JP4086506B2 - プリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウムやマグネシウム等の溶湯を加圧して多孔質の板状のプリフォームに含浸させることにより複合材料を形成するプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックス粒子等を結合させて形成された多孔質予備成形体であるプリフォームを用い、アルミニウムやマグネシウム等の溶湯を加圧してプリフォームに含浸させることにより複合材料を形成するプリフォームの加圧鋳造技術が知られている。この技術によれば、プリフォームが配置された成形キャビティをもつ成形型と、成形型の成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体とを用意する。この状態で、溶湯供給手段から供給管体を経て成形型の成形キャビティ内にプリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程を行う。その後、成形型の成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、成形キャビティ内の溶湯をプリフォームの内部に含浸させる含浸工程を行う。これによれば、溶湯が凝固すれば、複合材料を形成することができる。
【０００３】
また関連技術として、特公昭６０−６７４５号公報には、成形キャビティをもつ成形型の下方に溶湯保持容器を設けると共に、成形型の成形キャビティと溶湯保持容器の溶湯保持室とをストークで連通した装置を用いる低圧鋳造法が開示されている。この技術によれば、溶湯保持室内を減圧することにより、ストークの通路を介して成形型の成形キャビティ内を減圧する。その後、溶湯保持容器の溶湯保持室に貯留されている溶湯をストークを介して成形型の成形キャビティに充填する。
【０００４】
更に関連技術として、特開平２−１７５０５８号公報には、成形型の下方に溶湯保持容器を設けて、成形型の成形キャビティと溶湯保持容器の溶湯保持室とを給湯管で連通すると共に、給湯管に収容した溶湯を加圧して成形キャビティに押し込むピストンを設けた加圧鋳造装置が開示されている。この技術によれば、溶湯保持容器に保持されている溶湯を給湯管に収容した状態で、ピストンを作動させてピストンで給湯管内の溶湯を加圧して成形型の成形キャビティに押し込むことにしている。但し上記した関連技術に係る公報技術（特公昭６０−６７４５号公報、特開平２−１７５０５８号公報）は、成形型の成形キャビティ内に溶湯を注湯して凝固させて鋳造品を形成するものであり、プリフォームに溶湯を含浸させて複合材料を形成するものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶湯を加圧してプリフォームに含浸させる方式を採用している上記技術によれば、注湯の際に、成形型の成形キャビティ内に注湯された溶湯に基づく浮力により、プリフォームが成形キャビティ内で浮き上がることがある。プリフォームの浮き上がりが過剰であれば、プリフォームの位置が正規の位置から過剰にずれ、良好なる複合材料を得ることができないおそれがある。
【０００６】
また注湯の際に成形キャビティの底側から高温の溶湯が供給されるため、プリフォームの下面側が上面側よりも昇温する度合が大きい。このため注湯の際に、熱変形によりプリフォームに割れが発生するおそれがある。
【０００７】
このようにプリフォームに溶湯を含浸させる加圧鋳造技術によれば、注湯工程におけるプリフォームの浮き上がり、熱変形によるプリフォームの割れの不具合がある。上記した公報技術を適用したとしても、プリフォームの浮き上がり、プリフォームの割れといった不具合を抑えるには、充分ではない。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、注湯工程におけるプリフォームの過剰浮き上がり、熱変形によるプリフォームの割れを抑制することができるプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法は、多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状のプリフォームを配置した成形キャビティをもつ成形型と前記成形型のうち前記成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体とを用い、溶湯供給手段から前記供給管体を経て前記成形型の前記成形キャビティに前記プリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程と、前記成形型の前記成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、前記成形キャビティ内の溶湯を前記プリフォームの内部に含浸させる含浸工程とを実施するプリフォームの加圧鋳造方法であって、
前記注湯工程において、高さ方向に沿って延設された仕切壁と前記供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を前記成形型の前記成形キャビティに配置し、これにより前記流量制御部材を前記プリフォームの中央孔に配置して前記流量制御部材の外側に前記プリフォームを配置し、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記仕切壁の厚み方向に沿って流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯し、注湯後の前記含浸工程において、前記流量制御部材を前記プリフォームから移動させるように前記成形型の前記成形キャビティから退避させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法によれば、溶湯供給手段から供給管体を経て成形型の成形キャビティにプリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程と、成形型の成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、成形キャビティ内の溶湯をプリフォームの内部に含浸させる含浸工程とを実施する。従ってプリフォームに含浸した溶湯が凝固すれば、複合材料が形成される。
【００１１】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法によれば、注湯工程において、高さ方向に沿って延設された仕切壁と供給管体に連通する給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を、成形型の成形キャビティに配置する。そして、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、給湯通路内の溶湯を流量制御部材の仕切壁の厚み方向に沿って流出させてプリフォームの上面側に溶湯を注湯することにより、プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する。
【００１２】
このようにプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程におけるプリフォームの過剰浮き上がりが抑制される。プリフォームの上面側に供給された溶湯がプリフォームを押さえる方向に作用するためである。更にプリフォームの下面側及び上面側が共に同程度に昇温するため、プリフォームの下面側及び上面側の温度ムラを低減でき、プリフォームの均熱化を図り得、プリフォームの割れが抑制される。
【００１３】
（２）本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置は、上記した多孔質のプリフォームの加圧鋳造方法の実施に使用されるものであり、多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状のプリフォームを配置可能な成形キャビティをもつ成形型を保持する成形型保持部と、前記成形型保持部に保持された前記成形型の前記成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体と、前記成形型の下方に設けられ前記成形型の前記成形キャビティに前記プリフォームの下側から前記供給管体を経て溶湯を供給するための溶湯供給手段と、前記成形キャビティ内に供給された溶湯を加圧することにより溶湯を前記プリフォームの内部に含浸させる加圧手段とを具備するプリフォームの加圧鋳造装置であって、
高さ方向に沿って延設された仕切壁と前記供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもち、外側に前記プリフォームが配置されるように前記プリフォームの中央孔に配置され、前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持すると共に前記プリフォームの中央孔から退避可能な縦筒形状の流量制御部材を具備し、
前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記仕切壁の厚み方向に沿って流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯するようにし、注湯後、前記流量制御部材を前記プリフォームから移動させるように前記成形型の前記成形キャビティから退避させることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置によれば、高さ方向に沿って延設された仕切壁と供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材が用いられる。この流量制御部材は成形型の成形キャビティに配置されている。そして注湯工程において、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、給湯通路内の溶湯を仕切壁の厚み方向に沿って流出させて板状のプリフォームの上面側に溶湯を注湯することができる。これによりプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００１５】
このように本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置によれば、板状のプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程におけるプリフォームの過剰浮き上がりが抑制される。プリフォームの上面側に供給された溶湯がプリフォームを押さえる方向に作用するためである。更にプリフォームの下面側及び上面側が共に同程度に昇温するため、プリフォームの下面側及び上面側の昇温ムラを低減でき、プリフォームの均熱化を図り得、プリフォームの割れが抑制される。
【００１６】
【実施の形態】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法、加圧鋳造装置によれば、次の形態を採用することができる。
【００１７】
・板状のプリフォームは溶湯が含浸する多数の空孔を備えた多孔質の予備成形体であり、粒子及び繊維の少なくとも１種の集合体で形成できる。粒子や繊維を結合させるバインダを必要に応じて用いることができる。バインダとしては、シリカ系等の無機系及び／または樹脂等の有機系を例示できるが、バインダを含まない状態として、粒子や繊維等の機械的係合力で結合することにしても良い。プリフォームの材質としてはセラミックス及び／または金属を採用できる。セラミックスとしては炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、シリカ、窒化珪素などの公知のセラミックスのうちの少なくとも１種を採用できる。プリフォームを構成する金属としては、一般的には、含浸させる溶湯よりも融点が高いものを採用できる。溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合には、例えば鉄系のプリフォームを採用できる。プリフォームに含浸される溶湯としては、特に限定されず、軽金属系でもそれ以外でも良く、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛、亜鉛合金、銅、銅合金等を例示できる。溶湯としては、溶融状態のものが一般的であるが、場合によっては固相を含むものでも良い。
【００１８】
・注湯工程において、高さ方向に沿って延設された仕切壁と供給管体に連通する給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を用いる。流量制御部材としては筒形状（円筒、角筒を含む）とする。流量制御部材が成形型の成形キャビティに配置された状態で注湯工程を行う。注湯工程では、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持する。これにより流量制御部材の給湯通路内の溶湯を仕切壁の厚み方向に沿って流出させ、プリフォームの上面側に溶湯を注湯する。これによりプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する。
【００１９】
流量制御部材の仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出させる構造としては、仕切壁にこれの厚み方向に沿って貫通する絞り孔を形成しても良いし、多数の連通細孔を有する多孔質材料で仕切壁自体を形成しても良い。場合によっては、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を流量制御部材の上端部から流量制御部材外部に溢れさせても良い。
【００２０】
・溶湯供給手段は、成形型の成形キャビティにプリフォームの下側から供給管体を経て溶湯を供給するものであり、構造は特に限定されない。加圧手段は、成形キャビティ内に供給された溶湯を加圧することにより溶湯をプリフォームの内部に含浸させるものであり、構造は特に限定されない。例えば、加圧手段としては、成形型の成形キャビティの上方に配置され成形キャビティ内の溶湯を加圧する加圧体と、加圧体を加圧方向に移動させる駆動源とを有する構成を採用できる。
【００２１】
・流量制御部材は、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共にプリフォームの上面に対面する絞り孔を有することが好ましい。この場合、注湯工程において、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を絞り孔からプリフォームの上面側に効率良く流出させることができる。故に、プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。流量制御部材の絞り孔としては、プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。これにより絞り孔から流出した溶湯をプリフォームの上面側に効果的に供給できる。
【００２２】
・プリフォームとしては、下側に配置され多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第１プリフォームと第１プリフォームよりも上側に配置され多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第２プリフォームとを備えている形態を採用できる。流量制御部材の仕切壁は、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第２プリフォームの上面に対面して第１絞り孔よりも上側に形成された第２絞り孔とを有している形態を採用できる。この場合、注湯工程において、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第１絞り孔から第１プリフォームの上面側に流出させることができる。これにより第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する操作を行なうことができる。
【００２３】
更に、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第２絞り孔から第２プリフォームの上面側に流出させることができる。この場合、第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する操作を行なうことができる。
【００２４】
