JPH02255241A - Production of forged piston made of aluminum alloy - Google Patents
Production of forged piston made of aluminum alloyInfo
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- JPH02255241A JPH02255241A JP7541289A JP7541289A JPH02255241A JP H02255241 A JPH02255241 A JP H02255241A JP 7541289 A JP7541289 A JP 7541289A JP 7541289 A JP7541289 A JP 7541289A JP H02255241 A JPH02255241 A JP H02255241A
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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
-
- 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
- Forging (AREA)
Abstract
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法に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing a forged aluminum alloy piston.
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題)一般に
、自動車エンジン用ピストンの素材として用いられるア
ルミ合金としては、高温強度、耐摩耗性、低膨張率等が
要求されるところから、共晶あるいは過共晶のへ〇−S
i系合金を用いるのが望ましい。ところが、上記の如き
共晶あるいは過共晶のA(1−9i系合金からなるピス
トンを、鋳造によって製造しようとした場合、Si品出
物が大きくなり過ぎてもろくなるとともに、加工性ら低
下するという問題が生じる。そこで、かかる問題に対処
せんとして、鋳造によらず鍛造によってピストンの製造
を行う試みが近年行なわれてきつつある。(Prior art and problems to be solved by the invention) In general, aluminum alloys used as materials for automobile engine pistons are required to have high-temperature strength, wear resistance, low expansion coefficient, etc. Hypereutectic HE〇-S
It is desirable to use an i-based alloy. However, when trying to manufacture a piston made of the above-mentioned eutectic or hypereutectic A (1-9i alloy) by casting, the Si product becomes too large and brittle, and the workability deteriorates. Therefore, in order to solve this problem, attempts have been made in recent years to manufacture pistons by forging instead of casting.
一方、ピストンの軽量化および熱負荷増大に対処する上
から、高温強度および熱膨張特性に一段と優れた素材(
例えば、高St系急冷凝固アルミ粉末合金)を鍛造する
ことによりピストンの製造を行う試みらなされてきてい
る。On the other hand, in order to reduce the weight of the piston and cope with the increased heat load, materials with even better high-temperature strength and thermal expansion characteristics (
For example, attempts have been made to manufacture pistons by forging high-St rapidly solidified aluminum powder alloys.
ところで、上記鍛造によるピストンは、第6図および第
7図図示の鍛造装置を用いて急冷凝固アルミ粉末合金か
らなる円柱状の押出素材Pを型鍛造することにより製造
される。即ち、サイド型2および下型3により円筒状の
空間部を有する鍛造型lを構成し、該鍛造型l内に前記
円柱状素材Pを配置してピストン5(第8図参照)の内
周面形状を有するポンチ4により鍛造成形が行なわれる
。By the way, the forged piston described above is manufactured by die forging a cylindrical extruded material P made of rapidly solidified aluminum powder alloy using the forging apparatus shown in FIGS. 6 and 7. That is, the side die 2 and the lower die 3 constitute a forging die l having a cylindrical space, and the cylindrical material P is placed inside the forging die l to form the inner periphery of the piston 5 (see FIG. 8). Forging is performed using a punch 4 having a surface shape.
この時、ポンチ4の外周面とサイド型2の内周面との間
に形成される空間部における断面積が、第9図図示の如
く、ピンボス部A、Aと該ピンボス部A、Aと直交する
方向のスラスト・反スラスト部B、Bとで大きく異なっ
ているところから、ピンボスiA、Aとスラスト・反ス
ラスト部B、Bとで鍛造時における材料の流動抵抗に大
きな差異が生じることとなる。しかも、押出素材Pを構
成する急冷凝固アルミ粉末合金は、高温強度および熱膨
張特性においては優れた性状を示すものの、鍛造時にお
いては難成形性を示すところから、重連した鍛造型l内
における流動抵抗の差異によりピストン5のスカート部
6先端自由表面に引張応力が発生することとなり、その
結果、第8図図示の如く、スカート部6先端にクラック
に、K・・が生じることがある。かかるクラックに、K
・・の発生は、クラック発生部分を鍛造後に切除したと
しても、製品としてのピストンの強度等に悪影響を及ぼ
すおそれがあり、クラックの発生の無い鍛造法の開発が
求められているのが現状である。At this time, as shown in FIG. 9, the cross-sectional area of the space formed between the outer peripheral surface of the punch 4 and the inner peripheral surface of the side mold 2 is Since the thrust/anti-thrust parts B, B in orthogonal directions are significantly different, there is a large difference in material flow resistance during forging between the pin bosses iA, A and the thrust/anti-thrust parts B, B. Become. Moreover, although the rapidly solidified aluminum powder alloy constituting the extruded material P exhibits excellent properties in terms of high-temperature strength and thermal expansion properties, it exhibits difficult formability during forging. Due to the difference in flow resistance, tensile stress is generated on the free surface of the tip of the skirt portion 6 of the piston 5, and as a result, as shown in FIG. 8, a crack (K) may occur at the tip of the skirt portion 6. For such cracks, K
Even if the cracked part is removed after forging, the occurrence of this may have a negative effect on the strength of the piston as a product, so there is currently a need to develop a forging method that does not cause cracks. be.
