JP3763463B2 - Manufacturing method and manufacturing apparatus of pipe-shaped composite material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属が充填される炉内に、多数本の線状材を心材として通過させることにより、パイプ状複合材を製造するパイプ状複合材の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、特開平7−284907号公報には、図8に示すように、繊維強化複合線の製造装置30として、金属溶湯31が充填されるルツボ32内に、セラミック繊維束33を心材として通過させることにより、ワイヤー形状の繊維強化複合線34を製造する加圧含侵式の製造装置が記載されている。
【0003】
上記の製造装置30において、セラミック繊維束33は、送出ボビン35からピンチロール36に挟まれて繰り出され、ガイドプーリ37で偏向されてノズル38を通ってルツボ32内の金属溶湯31に浸漬され、さらにルツボ32内のガイドプーリ39で再び偏向されてダイス40で絞られた後、ガイドプーリ41を介して巻取ボビン42に巻き取られる。
【0004】
また、繊維強化材を利用する製造方法として上述した加圧含侵式以外に、例えば、パイプ状複合材を製造する場合に用いられるバッチ方式がある。このバッチ方式は、所定形状の型枠内に溶融金属を充填して製品を形成するもので、パイプ状複合材が型枠から外して1本1本製造される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
処で、上述した従来の繊維強化複合線の製造装置30では、ノズル38から風を吹き付けて繊維束を開繊させることにより、溶融金属が内部にまで十分に浸透したワイヤー形状の繊維強化複合線34を連続的に製造することができる。しかしながら、例えば、線状材を心材としたパイプ状複合材をこの加圧含浸式によって製造しようとした場合、これまでは繊維等の線状材を型枠内の心材位置に配置した状態で溶融金属をパイプ状に成形する適切な手段が無かったため、特に、上記構造のパイプ状複合材を連続的に製造することが困難であった。
【0006】
一方、バッチ方式では、上記構造のパイプ状複合材を製造することはできる。しかし、型枠を用いて1本1本製造するため、生産性の低さに問題があった。また、管径や長さ寸法が異なる種々の形態のパイプ状複合材を生産する場合には、それぞれに対応した型を準備しなければならず、生産効率の低さと同時に、製造コストが高騰するという問題があった。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、任意の長さのパイプ状複合材を連続的、且つ、容易に製造することができ、しかも、生産効率を高めて製造コストの低減を図ることができるパイプ状複合材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るパイプ状複合材の製造方法は、溶融金属が充填される溶融金属炉内に、線状材を心材として通過させることにより、パイプ状複合材を製造する製造方法において、
前記線状材を所定の管状位置に対応して配置させ、前記金属炉内に導入させる線状材導入過程と、
前記金属炉内を連続移動される前記線状材に対し、溶融金属を前記金属炉内に間欠的に供給することにより、溶融金属を含侵させると共に、線状材の長手方向に沿う所定間隔毎に心材露出部を形成する金属含侵過程と、
前記金属炉内において溶融金属が含侵された線状材を、パイプ状に成形して前記金属炉より引き抜く成形過程とを備えたことを特徴とする。
【0009】
そして、管状位置に対応して配置された線状材に対し、溶融金属を金属炉内で間欠的に供給して金属炉内より外部へ引き抜くと、溶融金属の含浸された部位と溶融金属の含侵されない心材露出部とを線状材の長手方向に沿って所定間隔毎に形成したパイプ状複合材を連続して製造できる。
【0010】
また、上記目的を達成するための本発明に係るパイプ状複合材の製造装置は、少なくとも溶融金属が充填される溶融金属炉と、
該金属炉の入口側に配置され、外部より導入され線状材をそれぞれ通過させて管状に配置する第1オリフィスと、
前記金属炉の出口側に配置され、溶融金属が含侵された線状材を通過させてパイプ状に成形する第2オリフィスと、
前記金属炉に所定量の溶融金属を間欠的に供給する溶融金属供給手段とを備えたことを特徴とするパイプ状複合材の製造装置により達成される。
【0011】
多数本の線状材は、第1オリフィスを通過して管状に配置された状態で溶融金属炉内に導入される。そして、線状材は、溶融金属炉内において溶融金属供給手段から溶融金属が間欠的に供給されて、溶融金属が含侵されるとともに溶融金属が含侵されない状態で第2オリフィスを通過して溶融金属炉内より外部へ引き抜かれる。これにより、線状材は所定間隔毎に心材露出部を設けた長尺のパイプ状複合材に成形される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るパイプ状複合材の製造方法及び製造装置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1乃至図4は本発明のパイプ状複合材の製造装置の一実施の形態を示し、図1はパイプ状複合材の製造装置を示す構成図、図2は図1の溶融金属炉を拡大して示す要部断面図、図3は図2の溶融金属炉の第1及び第2オリフィスの平面図で、(a)は第1オリフィスを、(b)は第2オリフィスをそれぞれ示し、図4は図2の溶融金属炉の第1及び第2オリフィスの断面図で、(a)は第1オリフィスを、(b)は第2オリフィスをそれぞれ示し、図5は図1のパイプ状複合材の製造装置による製造方法を説明する図で、(a)は線状材に溶融金属が含浸される状態を、(b)は線状材に溶融金属が含浸されない状態を示し、図6はパイプ状複合材の各個体への切断前の状態を示す要部斜視図であり、図7はパイプ状複合材の切断後の個体を示す斜視図である。
【0013】
図1において、本実施の形態によるパイプ状複合材の製造装置10は、溶融金属20が充填される溶融金属炉11内に、例えば炭素繊維等の無機質繊維、又はアルミナ繊維等の金属繊維よりなる多数本の線状材21を心材として、この心材21を、例えば5〜35m/分の所定の速度で連続的に通過させることにより、長尺のパイプ状複合材22を製造することができる。
【0014】
溶融金属炉11は電気炉であり、炉内には、後述する溶融金属受け炉12から溶融金属20が充填されるとともに、炉上部に設けられた通路14及びバルブ15を介して加圧ガスが供給可能に設けられている。
【0015】
溶融金属炉11の入口側(図1の下方側)には、第1オリフィス16が装備されている。
この第1オリフィス16は、図3(a)及び図4(a)に示すように、多数の導入口16a(本例では8個)が所定の管状に対応した円周上の位置に等間隔に開口して、外部より金属炉内に導入される多数の線状材21を、この導入口16aに通過させることで管状に配置する。
