜２６ｃにMgO-SiO2系粉末ペーストを塗布し、ステ
ンレス繊維成形体を接着させた。別の予熱炉で６００℃
に予熱したTiO2粒子成形体を鋳型内に配置した後、ステ
ンレス繊維成形体及び塩中子を予熱炉から取り出して３
００℃まで冷却してから鋳型内に配置し、アルミニウム
合金ＡＣ８Ａを鋳型に充填してディーゼルエンジン用ピ
ストンを鋳造した。
【００４２】実施例１では、TiO2粒子成形体を破損させ
ることなく、製造コストを低減して生産性よく塩中子を
鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張応力を低減
することができた。尚、リップ部用予備成形体に炭素鋼
繊維成形体、リング溝用予備成形体にアルミナ短繊維成
形体を用いた場合も同様の結果が得られた。 ［実施例２］実施例２では、リップ部用予備成形体にス
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１１に示すように、ステンレス繊維
成形体は円環状で塩中子を位置決めするための凹溝４１
ａを全周に亘って形成し、ステンレス繊維成形体と塩中
子とを接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。
４００℃に保持した状態で、塩中子の全面にMgO-SiO2系
粉末ペーストを塗布し、ステンレス繊維成形体を接着さ
せた。別の予熱炉で６００℃に予熱したTiO2粒子成形体
を鋳型内に配置した後、ステンレス繊維成形体及び塩中
子を予熱炉から取り出して３００℃まで冷却してから鋳
型内に配置し、アルミニウム合金ＡＣ８Ａを鋳型に充填
してディーゼルエンジン用ピストンを鋳造した。
ることなく、製造コストを低減して生産性よく塩中子を
鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張応力を低減
することができた。尚、リップ部用予備成形体に炭素鋼
繊維成形体、リング溝用予備成形体にアルミナ短繊維成
形体を用いた場合も同様の結果が得られた。 ［実施例２］実施例２では、リップ部用予備成形体にス
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１１に示すように、ステンレス繊維
成形体は円環状で塩中子を位置決めするための凹溝４１
ａを全周に亘って形成し、ステンレス繊維成形体と塩中
子とを接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。
４００℃に保持した状態で、塩中子の全面にMgO-SiO2系
粉末ペーストを塗布し、ステンレス繊維成形体を接着さ
せた。別の予熱炉で６００℃に予熱したTiO2粒子成形体
を鋳型内に配置した後、ステンレス繊維成形体及び塩中
子を予熱炉から取り出して３００℃まで冷却してから鋳
型内に配置し、アルミニウム合金ＡＣ８Ａを鋳型に充填
してディーゼルエンジン用ピストンを鋳造した。
【００４３】実施例２では、TiO2粒子成形体を破損させ
ることなく、製造コストを低減して生産性よく塩中子を
鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張応力を低減
することができた。また、冷却用オイル通路内のバリの
発生を抑えることができた。 ［実施例３］図１２（ａ）は、実施例３として塩中子と
リップ部用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＢ
方向から見た図である。
ることなく、製造コストを低減して生産性よく塩中子を
鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張応力を低減
することができた。また、冷却用オイル通路内のバリの
発生を抑えることができた。 ［実施例３］図１２（ａ）は、実施例３として塩中子と
リップ部用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＢ
方向から見た図である。
【００４４】実施例３では、リップ部用予備成形体にス
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１２に示すように、ステンレス繊維
成形体は円環状で塩中子の熱収縮を抑制するための収縮
抑制部材４２を設け、ステンレス繊維成形体と塩中子と
を接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。４０
０℃に保持した状態で、３個の収縮抑制部材４２ａ〜４
２ｃを塩中子の内周面の３箇所に挿入して塩中子を嵌め
合い保持した。別の予熱炉で６００℃に予熱したTiO2粒
子成形体を鋳型内に配置した後、ステンレス繊維成形体
及び塩中子を予熱炉から取り出して３００℃まで冷却し
てから鋳型内に配置し、アルミニウム合金ＡＣ８Ａを鋳
型に充填してディーゼルエンジン用ピストンを鋳造し
た。
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１２に示すように、ステンレス繊維
成形体は円環状で塩中子の熱収縮を抑制するための収縮
抑制部材４２を設け、ステンレス繊維成形体と塩中子と
を接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。４０
０℃に保持した状態で、３個の収縮抑制部材４２ａ〜４
２ｃを塩中子の内周面の３箇所に挿入して塩中子を嵌め
合い保持した。別の予熱炉で６００℃に予熱したTiO2粒
子成形体を鋳型内に配置した後、ステンレス繊維成形体
及び塩中子を予熱炉から取り出して３００℃まで冷却し
てから鋳型内に配置し、アルミニウム合金ＡＣ８Ａを鋳
型に充填してディーゼルエンジン用ピストンを鋳造し
た。
【００４５】上記実施例１、２により、TiO2粒子成形体
を破損させることなく、製造コストを低減して生産性よ
く塩中子を鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張
