JP2001207245A - 多孔質部材の複合化方法及び複合化部材 - Google Patents

多孔質部材の複合化方法及び複合化部材

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JP2001207245A
JP2001207245A JP2000018948A JP2000018948A JP2001207245A JP 2001207245 A JP2001207245 A JP 2001207245A JP 2000018948 A JP2000018948 A JP 2000018948A JP 2000018948 A JP2000018948 A JP 2000018948A JP 2001207245 A JP2001207245 A JP 2001207245A
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porous
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Makoto Fujita
誠 藤田
Nobuyuki Oda
信行 小田
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Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多孔質部材を金型内で容易に位置決め保持で
き、多孔質部材への溶湯の含浸により発生するガスを確
実に排出する。 【解決手段】キャビティ3は、下型外周面2aの下端か
ら径方向中心側に延びつつ上開きの凹状にされた下型凹
部2bと、下型外周面2aの上端から径方向中心側に延
びつつ下開きの凹状にされた上型凹部1aとを有する。
下型凹部2bと上型凹部1aには、溶湯と複合化するた
めに予備成形された多孔質部材11、12が夫々配置さ
れ、ブレーキディスクロータ摺動面に部分的に複合化さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばベンチレー
テッドブレーキディスクロータ鋳造における多孔質部材
の複合化方法及び複合化部材に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車部品の1つであるブレーキディス
クをアルミニウム合金で鋳造する際には、セラミック多
孔体等の多孔質部材に溶湯を含浸させて複合化すること
によりブレーキディスクロータ摺動面の耐熱性や耐摩耗
性を高めている。
【0003】この多孔質部材を複合化する技術として、
特開平8−219203号公報には、セラミック多孔体
を予熱した金型内にセットした後、アルミニウム合金溶
湯を溶湯鍛造法で金型内に充填して凝固させることによ
り、ブレーキディスク摺動面を複合化する手法が開示さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ベンチレー
テッドブレーキディスクロータを高圧鋳造法により部分
的に複合化する場合、冷却用通風孔を形成するための中
子を介して多孔質部材を金型内に正確に位置決めしない
と良品率が悪化すると共に、多孔質部材への溶湯の含浸
時に発生するガスを排出しないとひけ巣などの原因とな
る。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その
目的は、多孔質部材を金型内で容易に位置決め保持で
き、多孔質部材への溶湯の含浸により発生するガスを確
実に排出できる多孔質部材の複合化方法及び複合化部材
を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するため、本発明の多孔質部材の複合化方法
は、多孔質部材を被複合化材表面に部分的に複合化する
方法において、前記多孔質部材がセットされる金型内面
に凹部を設け、該凹部に該多孔質部材の外側面をセット
した状態で溶湯を含浸して複合化する。
【0007】また、好ましくは、複合化時に前記凹部内
に位置していた複合化部分は後加工にて削除される。
【0008】また、好ましくは、前記多孔質部材の内面
には、該多孔質部材を前記金型内の凹部に押圧して位置
決めするための保持部材がセットされる。
【0009】また、好ましくは、前記多孔質部材の側面
は、前記金型内にセットされた状態で前記凹部の側面に
当接する。
【0010】また、本発明の複合化部材は、多孔質部材
をベンチレーテッドブレーキディスクロータの摺動面に
部分的に複合化した。