【0016】
溶融金属炉11の出口側(図1の上方側)には、第2オリフィス17が装備されている。
この第2オリフィス17は、図3(b)及び図4(b)に示すように、導出口17aが所定の管状に対応した円環状に開口して、溶融金属20が含侵された線状材21を、この導出口17aを通過させることでパイプ状に成形する。
【0017】
第1オリフィス16の導入口16a及び第2オリフィス17の導出口17aは、通過させる線状材21の太さ及び製造するパイプ状複合材22の肉厚に応じて口径及び穴径が適宜選択される。
【0018】
溶融金属炉11には、同じく電気炉からなる溶融金属受け炉12が、通路18及びバルブ19を介して連設されている。
溶融金属受け炉12は、内部にピストン13を備えており、バルブ19開放下でのピストン13の上昇により、所定量の溶融金属20を通路18を介して溶融金属炉11内に供給すると共に、バルブ19開放下でのピストン13の下降により、所定量の溶融金属20を通路18を介して溶融金属炉11から戻して、一時的に貯留できる。つまり、溶融金属受け炉12は、バルブ19の開閉操作に同期するピストン13の昇降動作の繰り返しによって、溶融金属20を溶融金属炉11内に間欠的に流入又は溶融金属炉11内より流出させることができる。
なお、溶融金属受け炉12、ピストン13、通路18及びバルブ19が、本発明でいう溶融金属供給手段を構成している。
【0019】
次に、図5により本実施の形態のパイプ状複合材の製造装置の作用について説明する。
パイプ状複合材の製造装置10において、最初に、連続走行して外部より溶融金属炉11内に案内される多数本の線状材21は、第1オリフィス16の導入口16aによって所定の管状位置に対応して配置されつつ、溶融金属炉11内に導入される(線状材導入過程)。
【0020】
次に、溶融金属炉11内を移動する線状材21に対して、溶融金属炉11内に充填した溶融金属20が含侵される(金属含侵過程)。この際、図5(a)に示すように、溶融金属炉11内で充満状態に供給された溶融金属20は、図5(b)に示すように、バルブ19開放下でのピストン13の下降により、一定量が溶融金属受け炉12に移動した後、再びピストン13が上昇することにより、図5(a)に示すように、溶融金属炉11内に戻される。これにより、金属炉内を移動して溶融金属20が含侵される線状材21には、溶融金属20が間欠的に供給されることとなって、溶融金属20を含侵させない部位が所定間隔毎に形成される。
【0021】
その後、溶融金属20を含侵させた部位及び溶融金属20を含浸させない部位(後述の心材露出部23に対応)を有した線状材21は、第2オリフィス17の導出口17aを通過して溶融金属20を含侵させた部位をパイプ状に成形した状態で、溶融金属炉11内から外方へ引き抜きされる。この結果、図6に示すように、パイプ状複合材22は、心材となる線状材21が露出した心材露出部23を一定間隔毎に長手方向に有した長尺状に製造される(成形過程)。そして、パイプ状複合材22は、心材露出部23の上下端部で切り離されることにより、図7に示すように、製品として所要の長さ寸法Lを有する1本のパイプ状複合材22(図7参照)とされる。
なお、上記の製造装置において適用される溶融金属の具体例としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金等を挙げることができる。また、溶融金属炉内における溶融温度は、例えば500〜700℃である。
【0022】
以上のように、上記実施形態によれば、製造装置10の溶融金属炉11には、線状材21を管状位置に配置する第1オリフィス16、及びパイプ状に成形する第2オリフィス17がそれぞれ装備されている。製造装置10は、溶融金属炉11内に溶融金属20及び加圧ガスを充填した状態で、多数本の線状材21を第1オリフィス16を介して溶融金属炉11内に導入して金属炉内を通過させた後、第2オリフィス17を介して溶融金属炉11より外方へ送出する。
【0023】
したがって、この製造装置10は、パイプ状複合材22を加圧含侵式により連続的、且つ、容易に製造できる。しかも、長さ寸法の異なる複数種の型枠を準備することなく、溶融金属炉への溶融金属の供給を調整することにより、1本1本の長さ寸法Lを自在に変更させたパイプ状複合材22を製造することができる。また、管径が異なるパイプ状複合材の製造についても、装置の大幅な変更を要しない単なるオリフィスの交換だけで対応することができる。この結果、任意長さ寸法Lや異なる管径のパイプ状複合材を、高い生産効率で連続的に製造することができ、大掛かりな設備投資等も不要にして、低コスト化を図ることができる。
【0024】
また、上記の実施の形態によれば、溶融金属受け炉12は、ピストン13の上昇及び下降を所要間隔毎に繰り返すことで、溶融金属20を溶融金属炉11内に間欠的に流入又は流出させて、線状材21に溶融金属20を含侵させない心材露出部23を所定間隔毎に形成しているので、製品化するための1本1本のパイプ状複合材22を、この心材露出部23において簡単、且つ、容易に切断して製造することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、心材となる多数本の線状材を所定の管状位置に対応して配置させ、溶融金属炉内に導入する線状材導入過程と、溶融金属炉内を連続的に移動する線状材に対して、溶融金属を間欠的に供給することにより、線状材に溶融金属を含侵させるとともに、線状材を露出させる心材露出部を所定間隔毎に形成する金属含侵過程と、溶融金属の含侵した線状材をパイプ状に成形する成形過程とから構成されるので、長尺のパイプ状複合材を製造できるとともに、心材露出部で切断して任意長さのパイプ状複合材を連続的、且つ、容易に製造することができる。また、心材露出部の形成間隔を変更することにより、あるいは、第1、第2オリフィスを所定のものに変更することにより、多種類のパイプ状複合材を容易に製造することができて、生産効率を高めることができると同時に、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態によるパイプ状複合材の製造装置の構成図である。
【図2】図1の溶融金属炉を拡大して示す要部断面図である。
【図3】図2の溶融金属炉の第1及び第2オリフィスの平面図で、(a)は第1オリフィス、(b)は第2オリフィスをそれぞれ示す。
【図4】図2の溶融金属炉の第1及び第2オリフィスの断面図で、(a)は第1オリフィス、(b)は第2オリフィスをそれぞれ示す。
【図5】図1のパイプ状複合材の製造装置による製造方法を説明する図で、(a)は線状材に溶融金属が含浸される状態を示し、(b)は線状材に溶融金属が含浸されない状態を示す。
【図6】パイプ状複合材の各個体への切断前の状態を示す要部斜視図である。
【図7】パイプ状複合材の切断後の個体を示す斜視図である。
