JP2000202614A - Preform - Google Patents

Preform

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JP2000202614A
JP2000202614A JP11000975A JP97599A JP2000202614A JP 2000202614 A JP2000202614 A JP 2000202614A JP 11000975 A JP11000975 A JP 11000975A JP 97599 A JP97599 A JP 97599A JP 2000202614 A JP2000202614 A JP 2000202614A
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JP
Japan
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preform
molten metal
flow
metal
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP11000975A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akimitsu Suyama
了充 須山
Masato Motoyoshi
正人 元吉
Munekimi Hasegawa
宗侯 長谷川
Eiji Shiotani
英爾 塩谷
Yuichiro Hara
裕一郎 原
Akira Tsujimura
明 辻村
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.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothen the flow of molten metal, to reduce the portion faced to the flow vertically crossing to the molten metal flow, and to thereby prevent the breakage and form a sound fiber reinforcing composite material by chamfering the outer peripheral surface of a cylindrical end surface at flow-in side matrix metal in the casting time. SOLUTION: The angle of chamfer on a preform in formed as >=45 deg. to the cylindrical end surface, and it is desirable to arrange the roundness between the chamfer and the end surface. The preform 2 is formed as a hollow cylindrical shape having the hollow part 2h by combining and fixing the reinforcing fiber with binder by using a slurry method, etc. The outer peripheral surface 2e and the inner peripheral surface 2i are formed between the end surface 2f at the flow-in side of the molten metal and the end part 2g at the lower side. Further, the outer peripheral 2s side of the cylindrical end part 2f in the preform 2 is chamfered and formed to the tapered shape having the tapered surface 2t. The roundness is formed at the portion of the tapered surface 2t in contact with the outer peripheral surface 2s to smoothen the flow-in of the molten metal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンブロック
等の自動車部品等に多用されている金属基複合材料のプ
リフォーム(繊維強化予備成形体)に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a preform (fiber-reinforced preform) of a metal-based composite material which is frequently used for automobile parts such as engine blocks.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車製造等の材料分野において、異種
材料を組み合わせて所望の特性を持たせる金属基複合材
料(MMC:Metal Matrix Composite)があり、その中
に、アルミナ繊維等の金属繊維類や炭化ケイ素ウィスカ
繊維等のセラミック繊維類を強化繊維とし、アルミ、チ
タン、マグネシウム等の軽合金をマトリックス金属とし
た繊維強化金属基複合材料(FRM:FIBER REINFORCED
METAL)がある。
2. Description of the Related Art In the field of materials such as automobile manufacturing, there is a metal matrix composite material (MMC: Metal Matrix Composite) in which different materials are combined to have desired characteristics. Fiber reinforced metal matrix composite material (FRM: FIBER REINFORCED) using ceramic fibers such as silicon carbide whisker fibers as reinforcing fibers and a light metal such as aluminum, titanium, magnesium, etc. as matrix metal.
METAL).

【0003】この繊維強化金属基複合材料は、軽くて丈
夫な材料を作ることを目指して、構造材料として発達し
てきており、単一材料では到底望めない複雑な機能を持
たせることができるので、軽量化が著しく進んでいる自
動車の分野でも多用されてきている。
[0003] This fiber-reinforced metal matrix composite material has been developed as a structural material with the aim of producing a light and durable material, and since it can have a complicated function which cannot be expected with a single material, It has also been used extensively in the field of automobiles, where weight reduction has progressed significantly.

【0004】このようなアルミナ繊維とアルミ合金に代
表される繊維強化金属基複合材料は、例えば、図6に示
すように、シリンダブロック50等の鋳物部品のボルト締
結部(ボス部)45、46、47やクランクジャーナルスラス
ト部48等の構造的強度を増加するのに使用されている。
Such a fiber-reinforced metal matrix composite material typified by alumina fiber and aluminum alloy is, for example, as shown in FIG. 6, bolted portions (boss portions) 45, 46 of a casting part such as a cylinder block 50. , 47 and the crank journal thrust section 48 are used to increase the structural strength.