【0011】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、多孔質部材がセットされる金型内面に凹部を設け、
凹部に多孔質部材の外側面をセットした状態で溶湯を含
浸して複合化することにより、多孔質部材を金型内で容
易に位置決め保持でき、多孔質部材への溶湯の含浸によ
り発生するガスを確実に排出できる。
【0012】また、多孔質部材が傾斜してずれたときで
も仕上げ加工による取り代が小さくて済み、十分な肉厚
を有する製品を得ることができる。
【0013】請求項2の発明によれば、複合化時に凹部
内に位置していた複合化部分は後加工にて削除されるこ
とにより、複合化部分が型抜き後に凸状に形成されるの
でその部分だけを削除するだけで仕上げ加工でき、工程
の簡略化を図ることができる。
【0014】請求項3の発明によれば、多孔質部材の内
面には、多孔質部材を金型内の凹部に押圧して位置決め
するための保持部材がセットされることにより、上型の
凹部に多孔質部材を設置する際に、多孔質部材を簡単か
つ確実に位置決め保持できる。
【0015】請求項4の発明によれば、多孔質部材の側
面は、金型内にセットされた状態で凹部の側面に当接す
ることにより、溶湯侵入による多孔質部材の傾斜を凹部
の側面で防止でき、多孔質部材の側面から溶湯が含浸し
ても金型により冷却、凝固されるので、結果的に中央部
分への溶湯の侵入を促進させて溶湯充填時に多孔質部材
から発生するガスが金型の型割り面から容易に排出でき
るようになり、このガスによる未複合化部分ができにく
くなる。
【0016】請求項5の発明によれば、多孔質部材をベ
ンチレーテッドブレーキディスクロータの摺動面に部分
的に複合化したことにより、冷却通風孔を形成するため
の中子を介して多孔質部材をキャビティ内に保持でき
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1は、本実施形態の鋳造用中子と複合化
用の多孔質部材が配置されたベンチレーテッドブレーキ
ディスクロータ鋳造用金型の部分断面図である。図2
は、鋳造用中子の正面図である。図3は、本実施形態の
鋳造用金型により成形された仕上げ処理後の製品斜視図
である。
【0019】図1に例示する鋳造用金型は、アルミニウ
ム合金製のベンチレーテッドディスクブレーキロータの
高圧鋳造法に用いられる。
【0020】鋳造用金型は、一対の上型1と下型2とを
閉じることにより内部にキャビティ3が形成され、下型
2には溶湯を充填するための湯口4と、この湯口4に連
通する溶湯通路を形成するスリーブ5と、スリーブ5の
内壁に摺接して溶湯を湯口4まで圧入する可動プランジ
ャ6とを備える。溶湯は可動プランジャ6に押し上げら
れて湯口4からキャビティ3内に高圧で導入される。
【0021】キャビティ3は、下方に延びつつ径方向中
心側に傾斜(テーパ)した下型外周面2aと、この下型
外周面2aの下端から径方向中心側に延びつつ上開きの
凹状にされた下型凹部2bと、下型外周面2aの上端か
ら径方向中心側に延びつつ下開きの凹状にされた上型凹
部1aと、下型凹部2bの内端から下方に延びる下型突
出面2cと、下型端面2cの下端から径方向中心側に延
びる下型平面2dと、上型凹部1aの内端から下方に延
びつつ径方向中心側に傾斜(テーパ)した上型突出面1
bと、上型突出面1bの下端から径方向中心側に延びる
上型平面1cとにより画定される。
【0022】キャビティ3において、下型凹部2bと上
型凹部1aとはロータ摺動面形成空間部3aを形成し、
下型突出面2cと下型平面2dと上型突出面1bと上型
平面1cとはハブ取付面形成空間部3bを形成すると共
に湯口4を形成している。
【0023】キャビティ3内には、ロータの肉圧部分に
冷却通風孔を形成するための砂中子7が配置されてい
る。
【0024】砂中子7はロータ回転軸とスリーブ5の軸
中心とが線Rに一致するようにキャビティ3内に配置さ
れ、外輪部8と、内輪部9と、外輪部8と内輪部9とを
連結する連結部10とを有する線Rと同心円盤状に形成
されており、連結部10は線Rを中心として放射状に円
周方向に沿って等間隔に複数形成されている。
【0025】砂中子7は、キャビティ3内へ配置された
状態で、外輪部8の中子外周面8aが下型外周面2aに
当接するようにテーパ状に形成され、内輪部9の中子内
周面9aは上型突出面1bに当接するようにテーパ状に
形成されている。
【0026】内輪部9の湯口4に対面する側面部は、例
えば、円周方向に対して等間隔で4箇所が連結部10と
一直線状に面一になるように削除され、内輪部9の湯口
