(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造型内に環状の複合化用予備成形体及び環状の中子部材をセットするに先立ち、該環状の複合化用予備成形体内に該環状の中子部材を挿入作業により圧入保持させる複合金属部材の製造方法において、
前記複合化用予備成形体として、該複合化用予備成形体の内径が該複合化用予備成形体の軸心方向一方側から他方側に向うに従って均一勾配をもって拡径されたものを用意し、
前記中子部材として、該中子部材の外径が該中子部材の軸心方向一方側から他方側に向うに従って前記複合化用予備成形体と同じ勾配をもって拡径されていると共に、該中子部材の軸心方向一方側の外径が前記複合化用予備成形体の軸心方向一方側の内径よりも嵌合代分だけ大きくされたものを用意し、
前記複合化用予備成形体内に前記中子部材を圧入保持させる際、前記中子部材の軸心方向一方側を、該複合化用予備成形体内に、該複合化用予備成形体の軸心方向他方側から該複合化用予備成形体の軸心方向一方側に向けて挿入する、
ことを特徴とする複合金属部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
位置決め治具として、第１規制面と、該第１規制面よりも上下方向において相対的に異なる位置をとる第２規制面とを有するものを用意し、
前記複合化用予備成形体に対して前記中子部材を挿入させるに際して、該複合化用予備成形体を前記第１規制面に載置しておき、該複合化用予備成形体に対する前記中子部材の挿入を前記第２規制面により規制する、
ことを特徴とする複合金属部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記型が合わせ型とされ、
前記型内への前記複合化用予備成形体及び前記中子部材のセットに際して、該複合化用予備成形体の外周部を前記合わせ型の合わせ面部において挟持する、
ことを特徴とする複合金属部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
注湯口からの注湯後において、該注湯口を閉塞しつつ、該型内を気体により加圧する、
ことを特徴とする複合金属部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合金属部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合金属部材の製造においては、強度の向上を図ると共に冷却用空洞を鋳造品に形成すべく、特開昭６０−１３９５５号公報に示すように、型内へのセット前に、湾曲（公報では円環状に形成）した複合化用予備成形体の内側部（公報では内周面）に中子部材を保持し、その状態で複合化用予備成形体と中子部材とを型内にセットすることが行われている。具体的には、複合化用予備成形体の内側部に中子部材を保持するに際しては、複合化用予備成形体の内側部を切り欠いて段部を形成し、その段部に中子部材を着座させると共に、セット時や鋳造の途中に中子部材が脱落することを防止するために、接着剤やワイヤ等の補助的固定手段を用いることにより中子部材を複合化用予備成形体に固定することが行われている。
【０００３】
一方、上記特開昭６０−１３９５５号公報の内容では、接着剤やワイヤ等の補助的固定手段を別途、用意しなければならないばかりか、中子部材と複合化用予備成形体との固定作業が煩雑にならざるを得ないことに鑑み、それを是正すべく、複合化用予備成形体の内側部に中子部材を圧入することが検討されている。この方法によれば、単に圧入作業だけで、複合化用予備成形体と中子部材とが保持状態（圧入状態）となり、補助的固定手段を別途、用意する必要はなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複合化用予備成形体の内側部に中子部材を圧入する場合、圧入開始当初から圧入終了位置（所定の進入度合いの圧入状態）になるまでの圧入過程（挿入過程）の間、一貫して、複合化用予備成形体及び中子部材は、互いに大きな力を及ぼしあい、それに基づき、複合化用予備成形体、中子部材は、変形、破損するおそれがある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、複合金属部材の製造方法において、複合化用予備成形体に中子部材を保持させるに際して、損傷等を生じさせることなく、中子部材を複合化用予備成形体に簡単に保持させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を達成するために本発明（請求項１の発明）にあっては、
鋳造型内に環状の複合化用予備成形体及び環状の中子部材をセットするに先立ち、該環状の複合化用予備成形体内に該環状の中子部材を挿入作業により圧入保持させる複合金属部材の製造方法において、
前記複合化用予備成形体として、該複合化用予備成形体の内径が該複合化用予備成形体の軸心方向一方側から他方側に向うに従って均一勾配をもって拡径されたものを用意し、
前記中子部材として、該中子部材の外径が該中子部材の軸心方向一方側から他方側に向うに従って前記複合化用予備成形体と同じ勾配をもって拡径されていると共に、該中子部材の軸心方向一方側の外径が前記複合化用予備成形体の軸心方向一方側の内径よりも嵌合代分だけ大きくされたものを用意し、