【0005】この繊維強化金属基複合部材を製造する場
合には、シリンダブロック等の製品の型の中の補強を意
図する部分に、予め強化繊維をバインダーで固定して、
円筒形状等の所定の形状に成形したプリフォーム(繊維
強化予備成形体)を、300℃〜800℃の間に予熱し
た後に型組し、そこに、マトリックス金属を溶融した溶
湯を流し込んで、約4904kPa(500kgf/c
2 )〜9807kPa(1000kgf/cm2 )の
圧力で加圧して、溶湯をこのプリフォームに浸透させ
て、ダイキャストや溶融鍛造法(スクィーズキャスト)
等の鋳造方法で型成形している。
[0005] In the case of manufacturing this fiber-reinforced metal matrix composite member, reinforcing fibers are fixed in advance to a part of a product mold such as a cylinder block to be reinforced by a binder.
A preform (fiber-reinforced preform) formed into a predetermined shape such as a cylindrical shape is preheated between 300 ° C. and 800 ° C., then assembled, and a molten metal in which a matrix metal is melted is poured into the preform. 4904kPa (500kgf / c
m 2 ) to 9807 kPa (1000 kgf / cm 2 ) to infiltrate the molten metal into this preform, die casting or melt forging (squeeze casting)
And the like.

【0006】従来技術においては、この繊維強化金属基
複合部材は、図7及び図8に示すような中空部20hを持
つ円筒形状のプリフォーム20を用いて、この円筒形状の
プリフォーム20を鋳造時に溶湯の通路に配置して加圧鋳
造により製造されている。
In the prior art, this fiber reinforced metal matrix composite member is formed by casting a cylindrical preform 20 using a cylindrical preform 20 having a hollow portion 20h as shown in FIGS. It is sometimes manufactured by pressure casting while being arranged in the passage of the molten metal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのプ
リフォーム20と型3との間に関しては、製品の補強の弱
い部分をできるだけ少なくするために、溶湯の通路80と
なる隙間Cが狭くされるので、溶湯の通過に際して、プ
リフォーム20の溶湯の流入により、流入側の端部20fに
大きな力が加わり、この端部20sの一部が破損して欠け
るという問題がある。
However, in the space between the preform 20 and the mold 3, the gap C serving as the passage 80 for the molten metal is narrowed in order to minimize the portion where the reinforcement of the product is weak. When the molten metal passes through the preform 20, a large force is applied to the inflow-side end 20f, and a part of the end 20s is broken and chipped.

【0008】また、この隙間Cが狭いと空気やガスの溜
まりが生じて溶湯が通り難く、十分にプリフォーム20の
外周面20sに行き渡らなくなるので、溶湯の加圧時にプ
リフォーム20が周囲から均等に加圧されなくなり、不均
等な圧力を受けて、プリフォーム20が内部割れを生じる
という問題がある。
If the gap C is small, the air or gas is accumulated and it is difficult for the molten metal to pass through, and the molten metal does not sufficiently reach the outer peripheral surface 20s of the preform 20, so that the preform 20 is evenly distributed from the surroundings when the molten metal is pressurized. The preform 20 is not pressurized, and receives an uneven pressure.

【0009】更には、セットしたプリフォーム20が変形
及び破損したり、また、マトリックス金属の部分に空洞
が生じたり、あるいは、強化繊維への含浸が不十分とな
った複合化不良部分が発生したりして、繊維強化複合部
材の品質が低下することになる。
Furthermore, the set preform 20 may be deformed and broken, a cavity may be formed in the matrix metal portion, or a complex defective portion where the impregnation of the reinforcing fiber is insufficient may occur. As a result, the quality of the fiber-reinforced composite member deteriorates.