なお、押出成形された棒状素材を型鍛造する方法は、特
開昭59−206133号公報にも開示されているよう
に、良く知られているが、該公知例には、急冷凝固アル
ミ粉末合金からなる鍛造素材から型鍛造によりピストン
を製造する場合におけるクラック発生を回避する対策に
ついては全く考慮されていない。Note that the method of die forging an extruded rod-shaped material is well known as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-206133. No consideration has been given to measures to avoid the occurrence of cracks when a piston is manufactured by die forging from a forged material consisting of.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、急冷凝固
アルミ粉末合金製の素材からピストンを鍛造成形する際
におけるクラック発生を防止することを目的とするもの
である。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent the occurrence of cracks when a piston is forged from a material made of rapidly solidified aluminum powder alloy.
(課題を解決するための方法)
本発明では、上記課題を解決するための方法として、急
冷凝固アルミ粉末合金からなる押出素材に対して型鍛造
を施すことによりピストンを製造するに当たって、ピン
ボス部と直交する方向となるスラスト・反スラスト方向
のスカート部における削り代を増加させて鍛造し、その
後、切削加工により前記削り代を切除するようにしてい
る。(Method for Solving the Problems) In the present invention, as a method for solving the above problems, when manufacturing a piston by die forging an extruded material made of rapidly solidified aluminum powder alloy, the pin boss portion and Forging is performed by increasing the machining allowance in the skirt portion in the thrust and anti-thrust directions, which are perpendicular directions, and then the machining allowance is removed by cutting.
(作 用)
本発明では、上記方法により次のような作用が得られる
。(Function) In the present invention, the following effects can be obtained by the above method.
即ち、ピンボス部と直交する方向となるスラスト・反ス
ラスト方向のスカート部における削り代を増加させて鍛
造するようにしたことにより、鍛造型におけるピンボス
部とスラスト・反スラスト部との断面積の差異が小さく
なり、鍛造時におけるピストン周方向の流動抵抗がほぼ
均一となる。In other words, by increasing the machining allowance in the skirt part in the thrust/anti-thrust direction, which is perpendicular to the pin boss part, forging increases the difference in cross-sectional area between the pin boss part and the thrust/anti-thrust part in the forging die. becomes small, and the flow resistance in the circumferential direction of the piston during forging becomes almost uniform.
(発明の効果)
本発明によれば、急冷凝固アルミ粉末合金からなる押出
素材に対して型鍛造を施すことによりピストンを製造す
るに当たって、ピンボス部と直交する方向となるスラス
ト・反スラスト方向のスカート部における削り代を増加
させて鍛造し、その後、切削加工により前記削り代を切
除するようにしたので、鍛造型におけるピン、ボス部と
スラスト・反スラスト部との断面積の差異が小さくなっ
て、鍛造時におけるピストン周方向の流動抵抗の均一化
が図られることとなる結果、スカート部先端におけるク
ラック発生を効果的に防止することができるという浸れ
た効果がある。(Effects of the Invention) According to the present invention, when manufacturing a piston by performing die forging on an extruded material made of rapidly solidified aluminum powder alloy, the skirts in the thrust and anti-thrust directions that are perpendicular to the pin boss portion By increasing the machining allowance at the forging part and then removing the machining allowance by cutting, the difference in cross-sectional area between the pin and boss part and the thrust/anti-thrust part in the forging die is reduced. As a result, the flow resistance in the circumferential direction of the piston during forging is made uniform, and as a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of cracks at the tip of the skirt portion.
