JP2015108417A - 大型ピストンリング及びその素材並びにそれらの製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】必須合金元素としてC、Si、Mn、Cr、選択合金元素としてV、Mo、Bを含み、熱伝導率が30 W/(m・K)以上の鋼と、リングローリング加工とを組合せることによって、呼び径が200 mm以上1100 mm未満の大型スチールリングを得る。
【選択図】なし
Description
K=3・Ft・d12/(E・h1・a13)
ここで、Ftはリング張力、d1は呼び径、Eはヤング率、h1はリング幅寸法、a1はリング厚さ寸法である。この式から、リングの追従性は、リング本体の寸法、特に厚さ寸法(a1)の3乗に反比例するため、厚さ寸法(a1)をできるだけ小さくすることが好ましく、結果的に、図6に示すような形状(「M型形状」又は「I型形状」ともいう。)をとることが好ましい。よって、本発明の第2の大型ピストンリングの製造方法では、オイルリングに特徴的なM型形状又はI型形状にできるだけ近い素材形状とするため、図7に示す、第2の円筒状素材が軸と直角な断面で円形形状であり、外周面及び内周面に軸方向に一定間隔で形成された複数の凹部を有するように、第3の熱間鍛造工程において、異形形状の主ロールとマンドレルを使用することが好ましい。
材料組成が、質量%で、C:0.48%、Si:0.21%、Mn:0.79%、Cr:1.02%、V:0.22%で、外形110 mm、長さ200 mmの棒鋼を、1000℃に加熱し、外径約165 mm、高さ約90 mmの円板状成形体にプレス成形し、さらに、コアポンチにより中央部に凹部を形成し、それを貫通、穴開けして、外径約180 mm、内径約50 mmの第1の円筒状素材を作製した。次に第1の円筒状素材を、高周波誘導加熱装置により再度加熱し、リングローリングミルにセットし、リングローリング加工により外径約353 mm、内径約311 mm、幅約90 mmの第2の円筒状素材を作製した。この第2の円筒状素材を790℃、10時間の焼鈍後、ショットブラストによる酸化スケールの除去後、長径352 mm、短径346 mmの非円形形状(カム形状)に内外周を同時に粗加工した後、突切加工して非円形形状のリングを5本得た。900℃からの焼入、490℃、3時間の焼戻しの後、仕上加工を施して、呼び径(d1) 330 mm、幅(h1) 7 mm、厚さ(a1) 10 mmの矩形断面で外周面がバレル形状、二重段付き合口形状の圧力リングとした。次に、460℃、5時間のガス窒化によりリング全面に窒化層を約70μm形成し、さらに外周には、高速フレーム溶射によりNi合金基地中に微細なCr炭化物粒子が分散した複合材粒子を主たる構成粒子(スルザーメテコ社のSM5241粉末)とするサーメット溶射被膜を約500μm形成し、最終的には溶射被膜の膜厚約350μmまで仕上研磨を施した。ここで、ガス窒化により表面に生成した化合物層(白層)は研削除去した。
熱伝導率は、実施例1のリングと同等の実施例1の鋼材の測定用サンプルを切り出し、研磨して、レーザーフラッシュ法により3回測定した。3回の測定値の平均値は38 W/(m・K)であり、CV黒鉛鋳鉄の熱伝導率に匹敵する値であった。
熱ヘタリ試験は、JIS B 8037-5 に基づく。最初に張力を測定し、呼び径にリングを閉じて300℃で3時間加熱した後、再度張力を測定して、その減退率(JISでは接線方向張力減退度)を評価することによって行う。実施例1の5本のリングについて行った結果、熱ヘタリ率の平均値は4.8%であり、いずれも5%以内で、バラツキも小さかった。
材料組成が、質量%で、C:3.8%、Si:2.6%、Mn:0.5%、P:0.04%、S:0.01%、Cr:0.09%、Ni:0.88%、V:0.06%、Cu:2.42%の鋳鉄から、溶解、鋳造して第2の円筒状素材に該当するCV黒鉛鋳鉄製素材を作製し、窒化処理及び溶射処理を省略した以外は、実施例1と同様にして、圧力リングを作製した。実施例1と同様にして熱伝導率の測定と熱ヘタリ試験を行った結果、熱伝導率の平均値は36 W/(m・K)、熱ヘタリ率の平均値は7.0%であり、実施例1と比較すると、実施例1の耐熱ヘタリ性が著しく向上したことがわかる。
実施例1と同じ組成の鋼材を用い、リングローリング加工により外径約348 mm、内径約319 mm、幅約125 mmの第2の円筒状素材を作製し、さらに、その円筒状素材を再度加熱し、軸に直角な方向にプレス成形して、長軸351 mm、短軸345 mmの非円形形状の円筒状素材に成形した。なお、このプレス成形では、所定の楕円形状をした下型及び上型を使用した。得られた非円形形状の円筒状素材は、実施例1と同様にして、焼鈍し、ショットブラストによる酸化スケールの除去後、内外周同時加工、突切加工して非円形形状のリングを5本得た。実施例1と同様に、焼入、焼戻の後、仕上加工を行い、さらに窒化処理と溶射処理を施して、圧力リングとした。実施例2では、実施例1に比べ内外周同時加工の加工時間が約1/5に短縮された。
実施例1で作製した、外径約353 mm、内径311 mm、幅約90 mmの第2の円筒状素材から、呼び径(d1) 330 mm、幅(h1) 6.0 mm、厚さ(a1) 4.5 mmの図6に示すようなI型形状のオイルリング本体を旋削加工により作製した。表面処理は、オイルリング本体全体に窒化処理を施した。
実施例1で作製した、外径約180 mm、内径約50 mmの第1の円筒状素材から、リングローリング加工により外径約300 mm、内径約280 mmの第2の円筒状素材を作製し、さらに、図7に示すような断面の第2の円筒状素材が成形できるような形状をもつ主ロール及びマンドレルを使用してリングローリング加工を行い、外径約333 mm、内径約317 mmのオイルリング本体の素材を作製した。突切加工、熱処理、仕上加工、窒化処理等を行い、実施例3と同様なオイルリング本体を作製した。実施例4では、実施例3に比べ加工時間を大幅に低減することができた。
材料組成が、表1に示す鋼材を使用した以外は、実施例2と同様にして非円形形状の圧力リングを各鋼材につき5本づつ作製した。実施例1と同様にして熱伝導率の測定と熱ヘタリ試験を行った結果について、実施例1及び比較例1の結果も含め表1に示す。
2 円板状成形体
3 第1の円筒状素材
4 第2の円筒状素材(大型ピストンリング素材)
