JP4909238B2 - Composite casting method - Google Patents
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Description
本発明は、金属製基材の両面にプリフォームを一体形成してなる複合材の鋳造方法に関する。 The present invention relates to a method for casting a composite material in which a preform is integrally formed on both surfaces of a metal substrate.
車両に装備される制動装置として、例えばディスクロータにブレーキパッドを押し付ける形式のディスクブレーキがある。
ディスクロータの軽量化を図るために母材を、アルミニウム合金などの軽合金で構成することがある。軽合金では耐摩耗性が低下するために、ディスクロータの要部にプリフォームと称する耐摩耗部材を一体形成することが望まれる。
As a braking device installed in a vehicle, for example, there is a disc brake of a type in which a brake pad is pressed against a disc rotor.
In order to reduce the weight of the disk rotor, the base material may be made of a light alloy such as an aluminum alloy. In light alloys, since wear resistance is lowered, it is desirable to integrally form a wear-resistant member called a preform in the main part of the disk rotor.
従来、プリフォームを一体鋳造する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図6は従来の技術の基本原理を説明する図であり、(a)に示されように、第1のプリフォーム101は下型本体102に載置される。第2のプリフォーム103は、空中に保持されている。次に、上部スライダ104、104と共に下型本体102を下降させる。上部スライダ104、104は、傾斜ピン105、105のガイド作用により、矢印(1)、(1)のように水平に移動する。この移動の結果、(b)に示されるように、中子要素106、106で第2のプリフォーム103は挟持される。また、第1のプリフォーム101は、中子要素106、106の底面で抑える。
FIG. 6 is a diagram for explaining the basic principle of the prior art. As shown in FIG. 6A, the
この状態で矢印(2)のように、溶湯を供給し、矢印(3)のように上型107を下げて、溶湯を加圧する。湯が凝固したら、上部スライダ104、104と共に下型本体102を上昇させる。これで、鋳造品を得ることができる。
In this state, the molten metal is supplied as indicated by an arrow (2), the
しかし、第1のプリフォーム101を中子要素106、106で抑え、第2のプリフォーム103を中子要素106、106で挟持するようにしたので、中子要素106、106の構造が複雑になり、設備コストが嵩む。
中子要素106、106の簡略化又は削減が望まれる。
However, since the
Simplification or reduction of the
本発明は、第1・第2のプリフォームを保持する中子要素を、廃止し、構造を簡略化することができる鋳造技術を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a casting technique that can eliminate the core element holding the first and second preforms and simplify the structure.
請求項1に係る発明は、金属製基材の一方の面に第1のプリフォームを一体形成し、前記金属製基材の他方の面に金属製基材より小さな嵩比重の第2のプリフォームを一体形成してなる複合材の鋳造方法において、
下型のキャビティの底に設けられているプリフォーム載置面に、前記第1のプリフォームの一端面全体を密着させて載置する第1のプリフォーム載置工程と、
前記プリフォーム載置面に載せられ、上から抑えられていない前記第1のプリフォームへ上から溶湯を注ぐようにして、前記キャビティへ所定量の溶湯を注ぐ注湯工程と、
注いだ溶湯に、前記第2のプリフォームを浮かべる第2のプリフォーム供給工程と、
前記下型に対して溶湯を加圧する方向に移動可能な上型を用いて、浮かべた第2のプリフォームを介して前記溶湯を加圧し、溶湯を第1のプリフォーム及び第2のプリフォームに含浸する溶湯含浸工程と、からなることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, the first preform is integrally formed on one surface of the metal base material, and the second preform having a smaller bulk specific gravity than the metal base material is formed on the other surface of the metal base material. In a casting method of a composite material formed by integrally forming a reform,
Preform mounting surface provided on the bottom of the lower die cavity, a first preform placing step of placing in close contact with the entire end surface of the first preform,
A pouring step of pouring a predetermined amount of molten metal into the cavity , so as to pour the molten metal from above onto the first preform which is placed on the preform placement surface and is not suppressed from above;
A second preform supplying step of floating the second preform on the poured molten metal;
Using the upper mold movable in the direction of pressurizing the molten metal against the lower mold, the molten metal is pressurized through the floated second preform, and the molten metal is used as the first preform and the second preform. And a molten metal impregnating step for impregnating the liquid.
請求項2に係る発明は、第1のプリフォームとして、下面の面積より上面の面積の方が小さく、下面から上面に向かうにつれて、外周が徐々に小さくなるように形成されている形状のものを用いることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is a first preform having a shape in which the area of the upper surface is smaller than the area of the lower surface, and the outer periphery gradually decreases from the lower surface toward the upper surface. It is characterized by using.
