JPH01272725A - 繊維強化金属部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （従来技術） 本発明はｍ維強化金属部材の製造方法に関する。

（従来技術） 合金の製造方法においては、特開昭６０−１１４５３６
号公報に示すように金属の多孔質体を円筒容器を介して
金型内に保持したり、特開昭６０−１１４５３７号公報
に示すように金属の多孔質体を金網を介して金型内に保
持したりすることが知られている。これにより、加圧鋳
造時に、多孔質体がセット位置から位置ずれすることを
防ごうとしている。

ところで、繊維強化金属部材の製造方法において、繊維
成形体を中子又は金型に対して直接、嵌合することによ
りセットする場合がある。この場合においても、加圧鋳
造時には、溶湯流に基づき繊維成形体がセット位置から
位置ずれする虞れがあり、このため、繊維成形体と中子
又は金型との嵌合関係をきつめにして、セット位置での
該繊維成形体の保持を強固にする方法が採られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、中子、繊維成形体は脆く、しかも該繊雌成形体
の寸法精度はあまり良くないことから、上述の方法を用
いて必要以上に嵌合関係がきつくなった場合には、中子
、繊維成形体は破損する虞れがある。

また、上述の方法のように嵌合関係をきつめにした場合
には、繊維成形体の嵌合部が圧縮されることになり、そ
の嵌合部は該繊維成形体の成形体の部分に比べて繊維密
度はかなり高くなる。このため、加圧鋳造時には、嵌合
部において溶湯が浸透しにくくなり、加圧鋳造が不完全
となる虞れがある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、加圧鋳造時における溶湯流に基づく繊維成形体のセッ
ト位置からの位置ずれ規制を担保しつつ、中子、該ｆａ
雑成形体が破損することを防止すると共に、加圧鋳造時
において、該繊維成形に対する溶湯の浸透を確実にする
ことにある。

（問題点を解決するための手段、作用）かかる目的を達
成するために本発明にあっては、 ＃ａ維成形体を中子又は金型に対して嵌合することによ
りセットし、この後、加圧鋳造を行なう繊維強化金属部
材の製造方法において、 前記繊維成形体の嵌合部には、該繊維成形体の他の部分
よりも繊維密度が低い低密度部が形成されており、 前記低密度部は、前記繊維成形体のセット時に前記中子
又は金型により圧縮されて繊維密度が該繊維成形体の他
の部分と略等しくなるように設定されている、構成とし
である。

Ｌ述の構成により、低密度部が弾性作用を有することに
なり、繊維成形体を中子又は金型に対して嵌合してセッ
トすれば、低密度部の弾性作用に基づ〈付勢力によって
セット位置において該繊維成形体が適度に保持されるこ
とになる一方、該低密度部は、その弾性作用によって、
繊維成形体と中子又は金型との嵌合時の嵌合力を吸収す
ることになる。このため、加圧鋳造時における溶湯流に
基づく繊維成形体の位置ずれ規制を担保しつつ、中子、
ｔａ維成形体の破損を防止することができることになる
。

また、繊維成形体が中子又は金型に対してセットされる
と、低密度部の繊維密度が他の部分の繊維密度と略等し
くなることから、溶湯の低密度部における浸透抵抗は、
繊維成形体の他の部分における浸透抵抗に略等しくなる
。このため、加圧鋳造時において、繊維成形体に対する
溶湯の浸透を確実にすることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

ｉ）先ずＦａ維成形体ｌを、第１図に示すように中子２
に対して嵌合することによりセットする。

上記繊維成形体１は、本実施例においては、ロータリエ
ンジンにおけるロータのピンボス部強化用として用いら
れるものであり、該繊維成形体１は、主として短繊維に
基づき構成されている。その短繊維として、本実施例に
おいては下記のようなアルミナ短繊維が用いられている
が、アルミナ短繊維に限らず、ＳｉＣ，Ｓｉ□Ｎ２等の
ウィスカーであってもよい。

上記繊維成形体１は、第１図、第２図に示すように円環
状をしており、その内周面１ａ側には複数の低密度部３
が等間隔毎に突起状に突設されている。この低密度部３
は、Ｆａ維成形体１の他の部分（本体）４よりもｍｓ密
度が低くなっており、本実施例においては、各低密度部
３が３〜５％（繊維体積率）、他の部分４が１５％（繊
維体積率）に設定されている。

上記繊ｉｔ形体ｌの形成方法については、例えば短繊維
溶液中に成形型を入れ、該成形型内を吸引して該成形体
内に短ｍｉａの成形体を形成し、この後、その成形体を
繊維密度調整のために圧縮して繊維成形体ｌとする方法
が採られる。この場合、成形型内において低密度部３に
該当する部分を吸引しないで短繊維の充填を低下させる
こととし、各低密度部３の繊維密度（繊維体積率）を他
の部分４に比べて低下させる０通常、この方法によれば
、断面積が１０ｍｍ２以下では吸引が悪くなり、繊維体
積率は３〜５％となる。

