JPS60203384A - 複合金属製品の製造方法およびピストン - Google Patents
複合金属製品の製造方法およびピストンInfo
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- JPS60203384A JPS60203384A JP59060150A JP6015084A JPS60203384A JP S60203384 A JPS60203384 A JP S60203384A JP 59060150 A JP59060150 A JP 59060150A JP 6015084 A JP6015084 A JP 6015084A JP S60203384 A JPS60203384 A JP S60203384A
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- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
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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
- F02F2200/04—Forging of engine parts
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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】
従来９例えばディーゼルエンジンのアルミニウム合金製
ピストンはその耐熱強度を向上させるため。
ピストンはその耐熱強度を向上させるため。
第１図のようにピスト７０１０頭部外周にセラミックス
繊維を配設していた。
繊維を配設していた。
ところで、このピストン０１は金型の中にセラミックス
繊維のマットを配設し、アルミニウム合金の湯を注いで
５０〜１００ＭＰａの圧力を湯に加えて鋳造し、セラミ
ックス繊維のマット中にアルミニウム合金を侵入させ、
形成していた。
繊維のマットを配設し、アルミニウム合金の湯を注いで
５０〜１００ＭＰａの圧力を湯に加えて鋳造し、セラミ
ックス繊維のマット中にアルミニウム合金を侵入させ、
形成していた。
ところが、この工法ではピストン０１を形成する湯全体
を加圧する必要があるため、鋳造設備が大型高価になる
不具合があった。
を加圧する必要があるため、鋳造設備が大型高価になる
不具合があった。
そこで２本発明者らが種々研究した結果、セラミックス
と金属との複合材と、金属材とを電子ビーム、レーザ等
の手段を用いて溶着させることを見いだし、これにより
複合材を別個に形成すればよいため、製造設備、コスト
が大幅に低減できるものである。
と金属との複合材と、金属材とを電子ビーム、レーザ等
の手段を用いて溶着させることを見いだし、これにより
複合材を別個に形成すればよいため、製造設備、コスト
が大幅に低減できるものである。
以下２本発明の実施例について具体的に説明する。
第１実施例
第１表の性状を有する炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウィスカー
を金型内に配設し、ＡＣ８Ａフルミニウム合金湯を上記
金型内に注いで１００ＭＰａの圧を加え（溶湯鍛造）、
６０φ１００＋＋ｌ＋ｌ＋の丸棒状の複合材を形成する
。
を金型内に配設し、ＡＣ８Ａフルミニウム合金湯を上記
金型内に注いで１００ＭＰａの圧を加え（溶湯鍛造）、
６０φ１００＋＋ｌ＋ｌ＋の丸棒状の複合材を形成する
。
第 １ 表
直 径 ０．１〜１．０ μｍ （大部分 ０．２〜０
．５μｍ）長 さ ５０〜２００μｍ アスペクト比 ５０〜３００ 密 度 ３．１ ７ ｇＳ かさ密度 ００３〜００５ｇβ 耐熱度１．６００°に の複合材はＳｉＣウィスカーを１８チ（重量比）含有し
ている。
．５μｍ）長 さ ５０〜２００μｍ アスペクト比 ５０〜３００ 密 度 ３．１ ７ ｇＳ かさ密度 ００３〜００５ｇβ 耐熱度１．６００°に の複合材はＳｉＣウィスカーを１８チ（重量比）含有し
ている。
次にＡＣ８Ａのアルミニウム合金で６０φ１１００朋の
丸棒状の金属材をグイキャスティングする。
丸棒状の金属材をグイキャスティングする。
つづいて、上記複合材と金属材との端面の酸化皮膜を除
去した後１両端面を当接させ画材を回転させながら下記
条件で電子ビーム溶接し、複合金属材を形成する。
去した後１両端面を当接させ画材を回転させながら下記
条件で電子ビーム溶接し、複合金属材を形成する。
溶接条件
加速電圧 １５０ＫＶ
電 流 ３０ｍＡ
真空度 １Ｏ−４Ｔａｒｔ
ビーム径 ０６φ朋
溶接深さ ２０＋ｎ＋ｎ
溶接速度 １ ｍ／ＩＶＩＩＮ
ビーム照射位置（金属材と複合材の当接面から金属材狽
ト）０３〜０６朋上記複合金属材の複合材と金属材とが
溶着されている部分からＪＩＳ ４号試験片（１０φ）
を切り出した。
ト）０３〜０６朋上記複合金属材の複合材と金属材とが
溶着されている部分からＪＩＳ ４号試験片（１０φ）
を切り出した。
そして、この試験片により引張試験を行なったところ、
