JP2009119471A - 複合材の鋳造方法及びその鋳造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】図(a)に示すように、前記キャビティ内及びシリンダ51内の空気を吸引して真空状態にした後、(b)に示すように、可動型40を所定の位置まで下げ、第1の連通路となる真空路61を可動型40で塞ぐ。次に、前記キャビティ内及びシリンダ51内へ還元ガスが発生させると、溶湯59上の酸化被膜が還元され、溶湯59の濡れ性が向上する。(c)に示すように、可動型40を下げて、還元ガス導入路66を可動型40で塞ぎ、(d)に示すように、プランジャ52を上昇させ、プリフォーム12、13へ溶湯59を強制的に含浸させる。
【効果】複合化に悪影響を及ぼす溶湯上に生成している酸化被膜が還元される。溶湯の濡れ性が向上するため、溶湯とプリフォームとの接合部となる境界面における接合強度が向上する。
【選択図】図4
Description
ディスクロータの軽量化を図るために母材を、アルミニウム合金などの軽合金で構成することがある。軽合金では耐摩耗性が低下するために、ディスクロータの要部にプリフォームと称する耐摩耗部材を一体形成することが望まれる。
図7は従来の技術の基本原理を説明する図であり、(a)において、下型101に第1の複合材102を配置し、上型103に第2の複合材104を配置する。第1の複合材102及び第2の複合材104は、予めセラミックスにアルミニウム合金を含浸させた材料である。そして、下型101にアルミニウムの溶湯105を入れ、上型103を下げて加圧する。いわゆる、溶湯鍛造法を実施する。この結果、(b)に示すようなディスクロータ106を得ることができる。107は凝固したアルミニウム合金である。
(c)は(b)のc部拡大図であり、第1の複合材102とアルミニウム合金107との境界108の接合強度が、期待値より低いことが分かった。本発明者らが、詳細に検討したところ、境界108に酸化物が介在していた。酸化物系セラミックスと溶融アルミニウムとの濡れ性が悪いことは周知の通りであり、酸化物が介在したことによって、濡れ性が低下し、接合強度が低下したと考えられる。
しかし、ディスクロータ106の強度向上には、酸化を回避する技術が必要となる。
成形型のキャビティ内に前記プリフォームを載置するプリフォーム載置工程と、
前記キャビティに臨ませたシリンダへ前記金属製基材の溶湯を供給する溶湯供給工程と、
前記キャビティ内及びシリンダ内に存在する空気を排出させる真空引き工程と、
真空状態になったキャビティ内及びシリンダ内に還元ガスを発生させ、前記溶湯上に生成している酸化被膜を還元する還元工程と、
前記シリンダに進入させたプランジャを加圧方向へ移動させることにより前記キャビティを加圧状態の溶湯で満たし、さらに前記プリフォームに含浸させる溶湯含浸工程と、からなることを特徴とする。
この鋳造装置は、前記プリフォームを載置するプリフォーム載置面を有する成形型と、この成形型のキャビティ内に臨ませたシリンダと、このシリンダ又は前記成形型に貫通して設けられた第1の連通路及び第2の連通路と、前記第1の連通路を介して前記キャビティ内及び前記シリンダ内の空気を排出する真空引き機構と、前記第2の連通路を介して前記キャビティ内及び前記シリンダ内へ還元ガスを供給する還元ガス供給機構と、前記シリンダに進入させたプランジャを加圧方向へ移動させることにより前記キャビティを加圧状態の溶湯で満たし、さらに前記プリフォームに含浸させるプランジャ移動機構とを備えていることを特徴とする。
図1は本発明に係るディスクロータの断面図であり、複合材としてのディスクロータ10は、アルミニウム製基材11の一方の面にプリフォーム12を一体的に備え、このプリフォーム12にスペーサ16を介してアルミニウム製基材11の他方の面にプリフォーム13を一体的に備えてなり、中央のボルト穴14、14を用いて車両の回転部材に取付けることができる。
このような形態のディスクロータ10を製造する鋳造装置の構成を次に説明する。
図3は本発明に係るプリフォーム載置工程から溶湯供給工程までを説明する図であり、(a)に示すように、固定型35にプリフォーム12とスペーサ16を介してプリフォーム13を載せる。次に、シリンダ51へ所定量のアルミニウム溶湯59を注湯する。
