JPH083661A - アルミニウム合金製シリンダチューブおよびその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金製シリンダチューブおよびその製造方法Info
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- JPH083661A JPH083661A JP13348294A JP13348294A JPH083661A JP H083661 A JPH083661 A JP H083661A JP 13348294 A JP13348294 A JP 13348294A JP 13348294 A JP13348294 A JP 13348294A JP H083661 A JPH083661 A JP H083661A
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Landscapes
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄い肉厚で充分な強度が得られ、軽量化およ
び非磁性化できる。 【構成】 繊維強化複合材料からなる内面層２が一体化
された鋳造用耐熱アルミニウム合金製の中間筒３と、中
間筒３に冷しばめされた加工用高強度アルミニウム合金
製の外面筒４とで構成され、前記繊維強化複合材料は、
鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維を繊維強化複
合材料全体に対して15〜50体積％の割合で配合され、チ
タン酸カリウムウイスカーが炭素繊維に対して20〜50体
積％の割合で配合され、炭素繊維とチタン酸カリウムウ
イスカーとの合計量が繊維強化複合材料全体の18〜60体
積％の割合で複合化されている。 【効果】 内面層により比摩耗量、摩擦係数，硬さおよ
び対数減衰率を向上させ、外筒体により、ガス圧に対す
る強度を確保する。
び非磁性化できる。 【構成】 繊維強化複合材料からなる内面層２が一体化
された鋳造用耐熱アルミニウム合金製の中間筒３と、中
間筒３に冷しばめされた加工用高強度アルミニウム合金
製の外面筒４とで構成され、前記繊維強化複合材料は、
鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維を繊維強化複
合材料全体に対して15〜50体積％の割合で配合され、チ
タン酸カリウムウイスカーが炭素繊維に対して20〜50体
積％の割合で配合され、炭素繊維とチタン酸カリウムウ
イスカーとの合計量が繊維強化複合材料全体の18〜60体
積％の割合で複合化されている。 【効果】 内面層により比摩耗量、摩擦係数，硬さおよ
び対数減衰率を向上させ、外筒体により、ガス圧に対す
る強度を確保する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム基繊維強
化複合材料を使用した内燃機関用のアルミニウム合金製
シリンダチューブおよびその製造方法に関するものであ
る。
化複合材料を使用した内燃機関用のアルミニウム合金製
シリンダチューブおよびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年内燃機関用シリンダチューブは軽量
化および計測のための非磁性化が要請されており、本出
願人等は特に耐摩耗性が高いアルミニウム基繊維強化複
合材料、すなわちアルミニウム合金と炭素繊維とチタン
酸カリウムウイスカーとを複合化した材料を、アルミニ
ウム合金製の筒体内面に複合化したものを実願平１−１
６０４６９号（特開平３−２４２４０号公報）で提案し
た。
化および計測のための非磁性化が要請されており、本出
願人等は特に耐摩耗性が高いアルミニウム基繊維強化複
合材料、すなわちアルミニウム合金と炭素繊維とチタン
酸カリウムウイスカーとを複合化した材料を、アルミニ
ウム合金製の筒体内面に複合化したものを実願平１−１
６０４６９号（特開平３−２４２４０号公報）で提案し
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アルミ
ニウム基繊維強化複合材料とアルミニウム合金とは、加
圧鋳造法により複合化するため、加熱により強度が低下
