JPS6293476A - 断熱ピストンの製造方法 - Google Patents
断熱ピストンの製造方法Info
- Publication number
- JPS6293476A JPS6293476A JP23505585A JP23505585A JPS6293476A JP S6293476 A JPS6293476 A JP S6293476A JP 23505585 A JP23505585 A JP 23505585A JP 23505585 A JP23505585 A JP 23505585A JP S6293476 A JPS6293476 A JP S6293476A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- heat insulating
- ceramic
- insulating member
- net
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/10—Pistons having surface coverings
-
- 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
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
- F02F7/0087—Ceramic materials
-
- 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
-
- 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
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
-
- 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
- F05C2201/04—Heavy metals
- F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
- F05C2201/0448—Steel
- F05C2201/046—Stainless steel or inox, e.g. 18-8
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
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〕
本発明は断熱ピストンの製造方法に関し、特にピストン
頂部に燃焼室が形成されたディーゼルエンジン用ピスト
ンに好適な断熱ピストンに関する。
頂部に燃焼室が形成されたディーゼルエンジン用ピスト
ンに好適な断熱ピストンに関する。
近年、エンジンのピストンにおいては、往復運動部の慣
性力を低減させるための軽量化、及びピストンの耐熱性
を確保するという観点から、Ａ４合金により鋳造成形さ
れたものが一般的に採用されている。
性力を低減させるための軽量化、及びピストンの耐熱性
を確保するという観点から、Ａ４合金により鋳造成形さ
れたものが一般的に採用されている。
しかし、Ａ７！合金は熱伝導率の高い金属材料（熱膨張
率： ２３ ｘ ｌ Ｏ−６／’ｃ）であることから、
燃焼室におけるガソリン等の燃焼により発生した燃焼熱
の一部がピストンを介して燃焼室外に伝達され、その分
だけエンジンの熱効率を低下させてエンジンの出力、燃
費を低下させるという傾向があった。
率： ２３ ｘ ｌ Ｏ−６／’ｃ）であることから、
燃焼室におけるガソリン等の燃焼により発生した燃焼熱
の一部がピストンを介して燃焼室外に伝達され、その分
だけエンジンの熱効率を低下させてエンジンの出力、燃
費を低下させるという傾向があった。
そこで、このようなＡＩ！合金製ピストンを介して伝熱
される熱損失を抑制するために、ピストンの頂部（ピス
トンヘッド）等にジルコニア、アルミナ等の熱伝導率の
低いセラミック材料を溶射処理して断熱性を改善させた
セラミック溶射ピストンの採用が試みられている（例え
ば、ｒｃｕｍｍｉｎｓ／ＴＡＣＯＭ Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ａｄｉａｂａｔｉｃ Ｅｎｇｉｎ 、 Ｊ Ｒ，
Ｋａｎｏ ｅｔ ａｌ ５ＡＥＰａｐｅｒ Ｎｏ、
８４０４２８ 、特公昭６０−２７８２０号、特開昭
