JPS6312121B2 - - Google Patents

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JPS6312121B2
JPS6312121B2 JP55138578A JP13857880A JPS6312121B2 JP S6312121 B2 JPS6312121 B2 JP S6312121B2 JP 55138578 A JP55138578 A JP 55138578A JP 13857880 A JP13857880 A JP 13857880A JP S6312121 B2 JPS6312121 B2 JP S6312121B2
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JP
Japan
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graphite
punch
inner plug
upper punch
powder
Prior art date
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JP55138578A
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English (en)
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JPS5763603A (en
Inventor
Yoshinobu Takeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPS5763603A publication Critical patent/JPS5763603A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は耐摩耗性、摺動性に優れたアルミニウ
ム―シリコン―グラフアイト製シリンダーライナ
ーの製造方法に関するものである。 ここで言うシリンダーライナーとは、内燃機関
や圧縮機等において往復するピストンと内壁が摺
動する部品である。 Al―Siグラフアイト製シリンダーライナーは、
自動車用エンジンをはじめ、各種内燃機関や圧縮
機等に使用すると、著しく機関の寿命や効率を高
めることが知られている。しかしながら、グラフ
アイトを均一に分散させることは容易でなく、例
えば、Niめつきを施したグラフアイト粉末をAl
合金溶湯に投入し、圧力下で鋳造する等の高価な
製造工程を必要としていた。しかも、このように
して得られたAl―Siクラフアイト合金は、Siの
析出粒子が数+μmか数千μmと粗く、又グラフア
イトも同様に粗く、従つてシリンダーライナーと
しての性能も充分でないものであつた。 一方、粉末治金法でAl―Si―クラフアイト製
シリンダーライナーを作る方法として、通常の型
押と焼結による方法は、Alが難焼結材である上
に、添加されたグラフアイトが焼結を阻害するた
めに、シリンダーライナーとして必要な強度が得
られず、実用に至らなかつた。 又、粉末を熱間で押出す方法も試みられたが、
シリンダーライナーのような薄肉のパイプを粉末
熱間押出しするのが技術的に困難であり、更に熱
間押出設備が大型化せざるを得ず、やはり実用に
至らなかつた。 又、粉末熱間鍜造によつて製造する試みは、薄
肉円筒の圧縮による高密度化が困難であるため、
充分な高密度化が計れず、従つて満足な性能が得
られなかつた。 静水圧成形法によつて真密度の粉末体を得る方
法は、既に種々の合金やセラミツクスで実用化さ
れており、Al―Siグラフアイト合金への応用も
容易に類推することができたが、Al―Si合金粉
末の難焼結性故に、未だ成功していなかつた。 何故ならAlやAl合金粉末は、その粒子表面に
極めて薄いが、強固な、還元不可能なアルミナ等
の酸化膜を有している。この酸化膜は基地層から
の溶媒原子、即ちAlの原子の拡散を阻害するの
で、Alの焼結が殆んど生じない原因となる。 従つて熱間静水圧成形によつて、個々のAl又
はAl合金粉末粒子は塑性変形し、空孔を殆んど
消滅させることができるにも拘わらず、粉末粒子
間の化学的又は物理的な結合力が皆無で、機械的
な結合力のみであるため、充分な機械的性能を得
ることができなかつた。 本発明は、上述の問題点を解決するため成され
たもので、Al―Si―グラフアイトにFe,Cu,
Mg,Niの1種以上を混合し、従来の粉末熱間鍜
造方法におけるコイニング法の欠点を避け、これ
とは全く異なる発想によつて、熱間後方押出しを
行なうと同時に余分の底部を打ち抜く方法をとる
ことにより、大規模な押出機や熱間静水圧成形機
を用いずに、均質で、精度が良く、耐摩耗性、摺
