JP2943831B2

JP2943831B2 - 複合材料の製造方法

Info

Publication number: JP2943831B2
Application number: JP32389992A
Authority: JP
Inventors: 正浩安部; 功丹
Original assignee: Daihatsu Kogyo KK
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH06170515A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内側肉厚部が金属、又
は、セラミックス等で、外側肉厚部がアルミニュウム合
金等の複合材料からなる筒状部材の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複合部材からなる円筒部材の製造方法を
図２で説明する。図２に示すように、鋳型の可動型
（１）と固定型（４）との内部に中子（２）を介して予
備成形体（３）を配置した後、当該可動型（１）と固定
型（４）とで形成されるキャビティ（ａ）内にマトリッ
クス金属（７）の溶湯を注湯し、当該溶湯を可動型
（１）と固定型（４）で凝固させる複合材料の鋳造法が
知られている。即ち、係る従来の鋳造法では、先ず、金
属、セラミックス等からなり、予め内周面がテーパ状に
形成された予備成形体（３）を可動型（１）に装着した
中子（２）に嵌合する。次いで、可動型（１）を固定型
（４）に向かって移動させ、中子（２）に嵌挿した予備
成形体（３）を、固定型（４）の鋳型穴（５）の中に収
納し、予備成形体（３）と鋳型穴（５）との間に所定の
キャビティ（ａ）を形成させ、このキャビティ（ａ）を
可動型（１）と固定型（４）とで密閉する。密閉状態が
完了すると、注湯口（６）からアルミニュウム合金等の
マトリックス金属（７）を注湯し、凝固させる。この場
合、可動型（１）の中子（２）の外周面（２’）と固定
型（４）の鋳型穴（５）の内周面（５’）の抜き勾配
は、ともに０．５〜１．０°である。なお、上記従来例
においては、図２に示すように、中子（２）の外周面
（２’）、予備成形体（３）の内周面（３’）と外周面
（３”）ならびに鋳型穴（５）の内周面（５’）の勾配
は、いずれも平行である。そして、鋳造後、切削加工工
程で、図２の点線で示すように、予備成形体（３）とマ
トリックス金属（７）との内外周面を削り取り、完全な
円筒部材を形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の鋳造法によ
り複合材料からなる円筒部材を製造する場合、マトリッ
クス金属（７）を補強するための金属、セラミックス等
からなる予備成形体（３）の外周面（３”）と固定型
（４）の鋳型穴（５）の内周面（５’）との間に形成さ
れるキャビティ（ａ）の幅寸法が入口部から奥部にわた
って一定であるため、キャビティ（ａ）内の溶湯は、奥
部から早く凝固し、未含浸部や巣、又、予備成形体の割
れ、変形が起こり、良好な複合材料が得られなかった。
また、予備成形体（３）の位置決めを、可動型（１）の
中子（２）に依存し、摩擦力で保持させており、製品の
加工に際して、加工代が多くなり、無駄が発生する。さ
らに、予備成形体（３）の保持も不確実であった。

【０００４】本発明は、鋳型のキャビティ内の溶湯が、
予備成形体に含浸するのに充分な温度を保持させ得るよ
うに工夫して、良好な複合材料を得ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、開口部に向かって広がるテ−パ状鋳型穴
を有し、かつ、鋳型穴に注湯口を設けた固定型と、上記
鋳型穴に挿入される先端部に向かって小径となるテーパ
状中子を設けた可動型と、上記中子に嵌挿する内径面が
中子の外径面と略一致するテーパ面をなし、外径面がス
トレート面をなす予備成形体とからなり、中子に嵌挿し
た予備成形体を鋳型穴内に挿入したとき、鋳型穴内周面
と予備成形体外周面とで形成されるキャビティの幅寸法
と予備成形体の肉厚寸法との比が、注湯口から奥部にゆ
く程大きくなる様にして、キャビティ内の溶湯が、予備
成形体に含浸するのに充分な温度を保持するようになし
たものである。