５８−１６４７７５号等）。
される熱損失を抑制するために、ピストンの頂部（ピス
トンヘッド）等にジルコニア、アルミナ等の熱伝導率の
低いセラミック材料を溶射処理して断熱性を改善させた
セラミック溶射ピストンの採用が試みられている（例え
ば、ｒｃｕｍｍｉｎｓ／ＴＡＣＯＭ Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ａｄｉａｂａｔｉｃ Ｅｎｇｉｎ 、 Ｊ Ｒ，
Ｋａｎｏ ｅｔ ａｌ ５ＡＥＰａｐｅｒ Ｎｏ、
８４０４２８ 、特公昭６０−２７８２０号、特開昭
５８−１６４７７５号等）。
また、断熱性に優れたセラミック材料を溶射する代わり
に、セラミック焼結体を鋳込む方法も検討されている（
例えば、ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ、 ８４０４２８、
特公昭５６−６１６号等）。
に、セラミック焼結体を鋳込む方法も検討されている（
例えば、ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ Ｎｏ、 ８４０４２８、
特公昭５６−６１６号等）。
ｃ問題点を解決するための手段〕
しかしながら、このようなＡＡ合金製ピストンを介して
伝熱される熱損失を抑制させるために、ピストンの頂部
等に熱伝導率の低いセラミック材料を溶射処理して、あ
るいはセラミック焼結体を鋳込んで断熱性を改善させた
セラミック溶射ピストンにおいては、ＡＩ！合金である
ピストン母材表面と溶射層あるいはセラミック焼結体と
の間における熱膨張係数の差異に基づいて、エンジンの
作動に伴う加熱、冷却を繰り返している間にピストン母
材表面と溶射層との界面あるいはセラミック焼結体に亀
裂を発生し、遂にはピストン母材表面から溶射層が剥離
あるいはセラミック焼結体が破損することがある。
伝熱される熱損失を抑制させるために、ピストンの頂部
等に熱伝導率の低いセラミック材料を溶射処理して、あ
るいはセラミック焼結体を鋳込んで断熱性を改善させた
セラミック溶射ピストンにおいては、ＡＩ！合金である
ピストン母材表面と溶射層あるいはセラミック焼結体と
の間における熱膨張係数の差異に基づいて、エンジンの
作動に伴う加熱、冷却を繰り返している間にピストン母
材表面と溶射層との界面あるいはセラミック焼結体に亀
裂を発生し、遂にはピストン母材表面から溶射層が剥離
あるいはセラミック焼結体が破損することがある。
また、上記溶射層の剥離は、直接噴射式のようにピスト
ンの噴孔部（燃焼室）にセラミック溶射層を形成させる
場合においては、次のような原理に基ツいて溶射処理後
に前述のようなエンジンの作動に伴う加熱冷却を受けな
いでも生じることが知られている。
ンの噴孔部（燃焼室）にセラミック溶射層を形成させる
場合においては、次のような原理に基ツいて溶射処理後
に前述のようなエンジンの作動に伴う加熱冷却を受けな
いでも生じることが知られている。
即ち、第６図ｆａｌに示すようなピストン１０に対する
溶射処理工程において、通常実施される予熱によりピス
トン母材１０ａ（Ａ７！合金）が矢印ａのように円周方
向に熱膨張することから、ピストン１０の噴孔部形状Ｃ
も予熱前の噴孔部形状Ｃ８から予熱後の噴孔部形状ｃ２
に拡大される。
溶射処理工程において、通常実施される予熱によりピス
トン母材１０ａ（Ａ７！合金）が矢印ａのように円周方
向に熱膨張することから、ピストン１０の噴孔部形状Ｃ
も予熱前の噴孔部形状Ｃ８から予熱後の噴孔部形状ｃ２
に拡大される。
そして、このようなピストン１０の噴孔部形状Ｃが拡大
された状態で、ピストン母材１０ａ表面には第６図（ｂ
ｌに示すようなＮｉ合金等の下地溶射層１１ａ及びセラ
ミック溶射層１１ｂからなる溶射層１１が溶射処理され
る。
された状態で、ピストン母材１０ａ表面には第６図（ｂ
ｌに示すようなＮｉ合金等の下地溶射層１１ａ及びセラ
ミック溶射層１１ｂからなる溶射層１１が溶射処理され
る。
その後、溶射処理した後のピストン１０の温度の低下に
伴い、ピストン母材１０ａは矢印すのように元の予熱前
の噴孔部形状Ｃ１に熱収縮することから、ピストン母材
１０ａ表面と溶射処理された下地溶射層１１ａとの界面
には、第６図（Ｃ１に示すような剪断応力τが発生する
こととなる。
伴い、ピストン母材１０ａは矢印すのように元の予熱前
の噴孔部形状Ｃ１に熱収縮することから、ピストン母材
１０ａ表面と溶射処理された下地溶射層１１ａとの界面
には、第６図（Ｃ１に示すような剪断応力τが発生する