請求項1に係る発明では、第1のプリフォームを溶湯の圧力で抑え、第2のプリフォームを溶湯に浮かせるようにした。この結果、第1・第2のプリフォームを保持する中子要素を、廃止することができ、設備コストを低減することができる。
In the invention according to
請求項2に係る発明では、第1のプリフォームとして、下面の面積より上面の面積の方が小さく、下面から上面に向かうにつれて、外周が徐々に小さくなるように形成されている形状のものを採用する。第1のプリフォームが溶湯より小さな嵩比重のものである場合に、第1のプリフォームの下へ溶湯が回り込むと、アルキメデスの原理に基づいて、第1のプリフォームは浮き上がる。
周縁部が先尖りのテーパー部であれば、テーパー部の先端ほど撓みやすくなり、上からの溶湯の圧力で、テーパー部がプリフォーム載置面に良好に密着して、溶湯の回り込みを防止する。この結果、溶湯より小さな嵩比重の第1のプリフォームであっても、浮上を防止することができる。
In the invention according to claim 2, the first preform has a shape in which the area of the upper surface is smaller than the area of the lower surface, and the outer periphery gradually decreases from the lower surface toward the upper surface. adopt. When the first preform has a bulk specific gravity smaller than that of the molten metal and the molten metal wraps under the first preform, the first preform is lifted based on Archimedes' principle.
If the peripheral portion is a tapered portion, the tip of the tapered portion is more easily bent, and the taper portion adheres well to the preform mounting surface with the pressure of the molten metal from above, preventing the molten metal from wrapping around. . As a result, even the first preform having a bulk specific gravity smaller than that of the molten metal can be prevented from floating.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係る複合材の断面図であり、複合材10は、アルミニウム製基材11の一方の面に第1のプリフォーム12を一体的に備え、アルミニウム製基材11の他方の面に第2のプリフォーム13を一体的に備えてなり、ボルト穴加工などを施すことにより、ブレーキディスクにすることができる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite material according to the present invention. The
第1のプリフォーム12は、セラミックス粒子をバインダで一体化した成形品又は、セラミックス繊維を圧縮してなる成形品である。成形品は多孔構造にすることにより、嵩比重を0.1〜1.0にすることができる。アルミニウムの比重が2.7程度であるから、嵩比重が0.1〜1.0の範囲の第1のプリフォーム12はアルミニウム溶湯に浮く。第2のプリフォーム13も同様である。
The
以上の構成からなる複合材の鋳造方法を次に説明する。
図2は本発明に係る第1のプリフォーム載置工程から注湯工程までを説明する図であり、(a)に示すように、プリフォーム載置面15が底に設けられている下型16と、この下型16へ進入する上型17と、この上型17を昇降させるロッド18とを準備する。そして、プリフォーム載置面15に第1のプリフォーム12を密着させるように載置する(第1のプリフォーム載置工程)。
A method of casting the composite material having the above configuration will be described next.
FIG. 2 is a view for explaining the first preform placing step to the pouring step according to the present invention. As shown in FIG. 2A, a lower mold having a
次に、(b)に示すように、第1のプリフォーム12へ上から、第1のプリフォーム12をプリフォーム載置面15に押さえる方向で、キャビティ21へ所定量のアルミニウム溶湯19を注ぐ(注湯工程)。
Next, as shown in (b), a predetermined amount of
(c)は(b)のc部拡大図であり、アルミニウム溶湯19は第1のプリフォーム12とぬれ性が悪い。そのために、第1のプリフォーム12の側面22とプリフォーム載置面15とが交わるコーナー部分に略三角形断面の空洞部23が発生する。この結果、アルミニウム溶湯19は第1のプリフォーム12の下面とプリフォーム載置面15との間に、侵入しない。
(C) is the c section enlarged view of (b), and the
液体に没した物体に作用する浮力は、物体が排斥した液体の質量に相当することが、アルキメデスの原理によって知られている。しかし、本例のように、第1のプリフォーム12の下面に液体が存在しないときには、この原理は適用できない。すなわち、下向き矢印で示すように、液圧が下向き作用し、第1のプリフォーム12は浮上しない。
It is known from Archimedes' principle that buoyancy acting on an object submerged in liquid corresponds to the mass of the liquid rejected by the object. However, this principle cannot be applied when there is no liquid on the lower surface of the
(a)において、プリフォーム載置面15と第1のプリフォーム12との間を、接着力が弱い接着剤で接着することは差し支えない。接着力が弱いとは、脱型時に成形品が容易に下型16から外せる程度の力を言う。この結果、生産時間の短縮や生産性の向上を図ることができる。
In (a), between the
図3は本発明に係る第2のプリフォーム供給湯工程から溶湯含浸工程までを説明する図であり、(a)に示すように、アルミニウム溶湯19に第2のプリフォーム13を静かに載せる。そして、(b)に示すように、第2のプリフォーム13は、アルミニウム溶湯19より嵩比重が小さいため、アルミニウム溶湯19上に浮く(第2のプリフォーム供給湯工程)。
FIG. 3 is a view for explaining the process from the second preform supply hot water process to the molten metal impregnation process according to the present invention. As shown in FIG. 3A, the