・成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇を検知する湯面高さ検知手段が設けられていることが好ましい。湯面高さ検知手段としては熱電対等の温度センサ方式、溶湯を利用して導電経路を形成する方式を例示できる。また流量制御部材の絞り孔の開口量が可変である形態を採用できる。この場合、湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、流量制御部材の絞り孔の開口量を増加させる。これにより流量制御部材の給湯通路内の溶湯を絞り孔からプリフォームの上面側に流出させることができ、プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００２５】
・湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、流量制御部材の仕切壁の第１絞り孔の開口量を増加させることにより、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第１絞り孔から第１プリフォームの上面側に流出させることにより、第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯すると共に、
湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、流量制御部材の第２絞り孔の開口量を増加させることにより、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第２絞り孔から第２プリフォームの上面側に流出させることにより、第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する形態を採用することができる。
【００２６】
・制御装置が設けられていることが好ましい。この制御装置は、湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、流量制御部材の仕切壁の第１絞り孔の開口量を増加させる方式を採用できる。この場合、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第１絞り孔から第１プリフォームの上面側に流出させて、第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。また制御装置は、湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、流量制御部材の第２絞り孔の開口量を増加させる方式を採用できる。この場合、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第２絞り孔から第２プリフォームの上面側に流出させることにより、第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００２７】
・流量制御部材の絞り孔は、プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。この場合、プリフォームの上面側に溶湯を注湯することができる。
【００２８】
・流量制御部材の第１絞り孔としては第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。この場合、第１絞り孔により第１プリフォームの上面側に溶湯を供給することができる。また流量制御部材の第２絞り孔としては第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。この場合、第２絞り孔により第２プリフォームの上面側に溶湯を注湯することができる。
【００２９】
・加圧手段は流量制御部材を退避させる退避室を有していることが好ましい。この場合、含浸工程において、流量制御部材の少なくとも一部を加圧手段の退避室内に退避させる形態を採用することができる。従って含浸工程において流量制御部材が邪魔になることを防止できる。退避室は加圧手段の内部に形成することができる。
【００３０】
・成形型の成形キャビティは、多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第１プリフォームを収容すると共に、第１プリフォームよりも高い位置に、多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第２プリフォームを収容する形態を採用することができる。流量制御部材は、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第２プリフォームの上面に対面する第２絞り孔とを有している形態を採用することができる。この場合、流量制御部材の第１絞り孔の高さは、第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。また流量制御部材の第２絞り孔の高さは、第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。
【００３１】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明を具体化した第１実施例について図１〜図６を参照して説明する。本実施例に係るプリフォームの加圧鋳造装置は、金型である成形型１を保持する成形型保持部２と、成形型保持部２に保持された成形型１の成形キャビティ１０にこれの下方から連通する供給管体３と、成形型１の成形キャビティ１０に供給管体３を経て溶湯を供給するための溶湯供給手段４と、成形キャビティ１０内に供給された溶湯を加圧する加圧手段５とを具備している。
【００３２】
成形型１は成形キャビティ１０を有する。成形キャビティ１０は、プリフォーム６を収容する主キャビティ１１と、主キャビティ１１の中央域の底から下方に延設された副キャビティ１５とを有する。主キャビティ１１は、プリフォーム６を載置する横方向に沿って延設されたプリフォームセット面１２と、縦方向に沿って延設されたリング形状をなす型面である大径型面１３とを有する。副キャビティ１５は、縦方向に沿って延設されたリング形状をなす型面である小径型面１６と、成形キャビティ１０の底となる底面１７とをもつ。大径型面１３及び小径型面１６は同軸的に配置されている。
【００３３】
プリフォーム６は成形キャビティ１０のうち主キャビティ１１に配置されており、下側に配置されたリング形状をなす板状の第１プリフォーム６１と、第１プリフォーム６１の上側に配置されたリング形状をなす板状の第２プリフォーム６２とで形成されている。図２に示すように成形型１に形成された第１保持部１ａにより第１プリフォーム６１は保持されていると共に、第２保持部１ｃにより第２プリフォーム６２は第１プリフォーム６１の上側に保持されている。第１プリフォーム６１、第２プリフォーム６２の厚みや直径としては、目標成形品である複合材料の種類によっても相違するものの、例えば、厚みは１〜５０ｍｍ、直径は１００〜１０００ｍｍにできるが、これらに限定されるものではない。なお図２において、第１プリフォーム６１の上面６１ｕと第２プリフォーム６２の下面６２ｄとの間隔は、Ｋで示されている。第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２は成形キャビティ１０の主キャビティ１１において横方向に沿って配置されている。
【００３４】
第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２は、多数の空孔を有する多孔質の予備成形体であり、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス系の多数の粒状体の集合体を無機系のバインダで結合することにより形成されている。第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２ではバインダの増量には限界があるため、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２に熱ムラが生じると、熱変形等で第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２に亀裂が生成することがある。
【００３５】
流量制御部材７は縦型の円筒形状をなしており、成形型１に対して着脱可能とされており、鉄系等の耐熱性及び強度を有する金属またはセラミックスで形成されている。流量制御部材７は、高さ方向に沿って延設された仕切壁７０と、供給管体３の管路３ｃに連通する高さ方向にのびる給湯通路７２とをもつ。流量制御部材７の上端部７ｕは加圧手段５に保持されており、注湯時にこれの径方向にずれることが抑制されている。流量制御部材７の下端部７ｄは成形キャビティ１０の底面１７に当接しており、流量制御部材７による絞り機能を良好に確保させ得る。流量制御部材７の外側に第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２が配置されている。
【００３６】
図２に示すように、流量制御部材７の仕切壁７０には、これの厚み方向に沿って貫通する複数個の下絞り孔７３、複数個の第１絞り孔７４、複数個の第２絞り孔７５が形成されている。
【００３７】
下絞り孔７３の上方に第１絞り孔７４が形成されており、第１絞り孔７４の上方に第２絞り孔７５が形成されている。下絞り孔７３は、第１プリフォーム６１の下面６１ｄに対面するように、第１プリフォーム６１の下面６１ｄよりも下方に形成されている。第１絞り孔７４は、第１プリフォーム６１の上面６１ｕに対面するように、第１プリフォーム６１の上面６１ｕよりも上方に形成されていると共に、第２プリフォーム６２の下面６２ｄに対面するように第２プリフォーム６２の下面６２ｄよりも下方に形成されている。第２絞り孔７５は、第２プリフォーム６２の上面６２ｕに対面するように、第２プリフォーム６２の上面６２ｕよりも上方に形成されている。
【００３８】
図２に示すように、成形型１の高さ基準面である底面１７に対して下絞り孔７３の流出通路の高さをｈ１とし、第１絞り孔７４の流出通路の高さをｈ２とし、第２絞り孔７５の流出通路の高さをｈ３とすると、ｈ１＜ｈ２＜ｈ３とされている。成形型１の高さ基準面である底面１７に対して、第１プリフォーム６１の下面６１ｄの高さをｈａとし、第２プリフォーム６２の下面６２ｄの高さをｈｂとすると、ｈａ＜ｈｂとされている。ここでｈ１＜ｈａ＜ｈ２＜ｈｂ＜ｈ３とされている。
【００３９】
図１に示すように加圧手段５は、成形キャビティ１０内に供給された溶湯を加圧することにより、溶湯を多孔質の第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２の内部に含浸させるものである。加圧手段５は、成形型１の成形キャビティ１０の上方に配置され成形キャビティ１０内の溶湯を加圧する上型として機能する鉄系金属製の加圧体５０と、加圧体５０を保持するホルダ５２と、加圧体５０と共にホルダ５２を溶湯加圧方向（矢印Ｙ１方向）に移動させる駆動源５３とを有する。駆動源５３は、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧装置、あるいは、モータ駆動機構で形成することができる。加圧体５０は、プリフォーム６に対面する加圧面５０ａを有する型部５０ｃと、型部５０ｃの中央域において下方に突出する突出型部５０ｄとを有する。加圧体５０は、流量制御部材７を退避させるための筒状空間で形成された退避室５５と、流量制御部材７を退避方向及び露出方向に移動させるための駆動部５７とを有する。駆動部５７は、流量制御部材７を退避室５５に退避させる退避方向（矢印Ｙ２方向）に移動させ得ると共に、流量制御部材７を退避室５５から露出させる方向（矢印Ｙ１方向）に移動させ得る。駆動部５７は、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧装置、あるいは、モータ駆動機構で形成することができる。上型として機能する加圧体５０の下面側には、成形キャビティ１０への注湯完了を検知する湯量検知手段１８が取り付けられている。湯量検知手段１８は例えば熱電対等の温度センサで形成できる。
【００４０】
溶湯供給手段４は成形型１の下方に設けられており、成形型１の成形キャビティ１０に供給管体３の管路３ｃを経て溶湯を供給するためのものである。溶湯供給手段４は、溶湯を保持する溶湯保持室４１を有する溶湯保持容器４０と、溶湯保持室４１を閉鎖する閉鎖蓋４２とをもつ。溶湯保持室４１に圧縮気体（アルゴンガスまたは空気）を導入管４３を経て送給する圧力発生装置４４が設けられている。圧力発生装置４４としては、溶湯保持室４１の気体圧力を増加させたり減少させたりするものであればよく、ガスボンベを用いても良いし、流体圧シリンダ装置を用いても良い。制御装置９は制御信号を信号線４４ｂを経て圧力発生装置４４に出力することにより、圧力発生装置４４を制御する。なお、湯量検知手段１８の位置まで溶湯が成形キャビティ１０内に注湯されると、湯量検知手段１８からの検知信号が信号線１８ａを経て制御装置９に入力される。
【００４１】
供給管体３はストークとも呼ばれるものであり、高さ方向に沿って延設された縦筒構造を有する。供給管体３の上端部３ｕは成形型１の成形キャビティ１０の底面１７に連通していると共に、供給管体３の下端部３ｄは溶湯保持室４１内の溶湯に浸漬されている。供給管体３は鉄系金属またはセラミックスで形成されている。本実施例ではゲート遮断手段３０が設けられている。ゲート遮断手段３０は、管路３ｃを開閉する閉鎖部３１と、制御装置９から信号線３２ｃを経て入力される制御信号により閉鎖部３１を開閉方向に作動させる作動部３２とをもつ。作動部３２は、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧装置、あるいは、モータ駆動機構で形成することができる。なお図２〜図６では、ゲート遮断手段３０の図示は、省略されている。
【００４２】
本実施例によれば、注湯工程において、流量制御部材７の下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５はそれぞれ溶湯の流量を絞る機能をもつ。このため、溶湯供給手段４により供給管体３の管路３ｃを経て流量制御部材７の給湯通路７２に供給される溶湯の単位時間あたりの流量をＶ１とし、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯が下絞り孔７３から成形キャビティ１０内に単位時間あたり流出される流量をＶ２とすると、Ｖ１よりもＶ２は小さく設定されている（Ｖ２＜Ｖ１）。このため注湯の際には流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持することができる。
【００４３】
同様に、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯が下絞り孔７３及び第１絞り孔７４から成形キャビティ１０内に単位時間あたり流出される流量をＶ３とすると、Ｖ１よりも、Ｖ２＋Ｖ３は小さく設定されている（Ｖ２＋Ｖ３＜Ｖ１）。
【００４４】
このため本実施例に係る注湯工程では、溶湯供給手段４により供給管体３の管路３ｃを経て流量制御部材７の給湯通路７２内に溶湯を供給すれば、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持することができる。
【００４５】
本実施例によれば、図２に示すように、下絞り孔７３の下面７３ｍ、第１絞り孔７４の下面７４ｍ、第２絞り孔７５の下面７５ｍは、当該箇所における溶湯溜まりを抑えるべく、溶湯を流下させ得るように下方に向けて傾斜している。このように下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５における溶湯溜まりが抑えられるため、流量制御部材７を加圧体５０の退避室５５に退避させて収容するとき、流量制御部材７を退避方向に移動させる操作を良好に行うことができる。なお図１では下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５の図示は、省略されている。
【００４６】
さて加圧鋳造方法を実施する場合について説明を加える。配置工程を終えた状態では、図１に示すように、成形キャビティ１０をもつ成形型１が大気圧雰囲気において成形型保持部２に配置されている。この状態では、成形型１の成形キャビティ１０にこれの下方から連通する供給管体３が配置されている。更に成形型１の成形キャビティ１０には、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２が加圧体５０の下方に位置するように配置されている。