【図8】従来の繊維強化複合線の製造装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
10 パイプ状複合材の製造装置
11 溶融金属炉
12 溶融金属受け炉
13 ピストン
16 第1オリフィス
16a 導入口
17 第2オリフィス
17a 導出口
20 溶融金属
21 線状材
22 パイプ状複合材
23 心材露出部
L パイプ状複合材の長さ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a pipe-shaped composite material for manufacturing a pipe-shaped composite material by passing a large number of linear materials as a core material in a furnace filled with molten metal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in Japanese Patent Laid-Open No. 7-284907, as shown in FIG. 8, as a fiber reinforced composite
[0003]
In the
[0004]
In addition to the pressure impregnation method described above as a manufacturing method using a fiber reinforcement, for example, there is a batch method used when manufacturing a pipe-shaped composite material. In this batch method, a molten metal is filled into a mold having a predetermined shape to form a product, and pipe-shaped composite materials are removed from the mold and manufactured one by one.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the
[0006]
On the other hand, in the batch method, the pipe-shaped composite material having the above structure can be manufactured. However, since each one is manufactured using a mold, there is a problem in low productivity. Moreover, when producing pipe-shaped composite materials of various forms with different pipe diameters and length dimensions, it is necessary to prepare molds corresponding to each of them, resulting in low production efficiency and high manufacturing costs. There was a problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can continuously and easily manufacture a pipe-shaped composite material having an arbitrary length, and further increase production efficiency and reduce manufacturing costs. It aims at providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of a pipe-shaped composite material which can be manufactured.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a pipe-shaped composite material according to the present invention produces a pipe-shaped composite material by passing a linear material as a core material in a molten metal furnace filled with molten metal. In the manufacturing method,
Arranging the linear material corresponding to a predetermined tubular position, and introducing the linear material into the metal furnace;
The molten metal is impregnated by intermittently supplying the molten metal into the metal furnace with respect to the linear material continuously moved in the metal furnace, and at a predetermined interval along the longitudinal direction of the linear material. A metal impregnation process that forms a core exposed portion every time,
It is characterized by comprising a molding process in which a linear material impregnated with molten metal in the metal furnace is formed into a pipe shape and drawn from the metal furnace.
[0009]