4とは反対の側面部9bは上型凹部1aの内端付近に当
接する。砂中子7は、キャビティ3内で外輪部8を支点
とする片持ち梁構造とされる。
【0027】下型凹部2bと上型凹部1aには、溶湯と
複合化するために予備成形されたセラミック多孔体等の
多孔質部材11、12が夫々配置され、ブレーキディス
クロータ摺動面に部分的に複合化される。
【0028】外輪部8及び内輪部9と連結部10とはロ
ータ回転軸と上型1の型開き方向Rに段差を持って形成
され、この連結部10の上面と多孔質部材11との間に
は多孔質部材11を上型凹部1aに押圧するガラスウー
ル等の上型押圧部材13が配置され、この連結部10の
下面と多孔質部材12との間には多孔質部材12を下型
凹部2bに押圧して位置決めするための保持部材として
ガラスウール等の弾性を有する下型押圧部材14が配置
され、ブレーキディスクロータ摺動面に部分的に複合化
される。多孔質部材11、12は、線Rと同心円環状に
形成されている。上型凹圧部材13は、上型凹部1aに
多孔質部材を設置する際に有効であり、多孔質部材を簡
単かつ確実に位置決め保持できる。
【0029】下型凹部2bと上型凹部1aの径方向の長
さAは、多孔質部材11、12の径方向の長さBと略同
等か若しくはそれより小さい間隔に設定されている。下
型凹部2bと上型凹部1aの長さAが、多孔質部材1
1、12の長さBより大きくなると、多孔質部材11、
12が砂中子7の連結部10に収まらなくなり、仕上げ
後の製品に複合化された部分が残らない場合がある。
【0030】多孔質部材11の上型側平面と多孔質部材
12の下両側面は、金型内に配置された状態で下型凹部
2bと上型凹部1aの側面に当接する。下型凹部2bと
上型凹部1aとは仕上げ加工にて削除される。
【0031】このように、下型凹部2bと上型凹部1a
に多孔質部材11、12を夫々配置することで、溶湯充
填時に多孔質部材11、12から発生するガスが上下型
1、2の型割り面から容易に排出できるようになり、こ
のガスによる未複合化部分ができにくくなる。
【0032】また、複合化部分は硬質となり、他の部分
は柔らかい材質で構成されているため、仕上げ加工にお
いて工具を複合化部位とそれ以外の部位とで交換しなが
ら行う必要があるが、本実施形態では複合化部分が型抜
き後に凸状に形成されるのでその部分だけを削除するだ
けで仕上げ加工でき、工程の簡略化を図ることができ
る。
【0033】また、溶湯侵入による多孔質部材の傾斜を
下型凹部2bと上型凹部1aの側面で防止でき、多孔質
部材11、12の側面から溶湯が含浸しても金型により
冷却、凝固されるので、結果的に中央部分への溶湯の侵
入を促進させて溶湯充填時に多孔質部材11、12から
発生するガスが上下型1、2の型割り面から容易に排出
できるようになり、このガスによる未複合化部分ができ
にくくなる。
【0034】図4及び図5は、上下型に凹部を設けた場
合(本例)と平面の場合(従来例)とによる効果の違い
を説明する図である。
【0035】上型凹部1aを一例として説明すると(下
型凹部2bも同様)、上型凹部1aが平面の場合には、
図5に示すように多孔質部材11、12が上下方向に傾
斜してずれたときに、複合化部分を表面に露出するため
に仕上げ加工時の取り代L2が大きくなって肉厚が減少
しすぎるという不都合があるが、上型凹部1aを凹状に
することで、図4に示すように多孔質部材11、12が
上下方向にずれたときでも図5の取り代L2に比べて取
り代L1が小さくて済み、十分な肉厚を有する製品を得
ることができる。
【0036】また、複合化部分は硬質となり、他の部分
は柔らかい材質で構成されているため、仕上げ加工にお
いて工具を複合化部位とそれ以外の部位とで交換しなが
ら行う必要があるが、本実施形態では複合化部分が型抜
き後に凸状に形成されるのでその部分だけを削除するだ
けで仕上げ加工でき、工程の簡略化を図ることができ
る。
【0037】図3に示すように、上記鋳造用金型を用い
て高圧鋳造されたベンチレーテッドブレーキディスクロ
ータ20は、ブレーキディスクロータ摺動面21、22
に多孔質部材11、12が複合化され、仕上げ加工によ
りその表面層が1mm程度削られると共に、ロータ摺動
面21、22の間(ロータの肉圧部分)には放射状に複
数の冷却通風孔25が形成される。また、ブレーキディ
スクロータ摺動面21から突出する凸状のハブ取付部2
3には4つのネジ取付孔24が穿設される。
【0038】ブレーキディスクロータ摺動面21、22
は、多孔質のセラミック粒子/繊維成形体から構成され
た予備成形体を金型内に配置してアルミニウム合金溶湯