(実施例)
以下、添付の図面を参照して、本発明の詳細な説明する
。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明方法において用いられる鍛造装置は、第1図およ
び第2図図示の如く、サイド型2および下型3からなり
、円筒状の空間部を何する鍛造型1と、該鍛造型l内の
空間部に下人されるポンチ4とを備えている。該ポンチ
4の外周形状は、製品として得られるピストン5(第4
図および第5図参照)の内周面形状と同一とされている
。そして、前記鍛造型l内にボンデ4を圧入した状態に
おいてポンチ4の外周面とサイド型2の内周面との間に
形成される空間部における断面積が、第3図図示の如く
、ピンボス部A、Aと該ピンボス部A、Aと直交する方
向のスラスト・反スラスト部B、Bとでほぼ等しくなる
ように、スラスト・反スラスト部B、B側のサイド型2
が太きくえぐられている。The forging apparatus used in the method of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, consists of a side die 2 and a lower die 3, and includes a forging die 1 having a cylindrical space, and a forging die l inside the forging die l. It is equipped with a punch 4 that is placed in the space. The outer peripheral shape of the punch 4 is similar to that of the piston 5 (fourth
The shape of the inner circumferential surface is the same as that shown in FIG. Then, when the bonder 4 is press-fitted into the forging die 1, the cross-sectional area of the space formed between the outer circumferential surface of the punch 4 and the inner circumferential surface of the side die 2 is as shown in FIG. The thrust/anti-thrust part B, the side mold 2 on the B side so that the parts A, A and the thrust/anti-thrust part B, in the direction orthogonal to the pin boss part A, are almost equal to each other.
is deeply gouged out.
ついで、上記構成の鍛造装置を用いてピストンを製造す
る方法を説明する。Next, a method for manufacturing a piston using the forging device having the above configuration will be explained.
A(1−Si−Fe系の急冷凝固アルミ粉末合金を押出
成形して得られた円柱状の押出素材Pを450℃に加熱
して鍛造型lの空間部内にセットした後、ポンチ4によ
り後方押出鍛造成形し、第4図および第5図図示のピス
トン成形用の鍛造成形品5を得た。A (1-Si-Fe series rapidly solidified aluminum powder alloy is extruded and formed into a cylindrical extruded material P. After heating it to 450°C and setting it in the space of the forging die l, it is punched backwards with a punch 4. Extrusion forging was performed to obtain a forged product 5 for piston molding as shown in FIGS. 4 and 5.
該鍛造成形品5は、スラスト・反スラスト部B。The forged product 5 is a thrust/anti-thrust part B.
Bにおける削り代10B、IOBの肉厚がピンボス部A
、Aにおける削り代10A、IOAの肉厚に比べて大き
く増加せしめられたものとなっている。Cutting allowance 10B at B, wall thickness of IOB is pin boss part A
, A has a machining allowance of 10A, which is greatly increased compared to the thickness of IOA.
従って、前述の鍛造成形時において、鍛造型1内にセッ
トされた押出素材Pは、ポンチ4の加圧力によって塑性
変形せしめられて、鍛造型lの内周面とポンチ4の外周
面との間に形成される空間部に充満することとなるが、
上記した如く、ポンチ4の外周面とサイド型2の内周面
との間に形成される空間部における断面積が、ピンボス
部A。Therefore, during the above-mentioned forging process, the extruded material P set in the forging die 1 is plastically deformed by the pressing force of the punch 4, and the gap between the inner circumferential surface of the forging die l and the outer circumferential surface of the punch 4 is This will fill the space formed in the
As described above, the cross-sectional area of the space formed between the outer peripheral surface of the punch 4 and the inner peripheral surface of the side die 2 is the pin boss portion A.
Aと該ピンボス部A、Aと直交する方向のスラスト・反
スラスト部B、Bとでほぼ等しくなるようにされている
ため、鍛造時におけるピストン周方向の流動抵抗がほぼ
均一となり、スカート部6先端におけるクラック発生が
防止されるこことなるのである。A, the pin boss part A, and the thrust/anti-thrust part B in the direction orthogonal to A are made to be approximately equal, so that the flow resistance in the circumferential direction of the piston during forging is almost uniform, and the skirt part 6 This will prevent cracks from occurring at the tip.
