JPH0492163A - 内燃機関用アルミニウム合金製ピストン素材の局部強化法 - Google Patents
内燃機関用アルミニウム合金製ピストン素材の局部強化法Info
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- JPH0492163A JPH0492163A JP20868890A JP20868890A JPH0492163A JP H0492163 A JPH0492163 A JP H0492163A JP 20868890 A JP20868890 A JP 20868890A JP 20868890 A JP20868890 A JP 20868890A JP H0492163 A JPH0492163 A JP H0492163A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- 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)
- Manufacture And Refinement Of Metals (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】
Ａ１発明の目的
（１）産業上の利用分野
本発明は、内燃機関用アルミニウム合金製ピストン素材
の局部強化法、特に、アルミニウム合金製ピストン素材
のリング溝を形成される部位に環状溝を形成し、次いで
前記環状溝に、前記アルミニウム合金とは異なる金属の
線材を巻着し、その後前記線材および環状溝周壁部を溶
融することにより前記アルミニウム合金と前記金属とを
合金化して強化区域を形成する局部強化法の改良に関す
る。
の局部強化法、特に、アルミニウム合金製ピストン素材
のリング溝を形成される部位に環状溝を形成し、次いで
前記環状溝に、前記アルミニウム合金とは異なる金属の
線材を巻着し、その後前記線材および環状溝周壁部を溶
融することにより前記アルミニウム合金と前記金属とを
合金化して強化区域を形成する局部強化法の改良に関す
る。
ピストンにおけるリング溝、特に、トップリング溝の対
向壁部には、機関運転中２００〜３００°Ｃの高温下で
ピストンリングによる衝撃的な圧縮荷重が繰返し加わる
ため、これに対処すべく、このような局部強化法が実施
されている。
向壁部には、機関運転中２００〜３００°Ｃの高温下で
ピストンリングによる衝撃的な圧縮荷重が繰返し加わる
ため、これに対処すべく、このような局部強化法が実施
されている。
（２）従来の技術
従来、この種局部強化法として、銅の線材を用いる方法
が知られている（例えば、特開平２−１２５９５２号公
報参照）。
が知られている（例えば、特開平２−１２５９５２号公
報参照）。
（３）発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来法を適用されたピストン素材よりピ
ストンを製作し、そのピストンを機関に組込んで実機耐
久テストを行ったところ、強化区域、したがってリング
溝の対向壁部において硬さの低下が著しく、高温下にお
ける耐摩耗性の乏しいことが判明した。また前記対向壁
部の脆化という問題もある。この傾向は、銅の線材に代
えて、ニッケル、クロム等の線材を用いた場合も同様で
あり、したがってアルミニウム合金に単一の金属を合金
化させたのでは前記問題を解決することはできない、と
言える。
ストンを製作し、そのピストンを機関に組込んで実機耐
久テストを行ったところ、強化区域、したがってリング
溝の対向壁部において硬さの低下が著しく、高温下にお
ける耐摩耗性の乏しいことが判明した。また前記対向壁
部の脆化という問題もある。この傾向は、銅の線材に代
えて、ニッケル、クロム等の線材を用いた場合も同様で
あり、したがってアルミニウム合金に単一の金属を合金
化させたのでは前記問題を解決することはできない、と
言える。
本発明は前記に鑑み、アルミニウム合金に対して複数の
金属を合金化させるようにして前記問題の解決を図った
前記局部強化法を提供することを目的とする。
金属を合金化させるようにして前記問題の解決を図った
前記局部強化法を提供することを目的とする。
Ｂ１発明の構成
（１）課題を解決するための手段
本発明は、アルミニウム合金製ピストン素材のリング溝
を形成される部位に環状溝を形成し、次いで前記環状溝
に、前記アルミニウム合金とは異なる金属の線材を巻着
し、その後前記線材および環状溝周壁部を溶融すること
により前記アルミニウム合金と前記金属とを合金化して
強化区域を形成するに当り、前記線材として、異種金属
よりなる二種以上の線材を用いることを特徴とする。
を形成される部位に環状溝を形成し、次いで前記環状溝
に、前記アルミニウム合金とは異なる金属の線材を巻着
し、その後前記線材および環状溝周壁部を溶融すること
により前記アルミニウム合金と前記金属とを合金化して
強化区域を形成するに当り、前記線材として、異種金属
よりなる二種以上の線材を用いることを特徴とする。
（２）作 用
前記方法によれば、各種金属の線材を組合わせることに
より強化区域の物性を向上させ、これによりリング溝に
おける対向壁部の耐摩耗性を良好にし、またその対向壁
部の脆化を回避することが可能である。
より強化区域の物性を向上させ、これによりリング溝に
おける対向壁部の耐摩耗性を良好にし、またその対向壁
部の脆化を回避することが可能である。
この場合、前記各種金属を組合わせた合金よりなる一種
の線材を用いることも考えられるが、このような手段を