前記複合化用予備成形体内に前記中子部材を圧入保持させる際、前記中子部材の軸心方向一方側を、該複合化用予備成形体内に、該複合化用予備成形体の軸心方向他方側から該複合化用予備成形体の軸心方向一方側に向けて挿入する構成としてある。
【０００７】
請求項１の好ましい態様としては請求項２〜４の記載の通りとなる。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、環状の複合化用予備成形体に環状の中子部材を挿入する作業の下、複合化用予備成形体の内周面（傾斜面）に、その軸心方向他方側から一方側に向けて、中子部材の外周面（傾斜面）を、その軸心方向一方側を挿入先端側として挿入することから、複合化用予備成形体の傾斜面、中子部材の傾斜面に基づき、挿入過程の終了段階において初めて、複合化用予備成形体の内側面に中子部材が密嵌合（圧入）され、挿入過程の開始から終了段階までの間においては、複合化用予備成形体と中子部材とは、互いに力を及ぼし合わないことになる。このため、複合化用予備成形体に中子部材を保持させるに際して、損傷等を生じさせることなく、中子部材を複合化用予備成形体に簡単に保持させることができることになる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、複合化用予備成形体に対して中子部材を挿入させるに際して、該複合化用予備成形体を位置決め治具の第１規制面に載置しておき、該複合化用予備成形体に対する中子部材の挿入を位置決め治具の第２規制面により規制することから、上下方向において相対的に異なる位置をとる第１、第２規制面の関係を利用して、中子部材の挿入作業だけで、簡単且つ正確に、複合化用予備成形体と中子部材との位置決めを行うことができることになる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、型が合わせ型とされ、型内への複合化用予備成形体及び中子部材のセットに際して、該複合化用予備成形体の外周部を合わせ型の合わせ面部において挟持することから、中子部材を複合化用予備成形体を介して簡単且つ確実に保持できると共に、鋳造時に複合化用予備成形体内のエアを合わせ面部を利用して確実に排出して未複合部のない健全な複合金属部材を製造できることになる。
【００１１】
請求項４の発明によれば、注湯口からの注湯後において、該注湯口を閉塞しつつ、該型内を気体により加圧することから、高圧に耐える型を用いなくても、溶湯を簡単且つ適正に複合化用予備成形体内に含浸させることができることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１において、符号１は、複合金属部材としてのピストンで、このピストン１においては、ピストンリング溝部相当部分が複合化されて部分的に複合部２が形成され、その複合部２の一方側（ピストン外周面側）にピストンリング溝３が形成されており、複合部２の他方側（ピストン内部側）には、ピストン１内部において、オイル冷却空洞４が隣接配置されている。
【００１４】
このようなピストンの製造は、次のようにして行われる。
【００１５】
先ず、リング状の複合化用予備成形体５（図２参照）とリング状の中子部材としての塩中子６（図３参照）とを用意する。複合部２の材料、オイル冷却空洞４形成のための材料を準備するためである。
具体的に説明すれば、上記複合化用予備成形体５は多孔性を有しており、その内周面は、その軸心Ｏ１方向一方側（図２中、上側）の内径Ｄ１が軸心Ｏ１方向他方側（図２中、下側）の内径Ｄ２よりも縮径されるように傾斜された平坦な傾斜面７とされている。この傾斜面７は、図２に示すように、その周方向全周に亘って、軸心Ｏ１方向に対して均一勾配θ１をもって傾斜されており、その勾配θ１は、本実施形態においては、３度とされている。
上記塩中子６の外周面は、その軸心Ｏ２方向一方側（図３中、上側）の外径ｄ１が軸心Ｏ２方向他方側（図３中、下側）の外径ｄ２よりも縮径されるように傾斜された平坦な傾斜面８とされている。この傾斜面８は、図３に示すように、その周方向全周に亘って、軸心Ｏ２方向に対して均一勾配θ２をもって傾斜されており、その勾配θ２は、本実施形態においては、３度とされている。この塩中子６の外径ｄ１は、前記複合化用予備成形体５の内径Ｄ１よりも幾分大きくされて嵌合代が設定されており（締りばめ）、その嵌合代は、本実施形態においては、−０．２（＝複合化用予備成形体５の基準内径（例えば６８．５mm）Ｄ−塩中子６の基準外径（例えば６８．７mm）ｄ）とされている。
【００１６】
次に、図４に示すように、位置決め治具９上に複合化用予備成形体５を載置し、その複合化用予備成形体５内に塩中子６を挿入する。複合化用予備成形体５に対して塩中子６を所定の嵌合度合いで嵌合保持させるためである。
具体的に説明すれば、上記位置決め治具９は、その上面に第１規制面１１と、第２規制面１０とを有しており、第１、第２規制面１１、１０は、いずれも平坦面とされている。第２規制面１０は、複合化用予備成形体５の内部に略収まる大きさをもって第１規制面１１よりも若干高く設定されており、この第１規制面１１と第２規制面１０との上下方向における差は、複合化用予備成形体５に対する塩中子６の嵌合度合いを所定のものにするために設けられている。上記位置決め治具９上への複合化用予備成形体５の載置は、該複合化用予備成形体５の内径Ｄ１側を下方側に向けて、該複合化用予備成形体５の内部に第２規制面１０を収納しつつ、該複合化用予備成形体５を第１規制面１１上に載置することにより行われる。