【００４７】
このように配置工程を終えた後に注湯工程を行う。注湯工程では、ゲート遮断手段３０の閉鎖部３１を開放させた状態で、制御装置９は制御信号を圧力発生装置４４に出力してこれを作動させ、圧力発生装置４４から圧力気体を導入管４３を経て溶湯保持室４１に送給する。この結果、溶湯保持室４１に保持されている溶湯（アルミニウム系溶湯,例えば７６０〜８５０℃程度）の湯面４１ｘの上方空間が増圧される。このため、溶湯保持室４１に保持されている溶湯の湯面４１ｘの上方空間の圧力と大気圧との差圧に基づいて、溶湯保持室４１の溶湯は、供給管体３の管路３ｃ内を次第に上昇し、開放状態のゲート遮断手段３０を経て、流量制御部材７の給湯通路７２の下端側に至る。
【００４８】
流量制御部材７の下絞り孔７３は、溶湯の流量を絞って成形キャビティ１０に流出させる絞り孔として機能するため、図３に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ１の高さは、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ１の高さよりも高く維持される。流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯は、下絞り孔７３から成形型１の成形キャビティ１０内に流入するため、溶湯の湯面Ｗ１が次第に上昇する。
【００４９】
更に溶湯供給手段４から流量制御部材７の給湯通路７２内に溶湯が供給されると、成形型１の成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ１が上昇するため、図４に示すように、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ２が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに到達する。このとき図４に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ２の高さは、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ２の高さよりも高く維持されており、したがって流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯は、第１絞り孔７４から第１プリフォーム６１の上面６１ｕ側に流出する。換言すれば、流量制御部材７による溶湯流量の制御機能により、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００５０】
上記のように注湯の際には第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側の他に、上面６１ｕ側にも溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。第１プリフォーム６１の上面６１ｕ側に供給された溶湯が第１プリフォーム６１を抑えつけるためである。第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方から溶湯が注湯されるため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に加熱され、第１プリフォーム６１の昇温ムラが低減される。故に、第１プリフォーム６１の昇温ムラに起因する第１プリフォーム６１の割れが抑制される。
【００５１】
溶湯供給手段４により溶湯保持室４１の溶湯が流量制御部材７の給湯通路７２に更に供給されると、図５に示すように、成形型１の成形キャビティ１０における溶湯の湯面Ｗ３が更に上昇すると共に、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ３も上昇する。そして成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ３が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに到達する。このとき図５に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ３の高さは、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ３の高さよりも高く維持されている。このため流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯は、第２絞り孔７５から第２プリフォーム６２の上面６２ｕ側に流出する。換言すれば、流量制御部材７による溶湯流量の制御機能により、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００５２】
上記のように第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第２プリフォーム６２の過剰浮き上がりが抑制される。更に第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側が共に同程度に加熱されるため、第２プリフォーム６２の昇温ムラが低減され、昇温ムラに起因する第２プリフォーム６２の割れが抑制される。
【００５３】
なお上記した注湯工程では、供給管体３を介して成形型１の成形キャビティ１０にこれの底側から溶湯がスムーズに供給されるため、溶湯の乱流化が抑えられ、ひいては空気の巻き込みが抑えられる。注湯工程では、溶湯の注湯の完了は湯量検知手段１８により検知される。
【００５４】
上記したように注湯工程を終えたら、圧力発生装置４４を制御して溶湯保持室４１の圧力を低下させると共に、ゲート遮断手段３０を作動させて供給管体３の管路３ｃを閉鎖させる。この結果、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯は成形キャビティ１０内に保持されるものの、供給管体３の管路３ｃに残留している溶湯は重力により溶湯保持容器４０に戻る。
【００５５】
その後、含浸工程を行う。含浸工程では、駆動部５７を駆動させることにより、図６に示すように、流量制御部材７の全体を退避方向（上方向,矢印Ｙ２方向）に移動させ、流量制御部材７の全体を加圧体５０の退避室５５内に退避させる。この状態では流量制御部材７は加圧体５０の内部に収容され、流量制御部材７の下端部７ｄは加圧体５０の型面と同一高さとなる。この状態では、駆動源５３を駆動させて加圧体５０を加圧方向（下方向，矢印Ｙ１方向）に移動させ、加圧手段５の加圧体５０で成形キャビティ１０内の溶湯を上側から加圧し、溶湯を第１プリフォーム６１の空孔及び第２プリフォーム６２の空孔に含浸させる。加圧の程度としては適宜選択できるものの、一般的には１〜１０００ＭＰａ程度、２〜５００ＭＰａ程度、殊に５〜１００ＭＰａ程度にすることができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００５６】
含浸工程ではゲート遮断手段３０により供給管体３の管路３ｃが閉鎖しているため、成形キャビティ１０内の溶湯は効果的に加圧され、溶湯は第１プリフォーム６１の空孔及び第２プリフォーム６２の空孔に良好に含浸される。成形キャビティ10内に残留していた空気は、成形型１と加圧体５０との微小隙間等から排出される。成形キャビティ１０内の溶湯が凝固すれば、複合材料が形成される。このように複合材料が形成されたら、駆動源５３を逆方向に駆動させて加圧体５０を加圧解除方向（上方向，矢印Ｙ２方向）に移動させる。その後、成形型１の成形キャビティ１０から複合材料を離脱させる。含浸工程では、流量制御部材７の全体を加圧体５０の退避室５５内に退避させて加圧体５０の内部に収容するため、流量制御部材７が邪魔にならない。
【００５７】
次の複合材料を成形する場合には、図１に示すように、ゲート遮断手段３０を作動させて供給管体３の管路３ｃを開放させると共に、駆動部５７を駆動させて加圧体５０の退避室５５から流量制御部材７を露出させ、且つ、流量制御部材７を成形型１の成形キャビティ１０内に配置させる。この状態で前述同様に注湯工程、含浸工程を順に行う。
【００５８】
以上説明したように本実施例によれば、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持させることができる。そして多孔質の第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。このように本実施例によれば、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。更に第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に昇温するため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の温度ムラが低減され、第１プリフォーム６１の割れが抑制される。
【００５９】
第２プリフォーム６２についても同様であり、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における第２プリフォーム６２の過剰浮き上がりが抑制される。更に第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側が共に同程度に昇温するため、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の温度ムラが低減され、第２プリフォーム６２の割れが抑制される。
【００６０】
（第２実施例）
本発明を具体化した第２実施例について図７を参照して説明する。本実施例は第１実施例と同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。本実施例に係る注湯工程では、加圧体５０に保持されている流量制御部材７Ｂの下端部７ｄは、成形キャビティ１０の底面１７に接触していない。注湯の際には、流量制御部材７Ｂの下端部７ｄと成形キャビティ１０の底面１７との間から、流量制御部材７Ｂ内の溶湯は成形キャビティ１０内に注湯される。流量制御部材７Ｂの仕切壁７０には、第１プリフォーム６１の上面６１ｕに溶湯を流出させる第１絞り孔７４と、第２プリフォーム６２の上面６２ｕに溶湯を流出させる第２絞り孔７５とが形成されている。
【００６１】
本実施例においても第１実施例と同様に、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。更に第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に昇温するため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の温度ムラが低減され、第１プリフォーム６１の割れが抑制される。第２プリフォーム６２についても同様である。
【００６２】
（第３実施例）
本発明を具体化した第３実施例について図８〜図１０を参照して説明する。本実施例は第１実施例と同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。成形キャビティ１０内における溶湯の湯面の上昇を検知する第１湯面高さ検知手段８１、第２湯面高さ検知手段８２が成形型１に設けられている。第１湯面高さ検知手段８１は熱電対等の温度センサであり、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに接近したことを検知する。第２湯面高さ検知手段８２は熱電対等の温度センサであり、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに接近したことを検知する。
【００６３】
第１湯面高さ検知手段８１の検出信号は信号線８１ｅを介して制御装置９に入力される。第２湯面高さ検知手段８２の検出信号は信号線８２ｆを介して制御装置９に入力される。
【００６４】
流量制御部材７は、第１絞り孔７４及び第２絞り孔７５の開口量を可変とする開口量可変部材として機能する可動筒７９を有する。可動筒７９は流量制御部材７に同軸的に設けられており、流量制御部材７に対してこれの軸長方向に沿って相対的に移動可能とされている。可動筒７９を流量制御部材７に対して流量制御部材７の軸長方向に沿って矢印Ｙ２方向（絞り口の開口方向）に相対的に移動させれば、第１絞り孔７４の開口量を増加させ得る。可動筒７９が流量制御部材７に対して更に矢印Ｙ２方向に移動すれば、第２絞り孔７５の開口量を増加させて第２絞り孔７５をも開放させ得る。
【００６５】
図９に示すように、成形キャビティ１０の副キャビティ１５内に供給された溶湯の湯面Ｗ２が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに至る頃、第１湯面高さ検知手段８１により溶湯の湯面Ｗ２の上昇が検知される。すると、制御装置９は可動筒７９を流量制御部材７に対して矢印Ｙ２方向に沿って相対移動させ、第２絞り孔７５を可動筒７９で閉鎖させつつ、第１絞り孔７４の開口量を開放させる。この結果図９に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯を前記第１絞り孔７４から第１プリフォーム６１の上面６１ｕ側にも流出させることができ、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００６６】
図１０に示すように、成形キャビティ１０内に供給された溶湯の湯面Ｗ３が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに至る頃、第２湯面高さ検知手段８２により溶湯の湯面Ｗ３の上昇が検知される。すると、制御装置９は可動筒７９を流量制御部材７に対して矢印Ｙ２方向に沿って更に相対移動させ、第２絞り孔７５も開放させる。この結果、図１０に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯を第２絞り孔７５から第２プリフォーム６２の上面６２ｕ側にも流出させることにより、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００６７】
以上説明したように本実施例によれば、第１実施例と同様に、流量制御部材７は溶湯の流量を絞って成形キャビティ１０内に注湯する機能を有するため、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持させることができる。そして第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。このように本実施例によれば、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。更に第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に昇温するため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の温度ムラが低減され、第１プリフォーム６１の割れが抑制される。
【００６８】
第２プリフォーム６２についても同様であり、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第２プリフォーム６２の過剰浮き上がりが抑制される。更に第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側が共に同程度に昇温するため、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の温度ムラが低減され、第２プリフォーム６２の割れが抑制される。
【００６９】
（その他）
第１実施例では、加圧手段５の加圧体５０の退避室５５に流量制御部材７を退避させることにしているが、これに限らず、加圧手段５の加圧体５０と流量制御部材７とを別体としても良い。この場合、注湯工程が完了したときには、成形型１に配置されている流量制御部材７を、成形型１から離れた位置に移動させ、その後に加圧体５０を移動させて加圧体５０で成形キャビティ１０内の溶湯を加圧して含浸工程を行ってもよい。第１実施例では、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２が設けられているが、これに限らず、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２のうちのいずれか一方のみとしても良い。
【００７０】