しかして、前記鍛造成形品5における削り代IOA、I
OBは、ピストンプロフィール加工として施される切削
加工により切除され、所望のピストン形状が得られるの
である。Therefore, the machining allowance IOA, I
The OB is removed by a cutting process performed as piston profile processing to obtain the desired piston shape.
上記した如く、本発明方法によれば、ピストンのスラス
ト・反スラスト方向の削り代を増加せしめるという極め
て簡単な手法により、急冷凝固アルミ粉末合金製素材か
らのピストン鍛造におけるスカート部先端のクラック発
生を効果的に防止することができるのである。As described above, according to the method of the present invention, the generation of cracks at the tip of the skirt part in piston forging from rapidly solidified aluminum powder alloy material is prevented by increasing the cutting allowance in the thrust and anti-thrust directions of the piston. This can be effectively prevented.
第1図は本発明方法において使用される鍛造装置の概略
を示す断面図、第2図は第1図の■−■断面図、第3図
は第1図図示の鍛造装置におけるピストン周方向各部の
断面積の変化を示した図、第4図は本発明方法により製
造されるピストン成形用の鍛造成形品の断面図、第5図
は第4図図示の鍛造成形品の平面図、第6図は従来のピ
ストン鍛造に使用される鍛造装置の断面図、第7図は第
6図の■−■断面図、第8図は第6図図示の鍛造装置に
より製造されたピストンの平面図、第9図は第6図図示
の鍛造装置におけるピストン周方向各部の断面積の変化
を示した図である。
■・・・・・・・・鍛造型
2・・・・・・・・サイド型
3・・・・・・・・下型
4・・・・・・・・ポンチ
5・・・・・−・・ピストン
6・・・・・・・・スカート部
10A、IOB ・・削り代
A・・・・・・・・ピンボス部
B・・・・・・・・スラスト・反スラスト部P・・・・
・・・・押出素材
第2図
第4図
第5図
ビ
ス ビ
反 ビ
鍛凸酌
サイド埋ノ
下型
ポンチ
ピストン
スカート部
削り代
ピンボス部
スラスト・反スラスト部
押出素材
第6図
第7図
第8図
第9図Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing a forging device used in the method of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1, and Fig. 3 is a circumferential section of the piston in the forging device shown in Fig. 1. FIG. 4 is a sectional view of a forged product for piston forming produced by the method of the present invention, FIG. 5 is a plan view of the forged product shown in FIG. 4, and FIG. The figure is a sectional view of a forging device used for conventional piston forging, FIG. 7 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 6, and FIG. 8 is a plan view of a piston manufactured by the forging device shown in FIG. 6. FIG. 9 is a diagram showing changes in the cross-sectional area of each part in the circumferential direction of the piston in the forging apparatus shown in FIG. 6. ■・・・・・・Forging die 2・・・・・・・・・Side die 3・・・・・・Lower die 4・・・・・・Punch 5・・・・− ... Piston 6 ... Skirt part 10A, IOB ... Cutting allowance A ... Pin boss part B ... Thrust/anti-thrust part P ...・
...Extruded material Figure 2 Figure 4 Figure 5 Screws Bi-waru Bi-formed convex cup Side buried bottom type Punch Piston skirt part Cutting allowance Pin Boss part Thrust/anti-thrust part Extruded material Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9
Claims (1)
型鍛造を施すことによりピストンを製造するに当たって
、ピンボス部と直交する方向となるスラスト・反スラス
ト方向のスカート部における削り代を増加させて鍛造し
、その後、切削加工により前記削り代を切除することを
特徴とするアルミニウム合金製鍛造ピストンの製造法。1. When manufacturing a piston by die forging an extruded material made of rapidly solidified aluminum powder alloy, forging is performed by increasing the machining allowance in the thrust and anti-thrust directions of the skirt, which are orthogonal to the pin boss. A method for manufacturing an aluminum alloy forged piston, characterized in that the machining allowance is then removed by cutting.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7541289A JPH02255241A (en) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | Production of forged piston made of aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7541289A JPH02255241A (en) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | Production of forged piston made of aluminum alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02255241A true JPH02255241A (en) | 1990-10-16 |
Family
ID=13575435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7541289A Pending JPH02255241A (en) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | Production of forged piston made of aluminum alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02255241A (en) |
-
1989
- 1989-03-27 JP JP7541289A patent/JPH02255241A/en active Pending
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