しない鋳造用アルミニウム合金（たとえばＪＩＳ規格、
ＡＣ８Ａ）が使用されている。しかし、この鋳造用アル
ミニウム合金は引張強度が不足するため、アルミニウム
合金の肉厚を大きくする必要があり、複数のシリンダチ
ューブを並設する場合には、そのシリンダ間隔が大きく
なってしまうという問題があった。
ニウム基繊維強化複合材料とアルミニウム合金とは、加
圧鋳造法により複合化するため、加熱により強度が低下
しない鋳造用アルミニウム合金（たとえばＪＩＳ規格、
ＡＣ８Ａ）が使用されている。しかし、この鋳造用アル
ミニウム合金は引張強度が不足するため、アルミニウム
合金の肉厚を大きくする必要があり、複数のシリンダチ
ューブを並設する場合には、そのシリンダ間隔が大きく
なってしまうという問題があった。
【０００４】本発明は、上記問題点を解決して、薄い肉
厚で充分な強度が得られ、軽量化および非磁性化を実現
できるアルミニウム合金製シリンダチューブおよびその
製造方法を提供することを目的とする。
厚で充分な強度が得られ、軽量化および非磁性化を実現
できるアルミニウム合金製シリンダチューブおよびその
製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のアルミニウム合金製シリンダチューブは、炭
素繊維を主体とする繊維強化複合材料からなる内面層が
一体成形された鋳造用耐熱アルミニウム合金製の内筒体
と、この内筒体に外嵌固定された高強度アルミニウム合
金製の外筒体とからなるものである。
に本発明のアルミニウム合金製シリンダチューブは、炭
素繊維を主体とする繊維強化複合材料からなる内面層が
一体成形された鋳造用耐熱アルミニウム合金製の内筒体
と、この内筒体に外嵌固定された高強度アルミニウム合
金製の外筒体とからなるものである。
【０００６】または上記構成において、外筒体を加工用
高強度アルミニウム合金製としたものである。さらに上
記構成の繊維強化複合材料の繊維は、炭素繊維を主体と
し、チタン酸カリウムウイスカーが配合されたものであ
る。
高強度アルミニウム合金製としたものである。さらに上
記構成の繊維強化複合材料の繊維は、炭素繊維を主体と
し、チタン酸カリウムウイスカーが配合されたものであ
る。
【０００７】さらにまた、上記構成の繊維強化複合材料
は、鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維が繊維強
化複合材料全体に対して１５〜５０体積％の割合で配合
され、またチタン酸カリウムウイスカーが前記炭素繊維
に対して２０〜５０体積％の割合で配合されるととも
に、 炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとの合計
量が繊維強化複合材料全体の１８〜６０体積％の範囲で
複合化されたものである。
は、鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維が繊維強
化複合材料全体に対して１５〜５０体積％の割合で配合
され、またチタン酸カリウムウイスカーが前記炭素繊維
に対して２０〜５０体積％の割合で配合されるととも
に、 炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとの合計
量が繊維強化複合材料全体の１８〜６０体積％の範囲で
複合化されたものである。
【０００８】本発明に係るアルミニウム合金製シリンダ
チューブの製造方法は、先のアルミニウム合金製シリン
ダチューブを製造するに際し、先ず内面層のプリフォー
ム体を成形し、次に加圧鋳造法により、前記プリフォー
ム体に鋳造用耐熱アルミニウム合金を含浸させて、内面
に繊維強化複合材料製の内面層が複合化された内筒体を
形成し、さらに冷しばめにより、前記内筒体に外筒体を
外嵌固定したものである。
チューブの製造方法は、先のアルミニウム合金製シリン
ダチューブを製造するに際し、先ず内面層のプリフォー
ム体を成形し、次に加圧鋳造法により、前記プリフォー
ム体に鋳造用耐熱アルミニウム合金を含浸させて、内面
に繊維強化複合材料製の内面層が複合化された内筒体を
形成し、さらに冷しばめにより、前記内筒体に外筒体を
外嵌固定したものである。
【０００９】また上記方法において、プリフォーム体の
