JPH02233858A - アルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法Info
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- JPH02233858A JPH02233858A JP5481589A JP5481589A JPH02233858A JP H02233858 A JPH02233858 A JP H02233858A JP 5481589 A JP5481589 A JP 5481589A JP 5481589 A JP5481589 A JP 5481589A JP H02233858 A JPH02233858 A JP H02233858A
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Classifications
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- 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
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/02—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion
- F02F3/04—Pistons having means for accommodating or controlling heat expansion having expansion-controlling inserts
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-
- 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
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Forging (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製鍛造ピストンの製造方法に
関する。
関する。
（従来の技術）
従来、アルミニウム製ピストンとしてはＪＩＳ−ＡＣ８
Ａ等の鋳造用アルミニウムよりなるアルミニウム鋳造品
が用いられてきたが、ピストンを構成する鋳造用アルミ
ニウムの熱膨張率が、シリンダーを構成する鋳鉄の熱膨
張率よりも大きいため、ピストンクリアランスをエンジ
ンの低温時に大きく設定せざるを得ない。このため、エ
ンジンの低温時にステップ音が発生し易く、エンジン騒
音が避けられないという問題がある。
Ａ等の鋳造用アルミニウムよりなるアルミニウム鋳造品
が用いられてきたが、ピストンを構成する鋳造用アルミ
ニウムの熱膨張率が、シリンダーを構成する鋳鉄の熱膨
張率よりも大きいため、ピストンクリアランスをエンジ
ンの低温時に大きく設定せざるを得ない。このため、エ
ンジンの低温時にステップ音が発生し易く、エンジン騒
音が避けられないという問題がある。
そこで、ピストン用材料として、従来の鋳造用アルミニ
ウムに代えて、熱膨張率が低いアルミニウムー高硅素系
の急冷凝固アルミニウム粉末合金を用いることが提案さ
れている。
ウムに代えて、熱膨張率が低いアルミニウムー高硅素系
の急冷凝固アルミニウム粉末合金を用いることが提案さ
れている。
ところが、前記急冷凝固アルミニウム粉末合金は、熱膨
張率が低い反面、硅素が多量に添加されているため、延
性に劣り、熱疲労によりクラックが発生しやすいと共に
発生したクラックが拡大、進展しやすいという特徴を有
している。このため、急冷凝固アルミニウム粉末合金よ
りなる鍛造ピストンは熱疲労に対して弱いという問題が
ある。
張率が低い反面、硅素が多量に添加されているため、延
性に劣り、熱疲労によりクラックが発生しやすいと共に
発生したクラックが拡大、進展しやすいという特徴を有
している。このため、急冷凝固アルミニウム粉末合金よ
りなる鍛造ピストンは熱疲労に対して弱いという問題が
ある。
この問題に対処するため、実公昭５６−３７０７５号公
報に示されるように、ピストン用素材の頂部である燃焼
室形成部に凹部を形成し、この凹部に延性に富むアルミ
ニウム又はアルミニウム合金よりなる補強部材を嵌入す
ると共に、ピストン用素材と補強部材とを溶接、鋳込、
或いは摩擦圧接等により接合する方法が提案されている
。
報に示されるように、ピストン用素材の頂部である燃焼
室形成部に凹部を形成し、この凹部に延性に富むアルミ
ニウム又はアルミニウム合金よりなる補強部材を嵌入す
ると共に、ピストン用素材と補強部材とを溶接、鋳込、
或いは摩擦圧接等により接合する方法が提案されている
。
（発明が解決しようとする課題）
しかるに、前記ピストンの製造方法によると、ピストン
用素材と補強部材との接合工程が複雑にならざるを得な
いと共に、両者の接合強度が十分ではないという問題が
ある。
