JPH02255241A - アルミニウム合金製鍛造ピストンの製造法 - Google Patents

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、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。

（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。

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。

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
。

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。

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。

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。

（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。

（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
。

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。

（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。

（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
。

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。

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。

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。

該鍛造成形品５は、スラスト・反スラスト部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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、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。