採用すると、前記合金の硬さが高くなり過ぎて、線引き
が困難となり、また組合せによっては合金化しないこと
もあるので得策ではない。
の線材を用いることも考えられるが、このような手段を
採用すると、前記合金の硬さが高くなり過ぎて、線引き
が困難となり、また組合せによっては合金化しないこと
もあるので得策ではない。
（３）実施例
ピストン素材を構成するアルミニウム合金としては、Ｊ
ＩＳ ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ等が用いられる。
ＩＳ ＡＣ８Ａ、ＡＣ８Ｂ等が用いられる。
また線材の組合せとしては、銅の線材とニッケルの線材
、ニッケルの線材とベリリウム銅合金の線材、ニッケル
の線材とリン含有銅合金の線材等を挙げることができる
。
、ニッケルの線材とベリリウム銅合金の線材、ニッケル
の線材とリン含有銅合金の線材等を挙げることができる
。
この場合、アルミニウム合金に対する前記金属成分の配
合量は線材の直径によって調整される。
合量は線材の直径によって調整される。
各種線材の組合せにおいて、各金属成分の配合量を挙げ
れば表Ｉの通りである。
れば表Ｉの通りである。
表 １
前記のような組合せを採用することによって、強化区域
における金属間化合物の微細化を図り、また多量の金属
間化合物による強化と同時に脆化を抑制し、これにより
高温下におけるリング溝の対向壁部の耐摩耗性を良好に
し、またその対向壁部の脆化を回避することができる。
における金属間化合物の微細化を図り、また多量の金属
間化合物による強化と同時に脆化を抑制し、これにより
高温下におけるリング溝の対向壁部の耐摩耗性を良好に
し、またその対向壁部の脆化を回避することができる。
次に本発明の実施例について説明する。
（ｉ） 第１図に示すように、アルミニウム合金（Ｊ
ＩＳ ＡＣ８Ａ）よりなるディーゼル機関用ピストン
素材１のリング溝、図示例ではトンプリング溝を形成さ
れる部位に環状段付溝２を形成した。
ＩＳ ＡＣ８Ａ）よりなるディーゼル機関用ピストン
素材１のリング溝、図示例ではトンプリング溝を形成さ
れる部位に環状段付溝２を形成した。
（ｉｉ ） 第２図に示すように、環状段付溝２の幅
狭部２ａに直径０．９＋ａｍのニッケルの線材３を巻着
し、また幅広部２ｂに直径２．３閣の銅の線材４を巻着
した。
狭部２ａに直径０．９＋ａｍのニッケルの線材３を巻着
し、また幅広部２ｂに直径２．３閣の銅の線材４を巻着
した。
（ｉｊ） 第３図に示すように、ピストン素材１を電
子ビーム溶融装置内に設置し、そのピストン素材１を回
転させながら両線材３．４および環状段付溝２周壁部を
溶融することによりアルミニウム合金、ニッケルおよび
銅を合金化して強化区域５を形成した。この強化区域５
におけるニッケルの配合量は３重量％、銅の含有量は２
０重量％である。
子ビーム溶融装置内に設置し、そのピストン素材１を回
転させながら両線材３．４および環状段付溝２周壁部を
溶融することによりアルミニウム合金、ニッケルおよび
銅を合金化して強化区域５を形成した。この強化区域５
におけるニッケルの配合量は３重量％、銅の含有量は２
０重量％である。
このようにして局部強化されたピストン素材１に、第４
図に示すようにトップリング溝６、セカンドリング溝７
、オイルリング溝８等を機械加工により形成してピスト
ンＩを製作した。
図に示すようにトップリング溝６、セカンドリング溝７
、オイルリング溝８等を機械加工により形成してピスト
ンＩを製作した。
同様の方法により、直径２．４ ｍの銅の線材および前
記と同一のニッケルの線材を用いて、ニッケルの配合量
３重量％、銅の配合量２２重量％の強化区域を有するピ
ストン素材を得、そのピストン素材からピストン■を製
作した。
記と同一のニッケルの線材を用いて、ニッケルの配合量
３重量％、銅の配合量２２重量％の強化区域を有するピ
ストン素材を得、そのピストン素材からピストン■を製
作した。
比較のため、直径２．３閣の銅の線材を用いて、銅の配
合量２０重量％の強化区域を有するピストン素材を得、
そのピストン素材からピストンｍを製作し、またＪＩＳ
ＡＣ８ＡのみからなりＴ６処理を施されたピストン
■を製作した。
合量２０重量％の強化区域を有するピストン素材を得、
そのピストン素材からピストンｍを製作し、またＪＩＳ
ＡＣ８ＡのみからなりＴ６処理を施されたピストン
■を製作した。
各ピストン■〜■における高温加熱後の硬さを調べたと
ころ表■の結果が得られた。
ころ表■の結果が得られた。
表 ■
表■より、本発明を適用されたピストンｒ、■は、比較
例ピストン■、■に比べて硬さの低下度合が小さく、し
たがって高温下における耐摩耗性が優れていることが判
る。
例ピストン■、■に比べて硬さの低下度合が小さく、し
たがって高温下における耐摩耗性が優れていることが判
る。
またピストンｌ ｎを機関に組込んで実機耐久テスト
を行ったところ、トップリング溝６の対向壁部が脆化に
よる破損を起すこともなく、優れた強度を有することが
確認されている。
を行ったところ、トップリング溝６の対向壁部が脆化に
よる破損を起すこともなく、優れた強度を有することが
確認されている。
第５図は本発明を適用されたピストン素材１の他側を示
し、この素材１においては、強化区域５のピストン素材
外周面からの深さｄ、が、トップリング溝６の深さｄ２
の１／２以上、２７３以下に設定されている（即ち、ｄ
２／２≦ｄ１ ≦２ｄ２／３）。
し、この素材１においては、強化区域５のピストン素材
外周面からの深さｄ、が、トップリング溝６の深さｄ２
の１／２以上、２７３以下に設定されている（即ち、ｄ