【0010】特に、強化対象の部分が長く、プリフォー
ム20が長い円筒状になる場合には、このプリフォーム20
周辺への湯廻りが特に重要となり、このプリフォーム20
の強化繊維の間にマトリックス金属の溶湯を浸透させる
ために、このプリフォーム20の周囲に溶湯が十分に廻
り、均一な加圧ができるようにする必要がある。
In particular, when the portion to be strengthened is long and the preform 20 has a long cylindrical shape, the preform 20
This is especially important for the surrounding area.
In order for the molten metal of the matrix metal to penetrate between the reinforcing fibers, it is necessary that the molten metal is sufficiently circulated around the preform 20 so that uniform pressurization can be performed.

【0011】そして、これらの不良発生の防止には、プ
リフォーム20の周壁あるいは通路用の隙間Cを比較的大
きく設けることにより、溶湯をプリフォーム20周囲に供
給し、加圧時の圧力を均等に伝搬させることが有効であ
るとの知見が得られている。
In order to prevent the occurrence of such defects, the peripheral wall of the preform 20 or the gap C for the passage is provided relatively large so that the molten metal is supplied to the periphery of the preform 20 and the pressure at the time of pressurization is equalized. It has been found that it is effective to propagate to

【0012】しかしながら、この通路80用の隙間Cをあ
る程度の大きさにしようとすると、その分だけプリフォ
ーム20の外径Dが小さくなり、強化繊維が配分される部
分が小さくなるので、強化される部分が小さくなり補強
が不十分になる。また、繊維部分の表面積も小さくなる
ので、プリフォームの繊維とマトリックス金属との界面
の面積が小さくなり界面全体としての強度が低下すると
いう問題がある。
However, if the clearance C for the passage 80 is to be increased to a certain extent, the outer diameter D of the preform 20 becomes smaller by that amount, and the portion where the reinforcing fibers are distributed becomes smaller. And the reinforcement becomes insufficient. Further, since the surface area of the fiber portion is also reduced, there is a problem that the area of the interface between the fiber of the preform and the matrix metal is reduced, and the strength of the entire interface is reduced.

【0013】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、円筒状のプリフォーム
の先端側を面取りしてテーパー形状に形成することによ
り、鋳造時に溶湯の流れをスムーズにして、また、溶湯
の流れに垂直に交差して流れに直面する部分を少なくす
ることにより、プリフォームの破損を防止できて、健全
な繊維強化複合部材を形成することができるプリフォー
ムを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to form a tapered shape by chamfering the tip side of a cylindrical preform so that the flow of molten metal during casting can be improved. Preform that can prevent damage to the preform and form a sound fiber-reinforced composite member by reducing the portion of the melt that faces perpendicularly to the flow of the molten metal. Is to provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するためのプリフォーム(繊維強化予備成形体)は、強
化繊維とマトリックス金属とで形成される繊維強化金属
基複合部材に使用される筒形状のプリフォームにおい
て、鋳造時のマトリックス金属の溶湯が流入する側の前
記筒形状の端面の外周側を面取りして形成される。
A preform (fiber-reinforced preform) for achieving the above object is used for a fiber-reinforced metal matrix composite member formed of a reinforcing fiber and a matrix metal. The cylindrical preform is formed by chamfering the outer peripheral side of the cylindrical end face on the side into which the molten metal of the matrix metal at the time of casting flows.

【0015】即ち、鋳造時における溶湯の流入方向に対
して、プリフォームの端部をテーパー形状に形成して、
流入方向に直交する面の部分を減少することにより、溶
湯の流入時の溶湯の流れの円滑化とプリフォーム端部の
破損の防止を図るものである。
That is, the end of the preform is formed in a tapered shape with respect to the inflow direction of the molten metal during casting.
By reducing the portion of the surface perpendicular to the inflow direction, the flow of the molten metal at the time of inflow of the molten metal is prevented and the end of the preform is prevented from being damaged.

