JPH01273664A

JPH01273664A - 繊維強化金属部材の製造方法

Info

Publication number: JPH01273664A
Application number: JP10130088A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamamoto; 幸男山本; Tsuyoshi Kotaki; 小滝　強
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1988-04-26
Publication date: 1989-11-01
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JP2697851B2

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】（産業上の利用分野）本発明はｉ＋ａ維強化金属部材の製造方法に関する。

（従来技術）ｍ維強化金属部材の製造方法には、特開昭６１−８７８
３５号公報に示すように、金属網製又は樹脂網性等の円
筒状通気性型の表面に第１、第２のＦａ維層を順次形成
せしめたようなプリフォームを、金型内にセットして複
合化するものが知られている。

このような製造方法においては、複合化の際、溶湯がプ
リフォームのａｍ層内に加圧浸透されることになるが、
その際、溶湯と繊維層内の各ｔａｍとが接触して、該溶
湯の熱が奪われ、溶湯がプリフォームに十分に浸透する
前に凝固してしまうことになる。このため、特公昭６２
−３８４１２号公報に示すように、プリフォームを金型
にセットする前に、該プリフォームを予熱し、プリフォ
ームが溶湯の熱を奪わないような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、上記方法の場合、プリフォームを金型にセット
した場合、該プリフォームが金型に直接、接触すること
から、該プリフォームの熱が金型に奪われ、該プリフォ
ームの熱が保持できないことになっている。このため、
前述と同様に、溶湯がプリフォーム内に十分に浸透する
前に凝固し、複合化が完全には行われないことがある。

また、プリフォームは、一般に製品の局部的箇所に用い
られるため、細かいものや、薄いもの等が多く、剛性は
比較的小さいものとなっている。

このため、複合金型における溶湯圧によって、プリフォ
ームにクラックが入ったり、該プリフォームを強く保持
できないために該プリフォームがセット位置からずれる
虞れがあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、プリフォームの保有熱が金型に奪われることを防止す
ると共に、プリフォームにクラックが入ることを防止し
、肚つプリフォームの金型のセット位置に対する保持を
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、プリフォームを予熱し、それを金型にセットして加圧鋳
造する！ａ維強化金属部材の製造方法において、前記プリフォームを、多孔質芯材の周囲に短慮Ｍ１層を
配設した構成とし、前記プリフォームの金型へのセットを、該プリフォーム
の多孔質芯材を介して行なう、構成としである。

一ヒ述の構成により、プリフォームは、断熱性を有する
多孔質芯材を介して金型に接触することになり、ブリ２
オームの保有熱が金型に逃げることを極力抑えることが
できることになる。

また、プリフォームは多孔質芯材によって補強されて、
該プリフォームの剛性が高められることになり、プリフ
ォームに、溶湯圧によってクラックが入ることを防止で
きることになる。

さらに、プリフォームを補強材としての多孔質芯材を介
して金型にセットすることから、金型に対して強固に保
持できることになり、プリフォームを金型のセット位置
に対する保持を確実にすることができることになる。

さらにまた、プリフォーム多孔質芯材が金型に対して支
持されることから、多孔質芯材と溶湯とが直接、接触す
る部分も存在することになり、溶湯を多孔質芯材側から
も加圧充填することができ、複合化をより確実に行なう
ことができることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を、ロータエンジンにおけるロー
タのアペックスシール溝強化用成形体を例にとって、具
体的に図面に基づいて説明する。

ｉ）先ず、プリフォーム１を成形する。

プリフォームエは、第１図、第２図に示すように、棒状
の多孔質芯材２の周囲に円筒状の短繊維層３を配設した
構成とされており、多孔質芯材２の両端部２ａは、短繊
維層３の両端面３ａから幾分突出している。

多孔質芯材としては、本実施例においては、気孔率９０
％程度のＮｉ多孔質体が用いられており、該Ｎｉ多孔質
体は断熱性を有することになっている。

短繊維層３には、本実施例においては、アルミナ類ｌａ
ｇ　（９５ＡＭ２０３　壷５Ｓ　ｉ０２　：密度０．４
９５ｇ／ｃｍ３）が用いられており、該短ｍ雄層３の気
孔率は８５％程度とされている。

