JPH01180927A - ピストン製造方法 - Google Patents
ピストン製造方法Info
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- Powder Metallurgy (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アルミニウム合金を基とした複合材料を素材
とするピストンの製造方法に関するものである。
とするピストンの製造方法に関するものである。
[従来の技術]
自動車等の内燃機関のピストンは、従来より軽量化を目
的としてアルミニウム合金等の軽合金材料を鍛造して製
造することが多い。しかし、前記軽合金材料によるピス
トンは、一般に強度が低いため、高温高圧に晒され割れ
等が発生することが多かった。そこで、近年繊維強化金
属のような金属複合材料を用い、強度の向上を図る試み
がなされているが、該材料は延性に乏しいため、鍛造の
ような塑性加工が容易には行われない。このため、例え
は特開昭56−16636号公報には、マトリックスを
超塑性合金としたアルミナ質繊維強化金属基複合材料が
開示され、また特開昭59−82156号公報には、軽
合金材料を半溶融状態にして加工する方法が開示されて
いる。
的としてアルミニウム合金等の軽合金材料を鍛造して製
造することが多い。しかし、前記軽合金材料によるピス
トンは、一般に強度が低いため、高温高圧に晒され割れ
等が発生することが多かった。そこで、近年繊維強化金
属のような金属複合材料を用い、強度の向上を図る試み
がなされているが、該材料は延性に乏しいため、鍛造の
ような塑性加工が容易には行われない。このため、例え
は特開昭56−16636号公報には、マトリックスを
超塑性合金としたアルミナ質繊維強化金属基複合材料が
開示され、また特開昭59−82156号公報には、軽
合金材料を半溶融状態にして加工する方法が開示されて
いる。
しかしながら上記従来技術のうち、マトリックスを変更
する方法は、目的とする部材にとって材料特性上好まし
くなく、また半溶融状態にして加工する方法は、型の消
耗が早く、高い熱エネルギーを要し、さらに生産性が低
い等の問題を有する。
する方法は、目的とする部材にとって材料特性上好まし
くなく、また半溶融状態にして加工する方法は、型の消
耗が早く、高い熱エネルギーを要し、さらに生産性が低
い等の問題を有する。
従来より、塑性加工においては、例えば圧延による耳割
れを防くため、プレフォーム(またはとレッl−)の周
囲に延性金属を溶接等により付加することは公知である
。しかしながら、これを繊維強化金属の如き複合材料に
そのまま適用した場合、該複合材料と延性金属の界面に
おける特性変化が太き(、このため界面分離や割れに至
ることが多い。
れを防くため、プレフォーム(またはとレッl−)の周
囲に延性金属を溶接等により付加することは公知である
。しかしながら、これを繊維強化金属の如き複合材料に
そのまま適用した場合、該複合材料と延性金属の界面に
おける特性変化が太き(、このため界面分離や割れに至
ることが多い。
本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので
あり、その目的とするところは、成形性を向上させ、し
かも成形されたピストンか十分な強度等を有するピスト
ンの製造方法を提供することである。
あり、その目的とするところは、成形性を向上させ、し
かも成形されたピストンか十分な強度等を有するピスト
ンの製造方法を提供することである。
本発明のピストンの製造方法は、
アルミニウム合金の粉末または繊維を母材とし、これに
セラミンク粉末を配合率10vf%未満および10ない
し25vf%で混合し、次に各々の混合粉を1層として
粉末成形した2層体を加圧加熱してプリフォームを製造
し、そして該プリフォームを素材として、熱間鍛造によ
り前記セラミ、り粉末の配合率が高い層側をピストン頂
部側とし、該配合率が低い側をスカート部側として形状
付与することを特徴とする。
セラミンク粉末を配合率10vf%未満および10ない
し25vf%で混合し、次に各々の混合粉を1層として
粉末成形した2層体を加圧加熱してプリフォームを製造
し、そして該プリフォームを素材として、熱間鍛造によ
り前記セラミ、り粉末の配合率が高い層側をピストン頂
部側とし、該配合率が低い側をスカート部側として形状
付与することを特徴とする。
本明細書において、セラミック粉末に関して使用するν
f%とは、母材の体積に対する該粉末の占める体積の割
合を示す。
f%とは、母材の体積に対する該粉末の占める体積の割
合を示す。
また前記セラミック粉末は、平均粒径4μを越えると、
鍛造時に割れを生じやすくなるだけてなく、強度向上効
果が無くなるため、平均粒径4μ以下であることが好ま
しい。
鍛造時に割れを生じやすくなるだけてなく、強度向上効
果が無くなるため、平均粒径4μ以下であることが好ま
しい。
さらにこのセラミック↓分束は、八1□O* 、SiC
およびSiO□からなる群の中の1種または2種以上で
あることが好ましく、特にSiCがマトリックスとの結
合に優れるため好ましい。
およびSiO□からなる群の中の1種または2種以上で
あることが好ましく、特にSiCがマトリックスとの結
合に優れるため好ましい。
また、本発明の方法は、まず2層体からなるプレフォー
ムを製造するが、このときセラミック粉末の配合率を一
方の層を10νf%未満としたのは、これを越えると鍛
造時に割れを生じるためで、さらに望ましくは他方の層
との成形性の差を少なくするために3vf%以上とする
ことが好ましい。さらに他方の層のセラミンク粉末の配
合率を10ないし25vf%としたのは、この部分が成
形されてビスI−ン頂部側となるため、強度および耐摩