【0016】以上の構成によれば、プリフォームの円筒
の端部の外周側をテーパー状に形成したので、溶湯の流
れをスムーズにすることができ、鋳造時の湯廻りを改良
できるので、このプリフォームへの加圧がより均一且つ
等圧的となる。また、溶湯の流入方向に対して斜めにな
るテーパー面を設けて、溶湯の流れに対して垂直な面積
を極力少なくし、プリフォームに当たる流れを斜行させ
て逸らすので、プリフォームの破損が防止される。
According to the above construction, since the outer peripheral side of the end of the cylinder of the preform is formed in a tapered shape, the flow of the molten metal can be made smooth and the flow of the molten metal during casting can be improved. Pressing on the preform becomes more uniform and isobaric. In addition, a taper surface that is oblique to the inflow direction of the molten metal is provided, minimizing the area perpendicular to the flow of the molten metal, and deflecting the flow hitting the preform by skewing it, preventing damage to the preform Is done.

【0017】また、前記面取りの面取り角を前記筒形状
の端面に対して45度以上にして形成されることが好ま
しく、面取り角を45度以上にすると、プリフォームの
損傷を防止しながら、現状のダイキャスト時の溶湯の充
填速度で、鋳造できる。この45度という数値は実験的
に得られた値である。
Preferably, the chamfer angle of the chamfer is set to 45 degrees or more with respect to the end surface of the cylindrical shape. Can be cast at the filling rate of the molten metal at the time of die casting. This numerical value of 45 degrees is a value obtained experimentally.

【0018】なお、面取り角が45度以下の場合であっ
ても、溶湯の充填速度を現状の充填速度より低くして鋳
造することにより、プリフォームの破損を防止できる
が、この場合には充填速度が遅いので、鋳造作業の効率
が低下することになる。更に、前記面取りと前記端面と
の間に丸みを設けると、溶湯の流入が円滑になる上に、
破損し易い角部が無くなるので、プリフォームの破損が
より一層避けられる。
Even when the chamfer angle is 45 degrees or less, it is possible to prevent breakage of the preform by casting the molten metal at a lower filling speed than the current filling speed. The slow speed will reduce the efficiency of the casting operation. Furthermore, when a roundness is provided between the chamfer and the end face, the flow of the molten metal becomes smooth,
Since the easily breakable corners are eliminated, breakage of the preform can be further avoided.

【0019】なお、本発明に係るプリフォームによる補
強部分については、ここでは、エンジンのシリンダヘッ
ドやシリンダボディ等のボルトボス部として中空筒形状
のものを挙げて説明しているが、基本的には、筒形状に
プリフォームで補強する部分であれば、どの部分におい
ても適用可能である。
Although the reinforcing portion of the preform according to the present invention is described here as a bolt boss of a cylinder head or a cylinder body of an engine, the bolt boss is basically described. The present invention can be applied to any part as long as the part is reinforced with a preform into a cylindrical shape.

【0020】そして、このプリフォームを使用した繊維
強化金属基複合部材の製造方法については、プリフォー
ムの強化繊維に溶湯を含浸させて複合化することができ
る、加圧する鋳造工法が対象となり、ダイキャスト、溶
湯鍛造法(スクィーズキャスト)等の工法に対して適用
できる。
The method of manufacturing a fiber-reinforced metal matrix composite member using the preform is directed to a casting method in which the reinforcing fibers of the preform can be impregnated with a molten metal to form a composite. It can be applied to methods such as casting and squeeze casting.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を説明する。本発明に係るプリフォーム(繊維
強化予備成形体)について、図6に示すようなエンジン
のシリンダブロック50のボルト締結部(ボス部)45、4
6、47やクランクジャーナルスラスト部48等の強化に使
用されるプリフォーム25、26、27を例にして説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. With respect to the preform (fiber-reinforced preform) according to the present invention, bolt fastening portions (boss portions) 45, 4 of a cylinder block 50 of an engine as shown in FIG.
The preforms 25, 26, and 27 used for strengthening 6, 47, the crank journal thrust portion 48, and the like will be described as examples.