こととなる。
−例としてピストン１０の外径がφ８３龍、噴孔部径が
φ４５ｍのピストン１０においてピストン母材１０ａ表
面と下地溶射層１１ａとの界面に発生する剪断応力は、
下地溶射層１１ａとしてのＮｉ合金溶射層とジルコニア
等のセラミック溶射層１１ｂとを０．５鰭の厚さで溶射
処理した場合においては約４ Ｋｇ ｆ ／＋ｎｍ”と
なり、しばしばピストン母材１０ａ表面と下地溶射層１
１ａとの界面における密着強度（約３ Ｋｇ ｆ ／ｎ
ｕｎ”）以上となって、溶射処理した後に第７図に示す
ような剥離部１２を形成させることとなるのである。
φ４５ｍのピストン１０においてピストン母材１０ａ表
面と下地溶射層１１ａとの界面に発生する剪断応力は、
下地溶射層１１ａとしてのＮｉ合金溶射層とジルコニア
等のセラミック溶射層１１ｂとを０．５鰭の厚さで溶射
処理した場合においては約４ Ｋｇ ｆ ／＋ｎｍ”と
なり、しばしばピストン母材１０ａ表面と下地溶射層１
１ａとの界面における密着強度（約３ Ｋｇ ｆ ／ｎ
ｕｎ”）以上となって、溶射処理した後に第７図に示す
ような剥離部１２を形成させることとなるのである。
そこで、従来のセラミック溶射ピストンにおいて、ピス
トン母材１０ａ表面の溶射処理部位に多孔質金属部材や
三次元綱目構造を有する部材を介在させた後、溶射を施
すことが検討されたが、この方法も耐久性および断熱効
果の点で必ずしも満足のゆく結果が得られていないとい
うのが現状である。
トン母材１０ａ表面の溶射処理部位に多孔質金属部材や
三次元綱目構造を有する部材を介在させた後、溶射を施
すことが検討されたが、この方法も耐久性および断熱効
果の点で必ずしも満足のゆく結果が得られていないとい
うのが現状である。
従って、従来のものに比べ、耐久性に優れた断熱ピスト
ンの開発が望まれていた。
ンの開発が望まれていた。
上記問題は、次に述べる本発明の断熱ピストンの製造方
法によって解決される。
法によって解決される。
即ち、本発明は、シリンダブロック及びシリンダヘッド
と共に燃焼室を郭定するピストンの頂部に、セラミック
材料を溶射した断熱ピストンであって、 前記ピストン頂部の燃焼室形成部分をなす断熱部材の外
枠を金網等の網状部材で形成し、内部に網状部材の網目
よりも粒径の大きなセラミック粉末あるいはセラミック
粒子を充填して断熱部材とした後、この断熱部材をアル
ミニウム合金で鋳ぐるんでピストンを鋳造し、得られた
ピストン頂部の網状部材の表面にセラミック材料を溶射
することを特徴としている。
と共に燃焼室を郭定するピストンの頂部に、セラミック
材料を溶射した断熱ピストンであって、 前記ピストン頂部の燃焼室形成部分をなす断熱部材の外
枠を金網等の網状部材で形成し、内部に網状部材の網目
よりも粒径の大きなセラミック粉末あるいはセラミック
粒子を充填して断熱部材とした後、この断熱部材をアル
ミニウム合金で鋳ぐるんでピストンを鋳造し、得られた
ピストン頂部の網状部材の表面にセラミック材料を溶射
することを特徴としている。
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明において、ピストンの断熱性確保のために鋳ぐる
まれる断熱部材は、外郭を形成する網状部材と、この網
状部材の中に充填されるセラミック粉末あるいはセラミ
ック粒子からなる。この網状部材は、少なくともその一
部がピストンの燃焼室を構成するように形成される。鋳
ぐるみ性等を考慮すると、全体的には例えばボックス（
箱）状とするのが望ましい。この網状部材の網目として
は、４００メソシユ（約３７μｍ）〜ｌｉｍ程度が望ま
しい。あまり細かいと溶射材料の楔効果が十分享受でき
なくなるし、粗くなると中に入れるセラミック粒子の粒
径が大きくなって粒子どうしの磨滅を生じ易いからであ
る。この網状部材の材質としては、ステンレス鋼、銅合
金、ニッケル合金等を用いることができる。
まれる断熱部材は、外郭を形成する網状部材と、この網
状部材の中に充填されるセラミック粉末あるいはセラミ
ック粒子からなる。この網状部材は、少なくともその一
部がピストンの燃焼室を構成するように形成される。鋳
ぐるみ性等を考慮すると、全体的には例えばボックス（
箱）状とするのが望ましい。この網状部材の網目として
は、４００メソシユ（約３７μｍ）〜ｌｉｍ程度が望ま
しい。あまり細かいと溶射材料の楔効果が十分享受でき
なくなるし、粗くなると中に入れるセラミック粒子の粒
径が大きくなって粒子どうしの磨滅を生じ易いからであ