【０００６】本発明はまた、上記鋳型穴の底面で、注湯
口の周囲の少なくとも３箇所の等配位置に予備成形体の
位置決め用爪を設置したものである。

【０００７】さらに本発明は、上記テーパ状中子を予備
成形体より長くしたものである。

【０００８】

【作用】中子に嵌挿した予備成形体を鋳型穴内に挿入し
たとき、鋳型穴内周面と予備成形体外周面とで形成され
るキャビティの幅寸法と予備成形体の肉厚寸法との比
が、注湯口から奥部にゆく程大きくなる様にしてあるた
め、マトリックス金属の溶湯を注湯口から注湯すると、
凝固はキャビティ内の奥部から始まるが、キャビティ内
は、奥部ほど広いため、凝固が完了するまでの時間は奥
部の方が長くなり、トータルすると、キャビティ内全域
にわたって溶湯が、予備成形体に含浸するのに充分な温
度を保持させることができる。その結果、予備成形体の
割れ、変形等がなく、マトリックス金属が均一に予備成
形体に含浸する事により、良好な複合材料が得られる。
そして、鋳型穴の底面で、注湯口の周囲の少なくとも３
箇所の等配位置に予備成形体の位置決め用爪を設置した
ことによって、型合わせ時及び注湯時、鋳型内での予備
成形体の変位が防止される。さらに、テーパ状中子を予
備成形体より長くしてあるため、注湯時、マトリックス
金属が予備成形体の内周面側に侵入することを防止する
ことができ、又、製品の後加工が、未複合部を１箇所切
断する事により、筒状の製品が得られ、容易となる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明方法の説明図であって、（１
１）は可動型、（１２）は中子、（１３）は予備成形
体、（１４）は固定型、（１５）は鋳型穴、（１６）は
注湯口、（１７）はマトリックス金属を示している。

【００１０】可動型（１１）は、平坦面とした下面中央
にテーパ状の中子（１２）を一体的に固着垂下させてい
る。中子（１２）は、下部先端側に向けて細くなるテー
パ状であって、外周面の勾配は、０．５〜５°とされ
る。可動型（１１）の下面の中子（１２）の基部周囲に
は環状の押し湯部（１１’）が形成してあり、この押し
湯部（１１’）から可動型（１１）の上方へ１本乃至複
数本のガス抜き穴（図示省略）が形成してある。上記中
子（１２）は、予備成形体（１３）より長く（例えば、
約１０mm）してある。可動型（１１）は、固定型（１
４）に対して同心状態を維持して昇降し得るように構成
されている。

【００１１】予備成形体（１３）は、上記中子（１２）
に嵌挿する内径面が中子（１２）の外径面と略一致する
テーパ面をなし、外径面がストレート面をなす形状に予
め成形されたものを使用する。予備成形体（１３）の材
質は、金属又はセラミックス等のマトリックス金属（１
７）を補強する材料の中から選択使用されるものであ
る。

【００１２】固定型（１４）は、上面が平坦面とされ、
その中央部に上部開口部に向かって広がるテーパ状の鋳
型穴（１５）を有し、かつ、鋳型穴（１５）の下部に注
湯口（１６）を設けた構造である。上記鋳型穴（１５）
の勾配は、１〜５°とされ、その内周面と予備成形体
（１３）の外周面との間には、マトリックス金属（１
７）を所定の肉厚で鋳込むためのキャビティ（Ａ）が形
成できるように構成されている。上記固定型（１４）に
対して、可動型（１１）が同心状態を維持して下降し、
可動型（１１）の下面と固定型（１４）の上面とが密着
して、上記キャビティ（Ａ）を密閉するように構成され
ている。そして、上記鋳型穴（１５）の底面で、注湯口
（１６）の周囲の少なくとも３箇所の等配位置に予備成
形体（１３）の位置決め用爪（１８）が設置してある。
この位置決め用爪（１８）は、固定型（１４）に固着さ
れる。

【００１３】上記したように、予備成形体（１３）の外
周面をストレート面としてあることと、固定型（１４）
の鋳型穴（１５）の内周面を上部開口部に向かって広が
るテーパ状の面としてあることとによって、可動型（１
１）の中子（１２）に嵌挿した予備成形体（１３）を鋳
型穴（１５）内に挿入したとき、鋳型穴（１５）の内周
面と、予備成形体（１３）の外周面とで形成されるキャ
ビティ（Ａ）の幅寸法と、予備成形体（１３）の肉厚寸
法との比が、注湯口（１６）から奥部にゆく程大きくな
る。