【0022】これらのプリフォーム25、26、27は、強化
繊維集合体ともいうべきもので、鋳造に先立って、予め
強化繊維をバインダーで結合固定して、図1〜図5に示
すような中空円筒状などの筒形状に形成しておき、鋳込
み前に鋳型内の補強する部分に配置されて、マトリック
ス金属と共に加圧鋳造されて繊維強化金属複合部材を構
成するものである。
These preforms 25, 26, and 27 are also called reinforcing fiber aggregates. Prior to casting, reinforcing fibers are bonded and fixed in advance with a binder to form a hollow fiber as shown in FIGS. The fiber-reinforced metal composite member is formed in a cylindrical shape such as a cylindrical shape, arranged at a portion to be reinforced in a mold before casting, and pressure-cast with a matrix metal.

【0023】このプリフォーム25、26、27の補強繊維と
しては、アルミナ繊維、アルミナ・シリカ繊維、カーボ
ン繊維、炭化ケイ素繊維、ボロン繊維や、これらの組合
わせがあり、バインダーとしては、フェノール樹脂、フ
ラン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂バ
インダーや、アルミナ、シリカなどの無機物質のセラミ
ックバインダーがあり、これらを組み合わせてを利用す
ることができる。
The reinforcing fibers of the preforms 25, 26, and 27 include alumina fibers, alumina-silica fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, boron fibers, and combinations thereof. There are synthetic resin binders such as furan resin, acrylic resin and epoxy resin, and ceramic binders of inorganic substances such as alumina and silica, and these can be used in combination.

【0024】そして、このプリフォームは、後述するス
ラリー法等により強化繊維をバインダーにより結合固定
して、図1〜図5に示すように、中央に中空部2hを有
する中空筒形状に成形され、溶湯が流入する側(図では
上側)の端部2fと下側の端部2gの間に、外周面2s
と内周面2iが形成される。更に、図1に示すように、
この中空筒状のプリフォーム2の円筒の端部2fの外周
2s側を面取りして、テーパー面2tを有するテーパー
形状に形成する。
Then, this preform is formed by binding reinforcing fibers with a binder by a slurry method or the like to be described later and forming a hollow cylindrical shape having a hollow portion 2h at the center as shown in FIGS. An outer peripheral surface 2s is provided between the end 2f on the side (upper side in the figure) into which the molten metal flows and the lower end 2g.
And an inner peripheral surface 2i are formed. Further, as shown in FIG.
The outer peripheral 2s side of the cylindrical end 2f of the hollow cylindrical preform 2 is chamfered to form a tapered shape having a tapered surface 2t.

【0025】このテーパー面2tの円筒の端面2fに接
する部分は、図1、図2、図4に示すように平坦に形成
して角部K1、K3を残して、プリフォーム2、2Bの
型組み時のセッテングを容易にすることもできるが、図
3や図5に示すように半径R1の丸み2rを設けて丸み
領域B2、B4を形成し、より溶湯の流入をスムーズに
することもできる。
The portion of the tapered surface 2t which is in contact with the end surface 2f of the cylinder is formed flat as shown in FIGS. 1, 2 and 4, leaving the corners K1 and K3, leaving the molds of the preforms 2 and 2B. Although the setting at the time of assembling can be facilitated, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, the roundness 2r having the radius R1 is provided to form the rounded regions B2 and B4, so that the inflow of the molten metal can be more smoothly performed. .

【0026】また、このテーパー面2tが円筒2の外周
面2sに接する部分も、図1、図2、図3に示すように
そのまま交差させて角部L1、L2を形成することもで
きるが、図4や図5に示すように半径R2の丸み2p帯
びて丸み領域C3、C4を形成し、より溶湯の流入をス
ムーズにすることもできる。
The portions where the tapered surface 2t contacts the outer peripheral surface 2s of the cylinder 2 can also be crossed as shown in FIGS. 1, 2 and 3 to form the corners L1 and L2. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the rounded areas C3 and C4 are formed with the roundness 2p having the radius R2, so that the flow of the molten metal can be further smoothed.