更に第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２の上方に、第３プリフォームを設けても良く、更には第３プリフォームの上方に第４プリフォームを設けても良い。第３プリフォームや第４プリフォームを設ける場合には、第３プリフォームの上面側に溶湯を流出させる絞り孔、第４プリフォームの上面側に溶湯を流出させる絞り孔を流量制御部材に形成することが好ましい。
【００７１】
上記した第１実施例では、流量制御部材７は直筒形状をなしているが、上方に向かうにつれて径が小さくなる円錐筒形状としても良い。プリフォーム６は炭化珪素の粒状体の集合体で形成されているが、これに限定されるものではなく、アルミナの粒状体の集合体であっても良く、更には炭化珪素やアルミナ等の繊維の集合体であっても良い。
【００７２】
上記した第１実施例では、複数個の下絞り孔７３、複数個の第１絞り孔７４、複数個の第２絞り孔７５が設けられているが、下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５はそれぞれ１個でも良い。上記した図８〜図１０に示す第３実施例では、開口量可変部材として機能する可動筒７９は、流量制御部材７に対して流量制御部材７の軸長方向に沿って相対的に移動可能とされているが、筒形状の流量制御部材７の周方向に沿って可動筒を相対的に移動可能とし、可動筒の周方向への移動に伴い、第１絞り孔７４及び第２絞り孔７５の開口量を可変としても良い。
【００７３】
上記した第１実施例では、多孔質の第１プリフォーム６１を第１保持部１ａにより保持することとしたが、第１保持部１ａを省略する構成としても良い。すなわち、多孔質の第１プリフォーム６１を直接、プリフォームセット面１２に載置させることにしてもよい。また、第１保持部１ａ及び第２保持部１ｃに代えて、成形型１内に進退移動可能に設けられた保持手段を用いるようにしても良い。この保持手段は、前進（露出）時には多孔質のプリフォーム６を保持し、後退（退避）時にはプリフォーム６を保持せずに成形型１内に収容されるようになっている。更に第１保持部１ａ及び第２保持部1ｃに代えて中子で多孔質のプリフォームを保持するようにしても良い。
【００７４】
上記した第３実施例では、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに接近したことを検知する第１湯面高さ検知手段８１、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに接近したことを検知する第２湯面高さ検知手段８２が設けられているが、これに限らず、タイマー制御を採用し、注湯開始時刻からの時間経過に基づいて、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに接近したことを推測しても良い。同様に、注湯開始時刻からの時間経過に基づいて、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに接近したことを推測することにしても良い。
【００７５】
図１１は第４実施例を示す。第４実施例も第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。図１１に示すように、流量制御部材７Ｄの上端部７ｕはプリフォーム６の上面６ｕよりも上方に設けられている。流量制御部材７Ｄの仕切壁７０には、下絞り孔７３及び第１絞り孔７４が、プリフォーム６の下面６ｄよりも下方に位置するように設けられている。下絞り孔７３及び第１絞り孔７４は溶湯の流量を絞る機能を有するため、図１１に示す実施例においても、流量制御部材７Ｄの給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを、成形型１の成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持することができる。
【００７６】
従って注湯工程において、流量制御部材７Ｄの給湯通路７２内の溶湯を下絞り孔７３及び第１絞り孔７４から成形キャビティ１０に供給させつつ、流量制御部材７Ｄの上端部７ｕから外部へ溢れさせることができる。即ち、流量制御部材７Ｄ内に供給された溶湯を下絞り孔７３，第１絞り孔７４から成形キャビティ１０内に供給することにより成形キャビティ１０内の溶湯の湯面をプリフォーム６の下面６ｄに接近させつつ、流量制御部材７Ｄの給湯通路７２内の溶湯を流量制御部材７Ｄの上端部７ｕから流量制御部材７Ｄの仕切壁７０の厚み方向に沿って流出させ、プリフォーム６の上面６ｕ側にも溶湯を供給することができる。この結果、本実施例においても、注湯の際には、プリフォーム６の下面６ｄ側及び上面６ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００７７】
その他、本発明方法及び本発明装置は上記した各実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
・請求項１１において、前記流量制御部材の前記絞り孔の高さは、前記プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・請求項１０または請求項１１において、前記成形型の前記成形キャビティは、第１プリフォームを収容すると共に、前記第１プリフォームよりも高い位置に第２プリフォームを収容するものであり、
前記流量制御部材は、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記第２プリフォームの上面に対面する第２絞り孔とを有していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・請求項１０または請求項１１において、前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇を検知する湯面高さ検知手段が設けられており、前記流量制御部材の前記第１絞り孔及び前記第２絞り孔は開口量が可変であり、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記第１絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第１絞り孔から流出させて前記第１プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯すると共に、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記第２絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第２絞り孔から流出させて前記第２プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する制御装置が設けられており、前記流量制御部材の前記第１絞り孔の高さは、前記第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されており、前記流量制御部材の前記第２絞り孔の高さは、前記第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・請求項１０または請求項１１において、前記加圧手段は、前記流量制御部材の少なくとも一部を退避させる退避室を有していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・各請求項において、含浸工程において、流量制御部材は成形型の成形キャビティから退避されることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置。
・各請求項において、プリフォームは互いに間隔を隔てて上下多段に設けられており、絞り孔も上下多段に設けられており、各絞り孔は各プリフォームの上面にそれぞれ対面していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置。
・各請求項において、流量制御部材は絞り孔を有し、絞り孔の下面は、溶湯を流下させ得るように傾斜していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置。
【００７８】
【発明の効果】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法、本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置によれば、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、給湯通路内の溶湯を仕切壁の厚み方向に沿って流出させることにより、リング形状をなす多孔質の板状のプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する。このようにプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力によるプリフォームの過剰浮き上がりが抑制される。更にプリフォームの下面側及び上面側が共に同程度に昇温するため、プリフォームの下面側及び上面側の昇温ムラを低減でき、プリフォームの均熱化を図り得、昇温ムラに起因するプリフォームの割れが抑制される。従って複合材料においてプリフォームによる補強効果を高めることができ、複合材料の性能向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧鋳造装置を模式的に示す構成図である。
【図２】加圧鋳造装置の流量制御部材付近を模式的に示す断面図である。
【図３】成形型の成形キャビティの副キャビティに溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図４】成形型の成形キャビティに配置されている第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図５】成形型の成形キャビティに配置されている第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図６】成形型の成形キャビティ内の溶湯を加圧体で加圧することにより、第１プリフォーム及び第２プリフォームに溶湯を含浸させている状態を示す断面図である。
【図７】第２実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置されている第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図８】第３実施例に係り、成形型の成形キャビティの副キャビティに溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図９】第３実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置されている第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図１０】第３実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置されている第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図１１】第４実施例に係り、成形型の成形キャビティにプリフォーム及び流量制御部材を配置している状態を示す断面図である。
【符号の説明】
図中、１は成形型、１０は成形キャビティ、１５は副キャビティ、１７は底面、３は供給管体、４は溶湯供給手段、４０は溶湯保持容器、４１は溶湯保持室、４４は圧力発生装置、５は加圧手段、５０は加圧体、６はプリフォーム、６１は第１プリフォーム、６２は第２プリフォーム、７,７Ｂ,７Ｄは流量制御部材、７０は仕切壁、７２は給湯通路、７３は下絞り孔、７４は第１絞り孔、７５は第２絞り孔、９は制御装置を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウムやマグネシウム等の溶湯を加圧して多孔質の板状のプリフォームに含浸させることにより複合材料を形成するプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックス粒子等を結合させて形成された多孔質予備成形体であるプリフォームを用い、アルミニウムやマグネシウム等の溶湯を加圧してプリフォームに含浸させることにより複合材料を形成するプリフォームの加圧鋳造技術が知られている。この技術によれば、プリフォームが配置された成形キャビティをもつ成形型と、成形型の成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体とを用意する。この状態で、溶湯供給手段から供給管体を経て成形型の成形キャビティ内にプリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程を行う。その後、成形型の成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、成形キャビティ内の溶湯をプリフォームの内部に含浸させる含浸工程を行う。これによれば、溶湯が凝固すれば、複合材料を形成することができる。
【０００３】
また関連技術として、特公昭６０−６７４５号公報には、成形キャビティをもつ成形型の下方に溶湯保持容器を設けると共に、成形型の成形キャビティと溶湯保持容器の溶湯保持室とをストークで連通した装置を用いる低圧鋳造法が開示されている。この技術によれば、溶湯保持室内を減圧することにより、ストークの通路を介して成形型の成形キャビティ内を減圧する。その後、溶湯保持容器の溶湯保持室に貯留されている溶湯をストークを介して成形型の成形キャビティに充填する。
【０００４】
更に関連技術として、特開平２−１７５０５８号公報には、成形型の下方に溶湯保持容器を設けて、成形型の成形キャビティと溶湯保持容器の溶湯保持室とを給湯管で連通すると共に、給湯管に収容した溶湯を加圧して成形キャビティに押し込むピストンを設けた加圧鋳造装置が開示されている。この技術によれば、溶湯保持容器に保持されている溶湯を給湯管に収容した状態で、ピストンを作動させてピストンで給湯管内の溶湯を加圧して成形型の成形キャビティに押し込むことにしている。但し上記した関連技術に係る公報技術（特公昭６０−６７４５号公報、特開平２−１７５０５８号公報）は、成形型の成形キャビティ内に溶湯を注湯して凝固させて鋳造品を形成するものであり、プリフォームに溶湯を含浸させて複合材料を形成するものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶湯を加圧してプリフォームに含浸させる方式を採用している上記技術によれば、注湯の際に、成形型の成形キャビティ内に注湯された溶湯に基づく浮力により、プリフォームが成形キャビティ内で浮き上がることがある。プリフォームの浮き上がりが過剰であれば、プリフォームの位置が正規の位置から過剰にずれ、良好なる複合材料を得ることができないおそれがある。
【０００６】
また注湯の際に成形キャビティの底側から高温の溶湯が供給されるため、プリフォームの下面側が上面側よりも昇温する度合が大きい。このため注湯の際に、熱変形によりプリフォームに割れが発生するおそれがある。
【０００７】
このようにプリフォームに溶湯を含浸させる加圧鋳造技術によれば、注湯工程におけるプリフォームの浮き上がり、熱変形によるプリフォームの割れの不具合がある。上記した公報技術を適用したとしても、プリフォームの浮き上がり、プリフォームの割れといった不具合を抑えるには、充分ではない。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、注湯工程におけるプリフォームの過剰浮き上がり、熱変形によるプリフォームの割れを抑制することができるプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法は、多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状のプリフォームを配置した成形キャビティをもつ成形型と前記成形型のうち前記成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体とを用い、溶湯供給手段から前記供給管体を経て前記成形型の前記成形キャビティに前記プリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程と、前記成形型の前記成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、前記成形キャビティ内の溶湯を前記プリフォームの内部に含浸させる含浸工程とを実施するプリフォームの加圧鋳造方法であって、