次に、(c)に示すように、下型16に対して溶湯を加圧する方向に移動可能な上型17を用いて、浮かべた第2のプリフォーム13を介してアルミニウム溶湯19を加圧し、アルミニウム溶湯19を第1のプリフォーム12及び第2のプリフォーム13に含浸させる(溶湯含浸工程)。これで、図1に示す複合材10を得ることができる。
Next, as shown in (c), the
図3(b)に示すように、第1のプリフォーム12を溶湯19の圧力で抑え、第2のプリフォーム13を溶湯19に浮かせるようにした。この結果、第1・第2のプリフォーム12、13を保持する中子要素を、廃止し、構造を簡略化することができ、設備コストを低減することができる。
As shown in FIG. 3B, the
次に、本発明の別実施例を説明する。
図4は図1の別実施例図であり、図1と共通の要素は符号を流用して詳細な説明は省略する。図1との変更点は、第1・第2のプリフォーム12B、13Bの形状にある。すなわち、第1のプリフォーム12Bは、下面25の面積より上面26の面積の方が小さく、下面から上面に向かうにつれて、外周が徐々に小さくなるように形成されている形状であり、周縁部が先尖りのテーパー部27である。第2のプリフォーム13は天地が逆なだけで、形状は第1のプリフォーム12と同じである。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of FIG. 1. Elements common to those in FIG. The difference from FIG. 1 is the shape of the first and
図5は図2(b)と(c)の別実施例図であり、(a)に示すように、第1のプリフォーム12Bへ上から、第1のプリフォーム12Bをプリフォーム載置面15に押さえる方向で、キャビティ21へ所定量のアルミニウム溶湯19を注ぐ(注湯工程)。
FIG. 5 is another embodiment of FIGS. 2B and 2C. As shown in FIG. 5A, the
(b)は(a)のb部拡大図であり、下向き矢印で示すようにアルミニウム溶湯19の圧力が第1のプリフォーム12Bに加わる。このときに、テーパー部27の先ほど薄肉であるため撓みやすくなり、結果、テーパー部27はプリフォーム載置面15に、より密着する。この結果、第1のプリフォーム12Bの下面へのアルミニウム溶湯19の回り込みを、より確実に回避することができる。
(B) is an enlarged view of part b of (a), and the pressure of the
テーパー部27は、先に向かって薄肉になればよく、例えば階段部に変更することができる。
The
尚、基材11を構成する金属材料は、アルミニウム合金の他、アルミニウム又はアルミニウム合金が好ましいが、他の金属をマトリックスとする合金であってもよい。
In addition, although the metal material which comprises the
また、本発明の複合材は、車両用ディスクロータに限定するものではなく、車両用ブレーキドラムや他の機械部品であってもよい。 Further, the composite material of the present invention is not limited to a vehicle disk rotor, and may be a vehicle brake drum or other mechanical parts.
本発明は、車両用ディスクロータの鋳造方法に好適である。 The present invention is suitable for a casting method of a vehicle disk rotor.
10…複合材、11…アルミニウム製基材、12、12B…第1のプリフォーム、13、13B…第2のプリフォーム、15…プリフォーム載置面、16…下型、17…上型、19…アルミニウム溶湯、21…キャビティ、25…第1のプリフォームの下面、26…第1のプリフォームの上面、27…テーパー部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
下型のキャビティの底に設けられているプリフォーム載置面に、前記第1のプリフォームの一端面全体を密着させて載置する第1のプリフォーム載置工程と、
前記プリフォーム載置面に載せられ、上から抑えられていない前記第1のプリフォームへ上から溶湯を注ぐようにして、前記キャビティへ所定量の溶湯を注ぐ注湯工程と、
注いだ溶湯に、前記第2のプリフォームを浮かべる第2のプリフォーム供給工程と、
前記下型に対して溶湯を加圧する方向に移動可能な上型を用いて、浮かべた第2のプリフォームを介して前記溶湯を加圧し、溶湯を第1のプリフォーム及び第2のプリフォームに含浸する溶湯含浸工程と、からなることを特徴とする複合材の鋳造方法。 A composite in which a first preform is integrally formed on one surface of a metal substrate, and a second preform having a bulk specific gravity smaller than that of the metal substrate is integrally formed on the other surface of the metal substrate. In the material casting method,
Preform mounting surface provided on the bottom of the lower die cavity, a first preform placing step of placing in close contact with the entire end surface of the first preform,
A pouring step of pouring a predetermined amount of molten metal into the cavity , so as to pour the molten metal from above onto the first preform which is placed on the preform placement surface and is not suppressed from above;
A second preform supplying step of floating the second preform on the poured molten metal;
Using the upper mold movable in the direction of pressurizing the molten metal against the lower mold, the molten metal is pressurized through the floated second preform, and the molten metal is used as the first preform and the second preform. And a molten metal impregnation step for impregnating the composite material.
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