また、上記繊維成形体ｌを形成する別の方法としては、
低密度部３を構成する短繊維の成形体と、該低密度部３
以外の他の部分４を構成する短繊維の成形体とを別々に
作り、後者の成形体に対して前者の成形体を貼り付ける
ようにしてもよい。

上記中子２は、前述のように１本実施例においては、ロ
ータリエンジンにおけるロータを形成するため、それに
対応した形状とされており、該中子２は、第１図に示す
ように土中子２ａと、下中子２ｂとにより構成されてい
る。

上記繊維成形体ｌの中子２に対するセットは、本実施例
においては第３図に示すように下中子２ｂの外周に対し
て繊維成形体１の内周ｌａ側を嵌合することにより行な
われる。この場合、繊維成形体ｌを下中子２ｂに対して
セット位置まで嵌合を進めていくにつれて前記各低密度
部３が下中子２ｂから反力を受けてしだいに圧縮され（
第３図中、仮想線は嵌合過程を示す）、その部分はｉａ
ｍ密爪が高まっていくことになっており、セット位置に
おいては、各低密度部３の当初の設定繊維密度に基づき
、該各低密度部３におけるｆａｍ密度は他の部分４の＃
ａ維密度と略等しくなるように設定されている。

したがって、上記工程においては、各低密度部３が弾性
作用を発揮することになり、繊維成形体ｌを下中子２ｂ
のセット位置にセットすれば、各低密度部３ａの弾性作
用に基づく下中子２ｂに対する付勢力によってセット位
置に繊維成形体１が適度に保持されることになる。

また、この＃ａ維成形体ｌのセットの際、各低密度部３
の弾性作用によって＃ａｍ成形成形体下中子２ｂとの嵌
合力がある程度吸収されることになり、下中子２ｂ、＠
ｍ成形体ｌがセットによって破損することが防止される
ことになる。

ｉｉ）次に、加圧鋳造を行なう。

加圧鋳造には、例えば溶湯鍛造法が用いられる。すなわ
ち、第１図に示すように、前述の中子２及び繊維成形体
ｌを溶湯鍛造金型５のキャビティ６内にセットし、プラ
ンジャ７によって例えばアルミ合金溶湯８をキャビティ
６内に押込む。

これによって、溶湯８は繊維成形体１を鋳ぐるむと共に
、該繊維成形体１の内部に浸透していくことになる。尚
、第１図中、９はアペックスシール溝強化用アルミナ短
繊維成形体を示す。

上記加圧鋳造は、通常の条件の下で行なわれる。

したがって、この工程においては、溶湯８が第１図の矢
印で示すように流れることになり、その溶湯流に基づき
ｌａｍ成形体１はその流れの方向の力を受けることにな
る。しかし、前述の前工程で述べたように、繊維成形体
ｌは各低密度部３の弾性作用に基づく付勢力によって適
度に下中子２ｂに保持されていることから、繊維成形体
ｌはセット位置から位置ずれするようなことはない。

また、前記前工程における繊維成形体ｌのセットに伴っ
て、各低密度部３の繊維密度が他の部分４の繊維密度に
対して略等しくなっていることから、繊維成形体１の浸
透抵抗は全体において略等しくなっている。このため、
繊維成形体１に対して溶湯８の浸透が確実に行なわれる
ことになり、加圧鋳造を確実なものとすることができる
。

これにより、良好な繊維強化金属部材を得ることになる
。

第４図〜第１２図は他の実施例を示すものである。

ロータリエンジンにおけるアルミロータ１１においては
、第４図に示すようにアペックスシール溝１２周辺部を
複合化部１３として複合強化したものがある、このよう
なアルミロータ１１においては、アペックスシールｔＸ
ｌｔ１２が熱影響を受けて第６図に示すようにアペック
スシール溝１２の溝幅方向に拡がる。

このため、このような変形を第８図に示すように抑える
ためには、ロータ１１の内部側から第７図に示すように
、アペックスシール溝１２の長手方向中央部において凹
所１４を形成して、オイル１５による冷却効果を高める
ようにすることが好ましい。

上記凹所１４は、鋳造後において機械加工により形成す
ることができるが、それを鋳造によって形成できれば、
機械加工を省略することができることになる。

しかし、アペックスシール溝１２周辺部の複合化部１３
を構成することになるプリフォームが、壊れ易く、且つ
寸法精度があまり良くない等から、砂中子とプリフォー
ムとによって前記凹所１４を形成することは現実的には
困難となっている。