成形は、炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとを所
定の体積比で混合して水中に入れ、成型後、乾燥するも
のである。
成形は、炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとを所
定の体積比で混合して水中に入れ、成型後、乾燥するも
のである。
【００１０】
【作用】上記構成によれば、繊維強化複合材料からなる
内面層により、シリンダチューブとして必要な比摩耗
量、摩擦係数および硬さを確保することができるととも
に、対数減衰率も大きくでき、さらに加工用高強度アル
ミニウム合金製の外筒体により、ガス圧に対する強度を
確保することができる。したがって、薄い肉厚で充分な
強度が得られ、軽量化および計測のための非磁性化を図
ることができ、耐摩耗性および減衰率の向上を実現する
ことができる。
内面層により、シリンダチューブとして必要な比摩耗
量、摩擦係数および硬さを確保することができるととも
に、対数減衰率も大きくでき、さらに加工用高強度アル
ミニウム合金製の外筒体により、ガス圧に対する強度を
確保することができる。したがって、薄い肉厚で充分な
強度が得られ、軽量化および計測のための非磁性化を図
ることができ、耐摩耗性および減衰率の向上を実現する
ことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明に係るアルミニウム合金製シリ
ンダチューブおよびその製造方法の一実施例を図面に基
づき説明する。
ンダチューブおよびその製造方法の一実施例を図面に基
づき説明する。
【００１２】図１に示すように、このシリンダチューブ
１は、内面に繊維強化複合材料（以下ＣＦＲＭという）
からなる内面層２が複合化されて一体化された鋳造用耐
熱アルミニウム合金（たとえばＪＩＳ規格、ＡＣ８Ａ−
Ｔ６）製の内筒体３と、この内筒体３に冷しばめにより
外嵌固定された加工用高強度アルミニウム合金（たとえ
ばＪＩＳ規格、Ａ７０７５−Ｔ６）製の外筒体４とで構
成されている。
１は、内面に繊維強化複合材料（以下ＣＦＲＭという）
からなる内面層２が複合化されて一体化された鋳造用耐
熱アルミニウム合金（たとえばＪＩＳ規格、ＡＣ８Ａ−
Ｔ６）製の内筒体３と、この内筒体３に冷しばめにより
外嵌固定された加工用高強度アルミニウム合金（たとえ
ばＪＩＳ規格、Ａ７０７５−Ｔ６）製の外筒体４とで構
成されている。
【００１３】前記内面層２を構成するＣＦＲＭは、母材
となる鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維とチタ
ン酸カリウムウイスカーを複合化したもので、図２のＣ
ＦＲＭのミクロ組織を示す模式図に示すように、母地材
料としての鋳造用耐熱アルミニウム合金（たとえばＪＩ
Ｓ規格、ＡＣ８Ａ）１１に、長さが０．１〜１０ｍｍの
炭素繊維１２、およびチタン酸カリウムウイスカー（Ｋ
2 Ｏ・６ＴｉＯ2 ）１３を複合化したものであって、炭
素繊維１２の体積率がＣＦＲＭ全体に対して１５〜５０
体積％の割合となるように配合され、またチタン酸カリ
ウムウイスカー１３を炭素繊維１２に対して２０〜５０
体積％の割合で配合され（すなわち、炭素繊維１２：チ
タン酸カリウムウイスカー１３の体積比が５：１〜２：
１の範囲にされる）、かつ炭素繊維１２とチタン酸カリ
ウムウイスカー１３との合計量がＣＦＲＭ全体の１８〜
６０体積％の範囲にされている。
となる鋳造用耐熱アルミニウム合金に、炭素繊維とチタ
ン酸カリウムウイスカーを複合化したもので、図２のＣ
ＦＲＭのミクロ組織を示す模式図に示すように、母地材
料としての鋳造用耐熱アルミニウム合金（たとえばＪＩ
Ｓ規格、ＡＣ８Ａ）１１に、長さが０．１〜１０ｍｍの
炭素繊維１２、およびチタン酸カリウムウイスカー（Ｋ
2 Ｏ・６ＴｉＯ2 ）１３を複合化したものであって、炭
素繊維１２の体積率がＣＦＲＭ全体に対して１５〜５０
体積％の割合となるように配合され、またチタン酸カリ
ウムウイスカー１３を炭素繊維１２に対して２０〜５０
体積％の割合で配合され（すなわち、炭素繊維１２：チ
タン酸カリウムウイスカー１３の体積比が５：１〜２：
１の範囲にされる）、かつ炭素繊維１２とチタン酸カリ
ウムウイスカー１３との合計量がＣＦＲＭ全体の１８〜
６０体積％の範囲にされている。