前記注湯工程において、高さ方向に沿って延設された仕切壁と前記供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を前記成形型の前記成形キャビティに配置し、これにより前記流量制御部材を前記プリフォームの中央孔に配置して前記流量制御部材の外側に前記プリフォームを配置し、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記仕切壁の厚み方向に沿って流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯し、注湯後の前記含浸工程において、前記流量制御部材を前記プリフォームから移動させるように前記成形型の前記成形キャビティから退避させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法によれば、溶湯供給手段から供給管体を経て成形型の成形キャビティにプリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程と、成形型の成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、成形キャビティ内の溶湯をプリフォームの内部に含浸させる含浸工程とを実施する。従ってプリフォームに含浸した溶湯が凝固すれば、複合材料が形成される。
【００１１】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法によれば、注湯工程において、高さ方向に沿って延設された仕切壁と供給管体に連通する給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を、成形型の成形キャビティに配置する。そして、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、給湯通路内の溶湯を流量制御部材の仕切壁の厚み方向に沿って流出させてプリフォームの上面側に溶湯を注湯することにより、プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する。
【００１２】
このようにプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程におけるプリフォームの過剰浮き上がりが抑制される。プリフォームの上面側に供給された溶湯がプリフォームを押さえる方向に作用するためである。更にプリフォームの下面側及び上面側が共に同程度に昇温するため、プリフォームの下面側及び上面側の温度ムラを低減でき、プリフォームの均熱化を図り得、プリフォームの割れが抑制される。
【００１３】
（２）本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置は、上記した多孔質のプリフォームの加圧鋳造方法の実施に使用されるものであり、多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状のプリフォームを配置可能な成形キャビティをもつ成形型を保持する成形型保持部と、前記成形型保持部に保持された前記成形型の前記成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体と、前記成形型の下方に設けられ前記成形型の前記成形キャビティに前記プリフォームの下側から前記供給管体を経て溶湯を供給するための溶湯供給手段と、前記成形キャビティ内に供給された溶湯を加圧することにより溶湯を前記プリフォームの内部に含浸させる加圧手段とを具備するプリフォームの加圧鋳造装置であって、
高さ方向に沿って延設された仕切壁と前記供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもち、外側に前記プリフォームが配置されるように前記プリフォームの中央孔に配置され、前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持すると共に前記プリフォームの中央孔から退避可能な縦筒形状の流量制御部材を具備し、
前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記仕切壁の厚み方向に沿って流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯するようにし、注湯後、前記流量制御部材を前記プリフォームから移動させるように前記成形型の前記成形キャビティから退避させることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置によれば、高さ方向に沿って延設された仕切壁と供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材が用いられる。この流量制御部材は成形型の成形キャビティに配置されている。そして注湯工程において、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、給湯通路内の溶湯を仕切壁の厚み方向に沿って流出させて板状のプリフォームの上面側に溶湯を注湯することができる。これによりプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００１５】
このように本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置によれば、板状のプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程におけるプリフォームの過剰浮き上がりが抑制される。プリフォームの上面側に供給された溶湯がプリフォームを押さえる方向に作用するためである。更にプリフォームの下面側及び上面側が共に同程度に昇温するため、プリフォームの下面側及び上面側の昇温ムラを低減でき、プリフォームの均熱化を図り得、プリフォームの割れが抑制される。
【００１６】
【実施の形態】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法、加圧鋳造装置によれば、次の形態を採用することができる。
【００１７】
・板状のプリフォームは溶湯が含浸する多数の空孔を備えた多孔質の予備成形体であり、粒子及び繊維の少なくとも１種の集合体で形成できる。粒子や繊維を結合させるバインダを必要に応じて用いることができる。バインダとしては、シリカ系等の無機系及び／または樹脂等の有機系を例示できるが、バインダを含まない状態として、粒子や繊維等の機械的係合力で結合することにしても良い。プリフォームの材質としてはセラミックス及び／または金属を採用できる。セラミックスとしては炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、シリカ、窒化珪素などの公知のセラミックスのうちの少なくとも１種を採用できる。プリフォームを構成する金属としては、一般的には、含浸させる溶湯よりも融点が高いものを採用できる。溶湯がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合には、例えば鉄系のプリフォームを採用できる。プリフォームに含浸される溶湯としては、特に限定されず、軽金属系でもそれ以外でも良く、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛、亜鉛合金、銅、銅合金等を例示できる。溶湯としては、溶融状態のものが一般的であるが、場合によっては固相を含むものでも良い。
【００１８】
・注湯工程において、高さ方向に沿って延設された仕切壁と供給管体に連通する給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を用いる。流量制御部材としては筒形状（円筒、角筒を含む）とする。流量制御部材が成形型の成形キャビティに配置された状態で注湯工程を行う。注湯工程では、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持する。これにより流量制御部材の給湯通路内の溶湯を仕切壁の厚み方向に沿って流出させ、プリフォームの上面側に溶湯を注湯する。これによりプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する。
【００１９】
流量制御部材の仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出させる構造としては、仕切壁にこれの厚み方向に沿って貫通する絞り孔を形成しても良いし、多数の連通細孔を有する多孔質材料で仕切壁自体を形成しても良い。場合によっては、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を流量制御部材の上端部から流量制御部材外部に溢れさせても良い。
【００２０】
・溶湯供給手段は、成形型の成形キャビティにプリフォームの下側から供給管体を経て溶湯を供給するものであり、構造は特に限定されない。加圧手段は、成形キャビティ内に供給された溶湯を加圧することにより溶湯をプリフォームの内部に含浸させるものであり、構造は特に限定されない。例えば、加圧手段としては、成形型の成形キャビティの上方に配置され成形キャビティ内の溶湯を加圧する加圧体と、加圧体を加圧方向に移動させる駆動源とを有する構成を採用できる。
【００２１】
・流量制御部材は、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共にプリフォームの上面に対面する絞り孔を有することが好ましい。この場合、注湯工程において、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を絞り孔からプリフォームの上面側に効率良く流出させることができる。故に、プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。流量制御部材の絞り孔としては、プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。これにより絞り孔から流出した溶湯をプリフォームの上面側に効果的に供給できる。
【００２２】
・プリフォームとしては、下側に配置され多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第１プリフォームと第１プリフォームよりも上側に配置され多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第２プリフォームとを備えている形態を採用できる。流量制御部材の仕切壁は、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第２プリフォームの上面に対面して第１絞り孔よりも上側に形成された第２絞り孔とを有している形態を採用できる。この場合、注湯工程において、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第１絞り孔から第１プリフォームの上面側に流出させることができる。これにより第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する操作を行なうことができる。
【００２３】
更に、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第２絞り孔から第２プリフォームの上面側に流出させることができる。この場合、第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する操作を行なうことができる。
【００２４】
・成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇を検知する湯面高さ検知手段が設けられていることが好ましい。湯面高さ検知手段としては熱電対等の温度センサ方式、溶湯を利用して導電経路を形成する方式を例示できる。また流量制御部材の絞り孔の開口量が可変である形態を採用できる。この場合、湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、流量制御部材の絞り孔の開口量を増加させる。これにより流量制御部材の給湯通路内の溶湯を絞り孔からプリフォームの上面側に流出させることができ、プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００２５】
・湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、流量制御部材の仕切壁の第１絞り孔の開口量を増加させることにより、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第１絞り孔から第１プリフォームの上面側に流出させることにより、第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯すると共に、
湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、流量制御部材の第２絞り孔の開口量を増加させることにより、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第２絞り孔から第２プリフォームの上面側に流出させることにより、第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する形態を採用することができる。
【００２６】
・制御装置が設けられていることが好ましい。この制御装置は、湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、流量制御部材の仕切壁の第１絞り孔の開口量を増加させる方式を採用できる。この場合、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第１絞り孔から第１プリフォームの上面側に流出させて、第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。また制御装置は、湯面高さ検知手段により成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、流量制御部材の第２絞り孔の開口量を増加させる方式を採用できる。この場合、流量制御部材の給湯通路内の溶湯を第２絞り孔から第２プリフォームの上面側に流出させることにより、第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００２７】
・流量制御部材の絞り孔は、プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。この場合、プリフォームの上面側に溶湯を注湯することができる。
【００２８】
・流量制御部材の第１絞り孔としては第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。この場合、第１絞り孔により第１プリフォームの上面側に溶湯を供給することができる。また流量制御部材の第２絞り孔としては第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。この場合、第２絞り孔により第２プリフォームの上面側に溶湯を注湯することができる。
【００２９】
・加圧手段は流量制御部材を退避させる退避室を有していることが好ましい。この場合、含浸工程において、流量制御部材の少なくとも一部を加圧手段の退避室内に退避させる形態を採用することができる。従って含浸工程において流量制御部材が邪魔になることを防止できる。退避室は加圧手段の内部に形成することができる。
【００３０】
・成形型の成形キャビティは、多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第１プリフォームを収容すると共に、第１プリフォームよりも高い位置に、多数の空孔を有するリング形状をなす多孔質の板状の第２プリフォームを収容する形態を採用することができる。流量制御部材は、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に第２プリフォームの上面に対面する第２絞り孔とを有している形態を採用することができる。この場合、流量制御部材の第１絞り孔の高さは、第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。また流量制御部材の第２絞り孔の高さは、第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることが好ましい。