る。この網状部材の材質としては、ステンレス鋼、銅合
金、ニッケル合金等を用いることができる。
また、中に入れるセラミック粉末や粒子は、当然のこと
ながら網状部材の網目より粒径が大きいことが必要であ
る。セラミック粉末や粒子の材料としては、イツトリア
部分安定化ジルコニア（Ｚｒ ０２ ・８ ＹｚＯｉ）
、酸化アルミニウム（Ａ ！ｌ ２ｏｙ＞、窒化珪素
（Ｓ ｉ、Ｎ４） 、酸化クロム（ＣｒｚＯａ＞、酸化
チタン（Ｔｉ０２＞等を用いることができる。
ながら網状部材の網目より粒径が大きいことが必要であ
る。セラミック粉末や粒子の材料としては、イツトリア
部分安定化ジルコニア（Ｚｒ ０２ ・８ ＹｚＯｉ）
、酸化アルミニウム（Ａ ！ｌ ２ｏｙ＞、窒化珪素
（Ｓ ｉ、Ｎ４） 、酸化クロム（ＣｒｚＯａ＞、酸化
チタン（Ｔｉ０２＞等を用いることができる。
この断熱部材を鋳ぐるんでピストンを得る鋳造法として
は、重力鋳造法、低圧鋳造法等を用いることができる。
は、重力鋳造法、低圧鋳造法等を用いることができる。
このとき、燃焼室形成部分には、アルミニウム溶湯の凝
固による変形を防止するため、更には燃焼室形成部分に
アルミニウム溶湯が侵入しないように変形防止用の型を
装着することが望ましい。
固による変形を防止するため、更には燃焼室形成部分に
アルミニウム溶湯が侵入しないように変形防止用の型を
装着することが望ましい。
また、断熱部材を鋳込んだ後、ピストン頂部の断熱部材
の表面にセラミック材料を溶射する。このセラミック材
料としては、酸化アルミニウム（ＡＩ１２０ｓ）、酸化
チタン（ＴｉＯｚ）等のように、高温で安定であり、か
つ断熱性に優れたものであればどのようなものでも用い
ることができる。
の表面にセラミック材料を溶射する。このセラミック材
料としては、酸化アルミニウム（ＡＩ１２０ｓ）、酸化
チタン（ＴｉＯｚ）等のように、高温で安定であり、か
つ断熱性に優れたものであればどのようなものでも用い
ることができる。
なお、セラミック溶射層の厚さとしてば、０．２ ｖａ
〜１． Ｏｔｍ程度が望ましい。
〜１． Ｏｔｍ程度が望ましい。
本発明の断熱ピストンの製造方法によれば、ピストン頂
部に鋳込んだ断熱部材は、一体的なセラミンク焼結体で
なく、セラミック粉末あるいは粒子の集合体であるため
、アルミニウム合金による熱応力が加わった場合に容易
にその熱応力を吸収する。このため、アルミニウム溶湯
の凝固時に発生する熱応力は、直接セラミック溶射層に
は伝わらない。このため、セラミック溶射層には熱収縮
の繰り返しによる応力の発生がほとんどなく、更にはセ
ラミック溶射層自体が熱による膨張、収縮の程度が小さ
いという特性を有する。この結果、剥離、亀裂、破損等
の欠陥が大幅に低減される。
部に鋳込んだ断熱部材は、一体的なセラミンク焼結体で
なく、セラミック粉末あるいは粒子の集合体であるため
、アルミニウム合金による熱応力が加わった場合に容易
にその熱応力を吸収する。このため、アルミニウム溶湯
の凝固時に発生する熱応力は、直接セラミック溶射層に
は伝わらない。このため、セラミック溶射層には熱収縮
の繰り返しによる応力の発生がほとんどなく、更にはセ
ラミック溶射層自体が熱による膨張、収縮の程度が小さ
いという特性を有する。この結果、剥離、亀裂、破損等
の欠陥が大幅に低減される。
また、セラミック溶射層は、網状部材の網目の中、更に
はセラミック粉末あるいは粒子の間に侵入しているので
、楔効果により断熱部材とセラミック溶射層の密着性が
向上している。この結果、上記熱応力の減少に加え、更
にセラミック溶射層の剥離等が低減される。
はセラミック粉末あるいは粒子の間に侵入しているので
、楔効果により断熱部材とセラミック溶射層の密着性が
向上している。この結果、上記熱応力の減少に加え、更
にセラミック溶射層の剥離等が低減される。
更に、本発明の場合、断熱効果を奏するものとして、セ
ラミック溶射層とセラミック粉末等からなる断熱部材（
内部には空気が混入されている）がある。このため、従
来のセラミック溶射層のみ、あるいはセラミック焼結体
の鋳ぐるみのみの場合に比べ、断熱効果が向上する。
ラミック溶射層とセラミック粉末等からなる断熱部材（
内部には空気が混入されている）がある。このため、従
来のセラミック溶射層のみ、あるいはセラミック焼結体
の鋳ぐるみのみの場合に比べ、断熱効果が向上する。
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。
