JP2976437B2 - 金属基複合材料の製造方法 - Google Patents

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、金属基複合材料の製造方法に係り、特に複
合材料中に空気が残留しないようにした金属基複合材料
の製造方法に関する。

（従来の技術） 最近、製品の比強度、比剛性を高くする目的でボロ
ン、炭素、アルミナ、炭化ケイ素等の繊維を有する強化
材プリフォームに純アルミニュウムの如き金属または合
金をマトリックス金属とする強化繊維成形体を複合させ
る繊維強化複合部材料即ち金属基複合材料の開発がされ
ている。

この金属基複合材料の製造方法は第５図に示すよなも
ので金型10の内部に強化材プリフォーム11が固定され
る。この金型内に強化繊維成形体であるアルミニュム等
の金属溶湯12がラドル等により注入され、この金属溶湯
12と前記強化材プリフォーム11が加圧パンチ13により加
圧される。

この金属溶湯12は加圧により強化材プリフォーム11の
各構成繊維間に浸透させられ、凝固して金属基複合材料
を製造する。

（発明が解決しようとする課題） このような製造において、一般的に、強化材プリフォ
ーム11の内部には空気が滞留しているため、金属溶湯12
と強化材プリフォーム11とを加圧するときに、この空気
が強化材プリフォーム11の偶部等に滞留し複合ができな
い未複合化部14が生じる。この未複合化部14は欠陥であ
って良質な金属複合材料を得ることができない。

そのため、金型10の内部を真空にしたりあるいは低圧
にし、強化材プリフォーム11に残留する空気を除去する
方法がよく採用される。

しかし、この方法は金属溶湯12を注入するときに周囲
の空気が同時に金型10に送り込まれてしまい満足な結果
が得られない。

これに代わって、第６図に示すように底部に空気ベン
ト15を有する空気抜孔16を設け、加圧力中の強化材プリ
フォーム11等に残留する空気を空気ベント15、空気抜孔
16を介して大気に放出し、未複合化部が生じないような
製造方法が取られている。

この製造方法によりある程度未複合化部の生成を除去
できるが数回の加圧を行うと空気ベント15や空気抜孔16
に金属溶湯12が差込み反復使用ができなくなる。

そこで作業中度々、空気ベント15や空気抜孔16の溶湯
12を取除かなければならず、作業に時間がかかり多量の
工業的生産を行うには適さない等の問題があった。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであっ
て滞留する空気により未複合化部が生成されないように
した金属基複合材料の製造方法を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、強化材プリフォームにアルミニュム等の金
属溶湯を加圧注入して金属基複合材料を製造するものに
おいて、 強化材プリフォームに近接する位置の金型の内壁に空
気溜部を形成し、この空気溜部に取り外し自在に多孔質
耐熱材を装着し、この多孔質耐熱材に近接する金型の内
部に配置した前記強化材プリフォームにアルミニュム等
の金属溶湯を加圧注入し、強化材プリフォームにアルミ
ニュム等の金属溶湯を加圧注入した後に強化材プリフォ
ームを多孔質耐熱材から分離するようにしたものであ
る。

（作 用） 金型の内部に強化材プリフォームを配置し、この強化
材プリフォームに近接する位置の金型の内壁に設けられ
た空気溜部に取外し自在な多孔質耐熱材を設ける。

このようにしてからアルミニューム等の金属溶湯が注
入され、これ等強化材プリフォーム、金属溶湯を加圧パ
ンチにより加圧する。この加圧により強化材プリフォー
ム等に残留していた空気を多孔質耐熱材に移動させる。
複合化後、金属基複合材料を多孔質耐熱材から分離して
取り出す。

したがって、強化材プリフォーム内に空気が残留する
ことなく、強化材プリフォームと溶湯との金属基複合材
料に未複合化部を生ずるのを防止する。

（実施例） 以下図面について本発明金属基複合材料の製造方法の
一実施例を説明する。

なお、第５図および第６図と同一部分は同一符号を付
しその詳細な説明を省略する。

第１図において、金型20は、底部が四角または円形等
の固定型21と、この固定型21を左右する包囲するように
移動自在に設けられ短形また半円弧状の移動型22a,22b
とにより構成されている。

