JPH0972243A - Piston for internal combustion engine - Google Patents
Piston for internal combustion engineInfo
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- JPH0972243A JPH0972243A JP24827995A JP24827995A JPH0972243A JP H0972243 A JPH0972243 A JP H0972243A JP 24827995 A JP24827995 A JP 24827995A JP 24827995 A JP24827995 A JP 24827995A JP H0972243 A JPH0972243 A JP H0972243A
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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
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用ピスト
ンに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piston for an internal combustion engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内燃機関用ピストンは、一般にアルミニ
ウム合金からなり、外周部には複数のピストンリング溝
が形成され、このピストンリング溝内にピストンリング
が嵌挿される。前記ピストンリング溝のうち、最も冠面
に近いトップリングが嵌挿されるリング溝は、燃焼室に
近く温度が高いことや、トップリングが燃焼圧力を受け
ること等の理由により、摩耗を生じる虞がある。2. Description of the Related Art A piston for an internal combustion engine is generally made of an aluminum alloy, and has a plurality of piston ring grooves formed in an outer peripheral portion thereof. A piston ring is inserted into the piston ring groove. Of the piston ring grooves, the ring groove into which the top ring closest to the crown face is inserted may be subject to wear due to a high temperature close to the combustion chamber, or the top ring receives combustion pressure. is there.
【０００３】これを対策するために、特開平２−１２５
９５２号公報には、アルミニウム合金製ピストンのピス
トンリング溝を形成する外周部に周溝を形成し、この周
溝内に銅からなる溶融線材を嵌挿した後、電子ビ−ムに
よって銅線材及びその近傍のピストンの母材を局部的に
溶融し、銅をピストンの母材中に溶融拡散させ、銅の含
有量が１０〜３５重量％のアルミニウム合金と銅との合
金層を生成し、この合金層にピストンリング溝を形成し
たものが提案されている。To cope with this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-125
In Japanese Patent Publication No. 952, a peripheral groove is formed in an outer peripheral portion forming a piston ring groove of a piston made of an aluminum alloy, and a molten wire rod made of copper is inserted into the peripheral groove, and then a copper wire rod and The base material of the piston in the vicinity thereof is locally melted, and copper is melt-diffused in the base material of the piston to form an alloy layer of an aluminum alloy having a copper content of 10 to 35% by weight and copper. It is proposed that a piston ring groove is formed in the alloy layer.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
例にあっては、アルミニウム合金−銅の合金層は適当な
硬さを有し、ある程度の耐摩耗性が得られるけれども、
過酷な条件の下では満足できない虞がある。However, in the above-mentioned conventional example, although the aluminum alloy-copper alloy layer has an appropriate hardness and a certain degree of wear resistance is obtained,
It may not be satisfactory under harsh conditions.
【０００５】このために、溶融線材を複数の金属又は非
金属からなる合金材料によって形成して、より耐摩耗性
の高い合金層を得ることが考えられるけれども、添加す
る材料成分によっては溶融線材の曲げ強度が弱くなるな
ど、溶融線材の機械的性質が悪化し、この溶融線材を周
溝内へ巻き付けて嵌挿する作業が困難となるなどの問題
を招来する虞がある。For this reason, it is conceivable to form the molten wire rod by an alloy material composed of a plurality of metals or non-metals to obtain an alloy layer having higher wear resistance. There is a possibility that the mechanical properties of the molten wire material may be deteriorated, such as the bending strength being weakened, and that the work of winding the molten wire material into the circumferential groove and inserting it becomes difficult.
