JPH0741805A - Ａｌ合金粉末の熱間成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塑性流動の生じ難い部分においても、粉末の
接合不良に起因した強度不足の発生を防止することがで
きるＡｌ合金粉末の熱間成形法を提供する。 【構成】 成形用金型内にＡｌ合金粉末の圧粉体７を装
入し、該圧粉体に成形品の外面あるいは内面を成形する
ための成形型を押圧し、前記圧粉体７を塑性流動させて
所定の形状に熱間成形するＡｌ合金粉末の熱間成形法で
ある。前記圧粉体７の本体部７Ｂを耐熱性Ａｌ合金粉末
で形成すると共に、塑性流動の生じ難い滞留部７Ａを熱
間成形時に半溶融する低融点Ａｌ合金粉末と前記耐熱性
Ａｌ合金粉末との混合粉末で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＡｌ（アルミニウム）合
金粉末を熱間成形してピストン等のＡｌ合金成形品を製
造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や自動二輪車等の内燃機関に使用
される部品、例えばピストンや連節棒あるいはブレーキ
ロータ等は、高温下での激しい運動に耐える強度を有す
るものでなければならない。一方、近年、自動車等の軽
量化や省エネルギーの見地から部品の軽量化が望まれて
いる。このため、前記高温強度が要求される部品につい
てもＡｌ合金（JIS 2000番系列の高力Ａｌ合金) により
形成されつつある。

【０００３】しかし、溶製Ａｌ合金は合金元素の含有量
に限度があり、引いては高温強度にも限度がある。そこ
で、高温強度の向上を目指して、ＳｉやＦｅを過飽和に
含有したＡｌ合金の急冷凝固粉末を用いて、この圧粉体
に熱間塑性加工を施し、塑性流動を生じさせて所定の形
状に成形することが試みられている。かかる急冷凝固粉
末によって熱間成形された成形品は、溶製合金材では具
備することのない優れた材質特性を有する。尚、Ａｌ合
金粉末の表面には、酸化膜が形成されているが、この酸
化膜は塑性流動の過程で分断され、粉末同士は接合一体
化される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱間成
形において、成形品の形状により、圧粉体に塑性流動の
生じ難い部分が存する場合がある。かかる部分では、塑
性変形量が少なく、粉末表面に酸化膜が残存し、粉末同
士の接合一体化が不足するため、強度が不足するという
問題がある。

【０００５】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、塑性流動の生じ難い部分においても、粉末の接合不
良に起因した強度不足の発生を防止することができるＡ
ｌ合金粉末の熱間成形法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の熱間成形法は、
成形用金型内にＡｌ合金粉末の圧粉体を装入し、該圧粉
体に成形品の外面あるいは内面を成形するための成形型
を押圧し、前記圧粉体を塑性流動させて所定の形状に熱
間成形するＡｌ合金粉末の熱間成形法において、前記圧
粉体の本体部を耐熱性Ａｌ合金粉末で形成すると共に、
塑性流動の生じ難い滞留部を熱間成形時に半溶融する低
融点Ａｌ合金粉末と前記耐熱性Ａｌ合金粉末との混合粉
末で形成する。

【０００７】

【作用】成形型をＡｌ合金粉末の圧粉体に押圧して熱間
成形する際、圧粉体の塑性流動の生じ難い滞留部が、熱
間成形時に半溶融する低融点Ａｌ合金粉末と前記耐熱性
Ａｌ合金粉末との混合粉末で形成されているので、当該
滞留部に塑性流動が生じ難くても、低融点Ａｌ合金粉末
が半溶融してバインダーとして作用し、未軟化の耐熱性
Ａｌ合金粉末同士を接合一体化する。

【０００８】

【実施例】内燃機関用Ａｌ合金製ピストンの熱間成形を
例として説明する。図１は内燃機関用ピストンの熱間成
形状態を示しており、成形用の金型は、基板１にダイホ
ルダー３により固定され金型本体２と、前記金型本体２
の成形孔に摺動自在に挿着された上型４及び下型５とで
構成され、前記上型４の下面には、ピンボス部を含むピ
ストン内面を成形するための成形面６が形成されてい
る。尚、前記金型本体２の外周部には、図示省略したヒ
ータが付設されている。

【０００９】ピストンを熱間成形するには、下型５が挿
着された金型本体２の成形孔に、熱間成形温度付近に予
熱されたＡｌ合金粉末の圧粉体を装入し、金型本体２の
上部開口に挿着された上型４を下型側に摺動して前記圧
粉体を熱間加圧成形する。成形過程では、圧粉体は塑性
流動により、粉末表面の酸化膜が分断されると共に一体
化され、図１のように、所定形状のピストン１１に成形
される。成形後、下型５を突き上げて成形品を取り出
す。