ここで、第１図は本発明の実施例で得られた断熱ピスト
ンの概要を示す断面図、第２図は本発明の実施例で使用
した金網の概略構成図、第３図は第２図のＡ部拡大図、
第４図は本発明の実施例で使用した断熱部材の形状保持
部材の断面図、第５図は本発明の実施例に係る断熱ピス
トンの製造方法の一工程を示す概略構成図である。
ンの概要を示す断面図、第２図は本発明の実施例で使用
した金網の概略構成図、第３図は第２図のＡ部拡大図、
第４図は本発明の実施例で使用した断熱部材の形状保持
部材の断面図、第５図は本発明の実施例に係る断熱ピス
トンの製造方法の一工程を示す概略構成図である。
まず、第２図に示すように、断熱部材の外枠１を網状部
材としての金′１ｉ４２で製作した。この金網２は、第
３図に示すような状態に編まれており、線径０．１■の
ステンレス鋼（ＪＩＳ ５ｔＪＳ３０９）からなる。
材としての金′１ｉ４２で製作した。この金網２は、第
３図に示すような状態に編まれており、線径０．１■の
ステンレス鋼（ＪＩＳ ５ｔＪＳ３０９）からなる。
外枠１は外周が円筒状をなし、一方の端面にピストンの
噴口部（燃焼室）に対応する凹部３が形成されている。
噴口部（燃焼室）に対応する凹部３が形成されている。
この外枠１の一端を開けて、内部にセラミック粒子４と
しての粒径約０．５ｆｌのイツトリア部分安定化ジルコ
ニア（ＺｎＯ□・８ＹｚＯ３）を圧力を加えて充填する
。このとき、外枠１の凹部３には、この凹部形状に対応
する形状保持部材５（第４図参照）を挿入することによ
り型崩れを防止した。
しての粒径約０．５ｆｌのイツトリア部分安定化ジルコ
ニア（ＺｎＯ□・８ＹｚＯ３）を圧力を加えて充填する
。このとき、外枠１の凹部３には、この凹部形状に対応
する形状保持部材５（第４図参照）を挿入することによ
り型崩れを防止した。
その後、開けた金網２を閉じ、ろう付けにより固定した
。この結果、ピストン頂部の噴口部形状に対応する断熱
部材６ （第１図参照）が得られた。
。この結果、ピストン頂部の噴口部形状に対応する断熱
部材６ （第１図参照）が得られた。
続いて、この断熱部材６を形状保持部材５を装着した状
態で、第５図に示すように、鋳型７に設置する。この鋳
型７には、ピストン形状の製品キャビティ８が形成され
ている。この鋳型６の上方から、アルミニウム合金溶湯
（ＪＩＳ ＡＣ８Ｃ）を注ぎ、ピストンを鋳造した。
態で、第５図に示すように、鋳型７に設置する。この鋳
型７には、ピストン形状の製品キャビティ８が形成され
ている。この鋳型６の上方から、アルミニウム合金溶湯
（ＪＩＳ ＡＣ８Ｃ）を注ぎ、ピストンを鋳造した。
溶湯凝固後、型バラクを行い、同時に形状支持部材５を
取り外す。この結果、頂部に断熱部材６が鋳込まれたピ
ストンが得られた。
取り外す。この結果、頂部に断熱部材６が鋳込まれたピ
ストンが得られた。
次いで、ピストンの噴口部に相当する部分に溶射処理を
施した。即ち、プラズマ溶射装置により１５０±５０℃
程度となるまで予熱し、ＺｒＯ。
施した。即ち、プラズマ溶射装置により１５０±５０℃
程度となるまで予熱し、ＺｒＯ。
−５重量％Ｃａ○からなるセラミック溶射層９を０、３
ｗｎの厚さでプラズマ溶射処理により形成させた。こ
の結果、第１図に示すピストン】００が得られた。
ｗｎの厚さでプラズマ溶射処理により形成させた。こ
の結果、第１図に示すピストン】００が得られた。
本実施例で得られたピストンの耐久試験を行った。この
とき、比較のため従来の溶射ピストン、セラミック焼結
体を鋳込んだ溶射ピストンおよび内部に多孔質金属を鋳
込んだ溶射ピストンの３種類の溶射ピストンを製造し、
耐久試験に供した。
とき、比較のため従来の溶射ピストン、セラミック焼結
体を鋳込んだ溶射ピストンおよび内部に多孔質金属を鋳
込んだ溶射ピストンの３種類の溶射ピストンを製造し、
耐久試験に供した。
この結果、比較のため製造した３種類の溶射ピストンは
、実機運転において、いずれも１００時間以内にセラミ
ック溶射層あるいはセラミック焼結体に亀裂や剥離等の
損傷が生じたのに対し、本実施例で得られたピストンは
、３０００時間経過後もピストンのどの部分にも損傷は
生じなかった。
、実機運転において、いずれも１００時間以内にセラミ
ック溶射層あるいはセラミック焼結体に亀裂や剥離等の
損傷が生じたのに対し、本実施例で得られたピストンは
、３０００時間経過後もピストンのどの部分にも損傷は
生じなかった。
上記耐久試験より、本実施例で得られたピストンが従来