耗性を得るため10vf%以上とし、25vf%を越え
ると、一方の層との成形性の差が著しくなるため25v
f%以下としたものである。
ムを製造するが、このときセラミック粉末の配合率を一
方の層を10νf%未満としたのは、これを越えると鍛
造時に割れを生じるためで、さらに望ましくは他方の層
との成形性の差を少なくするために3vf%以上とする
ことが好ましい。さらに他方の層のセラミンク粉末の配
合率を10ないし25vf%としたのは、この部分が成
形されてビスI−ン頂部側となるため、強度および耐摩
耗性を得るため10vf%以上とし、25vf%を越え
ると、一方の層との成形性の差が著しくなるため25v
f%以下としたものである。
本発明のピストンの製造方法は、プリフォームを2層構
造とし、該プリフォームの加圧される側を、セラミック
粉末の配合率を低くして延性を有する層としたことによ
り、熱間鍛造時の割れの発生を防ぎ得、従って加工性を
向上させることができる。
造とし、該プリフォームの加圧される側を、セラミック
粉末の配合率を低くして延性を有する層としたことによ
り、熱間鍛造時の割れの発生を防ぎ得、従って加工性を
向上させることができる。
また、プリフォームは粉末成形時に2層体とし、しかも
各層が共通の組成からなるマトリックスを有するため、
界面に剥離等を生じることかない。
各層が共通の組成からなるマトリックスを有するため、
界面に剥離等を生じることかない。
さらに本発明の方法は、高温強度を要するピストンの頂
部および耐摩耗性を要するビスI・ンリング溝部にセラ
ミンク粉末の配合率の高いアルミニウム複合材料を、そ
れ以外の部位には配合率の低い複合材料を配してピスト
ンを製造できる。このため、ピストンに要求される十分
な強度を与えることができる。
部および耐摩耗性を要するビスI・ンリング溝部にセラ
ミンク粉末の配合率の高いアルミニウム複合材料を、そ
れ以外の部位には配合率の低い複合材料を配してピスト
ンを製造できる。このため、ピストンに要求される十分
な強度を与えることができる。
〔実施例]
次に、図面を参照して本発明の詳細な説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
明はこれに限定されるものではない。
実施例1
Si7重量%(以下、%)、Cu1%、Mg5%および
残部アルミニウムよりなる鍛造素材よりびびり切削法に
て、径60μ、長さ3mmのアルミニウム合金繊維を得
た。
残部アルミニウムよりなる鍛造素材よりびびり切削法に
て、径60μ、長さ3mmのアルミニウム合金繊維を得
た。
該繊維を母材とし、これと平均粒径2μのSiC粉末と
を、振動ミルにより200Orpm、振幅9mmにて4
0分間混合粉砕し、5vf%SiCおよび15vf%S
iC混合粉を各々製造した。
を、振動ミルにより200Orpm、振幅9mmにて4
0分間混合粉砕し、5vf%SiCおよび15vf%S
iC混合粉を各々製造した。
次にこれらの混合粉を200 ’C大気中で予熱した後
に、第1図に示すように200°Cに予熱したφ93の
金型7に投入した。この際、ます5vf%SiC混合扮
(第11畜)1を入れ、加圧パンチ8の自重にて表面を
ならし、さらに15vf%SiC混合粉(第2層)2を
、前記第1層との含有比が1:1となるように入れた後
、3 ton/cm2で10秒間加圧した。
に、第1図に示すように200°Cに予熱したφ93の
金型7に投入した。この際、ます5vf%SiC混合扮
(第11畜)1を入れ、加圧パンチ8の自重にて表面を
ならし、さらに15vf%SiC混合粉(第2層)2を
、前記第1層との含有比が1:1となるように入れた後
、3 ton/cm2で10秒間加圧した。
さらにこの予圧体を550°Cに予熱し、500°Cに
予熱したφ93の金型7を用い3 ton/cm2で1
0秒間本加圧し、φ93X42の2層からなるプリフォ
ーム3を得た。
予熱したφ93の金型7を用い3 ton/cm2で1
0秒間本加圧し、φ93X42の2層からなるプリフォ
ーム3を得た。
次いで、このプリフォーム3を450 ’Cに予熱した
後に、第2図に示すように300°Cに予熱した金型9
および加圧パンチ10にて、約8ton/cm2でピス
トン形状に鍛造した。このとき、前記セラミンク粉末の
配合率が高い第2層2をピストン頂部4側とし、該配合
率が低い第1層1をスカート部5側として形状付与した
。
後に、第2図に示すように300°Cに予熱した金型9
および加圧パンチ10にて、約8ton/cm2でピス
トン形状に鍛造した。このとき、前記セラミンク粉末の
配合率が高い第2層2をピストン頂部4側とし、該配合
率が低い第1層1をスカート部5側として形状付与した
。
これにより製造したピストン6には、端部の割れおよび
2層界面の剥離が生じなかった。
2層界面の剥離が生じなかった。
実施例2
アルミニウム合金の粉末を空気アトマイジング法により
100μ以下の粉末として使用し、5vf%八1□03
混合粉(第1層)と15vf%AlO3混合粉(第2層
)の含有比を1:2とした以外は実施例1と同様の操作
によりピストンを製造した。これによっても、端部の割
れおよび2層界面の剥離が生じなかった。
100μ以下の粉末として使用し、5vf%八1□03
混合粉(第1層)と15vf%AlO3混合粉(第2層
)の含有比を1:2とした以外は実施例1と同様の操作
によりピストンを製造した。これによっても、端部の割
れおよび2層界面の剥離が生じなかった。
比較例
15vf%SiC混合扮のみで、実施例1と同様の操作
を行いピストンを製造したが、これには端部に割れが生
じた。
を行いピストンを製造したが、これには端部に割れが生
じた。
以上説明したように、本発明のピストンの製造方法は、