を含浸させて凝固させることにより形成される。
【0039】多孔質部材としては、セラミック多孔体以
外に、ステンレス等からなる金属繊維材等も適用でき
る。金属繊維材としてはステンレス以外に、タングステ
ン、モリブデン、炭素鋼等もあるが、ステンレス繊維材
が最も強度が高くしかも安価なので実用的である。[実
施例]本実施形態の鋳造条件は、約60MPaで加圧
し、充填速度50mm/secで充填する溶湯鍛造法を
一例とし、溶湯はJIS規格のAC4CHのアルミニウ
ム合金、注湯温度約1053Kである。
【0040】本実施形態の砂中子は、レジン量2.1〜
2.3重量%、抗折力約6.5MPa、粒度指数(AF
S)65〜75、平均粒径0.15mmのレジンコート
シェル中子を一例とし、573〜593Kで焼成、3秒
ブロー、40秒キュアして形成される。
【0041】以上が本発明の実施の形態及び実施例の説
明であるが、本発明により製造されるアルミニウム合金
鋳物は、上述した実施形態のような高圧鋳造法によるベ
ンチレーテッドブレーキディスクロータに限られず、他
の耐摩耗性及び軽量化を必要とする部品にも適用でき
る。また、本発明によれば、アルミニウム合金以外に、
例えばマグネシウム合金等の他の軽合金鋳物にも適用可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の鋳造用中子と複合化用の多孔質部
材が配置されたベンチレーテッドブレーキディスクロー
タ鋳造用金型の部分断面図である。
【図2】鋳造用中子の正面図である。
【図3】本実施形態の鋳造用金型により成形された仕上
げ処理後の製品斜視図である。
【図4】上下型に凹部を設けた本例の効果を説明する図
である。
【図5】上下型が平面の場合の従来例の問題点を説明す
る図である。
【符号の説明】
1…上型 2…下型 3…キャビティ 4…湯口 5…スリーブ 6…プランジャ 7…砂中子 8…外輪部 9…内輪部 10…連結部 11、12…多孔質部材 20…ベンチレーテッドディスクブレーキロータ 23…ハブ取付面 25…冷却通風孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22D 19/14 B22D 19/14 B F16D 65/12 F16D 65/12 B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質部材を被複合化材表面に部分的に
    複合化する方法において、 前記多孔質部材がセットされる金型内面に凹部を設け、
    該凹部に該多孔質部材の外側面をセットした状態で溶湯
    を含浸して複合化することを特徴とする多孔質部材の複
    合化方法。
  2. 【請求項2】 複合化時に前記凹部内に位置していた複
    合化部分は後加工にて削除されることを特徴とする請求
    項1に記載の多孔質部材の複合化方法。
  3. 【請求項3】 前記多孔質部材の内面には、該多孔質部
    材を前記金型内の凹部に押圧して位置決めするための保
    持部材がセットされることを特徴とする請求項1に記載
    の多孔質部材の複合化方法。
  4. 【請求項4】 前記多孔質部材の側面は、前記金型内に
    セットされた状態で前記凹部の側面に当接することを特
    徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の多孔質
    部材の複合化方法。
  5. 【請求項5】 多孔質部材をベンチレーテッドブレーキ
    ディスクロータの摺動面に部分的に複合化したことを特
    徴とする複合化部材。
JP2000018948A 2000-01-27 2000-01-27 多孔質部材の複合化方法及び複合化部材 Withdrawn JP2001207245A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110773702A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 金华浩翔汽配有限公司 一种刹车盘毛坯覆膜砂芯盒铸造模具及砂轮制造工艺

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CN110773702A (zh) * 2019-11-04 2020-02-11 金华浩翔汽配有限公司 一种刹车盘毛坯覆膜砂芯盒铸造模具及砂轮制造工艺

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