引張強度は２２５ｋＩ？／／ｉｌｌ＋ｌ！であった。
引張強度は２２５ｋＩ？／／ｉｌｌ＋ｌ！であった。
よって、上記複合金属材の引張強度はＡＣ８Ａ合金の強
度２５ ｋｇ／ｌｎｄとほぼ同等のしｄルにあり。
度２５ ｋｇ／ｌｎｄとほぼ同等のしｄルにあり。
かつＡＣ３Ａ合金より複合材の部分は耐熱強度が太きい
ものである。
ものである。
また、上記複合金属材は複合材の部分のみを溶湯鍛造し
ているため、同鍛造設備が小さくてすみ、設備費が少な
くコストが安いものである。
ているため、同鍛造設備が小さくてすみ、設備費が少な
くコストが安いものである。
上記実施例では電子ビームを画材の当接面から０６〜０
６龍金属材側へ偏位させているが、電子ビームを当接面
に照射すると複合材（ビレット）中には溶湯鍛造時にア
ルミニウム合金中に溶は込んだ空気および空気中００□
とＡＩとが反応した酸化アルミニウムがガス化し、また
ＳｉＣウィスカーの表面に付着していた不純物の一部が
ガス化し気泡を発生して接合強度を低下させる。
６龍金属材側へ偏位させているが、電子ビームを当接面
に照射すると複合材（ビレット）中には溶湯鍛造時にア
ルミニウム合金中に溶は込んだ空気および空気中００□
とＡＩとが反応した酸化アルミニウムがガス化し、また
ＳｉＣウィスカーの表面に付着していた不純物の一部が
ガス化し気泡を発生して接合強度を低下させる。
よって電子ビームは画材の当接面から少なくとも０２龍
離すことにより当接面の複合材の温度の大幅な上昇が防
止され上記気泡の生成がなく。
離すことにより当接面の複合材の温度の大幅な上昇が防
止され上記気泡の生成がなく。
かつ同材の当接面が溶解されるため２画材の接合強度が
母材のＡ１とほぼ同等に得られる。また。
母材のＡ１とほぼ同等に得られる。また。
電子ビームを当接面から１．２ｍｒｎを越えて離すと当
接面の温度が十分に上がらず２画材は十分な強度を持っ
て溶着されない。
接面の温度が十分に上がらず２画材は十分な強度を持っ
て溶着されない。
第２実施例
第１表の性状を有する炭化ケイ素ウィスカーを金型内に
配設し、ＡＣ８Ａ合金湯を同型内に注ぎ。
配設し、ＡＣ８Ａ合金湯を同型内に注ぎ。
１００ＭＰａの圧を同温に加え溶湯鍛造を行ない。
第２図および第３図に示すリング状の複合材よりなるピ
ストンの頭部１を形成した。頭部の直径は１６６龍。
ストンの頭部１を形成した。頭部の直径は１６６龍。
次に第４図の形状のピストン本体２をＡＣ８Ａ合金によ
りグイキャストする。
りグイキャストする。
つづいて１頭部１の下面とピストン本体２の上面の酸化
皮膜を除去し２頭部１をピストン本体２の上面に載せて
、第５図に示す状態に位置決めす。そしてピストン本体
２と頭部１とを第５図左右方向中央を通り上下方向に延
びる軸線を中心にして回転させて下記条件により電子ビ
ーム溶接し、ピストン６を形成する。
皮膜を除去し２頭部１をピストン本体２の上面に載せて
、第５図に示す状態に位置決めす。そしてピストン本体
２と頭部１とを第５図左右方向中央を通り上下方向に延
びる軸線を中心にして回転させて下記条件により電子ビ
ーム溶接し、ピストン６を形成する。
光喪征舛
加速電圧 １５０ＫＶ
電 流 ３０ｍＡ
４
真空度 １０Ｔｏｒｒ
ビーム径 ０３φ闘
溶接深さ ろ０朋
溶接速度 ０．５ ｍ／ＭＩＮ
ビーム照射位置Ｍ１とピストン本体２との当接面からビ
ス）Ｚ本体側へ）０６〜０．６ｍ肩 このピストンろは母材とほぼ同等の引張強度を有してい
た。
ス）Ｚ本体側へ）０６〜０．６ｍ肩 このピストンろは母材とほぼ同等の引張強度を有してい
た。
上記実施例では溶接深さが３０朋と一定であるため、溶
着部の内径は第６図の破線で示す位置にあり、ピストン
のキャビティ４との間に位置する部分は溶着されていな
い。そこで、ピストン外周の回転速度（溶接速度）を０
．５ ｍ／ＭＩＮでで第６図ａ点に電子ビームを照射し
、ピストンを上記回転速度から徐々に減速させながらａ
→ｂ→Ｃ点まで回転させ、０点での速度は０３３４ＩＮ
でありつぎＫは徐々に加速させなからＣ→ｄ→ａまで回
転させａ点で０．５ ｍ／ＭＩＮの速度にする。
着部の内径は第６図の破線で示す位置にあり、ピストン
のキャビティ４との間に位置する部分は溶着されていな
い。そこで、ピストン外周の回転速度（溶接速度）を０
．５ ｍ／ＭＩＮでで第６図ａ点に電子ビームを照射し
、ピストンを上記回転速度から徐々に減速させながらａ
→ｂ→Ｃ点まで回転させ、０点での速度は０３３４ＩＮ
でありつぎＫは徐々に加速させなからＣ→ｄ→ａまで回
転させａ点で０．５ ｍ／ＭＩＮの速度にする。
これにより１頭部１とピストン本体２とは頭部１の裏面
全体でピストン本体２に溶着する。
全体でピストン本体２に溶着する。
第６実施例
第７図に示すように第２実施例と同様な方法により形成
された頭部１の下面外周側を下方へ突出させて当接面５
を形成し、ピストン本体（アル５ダイキヤスト）２の上
記当接面に対向するぬ 部分を−ｌ下げ２頭部１とピストン本体２とを重ね、当
接面５より０３〜０．６ ｍｕ下のピストン本体を０．
２５ ｙｎ／ＭＩＮの速度で回転させ、第２実施例の溶
接条件と同一（ただし溶接速度を除く。）で電子ビーム
により溶解し、ピストン本体２と頭部１のリング状の当
接面５とを溶着させ、第７図のピストン６を得る。
