JPH02125823A - 複合材料製造用短繊維成形体の成形装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は複合材料製造用短繊維成形体の成形装置に関
する。

（従来の技術） 繊維強化金属（ＦＲＭ）等の繊維強化複合材料は、炭化
ケイ素ウィスカあるいはアルミナ短繊維等の強化繊維を
定型化した短繊維成形体にアルミニウムまたはマグネシ
ウム合金等の溶融マトリックスを溶湯鍛造等で加圧含浸
させて製造されている。

このような繊維強化複合材料は短繊維の密度および配向
方向で機械的性質が大きな影響を受けることが知られ、
短繊維成形体の製造に際しては、短繊維成形体の繊維体
積率が成形時の加圧力に応じた値に、また、短繊維の配
向方向が圧力方向に直角方向に配向するという特性を利
用し、短繊維成形体の繊維体積率および短繊維の配向方
向を部分的に調整して繊維強化複合材料の用途に応じ求
められる機械的性質を得ることが行なわれる。

従来、上述のような一部の繊維体積率か異なる短繊維成
形体は、例えば特開昭６１−１５６９３４号公報に記載
されているような製造方法で成形されている。この製造
方法は、短繊維を溶媒中に懸濁させたスラリ状の混合物
を成形型内に注入し、圧縮成形法等で溶媒を搾出して短
繊維を定型化した短繊維成形体を成形し、この成形体の
一部をパンチ等てさらに加圧して当該部分の繊維体積率
を高めている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の特開昭６１−１６６９３４号公報
に記載された製造方法にあっては、成形型で短繊維成形
体を成形した後に一部をパンチで加圧しなければならず
、製造工程が複雑化し、また、複雑形状、特に三次元的
に複雑な形状の短繊維成形体の製造に際してはパンチの
形状も複雑化し、実用上対応することが困難であった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、形状が
複雑であっても一部の繊維体積率また繊維の配向方向を
任意に定め得る短繊維成形体を単一の成形型で製造する
ことができる成形装置を提供し、製造工程の簡素化を図
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は短繊維と溶媒との混合物を成形型内に注入し
て加圧するとともに、該成形型体内の混合物から溶媒を
成形型に設けられた溶媒抜き部を介し選択的に取り出し
て短繊維成形体を成形する複合材料製造用短繊維成形体
の成形装置において、前記溶媒抜き部に前記溶媒が透過
可能な多数の孔を有する多孔質体を設けるとともに、該
多孔質体の溶媒透過率を部分的に調整したことが要旨で
ある。

（作用） この発明にかかる複合材料製造用短繊維成形体の成形装
置によれば、多孔質体の溶媒透過率を調整することで成
形型内の混合物の流れを部分的に変えることができるた
め、複雑形状の短繊維成形体にあっても成形と同時に繊
維成形体の一部の繊維体積率および繊維の配向方向を任
意に調整できる。そして、三次元的に複雑な形状の短繊
維成形体も、中子な多孔質体から構成することで対応で
き、その製造がきわめて容易となる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図から第３図はこの発明の第１実施例にかかる複合
材料製造用短繊維成形体の成形装置を表し、第１図が成
形装置の断面図、第２図が主要部品の拡大正面図、第３
図がピストン製造用の繊維成形体の模式正面図である。

この実施例は、エンジンのピストンを製造する成形装置
に適用した例である。

第１図において、１１は成形装置であり、成形装置１１
は略板状の下型１２に中空筒状のろ過積１３が設けられ
てキャビティ１４を画成し、ろ過積１３の上部からキャ
ビティ１４内に上型１５が上下動可能に嵌挿され、また
、下型１２に中子１６が固設されている。下型１２はキ
ャビティ１４に開口する複数の抜ぎ穴（溶媒抜き部）１
２ａが形成され、上型１５は図外の油圧シリンダ等の駆
動装置で駆動される。

中子１６は下型１２上に抜き穴１２ａの開口の真上位置
で配設されている。中子１６は、後述する溶媒が透過可
能な多数の孔を有する多孔質体から成り、ムライト酸と
レジンとを含むコーテツドサンドから成形される。この
中子１６は、第２図に示すように、斜線を付した部分の
溶媒透過率がきわめて小さく、当該部分では溶媒の透過
を禁止する。

上述した成形装置では、以下に示す工程を経て短繊維成
形体が製造される。

まず、炭化ケイ素（Ｓ＋Ｃ）　　ウィスカとアルミナ（
ＡＪ２２０３）短繊維とを蒸留水に投入して混合、攪拌
し、スラリ状の混合物を生成する。この混合物は、炭化
ケイ素ウィスカおよびアルミナ短繊維がそれぞれ等貴台
まれ、これらの繊維がそれぞれ重量割合で５　［！ｋ］
から６［＊］含まれる。

