JP2791897B2 - 繊維強化金属複合材料用成形体の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料用成形体の製造方法Info
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- JP2791897B2 JP2791897B2 JP13826889A JP13826889A JP2791897B2 JP 2791897 B2 JP2791897 B2 JP 2791897B2 JP 13826889 A JP13826889 A JP 13826889A JP 13826889 A JP13826889 A JP 13826889A JP 2791897 B2 JP2791897 B2 JP 2791897B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維強化金属複合材料の製造に使用する成
形体の製造方法に関する。
形体の製造方法に関する。
（従来の技術） 最近、自動車や航空機等の各種構成要素や部材におい
て、部分的に特別な機械的特性が要求されることから、
このような部材等の比強度、耐摩耗性、耐熱性等を向上
させる一つの手段として、そのような部材等を各種の無
機質材料等を強化材としてアルミニウム合金の如き軽金
属をマトリックスとする繊維強化複合材料で構成するこ
とが行なわれている。
て、部分的に特別な機械的特性が要求されることから、
このような部材等の比強度、耐摩耗性、耐熱性等を向上
させる一つの手段として、そのような部材等を各種の無
機質材料等を強化材としてアルミニウム合金の如き軽金
属をマトリックスとする繊維強化複合材料で構成するこ
とが行なわれている。
すなわち、第１図は上記複合材料の製造法を示す断面
図であって、Al2O3やAl2O3−SiO2等の短繊維またはSi
C、Si3N4等のウィスカーによって所定形状に形成された
成形体１を、予熱炉内で約800℃に予熱した後金型２内
に装入し、その金型内にアルミニウム合金等の軽合金の
溶湯３を注湯し、その溶湯をプランジャ４等によって加
圧し、その加圧状態をアルミニウム合金の溶湯が完全に
凝固するまで保持し、上記成形体内にアルミニウム合金
等の軽合金をマトリックスとして浸透させることが行な
われている。第２図は上述の如き方法によって形成され
た内燃機関用ピストンの斜視図であって、斜線部分が強
化された複合材料部である。
図であって、Al2O3やAl2O3−SiO2等の短繊維またはSi
C、Si3N4等のウィスカーによって所定形状に形成された
成形体１を、予熱炉内で約800℃に予熱した後金型２内
に装入し、その金型内にアルミニウム合金等の軽合金の
溶湯３を注湯し、その溶湯をプランジャ４等によって加
圧し、その加圧状態をアルミニウム合金の溶湯が完全に
凝固するまで保持し、上記成形体内にアルミニウム合金
等の軽合金をマトリックスとして浸透させることが行な
われている。第２図は上述の如き方法によって形成され
た内燃機関用ピストンの斜視図であって、斜線部分が強
化された複合材料部である。
ところで、上記成形体の形成にあたっては、セラミッ
ク等の短繊維またはウィスカーによって例えば円柱の如
き単純な形状の成形体を造った後、その単純な形状の成
形体から切削加工によって第３図に示すような複雑な形
状のものを形成したり、或はウィスカー等を溶媒中に分
散させて吸引ろ過し、またはパンチで加圧成形して直接
必要な形状を得る方法等が行なわれている。
ク等の短繊維またはウィスカーによって例えば円柱の如
き単純な形状の成形体を造った後、その単純な形状の成
形体から切削加工によって第３図に示すような複雑な形
状のものを形成したり、或はウィスカー等を溶媒中に分
散させて吸引ろ過し、またはパンチで加圧成形して直接
必要な形状を得る方法等が行なわれている。
（発明が解決しようとする課題） ところが、切削加工によって複雑な形状の成形体を形
成する場合には、被切削加工される成形体が弾性を有し
ているため、スプリングバックにより希望形状が得られ
ず、また切削面が加工中に圧縮されるため、その部分の
ウィスカー等の体積率が増加する等の問題があり、加工
中のハンドリングで型崩れを起す等の問題がある。さら
に、パンチ等の加圧成形によって直接所要形状の成形体
を製造する場合には、成形体を１個づつ製造するため、
コスト高となるばかりでなく、スプリングバックにより
希望形状が得にくい等の問題があり、さらに専用の製造
形状の型が必要である等の問題がある。
成する場合には、被切削加工される成形体が弾性を有し
ているため、スプリングバックにより希望形状が得られ