【００１４】上記材料の複合化は加圧鋳造、粉末冶金等
の手法を用いて可能となるが、シリンダチューブを対象
とする場合は、強化繊維のプリフォーム体の製造が可能
で、かつ鋳造によって欠陥のないＣＦＲＭを得ることが
できる金型鋳造の可能な加圧鋳造法が最も望ましい。次
に炭素繊維１２とチタン酸カリウムウイスカー１３の役
割および複合化量の決定理由を説明する。
の手法を用いて可能となるが、シリンダチューブを対象
とする場合は、強化繊維のプリフォーム体の製造が可能
で、かつ鋳造によって欠陥のないＣＦＲＭを得ることが
できる金型鋳造の可能な加圧鋳造法が最も望ましい。次
に炭素繊維１２とチタン酸カリウムウイスカー１３の役
割および複合化量の決定理由を説明する。
【００１５】まず炭素繊維１２の複合化の役割は、ア
ルミニウム合金１１の母地より比重の小さい繊維であ
り、ＣＦＲＭの軽量化が可能である点、炭素繊維１２
のみでもアルミニウム合金１１の母地の耐摩耗性を向上
させることができるが、チタン酸カリウムウイスカー１
３との共存によって一層の耐摩耗性を向上をさせること
ができる点。アルミニウム合金１１の減衰特性を向上
させ、１５体積％以上の添加でアルミニウム合金の５
倍、軟鋼の３倍程度減衰率を増加させることができる点
である。反対に炭素繊維１２の体積率がＣＦＲＭ全体に
対して５０体積％を越えると、炭素繊維１２に添加する
チタン酸カリウムウイスカー１３の添加量が炭素繊維１
２に対して２０体積％未満となり、（炭素繊維１２とチ
タン酸カリウムウイスカー１３との合計量がＣＦＲＭ全
体の６０体積％以下とするため）、後述するようにプリ
フォーム体の成型性を阻害するからである。
ルミニウム合金１１の母地より比重の小さい繊維であ
り、ＣＦＲＭの軽量化が可能である点、炭素繊維１２
のみでもアルミニウム合金１１の母地の耐摩耗性を向上
させることができるが、チタン酸カリウムウイスカー１
３との共存によって一層の耐摩耗性を向上をさせること
ができる点。アルミニウム合金１１の減衰特性を向上
させ、１５体積％以上の添加でアルミニウム合金の５
倍、軟鋼の３倍程度減衰率を増加させることができる点
である。反対に炭素繊維１２の体積率がＣＦＲＭ全体に
対して５０体積％を越えると、炭素繊維１２に添加する
チタン酸カリウムウイスカー１３の添加量が炭素繊維１
２に対して２０体積％未満となり、（炭素繊維１２とチ
タン酸カリウムウイスカー１３との合計量がＣＦＲＭ全
体の６０体積％以下とするため）、後述するようにプリ
フォーム体の成型性を阻害するからである。
【００１６】またチタン酸カリウムウイスカー１３の複
合化の役割は、強化繊維に占める割合を炭素繊維１２
に対して２０〜５０体積％とすることによって、アルミ
ニウム合金１１の耐摩耗性を著しく向上させる点、炭
素繊維単独あるいはチタン酸カリウムウイスカー１３単
独の場合より、良好な耐摩耗性を得る点、炭素繊維１
２に混合することにより、プリフォーム体の成型を可能
とするバインダーの役割をなす点、アルミニウム合金
１１および炭素繊維１２に対し安定である点である。
合化の役割は、強化繊維に占める割合を炭素繊維１２
に対して２０〜５０体積％とすることによって、アルミ
ニウム合金１１の耐摩耗性を著しく向上させる点、炭
素繊維単独あるいはチタン酸カリウムウイスカー１３単
独の場合より、良好な耐摩耗性を得る点、炭素繊維１
２に混合することにより、プリフォーム体の成型を可能
とするバインダーの役割をなす点、アルミニウム合金
１１および炭素繊維１２に対し安定である点である。
【００１７】次に、両繊維１２，１３の複合化量は、プ
リフォーム体の強度、アルミニウム溶湯の浸透性（繊維
密度に依存）、さらに複合材の性能を考慮して決定され
る。すなわち、繊維密度すなわちＣＦＲＭに対する強化
繊維の割合（体積率）が６０体積％を越えるプリフォー
ム体は鋳造性が悪いため、上限は６０体積％とする。逆
に、プリフォーム体としたものを加圧鋳造した際に、複
合材中に繊維がからみ合って均一分散を得るためには１
８体積％以上が望ましく、下限は１８体積％とする。
リフォーム体の強度、アルミニウム溶湯の浸透性（繊維
密度に依存）、さらに複合材の性能を考慮して決定され
る。すなわち、繊維密度すなわちＣＦＲＭに対する強化
繊維の割合（体積率）が６０体積％を越えるプリフォー