上記複合化用予備成形体５内への塩中子６の挿入は、塩中子６の外径ｄ１側を下方側に向けつつ、該塩中子６が第２規制面１０に当接されて挿入動が規制されるまで行われる。これにより、塩中子６は、複合化用予備成形体５内の所定位置までほとんど摩擦抵抗を生じさせることなく挿入され、その所定位置を過ぎた頃から、塩中子６は、複合化用予備成形体５内に圧入され、複合化用予備成形体５に対する塩中子６の嵌合度合いは所定のものとなる。
【００１７】
具体的には、前述の如く、複合化用予備成形体５の内周面及び塩中子６の外周面の勾配を３度、嵌合代を０．２とした場合には、図５の特性線ｆ１に示すように、挿入過程の終了段階まで圧入力はほぼ０となり、その終了段階以降において、圧入力が上昇し始めることになり、それに基づき複合化用予備成形体５内に塩中子６が嵌合保持されることになる。一方、図６に示すように、複合化用予備成形体５０の内周面及び塩中子６０の外周面の勾配を０度（傾斜面を形成しない場合）、嵌合代を０．２とした場合には、図５の特性線ｆ２に示すように、複合化用予備成形体５０内への塩中子６０の挿入当初から挿入終了まで圧入状態となり、複合化用予備成形体５０と塩中子６０とは、互いに力を及ぼしあうことになって、両者５０、６０は、損傷する可能性が生じることになる。
【００１８】
次に、塩中子６を保持した複合化用予備成形体５の内径Ｄ２側を下方に向けた状態で（図７参照）、該複合化用予備成形体５の外周部を、サイド型（一対のサイド型）１２と上型１３との合わせ面部１２ａ、１３ａに挟持する。サイド型１２と上型１３との合わせ面部１２ａ、１３ａに複合化用予備成形体５の外周部を挟持するのは、サイド型１２と上型１３との合わせ面部１２ａ、１３ａを利用して、型１２、１３への複合化用予備成形体５のセットを容易にするだけでなく、その合わせ面部１２ａ、１３ａを利用して、複合化時（鋳造時）に、該複合化用予備成形体５内のエアを確実に排出できるようにするためである。このため、合わせ面部１２ａを切欠いて、複合化用予備成形体５の外周部を保持するための保持溝１４が形成され、また、上型１３とサイド型１２との間に隙間等を形成してエア排出通路１５が形成されることになっている。勿論、このエア排出通路１５は、エアを排出することができるだけでなく、エア排出後、そのエア排出路１５内に流出する溶湯を迅速に凝固させる機能をも有している。
【００１９】
次に、サイド型１２の湯道１６の湯口１７を湯口シール１８により塞ぎ、上型１３の気体導入パイプ１９から気体を導入して、型１２、１３内の溶湯を加圧する。溶湯を多孔性複合化用予備成形体５内に含浸させて、複合部２を形成するためである。ここで、加圧手段として、気体を用いているのは、高圧に耐える型を用いなくてもよいようにしたり、塩中子が過度の圧力により破損することを防ぐ等のためである。
【００２０】
次に、溶湯の凝固後、鋳造品（ピストン素材）を取り出し、その鋳造品に水注入通路（図示略）を加工し、その水注入通路を介して水を注入することにより塩中子６を排除すると共に、複合部２の切削加工を行ってピストンリング溝３を形成する。これにより、所望のピストン１が得られることになる。
【００２１】
以上実施形態について説明したが本発明にあっては、複合化用予備成形体５、塩中子６が環状である場合に限らず、湾曲したもの（切欠き円環状のもの）をも含む。
【００２２】
尚、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましい或いは利点として載されたものに対応したものを提供することをも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたピストンを説明する説明図。
【図２】実施形態に係る複合化用予備成形体を示す縦断面図。
【図３】実施形態に係る塩中子を示す縦断面図。
【図４】図２の複合化用予備成形体に対して図３の塩中子を所定の嵌合保持状態に嵌合保持する方法を説明する説明図。
【図５】複合化用予備成形体に対する塩中子の圧入力に関し、複合化用予備成形体の内周面及び塩中子の外周面に勾配を持たせる場合と持たせない場合とを比較した特性線図。
【図６】複合化用予備成形体の内周面及び塩中子の外周面に勾配を持たせない場合において、その複合化用予備成形体と塩中子とを嵌合保持した状態を示す図。
【図７】型へのセット時における複合化用予備成形体及び塩中子の姿勢を示す図。
【図８】型を用いて実施形態に係るピストンの製造を説明する説明図。
【符号の説明】
１ ピストン
５ 複合化用予備成形体
６ 塩中子
７ 複合化用予備成形体の傾斜面（内周面）
８ 塩中子の傾斜面（外周面）
９ 位置決め治具
１１ 第１規制面
１０ 第２規制面
１２ サイド型
１２ａ サイド型の合わせ面部
１３ 上型
１３ａ 上型の合わせ面部
１９ 気体導入パイプ
Ｏ１ 複合化用予備成形体の軸心
Ｏ２ 塩中子の軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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