上記プリフォームｌの成形は、第３図に示すように、先
ず、繊維成形体成形型４内に、多孔質芯材２を配設して
該多孔質芯材２を中心として環状空間５を形成した状態
とし、それを溶液槽６内の短繊維溶液７中に入れ、その
状態で成形型４内を多孔質芯材２を介して吸引する。こ
れにより、第１図、第２図に示すような形状と略同様の
成形体を得ることになる。この場合、短繊維溶液中には
、アルミナ短繊維、コロイダルシリカ、カチオン化デン
プン、凝集防１Ｆ剤、ラテックス系有機バインダ、無気
バインダ等が配合されている。次いで、上記成形体を、
例えば６００°Ｃ１〜２ｈｒ加熱保持して有機バインダ
を除去し、その後、１ｏｏｏ’ｃで１〜３ｈｒ、非酸化
雰囲気（又は還元雰囲気）中にて加熱保持し、コロイダ
ルシリカ（Ｓｉ０２）を焼成し、短繊維同志を接着する
。

これにより、前記プリフォーム１が完成されることにな
る。

ｉｉ）次に、プリフォーム１を予熱する。

プリフォームｌの予熱は、通常の条件の下で行なわれる
ことになり、本実施例においては、プリ７＊−ムｌは、
３００″Ｃ〜４００ｅＣに予熱される。

これによって、後述の加圧鋳造の際における溶湯は、短
繊維層３に侵透する際に熱が奪われることがなくなる。

１ｉｉ）次いで、プリフォーム１を金型８内にセットす
る。

本実施例においては、プリフォームｌは、ロータリエン
ジンのロータのアペックスシール溝の強化のために用い
られるため、第４図に示すように、金５８内のキャビテ
イ９外周側において、多孔質芯材２の両端部を介して該
金型８に強固に支持される。尚、第４図中、１０は、中
子である。

これによって、プリフォーム１は、短ｆａ維層３が金型
８に接触せず、断熱性を有する多孔質芯材２が金型８に
接触することになり、該プリフォーム１は、前述の予熱
に基づく保有熱を金型８に奪われることが抑制されるこ
とになる。

ｉマ）続いて、加圧鋳造を行なう。

加圧鋳造には、本実施例においては、第４図に示すよう
に溶湯鋳造方法が用いられることになっている。すなわ
ち、この方法においては、キャビティ９内にＡ１合金溶
湯１１がプランジャ１２によって押込まれ、プリフォー
ムに短Ｒｍ層３の空隙部分にＡ１合金溶湯１１を加圧充
填されると共に、プリフォーム１と中子１０とはＡ１合
金溶湯１１７’鋳ぐるまれる。

この場合、Ａ見合金成分、溶湯温度、溶湯圧力には、通
常の成分、条件が用いられることになっている。その−
例として下記の成分、条件が用いられることになってい
る。

Ａ見合金成分：（ｗｔ％）溶湯温度ニア５０’Ｃ溶湯圧カニ６００ｋｇ／ｃｍ２このような加圧鋳造によりプリフォーム１には、溶湯圧
が作用することになる。しかし、プリフォーム１は多孔
質芯材２によって補強されて、該プリフォーム１剛性の
高められており、溶湯圧によってプリフォーム１にクラ
ックが入ることが防がれることになる。

また、通常であれば、溶湯圧に基づきプリフォーム１が
金型８のセット位置からずらされる虞れがあるが、前述
のように、補強剤としての多孔質芯材２をもって金型８
に強固に保持できることになり、溶湯圧に基づきプリフ
ォーム１が金型８のセット位置からずれることが確実に
防止できることになる。

さらに、プリフォームｌは、短繊維層３を金型８に接触
させず多孔質芯材２の両端部をもって金型８によって支
持するため、前述のように、多孔質芯材２の両端部２ａ
は短繊維層３の両端面３ａよりも突出しており、加圧鋳
造の際、その両端部２ａは溶湯１１と直接、接触するこ
とになる。このため、多孔質芯材２（内側）から溶湯を
プリフォーム１に対して加圧充填することができること
になり、複合化をより確実に行なうことができることに
なる。