5 被加工材
6 主ロール
7 マンドレル
8 アキシャルロール
9 バックアップロール
10 自由形状素材
11 合口
12 オイルリング本体
13 コイルエキスパンダ
14 レール部
15 第2の円筒状素材
Claims (15)
- 母材が、必須合金元素としてC、Si、Mn、Cr、選択合金元素としてV、Mo、Bを含む鋼よりなり、呼び径が200 mm以上1100 mm未満で、熱伝導率が30 W/(m・K)以上あることを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項1に記載の大型ピストンリングにおいて、前記母材の前記必須合金元素の組成が、質量%で、C:0.45〜1.10%、Si:0.15〜1.60%、Mn:0.30〜1.15%、Cr:0.50〜1.60%であり、前記選択合金元素の組成が、質量%で、V:0〜0.25%、Mo:0〜0.35%、B:0〜0.005%であることを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項1又は2に記載の大型ピストンリングにおいて、前記母材が焼戻しマルテンサイト中に炭化物を分散した組織を有することを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の大型ピストンリングにおいて、前記大型ピストンリングがシリンダに装着されたとき、自己張力に基づく面圧が発生することを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項4に記載の大型ピストンリングにおいて、熱ヘタリ率が8%未満であることを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の大型ピストンリングにおいて、前記大型ピストンリングの外周摺動面に、窒化皮膜、めっき皮膜、溶射皮膜、化成処理皮膜、イオンプレーティング皮膜からなるグループから選択された1又は2以上の皮膜を有していることを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の大型ピストンリングにおいて、前記大型ピストンリングの側面に窒化皮膜、めっき皮膜、化成処理皮膜からなるグループから選択された1又は2以上の皮膜を有していることを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の大型ピストンリングを製造する方法であって、前記鋼の所定の長さに切断された円柱状素材を加熱し、プレス成形によって円板状成形体に据込み加工する第1の熱間鍛造工程と、前記円板状成形体からコアポンチにより中央部に凹部を形成し穴開け加工して第1の円筒状素材に加工する第2の熱間鍛造工程と、前記第1の円筒状素材からリングローリングミルにより拡径した第2の円筒状素材に加工する第3の熱間加工工程と、前記第2の円筒状素材からピストンリングに加工する機械加工工程を含むことを特徴とする方法。
- 請求項8に記載の大型ピストンリングを製造する方法において、前記大型ピストンリングが軸に直角な断面で非円形形状を有するように、前記第3の熱間鍛造工程の後に、前記第2の円筒状素材の軸に直角な方向にプレス成形することを特徴とする方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の大型ピストンリングを製造するための円筒状鋼素材であって、前記円筒状鋼素材の軸に垂直な断面が非円形形状であることを特徴とする大型ピストンリング素材。
- 請求項10に記載の大型ピストンリング素材を製造する方法であって、前記鋼の所定の長さに切断された円柱状素材を加熱し、プレス成形によって円板状成形体に据込み加工する第1の熱間鍛造工程と、前記円板状成形体からコアポンチにより中央部に凹部を形成し穴開け加工して第1の円筒状素材に加工する第2の熱間鍛造工程と、前記第1の円筒状素材からリングローリングミルにより拡径した第2の円筒状素材に加工する第3の熱間加工工程を含み、前記第3の熱間鍛造工程の後に、前記大型ピストンリング素材が軸に直角な断面で非円形形状を有するように、前記第2の円筒状素材の軸に直角な方向にプレス成形することを特徴とする方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の大型ピストンリングであって、前記大型ピストンリングが張力を付与するためのコイルエキスパンダと組みあわせられることを特徴とする大型ピストンリング。
- 請求項12に記載の大型ピストンリングを製造するための円筒状鋼素材であって、前記円筒状鋼素材の外周面及び内周面が軸方向に一定間隔で形成された複数の凹部を有していることを特徴とする大型ピストンリング素材。
- 請求項12に記載の大型ピストンリングを製造する方法であって、前記鋼の所定の長さに切断された円柱状素材を加熱し、プレス成形によって円板状成形体に据込み加工する第1の熱間鍛造工程と、前記円板状成形体からコアポンチにより中央部に凹部を形成し穴開け加工して第1の円筒状素材に加工する第2の熱間鍛造工程と、前記第1の円筒状素材からリングローリングミルにより拡径した第2の円筒状素材に加工する第3の熱間加工工程と、前記第2の円筒状素材からピストンリングに加工する機械加工工程を含み、前記第2の円筒状素材が軸と直角な断面で円形形状であり、外周面及び内周面に軸方向に一定間隔で形成された複数の凹部を有するように、前記第3の熱間鍛造工程において、異形形状の主ロールとマンドレルを使用することを特徴とする方法。
- 請求項13に記載の大型ピストンリング素材を製造する方法であって、前記鋼の所定の長さに切断された円柱状素材を加熱し、プレス成形によって円板状成形体に据込み加工する第1の熱間鍛造工程と、前記円板状成形体からコアポンチにより中央部に凹部を形成し穴開け加工して第1の円筒状素材に加工する第2の熱間鍛造工程と、前記第1の円筒状素材からリングローリングミルにより拡径した第2の円筒状素材に加工する第3の熱間加工工程を含み、前記第2の円筒状素材が軸と直角な断面で円形形状であり、外周面及び内周面に軸方向に一定間隔で形成された複数の凹部を有するように、前記第3の熱間鍛造工程において、異形形状の主ロールとマンドレルを使用することを特徴とする方法。