ず、また切削面が加工中に圧縮されるため、その部分の
ウィスカー等の体積率が増加する等の問題があり、加工
中のハンドリングで型崩れを起す等の問題がある。さら
に、パンチ等の加圧成形によって直接所要形状の成形体
を製造する場合には、成形体を１個づつ製造するため、
コスト高となるばかりでなく、スプリングバックにより
希望形状が得にくい等の問題があり、さらに専用の製造
形状の型が必要である等の問題がある。
本発明はこのような点に鑑み、切削加工中にスプリン
グバックが生ずることがなく複雑な形状の成形体を得る
ことができるようにした繊維強化金属複合材の製造法を
得ることを目的とする。
グバックが生ずることがなく複雑な形状の成形体を得る
ことができるようにした繊維強化金属複合材の製造法を
得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、無機質材料からなるウィスカー或は短繊維
により形成した単純形状の成形体に液体を含浸させ、そ
れを凝固させた状態で希望形状に切削加工し、その後上
記成形体を徐々に昇温して上記含浸させた液体を気化さ
せることを特徴とするものである。
により形成した単純形状の成形体に液体を含浸させ、そ
れを凝固させた状態で希望形状に切削加工し、その後上
記成形体を徐々に昇温して上記含浸させた液体を気化さ
せることを特徴とするものである。
（作 用） 単純形状の成形体に液体を含浸させた後凝固させた状
態にして、希望形状への切削加工を行なうので、スプリ
ングバックが生ずることがなく、希望の形状に正確に加
工することができる。しかも、切削部が圧縮されるよう
なことがなく、体積率が増加するようなことがない。そ
して上記切削加工後に上記液体を気化させるだけで、通
常の成形体とすることができ、特別な成形型等をも必要
としない。
態にして、希望形状への切削加工を行なうので、スプリ
ングバックが生ずることがなく、希望の形状に正確に加
工することができる。しかも、切削部が圧縮されるよう
なことがなく、体積率が増加するようなことがない。そ
して上記切削加工後に上記液体を気化させるだけで、通
常の成形体とすることができ、特別な成形型等をも必要
としない。
（実施例） 本発明は、量産可能な単純形状の例えば円柱状の成形
体から所望形状の成形体を切削加工によって形成するも
のであって、セラミック等の短繊維またはウィスカーに
よって形成された単純形状の成形体の少なくともその表
面層に、液体状態でウィスカー等と反応せず化学的に安
定で且つ融点が常温近傍にある物質を、その粘性が余り
低くない温度まで加熱して含浸させた後、その含浸させ
た液体の融点以下まで冷却して凝固させる。そして、上
記液体の凝固によって固化された成形体を適宜切削加工
装置により切削加工して所定の希望する製品形状とし、
その後加工された成形体を徐々に昇温して、含浸させた
液体を気化させ所望の成形体とする。
体から所望形状の成形体を切削加工によって形成するも
のであって、セラミック等の短繊維またはウィスカーに
よって形成された単純形状の成形体の少なくともその表
面層に、液体状態でウィスカー等と反応せず化学的に安
定で且つ融点が常温近傍にある物質を、その粘性が余り
低くない温度まで加熱して含浸させた後、その含浸させ
た液体の融点以下まで冷却して凝固させる。そして、上
記液体の凝固によって固化された成形体を適宜切削加工
装置により切削加工して所定の希望する製品形状とし、
その後加工された成形体を徐々に昇温して、含浸させた
液体を気化させ所望の成形体とする。
ところで、上記含浸させる液体としては下記の如き水
又は有機系の物質が融点、沸点等から好適であり、必要
に応じそれにバインダーや粘性調整剤を溶解させたもの
を使用することができる。
又は有機系の物質が融点、沸点等から好適であり、必要
に応じそれにバインダーや粘性調整剤を溶解させたもの
を使用することができる。
例えば、円柱状等の単純形状のセラミックウィスカー
成形体に、50℃に加熱したＰキシレンを含浸させた後冷
却する。そして上記成形体を０℃前後の温度に保持しな
がら切削加工し、終了後150℃まで徐々に加熱してＰキ
シレンを気化させることにより、所望形状のセラミック
ウィスカー成形体を得ることができる。
成形体に、50℃に加熱したＰキシレンを含浸させた後冷
却する。そして上記成形体を０℃前後の温度に保持しな
がら切削加工し、終了後150℃まで徐々に加熱してＰキ
シレンを気化させることにより、所望形状のセラミック
ウィスカー成形体を得ることができる。
ところで、セラミックウィスカー成形体は、加圧鋳造
によって、金属または合金を含浸させ、金属基複合材料
を得る際に予め予熱されるので、この予熱工程とＰキシ