Then, when the molten metal is intermittently supplied in the metal furnace to the linear material arranged corresponding to the tubular position and pulled out from the metal furnace, the portion of the molten metal impregnated with the molten metal A pipe-shaped composite material in which the core material exposed portion not impregnated is formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the linear material can be continuously manufactured.
[0010]
Moreover, the manufacturing apparatus of the pipe-shaped composite material according to the present invention for achieving the above object includes a molten metal furnace filled with at least a molten metal,
A first orifice arranged on the inlet side of the metal furnace and arranged in a tubular shape through each of the linear materials introduced from the outside;
A second orifice disposed on the outlet side of the metal furnace and passing through a linear material impregnated with molten metal to form a pipe,
This is achieved by a pipe-shaped composite material manufacturing apparatus comprising a molten metal supply means for intermittently supplying a predetermined amount of molten metal to the metal furnace.
[0011]
A large number of linear materials are introduced into the molten metal furnace in a state of being disposed in a tubular shape through the first orifice. The linear material is melted by passing through the second orifice in a state where the molten metal is intermittently supplied from the molten metal supply means in the molten metal furnace, impregnated with the molten metal and not impregnated with the molten metal. Pulled out of the metal furnace. Thus, the linear material is formed into a long pipe-shaped composite material provided with a core material exposed portion at every predetermined interval.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a method and apparatus for producing a pipe-shaped composite material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of a pipe-shaped composite material manufacturing apparatus according to the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing the pipe-shaped composite material manufacturing apparatus, and FIG. 2 is an enlarged view of the molten metal furnace of FIG. FIG. 3 is a plan view of the first and second orifices of the molten metal furnace shown in FIG. 2, (a) shows the first orifice, (b) shows the second orifice, and FIG. 4 is a sectional view of the first and second orifices of the molten metal furnace of FIG. 2, (a) shows the first orifice, (b) shows the second orifice, and FIG. 5 shows the pipe-shaped composite material of FIG. FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating a manufacturing method using the manufacturing apparatus of FIG. 6A, in which FIG. 6A shows a state in which the linear material is impregnated with molten metal, FIG. 6B shows a state in which the linear material is not impregnated with molten metal, It is a principal part perspective view which shows the state before the cutting | disconnection to each individual | organism | solid of a pipe-shaped composite material, FIG. 7 is the individual | organism | solid after a pipe-shaped composite material is cut | disconnected. It is a perspective view showing.