動性に優れたシリンダーライナーを容易に、かつ
経済的に製造する方法を提供せんとするものであ
る。 本発明は、Si10〜20重量%、グラフアイト1〜
10重量%、およびFe,Cu,Mg,Niより成る群
から選ばれた1種又は2種以上の元素を合金元素
として各0.3〜7重量%含有し、残部Alより成る
粉末混合体を型押成形した予備成形体を加熱し、
それぞれの上端面を一致させた中空下杵とその内
側の中栓を底部に挿入した円筒形内面を有する臼
内に、上記予備成形体を挿入し、該成形体に上杵
を圧入して後方押出しを行なつた後、上記中栓の
みを下方へ後退させると同時に上記上杵を上記中
栓の後退した空隙に進入させて、上記押出成形体
の底面を円板状に打ち抜くことを特徴とするシリ
ンダーライナーの製造方法である。 本発明において、粉末混合体中のSiを10〜20重
量%(以下、単に%と記す)に規定したのは、シ
リンダーライナーとしてSi10%未満の亜共晶合金
は、共晶Si粒子析出量は少なく、耐摩耗性が充分
でなく、一方Si20%を越えると、成形体が塑性変
形中に割れを生じ易くなるため、避けなければな
らない。 又グラフアイトを1〜10%と規定したのは、固
体潤滑剤としての機能を果すグラフアイトを添加
する場合、10%を越えるとやはり成形体が塑性変
形中に割れを生じるため、良好なシリンダーライ
ナーを得ることができず、又1%未満ではグラフ
アイト添加の効果が顕著でなく、潤滑性が不足し
て耐摩耗性が不充分となるためである。 又合金元素としてのFe,Cu,Mg,Niより成
る群から選ばれた1種又は2種以上の元素を各
0.3〜7%と規定したのは、これらの元素はいず
れもAl素材を析出硬化等によつて強化するため
に選ばれた元素であり、各元素の添加量が0.3%
未満では、いずれも強化のための効果が顕著でな
く、又7%を越えると、いずれも析出物が過剰と
なつて脆化するため、塑性変形が困難となるため
に、ふさわしくないからである。 これらの元素および前述のSiは、Al中に添加
して溶製した合金を粉末にして用いることが好ま
しい。 以下、本発明を図面を用いて実施例により説明
する。 先ず所要量の、Siと、Fe,Cu,Mg,Niより
成る群から選ばれた1種以上の元素を添加した
Al合金粉末と所要量のグラフアイトを混合した
後、型押成形して、例えばタブレツト形状又はリ
ング形状の予備成形体を作成する。 第1図〜第3図は予備成形体としてタブレツト
形状のものを用いる本発明方法の実施例を工程順
に説明する縦断面図である。 第1図において、1は円筒形内面を有する臼
で、その底部には中空下杵3と中栓4が挿入され
ている。中栓4は中空下杵3の中心に挿入され、
中空下杵3の上端面5と中栓4の上端面6は一致
するよう保持されている。 このような臼1内に前述のタブレツト形状の予
備成形体7を挿入し、その上より中栓4と同じ径
を有する上杵2をプレスにより圧入する。 なお図では予備成形体7としてタブレツト形状
のものを用いているが、リング形状のものを用い
ることも可能であり、最終形状によつてはかえつ
て効果的な場合もある。 上述の圧入により、予備成形体7は、第2図に
示すように後方押出しされて底面9を有するキヤ
ツプ状の押出成形体8が形成される。第2図、第
3図において第1図と同一の符号はそれぞれ同一
の部分を示す。 第2図は、中空下杵3と中栓4をその上端面
5,6を一致させた状態に維持しながら、成形体
に上杵2を圧入する状態を示す。この際予備成形
体は著しい剪断変形応力を受け、フローが生じる
ため、空孔は消滅し、上杵2と臼1の間の空隙に
押出され、超高密度の押出成形体8が形成され
る。 次に、第3図に示すように、中栓4を、中空下
杵3中を下向(矢印方向)に後退させると共に、
上杵2を中栓4の後退によつて生じた空隙に進入
させると、図に示すように、押出成形体8より余
分な底面9を円板状に打ち抜くことができる。こ
の場合、上杵2を後退させながら中栓4を逆に上
昇させて、同様に打ち抜くことも可能であるが、
プレスの動作が複雑となるので、一般的には好ま
しくない。 上述の一連の工程において、臼1と上杵2およ
び下杵4との連動は必ずしも必要でないが、予備
成形体7の塑性変形時のフローが大きいため、金
型との摩耗を防止するために、臼1はいわゆるフ
ローテイングダイ法をとり、上杵2の加圧下降と
共に、下方へ連動する方が望ましい。 第4図〜第6図は予備成形体としてリング形状
のものを用いる本発明方法の実施例を工程順に説
明する断面図である。 第1図〜第3図と同一部分は同一符号で示す。
第4図で円筒形内面を有する臼1の底部に中空下
杵3、中栓4が挿入され、中栓4は中空下杵3の
中心に挿入され、中空下杵3の上端面5と中栓4
の上端面6が一致するように保持されること及
び、その後装置各部の動作については第1図〜第
3図で示したものと変るところがない。 このような臼1内にリング形状の予備成形前
