JPH0225262A

JPH0225262A - Ａｌ合金製ピストン

Info

Publication number: JPH0225262A
Application number: JP17444388A
Authority: JP
Inventors: Minoru Imai; 実今井
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-01-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ピストンリング用のリングキャリヤをＡｌ合
金からなるピストン母材により鋳ぐるんで成るＡｌ合金
製ピストンに関する。

（従、来の技術）一般に、ディーゼルエンジン等のＡｌ合金製ピストンと
しては、例えば第３図に示すようなものがあり、Ａｌ合
金製リングキャリヤ１がピストン母材２に鋳ぐるまれで
いるが、このリングキャリヤ１におけるピストンリング
溝３は、大きな熱負荷と面圧を繰り返して受けるためへ
たりや摩耗が生じやすい。

これに対処するため、従来、ピストン鋳造用の金型内で
あって、リングキャリヤが鋳造される部分に、セラミッ
クス繊維、ウィスカー等からなるプリフォームをセット
し、高圧鋳造法にてプリフォーム中へもＡｌ合金を注湯
することにより一体成形されたＦＲＭ（繊維強化金属）
ピストンが提案されている。

また、Ｓｉ：１４〜２５％、Ｆｅ１．０〜５．０％及び
Ｍｎ：０゜５〜３．０％を含むＡｌ合金からなるリング
キャリヤや、これにＣｕ：４．０％以下、Ｍｇ　：　２
．０％以下、Ｎｉ　：　２．０％以下の１種又は２種以
上の成分を付加した。Ａ　Ｑ合金からなるリングキャリ
ヤを、溶湯鍛造法によりＡｌ合金からなるピストン母材
で鋳ぐるむようにしたものも、従来から提案されている
。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前述のような高価なセラミックス繊維や
ウィスカー等をリングキャリヤ部に用いたＡｌ合金製ピ
ストンでは、コストが嵩むという問題がある。

また、リングキャリヤ部にシリコン等を含むＡｌ合金を
用いたものも知られているが、これを高速過給機付きデ
ィーゼルエンジンに使用した場合。

リングキャリヤ部の耐へたり性が不足するという問題が
ある。

本発明の目的は、リングキャリヤ部にＡｌ合金を用いな
がら、対へたり性及び耐摩耗性の向上を図れるようにし
た、Ａｌ合金ピストンを提供することにある。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するために、第１の発明のＡｌ合金ピ
ストンは、ピストンリング用のリングキャリヤがＭｎ：
５〜１０％及びＮｉ：５〜１５％を含むＡｌ合金からな
り、このリングキャリヤが、Ａｌ合金からなるピストン
母材により鋳ぐるまれていることを特徴としている。

また第２の発明のＡｌ合金ピストンは、ピストンリング
用のリングキャリヤがＭｎ：５〜１０％、Ｎｉ：５〜１
５％及びＣｕ：５％以下、Ｓｉ：８％以下、Ｍｇ：１％
以下を含むＡｌ合金からなり、このリングキャリヤが、
Ａｆｆｉ合金からなるピストン母材により鋳ぐるまれて
いることを特徴としている。

（作　　用）上述の第１の発明のＡｌ合金ピストンでは、ピストン母
材に鋳ぐるまれたリングキャリヤが、ピストン母材に対
し十分に溶着され、長時間にわたる高温加熱後において
も、高い硬度が維持されて、耐へたり性や耐摩耗性が向
上するようになる。

また、上述の第２の発明のＡｌ合金製ピストンでは、第
１の発明の場合と同様の作用が得られるほか、リングキ
ャリヤの鋳造性が高められるようになる。

（実　施　例）本発明のＡｌ合金製ピストンは、その外形が第３図に示
す従来のＡｌ合金ピストンと同様の構造を有しており、
そのリングキャリヤの組成については、次の各実施例に
示すような特徴を有している。

第１実施例ここでは、先ず、成分としてＭｎ：５〜１０％、Ｎｉ：
５〜１５％、Ａｌ：残部を有するＡｌ合金を用いて、リ
ングキャリヤが鋳造された。このリングキャリヤはその
外表面が母材であるＡｌ合金に拡散接合し易いように、
厚さ１０μｍの超音波溶融アルミはんだめっき（めっき
成分：９５Ｚｎ−５Ａｆｆ）を施され、被膜層が生成さ
れる。− Ａｌ合金ピストンはグラビテイ鋳造法によって鋳造され
る。ここでは鋳型内にリングキャリヤがセットされ、こ
れはピストン母材であるＪＩＳ規格のＡＣ８Ａ材により
鋳ぐるまれた。この際、リングキャリヤとピストン母材
とは隙間無く拡散接合され、この際、リングキャリヤの
溶損もなかった。このピストンはＴ６処理（溶体化処理
後、人工時効硬化）されたが、溶体化処理によるクラッ
クは生じなかった。