以降の反応を化学反応式に基づいて説明する。
さらに、(c)に示すように、可動型40を下げて、還元ガス導入路66を可動型40で塞ぐ。
さらに、溶湯59上は還元され濡れ性が向上しているため、含浸後のプリフォーム12及びプリフォーム13とアルミニウム製基材11との接合強度が強固な複合材を得ることができる。
本発明に係る複合材の鋳造方法は、図3及び図4に示すとおり、金属製基材にプリフォーム12、13を一体成形してなる複合材の鋳造方法において、
成形型のキャビティ内に前記プリフォーム12、13を載置するプリフォーム載置工程と(図3、(a))、
前記キャビティに臨ませたシリンダ51へ前記金属製基材の溶湯59を供給する溶湯供給工程と(図3、(a))、
前記キャビティ内及びシリンダ51内に存在する空気を排出させる真空引き工程と(図4、(a))、
真空状態になったキャビティ内及びシリンダ51内に還元ガスを発生させ、前記溶湯59上の酸化被膜を還元する還元工程と(図4、(b))、
前記シリンダ51に進入させたプランジャ52を加圧方向へ移動させることにより前記キャビティを加圧状態の溶湯で満たし、さらに前記プリフォーム12、13に含浸させる溶湯含浸工程と(図4、(d))、からなる。
図5は別実施例に係るプリフォーム載置工程から真空引き工程までを説明する図であり、(a)に示すように、横向きに配置された固定型75にプリフォーム76とスペーサ78を介してプリフォーム77とを設置した後、水平に移動する可動型80を型締め方向へ移動させる。次に、シリンダ81へ所定量のアルミニウム溶湯59を注湯する。
以降の反応を示す化学反応式は、前述と同様である。
次に、(b)に示すように、プランジャ82を加圧方向に押込み、還元ガス導入路87をプランジャ82で塞ぐ。
さらに、溶湯59上は還元され濡れ性が向上しているため、含浸後のプリフォーム76及びプリフォーム77とアルミニウム製基材11との接合強度が強固な複合材を得ることができる。
また、プレス機構20や真空引き機構60の一例を示したものであって、適宜、構成を変更することは差し支えない。
Claims (4)
- 金属製基材にプリフォームを一体成形してなる複合材の鋳造方法において、
成形型のキャビティ内に前記プリフォームを載置するプリフォーム載置工程と、
前記キャビティに臨ませたシリンダへ前記金属製基材の溶湯を供給する溶湯供給工程と、
前記キャビティ内及びシリンダ内に存在する空気を排出させる真空引き工程と、
真空状態になったキャビティ内及びシリンダ内に還元ガスを発生させ、前記溶湯上に生成している酸化被膜を還元する還元工程と、
前記シリンダに進入させたプランジャを加圧方向へ移動させることにより前記キャビティを加圧状態の溶湯で満たし、さらに前記プリフォームに含浸させる溶湯含浸工程と、からなることを特徴とする複合材の鋳造方法。 - 金属製基材にプリフォームを一体成形してなる複合材の鋳造装置において、
この鋳造装置は、前記プリフォームを載置するプリフォーム載置面を有する成形型と、この成形型のキャビティ内に臨ませたシリンダと、このシリンダ又は前記成形型に貫通して設けられた第1の連通路及び第2の連通路と、前記第1の連通路を介して前記キャビティ内及び前記シリンダ内の空気を排出する真空引き機構と、前記第2の連通路を介して前記キャビティ内及び前記シリンダ内へ還元ガスを供給する還元ガス供給機構と、前記シリンダに進入させたプランジャを加圧方向へ移動させることにより前記キャビティを加圧状態の溶湯で満たし、さらに前記プリフォームに含浸させるプランジャ移動機構とを備えていることを特徴とする複合材の鋳造装置。 - 前記成形型は下位の固定型と上位の可動型とで構成され、前記第1の連通路及び第2の連通路は下降移動する前記可動型で順に閉じることができる位置に設けられていることを特徴とする請求項2記載の複合材の鋳造装置。
- 前記成形型は固定型と水平に移動する可動型とで構成され、前記第2の連通路は前記シリンダに設けられ、且つ加圧方向へ移動するプランジャで閉じることができる位置に設けられていることを特徴とする請求項2記載の複合材の鋳造装置。
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