JPS6082251A - ピストンリングの製造法 - 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】 本発明は外周部分と内周部分が異なる材質で構成された
ピストンリングの製造法に関する。

ピストンリングは内燃機関、圧縮機、油圧機器等に多く
用いられている機能部品の一つであるが、その材料とし
て、鋳鉄１％殊鋳鉄、鋼、銅合金の単一材で製造される
場合が多い。この場合の素材は、舶用等の入城ピストン
リングの場合は単独の鋳型で、自動車用等の小型ピスト
ンリングの場合はリングツリーと称する数１０個のリン
グ素材が木の枝に吊り下がった状態の鋳型で鋳込まれて
製作されている。しかし特に、大型゛舶用ディーゼル用
に使用される特殊鋳鉄製のピストンリングは使用時間が
約５，０００時間を起えると、切損する場合が多く、取
換えを必要とし、多くの取換え時間と費用を要している
。

本発明は、工業的に確立されている同一断面の金属母材
の表面に異種金ハを融着させる技術を利用して、金属パ
イプの外周に異種金属を融着させ、二層金属管状素材を
製造し、この素材を輪切りすることにより、二属材質の
折損のないピストンリングを製造する方法を！洪するも
のである。

すなわち本発明は中空又は中実の′ｓ月周円柱体外面該
鋼材とは異種金属の溶湯を注入し、高周波誘導加熱攪拌
装置により前記円柱体外面と溶湯とを相互融合溶着させ
、二層材構造の円柱体を得た仮、鋳造時の応力除去およ
び材質向上のため加熱炉にて所定の熱処理を行ない自然
徐冷後、内外径を粗加工して所定の肉厚にし、次いで所
定厚さに輪切りして、ピストンリング素材を得ることを
特徴とするピストン・リングの製造法に関するものであ
る。

ところで、舶用大盤ディーゼル用ピストンリングを例に
取れば、現在は前述のように特殊鋳鉄の単一材で製造さ
れており、材料の性質として耐摩耗性に重点をおけば材
料の伸びが低くなって折損し易くなり、材料の伸びを高
くすることに重点をおけば耐摩耗性が低くなり、伸びと
耐摩耗の双方に優れた性質を同一材質で得ることは難し
い。

これに対し、本発明方法によれば、例えば内周部を構成
する鋼の外側に特殊鋳鉄を融着させた二層のピストンリ
ングを製造することができるため、上船の欠点を解消す
ることができる。

なお、前述の金属母材の表面に異種金属を融着させる方
法としては、現在、（１）肉盛溶接法、（２）鋳包み法
等による方法がある。このうち、（１）の肉盛溶接法は
ｉｌＩ接俸を使用するため、生産性が悪く、コストが高
く、品質の確保が難しい。

（２３の鋳包み法は母材と鋳包み層の融着性が悪く、ま
た境界部に異物等の巻き込みがあり、健全な製品を得る
ことができない等の欠点がある。

以下、本発明方法を図面等を参照して詳細に説＃！Ａ−
ｉる。８１図は本発明方法の一実施態様例を示す図であ
る。

第１図において、中空水冷式銅鋳型１とその上端に設け
られた黒鉛系緩術現２とその上方に設けられた通路を何
するｔ６１ｉ肪尋加熱攪拌装置４を外包する耐火性ｙＩ
Ｊ型３で構成されるＵ型厚内部に、予め母料６外表面清
か化のため、異面をガラス員粉末コーディング５したあ
る長さの同一断面の中空金属母材６ケ神大し、鋳型Ｍと
金属母材６の隙間に融尤しようとするｍ融金へ７ｔ−注
入する。

支持台８は鋳込み開始時には、頂部が中空水冷式銅鋳型
１の底部にｆｆ１層した状態になっているが、溶融金属
７が凝固開始後には凝固層１２の健全な形成を計るため
、折近離隔機＠１５Ｋ。