【０００６】本発明は上記従来の実情に鑑みて案出され
たもので、溶融線材を複数の材料から、機械的性質を悪
化させることなく容易に形成可能で、優れた耐摩耗性を
有する合金層を得ることができ、仍って、耐久性に優れ
た内燃機関用ピストンを提供することを目的とする。The present invention has been devised in view of the above conventional circumstances, and an alloy having excellent wear resistance can be easily formed from a plurality of materials without deteriorating mechanical properties. An object of the present invention is to provide a piston for an internal combustion engine, which can obtain a layer and has excellent durability.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、アルミ
ニウム合金からなるピストンのピストンリング溝を形成
する外周部に周溝を形成して、該周溝内に溶融線材を嵌
挿した後、該溶融線材をピストンの母材中に溶融拡散さ
せて合金層を形成し、該合金層にピストンリング溝を形
成してなる内燃機関用ピストンにおいて、前記溶融線材
を、金属材料からなる中空パイプ材と、該中空パイプ材
の中空内部に充填される、粉状又は繊維状の金属又は非
金属材料からなる充填材と、によって形成した構成にし
てある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, according to the present invention, a peripheral groove is formed on an outer peripheral portion of a piston made of an aluminum alloy, the piston ring groove being formed, and a molten wire rod is fitted into the peripheral groove, In a piston for an internal combustion engine in which a molten wire rod is melt-diffused in a base material of a piston to form an alloy layer, and a piston ring groove is formed in the alloy layer, the molten wire rod is a hollow pipe material made of a metal material. A filler made of a powdery or fibrous metal or non-metal material, which is filled in the hollow interior of the hollow pipe material.
【０００８】また、従属請求項は本発明の有利な実施の
形態に関するものである。The dependent claims also relate to advantageous embodiments of the invention.
【０００９】ここで、前記溶融線材の中空パイプは、溶
融線材を周溝内へ巻き付けて嵌挿する作業を容易ならし
めるために、曲げ加工が容易な金属材料が選択される。
具体的には、アルミニウム、鉄、銅などの単体、或いは
これらに所定の金属或いは非金属を添加して得られるそ
れぞれの合金などが適用可能である。Here, for the hollow pipe of the molten wire rod, a metal material which can be easily bent is selected in order to facilitate the work of winding and fitting the molten wire rod into the circumferential groove.
Specifically, a simple substance such as aluminum, iron, or copper, or an alloy obtained by adding a predetermined metal or nonmetal to them, or the like can be applied.
【００１０】また、中空パイプ材の中空内部に充填する
充填材は、この充填材の充填作業を至便に行うことがで
きると共に、中空パイプの曲げに容易に倣うように粉状
又は繊維状とされ、ピストンの母材との間に有効な合金
層を形成する各種金属又は非金属材料が選択される。具
体的には、珪素、マンガン、チタン、ボロン、炭化珪素
などが適用可能である。Further, the filling material to be filled in the hollow inside of the hollow pipe material can be conveniently filled with the filling material, and is made into a powder or fibrous shape so as to easily follow the bending of the hollow pipe. Various metal or non-metal materials that form an effective alloy layer with the base material of the piston are selected. Specifically, silicon, manganese, titanium, boron, silicon carbide or the like can be applied.
【００１１】この内燃機関用ピストンは次のようにして
得られる。まず、ピストンのピストンリング溝を形成す
べき外周部に周溝を形成し、この周溝内に、中空パイプ
材の中空内部に充填材を充填してなる溶融線材を巻き付
けて嵌挿する。このとき、中空パイプ材は曲げ加工が容
易な材料が選択されると共に、充填材は粉状又は繊維状
であるから、溶融線材は容易に周溝内に巻き付けて嵌挿
される。This internal combustion engine piston is obtained as follows. First, a peripheral groove is formed in the outer peripheral portion where the piston ring groove of the piston is to be formed, and a molten wire rod obtained by filling the hollow inside of the hollow pipe material with a filler is wound and inserted into the peripheral groove. At this time, as the hollow pipe material, a material that can be easily bent is selected, and since the filler is powdery or fibrous, the molten wire rod is easily wound and inserted into the circumferential groove.
【００１２】次に、溶融線材及びその近傍のアルミニウ
ム合金製ピストンの母材を局部的に溶融して、溶融線材
の材料成分をアルミニウム合金中に溶融拡散させて合金
層を形成する。溶融線材及びピストンの母材の局部的溶
融は、例えば、真空雰囲気中で電子ビームを照射して行
うことを可とする。この電子ビームの照射はピストン本
体を緩速度で回転しつつ実施される。したがって、電子
ビーム照射後、即ち電子ビームが通過した後、合金層は
アルミニウム合金の母材によって急速に冷却され、アル
ミニウム合金と溶融線材の材料成分との金属間化合物が
微細に生成される。また、電子ビームはエネルギ密度が
高いため、溶融部分には合金材料が均一に拡散され、均
質な合金層が得られる。Next, the molten wire rod and the base material of the aluminum alloy piston in the vicinity thereof are locally melted, and the material components of the molten wire rod are melted and diffused in the aluminum alloy to form an alloy layer. Local melting of the molten wire rod and the base material of the piston can be performed, for example, by irradiating an electron beam in a vacuum atmosphere. The irradiation of the electron beam is performed while rotating the piston body at a slow speed. Therefore, after irradiation with the electron beam, that is, after the electron beam passes, the alloy layer is rapidly cooled by the base material of the aluminum alloy, and fine intermetallic compounds of the aluminum alloy and the material components of the molten wire are finely formed. Further, since the electron beam has a high energy density, the alloy material is uniformly diffused in the molten portion, and a homogeneous alloy layer is obtained.