【0027】つまり、図1、図2では、テーパー面2t
のみで、平坦なテーパー(傾斜)領域A1を形成してお
り、図3では、平坦なテーパー領域A2の他に端部側に
丸み領域B2を有してテーパー面2aを形成している。
また、図4では、平坦なテーパー領域A3と外周面2s
側の丸み領域C3とを形成し、図5では、平坦な傾斜領
域A3と端面2f側の丸み領域B4と外周面2s側の丸
み領域C4を形成している。
That is, in FIGS. 1 and 2, the tapered surface 2t
Only a flat tapered (inclined) region A1 is formed. In FIG. 3, in addition to the flat tapered region A2, a rounded region B2 is formed on the end side to form a tapered surface 2a.
In FIG. 4, the flat tapered region A3 and the outer peripheral surface 2s
5, a flat inclined area A3, a rounded area B4 on the end face 2f side, and a rounded area C4 on the outer peripheral face 2s are formed in FIG.

【0028】要するに、この溶湯の流入側の端部2fに
対するテーパー形状は、溶湯の流れを妨げる、溶湯の流
入方向に垂直な面2fの面積を減少し、溶湯を円滑にプ
リフォーム2、2A、2B、2C(以下2で代表する)
の周囲に充填できる形状であればよく、強度分布や製造
の都合により、図1〜図5に示す形状と別の形状のテー
パー部形状を採用しても、溶湯の流れを妨げない形状で
あればよい。
In short, the tapered shape with respect to the end 2f on the inflow side of the molten metal reduces the area of the surface 2f perpendicular to the inflow direction of the molten metal, which obstructs the flow of the molten metal, so that the preforms 2, 2A, 2 2B, 2C (hereinafter represented by 2)
Any shape may be used as long as it can fill the periphery of the melt. For the sake of strength distribution and manufacturing convenience, a shape that does not hinder the flow of the molten metal even if a taper portion shape different from the shape shown in FIGS. I just need.

【0029】これらのプリフォーム2は、短繊維向きの
スラリー法や型押し法や抄紙法で製造できるが、これら
のプリフォーム2にテーパー面2tを形成するのは、プ
リフォーム製造の幾つかの工程で行なうことが可能であ
る。即ち、スラリー法の液槽利用方法における吸引付着
工程で端面部2fのガイドにこの面取り形状を設けても
よいし、または、水分を絞る際に押し付けローラーにこ
の面取り形状を設けてもよい。また、乾燥後や焼成後に
機械加工で面取りしてもよい。また、スラリー法の型成
形方法では、テーパー面を設けた型を利用して、プリフ
ォーム2のテーパー面2tを形成することができる。次
に、このプリフォーム2を使用して、繊維強化シリンダ
ブロック50を製造する方法について説明する。
These preforms 2 can be manufactured by a slurry method, an embossing method, or a papermaking method for short fibers. However, forming the tapered surface 2t on these preforms 2 is a problem in some preform manufacturing. It can be performed in a process. That is, the chamfered shape may be provided on the guide of the end face portion 2f in the suction adhesion step in the method of using the liquid tank of the slurry method, or the chamfered shape may be provided on the pressing roller when squeezing out moisture. Further, chamfering may be performed by machining after drying or firing. In the mold forming method of the slurry method, the taper surface 2t of the preform 2 can be formed using a mold having a taper surface. Next, a method of manufacturing the fiber reinforced cylinder block 50 using the preform 2 will be described.

【0030】シリンダブロック50の鋳型を組む途中で、
各強化部分45、46、47、48にその部分に対応して予め用
意されたプリフォーム25、26、27、28(以下2で代表さ
せる)を配置し型組を終了する。この時に、必要に応じ
て形状維持体(図示しない)や位置決め補助部材55等を
使用して配置し、また、プリフォーム2は必要に応じ
て、加圧溶湯の浸透が円滑に行えるように300度〜8
00度に予熱しておく。
During the assembly of the cylinder block 50 mold,
Preforms 25, 26, 27, and 28 (hereinafter, represented by 2) prepared in advance corresponding to the reinforced portions 45, 46, 47, and 48 are arranged, and the mold assembly is completed. At this time, if necessary, the preform 2 is arranged using a shape maintaining body (not shown), a positioning assisting member 55, or the like. Degree to 8
Preheat to 00 degrees.