[0013]
In FIG. 1, a pipe-shaped composite
[0014]
The
[0015]
A
As shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a), the
[0016]
A
As shown in FIGS. 3 (b) and 4 (b), the
[0017]
The inlet port 16a of the
[0018]
A molten
The molten
The molten
[0019]
Next, the operation of the pipe-shaped composite material manufacturing apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the pipe-shaped composite
[0020]
Next, the
[0021]
Thereafter, the
In addition, as a specific example of the molten metal applied in said manufacturing apparatus, an aluminum alloy, a magnesium alloy, etc. can be mentioned. Moreover, the melting temperature in a molten metal furnace is 500-700 degreeC, for example.
[0022]
As described above, according to the above-described embodiment, the
[0023]
Therefore, this
[0024]
Further, according to the above-described embodiment, the molten
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes a linear material introduction process in which a large number of linear materials as core materials are arranged corresponding to predetermined tubular positions and introduced into the molten metal furnace, and the inside of the molten metal furnace. By supplying molten metal intermittently to a continuously moving linear material, the molten metal is impregnated into the linear material, and a core exposed portion that exposes the linear material is formed at predetermined intervals. This process consists of a metal impregnation process and a molding process in which a molten metal-impregnated linear material is formed into a pipe shape. A pipe-shaped composite material having an arbitrary length can be manufactured continuously and easily. In addition, by changing the formation interval of the core material exposed part, or by changing the first and second orifices to predetermined ones, various types of pipe-shaped composite materials can be easily manufactured and produced. The efficiency can be increased, and at the same time, the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a pipe-shaped composite material manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the molten metal furnace shown in FIG. 1;
3 is a plan view of first and second orifices of the molten metal furnace of FIG. 2, wherein (a) shows the first orifice and (b) shows the second orifice, respectively.
4 is a cross-sectional view of the first and second orifices of the molten metal furnace of FIG. 2, wherein (a) shows the first orifice and (b) shows the second orifice, respectively.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining a manufacturing method using the pipe-shaped composite material manufacturing apparatus of FIG. 1, in which FIG. 5A shows a state in which the linear material is impregnated with molten metal, and FIG. The state which is not impregnated with a metal is shown.
FIG. 6 is a perspective view of a main part showing a state before the pipe-shaped composite material is cut into individual pieces.
FIG. 7 is a perspective view showing an individual after cutting a pipe-shaped composite material.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a conventional fiber reinforced composite wire manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記線状材を所定の管状位置に対応して配置させ、前記金属炉内に導入させる線状材導入過程と、
前記金属炉内を連続移動される前記線状材に対し、溶融金属を前記金属炉内に間欠的に供給することにより、溶融金属を含侵させると共に、線状材の長手方向に沿う所定間隔毎に心材露出部を形成する金属含侵過程と、
前記金属炉内において溶融金属が含侵された線状材を、パイプ状に成形して前記金属炉より引き抜く成形過程とを備えたことを特徴とするパイプ状複合材の製造方法。In a manufacturing method for manufacturing a pipe-shaped composite material by passing a linear material as a core material in a molten metal furnace filled with molten metal,
Arranging the linear material corresponding to a predetermined tubular position, and introducing the linear material into the metal furnace;
The molten metal is impregnated by intermittently supplying the molten metal into the metal furnace with respect to the linear material continuously moved in the metal furnace, and at a predetermined interval along the longitudinal direction of the linear material. A metal impregnation process to form a core exposed portion every time,
A method of manufacturing a pipe-shaped composite material, comprising: forming a linear material impregnated with molten metal in the metal furnace into a pipe shape and drawing it from the metal furnace.
該金属炉の入口側に配置され、外部より導入される線状材をそれぞれ通過させて管状に配置する第1オリフィスと、
前記金属炉の出口側に配置され、溶融金属が含侵された線状材を通過させてパイプ状に成形する第2オリフィスと、
前記金属炉に所定量の溶融金属を間欠的に供給する溶融金属供給手段とを備えたことを特徴とするパイプ状複合材の製造装置。A molten metal furnace filled with at least a molten metal;
A first orifice arranged on the inlet side of the metal furnace and arranged in a tubular shape through each of the linear materials introduced from the outside;
A second orifice that is disposed on the outlet side of the metal furnace and passes through a linear material impregnated with molten metal to form a pipe,
An apparatus for producing a pipe-shaped composite material, comprising: molten metal supply means for intermittently supplying a predetermined amount of molten metal to the metal furnace.
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