応力を低減することができた。尚、リップ部用予備成形
体に炭素鋼繊維成形体、リング溝用予備成形体にアルミ
ナ短繊維成形体を用いた場合も同様の結果が得られた。 ［実施例４］図１３（ａ）は、実施例４として塩中子と
リップ部用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＣ
方向から見た図である。
を破損させることなく、製造コストを低減して生産性よ
く塩中子を鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張
応力を低減することができた。尚、リップ部用予備成形
体に炭素鋼繊維成形体、リング溝用予備成形体にアルミ
ナ短繊維成形体を用いた場合も同様の結果が得られた。 ［実施例４］図１３（ａ）は、実施例４として塩中子と
リップ部用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＣ
方向から見た図である。
【００４６】実施例４では、リップ部用予備成形体にス
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１３に示すように、ステンレス繊維
成形体は短冊状で塩中子の熱収縮を抑制するための収縮
抑制部材４２を設け、ステンレス繊維成形体と塩中子と
を接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。４０
０℃に保持した状態で、３個の収縮抑制部材４２ａ〜４
２ｃを塩中子の内周面の３箇所に挿入して塩中子を嵌め
合い保持した。別の予熱炉で６００℃に予熱したTiO2粒
子成形体を鋳型内に配置した後、ステンレス繊維成形体
及び塩中子を予熱炉から取り出して３００℃まで冷却し
てから鋳型内に配置し、アルミニウム合金ＡＣ８Ａを鋳
型に充填してディーゼルエンジン用ピストンを鋳造し
た。
テンレス繊維成形体、リング溝用予備成形体にTiO2粒子
成形体を用いた。図１３に示すように、ステンレス繊維
成形体は短冊状で塩中子の熱収縮を抑制するための収縮
抑制部材４２を設け、ステンレス繊維成形体と塩中子と
を接合せずに予熱炉に入れて４００℃に保持した。４０
０℃に保持した状態で、３個の収縮抑制部材４２ａ〜４
２ｃを塩中子の内周面の３箇所に挿入して塩中子を嵌め
合い保持した。別の予熱炉で６００℃に予熱したTiO2粒
子成形体を鋳型内に配置した後、ステンレス繊維成形体
及び塩中子を予熱炉から取り出して３００℃まで冷却し
てから鋳型内に配置し、アルミニウム合金ＡＣ８Ａを鋳
型に充填してディーゼルエンジン用ピストンを鋳造し
た。
【００４７】実施例４では、TiO2粒子成形体を破損させ
ることなく、製造コストを低減して生産性よく塩中子を
鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張応力を低減
することができた。尚、リップ部用予備成形体に炭素鋼
繊維成形体、リング溝用予備成形体にアルミナ短繊維成
形体を用いた場合も同様の結果が得られた。
ることなく、製造コストを低減して生産性よく塩中子を
鋳型内に配置でき、リップ部に発生する引張応力を低減
することができた。尚、リップ部用予備成形体に炭素鋼
繊維成形体、リング溝用予備成形体にアルミナ短繊維成
形体を用いた場合も同様の結果が得られた。
【００４８】以上が本発明の実施の形態及び実施例の説
明であるが、本発明により製造されるアルミニウム合金
部材は、上述した実施の形態のような気体加圧鋳造法に
よるディーゼルエンジン用ピストンに限られず、他の鋳
造プロセスによるベアリングキャップ、コンロッド、シ
リンダヘッドの製造にも勿論適用できる。また、本発明
によれば、アルミニウム合金以外に、例えばマグネシウ
ム合金等の他の軽合金鋳物も製造可能である。
明であるが、本発明により製造されるアルミニウム合金
部材は、上述した実施の形態のような気体加圧鋳造法に
よるディーゼルエンジン用ピストンに限られず、他の鋳
造プロセスによるベアリングキャップ、コンロッド、シ
リンダヘッドの製造にも勿論適用できる。また、本発明
によれば、アルミニウム合金以外に、例えばマグネシウ
ム合金等の他の軽合金鋳物も製造可能である。
【図１】本実施形態の予備成形体が鋳包まれたディーゼ
ルエンジン用ピストンの部分断面図である。
ルエンジン用ピストンの部分断面図である。
【図２】本実施形態の気体加圧鋳造装置の互いに直交す
る方向の概略断面図である。
る方向の概略断面図である。
【図３】本実施形態の気体加圧鋳造装置の互いに直交す
る方向の概略断面図である。
る方向の概略断面図である。
【図４】鋳型内のリング溝用予備成形体、リップ部用予
備成形体及び塩中子の配置を示す断面図である。
備成形体及び塩中子の配置を示す断面図である。
【図５】収縮抑制部材による圧縮残留応力の付加状態を
説明する図である。
説明する図である。
【図６】リップ部用予備成形体と塩中子との熱収縮量を
示す図である。
示す図である。
【図７】塩中子への接着剤の塗布方法を説明する図であ
る。
る。
【図８】リップ部用予備成形体の鋳包み形状１を示す図
である。
である。
【図９】図８のＩ−Ｉ断面図である。
【図１０】リップ部用予備成形体の鋳包み形状２を示す
図である。
図である。
【図１１】（ａ）は、実施例１として塩中子とリップ部
用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＡ方向から
見た図である。
用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＡ方向から
見た図である。
【図１２】（ａ）は、実施例３として塩中子とリップ部
用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＢ方向から
見た図である。
用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＢ方向から
見た図である。