【００３１】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明を具体化した第１実施例について図１〜図６を参照して説明する。本実施例に係るプリフォームの加圧鋳造装置は、金型である成形型１を保持する成形型保持部２と、成形型保持部２に保持された成形型１の成形キャビティ１０にこれの下方から連通する供給管体３と、成形型１の成形キャビティ１０に供給管体３を経て溶湯を供給するための溶湯供給手段４と、成形キャビティ１０内に供給された溶湯を加圧する加圧手段５とを具備している。
【００３２】
成形型１は成形キャビティ１０を有する。成形キャビティ１０は、プリフォーム６を収容する主キャビティ１１と、主キャビティ１１の中央域の底から下方に延設された副キャビティ１５とを有する。主キャビティ１１は、プリフォーム６を載置する横方向に沿って延設されたプリフォームセット面１２と、縦方向に沿って延設されたリング形状をなす型面である大径型面１３とを有する。副キャビティ１５は、縦方向に沿って延設されたリング形状をなす型面である小径型面１６と、成形キャビティ１０の底となる底面１７とをもつ。大径型面１３及び小径型面１６は同軸的に配置されている。
【００３３】
プリフォーム６は成形キャビティ１０のうち主キャビティ１１に配置されており、下側に配置されたリング形状をなす板状の第１プリフォーム６１と、第１プリフォーム６１の上側に配置されたリング形状をなす板状の第２プリフォーム６２とで形成されている。図２に示すように成形型１に形成された第１保持部１ａにより第１プリフォーム６１は保持されていると共に、第２保持部１ｃにより第２プリフォーム６２は第１プリフォーム６１の上側に保持されている。第１プリフォーム６１、第２プリフォーム６２の厚みや直径としては、目標成形品である複合材料の種類によっても相違するものの、例えば、厚みは１〜５０ｍｍ、直径は１００〜１０００ｍｍにできるが、これらに限定されるものではない。なお図２において、第１プリフォーム６１の上面６１ｕと第２プリフォーム６２の下面６２ｄとの間隔は、Ｋで示されている。第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２は成形キャビティ１０の主キャビティ１１において横方向に沿って配置されている。
【００３４】
第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２は、多数の空孔を有する多孔質の予備成形体であり、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス系の多数の粒状体の集合体を無機系のバインダで結合することにより形成されている。第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２ではバインダの増量には限界があるため、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２に熱ムラが生じると、熱変形等で第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２に亀裂が生成することがある。
【００３５】
流量制御部材７は縦型の円筒形状をなしており、成形型１に対して着脱可能とされており、鉄系等の耐熱性及び強度を有する金属またはセラミックスで形成されている。流量制御部材７は、高さ方向に沿って延設された仕切壁７０と、供給管体３の管路３ｃに連通する高さ方向にのびる給湯通路７２とをもつ。流量制御部材７の上端部７ｕは加圧手段５に保持されており、注湯時にこれの径方向にずれることが抑制されている。流量制御部材７の下端部７ｄは成形キャビティ１０の底面１７に当接しており、流量制御部材７による絞り機能を良好に確保させ得る。流量制御部材７の外側に第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２が配置されている。
【００３６】
図２に示すように、流量制御部材７の仕切壁７０には、これの厚み方向に沿って貫通する複数個の下絞り孔７３、複数個の第１絞り孔７４、複数個の第２絞り孔７５が形成されている。
【００３７】
下絞り孔７３の上方に第１絞り孔７４が形成されており、第１絞り孔７４の上方に第２絞り孔７５が形成されている。下絞り孔７３は、第１プリフォーム６１の下面６１ｄに対面するように、第１プリフォーム６１の下面６１ｄよりも下方に形成されている。第１絞り孔７４は、第１プリフォーム６１の上面６１ｕに対面するように、第１プリフォーム６１の上面６１ｕよりも上方に形成されていると共に、第２プリフォーム６２の下面６２ｄに対面するように第２プリフォーム６２の下面６２ｄよりも下方に形成されている。第２絞り孔７５は、第２プリフォーム６２の上面６２ｕに対面するように、第２プリフォーム６２の上面６２ｕよりも上方に形成されている。
【００３８】
図２に示すように、成形型１の高さ基準面である底面１７に対して下絞り孔７３の流出通路の高さをｈ１とし、第１絞り孔７４の流出通路の高さをｈ２とし、第２絞り孔７５の流出通路の高さをｈ３とすると、ｈ１＜ｈ２＜ｈ３とされている。成形型１の高さ基準面である底面１７に対して、第１プリフォーム６１の下面６１ｄの高さをｈａとし、第２プリフォーム６２の下面６２ｄの高さをｈｂとすると、ｈａ＜ｈｂとされている。ここでｈ１＜ｈａ＜ｈ２＜ｈｂ＜ｈ３とされている。
【００３９】
図１に示すように加圧手段５は、成形キャビティ１０内に供給された溶湯を加圧することにより、溶湯を多孔質の第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２の内部に含浸させるものである。加圧手段５は、成形型１の成形キャビティ１０の上方に配置され成形キャビティ１０内の溶湯を加圧する上型として機能する鉄系金属製の加圧体５０と、加圧体５０を保持するホルダ５２と、加圧体５０と共にホルダ５２を溶湯加圧方向（矢印Ｙ１方向）に移動させる駆動源５３とを有する。駆動源５３は、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧装置、あるいは、モータ駆動機構で形成することができる。加圧体５０は、プリフォーム６に対面する加圧面５０ａを有する型部５０ｃと、型部５０ｃの中央域において下方に突出する突出型部５０ｄとを有する。加圧体５０は、流量制御部材７を退避させるための筒状空間で形成された退避室５５と、流量制御部材７を退避方向及び露出方向に移動させるための駆動部５７とを有する。駆動部５７は、流量制御部材７を退避室５５に退避させる退避方向（矢印Ｙ２方向）に移動させ得ると共に、流量制御部材７を退避室５５から露出させる方向（矢印Ｙ１方向）に移動させ得る。駆動部５７は、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧装置、あるいは、モータ駆動機構で形成することができる。上型として機能する加圧体５０の下面側には、成形キャビティ１０への注湯完了を検知する湯量検知手段１８が取り付けられている。湯量検知手段１８は例えば熱電対等の温度センサで形成できる。
【００４０】
溶湯供給手段４は成形型１の下方に設けられており、成形型１の成形キャビティ１０に供給管体３の管路３ｃを経て溶湯を供給するためのものである。溶湯供給手段４は、溶湯を保持する溶湯保持室４１を有する溶湯保持容器４０と、溶湯保持室４１を閉鎖する閉鎖蓋４２とをもつ。溶湯保持室４１に圧縮気体（アルゴンガスまたは空気）を導入管４３を経て送給する圧力発生装置４４が設けられている。圧力発生装置４４としては、溶湯保持室４１の気体圧力を増加させたり減少させたりするものであればよく、ガスボンベを用いても良いし、流体圧シリンダ装置を用いても良い。制御装置９は制御信号を信号線４４ｂを経て圧力発生装置４４に出力することにより、圧力発生装置４４を制御する。なお、湯量検知手段１８の位置まで溶湯が成形キャビティ１０内に注湯されると、湯量検知手段１８からの検知信号が信号線１８ａを経て制御装置９に入力される。
【００４１】
供給管体３はストークとも呼ばれるものであり、高さ方向に沿って延設された縦筒構造を有する。供給管体３の上端部３ｕは成形型１の成形キャビティ１０の底面１７に連通していると共に、供給管体３の下端部３ｄは溶湯保持室４１内の溶湯に浸漬されている。供給管体３は鉄系金属またはセラミックスで形成されている。本実施例ではゲート遮断手段３０が設けられている。ゲート遮断手段３０は、管路３ｃを開閉する閉鎖部３１と、制御装置９から信号線３２ｃを経て入力される制御信号により閉鎖部３１を開閉方向に作動させる作動部３２とをもつ。作動部３２は、油圧シリンダまたは空気圧シリンダ等の流体圧装置、あるいは、モータ駆動機構で形成することができる。なお図２〜図６では、ゲート遮断手段３０の図示は、省略されている。
【００４２】
本実施例によれば、注湯工程において、流量制御部材７の下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５はそれぞれ溶湯の流量を絞る機能をもつ。このため、溶湯供給手段４により供給管体３の管路３ｃを経て流量制御部材７の給湯通路７２に供給される溶湯の単位時間あたりの流量をＶ１とし、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯が下絞り孔７３から成形キャビティ１０内に単位時間あたり流出される流量をＶ２とすると、Ｖ１よりもＶ２は小さく設定されている（Ｖ２＜Ｖ１）。このため注湯の際には流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持することができる。
【００４３】
同様に、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯が下絞り孔７３及び第１絞り孔７４から成形キャビティ１０内に単位時間あたり流出される流量をＶ３とすると、Ｖ１よりも、Ｖ２＋Ｖ３は小さく設定されている（Ｖ２＋Ｖ３＜Ｖ１）。
【００４４】
このため本実施例に係る注湯工程では、溶湯供給手段４により供給管体３の管路３ｃを経て流量制御部材７の給湯通路７２内に溶湯を供給すれば、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持することができる。
【００４５】
本実施例によれば、図２に示すように、下絞り孔７３の下面７３ｍ、第１絞り孔７４の下面７４ｍ、第２絞り孔７５の下面７５ｍは、当該箇所における溶湯溜まりを抑えるべく、溶湯を流下させ得るように下方に向けて傾斜している。このように下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５における溶湯溜まりが抑えられるため、流量制御部材７を加圧体５０の退避室５５に退避させて収容するとき、流量制御部材７を退避方向に移動させる操作を良好に行うことができる。なお図１では下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５の図示は、省略されている。
【００４６】
さて加圧鋳造方法を実施する場合について説明を加える。配置工程を終えた状態では、図１に示すように、成形キャビティ１０をもつ成形型１が大気圧雰囲気において成形型保持部２に配置されている。この状態では、成形型１の成形キャビティ１０にこれの下方から連通する供給管体３が配置されている。更に成形型１の成形キャビティ１０には、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２が加圧体５０の下方に位置するように配置されている。
【００４７】
このように配置工程を終えた後に注湯工程を行う。注湯工程では、ゲート遮断手段３０の閉鎖部３１を開放させた状態で、制御装置９は制御信号を圧力発生装置４４に出力してこれを作動させ、圧力発生装置４４から圧力気体を導入管４３を経て溶湯保持室４１に送給する。この結果、溶湯保持室４１に保持されている溶湯（アルミニウム系溶湯,例えば７６０〜８５０℃程度）の湯面４１ｘの上方空間が増圧される。このため、溶湯保持室４１に保持されている溶湯の湯面４１ｘの上方空間の圧力と大気圧との差圧に基づいて、溶湯保持室４１の溶湯は、供給管体３の管路３ｃ内を次第に上昇し、開放状態のゲート遮断手段３０を経て、流量制御部材７の給湯通路７２の下端側に至る。
【００４８】
流量制御部材７の下絞り孔７３は、溶湯の流量を絞って成形キャビティ１０に流出させる絞り孔として機能するため、図３に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ１の高さは、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ１の高さよりも高く維持される。流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯は、下絞り孔７３から成形型１の成形キャビティ１０内に流入するため、溶湯の湯面Ｗ１が次第に上昇する。
【００４９】
更に溶湯供給手段４から流量制御部材７の給湯通路７２内に溶湯が供給されると、成形型１の成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ１が上昇するため、図４に示すように、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ２が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに到達する。このとき図４に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ２の高さは、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ２の高さよりも高く維持されており、したがって流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯は、第１絞り孔７４から第１プリフォーム６１の上面６１ｕ側に流出する。換言すれば、流量制御部材７による溶湯流量の制御機能により、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００５０】
上記のように注湯の際には第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側の他に、上面６１ｕ側にも溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。第１プリフォーム６１の上面６１ｕ側に供給された溶湯が第１プリフォーム６１を抑えつけるためである。第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方から溶湯が注湯されるため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に加熱され、第１プリフォーム６１の昇温ムラが低減される。故に、第１プリフォーム６１の昇温ムラに起因する第１プリフォーム６１の割れが抑制される。
【００５１】
溶湯供給手段４により溶湯保持室４１の溶湯が流量制御部材７の給湯通路７２に更に供給されると、図５に示すように、成形型１の成形キャビティ１０における溶湯の湯面Ｗ３が更に上昇すると共に、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ３も上昇する。そして成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ３が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに到達する。このとき図５に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面Ｘ３の高さは、成形キャビティ１０内の溶湯の湯面Ｗ３の高さよりも高く維持されている。このため流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯は、第２絞り孔７５から第２プリフォーム６２の上面６２ｕ側に流出する。換言すれば、流量制御部材７による溶湯流量の制御機能により、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００５２】
上記のように第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第２プリフォーム６２の過剰浮き上がりが抑制される。更に第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側が共に同程度に加熱されるため、第２プリフォーム６２の昇温ムラが低減され、昇温ムラに起因する第２プリフォーム６２の割れが抑制される。
