JPH01180927A - ピストン製造方法 - Google Patents
ピストン製造方法Info
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- JPH01180927A JPH01180927A JP545088A JP545088A JPH01180927A JP H01180927 A JPH01180927 A JP H01180927A JP 545088 A JP545088 A JP 545088A JP 545088 A JP545088 A JP 545088A JP H01180927 A JPH01180927 A JP H01180927A
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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 |
| US5972071A (en) * | 1997-07-17 | 1999-10-26 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Aluminum alloy for piston and method for producing piston |
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| 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 |
| JP2005533931A (ja) * | 2002-07-25 | 2005-11-10 | スネクマ・モトウール | 強化された複合機械部品およびその製造方法 |
| 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)
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|---|---|---|---|---|
| JPS56130411A (en) * | 1980-02-27 | 1981-10-13 | British Intern Konbisuchiyon E | Sintered body of composite substance and method |
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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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