の溶射ピストンに比べ、大幅に耐久性が向上しているこ
とが判るが、この理由は、本実施例で使用した断熱部材
はセラミック粒子の集合体であるため、熱負荷によるピ
ストンの変形に容易に耐えうるちのであること、および
断熱部材自体は熱による膨張、収縮が小さいことなどが
あげられ、加えてセラミック溶射層は楔効果により断熱
部材に強固に密着しているためと考えられる。
の溶射ピストンに比べ、大幅に耐久性が向上しているこ
とが判るが、この理由は、本実施例で使用した断熱部材
はセラミック粒子の集合体であるため、熱負荷によるピ
ストンの変形に容易に耐えうるちのであること、および
断熱部材自体は熱による膨張、収縮が小さいことなどが
あげられ、加えてセラミック溶射層は楔効果により断熱
部材に強固に密着しているためと考えられる。
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において種々の実施態様を包含するものである。
例えば、本実施例では本発明を直接噴射式ディーゼルエ
ンジンに適用した例を示したが、副室式ディーゼルエン
ジン、ガソリンエンジンに適用しても同様な効果を期待
することのできる。
ンジンに適用した例を示したが、副室式ディーゼルエン
ジン、ガソリンエンジンに適用しても同様な効果を期待
することのできる。
また、実施例では断熱部材としてセラミック粒子を用い
る例を示したが、更に粒径の小さいセラミック粉末を用
いてもよい。
る例を示したが、更に粒径の小さいセラミック粉末を用
いてもよい。
以上より、本発明の断熱ピストンの製造方法によれば、
以下の効果を奏する。
以下の効果を奏する。
（イ）セラミック粉末あるいはセラミック粒子の集合体
からなる断熱部材により、ピストンの熱変形が吸収、緩
和されること、更にはセラミック溶射層が断熱部材内に
入り込み、楔効果により強固に密着しているため、セラ
ミック溶射層は熱負荷による膨張、収縮が加わっても剥
離や脱落等が生じない。従って、耐久性が大幅に向上す
る。
からなる断熱部材により、ピストンの熱変形が吸収、緩
和されること、更にはセラミック溶射層が断熱部材内に
入り込み、楔効果により強固に密着しているため、セラ
ミック溶射層は熱負荷による膨張、収縮が加わっても剥
離や脱落等が生じない。従って、耐久性が大幅に向上す
る。
（ロ）セラミック溶射層と断熱部材の両方の断熱効果が
得られるため、断熱性が従来のものより向上する。
得られるため、断熱性が従来のものより向上する。
第１図は本発明の実施例で得られた断熱ピストンの概要
を示す断面図、 第２図は本発明の実施例で使用した金網の概略構成図、 第３図は第２図のＡ部拡大図、 第４図は本発明の実施例で使用した断熱部材の形状保持
部材の断面図、 第５図は本発明の実施例に係る断熱ピストンの製造方法
の一工程を示す概略構成図である。 第６図は従来のピストンに対する溶射処理工程を示す説
明図、 第７図は従来法により溶射処理した溶射層の断面模式図
である。 １−−−−−一外枠 ２−一−−−・・金網（ｌｉｇ状部材）３−−−−一門
部 ４−−−−−−−イツトリア部分安定化ジルコニア（セ
ラミック粒子） ５−−−−−−・形状保持部材 ６−・−・断熱部材 ７−一一一一−−鋳型 ８−−−−−−一製品キャビティ ９−−−−−・−セラミック溶射層 １０−−−−−−・ピストン 出願人 トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 第４図 第７図
を示す断面図、 第２図は本発明の実施例で使用した金網の概略構成図、 第３図は第２図のＡ部拡大図、 第４図は本発明の実施例で使用した断熱部材の形状保持
部材の断面図、 第５図は本発明の実施例に係る断熱ピストンの製造方法
の一工程を示す概略構成図である。 第６図は従来のピストンに対する溶射処理工程を示す説
明図、 第７図は従来法により溶射処理した溶射層の断面模式図
である。 １−−−−−一外枠 ２−一−−−・・金網（ｌｉｇ状部材）３−−−−一門
部 ４−−−−−−−イツトリア部分安定化ジルコニア（セ
ラミック粒子） ５−−−−−−・形状保持部材 ６−・−・断熱部材 ７−一一一一−−鋳型 ８−−−−−−一製品キャビティ ９−−−−−・−セラミック溶射層 １０−−−−−−・ピストン 出願人 トヨタ自動車株式会社 第１図 第２図 第４図 第７図
Claims (1)
- （１）シリンダブロック及びシリンダヘッドと共に燃焼
室を郭定するピストン頂部に、セラミック材料を溶射し