２／２≦ｄ１ ≦２ｄ２／３）。
電子ビーム溶融法により局部強化を行うと、強化区域５
の形成に伴う残留応力に起因して、トップリング溝６の
対向壁部に亀裂を発生するおそれがあるが、前記のよう
に強化区域５の深さｄ、を設定することによって前記残
留応力を大幅に減少させることができる。
の形成に伴う残留応力に起因して、トップリング溝６の
対向壁部に亀裂を発生するおそれがあるが、前記のよう
に強化区域５の深さｄ、を設定することによって前記残
留応力を大幅に減少させることができる。
このような手段を採用すると、トップリング溝６の対向
壁部において、その開口側のみが強化されることになる
が、通常、対向壁部の摩耗は、その開口側が大きな圧縮
荷重を受けて開始されるので、何等問題を生じることは
ない。
壁部において、その開口側のみが強化されることになる
が、通常、対向壁部の摩耗は、その開口側が大きな圧縮
荷重を受けて開始されるので、何等問題を生じることは
ない。
Ｃ１発明の効果
本発明によれば、比較的簡単な手段を採用するとによっ
て、ピストン素材におけるリング溝形成域の強化を確実
に達成することができる。
て、ピストン素材におけるリング溝形成域の強化を確実
に達成することができる。
第１〜第３図は本発明の一実施例を示す工程図、第４図
はピストンの断面図、第５図はピストン素材の要部断面
図である。
はピストンの断面図、第５図はピストン素材の要部断面
図である。
Claims (2)
- （１）アルミニウム合金製ピストン素材のリング溝を形
成される部位に環状溝を形成し、次いで前記環状溝に、
前記アルミニウム合金とは異なる金属の線材を巻着し、
その後前記線材および環状溝周壁部を溶融することによ
り前記アルミニウム合金と前記金属とを合金化して強化
区域を形成するに当り、前記線材として、異種金属より
なる二種以上の線材を用いることを特徴とする、内燃機
関用アルミニウム合金製ピストン素材の局部強化法。 - （２）前記強化区域における前記ピストン素材外周面か
らの深さを、前記リング溝の深さの１／２以上、２／３
以下に設定する、第（１）項記載の内燃機関用アルミニ
ウム合金製ピストン素材の局部強化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20868890A JPH0492163A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 内燃機関用アルミニウム合金製ピストン素材の局部強化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20868890A JPH0492163A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 内燃機関用アルミニウム合金製ピストン素材の局部強化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0492163A true JPH0492163A (ja) | 1992-03-25 |
Family
ID=16560428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20868890A Pending JPH0492163A (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 内燃機関用アルミニウム合金製ピストン素材の局部強化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0492163A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8136243B2 (en) * | 2005-09-30 | 2012-03-20 | Federal-Mogul Nurnberg Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine and the thus produced piston |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63318365A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-27 | Atsugi Motor Parts Co Ltd | ピストン |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP20868890A patent/JPH0492163A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63318365A (ja) * | 1987-06-19 | 1988-12-27 | Atsugi Motor Parts Co Ltd | ピストン |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8136243B2 (en) * | 2005-09-30 | 2012-03-20 | Federal-Mogul Nurnberg Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine and the thus produced piston |
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