7′を挿入する。いうまでもないが、予備成形体
7′のリング内径は対向し、同じ径を有する上杵
2と中栓4の径より大きく、外径は臼1の内径に
ほぼ一致する形状で適当な厚みを有するものであ
る。 第5図に示すように、下杵3と中栓5の上端面
5,6を一致させた状態に維持しながら、予備成
形体7′に上杵2を圧入すれば、予備成形体は著
しい剪断変成応力を受け、フローが生じ、空孔は
消滅し、上杵2と臼1の間の空隙に押出され、超
高密度の押出成形体8′が形成される。 次に、第6図に示すように、中栓4を、中空下
杵3中を下向(矢印方向)に後退させると共に、
上杵2を中栓4の後退によつて生じた空隙に進入
させると、図に示すように、押出成形体8′より
余分な底面9′を打ち抜くことができる。 実施例: Al―12%Si―1.1%Cu―1.2%Mg―0.9%Fe合金
粉末にグラフアイト粉末5%を添加混合した後、
プレスにて型押成形し、外径32mm、厚さ20mmのタ
ブレツト状及び外径32mm、内径16mm、厚さ25mmの
リング状の予備成形体を作成した。この成形体を
500℃に加熱した後、メカニカルブレスにセツト
した第1図に示すような金型の臼1内に挿入し、
第1図〜第3図、第4図〜第6図に示す方法で後
方押出しを行ない、外径32mm、内径28mm、高さ50
mmのシリンダーライナーを作成した。 又比較のため、同一のAl合金―グラフアイト
混合粉末体を、500℃で熱間静水圧成形や500℃で
減面率80%の熱間粉末押出しにより同じ寸法のパ
イプ状試料を作成した。 これらの試料を、第7図に示す様に上、中、下
部3ケ所を厚み10mmの輪切りにしたテスト片の密
度及び圧環強度を測定した結果は表1に示す通り
である。
【表】 表1より本発明によるものは充分な圧環強度を
有している(規格20Kg/mm2)ことが分り、又寸法
精度は充分であつた。 以上述べたように、本発明方法は、前述のよう
に、Si、グラフアイト、およびFe,Cu,Mg,
Niより成る群から選ばれた1種又は2種以上の
元素を含有し、残部Alより成る粉末混合体を用
いるから、Al―Si―グラフアイトにFe,Cu,
Mg,Ni等の合金元素を添加することにより、Al
マトリツクスを析出強化等によつて強化すると共
に、又上記粉末混合体の予備成形体を加熱、前述
のような臼、上杵、中空下杵および中栓により後
方押出しを行なつた後、前述のように、中栓の後
退と同時に上杵を空隙に進入させて押出成形体の
底面を円板状に打ち抜くから、後方押出し時の充
分な材料のフローにより、密度が大で、粒子の結
合力が大きく、かつ寸法精度が良い製品が大規模
な設備によらず、容易に得られるので、強度、耐
摩耗性、摺動性が優れた寸法精度の良いアルミニ
ウム―シリコン―グラフアイト系シリンダーライ
ナーが容易に、かつ経済的に製造し得る利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図および第4図〜第6図は、それ
ぞれタブレツト状およびリング状予備成形体によ
る本発明の実施を工程順に縦断面図で示す。第7
図は試料よりのテスト片切出し位置説明図であ
る。 1…臼、2…上杵、3…中空下杵、4…中栓、
5,6…上端面、7,7′…予備成形体、8,
8′…押出成形体、9,9′…底面。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Si10〜20重量%、グラフアイト1〜10%、お
    よびFe,Cu,Mg,Niより成る群から選ばれた
    1種又は2種以上の元素を合金元素として各0.3
    〜7重量%含有し、残部Alより成る粉末混合体
    を型押成形した予備成形体を加熱し、それぞれの
    上端面を一致させた中空下杆とその内側の中栓を
    底部に挿入した円筒形内面を有する臼内に、上記
    予備成形体を挿入し、該成形体に中栓と同じ径を
    有する上杵を圧入して後方押出しを行なつた後、
    上記中栓のみを下方へ後退させると同時に上記上
    杵を上記中栓の後退した空隙に進入させて、上記
    押出成形体の底面を円板状に打ち抜くことを特徴
    とするシリンダーライナーの製造方法。
JP13857880A 1980-10-02 1980-10-02 Manufacture of cylinder liner Granted JPS5763603A (en)

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WO2025059970A1 (zh) * 2023-09-21 2025-03-27 行富投资有限公司 散热组件的制作方法、模具及其成品

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