た断熱ピストンの製造方法であって、前記ピストン頂部
の燃焼室形成部分をなす断熱部材の外枠を金網等の網状
部材で形成し、内部に網状部材の網目よりも粒径の大き
なセラミック粉末あるいはセラミック粒子を充填して断
熱部材とした後、この断熱部材をアルミニウム合金で鋳
ぐるんでピストンを鋳造し、得られたピストン頂部の網
状部材の表面にセラミック材料を溶射することを特徴と
する断熱ピストンの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23505585A JPS6293476A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 断熱ピストンの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23505585A JPS6293476A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 断熱ピストンの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6293476A true JPS6293476A (ja) | 1987-04-28 |
Family
ID=16980415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23505585A Pending JPS6293476A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 断熱ピストンの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6293476A (ja) |
-
1985
- 1985-10-21 JP JP23505585A patent/JPS6293476A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0250173B2 (ja) | ||
| JPH0333428B2 (ja) | ||
| US6070323A (en) | Piston for internal combustion engine and material therefore | |
| GB2173436A (en) | Composite casting process | |
| JP3705676B2 (ja) | 内燃機関用ピストンの製造方法 | |
| US20200141349A1 (en) | Aluminum foam core piston with coaxial laser bonded aerogel/ceramic head | |
| JPS63274751A (ja) | セラミック溶射部材 | |
| JPS6293476A (ja) | 断熱ピストンの製造方法 | |
| JP2920004B2 (ja) | セラミックスと金属の鋳ぐるみ複合体 | |
| JPH028894B2 (ja) | ||
| JPS60119348A (ja) | 内燃機関用ピストンおよびその製造方法 | |
| JPS6014901B2 (ja) | ピストンの製造方法 | |
| JPH0357818A (ja) | 副室の断熱構造 | |
| JPH09256902A (ja) | 内燃機関のピストンおよびその製造方法 | |
| JPH09277018A (ja) | 内燃機関のシリンダヘッドおよびその製造方法 | |
| JPH0726187B2 (ja) | 断熱溶射層の形成方法 | |
| JP3214657B2 (ja) | 内燃機関のピストン及びその製造方法 | |
| JPH0436062B2 (ja) | ||
| JP3635474B2 (ja) | 内燃機関用ピストン及びその製造方法 | |
| JP2890798B2 (ja) | リエントラント型ピストン及びその製造方法 | |
| JPS6299451A (ja) | 断熱ピストンの製造方法 | |
| JPS60135651A (ja) | セラミツクス組込型ピストンの製造方法 | |
| JPS6221456A (ja) | 中空鋳物の製造方法 | |
| JPH04159418A (ja) | 断熱燃焼室の製造方法 | |
| JPS60135653A (ja) | ピストンの製造方法 |