された頭部１の下面外周側を下方へ突出させて当接面５
を形成し、ピストン本体（アル５ダイキヤスト）２の上
記当接面に対向するぬ 部分を−ｌ下げ２頭部１とピストン本体２とを重ね、当
接面５より０３〜０．６ ｍｕ下のピストン本体を０．
２５ ｙｎ／ＭＩＮの速度で回転させ、第２実施例の溶
接条件と同一（ただし溶接速度を除く。）で電子ビーム
により溶解し、ピストン本体２と頭部１のリング状の当
接面５とを溶着させ、第７図のピストン６を得る。
第４実施例
第８図において１頭部１を第２実施例と同様の方法で、
またピストン本体２を第２実施例と同様の方法で形成す
る。次に、第１当接面６をまず電子ビームにより第２実
施例と同様に接合溶着し、つづいて第２当接面７を電子
ビームにより第２実施例と同様に接合溶着する。
またピストン本体２を第２実施例と同様の方法で形成す
る。次に、第１当接面６をまず電子ビームにより第２実
施例と同様に接合溶着し、つづいて第２当接面７を電子
ビームにより第２実施例と同様に接合溶着する。
また、第９図および第１０図に示す各実施例も第２実施
例と同様の方法で頭部１とピストン本体２とをそれぞれ
形成し、電子ビームにより第２実施例と同様に頭部１と
ピストン本体２とを溶着し、ピストン３を得たものであ
る。
例と同様の方法で頭部１とピストン本体２とをそれぞれ
形成し、電子ビームにより第２実施例と同様に頭部１と
ピストン本体２とを溶着し、ピストン３を得たものであ
る。
上記各実施例においては、電子ビームにより溶着な行な
っているがレーザでも同様の作用効果が得られる。
っているがレーザでも同様の作用効果が得られる。
また、上記実施例においてはセラミツ１クスウイスカ〜
を用いたが長、短繊維、パウダ、）でも良い。
を用いたが長、短繊維、パウダ、）でも良い。
以上のものであれば良し・。
加えて、マトリックスおよび金属材にアルミニウム合金
を用いたが、マグネシウム合金等の他金属でもよく、ま
た画材のぬれ性が良く溶着が可能であれば同一合金でな
くても良い。
を用いたが、マグネシウム合金等の他金属でもよく、ま
た画材のぬれ性が良く溶着が可能であれば同一合金でな
くても良い。
また、上記実施例ではピストンを形成したが、エンジン
の他の部分１例えばヘッド、バルブシート。
の他の部分１例えばヘッド、バルブシート。
ライナ、バルブ、Ｉｆｆツカ７−ム、コ／ｐノド、へ
第１図は従来のピストンを示す部分断面図、第２図は本
発明の第２実施例の頭部１な示す平面図。 第６図は第２図の■−■矢視図、第４図は第２実施例の
ピストン本体２を示す断面図、第５図は第２実施例のピ
ストン３を示す断面図、第６図は第２実施例の変形例を
示す説明図、第７図は本発明の第３実施例を示す断面図
、第８図は本発明の第４実施例を示す断面図、第９図お
よび第１０図は本発明の他の実施例を示す断面図である
。 １：頭部、２：ピストン本体、３＝ピストン代理人 日
昔吉武 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第こ図 第４図 第５図 第６図 ｄ 第６図 第７図 第９図 第１０図 手続補正書（方式） 昭和５９年７ 月ケ日 昭和５９年 特 許 願第 ６０１５０ 号発明の名称 複合金属製品の製造方法およびピストン補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区芝五丁目３３番８号名 称（６２８
）三菱自動車工ｉ株式会社代 理 人 住 所 東京都港区芝五丁目お番８号
発明の第２実施例の頭部１な示す平面図。 第６図は第２図の■−■矢視図、第４図は第２実施例の
ピストン本体２を示す断面図、第５図は第２実施例のピ
ストン３を示す断面図、第６図は第２実施例の変形例を
示す説明図、第７図は本発明の第３実施例を示す断面図
、第８図は本発明の第４実施例を示す断面図、第９図お
よび第１０図は本発明の他の実施例を示す断面図である
。 １：頭部、２：ピストン本体、３＝ピストン代理人 日
昔吉武 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第こ図 第４図 第５図 第６図 ｄ 第６図 第７図 第９図 第１０図 手続補正書（方式） 昭和５９年７ 月ケ日 昭和５９年 特 許 願第 ６０１５０ 号発明の名称 複合金属製品の製造方法およびピストン補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区芝五丁目３３番８号名 称（６２８
）三菱自動車工ｉ株式会社代 理 人 住 所 東京都港区芝五丁目お番８号
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）セラミックスの繊維５粒子、薄等をマトリックス
金属中に有した複合材と金属材とを当接させ。 同当接面近傍の上記金属材をレーザ、電子ビーム等によ
り加熱溶融して上記画材を溶着させることを特徴とする
複合金属製品の製造方法（２）セラミックス繊維中にマ
トリックス金属を侵入させて複合材を形成し、同複合材
を所定の形状に成形し、成形品と金属材とを当接させ、
同当接面近傍の上記金属材をレーザ、電子ビーム。 イオンビーム等により加熱溶融して上記画材を溶着させ
ることを特徴とする複合金属製品の製ｍ、ｌｊ？ｉ！ｉ
