JP2586325B2 - Method of manufacturing piston for internal combustion engine - Google Patents
Method of manufacturing piston for internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金製の
内燃機関用ピストンの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a piston for an internal combustion engine made of an aluminum alloy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車等車両用の内燃機関においては、
アルミニウム合金製のピストンが広く採用されている
が、燃焼ガス圧力が高く、また燃料の関係でカーボン粒
子等パティキュレートの発生が多いディーゼルエンジン
の場合、ピストンリング溝の摩耗が比較的大きく、特に
燃焼ガス圧力を最初に受けるトップリング溝の摩耗が著
しい。そこで、上記トップリング溝の耐摩耗性を改善し
てピストンの耐久性を向上するために、トップリング溝
を形成するピストンの外周面の一部に、アルミニウム合
金母材よりも耐摩耗性が優れた合金組織を形成する方法
が検討されている。2. Description of the Related Art In internal combustion engines for vehicles such as automobiles,
Aluminum alloy pistons are widely used.However, diesel engines with high combustion gas pressure and high particulates such as carbon particles due to fuel have relatively large wear on the piston ring grooves, especially in combustion. The top ring groove which receives gas pressure first is significantly worn. Therefore, in order to improve the wear resistance of the top ring groove and improve the durability of the piston, a part of the outer peripheral surface of the piston forming the top ring groove has a higher wear resistance than the aluminum alloy base material. A method of forming an alloy structure having been studied has been studied.
【０００３】いまこれを本発明方法を適用して製造さる
べきピストンの正面図を示した図１を援用し、かつ図４
及び図５を参照して説明すると、符号１０はアルミニウ
ム合金製のピストンを総括的に示し、１２は第１のコン
プレッションリングが嵌装されるトップリング溝、１４
は第２のコンプレッションリングが嵌装されるセカンド
リング溝、１６はオイルリングが嵌装されるオイルリン
グ溝である。FIG. 1 shows a front view of a piston to be manufactured by applying the method of the present invention, and FIG.
Referring to FIG. 5, reference numeral 10 indicates an aluminum alloy piston, 12 indicates a top ring groove into which the first compression ring is fitted, 14
Is a second ring groove in which the second compression ring is fitted, and 16 is an oil ring groove in which the oil ring is fitted.
【０００４】上記トップリング溝１２が形成されるべき
ピストン１０の素材の外周面には、図４に示すように位
置決め用の凹溝１８が設けられ、この凹溝１８内に合金
成分としての銅又は銅合金製のワイヤ２０が圧入され
る。圧入された銅又は銅合金製のワイヤ２０は、電子ビ
ーム、レーザビームのような高エネルギビーム２２を照
射されて溶融し、図５に示されているように、周辺のア
ルミニウム合金母材と融合して耐摩耗性が優れたアルミ
ニウム−銅合金部分２４が形成される。溶融したアルミ
ニウム−銅合金部分２４が凝固する際に収縮するため
に、表面に凹所２６が発生し、同合金部分２４にトップ
リング溝１２を削成する場合に、素材ピストンの外周面
を加工代ｔ１だけ大きく削り取らねばならない。このこ
とは、機械加工時間の増大及び素材材料費の増大を意味
し、ピストン製造コストの増大を招くこととなる。On the outer peripheral surface of the material of the piston 10 where the top ring groove 12 is to be formed, a concave groove 18 for positioning is provided as shown in FIG. Alternatively, a copper alloy wire 20 is press-fitted. The press-fitted wire 20 made of copper or copper alloy is irradiated with a high-energy beam 22 such as an electron beam or a laser beam to be melted and fused with the surrounding aluminum alloy base material as shown in FIG. As a result, an aluminum-copper alloy portion 24 having excellent wear resistance is formed. Since the molten aluminum-copper alloy portion 24 contracts when it solidifies, a concave portion 26 is formed on the surface. must be scraped off increased by generation t 1. This means an increase in machining time and an increase in material costs, which leads to an increase in piston manufacturing costs.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ピストンリ
ング溝を形成すべきピストン外周部分に、電子ビーム等
の高エネルギビームを用いて耐摩耗性が優れたアルミニ
ウム−銅合金組織を生成するものにおいて、素材ピスト
ンの外周面の加工代を著しく少なくすることにより、ピ
ストンの製造コストを低減し得るピストン製造方法を提
供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to produce an aluminum-copper alloy structure having excellent wear resistance by using a high energy beam such as an electron beam on the outer peripheral portion of a piston where a piston ring groove is to be formed. It is another object of the present invention to provide a piston manufacturing method capable of reducing the manufacturing cost of the piston by significantly reducing the machining allowance of the outer peripheral surface of the material piston.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたもので、アルミニウム合金製ピ
ストンにおけるピストン本体のピストンリング溝を形成
すべき部分の外周面に、全周にわたってピストン本体自
体を段状に膨出して隣接する他の外周面より大径とした
大径部分を形成し、同大径部分に銅又は銅合金製のワイ
ヤを嵌装して同ワイヤを電子ビーム等の高エネルギビー
ムにより溶融させてアルミニウム−銅合金組織を生成さ
せ、ピストン外周面を均等に仕上げ加工した後、上記ア
ルミニウム−銅合金部分にピストンリング溝を加工した
ことを特徴とする内燃機関用ピストンの製造方法を提案
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to achieve the above object, and is provided on an outer peripheral surface of a portion of an aluminum alloy piston where a piston ring groove of a piston body is to be formed , over the entire circumference. Piston body
The body swells in a step-like manner to make it larger in diameter than other adjacent outer peripheral surfaces
A large diameter portion is formed, a copper or copper alloy wire is fitted to the large diameter portion, and the wire is melted by a high energy beam such as an electron beam to form an aluminum-copper alloy structure, and a piston outer peripheral surface is formed. , And then a piston ring groove is machined in the aluminum-copper alloy portion to provide a method for manufacturing a piston for an internal combustion engine.