【００１３】なお、電子ビームに替えてレーザービーム
を用いることも可能である。この場合には大気中の作業
が可能となる。It is also possible to use a laser beam instead of the electron beam. In this case, work in the atmosphere becomes possible.
【００１４】その後、合金層部分にピストンリング溝を
形成する。Then, a piston ring groove is formed in the alloy layer portion.
【００１５】したがって、前記溶融線材は可撓性を持っ
て複数の材料から形成され、周溝内に容易に巻き付けて
嵌挿することができると共に、これをピストンの母材中
に溶融拡散させ、優れた耐摩耗性を有する合金層を得る
ことができる。Therefore, the molten wire rod is made of a plurality of materials having flexibility, can be easily wound and fitted in the circumferential groove, and is melted and diffused in the base material of the piston. An alloy layer having excellent wear resistance can be obtained.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００１７】図１は本発明の実施の形態を示す内燃機関
用ピストン断面図である。図において１は内燃機関用ピ
ストンで、このピストン１は高シリコンアルミニウム合
金材料（ＡＣ８Ａ材）からなり、このピストン１の冠部
１ａの外周部２には複数のピストンリング溝、即ちトッ
プリング溝３、セカンドリング溝４、オイルリング溝５
が形成してある。FIG. 1 is a sectional view of a piston for an internal combustion engine showing an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a piston for an internal combustion engine. The piston 1 is made of a high silicon aluminum alloy material (AC8A material), and a plurality of piston ring grooves, that is, top ring grooves 3 are provided on an outer peripheral portion 2 of a crown portion 1a of the piston 1. , Second ring groove 4, oil ring groove 5
Is formed.
【００１８】前記複数のピストンリング溝３，４，５の
うち、トップリング溝３は次のようにして形成される。The top ring groove 3 of the plurality of piston ring grooves 3, 4, 5 is formed as follows.
【００１９】即ち、まず図２に示すように、ピストン１
のピストンリング溝３を形成すべき外周部２に周溝６を
形成し、この周溝６内に溶融線材７を巻き付けて嵌挿す
る。この溶融線材７は図３に拡大して示すように、アル
ミニウムからなる中空パイプ材８の中空内部に粉状の炭
化珪素からなる充填材９を充填して構成してある。That is, first, as shown in FIG.
A peripheral groove 6 is formed in the outer peripheral portion 2 in which the piston ring groove 3 is to be formed, and the molten wire rod 7 is wound and fitted in the peripheral groove 6. As shown in an enlarged view in FIG. 3, the molten wire rod 7 is configured by filling a hollow pipe member 8 made of aluminum with a filler 9 made of powdery silicon carbide in the hollow interior.
【００２０】次に、図４に示すように、真空雰囲気中で
電子ビーム１０を照射して、溶融線材７及びその近傍の
アルミニウム合金製ピストン１の母材を局部的に溶融
し、アルミニウム及び炭化珪素をアルミニウム合金中に
溶融拡散させてアルミニウム合金−炭化珪素の合金層１
１を形成する（図２（Ｂ）参照）。前記電子ビーム１０
の照射は、図４に示すように、ピストン１を緩速度で回
転させつつ実施される。したがって、電子ビーム１０照
射後、即ち電子ビーム１０が通過した後、合金層１１は
アルミニウム合金の母材によって急速に冷却され、アル
ミニウム合金−炭化珪素の金属間化合物が微細に生成さ
れる。また、電子ビーム１０はエネルギ密度が高いた
め、溶融部分には合金材料が均一に拡散され、均質な合
金層１１が得られる。Next, as shown in FIG. 4, by irradiating the electron beam 10 in a vacuum atmosphere, the molten wire 7 and the base material of the aluminum alloy piston 1 in the vicinity thereof are locally melted, and aluminum and carbonization are carried out. Aluminum alloy-silicon carbide alloy layer 1 by melting and diffusing silicon into an aluminum alloy
1 is formed (see FIG. 2B). The electron beam 10
The irradiation of is carried out while rotating the piston 1 at a slow speed, as shown in FIG. Therefore, after the electron beam 10 is irradiated, that is, after the electron beam 10 passes, the alloy layer 11 is rapidly cooled by the base material of the aluminum alloy, and the aluminum alloy-silicon carbide intermetallic compound is finely generated. Further, since the electron beam 10 has a high energy density, the alloy material is uniformly diffused in the molten portion, and a homogeneous alloy layer 11 is obtained.