【００１０】従来、前記成形において、ピストン１１の
ピンボス部１２の上部１２Ａは塑性流動が生じ難いた
め、粉末表面の酸化膜が残存し、粉末同士の接合一体化
が不完全であり、引いては強度が不足していた。本実施
例では、図２に示すように、Ａｌ合金粉末の圧粉体７
を、成形の際に塑性流動が生じ難いピンボス上部１２Ａ
に対応した滞留部７Ａとその他の本体部７Ｂとに区分し
て構成し、前記本体部７Ｂを高温高強度及び耐摩耗性を
有する耐熱性Ａｌ合金粉末で形成し、一方滞留部７Ａを
前記耐熱性Ａｌ合金粉末と、熱間成形温度で固相と液相
とが共存し半溶融状態になる低融点Ａｌ合金粉末との混
合粉末で形成する。熱間成形の容易さから、低融点Ａｌ
合金の固液共存温度は耐熱性Ａｌ合金の融点に対して５
０℃程度以上低いことが望ましい。また、低融点Ａｌ合
金粉末の混合量は、高温強度の確保と接合の容易さを考
慮して、１０〜５０wt％程度とされる。具体的には、耐
熱性Ａｌ合金としてＡｌ−２０％Ｓｉ合金（融点５７７
℃）、低融点Ａｌ合金としてＡｌ−２０％Ｍｇ合金（固
液共存温度４５０℃）を例示することができる。この場
合、熱間成形温度は低融点Ａｌ合金の液相温度未満で固
液共存温度以上、例えば５００℃程度に設定すればよ
い。液相温度以上では、低融点合金粉末が液状となって
バインダーとして機能し難くなる。

【００１１】前記複合化した圧粉体７を用いて熱間成形
することにより、図３に示すように、ピストン１１の塑
性流動が生じ難いピンボス上部１２Ａは、低融点Ａｌ合
金粉末による接合作用により、耐熱性Ａｌ合金粉末同士
が一体化されて強度が確保される。また、スカート部１
３は薄肉であるにもかかわらず、変形抵抗が小さくなる
ため、成形性は極めて良好である。尚、内燃機関の運転
時は、ピストンヘッド部１４は燃焼ガスと直接接触する
ために高温になるが、ピンボス部１２乃至スカート部１
３は燃焼ガスに曝されず、また潤滑油により冷却される
ため、せいぜい１５０℃までしか昇温しないため、これ
らの部分には高温高強度は要求されない。

【００１２】本発明は、前記ピストンの熱間成形に限ら
ず、種々のＡｌ合金成形品の熱間成形に適用し得ること
は勿論である。

【００１３】

【発明の効果】本発明の熱間成形法によると、成形型を
Ａｌ合金粉末の圧粉体に押圧して熱間成形する際に、圧
粉体の塑性流動の生じ難い滞留部が熱間成形時に半溶融
する低融点Ａｌ合金粉末と前記耐熱性Ａｌ合金粉末との
混合粉末で形成されているので、当該滞留部に塑性流動
が生じ難くても、低融点Ａｌ合金粉末が半溶融してバイ
ンダーとして作用し、未軟化の耐熱性Ａｌ合金粉末同士
が接合一体化されるため、強度が確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる内燃機関用ピストンの熱間成形
状態を示す成形用金型の断面図である。

【図２】実施例に係るＡｌ合金粉末圧粉体の断面図であ
る。

【図３】実施例に係る熱間成形後の内燃機関用ピストン
の断面図である。

【符号の説明】

２ 金型本体 ４ 上型（成形型） ５ 下型 ７ 圧粉体 ７Ａ 滞留部 ７Ｂ 本体部 １２Ａ ピンボス上部（塑性流動の生じ難い部分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形用金型内にＡｌ合金粉末の圧粉体を
   装入し、該圧粉体に成形品の外面あるいは内面を成形す
   るための成形型を押圧し、前記圧粉体を塑性流動させて
   所定の形状に熱間成形するＡｌ合金粉末の熱間成形法に
   おいて、 前記圧粉体の本体部を耐熱性Ａｌ合金粉末で形成すると
   共に、塑性流動の生じ難い滞留部を熱間成形時に半溶融
   する低融点Ａｌ合金粉末と前記耐熱性Ａｌ合金粉末との
   混合粉末で形成することを特徴とするＡｌ合金粉末の熱
   間成形法。