蟻 （３）セラミックスの繊維２粒子、４等をアルミ−ラム
合金中に有した複合材により形成゛された頭部。 および同頭部と溶融接合されたアルミニウム合金製のピ
ストン本体を有することを特徴とするピストン
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060150A JPS60203384A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 複合金属製品の製造方法およびピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060150A JPS60203384A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 複合金属製品の製造方法およびピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203384A true JPS60203384A (ja) | 1985-10-14 |
Family
ID=13133834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060150A Pending JPS60203384A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 複合金属製品の製造方法およびピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203384A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171858U (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-25 | ||
| JPS62240456A (ja) * | 1986-04-10 | 1987-10-21 | Toyota Motor Corp | デイ−ゼルエンジンピストン |
| JP2013538982A (ja) * | 2010-10-05 | 2013-10-17 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ピストンアセンブリ |
| CN109913686A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-06-21 | 南京航空航天大学 | 一种表面改性SiC增强铝基复合材料及其制备方法 |
| WO2020201246A1 (de) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Verfahren zur herstellung von kolben für brennkraftmaschinen |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59214521A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-04 | Aisin Seiki Co Ltd | 繊維強化金属ピストンの製造方法 |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59060150A patent/JPS60203384A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59214521A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-04 | Aisin Seiki Co Ltd | 繊維強化金属ピストンの製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171858U (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-25 | ||
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| JP2013538982A (ja) * | 2010-10-05 | 2013-10-17 | マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ピストンアセンブリ |
| CN109913686A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-06-21 | 南京航空航天大学 | 一种表面改性SiC增强铝基复合材料及其制备方法 |
| WO2020201246A1 (de) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Verfahren zur herstellung von kolben für brennkraftmaschinen |
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