よって断続的に下降される。

金属母材６は融着の健全化のため１表面を予熱用電磁誘
導加熱装置ｌｔ９で加熱され１ｍｍ金金属７表面は大気
による酸化防止および保温のため低融点７２ツクス１０
で被覆され、注入された金属の溶融部７は融着時の温度
を適正に保つとともに、介在物、ガスの浮上を計り、成
分偏析をなくすため電磁誘導加熱攪拌装置４で加熱、攪
拌されこれにより溶融金属７は緩衝屋２により徐々に半
凝固層１１になり、ついで冷却盤１によって急速冷却さ
れ、健全な凝固層１２が得られる。

このようにして得られた中空二層構造の円柱体は鋳造時
の応力除去および材質向上のため図示省略の加熱炉にて
所定の熱処理後１機械加工により内外播の粗加工の後、
一定厚さの輪切り加工を行ない、ピストンリングの素材
が構成する。

本発明において、金属母材は融着金属より融点が高いこ
とが必要で、融点差が大きい程融着し易く、通常は、金
属母材としては鋼又は特殊鋼（例えば、ニッケルークロ
ムーモリプデ／鋼（（ｓｌＪｃＭＪ）　、クロム鋼（（
Ｓ（ｉｒ３、り目ムーモリブデン鋼ｃｓｃ帽へマンガン
鋼［８Ｍｎ、ｐ　、マンガン−クロム鋼（（ｓＭｎｃＪ
Ｌステンレス鋼ψ５ｕｓｈ、ばね鋼ｇｓｔｒｐ））、溶
接構造用鈍鋼１ｓｃｗ３　、ステンレス鋼鋳鋼１ｓａｓ
り、耐熱鋼鋳鋼（ｓａｉｉ３．耐マンガン鋼（（ｓｃＭ
ｎＡ高温高圧鋳鋼（ＳＯＰＨＪ　等）が、融着金属とし
ては鋳鉄又は特殊鋳鉄（例えば１球状黒鉛鋳鉄［ＦＯＤ
３、ニハード鋳鉄、＾クロム鋳鉄、アダマイト鋳鉄、Ｎ
ｉ−０ｒ鋳鉄、ＮｉＮｉ−０ｒ−鋳鉄、Ｃｕ−０ｒ鋳鉄
、　０ｒ−Ｖ−Ｔｉ鋳鉄等〕が使用される。

なお、具体的な組合せの一例を下表に示す。

また、金属母材の表面は、母材の酸化を防止し、母材と
溶融金属の融着を完全にするために、母材外周面−前述
のようにガラス質のコーテイング材５で被覆し、母材表
面を予熱用′ｗｔｍ誘導加熱装置９で加熱することによ
り、母材を予熱するとともに、ガラス質コーテイング材
５を溶融焼成して表面の清浄化を計り、健全な融着層を
得ることができるのである。

更に、電磁誘導加熱攪拌装置４により鋳ｆＪＭ内の溶融
金属７は融着に適正な温度に管理されて金属母材６と浴
融金属７の融層性を増し、また攪拌作用により、介在物
、ガスを浮上させ、成分の偏析を防止する。

なお前述の通り、融着光子後の中壁二層構造の円柱体は
、鋳造応力の除去および材質向上のため加熱炉にて所定
の熱処理を受けるが、−漬金属が、銅合金、ニッケル合
金、アルミ合金の場合、かかる熱処理が不要の場合もあ
る。

以上詳述した本発明方法によれば１次のような効果を萎
することができる。

（１）　ピストンリングの外周部分が耐摩耗性と開溝性
のある例えば特殊鋳鉄等で、内周部が伸びのある例えば
鋼や特殊鋼等で構成された材質とすることにより、運転
中切損のないピストンリングを提供することができる。

（２）　ピストンリングを、安価で、良質で、使用目的
に合った製品として製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施態様例を示す図である。 復代理人　内　１）　明 復代理人　萩　原　亮　− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中空又は中実の鋼材円柱体外面に該鋼材とは異種金属の
   溶湯を注入し、高周波誘導加熱攪拌装置により前記円柱
   体外面と溶湯とを相互融合溶着させ、二層材構造の円柱
   体を得た後、鋳造時の応力除去および二層材の材質向上
   のため加熱炉にて所定の熱処理を行なった後、内外径を
   粗加工して所定の肉厚にし、次いで所定厚さに輪切りし
   て、ピストンリング素材を得ることを特徴とするピスト
   ンリングの製造法。