【００２１】その後、図２（Ｃ）に示すように、合金層
１１部分にピストンリング溝３を形成する。Thereafter, as shown in FIG. 2C, the piston ring groove 3 is formed in the alloy layer 11 portion.
【００２２】したがって、前記溶融線材９は、その中空
パイプ８が曲げ加工が容易なアルミニウム材料から形成
され、充填材が粉状の炭化珪素から形成してあることに
より、周溝６内に容易に巻き付けて嵌挿することができ
ると共に、硬さの硬い炭化珪素をアルミニウム合金中に
溶融拡散させ、優れた耐摩耗性を有する合金層１１を形
成することができる。また、アルミニウム合金−炭化珪
素の合金層１１を形成することによって、高温耐摩耗性
に優れ、ピストンリングへの凝着を改善した合金層１１
が得られる。Therefore, in the molten wire rod 9, the hollow pipe 8 is made of an aluminum material which can be easily bent, and the filler is made of powdery silicon carbide. It can be wound and inserted, and silicon carbide having a high hardness can be melt-diffused in an aluminum alloy to form an alloy layer 11 having excellent wear resistance. Further, by forming the aluminum alloy-silicon carbide alloy layer 11, the alloy layer 11 is excellent in high temperature wear resistance and has improved adhesion to the piston ring.
Is obtained.
【００２３】図５は本発明の別の実施の形態を示す図面
で、この実施の形態が前記実施の形態と変わるところ
は、溶融線材７の中空パイプ８を純鉄から形成し、充填
材９を粉状のマンガンから形成した点である。FIG. 5 is a view showing another embodiment of the present invention. The difference between this embodiment and the previous embodiment is that the hollow pipe 8 of the molten wire 7 is made of pure iron and the filler 9 is used. Is formed from powdery manganese.
【００２４】斯く構成することにより、アルミニウム合
金−鉄−マンガンの合金層が形成される。特にアルミニ
ウム合金−鉄の金属間化合物は堅いけれども脆く、亀裂
が生じやすいが、マンガンが添加してあることにより、
応力が緩和され、亀裂の発生が有利に回避される。With this structure, an aluminum alloy-iron-manganese alloy layer is formed. In particular, the aluminum alloy-iron intermetallic compound is hard but brittle and easily cracks, but since manganese is added,
The stress is relieved and crack initiation is advantageously avoided.
【００２５】したがって、この実施の形態にあっては、
前記溶融線材７は、その中空パイプ８が曲げ加工が容易
な純鉄材料から形成され、充填材９が粉状のマンガンか
ら形成してあることにより、周溝６内に容易に巻き付け
て嵌挿することができると共に、鉄及びマンガンをアル
ミニウム合金中に溶融拡散させ、優れた耐摩耗性を有す
る合金層１１を得ることができる。Therefore, in this embodiment,
Since the hollow pipe 8 of the molten wire rod 7 is made of a pure iron material that can be easily bent and the filler 9 is made of powdered manganese, the molten wire rod 7 can be easily wound and inserted into the circumferential groove 6. At the same time, iron and manganese can be melt-diffused in the aluminum alloy to obtain the alloy layer 11 having excellent wear resistance.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、溶融線材は可撓性をもって複数の材料から形成
され、周溝内に容易に巻き付けて嵌挿することができる
と共に、これをピストンの母材中に溶融拡散させ、優れ
た耐摩耗性を有する合金層を得ることができる。仍っ
て、耐久性に優れたな内燃機関用ピストンが得られる。As described above in detail, according to the present invention, the molten wire rod is made of a plurality of flexible materials and can be easily wound and fitted in the circumferential groove. By melting and diffusing this into the base material of the piston, an alloy layer having excellent wear resistance can be obtained. Therefore, a piston for an internal combustion engine having excellent durability can be obtained.