【０００７】[0007]
【作用】本発明によれば、電子ビーム等の高エネルギビ
ームにより溶融される銅又は銅合金ワイヤと共に溶融す
るピストンの外周面部が、隣接するピストン外周面部よ
り予め大径に形成されるので、アルミニウム−銅合金部
分が凝固する際に収縮しても、ピストン素材の表面に深
い凹所が形成されることがなく、ピストン外周面の仕上
代を著しく少なくすることができる。According to the present invention, the outer peripheral surface of the piston which is melted together with the copper or copper alloy wire which is melted by the high energy beam such as the electron beam is formed to have a larger diameter than the adjacent outer peripheral surface of the piston. -Even if the copper alloy part shrinks during solidification, a deep recess is not formed on the surface of the piston material, and the margin for finishing the outer peripheral surface of the piston can be significantly reduced.
【０００８】[0008]
【実施例】以下本発明の実施例を図１、図２及び図３に
ついて具体的に説明する。本発明によれば、先づ、トッ
プリング溝１２が形成さるべきアルミニウム合金製ピス
トン素材の外周面に、隣接するピストン外周面より大径
の段部２８が予め形成され、同段部２８に位置決めのた
めの凹溝１８が設けられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. According to the present invention, first, a step 28 having a diameter larger than that of the adjacent piston outer surface is formed in advance on the outer surface of the aluminum alloy piston material on which the top ring groove 12 is to be formed, and is positioned on the same step 28. Are provided.
【０００９】次に、凹溝１８内に銅又は銅合金製のワイ
ヤ２０が圧入され、電子ビーム等の高エネルギビーム２
２を照射することによって、図３に示されているような
耐摩耗性が優れたアルミニウム−銅合金部分２４が形成
され、同アルミニウム−銅合金部分２４の凝固後に、ピ
ストン１０の外周面が均等に仕上げられたのち、上記ア
ルミニウム−銅合金部分２４に、トップリング溝１２が
削設される。Next, a wire 20 made of copper or a copper alloy is press-fitted into the concave groove 18 and a high energy beam 2 such as an electron beam is
By irradiating 2, the aluminum-copper alloy portion 24 having excellent wear resistance as shown in FIG. 3 is formed. After that, the top ring groove 12 is cut in the aluminum-copper alloy portion 24.
【００１０】上記のように、ピストン素材の外周面に銅
又は銅合金ワイヤ２０と共に溶融して合金を作る段部２
８を予め設けておくことにより、アルミニウム−銅合金
部分２４の凝固収縮後、その表面に深い凹所が発生する
ことを回避することができ、従ってピストン外周面の仕
上代ｔ２を前記通常の手法による場合のｔ１より著しく
少なくすることができ、従って機械加工時間を低減する
と共に、無駄に削り去られる材料を少なくして歩留りを
向上し、結局製造コストを低減することができる。[0010] As described above, the step portion 2 which is melted together with the copper or copper alloy wire 20 to form an alloy on the outer peripheral surface of the piston material.
By providing in advance 8, it is possible to avoid the occurrence of a deep recess on the surface after solidification and shrinkage of the aluminum-copper alloy portion 24, and therefore, the finishing allowance t 2 on the outer peripheral surface of the piston can be reduced by the usual amount. It can be significantly less than t 1 in the case of the method, so that the machining time can be reduced, and the material that is wasted away can be reduced, the yield can be improved, and eventually the manufacturing cost can be reduced.
【００１１】なお、上記段部２８の隣接するピストン外
周面部分との段差、即ち半径方向の突出量ｈ及びピスト
ン軸線方向の段部２８の巾ｗは、ピストン１０自体の大
きさ即ちトップリング溝１２の断面積の大小、合金成分
としての銅又は銅合金ワイヤの量、高エネルギビーム２
２の入熱量等によって実験的に定められる。なお、本発
明は、最も苛酷な摩耗条件下にあるトップリング溝に適
用されて特に有益であるが、その他のリング溝にも勿論
適用し得るものである。The step between the step 28 and the outer peripheral surface of the adjacent piston, that is, the amount of protrusion h in the radial direction and the width w of the step 28 in the axial direction of the piston are the size of the piston 10 itself, that is, the top ring groove. 12, the size of the cross-sectional area, the amount of copper or copper alloy wire as an alloy component, the high energy beam 2
2 is experimentally determined by the heat input amount and the like. The present invention is particularly useful when applied to a top ring groove under the most severe wear conditions, but can be applied to other ring grooves.