レンを気化させる工程を兼用させることもできる。また
含浸させる液体に、珪酸ナトリウム等のバインダーとな
る物質を溶解させておけば、気化させた後の成形体が強
化されたものとなる。
によって、金属または合金を含浸させ、金属基複合材料
を得る際に予め予熱されるので、この予熱工程とＰキシ
レンを気化させる工程を兼用させることもできる。また
含浸させる液体に、珪酸ナトリウム等のバインダーとな
る物質を溶解させておけば、気化させた後の成形体が強
化されたものとなる。
以上説明したように、本発明においては、ウィスカー
等によって形成された成形体に液体を含浸させた後凝固
させ弾性がないような状態にして切削加工するようにし
たので、切削後にスプリングバックが発生するようなこ
とがなく、切削加工の寸法精度を出すことができる。ま
た、切削加工中に加工部が圧縮されるようなことがない
ので、ウィスカーの体積率が高くなることがなく、加圧
鋳造時に成形体が変形したり、割れなり、合金溶湯が含
浸しにくい等の現象が発生するようなこともない。しか
も加工中においては、少なくとも表層部が含浸させた物
質により硬化しているため、ハンドリングや移動によっ
て型崩れが生ずるようなことが防止される。
等によって形成された成形体に液体を含浸させた後凝固
させ弾性がないような状態にして切削加工するようにし
たので、切削後にスプリングバックが発生するようなこ
とがなく、切削加工の寸法精度を出すことができる。ま
た、切削加工中に加工部が圧縮されるようなことがない
ので、ウィスカーの体積率が高くなることがなく、加圧
鋳造時に成形体が変形したり、割れなり、合金溶湯が含
浸しにくい等の現象が発生するようなこともない。しか
も加工中においては、少なくとも表層部が含浸させた物
質により硬化しているため、ハンドリングや移動によっ
て型崩れが生ずるようなことが防止される。
第１図は一般的な複合材料製造方法を示す図、第２図は
上記方法によって製造された製品の一例を示す斜視図、
第３図は上記製品製造に使用される成形体の斜視図であ
る。 １……成形体、２……金型、３……溶湯。
上記方法によって製造された製品の一例を示す斜視図、
第３図は上記製品製造に使用される成形体の斜視図であ
る。 １……成形体、２……金型、３……溶湯。
Claims (1)
- 【請求項１】無機質材料からなるウィスカー或は短繊維
により形成した単純形状の成形体に液体を含浸させ、そ
れを凝固させた状態で希望形状に切削加工し、その後上
記成形体を徐々に昇温して上記含浸させた液体を気化さ
せることを特徴とする、繊維強化金属複合材料用成形体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13826889A JP2791897B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 繊維強化金属複合材料用成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13826889A JP2791897B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 繊維強化金属複合材料用成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH036339A JPH036339A (ja) | 1991-01-11 |
| JP2791897B2 true JP2791897B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=15217959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13826889A Expired - Lifetime JP2791897B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 繊維強化金属複合材料用成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2791897B2 (ja) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13826889A patent/JP2791897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036339A (ja) | 1991-01-11 |
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