ム体は鋳造性が悪いため、上限は６０体積％とする。逆
に、プリフォーム体としたものを加圧鋳造した際に、複
合材中に繊維がからみ合って均一分散を得るためには１
８体積％以上が望ましく、下限は１８体積％とする。
【００１８】次に、強化繊維に占めるチタン酸カリウム
ウイスカー１３の量が２０体積％（すなわち、炭素繊
維：チタン酸カリウムウイスカー＝５：１）以下ではプ
リフォーム体の強度が不十分で成形できない。逆に５０
体積％（炭素繊維：チタン酸カリウムウイスカー＝２：
１）を越えると、チタン酸カリウムウイスカー１３の集
合部が生じやすく均一な複合材となりにくい。したがっ
て、チタン酸カリウムウイスカー１３の強化繊維に占め
る量は２０〜５０体積％の範囲が良好である。特に炭素
繊維１２：チタン酸カリウムウイスカー１３＝３：１よ
り炭素繊維１２が多い範囲（３３体積％以下）では、摺
動特性すなわち耐摩耗性に優れている。
ウイスカー１３の量が２０体積％（すなわち、炭素繊
維：チタン酸カリウムウイスカー＝５：１）以下ではプ
リフォーム体の強度が不十分で成形できない。逆に５０
体積％（炭素繊維：チタン酸カリウムウイスカー＝２：
１）を越えると、チタン酸カリウムウイスカー１３の集
合部が生じやすく均一な複合材となりにくい。したがっ
て、チタン酸カリウムウイスカー１３の強化繊維に占め
る量は２０〜５０体積％の範囲が良好である。特に炭素
繊維１２：チタン酸カリウムウイスカー１３＝３：１よ
り炭素繊維１２が多い範囲（３３体積％以下）では、摺
動特性すなわち耐摩耗性に優れている。
【００１９】なお、アルミニウム合金１１の母地は複合
材の基礎強度を与えるものであり、部分的な複合化（シ
リンダチューブの内壁のみ等の場合）を行った場合は部
材の外殻を形成するものである。ＡＣ８Ａなどは時効硬
化性の強いアルミニウム合金であり、かつチタン酸カリ
ウムウイスカーや炭素繊維との濡れ性が良好であるた
め、母地合金として望ましい。
材の基礎強度を与えるものであり、部分的な複合化（シ
リンダチューブの内壁のみ等の場合）を行った場合は部
材の外殻を形成するものである。ＡＣ８Ａなどは時効硬
化性の強いアルミニウム合金であり、かつチタン酸カリ
ウムウイスカーや炭素繊維との濡れ性が良好であるた
め、母地合金として望ましい。
【００２０】たとえばより具体的な例として、単繊維が
直径５〜１５μｍ，長さ０．１〜１０ｍｍの炭素繊維１
２（真比重1.77ｇ／ｃｍ3 ）と、単繊維が直径０．４〜
１．５μｍ，長さ１０〜１００μｍのチタン酸カリウム
ウイスカー１３（真比重３．３ｇ／ｃｍ3 ）とを所定の
体積比で混合して水中に入れ、十分撹拌した後、金型に
用いたプレス成形（圧力２０ｋｇ f／ｃｍ2 ）により円
筒状に成形し、乾燥してプリフォーム体Ｐを製作する。
得られたプリフォーム体Ｐは形崩れすることはなく、取
扱いは容易であった。そしてこのプリフォーム体Ｐを、
図３に示す加圧鋳造装置２１を用いて加圧鋳造法により
複合化した。すなわち、このプリフォーム体Ｐを予熱し
た下型２２の形成部２２ａに配置し、下型２２上に上型
２３を重ねて固定した後、加圧用シリンダ装置２４を駆
動して母材溶湯Ｍ（鋳造用耐熱アルミニウム合金）を形
成部２２ａに供給し、プリフォーム体Ｐを体積率４０％
となるように複合化して、内面層２が一体化された内筒
体３を成形した。この時の注湯温度は７８０℃、加圧力
は５７７ｋｇｆ／ｃｍ2 、金型予熱温度は３００℃、加
圧時間は８分の条件であった。このようにして製造され
た肉厚が５ｍｍ程度の内面層２を有する鋳造用耐熱アル
ミニウム合金（たとえばＪＩＳ規格、ＡＣ８Ａ−Ｔ６）
製の中間筒３が製造できた。
直径５〜１５μｍ，長さ０．１〜１０ｍｍの炭素繊維１
２（真比重1.77ｇ／ｃｍ3 ）と、単繊維が直径０．４〜
１．５μｍ，長さ１０〜１００μｍのチタン酸カリウム
ウイスカー１３（真比重３．３ｇ／ｃｍ3 ）とを所定の
体積比で混合して水中に入れ、十分撹拌した後、金型に
用いたプレス成形（圧力２０ｋｇ f／ｃｍ2 ）により円
筒状に成形し、乾燥してプリフォーム体Ｐを製作する。
得られたプリフォーム体Ｐは形崩れすることはなく、取
扱いは容易であった。そしてこのプリフォーム体Ｐを、
図３に示す加圧鋳造装置２１を用いて加圧鋳造法により
複合化した。すなわち、このプリフォーム体Ｐを予熱し
た下型２２の形成部２２ａに配置し、下型２２上に上型