用素材と補強部材との接合工程が複雑にならざるを得な
いと共に、両者の接合強度が十分ではないという問題が
ある。
そこで、本願発明者は、本発明に至る前提として、急冷
凝固アルミニウム粉末合金からなるピストン鍛造用素材
の燃焼室形成部に凹部を形成し、該凹部に延性に富むア
ルミニウム又はアルミニウム合金よりなる補強部材を嵌
入し、その後、前記ピストン鍛造用素材及び補強部材を
一体に鍛造成形する方法を考慮した。
凝固アルミニウム粉末合金からなるピストン鍛造用素材
の燃焼室形成部に凹部を形成し、該凹部に延性に富むア
ルミニウム又はアルミニウム合金よりなる補強部材を嵌
入し、その後、前記ピストン鍛造用素材及び補強部材を
一体に鍛造成形する方法を考慮した。
この方法によると、燃焼室形成部周辺における熱疲労ク
ラックの発生は防止できるが、鍛造時にアルミニウムの
表面に酸化膜が形成されるため、ピストン鍛造用素材と
補強部材との接合強度が十分ではなかった。
ラックの発生は防止できるが、鍛造時にアルミニウムの
表面に酸化膜が形成されるため、ピストン鍛造用素材と
補強部材との接合強度が十分ではなかった。
前記に鑑みて、本発明は、ピストン鍛造用素材における
燃焼室形成部に形成された凹部に延性に富む補強部材を
嵌大して鍛造成形することにより、燃焼室形成部周辺に
おける熱疲労によるクラックの発生を防止しつつ、前記
ピストン鍛造用素材と補強部材間の接合強度を十分に確
保することを目的とする。
燃焼室形成部に形成された凹部に延性に富む補強部材を
嵌大して鍛造成形することにより、燃焼室形成部周辺に
おける熱疲労によるクラックの発生を防止しつつ、前記
ピストン鍛造用素材と補強部材間の接合強度を十分に確
保することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
前記の目的を達成するため、本発明は、燃焼室形成部の
凹部に補強部材を嵌入する前に、該補強部材に対して亜
鉛めっき又はニッケルめっきを施すものである。
凹部に補強部材を嵌入する前に、該補強部材に対して亜
鉛めっき又はニッケルめっきを施すものである。
具体的に本発明の購じた解決手段は、急冷凝固アルミニ
ウム粉末合金よりなるピストン鍛造用素材の燃焼室形成
部に凹部を形成する一方、延性に富むアルミニウム又は
アルミニウム合金よりなり、前記凹部と嵌合する形状の
補強部材に亜鉛めっき又はニッケルめっきを施した後、
前記凹部に前記補強部材を嵌入し、しかる後、前記ピス
トン鍛造用素材及び補強部材を一体に鍛造成形し、さら
に焼入れ、焼戻しをする構成とするものである。
ウム粉末合金よりなるピストン鍛造用素材の燃焼室形成
部に凹部を形成する一方、延性に富むアルミニウム又は
アルミニウム合金よりなり、前記凹部と嵌合する形状の
補強部材に亜鉛めっき又はニッケルめっきを施した後、
前記凹部に前記補強部材を嵌入し、しかる後、前記ピス
トン鍛造用素材及び補強部材を一体に鍛造成形し、さら
に焼入れ、焼戻しをする構成とするものである。
（作用）
前記の構成により、ピストン鍛造用素材の燃焼室形成部
に形成された凹部に延性に富むアルミニウム又はアルミ
ニウム合金よりなる補強部材を嵌入した後、両者を一体
に鍛造成形するので、ピストン鍛造用素材と補強部材と
の間で塑性流動が生じる。このため、ピストン鍛造用素
材の燃焼室形成部に延性に富む補強部材が存在している
ので、燃焼室形成部周辺に熱疲労によるクラックが発生
し難い。
に形成された凹部に延性に富むアルミニウム又はアルミ
ニウム合金よりなる補強部材を嵌入した後、両者を一体
に鍛造成形するので、ピストン鍛造用素材と補強部材と
の間で塑性流動が生じる。このため、ピストン鍛造用素
材の燃焼室形成部に延性に富む補強部材が存在している
ので、燃焼室形成部周辺に熱疲労によるクラックが発生
し難い。
また、補強部材に亜鉛めっき又はニッケルめっきを施し
た後に、ピストン鍛造用素材及び補強部材を鍛造成形す
るので、鍛造時に、補強部材の表面に酸化膜が形成され
ず、また、補強部材表面の亜鉛又はニッケルがピストン
鍛造用素材に対して固相拡散するため、ピストン鍛造用
素材と補強部材とは冶金的に接合する。
た後に、ピストン鍛造用素材及び補強部材を鍛造成形す
るので、鍛造時に、補強部材の表面に酸化膜が形成され
ず、また、補強部材表面の亜鉛又はニッケルがピストン
鍛造用素材に対して固相拡散するため、ピストン鍛造用
素材と補強部材とは冶金的に接合する。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、急冷凝固アルミニウム粉末合金よりなり、押出し
成形された丸棒状の素材を桑備した後、この丸棒状素材
を第１図に示すように所定寸法に切断してピストン鍛造
用素材１を形成する。そして、第１図及び第２図に示す
ように、このピストン鍛造用素材１の下部である燃焼室
形成部２に、下方が開放された横断面円形の凹部３を形
成する。
成形された丸棒状の素材を桑備した後、この丸棒状素材
を第１図に示すように所定寸法に切断してピストン鍛造
用素材１を形成する。そして、第１図及び第２図に示す