【図１３】（ａ）は、実施例４として塩中子とリップ部
用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＣ方向から
見た図である。
用予備成形体の保持状態を示す図、（ｂ）はＣ方向から
見た図である。
【図１４】爆発力によりピストンリップ部に付加される
引張応力を説明する図である。
引張応力を説明する図である。
１…アルミニウム合金製ピストン ２…ピストン本体 ３…トップリング溝 ６…鋳包み部 １１…鋳型 １２Ｌ、１２Ｒ…外型 １２ｂ、１４ａ…押湯部 １４…上型 １５…製品部キャビティ １６…パイプ ２１、２４…エア抜き溝 ２２…湯口 ２３…カバー ２６…塩中子 ４０…リング溝用予備成形体 ４１…リップ部用予備成形体 ４２…収縮抑制部材
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｆ０２Ｆ 5/00 Ｎ
Claims (6)
- 【請求項１】 予備成形体より熱膨張率の大きい中子が
予熱後に係止され、溶湯を型内に流し込んで溶湯を含浸
させて鋳包まれる予備成形体において、 前記中子に当接して該中子の熱収縮を抑制する収縮抑制
部材を配設したことを特徴とする予備成形体。 - 【請求項２】 前記予備成形体と中子とは別体で予熱さ
れることを特徴とする請求項１に記載の予備成形体。 - 【請求項３】 予備成形体と、該予備成形体より熱膨張
率の大きい中子とを予熱し、 前記中子の熱収縮が抑制され得る状態で、該中子を前記
予備成形体に係止させ、 前記中子が係止された予備成形体を型内に配置し、 溶湯を型内に流し込んで該予備成形体に溶湯を含浸させ
て鋳包むことを特徴とする鋳包み方法。 - 【請求項４】 前記中子は、前記予備成形体に設けられ
た収縮抑制部材に係止されることを特徴とする請求項３
に記載の鋳包み方法。 - 【請求項５】 前記予備成形体は、自動車用エンジンの
ピストン頂部に形成される燃焼室のリップ部に鋳包ま
れ、ピストンリング溝部には別の予備成形体が鋳包まれ
ることを特徴とする請求項３又は４に記載の鋳包み方
法。 - 【請求項６】 前記各予備成形体は別体で予熱されるこ
とを特徴とする請求項５に記載の鋳包み方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25173799A JP2001071119A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25173799A JP2001071119A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001071119A true JP2001071119A (ja) | 2001-03-21 |
Family
ID=17227198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25173799A Abandoned JP2001071119A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 予備成形体並びに該予備成形体の鋳包み方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001071119A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004105980A1 (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-09 | Kolbenschmidt K.K. | 繊維強化アルミニウム合金ピストンの製造装置及びその製造方法 |
| WO2013023866A1 (de) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren und vorrichtung zum giessen eines kolbens für einen verbrennungsmotor |
| DE102012204480A1 (de) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers |
| CN103624216A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-12 | 中国兵器工业第五二研究所 | 活塞内冷油腔盐芯预制件的制造方法 |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25173799A patent/JP2001071119A/ja not_active Abandoned
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004105980A1 (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-09 | Kolbenschmidt K.K. | 繊維強化アルミニウム合金ピストンの製造装置及びその製造方法 |
| WO2013023866A1 (de) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren und vorrichtung zum giessen eines kolbens für einen verbrennungsmotor |
| DE102012204480A1 (de) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers |
| CN103624216A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-12 | 中国兵器工业第五二研究所 | 活塞内冷油腔盐芯预制件的制造方法 |
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