２３を重ねて固定した後、加圧用シリンダ装置２４を駆
動して母材溶湯Ｍ（鋳造用耐熱アルミニウム合金）を形
成部２２ａに供給し、プリフォーム体Ｐを体積率４０％
となるように複合化して、内面層２が一体化された内筒
体３を成形した。この時の注湯温度は７８０℃、加圧力
は５７７ｋｇｆ／ｃｍ2 、金型予熱温度は３００℃、加
圧時間は８分の条件であった。このようにして製造され
た肉厚が５ｍｍ程度の内面層２を有する鋳造用耐熱アル
ミニウム合金（たとえばＪＩＳ規格、ＡＣ８Ａ−Ｔ６）
製の中間筒３が製造できた。
【００２１】なお、一般に炭素繊維は金属との濡れ性が
悪いが、加圧鋳造法により両者を十分に接触させること
ができ、かつ短時間に加圧鋳造して凝固させるので、ア
ルミニウムと炭素が化合物を生成することがなく、材質
が著しく脆くなるようなことがない。なお、加圧力とし
ては３００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であることが望ましい。
悪いが、加圧鋳造法により両者を十分に接触させること
ができ、かつ短時間に加圧鋳造して凝固させるので、ア
ルミニウムと炭素が化合物を生成することがなく、材質
が著しく脆くなるようなことがない。なお、加圧力とし
ては３００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であることが望ましい。
【００２２】ついで、この複合体である内筒体３を０℃
に冷却し、加工用高強度アルミニウム合金（たとえばＪ
ＩＳ規格、７０７５−Ｔ６）製の外面筒４を５０℃程度
に加熱して冷しばめを行い、内面筒２と中間筒３からな
る複合体と外面筒４とを一体化する。ここで、冷しばめ
により内筒体３と外筒体４とを一体化するのは、加熱に
よる外筒体４の強度低下を避けるためである。なお、内
面筒２のない部分は切断して分離し使用される。
に冷却し、加工用高強度アルミニウム合金（たとえばＪ
ＩＳ規格、７０７５−Ｔ６）製の外面筒４を５０℃程度
に加熱して冷しばめを行い、内面筒２と中間筒３からな
る複合体と外面筒４とを一体化する。ここで、冷しばめ
により内筒体３と外筒体４とを一体化するのは、加熱に
よる外筒体４の強度低下を避けるためである。なお、内
面筒２のない部分は切断して分離し使用される。
【００２３】上記構成における内面層２と内筒体３と外
筒体４の材料特性を表１に示す。
筒体４の材料特性を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１に示すように、鋳造用耐熱アルミニウ
ム合金製の内筒筒３と加工用高強度アルミニウム合金製
の外筒体４は、内側から外側にかけて連続的な物理特
性、たとえば熱膨張率および熱伝導率を示し、使用中に
熱膨張差による歪みが生じることはない。また、引張強
さは加工用高強度アルミニウム合金製の外面筒４が著し
く高く、シリンダチューブ１としては高強度化されてい
る。
ム合金製の内筒筒３と加工用高強度アルミニウム合金製
の外筒体４は、内側から外側にかけて連続的な物理特
性、たとえば熱膨張率および熱伝導率を示し、使用中に
熱膨張差による歪みが生じることはない。また、引張強
さは加工用高強度アルミニウム合金製の外面筒４が著し
く高く、シリンダチューブ１としては高強度化されてい
る。
【００２６】次に、シリンダチューブ材料としての諸特
性の比較を表２に示す。 （以下 余白）
性の比較を表２に示す。 （以下 余白）
【００２７】
【表２】
【００２８】表２からも明らかなように，ＣＦＲＭ製の
内面層２が複合化された内筒体３に、加工用高強度アル
ミニウム合金製の外面筒４が外嵌されて形成されたシリ
ンダチューブ１は、比摩耗量、摩擦係数も優れており、
しかも対数減衰率が大きい利点もあり、シリンダチュー
ブ１の摺動材料として適していることがわかる。
内面層２が複合化された内筒体３に、加工用高強度アル
ミニウム合金製の外面筒４が外嵌されて形成されたシリ
ンダチューブ１は、比摩耗量、摩擦係数も優れており、
しかも対数減衰率が大きい利点もあり、シリンダチュー
ブ１の摺動材料として適していることがわかる。
【００２９】上記実施例によれば、内燃機関部品のなか
でも、特に高温、摩耗環境下で耐久性を要求されるシリ
ンダチューブ１の耐熱、耐摩耗性をＣＦＲＭ製の内面層