次に、上述の混合物を成形装置１１のキャビティ１４内
に注入する。そして、上型１５を下動させてキャビティ
１４内の混合物を加圧するとともに、下型１２の下方か
ら抜き穴１２ａおよび中子１６を介して溶媒を矢印で示
すように真空吸引し、繊維成形体１７を成形する。この
時、溶媒は中子１６を介し抜き穴１２ａから吸引される
が、中子１６は第２図に示すように斜線の部分で溶媒の
透過を禁止するため、繊維成形体１７は各繊維が第３図
に示すように水平方向に配向される。なお、この実施例
では明示しないが、中子１６の溶媒透過率を調整するこ
とで一部分の繊維体積率を任意に変えることも可能であ
る。

続いて、上述の繊維成形体１７を乾燥した後に中子砂を
排出し、焼成炉等で焼成する。そして、この繊維成形体
１７に溶融金属を周知の加圧鋳造法等によって加圧浸透
させてピストンを得る。

上述のように、この成形装置にあっては、中子１６の溶
媒透過率を部分的に変えるのみで繊維成形体１７の繊維
体積率および繊維の配向方向を任意に調整でき、製造工
程の簡素化が図れ、また、パンチ等の加圧装置が不要で
複雑形状の短繊維成形体にも容易に対応できる。

第４図（ａ）（ｂ）には、この発明の第２実施例を示す
。なお、この第２実施例および後述する第３実施例では
、上述した実施例と同一の部分には同一の番号を付して
説明および図示を省略する。

この実施例は、多孔質体から成る中子１６にステンレス
等の金属あるいは耐熱ゴム等から成るシール部材１８を
埋設して上部および側方の一部の孔を閉止する。上述の
中子１６は、次のように製造される。まず、中子型内に
シール部材１８を配置して予熱を行う。予熱は、例えば
３００　［ｔ　］　に加熱して１０　［ｍｉｎ］程度保
持する。次に、中子型内にコーテツドサンドを注入し、
３００［ｔｌ　で１５　［ｔｊｎ］程度加熱硬化させ、
硬化した中子１６を型から取り出して製造が完了する。

この実施例にあっても、中子１６の孔をシール部材１８
て閉止することができるため、このシール部材１８の配
設位置を選択することで繊維成形体１７の繊維体積率お
よび繊維配向方向を部分的に調整できる。

第５図及び第６図には、この発明の第３実施例にかかる
成形装置を示す。

この成形装置は、第５図に示すように、下型１２の抜き
孔１２ａの密度を部分的に変えて溶媒透過率を調整する
。この成形装置は、上型１５を下動させてキャビティ１
４内の混合物を加圧すると、溶媒が図中矢印で示すよう
に抜き孔１２ａの密度が高い部分へ向かって流れる。こ
のため、第６図に模式化して示すように、成形される短
繊維成形体１７は、下型１２の抜き孔１２ａの密度が高
い部分上に位置する部分の繊維体積率が高くなり、当該
ｍ紐体積率の高い部分ではウィスカが加圧方向と直交す
る二次元ランダムに配向される。

なお、この第３実施例では下型１４に多孔質体を埋設し
て該多孔質体を介し溶媒を排出するように構成すること
も可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明にかかる複合材料製造用
短繊維成形体の成形装置によれば、成形型の溶媒抜き部
に多孔質体を設けて溶媒抜き部の少くとも一部の溶媒透
過率を変えるため、製造工程を複雑化すること無く、ま
た、複雑形状のものにあっても、ｗ＆維鉢体積率るいは
繊維の配向方向を部分的に調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はこの発明の第１実施例にかかる複合
材料製造用短繊維成形体の成形装置を示し、第１図が断
面図、第２図が主要部品の拡大模式正面図、第３図が短
繊維成形体の模式正面図である。第４図（ａ）（ｂ）は
この発明の第２実施例にかかる成形装置を示し、第４図
（ａ）が主要部品の正断面図、第４図（ｂ）が平面図で
ある。 第５図および第６図はこの発明の第３実施例にがかる成
形装置を示し、第５図が概略断面図、第６図が短繊維成
形体の斜視図である。 １１・・・成形装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）短繊維と溶媒との混合物を成形型内に注入して加
   圧するとともに、該成形型体内の混合物から溶媒を成形
   型に設けられた溶媒抜き部を介し選択的に取り出して短
   繊維成形体を成形する複合材料製造用短繊維成形体の成
   形装置において、前記溶媒抜き部に前記溶媒が透過可能
   な多数の孔を有する多孔質体を設けるとともに、該多孔
   質体の溶媒透過率を部分的に調整したことを特徴とする
   複合材料製造用短繊維成形体の成形装置。
2. （２）前記多孔質体は孔の密度を変えて溶媒透過率を調
   整したことを特徴とする請求項１に記載の複合材料製造
   用短繊維成形体の成形装置。
3. （３）前記多孔質体は一部の孔を閉止するシール部材を
   設けて溶媒透過率を調整したことを特徴とする請求項１
   に記載の複合材料製造用短繊維成形体の成形装置。