高温強度を要するピストンの頂部および耐摩耗性を要す
るピストンリング溝部にセラミック粉末の配合率の高い
アルミニウム複合材料をそれ以外の部位には配合率の低
い複合材料を配してピストンを製造することを可能とし
たものである。このため、熱間鍛造時に割れを生じるこ
となく、高強度および軽量のピストンを提供することが
できる。
高温強度を要するピストンの頂部および耐摩耗性を要す
るピストンリング溝部にセラミック粉末の配合率の高い
アルミニウム複合材料をそれ以外の部位には配合率の低
い複合材料を配してピストンを製造することを可能とし
たものである。このため、熱間鍛造時に割れを生じるこ
となく、高強度および軽量のピストンを提供することが
できる。
また、粉末成形時に2層体とし、しかも各層が共通の組
成からなるマトリックスを有するため、界面に剥離等を
生じることもない。
成からなるマトリックスを有するため、界面に剥離等を
生じることもない。
第1図は、本発明のピストンの製造方法の一実施例にお
けるプリフォームの製造を示す説明図、 第2図は、本発明のピストンの製造方法の一実施例にお
けるピストンの形状付与を示す説明図である。 図中、 1・・・第1層 2・・・第2層3・・・プリ
フォーム 4・・・ピストン頂部5・・・スカート部
6・・・ピストン−136=
けるプリフォームの製造を示す説明図、 第2図は、本発明のピストンの製造方法の一実施例にお
けるピストンの形状付与を示す説明図である。 図中、 1・・・第1層 2・・・第2層3・・・プリ
フォーム 4・・・ピストン頂部5・・・スカート部
6・・・ピストン−136=
Claims (1)
- アルミニウム合金の粉末または繊維を母材とし、これに
セラミック粉末を配合率10vf%未満および10ない
し25vf%で混合し、次に各々の混合粉を1層として
粉末成形した2層体を加圧加熱してプリフォームを製造
し、そして該プリフォームを素材として、熱間鍛造によ
り前記セラミック粉末の配合率が高い層側をピストン頂
部側とし、該配合率が低い側をスカート部側として形状
付与することを特徴とするピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP545088A JPH01180927A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | ピストン製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP545088A JPH01180927A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | ピストン製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01180927A true JPH01180927A (ja) | 1989-07-18 |
Family
ID=11611548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP545088A Pending JPH01180927A (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | ピストン製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01180927A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0864660A2 (en) | 1997-02-12 | 1998-09-16 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and method for producing same |
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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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KR101277120B1 (ko) * | 2011-04-13 | 2013-06-20 | 동양피스톤 주식회사 | 단조 피스톤 제조방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56130411A (en) * | 1980-02-27 | 1981-10-13 | British Intern Konbisuchiyon E | Sintered body of composite substance and method |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP545088A patent/JPH01180927A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0864660A2 (en) | 1997-02-12 | 1998-09-16 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and method for producing same |
EP0864660A3 (en) * | 1997-02-12 | 1999-09-29 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and method for producing same |
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