２を複合化した内筒体３によって向上させ、ガス圧など
の負荷に耐える高強度化を、同種の加工用高強度アルミ
ニウム合金の複層化によって可能とすることができた。
また内筒体３は、硬度的に大きな向上はないが、外周を
加工用高強度アルミニウム合金製の外面筒４で包むた
め、シリンダチューブとして強度面で問題が生じること
はない。
でも、特に高温、摩耗環境下で耐久性を要求されるシリ
ンダチューブ１の耐熱、耐摩耗性をＣＦＲＭ製の内面層
２を複合化した内筒体３によって向上させ、ガス圧など
の負荷に耐える高強度化を、同種の加工用高強度アルミ
ニウム合金の複層化によって可能とすることができた。
また内筒体３は、硬度的に大きな向上はないが、外周を
加工用高強度アルミニウム合金製の外面筒４で包むた
め、シリンダチューブとして強度面で問題が生じること
はない。
【００３０】なお、上記実施例では外筒体４に加工用高
強度アルミニウム合金を使用したが、同様に強度が高
く、鋳造用耐熱アルミニウム合金製の内筒筒３に対して
物理特性が連続するようなものであれば、他の高強度ア
ルミニウム合金でもよい。
強度アルミニウム合金を使用したが、同様に強度が高
く、鋳造用耐熱アルミニウム合金製の内筒筒３に対して
物理特性が連続するようなものであれば、他の高強度ア
ルミニウム合金でもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、繊維強化
複合材料からなる内面層により、シリンダチューブとし
て必要な比摩耗量、摩擦係数および硬さを確保すること
ができるとともに、対数減衰率も大きくでき、加工用高
強度アルミニウム合金製の外筒体により、ガス圧に対す
る強度を確保することができる。したがって、薄い肉厚
で充分な強度が得られ、軽量化および計測のための非磁
性化を図ることができ、耐摩耗性および減衰率の向上を
実現することができる。
複合材料からなる内面層により、シリンダチューブとし
て必要な比摩耗量、摩擦係数および硬さを確保すること
ができるとともに、対数減衰率も大きくでき、加工用高
強度アルミニウム合金製の外筒体により、ガス圧に対す
る強度を確保することができる。したがって、薄い肉厚
で充分な強度が得られ、軽量化および計測のための非磁
性化を図ることができ、耐摩耗性および減衰率の向上を
実現することができる。
【図１】本発明に係るシリンダチューブの一実施例を示
す一部切欠き斜視図である。
す一部切欠き斜視図である。
【図２】繊維強化複合材のミクロ組織を示す模式図であ
る。
る。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ加圧鋳造装置による
プリフォーム体の複合化作業の説明図である。
プリフォーム体の複合化作業の説明図である。
１ シリンダチューブ ２ 内面筒 ３ 中間筒 ４ 外面筒 １１ アルミニウム合金 １２ 炭素繊維 １３ チタン酸カリウムウイスカー ２１ 加圧鋳造装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小竹 誠一 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 堀田 隆一 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 張 沂濱 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】炭素繊維を主体とする繊維強化複合材料か
らなる内面層が一体成形された鋳造用耐熱アルミニウム
合金製の内筒体と、 この内筒体に外嵌固定された高強度アルミニウム合金製
の外筒体とからなることを特徴とするアルミニウム合金
製シリンダチューブ。 - 【請求項２】外筒体を加工用高強度アルミニウム合金製
としたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合
金製シリンダチューブ。 - 【請求項３】繊維強化複合材料の繊維は、炭素繊維を主
体とし、チタン酸カリウムウイスカーが配合されたこと
を特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム合金
製シリンダチューブ。 - 【請求項４】繊維強化複合材料は、鋳造用耐熱アルミニ