【0031】鋳型の型組みの後にアルミ合金金属の溶湯
を注湯口から注湯し加圧する。この注湯の時に、各プリ
フォーム2のテーパー面部2t分を溶融したマトリック
ス金属の通路の一部として、溶湯金属が各プリフォーム
2の円周方向に廻り、又、約4904kPa(500k
gf/cm2 )〜9807kPa(1000kgf/c
2 )で加圧する時には、この通路を経由して圧力が伝
搬されるので、各プリフォーム2の強化繊維に溶湯であ
るマトリックス金属が含浸し、金属間化合物を形成して
結合する。
After the casting of the mold, a molten metal of the aluminum alloy is poured from a pouring port and pressurized. At the time of this pouring, the molten metal circulates in the circumferential direction of each preform 2 as a part of the path of the matrix metal that has melted the tapered surface portion 2t of each preform 2 and is about 4904 kPa (500 k
gf / cm 2 ) to 9807 kPa (1000 kgf / c)
When the pressure is applied at m 2 ), the pressure is transmitted through this passage, so that the reinforcing fibers of each preform 2 are impregnated with the matrix metal, which is a molten metal, to form intermetallic compounds and bond.

【0032】そして冷却した後、鋳型をばらして、製品
を取り出し、必要に応じて形状維持体(図示しない)や
位置決め補助部材55等を除去したり、機械加工して形を
整えることにより、繊維強化金属基複合部材である繊維
強化シリンダブロック50を得ることができる。
After cooling, the mold is separated, the product is taken out, and if necessary, the shape maintaining body (not shown), the positioning auxiliary member 55, etc. are removed, and the shape is adjusted by machining to obtain the fiber. A fiber-reinforced cylinder block 50 that is a reinforced metal matrix composite member can be obtained.

【0033】以上の構成のプリフォーム(強化繊維予備
成形体)2によれば、鋳造の注湯時にプリフォーム2外
周に設けたテーパー面2tを通して溶湯を巡らすことが
でき、これにより、プリフォーム2の全周から加圧でき
るので、加圧をより均等に行うことができる。
According to the preform (reinforced fiber preform) 2 having the above structure, the molten metal can be circulated through the tapered surface 2t provided on the outer periphery of the preform 2 at the time of casting. Can be pressurized from the entire circumference, so that pressurization can be performed more evenly.

【0034】しかも、溶湯の流入に際して、この溶湯の
流れに直交する端面2fの面積を減少したので、この端
面2f部分の内部割れや欠損等の損傷を防止でき、しか
も、プリフォーム2の全周から均等に加圧できるので、
プリフォーム2の変形や破損を防止できる。従って、溶
湯を効率よく浸透できるので強化繊維へのマトリックス
金属の含浸を十分なものとすることができ、高品質の繊
維強化複合部材50を得ることができる。
Further, since the area of the end face 2f orthogonal to the flow of the molten metal is reduced when the molten metal flows into the molten metal, damage such as internal cracking or chipping of the end face 2f can be prevented. Can evenly pressurize from
The deformation and breakage of the preform 2 can be prevented. Therefore, since the molten metal can be efficiently permeated, the impregnation of the matrix metal into the reinforcing fibers can be made sufficient, and a high-quality fiber-reinforced composite member 50 can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるプリ
フォーム(強化繊維予備成形体)によれば、プリフォー
ムの円筒の端部の外周側をテーパー状に形成したので、
溶湯の流れをスムーズにすることができ、鋳造時の湯廻
りが改良されるので、このプリフォームへの加圧をより
均一且つ等圧的なものとすることができる。
As described above, according to the preform (reinforced fiber preform) of the present invention, the outer peripheral side of the end of the cylinder of the preform is formed in a tapered shape.
Since the flow of the molten metal can be smoothed and the flow of the molten metal during casting is improved, the pressure on the preform can be made more uniform and uniform.