この移動型22a,22bには操作装置（図示せず）に連結
される連結部23a,23bが設けられており、この連結部23
a,23bにより移動操作を行う。

この金型20の上部には型内を上下動する加圧パンチ13
が設けられており、後述するアルミニュム等の金属溶湯
等を加圧する。

この金型20において固定型21の上面には空気溜部24が
形成され、この空気溜部24に安価な陶器、耐火レンガ等
の多孔質耐熱材25を取外し自在に装着できるようにして
いる。

しかして、このように構成した金型20は加熱装置（図
示せず）により250℃に加熱され、その内底部に700℃に
加熱された強化材プリフォーム11を配置する。この金型
20の内部には700℃のアルミニュム等の溶湯12が溶湯槽
（図示せず）からラドル26により汲込み注がれる（第２
図参照）。

この金型20の内部に加圧パンチ13が挿入され、強化材
プリフォーム11と金属溶湯12とを、例えば、1000気圧の
圧力で加圧する（第３図参照）。

この加圧により金属溶湯12が強化材プリフォーム11の
空隙内に浸透され、金属基複合材27を製造する。

その加圧中に強化材プリフォーム11の表面に滞留する
空気は陶器、耐火レンガ等の多孔質耐熱材25に移されの
で金属基複合材27の内部には残存しない。

このようにして金属基複合材27が凝固すると移動型22
a,22bを左右に移動させる（第４図参照）。この移動
後、金属基複合材27を多孔質耐熱材25から分離して取外
す。この場合、金属基複合材27は熱膨脹係数の違いによ
り多質耐熱材25から容易に分離して取り出すことができ
る。

上記場合において数10回の加圧操作により金属溶湯12
が多孔質耐熱材25に差込まれる多孔質耐熱材25が使用で
きなくなるが、この場合には安価な他の多孔質耐熱材25
を取替えて使用すればよい。

このときの作業時間は僅かな時間ですませられるので
作業効率を妨げることにならない。

また、多孔質耐熱材25の大きさは強化材プリフォーム
11や金属溶湯12等の材質にもよるが概略次のような目安
で選定される。

また、金型20における空気溜部24の位置は強化材プリ
フォーム11に接し、溶湯12を侵入させたときに強化材プ
リフォーム中の空気が排気される位置に選定される。

〔発明の効果〕

本発明は、強化材プリフォームに近接する位置の金型
の内壁に空気溜部を形成し、この空気溜部に取り外し自
在に多孔質耐熱材を装着し、この多孔質耐熱材に近接す
る金型の内部に配置した前記強化材プリフォームにアル
ミニュム等の金属溶湯を加圧注入し、強化材プリフォー
ムにアルミニュム等の金属溶湯を加圧注入した後に強化
材プリフォームを多孔質耐熱材から分離して金属基複合
材を製造するようにしたから、加圧により強化材プリフ
ォームの残留空気が多孔質耐熱材を移され金属基複合材
に未複合部を生成することがない。

また、加圧生成により多孔質耐熱材に金属溶湯が差込
んだらこの多孔質耐熱材を金型から外し、他の多孔質耐
熱材に取替えるだけでよいから取替え作業が簡単にでき
量産される金属基複合材の製造に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明金属基複合材の製造方法に使用される
金型の概略断面図、第２図、第３図および第４図は、同
金型の加圧工程を説明するための説明図、第５図および
第６図は、従来の金属基複合材の製造方法に使用される
金型の概略断面図である。 10……金型、11……強化材プリフォーム、12……金属溶
湯、13……加圧パンチ、14……未複合部、15……空気ベ
ンド、16……空気抜孔、20……金型、21……固定型、22
a,22b……移動型、23a,23b……連結部、24……空気溜
部、25……多孔質耐熱材、26……ラドル、27……金属基
複合材。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強化材プリフォームにアルミニュム等の金
   属溶湯を加圧注入して金属基複合材料を製造するものに
   おいて、 強化材プリフォームに近接する位置の金型の内壁に空気
   溜部を形成し、 この空気溜部に取り外し自在に多孔質耐熱材を装着し、 この多孔質耐熱材に近接する金型の内部に配置した前記
   強化材プリフォームにアルミニュム等の金属溶湯を加圧
   注入し、 強化材プリフォームにアルミニュム等の金属溶湯を加圧
   注入した後に強化材プリフォームを多孔質耐熱材から分
   離する、 ことを特徴とする金属基複合材料の製造方法。