ウム合金に、炭素繊維が繊維強化複合材料全体に対して
１５〜５０体積％の割合で配合され、 またチタン酸カリウムウイスカーが前記炭素繊維に対し
て２０〜５０体積％の割合で配合されるとともに、 炭素繊維とチタン酸カリウムウイスカーとの合計量が繊
維強化複合材料全体の１８〜６０体積％の割合で複合化
されたことを特徴とする請求項１または２記載のアルミ
ニウム合金製シリンダチューブ。 - 【請求項５】請求項１記載のアルミニウム合金製シリン
ダチューブを製造するに際し、 先ず内面層のプリフォーム体を成形し、 次に加圧鋳造法により、前記プリフォーム体に鋳造用耐
熱アルミニウム合金を含浸させて、内面に繊維強化複合
材料製の内面層が複合化された内筒体を形成し、 さらに冷しばめにより、前記内筒体に外筒体を外嵌固定
したことを特徴とするアルミニウム合金製シリンダチュ
ーブの製造方法。 - 【請求項６】プリフォーム体の成形は、炭素繊維とチタ
ン酸カリウムウイスカーとを所定の体積比で混合して水
中に入れ、成型後、乾燥することを特徴とする請求項５
記載のアルミニウム合金製シリンダチューブの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13348294A JPH083661A (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | アルミニウム合金製シリンダチューブおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13348294A JPH083661A (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | アルミニウム合金製シリンダチューブおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH083661A true JPH083661A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=15105807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13348294A Pending JPH083661A (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | アルミニウム合金製シリンダチューブおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083661A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100798702B1 (ko) * | 2006-08-24 | 2008-01-28 | (주)라컴텍 | 복합재료 하이브리드 거더 |
| CN107354408A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-17 | 太仓市雅兴精密冲压件厂 | 一种高韧性耐腐蚀压铸件 |
| CN118699394A (zh) * | 2024-06-03 | 2024-09-27 | 西安理工大学 | 镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法 |
-
1994
- 1994-06-16 JP JP13348294A patent/JPH083661A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100798702B1 (ko) * | 2006-08-24 | 2008-01-28 | (주)라컴텍 | 복합재료 하이브리드 거더 |
| CN107354408A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-11-17 | 太仓市雅兴精密冲压件厂 | 一种高韧性耐腐蚀压铸件 |
| CN118699394A (zh) * | 2024-06-03 | 2024-09-27 | 西安理工大学 | 镀铜钛合金丝增强铝基复合材料的制备方法 |
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