本実施例は、前記凹所１４を鋳造により形成するように
したもので、そのために、次のような工程に従う。

■先ず、非水溶性の塩で長方体形状の塩中子１６を形成
する。

上記非水溶性の塩としては下記のようなものが用いられ
る。

成分：ＣａＣ０コ　（六方晶系） 比重：２．７１ 融点：　１１０３ａｔで１３３９°Ｃ 水に対する溶解度　　　　２０°Ｃ・・・０．００１２
（水１００ｇに対して）１００°Ｃ・・・０．００２■
次に、第９図に示すように、塩中子１６を繊維成形体１
７に一体的に保持させ、塩中子１６を繊維成形体１７か
ら突出するようにする。

上記繊維成形体１７の形成方法には、第１Ｏ図に示すよ
うに、前記実施例同様、真空ポンプ等の吸引によって繊
維スラリーをプラスチック性の成形型１８内に導く一方
、ろ紙１９により繊維スラリー中のｆａ維以外のものを
該成形型１８から排出して、該成形型１８内に成形体を
形成し、それをｔａ維密度調整のために加圧ポンチ２０
により圧縮し、これによって、該繊＃Ｉ成形体１７を得
る方法が採られている。

この場合、繊維成形体１７の形成に先立ち、上記塩中子
１６が成形型１８内に第１０図に示すように嵌込まれ、
その状態で上記形成方法に基づき繊維成形体１７が形成
される。これにより、塩中子１６が繊維成形体１７に一
体的に保持されることになり、塩中子１６はｆａ維成形
体１７から突出することになる。

上記繊維スラリーとしては、強化用繊維、シリカゾル（
無機バインダ）、カチオン化デンプン、有機バインダが
配合されたものが用いられており、そのうちＨ＆維とし
ては下記のようなものが用いられる。

０次に、上記塩中子１６と繊維成形体１７の一体形成品
を乾燥、焼成する。

上記乾燥及び焼成は、通常の条件の下で行なわれること
になっており、例えば、乾燥については１００〜１３０
’ｃの下で行なわれ、焼成については１１６０°Ｃの下
で３０分行なわれる。

■次いで、第１１図に示すように、前記一体形成品の塩
中子１６を砂中子２１にセットし、金型２２内で鋳造を
行なう。

上記セットは、砂中子２１に凹部２１ａを形成し、該凹
部２１ａに一体形成品における塩中子１６の突出部分を
嵌込むことにより行なわれる。

上記鋳造は、通常の条件に従って行なわれる。

■鋳造後、第１２図に示すように、砂中子２１を破砕し
、その後、塩中子１６を除去する。

塩中子１６の除去方法としては、非水溶性の塩中子を溶
かす溶媒、例えばアンモニア水を用いて除去したり１機
械的振動により砂中子２１と共に取出す方法が採られる
。

これにより、機械加工後、第７図に示すようなアルミロ
ータを得ることになる。

以上実施例について説明したが本発明にあっては次のよ
うなものも包含する。

■低密度部３を繊ｆａ成形体ｌの内周１ａに全面に設け
ること。

■金型内に対してａｍ成形体１の外周が嵌合するような
場合は、低密度部３を繊維成形体１の外周側に設けるこ
と。

（発明の効果） 本発明は以上述べたように、加圧鋳造時における溶湯流
に基づ＜ａｍ成形体の位置ずれ規制を担保しつつ、中子
、繊維成形体の破損を防止することができる。

また、加圧鋳造時において、繊維成形体に対する溶湯の
浸透を確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する説明図、 第２図は本発明の一実施例に係る繊維成形体を示す平面
図、 第３図は繊維成形体の下中子に対するセットを説明する
説明図、 第４図はロータリエンジンにおけるロータを示す部分拡
大図、 第５図は第４図のＶ−Ｖ線断−面図、 第６図はアペックスシール溝の熱影響を説明する説明図
、 第７図は他の実施例に係るロータを示す部分縦断面図、 第８図は他の実施例に係るロータの熱影響を説明する説
明図、 第９図は塩中子と繊維成形体とからなる一体形成品を示
す斜視図、 第１０図は塩中子と繊維成形体とからなる一体形成品の
形成方法を説明する説明図、 第１１図は塩中子と繊維成形体とからなる一体形成品の
鋳造を説明する説明図、 第１２図は塩中子の除去を説明する説明図である。 １：ｊｉｌ雄成形成 形体：ＦａＭ成形体内周 ２：中子 ３：低密度部 ４：Ｈ＆維成形体の他の部分 ５：金型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維成形体を中子又は金型に対して嵌合すること
   によりセットし、この後、加圧鋳造を行なう繊維強化金
   属部材の製造方法において、 前記繊維成形体の嵌合部には、該繊維成形体の他の部分
   よりも繊維密度が低い低密度部が形成されており、 前記低密度部は、前記繊維成形体のセット時に前記中子
   又は金型により圧縮されて繊維密度が該繊維成形体の他
   の部分と略等しくなるように設定されている、 ことを特徴とする繊維強化金属部材の製造方法。