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CN201480030692.2A CN105283697B (zh) | 2013-06-07 | 2014-06-05 | 活塞环及其原料以及它们的制造方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017087262A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 日本精工株式会社 | リング状部材の真円度矯正方法 |
JP2017087250A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 日本精工株式会社 | リング状部材の製造方法 |
WO2022219854A1 (ja) * | 2021-04-12 | 2022-10-20 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
WO2022219853A1 (ja) * | 2021-04-12 | 2022-10-20 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02217667A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-30 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用繊維強化ピストンリング |
JPH0379864A (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-04 | Riken Corp | ピストンリングとシリンダの組合せ |
JP2003254157A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-09-10 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
JP2004069048A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-03-04 | Riken Corp | ピストンリング及びその製造方法 |
WO2009119388A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 日立金属株式会社 | 内燃機関用ピストンリング材 |
JP2013007404A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Riken Corp | 圧力リング及びその製造方法 |
-
2013
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02217667A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-08-30 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関用繊維強化ピストンリング |
JPH0379864A (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-04 | Riken Corp | ピストンリングとシリンダの組合せ |
JP2003254157A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-09-10 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
JP2004069048A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-03-04 | Riken Corp | ピストンリング及びその製造方法 |
WO2009119388A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 日立金属株式会社 | 内燃機関用ピストンリング材 |
JP2013007404A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Riken Corp | 圧力リング及びその製造方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017087250A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 日本精工株式会社 | リング状部材の製造方法 |
JP2017087262A (ja) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 日本精工株式会社 | リング状部材の真円度矯正方法 |
WO2022219854A1 (ja) * | 2021-04-12 | 2022-10-20 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
WO2022219853A1 (ja) * | 2021-04-12 | 2022-10-20 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
JP2022162403A (ja) * | 2021-04-12 | 2022-10-24 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
JP2022162404A (ja) * | 2021-04-12 | 2022-10-24 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
JP7292322B2 (ja) | 2021-04-12 | 2023-06-16 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
JP7297808B2 (ja) | 2021-04-12 | 2023-06-26 | トクセン工業株式会社 | オイルリング用線 |
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