【００１４】本発明の複合材料の製造方法は、上記した
構成の可動型（１１）の中子（１２）に予備成形体（１
３）を嵌挿して可動型（１１）を下降させるか、或い
は、予備成形体（１３）を、固定型（１４）の鋳型穴
（１５）内に、該鋳型穴（１５）内の底面の位置決め用
爪（１８）を利用して位置決めセットし、この状態で、
可動型（１１）を下降させ、固定型（１４）に密着させ
ることにより、キャビティ（Ａ）が密閉され、マトリッ
クス金属（１７）の注湯が可能となる。この状態で、マ
トリックス金属（１７）の溶湯を、固定型（１４）の下
部の注湯口（１６）から加圧注湯する。これにより、マ
トリックス金属（１７）の溶湯は、注湯口（１６）から
キャビティ（Ａ）の奥部まで充満する。なお、位置決め
用爪（１８）がもうけてある場合には、各位置決め用爪
（１８）の間から溶湯が流入する。このようにして、キ
ャビティ（Ａ）内に注湯されたマトリックス金属（１
７）は、注湯口（１６）から遠いキャビティ（Ａ）の奥
部から凝固が始まる。しかし、キャビティ（Ａ）の幅寸
法は、奥部程大きくしてあるため、凝固が完了するまで
の所要時間が奥部程長くなり、結局、トータルすると、
マトリックス金属（１７）の凝固は、キャビティ（Ａ）
内の全長（全域）において予備成形体（１３）にマトリ
ックス金属（１７）が含浸するのに充分な温度を保持さ
せることが可能となり、予備成形体（１３）の割れ、変
形等がなく、均一に含浸する。このようにして、マトリ
ックス金属（１７）の凝固が完了すれば、可動型（１
１）を上昇させ、製品を中子（１２）及び鋳型穴（１
５）から夫々テーパ状であることを利用して抜き取る。
そして、この製品の内外周面を図１に点線で示すよう
に、軸線に平行なストレート面となるように切削加工し
て円筒部材とされる。上記マトリックス金属（１７）と
しては、例えば、アルミニュウム合金等である。

【００１５】上記実施例は、加圧鋳造法の場合を例示し
ているが、本発明はこれ以外の鋳造法にも適用し得るも
のである。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、キャビティ内での溶湯
の凝固をキャビティ内全域にわたって、溶湯が、予備成
形体に含浸するのに充分な温度を保持させているため、
予備成形体の割れ、変形等がなく、マトリックス金属が
均一に予備成形体に含浸する事により、良好な複合材料
が得られる。また、鋳型穴底面に位置決め用爪を等配位
置に設置しておくことによって、予備成形体の心出しを
行なわせ、かつ、位置ずれを防止することができる。さ
らに、テーパ状中子を予備成形体より長くしておくこと
により、製品の後加工を容易とし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の実施例を示す工程説明図。

【図２】従来の製造方法の工程説明図。

【符号の説明】

１１可動型１２中子１３予備成形体１４固定型１５鋳型穴１６注湯口１７マトリックス金属１８位置決め用爪Ａキャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 19/02 B22D 19/00 B22D 19/16 B22F 7/06 C22C 1/05

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部に向かって広がるテ−パ状鋳型穴
を有し、かつ、鋳型穴に注湯口を設けた固定型と、上記鋳型穴に挿入される先端部に向かって小径となるテ
ーパ状中子を設けた可動型と、上記中子に嵌挿する内径面が中子の外径面と略一致する
テーパ面をなし、外径面がストレート面をなす予備成形
体とからなり、中子に嵌挿した予備成形体を鋳型穴内に挿入したとき、
鋳型穴内周面と予備成形体外周面とで形成されるキャビ
ティの幅寸法と予備成形体の肉厚寸法との比が、注湯口
から奥部にゆく程大きくなる様にして、キャビティ内の
溶湯が、予備成形体に含浸するのに充分な温度を保持す
るようになしたことを特徴とする複合材料の製造方法。
【請求項２】鋳型穴の底面で、注湯口の周囲の少なく
とも３箇所の等配位置に予備成形体の位置決め用爪を設
置したことを特徴とする請求項１記載の複合材料の製造
方法。
【請求項３】テーパ状中子を予備成形体より長くした
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料の製造方法。