【００１２】[0012]
【発明の効果】叙上のように、本発明に係る内燃機関用
ピストンの製造方法は、アルミニウム合金製ピストンに
おけるピストン本体のピストンリング溝を形成すべき部
分の外周面に、全周にわたってピストン本体自体を段状
に膨出して隣接する他の外周面より大径とした大径部分
を形成し、同大径部分に銅又は銅合金製のワイヤを嵌装
して同ワイヤを電子ビーム等の高エネルギビームにより
溶融させてアルミニウム−銅合金組織を生成させ、ピス
トン外周面を均等に仕上げ加工した後、上記アルミニウ
ム−銅合金部分にピストンリング溝を加工したことを特
徴とし、耐久性が優れたアルミニウム−銅合金組織の部
分にリング溝を形成したアルミニウム合金製ピストンを
安価に提供し得る利点がある。As described above, the method for manufacturing a piston for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an aluminum alloy piston .
The piston body itself is stepped over the entire circumference on the outer peripheral surface of the part of the piston body where the piston ring groove is to be formed.
To form a large-diameter portion having a diameter larger than that of another adjacent outer peripheral surface, and fitting a wire made of copper or a copper alloy into the large-diameter portion , and connecting the wire to an electron beam or the like. The aluminum-copper alloy structure is generated by melting with a high-energy beam, the piston outer peripheral surface is uniformly finished, and then the piston-ring groove is machined in the aluminum-copper alloy part. There is an advantage that an aluminum alloy piston having a ring groove formed in an aluminum-copper alloy structure can be provided at low cost.
【図１】本発明方法を適用して製造さるべきアルミニウ
ム合金製ピストンの正面図である。FIG. 1 is a front view of an aluminum alloy piston to be manufactured by applying the method of the present invention.
【図２】図１に示したピストンのトップリング溝を形成
すべき部分にアルミニウム−銅合金部分を形成する態様
を示した部分的断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an embodiment in which an aluminum-copper alloy portion is formed in a portion of the piston shown in FIG. 1 where a top ring groove is to be formed.
【図３】図２における段部２８及び銅又は銅合金ワイヤ
２０が溶融して形成されたアルミニウム−銅合金部分を
示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing an aluminum-copper alloy portion formed by melting a step portion 28 and a copper or copper alloy wire 20 in FIG.
【図４】通常の方法によってトップリング溝を形成すべ
き部分にアルミニウム−銅合金部分を形成する態様を示
した部分的断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an embodiment in which an aluminum-copper alloy portion is formed in a portion where a top ring groove is to be formed by a usual method.
【図５】図４に示した通常の方法により形成されたアル
ミニウム−銅合金部分の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an aluminum-copper alloy portion formed by the usual method shown in FIG.
１０ ピストン １２ トップリング溝 １８ 凹溝 ２０ 銅又は銅合金ワイヤ ２２ 高エネルギビーム ２４ アルミニウム−銅合金部分 ２８ 大径の段部 Reference Signs List 10 piston 12 top ring groove 18 concave groove 20 copper or copper alloy wire 22 high energy beam 24 aluminum-copper alloy part 28 large diameter step
Claims (1)
ストン本体のピストンリング溝を形成すべき部分の外周
面に、全周にわたってピストン本体自体を段状に膨出し
て隣接する他の外周面より大径とした大径部分を形成
し、同大径部分に銅又は銅合金製のワイヤを嵌装して同
ワイヤを電子ビーム等の高エネルギビームにより溶融さ
せてアルミニウム−銅合金組織を生成させ、ピストン外
周面を均等に仕上げ加工した後、上記アルミニウム−銅
合金部分にピストンリング溝を加工したことを特徴とす
る内燃機関用ピストンの製造方法A piston in an aluminum alloy piston .
The piston body itself bulges stepwise over the entire circumference on the outer peripheral surface of the part where the piston ring groove of the stone body is to be formed
Forming a large diameter portion larger than the other adjacent outer peripheral surface, fitting a copper or copper alloy wire to the large diameter portion and fusing the wire with a high energy beam such as an electron beam. A method for producing a piston for an internal combustion engine, comprising: forming an aluminum-copper alloy structure; uniformly finishing the outer peripheral surface of the piston; and forming a piston ring groove in the aluminum-copper alloy portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6087106A JP2586325B2 (en) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | Method of manufacturing piston for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP6087106A JP2586325B2 (en) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | Method of manufacturing piston for internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0771314A JPH0771314A (en) | 1995-03-14 |
| JP2586325B2 true JP2586325B2 (en) | 1997-02-26 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2586325B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6141731A (en) * | 1984-08-06 | 1986-02-28 | Toyota Motor Corp | Manufacture of piston |
| JPS6272457U (en) * | 1985-10-28 | 1987-05-09 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP6087106A patent/JP2586325B2/en not_active Expired - Fee Related
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