このピストンをターボディーゼルエンジンに組込み、耐
久性テストを実施したところ、リングキャリヤの耐へた
り性、耐摩耗性は、従来のＡＲ合金製リングキャリヤよ
りも優れていた。

第２実施例ここでも、成分がＭｎ：５〜１０％、Ｎｉ：５〜１５％
、Ｃｕ：５％以下、Ｓｉ：８％以下、Ｍｇ：１％以下、
残部Ａｌからなるリングキャリヤが鋳造された。このリ
ングキャリヤもその外表面に上述と同じ超音波はんだめ
っきが行なわれ、被膜層が生成される。

Ａｌ合金ピストンは低圧鋳造包で鋳造された。

ここでは鋳型内にリングキャリヤがセットされ、これは
ピストン母材であるＪＩＳ規格のＡＣ８Ａ材で鋳ぐるま
れた。

ここでリングキャリヤの顕微鏡組織（倍率２００）は第
１図に示されているごとく、凝固速度のコントロールに
よりＮｉＡも初品の粗大な晶出物の発生のない、微細組
織を呈している。

このピストンの耐久テストで、リングキャリヤの耐へた
り性、耐摩耗性は、従来のＡｆ１合金製リングキャリヤ
よりも優れていた。

この第２実施例は、本発明の第２番目のものに対応して
おり、リングキャリヤの組成にＳｉが含まれることによ
って、鋳造製の向上がもたらされている。

［実　験　例コ上述の実施例の場合の一部を含めて、本発明のＡｆ１合
金製リンすキャリヤＢ（第１実施例中のもの）、Ｃ（第
２実施例中のもの）と従来のＡｌ合金製リングキャリヤ
Ａとの比較を行った実験例を表示すれば、次のとおりで
ある。

また、上記実験例の各リングキャリヤＢについて、３０
０℃で長時間にわたり加熱した後、硬さ試験を行ったと
ころ、第２図のグラフに示すような結果が得られた。

このグラフから明らかなように従来のＡｌ合金製リング
キャリヤＡに比べて、本発明のピストンにおけるＡｆ１
合金製リンすキャリヤＢ、Ｃの方が、はるかに高い硬さ
を維持しており、特に第２の発明に対応するリングキャ
リヤＣの性能は顕著である。

（発明の効果）第１の発明のＡ１合金製ピストンでは、ピストンリング
用のリングキャリヤが、Ｍｎ：５〜１０％及びＮｉ：５
〜１５％を含むＡｌ合金からなり、このリングキャリヤ
がＡｌ合金からなるピストン母材により鋳ぐるまれてい
るため、リングキャリヤに対するアルフィン処理が不要
と成って、手間及びコストが低減され、作業性も向上す
る。特に、リングキャリヤが高硬度化されるため、耐へ
たり性や耐摩耗性を大幅に向上させることができる。

更に、第２の発明のＡ１合金製ピストンによれば、上記
第１の発明と同等以上の性能が得られ、特に、リングキ
ャリヤの組成にｓｉ：ｓ％以下が含まれることによって
、鋳造性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのＡｌ合金技ピストン
におけるリングキャリヤの顕微鏡組織図であり、第２図
は本発明のＡ１合金製ピストンにおけるリングキャリヤ
についての実験結果を示すグラフであり、第３図は従来
のＡ１合金製ピストンの部分切欠側断面図である。１・・・リングキャリヤ、２・・・ピストン母材、３・
・・ピストンリング溝。３４　圃）Ｚ　図 □加帆的藺（Ｈｒ）

Claims

【特許請求の範囲】１、ピストンリング用のリングキャリヤがＭｎ：５〜１
０％及びＮｉ：５〜１５％を含むＡｌ合金からなり、こ
のリングキャリヤが、Ａｌ合金からなるピストン母材に
より鋳ぐるまれていることを特徴とする、Ａｌ合金製ピ
ストン。２、ピストンリング用のリングキャリヤがＭｎ：５〜１
０％、Ｎｉ：５〜１５％及びＣｕ：５％以下、Ｓｉ：８
％以下、Ｍｇ：１％以下を含むＡｌ合金からなり、この
リングキャリヤが、Ａｌ合金からなるピストン母材によ
り鋳ぐるまれていることを特徴とする、Ａｌ合金製ピス
トン。