ように、このピストン鍛造用素材１の下部である燃焼室
形成部２に、下方が開放された横断面円形の凹部３を形
成する。
次に、延性に富むアルミニウム又はアルミニウム合金よ
りなり、前記凹部３の内径と略同径に押出し成形された
丸棒状素材を準備した後、この丸棒状素材を前記凹部３
と嵌合し得る所定寸法に切断して円板状の補強部材４を
得る。そして、この補強部材４の表面に亜鉛めっき又は
ニッケルめっきを施した後、′こ゛の補強部材４を前記
ピストン鍛造用素材１の凹部３に嵌入する。
りなり、前記凹部３の内径と略同径に押出し成形された
丸棒状素材を準備した後、この丸棒状素材を前記凹部３
と嵌合し得る所定寸法に切断して円板状の補強部材４を
得る。そして、この補強部材４の表面に亜鉛めっき又は
ニッケルめっきを施した後、′こ゛の補強部材４を前記
ピストン鍛造用素材１の凹部３に嵌入する。
次に、補強部材４が嵌入されたピストン鍛造用素材１を
加熱した後、第３図に示すように、鍛造用金型５のサイ
ド型６とダイアにより形成されたキャビティに挿入し、
その後、ボンチ８によりピストン鍛造用素材１を押圧し
て熱間鍛造法により鍛造成形する。このようにして鍛造
成形すると、ピストン鍛造用素材１と補強部材４との間
で塑性流動が生じ、補強部材４はピストン鍛造用素材１
と共に変形し、両者は一体に鍛造成形される。なお、第
３図において、７ａはピストン鍛造用素材１の燃焼室形
成部２に窪み２ａ（第４図参照）を形成するためダイア
の項面に設けられた凸部であり、８ａはピストン鍛造用
素材１のスカート部９に補強用凸部９ａ（第４図参照）
を形成するためボンチ８の周而に設けられた凹部である
。
加熱した後、第３図に示すように、鍛造用金型５のサイ
ド型６とダイアにより形成されたキャビティに挿入し、
その後、ボンチ８によりピストン鍛造用素材１を押圧し
て熱間鍛造法により鍛造成形する。このようにして鍛造
成形すると、ピストン鍛造用素材１と補強部材４との間
で塑性流動が生じ、補強部材４はピストン鍛造用素材１
と共に変形し、両者は一体に鍛造成形される。なお、第
３図において、７ａはピストン鍛造用素材１の燃焼室形
成部２に窪み２ａ（第４図参照）を形成するためダイア
の項面に設けられた凸部であり、８ａはピストン鍛造用
素材１のスカート部９に補強用凸部９ａ（第４図参照）
を形成するためボンチ８の周而に設けられた凹部である
。
次に、鍛造成形されたピストン鍛造用素材１及び補強部
材４を焼入れした後、焼戻しをしてＴ６処理をする。こ
のようにすると、補強部材４の表面にめっきされた亜鉛
又はニッケルが、ピストン鍛造用素材１に固相拡散する
ので、両者は冶金的に接合する。
材４を焼入れした後、焼戻しをしてＴ６処理をする。こ
のようにすると、補強部材４の表面にめっきされた亜鉛
又はニッケルが、ピストン鍛造用素材１に固相拡散する
ので、両者は冶金的に接合する。
さらに、補強部材４を冶金的接合したピストン鍛造用素
材１を機械加工してアルミニウム合金製鍛造ピストンを
得る。
材１を機械加工してアルミニウム合金製鍛造ピストンを
得る。
以下、本発明の具体例について説明する。
まず、ＡＩ−２５％Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系の急冷凝固アル
ミニウム粉末合金よりなる押出し成形九捧を準備し、こ
の押出し成形丸棒を所定寸法に切断してピストン鍛造用
素材１を得た後、このピストン鍛造用素材１の下部に下
方が開放された横断面円形状の凹部３を形成した。その
後、この凹部３の内面をアルカリ溶液を用いて脱脂した
後、ＨＦによるエッチングを施した。
ミニウム粉末合金よりなる押出し成形九捧を準備し、こ
の押出し成形丸棒を所定寸法に切断してピストン鍛造用
素材１を得た後、このピストン鍛造用素材１の下部に下
方が開放された横断面円形状の凹部３を形成した。その
後、この凹部３の内面をアルカリ溶液を用いて脱脂した
後、ＨＦによるエッチングを施した。
次に、純アルミニウム（Ｊ Ｉｓ−Ａ１０５０）よりな
り、前記凹部３の内径と略同径の押出し成形丸棒を、前
記凹部３の深さと同長か或いはこれよりも若干大きい長
さに切断して補強部材４を形成した後、この補強部材４
の表面、特に前記凹部３との当接面に約２０μｍの厚さ
の亜鉛めっきを施した。その後、この補強部材４をピス
トン鍛造用素材１の凹部３に嵌入した。
り、前記凹部３の内径と略同径の押出し成形丸棒を、前
記凹部３の深さと同長か或いはこれよりも若干大きい長
さに切断して補強部材４を形成した後、この補強部材４
の表面、特に前記凹部３との当接面に約２０μｍの厚さ
の亜鉛めっきを施した。その後、この補強部材４をピス
トン鍛造用素材１の凹部３に嵌入した。
次に、補強部材４が嵌入されたピストン鍛造用素材１を
約４５０℃に加熱した後、鍛造用金型５のキャビティに
挿入し、その後、ポンチ７により圧力を加えて鍛造成形
した。
約４５０℃に加熱した後、鍛造用金型５のキャビティに
挿入し、その後、ポンチ７により圧力を加えて鍛造成形
した。
次に、鍛造成形されたピストン鍛造用素材１及び補強部