【００５３】
なお上記した注湯工程では、供給管体３を介して成形型１の成形キャビティ１０にこれの底側から溶湯がスムーズに供給されるため、溶湯の乱流化が抑えられ、ひいては空気の巻き込みが抑えられる。注湯工程では、溶湯の注湯の完了は湯量検知手段１８により検知される。
【００５４】
上記したように注湯工程を終えたら、圧力発生装置４４を制御して溶湯保持室４１の圧力を低下させると共に、ゲート遮断手段３０を作動させて供給管体３の管路３ｃを閉鎖させる。この結果、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯は成形キャビティ１０内に保持されるものの、供給管体３の管路３ｃに残留している溶湯は重力により溶湯保持容器４０に戻る。
【００５５】
その後、含浸工程を行う。含浸工程では、駆動部５７を駆動させることにより、図６に示すように、流量制御部材７の全体を退避方向（上方向,矢印Ｙ２方向）に移動させ、流量制御部材７の全体を加圧体５０の退避室５５内に退避させる。この状態では流量制御部材７は加圧体５０の内部に収容され、流量制御部材７の下端部７ｄは加圧体５０の型面と同一高さとなる。この状態では、駆動源５３を駆動させて加圧体５０を加圧方向（下方向，矢印Ｙ１方向）に移動させ、加圧手段５の加圧体５０で成形キャビティ１０内の溶湯を上側から加圧し、溶湯を第１プリフォーム６１の空孔及び第２プリフォーム６２の空孔に含浸させる。加圧の程度としては適宜選択できるものの、一般的には１〜１０００ＭＰａ程度、２〜５００ＭＰａ程度、殊に５〜１００ＭＰａ程度にすることができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００５６】
含浸工程ではゲート遮断手段３０により供給管体３の管路３ｃが閉鎖しているため、成形キャビティ１０内の溶湯は効果的に加圧され、溶湯は第１プリフォーム６１の空孔及び第２プリフォーム６２の空孔に良好に含浸される。成形キャビティ10内に残留していた空気は、成形型１と加圧体５０との微小隙間等から排出される。成形キャビティ１０内の溶湯が凝固すれば、複合材料が形成される。このように複合材料が形成されたら、駆動源５３を逆方向に駆動させて加圧体５０を加圧解除方向（上方向，矢印Ｙ２方向）に移動させる。その後、成形型１の成形キャビティ１０から複合材料を離脱させる。含浸工程では、流量制御部材７の全体を加圧体５０の退避室５５内に退避させて加圧体５０の内部に収容するため、流量制御部材７が邪魔にならない。
【００５７】
次の複合材料を成形する場合には、図１に示すように、ゲート遮断手段３０を作動させて供給管体３の管路３ｃを開放させると共に、駆動部５７を駆動させて加圧体５０の退避室５５から流量制御部材７を露出させ、且つ、流量制御部材７を成形型１の成形キャビティ１０内に配置させる。この状態で前述同様に注湯工程、含浸工程を順に行う。
【００５８】
以上説明したように本実施例によれば、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持させることができる。そして多孔質の第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。このように本実施例によれば、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。更に第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に昇温するため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の温度ムラが低減され、第１プリフォーム６１の割れが抑制される。
【００５９】
第２プリフォーム６２についても同様であり、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における第２プリフォーム６２の過剰浮き上がりが抑制される。更に第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側が共に同程度に昇温するため、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の温度ムラが低減され、第２プリフォーム６２の割れが抑制される。
【００６０】
（第２実施例）
本発明を具体化した第２実施例について図７を参照して説明する。本実施例は第１実施例と同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。本実施例に係る注湯工程では、加圧体５０に保持されている流量制御部材７Ｂの下端部７ｄは、成形キャビティ１０の底面１７に接触していない。注湯の際には、流量制御部材７Ｂの下端部７ｄと成形キャビティ１０の底面１７との間から、流量制御部材７Ｂ内の溶湯は成形キャビティ１０内に注湯される。流量制御部材７Ｂの仕切壁７０には、第１プリフォーム６１の上面６１ｕに溶湯を流出させる第１絞り孔７４と、第２プリフォーム６２の上面６２ｕに溶湯を流出させる第２絞り孔７５とが形成されている。
【００６１】
本実施例においても第１実施例と同様に、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。更に第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に昇温するため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の温度ムラが低減され、第１プリフォーム６１の割れが抑制される。第２プリフォーム６２についても同様である。
【００６２】
（第３実施例）
本発明を具体化した第３実施例について図８〜図１０を参照して説明する。本実施例は第１実施例と同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。共通する部位には共通の符号を付する。以下、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。成形キャビティ１０内における溶湯の湯面の上昇を検知する第１湯面高さ検知手段８１、第２湯面高さ検知手段８２が成形型１に設けられている。第１湯面高さ検知手段８１は熱電対等の温度センサであり、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに接近したことを検知する。第２湯面高さ検知手段８２は熱電対等の温度センサであり、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに接近したことを検知する。
【００６３】
第１湯面高さ検知手段８１の検出信号は信号線８１ｅを介して制御装置９に入力される。第２湯面高さ検知手段８２の検出信号は信号線８２ｆを介して制御装置９に入力される。
【００６４】
流量制御部材７は、第１絞り孔７４及び第２絞り孔７５の開口量を可変とする開口量可変部材として機能する可動筒７９を有する。可動筒７９は流量制御部材７に同軸的に設けられており、流量制御部材７に対してこれの軸長方向に沿って相対的に移動可能とされている。可動筒７９を流量制御部材７に対して流量制御部材７の軸長方向に沿って矢印Ｙ２方向（絞り口の開口方向）に相対的に移動させれば、第１絞り孔７４の開口量を増加させ得る。可動筒７９が流量制御部材７に対して更に矢印Ｙ２方向に移動すれば、第２絞り孔７５の開口量を増加させて第２絞り孔７５をも開放させ得る。
【００６５】
図９に示すように、成形キャビティ１０の副キャビティ１５内に供給された溶湯の湯面Ｗ２が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに至る頃、第１湯面高さ検知手段８１により溶湯の湯面Ｗ２の上昇が検知される。すると、制御装置９は可動筒７９を流量制御部材７に対して矢印Ｙ２方向に沿って相対移動させ、第２絞り孔７５を可動筒７９で閉鎖させつつ、第１絞り孔７４の開口量を開放させる。この結果図９に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯を前記第１絞り孔７４から第１プリフォーム６１の上面６１ｕ側にも流出させることができ、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００６６】
図１０に示すように、成形キャビティ１０内に供給された溶湯の湯面Ｗ３が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに至る頃、第２湯面高さ検知手段８２により溶湯の湯面Ｗ３の上昇が検知される。すると、制御装置９は可動筒７９を流量制御部材７に対して矢印Ｙ２方向に沿って更に相対移動させ、第２絞り孔７５も開放させる。この結果、図１０に示すように、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯を第２絞り孔７５から第２プリフォーム６２の上面６２ｕ側にも流出させることにより、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００６７】
以上説明したように本実施例によれば、第１実施例と同様に、流量制御部材７は溶湯の流量を絞って成形キャビティ１０内に注湯する機能を有するため、流量制御部材７の給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持させることができる。そして第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。このように本実施例によれば、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第１プリフォーム６１の過剰浮き上がりが抑制される。更に第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側が共に同程度に昇温するため、第１プリフォーム６１の下面６１ｄ側及び上面６１ｕ側の温度ムラが低減され、第１プリフォーム６１の割れが抑制される。
【００６８】
第２プリフォーム６２についても同様であり、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力による第２プリフォーム６２の過剰浮き上がりが抑制される。更に第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側が共に同程度に昇温するため、第２プリフォーム６２の下面６２ｄ側及び上面６２ｕ側の温度ムラが低減され、第２プリフォーム６２の割れが抑制される。
【００６９】
（その他）
第１実施例では、加圧手段５の加圧体５０の退避室５５に流量制御部材７を退避させることにしているが、これに限らず、加圧手段５の加圧体５０と流量制御部材７とを別体としても良い。この場合、注湯工程が完了したときには、成形型１に配置されている流量制御部材７を、成形型１から離れた位置に移動させ、その後に加圧体５０を移動させて加圧体５０で成形キャビティ１０内の溶湯を加圧して含浸工程を行ってもよい。第１実施例では、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２が設けられているが、これに限らず、第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２のうちのいずれか一方のみとしても良い。
【００７０】
更に第１プリフォーム６１及び第２プリフォーム６２の上方に、第３プリフォームを設けても良く、更には第３プリフォームの上方に第４プリフォームを設けても良い。第３プリフォームや第４プリフォームを設ける場合には、第３プリフォームの上面側に溶湯を流出させる絞り孔、第４プリフォームの上面側に溶湯を流出させる絞り孔を流量制御部材に形成することが好ましい。
【００７１】
上記した第１実施例では、流量制御部材７は直筒形状をなしているが、上方に向かうにつれて径が小さくなる円錐筒形状としても良い。プリフォーム６は炭化珪素の粒状体の集合体で形成されているが、これに限定されるものではなく、アルミナの粒状体の集合体であっても良く、更には炭化珪素やアルミナ等の繊維の集合体であっても良い。
【００７２】
上記した第１実施例では、複数個の下絞り孔７３、複数個の第１絞り孔７４、複数個の第２絞り孔７５が設けられているが、下絞り孔７３、第１絞り孔７４、第２絞り孔７５はそれぞれ１個でも良い。上記した図８〜図１０に示す第３実施例では、開口量可変部材として機能する可動筒７９は、流量制御部材７に対して流量制御部材７の軸長方向に沿って相対的に移動可能とされているが、筒形状の流量制御部材７の周方向に沿って可動筒を相対的に移動可能とし、可動筒の周方向への移動に伴い、第１絞り孔７４及び第２絞り孔７５の開口量を可変としても良い。
【００７３】
上記した第１実施例では、多孔質の第１プリフォーム６１を第１保持部１ａにより保持することとしたが、第１保持部１ａを省略する構成としても良い。すなわち、多孔質の第１プリフォーム６１を直接、プリフォームセット面１２に載置させることにしてもよい。また、第１保持部１ａ及び第２保持部１ｃに代えて、成形型１内に進退移動可能に設けられた保持手段を用いるようにしても良い。この保持手段は、前進（露出）時には多孔質のプリフォーム６を保持し、後退（退避）時にはプリフォーム６を保持せずに成形型１内に収容されるようになっている。更に第１保持部１ａ及び第２保持部1ｃに代えて中子で多孔質のプリフォームを保持するようにしても良い。
【００７４】
上記した第３実施例では、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに接近したことを検知する第１湯面高さ検知手段８１、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに接近したことを検知する第２湯面高さ検知手段８２が設けられているが、これに限らず、タイマー制御を採用し、注湯開始時刻からの時間経過に基づいて、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第１プリフォーム６１の下面６１ｄに接近したことを推測しても良い。同様に、注湯開始時刻からの時間経過に基づいて、成形型１の成形キャビティ１０内に注湯された溶湯の湯面が第２プリフォーム６２の下面６２ｄに接近したことを推測することにしても良い。
【００７５】
図１１は第４実施例を示す。第４実施例も第１実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。図１１に示すように、流量制御部材７Ｄの上端部７ｕはプリフォーム６の上面６ｕよりも上方に設けられている。流量制御部材７Ｄの仕切壁７０には、下絞り孔７３及び第１絞り孔７４が、プリフォーム６の下面６ｄよりも下方に位置するように設けられている。下絞り孔７３及び第１絞り孔７４は溶湯の流量を絞る機能を有するため、図１１に示す実施例においても、流量制御部材７Ｄの給湯通路７２内の溶湯の湯面高さを、成形型１の成形キャビティ１０内の溶湯の湯面高さよりも高く維持することができる。
【００７６】
従って注湯工程において、流量制御部材７Ｄの給湯通路７２内の溶湯を下絞り孔７３及び第１絞り孔７４から成形キャビティ１０に供給させつつ、流量制御部材７Ｄの上端部７ｕから外部へ溢れさせることができる。即ち、流量制御部材７Ｄ内に供給された溶湯を下絞り孔７３，第１絞り孔７４から成形キャビティ１０内に供給することにより成形キャビティ１０内の溶湯の湯面をプリフォーム６の下面６ｄに接近させつつ、流量制御部材７Ｄの給湯通路７２内の溶湯を流量制御部材７Ｄの上端部７ｕから流量制御部材７Ｄの仕切壁７０の厚み方向に沿って流出させ、プリフォーム６の上面６ｕ側にも溶湯を供給することができる。この結果、本実施例においても、注湯の際には、プリフォーム６の下面６ｄ側及び上面６ｕ側の双方に溶湯を注湯することができる。
【００７７】
その他、本発明方法及び本発明装置は上記した各実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
・請求項１１において、前記流量制御部材の前記絞り孔の高さは、前記プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・請求項１０または請求項１１において、前記成形型の前記成形キャビティは、第１プリフォームを収容すると共に、前記第１プリフォームよりも高い位置に第２プリフォームを収容するものであり、