【図１】本発明の実施の形態を示す内燃機関用ピストン
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a piston for an internal combustion engine showing an embodiment of the present invention.
【図２】ピストンリング溝の形成工程を、ピストンの周
溝に溶融線材を巻き付けて挿入した状態（Ａ）、電子ビ
ームを照射して溶融線材及びその近傍のピストンの母材
を局部的に溶融して合金層を形成した状態（Ｂ）、合金
層部分にピストンリング溝を形成した状態（Ｃ）で示す
説明図である。FIG. 2 shows a process of forming a piston ring groove, in which a molten wire rod is wound around a circumferential groove of the piston and inserted (A), and an electron beam is irradiated to locally melt the molten wire rod and a piston base material in the vicinity thereof. FIG. 4 is an explanatory view showing a state (B) in which an alloy layer is formed by the above method and a state (C) in which a piston ring groove is formed in an alloy layer portion.
【図３】図２（Ａ）を拡大して示す図面である。FIG. 3 is an enlarged view of FIG.
【図４】電子ビームの照射状態を説明する斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view illustrating an irradiation state of an electron beam.
【図５】本発明の別の実施の形態を示す、図３と同様の
図面である。FIG. 5 is a view similar to FIG. 3, showing another embodiment of the present invention.
１ 内燃機関用ピストン ２ 外周部 ３ トップリング溝（ピストンリング溝） ６ 周溝 ７ 溶融線材 ８ 中空パイプ ９ 充填材 １１ 合金層 1 Piston for Internal Combustion Engine 2 Outer Part 3 Top Ring Groove (Piston Ring Groove) 6 Circumferential Groove 7 Molten Wire Rod 8 Hollow Pipe 9 Filler 11 Alloy Layer
Claims (3)
ストンリング溝を形成する外周部に周溝を形成して、該
周溝内に溶融線材を嵌挿した後、該溶融線材をピストン
の母材中に溶融拡散させて合金層を形成し、該合金層に
ピストンリング溝を形成した内燃機関用ピストンにおい
て、前記溶融線材が、金属材料からなる中空パイプ材
と、該中空パイプ材の中空内部に充填される、粉状又は
繊維状の金属又は非金属材料からなる充填材と、によっ
て形成されてなることを特徴とする内燃機関用ピスト
ン。1. A circumferential groove is formed in an outer peripheral portion of a piston made of an aluminum alloy to form a piston ring groove, and a molten wire rod is inserted into the circumferential groove, and then the molten wire rod is inserted into a base metal of the piston. In an internal combustion engine piston in which an alloy layer is formed by melting and diffusion, and a piston ring groove is formed in the alloy layer, the molten wire rod is filled with a hollow pipe material made of a metal material and a hollow interior of the hollow pipe material. And a filler made of powdery or fibrous metal or non-metal material, and a piston for an internal combustion engine.
ニウムからなり、充填材が炭化珪素からなる、請求項１
記載の内燃機関用ピストン。2. The hollow pipe material of the molten wire rod is made of aluminum, and the filler is made of silicon carbide.
A piston for an internal combustion engine according to the above.
なり、充填材がマンガンからなる、請求項１記載の内燃
機関用ピストン。3. The piston for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the hollow pipe material of the molten wire is made of iron and the filler is made of manganese.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24827995A JPH0972243A (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Piston for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24827995A JPH0972243A (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Piston for internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972243A true JPH0972243A (en) | 1997-03-18 |
Family
ID=17175750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24827995A Pending JPH0972243A (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Piston for internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0972243A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113042983A (en) * | 2021-03-23 | 2021-06-29 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | High-energy-beam cladding strengthening preparation process of aluminum piston ring groove |
-
1995
- 1995-09-04 JP JP24827995A patent/JPH0972243A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113042983A (en) * | 2021-03-23 | 2021-06-29 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | High-energy-beam cladding strengthening preparation process of aluminum piston ring groove |
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