材４を、５００℃の温度下で４時間保持した後水冷する
ことにより焼入れをし、その後、１８０℃の温度下で６
時間保持して焼戻しをし、さらに、機憾加工してアルミ
ニウム合金製鍛造ピストンを得た。
材４を、５００℃の温度下で４時間保持した後水冷する
ことにより焼入れをし、その後、１８０℃の温度下で６
時間保持して焼戻しをし、さらに、機憾加工してアルミ
ニウム合金製鍛造ピストンを得た。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明に係るアルミニウム合金製
鍛造ピストンの製造方法によると、ピストン鍛造用素材
の燃焼室形成部に形成した凹部に延性に富む補強部材を
嵌大した後、両者を一体に鍛造成形するので、ピストン
鍛造用素材の燃焼室形成部に延性に富む補強部材が存在
するため、燃焼室形成部周辺における熱疲労によるクラ
ックが防止される。
鍛造ピストンの製造方法によると、ピストン鍛造用素材
の燃焼室形成部に形成した凹部に延性に富む補強部材を
嵌大した後、両者を一体に鍛造成形するので、ピストン
鍛造用素材の燃焼室形成部に延性に富む補強部材が存在
するため、燃焼室形成部周辺における熱疲労によるクラ
ックが防止される。
また、補強部材に亜鉛又はニッケルめっきを施した後、
ピストン鍛造用素材と補強部材とを鍛造成形するので、
鍛造時に、補強部材表面の亜鉛又はニッケルがピストン
鍛造用素材に固相拡散する。
ピストン鍛造用素材と補強部材とを鍛造成形するので、
鍛造時に、補強部材表面の亜鉛又はニッケルがピストン
鍛造用素材に固相拡散する。
このため、ピストン鍛造用素材と補強部材とは冶金的に
接合するので、両者の接合強度は強固となる。
接合するので、両者の接合強度は強固となる。
第１図〜第５図は本発明の一実施例であるアルミニウム
合金製鍛造ピストンの製造方法の製造工程を示し、第１
図はピストン鍛造用素材の断面図、第２図は同じくピス
トン鍛造用素材の平面図、第３図は鍛造成形用金型の断
面図、第４図は第５図における■〜■線断面図、第５図
は鍛造成形後のピストン鍛造用素材の平面図である。 １・・・ピストン鍛造用素材 ２・・・燃焼室形成部 ３・・・凹部 ４・・・補強部材 ５・・・鍛造用金型
合金製鍛造ピストンの製造方法の製造工程を示し、第１
図はピストン鍛造用素材の断面図、第２図は同じくピス
トン鍛造用素材の平面図、第３図は鍛造成形用金型の断
面図、第４図は第５図における■〜■線断面図、第５図
は鍛造成形後のピストン鍛造用素材の平面図である。 １・・・ピストン鍛造用素材 ２・・・燃焼室形成部 ３・・・凹部 ４・・・補強部材 ５・・・鍛造用金型
Claims (1)
- （１）急冷凝固アルミニウム粉末合金よりなるピストン
鍛造用素材の燃焼室形成部に凹部を形成する一方、延性
に富むアルミニウム又はアルミニウム合金よりなり前記
凹部と嵌合する形状の補強部材に亜鉛めっき又はニッケ
ルめっきを施した後、前記凹部に前記補強部材を嵌入し
、しかる後、前記ピストン鍛造用素材及び補強部材を一
体に鍛造成形し、さらに焼入れ、焼戻しをすることを特
徴とするアルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5481589A JPH02233858A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | アルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5481589A JPH02233858A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | アルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233858A true JPH02233858A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12981196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5481589A Pending JPH02233858A (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | アルミニウム合金製鍛造ピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02233858A (ja) |
Cited By (7)
| 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 |
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1989
- 1989-03-07 JP JP5481589A patent/JPH02233858A/ja active Pending
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