【0036】また、溶湯の流入方向に対して斜めになる
テーパー面を設けて、溶湯の流れに対して垂直な端面の
面積を少なくしたので、この端部に加わる流入圧力によ
る力を小さくすることができ、この端部の破損を防止す
ることができる。従って、溶湯を効率よく浸透できるの
で強化繊維へのマトリックス金属の含浸を十分なものと
することができ、高品質の繊維強化複合部材を得ること
ができる。
In addition, a tapered surface that is inclined with respect to the inflow direction of the molten metal is provided to reduce the area of the end surface perpendicular to the flow of the molten metal, so that the force due to the inflow pressure applied to this end portion is reduced. This can prevent the end from being damaged. Therefore, the molten metal can be efficiently penetrated, so that the matrix metal can be sufficiently impregnated into the reinforcing fibers, and a high-quality fiber-reinforced composite member can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る第1の実施の形態のプリフォーム
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a preform according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のプリフォームの側面図である。FIG. 2 is a side view of the preform of FIG.

【図3】本発明に係る他の実施の形態のプリフォームの
側面図である。
FIG. 3 is a side view of a preform according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明に係る他の実施の形態のプリフォームの
側面図である。
FIG. 4 is a side view of a preform according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る他の実施の形態のプリフォームの
側面図である。
FIG. 5 is a side view of a preform according to another embodiment of the present invention.

【図6】プリフォームを使用した強化部分を示すエンジ
ンのシリンダブロックの図であり、(a)は模式的斜視
図で、(b)は強化部分Kを示す部分断面図で、(c)
は矢印X方向から見た部分断面図である。
FIGS. 6A and 6B are diagrams of an engine cylinder block showing a reinforced portion using a preform, FIG. 6A is a schematic perspective view, FIG. 6B is a partial cross-sectional view showing a reinforced portion K, and FIG.
Is a partial cross-sectional view seen from the arrow X direction.

【図7】従来技術のプリフォームのセット状態を示す斜
視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a setting state of a preform of the related art.

【図8】従来技術のプリフォームを示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a conventional preform.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、2A、2B、2C プリフォーム 2f 端部(溶湯の流入側) 2g 端部 2h、20h 中空部 2i 内周面 2s 外周面 2t テーパー面 2, 2A, 2B, 2C Preform 2f end (inflow side of molten metal) 2g end 2h, 20h hollow 2i inner peripheral surface 2s outer peripheral surface 2t taper surface

フロントページの続き (72)発明者 長谷川 宗侯 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 塩谷 英爾 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 原 裕一郎 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 辻村 明 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内Continuing from the front page (72) Inventor Munehiko Hasegawa 8 Dosa, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture, Isuzu Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Eiji 8 Shiya, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture, Isuzu Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Yuichiro Hara 8 Dosa, Fujisawa-shi, Kanagawa Prefecture, in Isuzu Central Research Institute Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強化繊維とマトリックス金属とで形成さ
れる繊維強化金属基複合部材に使用される筒形状のプリ
フォームにおいて、鋳造時のマトリックス金属の溶湯が
流入する側の前記筒形状の端面の外周側を面取りして形
成したことを特徴とするプリフォーム。
1. A cylindrical preform used for a fiber-reinforced metal matrix composite member formed of a reinforcing fiber and a matrix metal, wherein an end surface of the cylindrical shape on a side into which a molten metal of a matrix metal at the time of casting flows. A preform formed by chamfering the outer peripheral side.
【請求項2】 前記面取りの面取り角を前記筒形状の端
面に対して45度以上にして形成したことを特徴とする
請求項1記載のプリフォーム。
2. The preform according to claim 1, wherein the chamfered angle of the chamfer is set to 45 degrees or more with respect to the end face of the cylindrical shape.
【請求項3】 前記面取りと前記端面との間に丸みを設
けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のプリフォ
ーム。
3. The preform according to claim 1, wherein a roundness is provided between the chamfer and the end face.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011513070A (en) * 2008-03-06 2011-04-28 カミート アーベー Mold and manufacturing method thereof

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