前記流量制御部材は、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記第２プリフォームの上面に対面する第２絞り孔とを有していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・請求項１０または請求項１１において、前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇を検知する湯面高さ検知手段が設けられており、前記流量制御部材の前記第１絞り孔及び前記第２絞り孔は開口量が可変であり、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記第１絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第１絞り孔から流出させて前記第１プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯すると共に、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記第２絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第２絞り孔から流出させて前記第２プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する制御装置が設けられており、前記流量制御部材の前記第１絞り孔の高さは、前記第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されており、前記流量制御部材の前記第２絞り孔の高さは、前記第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・請求項１０または請求項１１において、前記加圧手段は、前記流量制御部材の少なくとも一部を退避させる退避室を有していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
・各請求項において、含浸工程において、流量制御部材は成形型の成形キャビティから退避されることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置。
・各請求項において、プリフォームは互いに間隔を隔てて上下多段に設けられており、絞り孔も上下多段に設けられており、各絞り孔は各プリフォームの上面にそれぞれ対面していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置。
・各請求項において、流量制御部材は絞り孔を有し、絞り孔の下面は、溶湯を流下させ得るように傾斜していることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法、プリフォームの加圧鋳造装置。
【００７８】
【発明の効果】
本発明に係るプリフォームの加圧鋳造方法、本発明に係るプリフォームの加圧鋳造装置によれば、流量制御部材の給湯通路内の溶湯の湯面高さを成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、給湯通路内の溶湯を仕切壁の厚み方向に沿って流出させることにより、リング形状をなす多孔質の板状のプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する。このようにプリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯が注湯されるため、注湯工程における浮力によるプリフォームの過剰浮き上がりが抑制される。更にプリフォームの下面側及び上面側が共に同程度に昇温するため、プリフォームの下面側及び上面側の昇温ムラを低減でき、プリフォームの均熱化を図り得、昇温ムラに起因するプリフォームの割れが抑制される。従って複合材料においてプリフォームによる補強効果を高めることができ、複合材料の性能向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加圧鋳造装置を模式的に示す構成図である。
【図２】加圧鋳造装置の流量制御部材付近を模式的に示す断面図である。
【図３】成形型の成形キャビティの副キャビティに溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図４】成形型の成形キャビティに配置されている第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図５】成形型の成形キャビティに配置されている第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図６】成形型の成形キャビティ内の溶湯を加圧体で加圧することにより、第１プリフォーム及び第２プリフォームに溶湯を含浸させている状態を示す断面図である。
【図７】第２実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置されている第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図８】第３実施例に係り、成形型の成形キャビティの副キャビティに溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図９】第３実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置されている第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図１０】第３実施例に係り、成形型の成形キャビティに配置されている第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を流出させている状態を示す断面図である。
【図１１】第４実施例に係り、成形型の成形キャビティにプリフォーム及び流量制御部材を配置している状態を示す断面図である。
【符号の説明】
図中、１は成形型、１０は成形キャビティ、１５は副キャビティ、１７は底面、３は供給管体、４は溶湯供給手段、４０は溶湯保持容器、４１は溶湯保持室、４４は圧力発生装置、５は加圧手段、５０は加圧体、６はプリフォーム、６１は第１プリフォーム、６２は第２プリフォーム、７,７Ｂ,７Ｄは流量制御部材、７０は仕切壁、７２は給湯通路、７３は下絞り孔、７４は第１絞り孔、７５は第２絞り孔、９は制御装置を示す。
Claims (11)
- 多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状のプリフォームを配置した成形キャビティをもつ成形型と前記成形型のうち前記成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体とを用い、
溶湯供給手段から前記供給管体を経て前記成形型の前記成形キャビティに前記プリフォームの下面側から溶湯を注湯する注湯工程と、
前記成形型の前記成形キャビティ内に注湯された溶湯を加圧手段で加圧することにより、前記成形キャビティ内の溶湯を前記プリフォームの内部に含浸させる含浸工程とを実施するプリフォームの加圧鋳造方法であって、
前記注湯工程において、
高さ方向に沿って延設された仕切壁と前記供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもつ縦筒形状の流量制御部材を前記成形型の前記成形キャビティに配置し、これにより前記流量制御部材を前記プリフォームの中央孔に配置して前記流量制御部材の外側に前記プリフォームを配置し、
前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記仕切壁の厚み方向に沿って流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯し、注湯後の前記含浸工程において、前記流量制御部材を前記プリフォームから移動させるように前記成形型の前記成形キャビティから退避させることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。 - 請求項１において、前記流量制御部材は、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記プリフォームの上面に対面する絞り孔を有し、
前記注湯工程において、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記絞り孔から流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯するようにしたことを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。 - 請求項２において、前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇を検知する湯面高さ検知手段が設けられており、前記流量制御部材の前記絞り孔は開口量が可変であり、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記絞り孔から流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯するようにしたことを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。 - 請求項２または請求項３において、前記流量制御部材の前記絞り孔の高さは、前記プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。
- 請求項１〜請求項４のいずれか一項において、前記プリフォームは、下側に配置され多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状の第１プリフォームと、前記第１プリフォームよりも上側に配置され多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状の第２プリフォームとを備えており、
前記流量制御部材は、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記第１プリフォームの上面に対面する第１絞り孔と、前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記第２プリフォームの上面に対面して前記第１絞り孔よりも上側に形成された第２絞り孔とを有しており、
前記注湯工程において、
前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第１絞り孔から流出させて前記第１プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する操作を行い、更に、
前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持しつつ、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第２絞り孔から流出させて前記第２プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯する操作を行なうようにしたことを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。 - 請求項５において、前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇を検知する湯面高さ検知手段が設けられており、前記流量制御部材の前記第１絞り孔及び前記第２絞り孔は開口量が可変であり、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記第１絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第１絞り孔から流出させて前記第１プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第１プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯すると共に、
前記湯面高さ検知手段により前記成形キャビティ内における溶湯の湯面の更なる上昇が検知されたとき、前記流量制御部材の前記第２絞り孔の開口量を増加させることにより、前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記第２絞り孔から流出させて前記第２プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記第２プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯するようにしたことを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。 - 請求項５または請求項６において、前記流量制御部材の前記第１絞り孔の高さは、前記第１プリフォームの上面の高さよりも高く設定されており、前記流量制御部材の前記第２絞り孔の高さは、前記第２プリフォームの上面の高さよりも高く設定されていることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。
- 請求項１〜請求項７のいずれか一項において、前記加圧手段は、前記成形型の前記成形キャビティの上方に配置され前記成形キャビティ内の溶湯を加圧する加圧体と、前記加圧体を加圧方向に移動させる駆動源とを有することを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。
- 請求項１〜請求項８のいずれか一項において、前記加圧手段は、前記流量制御部材を退避させる退避室を有しており、前記含浸工程において、前記流量制御部材の少なくとも一部を前記加圧手段の前記退避室内に退避させることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造方法。
- 多数の空孔を備えたリング形状をなす多孔質の板状のプリフォームを配置可能な成形キャビティをもつ成形型を保持する成形型保持部と、
前記成形型保持部に保持された前記成形型の前記成形キャビティにこれの下方から連通する供給管体と、
前記成形型の下方に設けられ前記成形型の前記成形キャビティに前記プリフォームの下側から前記供給管体を経て溶湯を供給するための溶湯供給手段と、
前記成形キャビティ内に供給された溶湯を加圧することにより溶湯を前記プリフォームの内部に含浸させる加圧手段とを具備するプリフォームの加圧鋳造装置であって、
高さ方向に沿って延設された仕切壁と前記供給管体に連通すると共に前記仕切壁の厚み方向に沿って溶湯を流出可能な給湯通路とをもち、外側に前記プリフォームが配置されるように前記プリフォームの中央孔に配置され、前記給湯通路内の溶湯の湯面高さを前記成形キャビティ内の溶湯の湯面高さよりも高く維持すると共に前記プリフォームの中央孔から退避可能な縦筒形状の流量制御部材を具備し、
前記流量制御部材の前記給湯通路内の溶湯を前記仕切壁の厚み方向に沿って流出させて前記プリフォームの上面側に溶湯を供給することにより、前記プリフォームの下面側及び上面側の双方に溶湯を注湯するようにし、注湯後、前記流量制御部材を前記プリフォームから移動させるように前記成形型の前記成形キャビティから退避させることを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。 - 請求項１０において、前記流量制御部材は、前記給湯通路内の溶湯を流出させるように前記仕切壁の厚み方向に沿って貫通すると共に前記プリフォームの上面に対面する絞り孔を有することを特徴とするプリフォームの加圧鋳造装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN106029253A (zh) * | 2014-01-29 | 2016-10-12 | Ks华域铝技术有限责任公司 | 用于采用低压或重力铸造法制造气缸曲轴箱的设备 |
-
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| CN106029253A (zh) * | 2014-01-29 | 2016-10-12 | Ks华域铝技术有限责任公司 | 用于采用低压或重力铸造法制造气缸曲轴箱的设备 |
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