マ）この後、熱処理が行なわれる。

熱処理は、金属間化合物生成と共に強度向上を考慮して
溶体化処理と時効処理とが行なわれる。

この熱処理も通常の条件、例えば、溶体化処理：５２０°ＣＸ４ｈｒの後、水冷時効処理：
　１７０’　ＣＸ１０ｈｒ（７）後、空冷の”ドで行な
われる。

この熱処理の後、第５図、第６図に示すように、鋳造品
にアペックスシール溝１４が機械加工されて、ロータ１
３を得ることになる。

これにより、アペックスシール溝１４周辺部には、第６
図に示すようにＮ１多孔質体複合部１５とアルミナ短ｍ
維複合部１６とが形成されることになる。このＮｉ多孔
質体複合部１５においては、前述の熱処理によりＮｉ　
−Ａ文金属間化合物層が生成され、耐摩耗性が向上する
ことになり、アルミナ短繊維複合部１６においては、ア
ルミナ短繊維に基づき硬さ、耐へたり性が向上すること
になる。

したがって、アペックスシール溝１４の周辺部において
は、先端部１４ａは耐へたり性が要求され、植溝１４の
底部１４ｂにおいては耐摩耗性が要求されるが、前述の
ようにＮｉ多孔質体複合部１５とアルミナ短ａｍ複合部
１６とが形成される結果、上述の要求を十分に満足でき
ることになる。

第７図〜第９図は他の実施例を示すものである。この実
施例において、前記実施例と同一構成要素については同
一符号を付してその説明を省略する。

この実施例は、複合化を確実にすると共に、アペックス
シール溝１４周辺部の熱伝導を向上させたものである。

すなわち、先ず、アペックスシール溝１４強化用短ａｍ
成形体１７を準備する。この短繊維成形体１７には、第
７図に示すように、縦穴１８と該縦穴工８から該成形体
１７の側面に開１コする複数の横穴１９とが形成されて
おり、このうち縦穴１８は、ロータ１３の完成時において、アペックスシール溝１４の底部１４ｂに位置するよ
うに設定されている。この場合、短繊維成形体１７ａの
短Ｒ雄には、例えば下記のようなものが用いられること
になっている。

この短繊維成形体１７は前述の実施例のように加圧鋳造
によって鋳ぐるまれることになり、これによって、第８
図に示すように短繊維成形体１７に該当する部分は複合
化されて複合部２０をなし、縦穴１８及び横穴１９は短
繊維が存在しないことから未複合部２１をなすことにな
る。この後、第９図に示すように、機械加工によってア
ペックスシール溝１４が形成され、植溝１４の底部１４
ｂには前記縦穴１８に相当する未複合部２１が位置され
ることになる。

したがって、上記構成においては、加圧鋳造に際し、溶
湯が縦穴１８及び横穴１９にも流れ、そこから短繊維成
形体１７内部に浸透することから、複合化が確実となる
。また。両穴１８の部分は複合化されていないため、熱
伝導が向上することになり、ロータ１３の使用において
、アペックスシール溝１４における熱を逃がし易くなり
、植溝１４の温度上昇を防止することかり能となる。

（発明の効果）本発明は以上述べたように、プリフォームの保有熱を金
型に逃がすことを極力抑制することができる。

また、溶湯圧によってプリフォームにクランクが入るこ
とを防止することができる。

さらに、プリフォームの金型のセット位置に対する保持
を確実にすることができる。

さらにまた、溶湯を多孔質芯材側からも加圧充填するこ
とができ、複合化をより確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプリフォームを示す斜視図、第２図は第１図の縦断面図、第３図はプリフォームの成形の一工程を説明する説明図
、第４図は溶湯鍛造方法を説明する説明図、第５図はロー
タリエンジンのロータを示す斜視図、第６図は第５図のｖ−ｖ線拡大断面図、第７図は他の実
施例に係る短繊維成形体を示す斜視図、第８図は、短繊維成形体を鋳ぐるんだ後の状態を示す縦
断面図、７５９図は完成されたロータにおけるアペックスシール
溝周辺を示す部分拡大斜視図である。１ニブリフオーム２：多孔質芯材３：短繊維層８：金型

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プリフォームを予熱し、それを金型にセットして
加圧鋳造する繊維強化金属部材の製造方法において、前記プリフォームを、多孔質芯材の周囲に短繊維層を配
設した構成とし、前記プリフォームの金型へのセットを、該プリフォーム
の多孔質芯材を介して行なう、ことを特徴とする繊維強化金属部材の製造方法。