JPH02137661A - 繊維強化金属部品の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属部品の製造方法Info
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- JPH02137661A JPH02137661A JP29073888A JP29073888A JPH02137661A JP H02137661 A JPH02137661 A JP H02137661A JP 29073888 A JP29073888 A JP 29073888A JP 29073888 A JP29073888 A JP 29073888A JP H02137661 A JPH02137661 A JP H02137661A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2201/00—Metals
- F05C2201/02—Light metals
- F05C2201/021—Aluminium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
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。
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、アルミニウム合金やマグネシウム合金等と
セラミックス繊維等との複合材料からなる繊維強化金属
部品の製造方法に関する。
セラミックス繊維等との複合材料からなる繊維強化金属
部品の製造方法に関する。
従来の技術
アルミニウム合金やマグネシウム合金等の強度や耐摩耗
性等の向上を図るために、従来から、これらをマトリク
ス金属とし、これにセラミックス繊維や金属繊維を配合
して繊維強化金属とすることが行われている。
性等の向上を図るために、従来から、これらをマトリク
ス金属とし、これにセラミックス繊維や金属繊維を配合
して繊維強化金属とすることが行われている。
例えば、内燃機関のピストンとして、セラミックス繊維
を所定形状に圧縮成形してなる繊維成形体を用い、これ
を金型内にセットしておいてアルミニウム合金もしくは
マグネシウム合金の溶湯を注湯することで、繊維成形体
内にマトリクス金属を浸透させてなる繊維強化金属製ピ
ストンが知られている（例えば特開昭６１−１３３３５
９号公報等参照）。
を所定形状に圧縮成形してなる繊維成形体を用い、これ
を金型内にセットしておいてアルミニウム合金もしくは
マグネシウム合金の溶湯を注湯することで、繊維成形体
内にマトリクス金属を浸透させてなる繊維強化金属製ピ
ストンが知られている（例えば特開昭６１−１３３３５
９号公報等参照）。
しかしながら、多数の繊維がからみあってなる繊維成形
体は、その空隙に多量の空気を含んでおり、しかも溶湯
の浸透抵抗が均一・でなく溶湯の流れが一方向とならな
いので、一方向へ空気を押し出すことができない。その
ため鋳造物の中に空気が閉じ込められてガスホールを生
じたり、あるいは金型と接する表面に閉じ込められて湯
回り不良を生じたりし易い。
体は、その空隙に多量の空気を含んでおり、しかも溶湯
の浸透抵抗が均一・でなく溶湯の流れが一方向とならな
いので、一方向へ空気を押し出すことができない。その
ため鋳造物の中に空気が閉じ込められてガスホールを生
じたり、あるいは金型と接する表面に閉じ込められて湯
回り不良を生じたりし易い。
そこで、例えば特開昭５７−３１４６７号公報に記載さ
れているように、繊維成形体に真空中で溶湯を浸透させ
るようにした製造方法が提案されている。これは、繊維
成形体を容器内に装填し、その容器内を真空状態にする
一方、その容器の一端をマトリクス金属の溶湯中に差し
入れ、その後溶湯の液面を高圧気体で加圧して、溶湯を
容器内の繊維成形体に含浸させるようにしたものである
。
れているように、繊維成形体に真空中で溶湯を浸透させ
るようにした製造方法が提案されている。これは、繊維
成形体を容器内に装填し、その容器内を真空状態にする
一方、その容器の一端をマトリクス金属の溶湯中に差し
入れ、その後溶湯の液面を高圧気体で加圧して、溶湯を
容器内の繊維成形体に含浸させるようにしたものである
。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記の方法では、減圧および加圧のため
にオートクレーブが必要であり、設備が非常に大掛かり
であるとともに、オートクレーブ内で種々の操作を行う
ので操作が複雑であるという欠点がある。
にオートクレーブが必要であり、設備が非常に大掛かり
であるとともに、オートクレーブ内で種々の操作を行う
ので操作が複雑であるという欠点がある。
課題を解決するための手段
この発明に係る繊維強化金属部品の製造方法は、予め所
定形状に成形した繊維成形体を、一部に突き出しピン等
の分割面を有する金型にセットし、この金型のキャビテ
ィ内にマトリクス金属の溶湯を注湯し、上記繊維成形体
をこの溶湯で覆うとともに、上記キャビティ内を上記分
割面を通して減圧することを特徴としている。
定形状に成形した繊維成形体を、一部に突き出しピン等
の分割面を有する金型にセットし、この金型のキャビテ
ィ内にマトリクス金属の溶湯を注湯し、上記繊維成形体
をこの溶湯で覆うとともに、上記キャビティ内を上記分
割面を通して減圧することを特徴としている。
作用
キャビティ内を突き出しピンの外周部等の分割面を通し
て減圧することによって、繊維成形体内部の空気は速や
かに脱気される。従って、溶湯は繊維成形体内に良好に
浸透し、ガスホール等の不良発生が防ｔｈされる。
て減圧することによって、繊維成形体内部の空気は速や
かに脱気される。従って、溶湯は繊維成形体内に良好に
浸透し、ガスホール等の不良発生が防ｔｈされる。
また、分割面に溶湯が侵入して凝固したとしても、凝固
後の型の移動動作、例えば突き出しピンの突き出し動作
に伴って、凝固した侵入金属が容易に除去される。
後の型の移動動作、例えば突き出しピンの突き出し動作
に伴って、凝固した侵入金属が容易に除去される。
実施例
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。尚、以下の実施例は、繊維強化金属部品として内
燃機関用ピストンの製造に本発明を適用したものである
。
する。尚、以下の実施例は、繊維強化金属部品として内
燃機関用ピストンの製造に本発明を適用したものである
。
先ず、第１図に基づいて本発明の製造方法に用いられる
鋳造装置を説明する。
鋳造装置を説明する。
図において、１はフレーム２に上下動可能に支持された
ベース部であり、このベース部ｌ」」？ｉｉに、略円筒
状をなすメインボスト３が固定されている。
ベース部であり、このベース部ｌ」」？ｉｉに、略円筒
状をなすメインボスト３が固定されている。
上記メインボスト３の上端面には、上面中央部に凹部を
有する円盤状の中子支持台４がボルト５にて固定されて
いる。
有する円盤状の中子支持台４がボルト５にて固定されて
いる。
また６は、図示せぬ支持部材を介してフレーノ、２」三
方に固定支持された外型である。この外型６は、金型の
一部をなし、かつ中央に円杉の孔がｔ’を過形成されて
いて、ここに下方から上記中子支持台４が嵌合している
。ト記中子支持台４の旧市には、ピストン内側面を形づ
くる分割型の中子７が配置されている。この中子７は、
固定コア７ａおよびサイドコア７ｂに分割形成されてい
て、固定コア７ａのみが中子支持台４に固定されている
。
方に固定支持された外型である。この外型６は、金型の
一部をなし、かつ中央に円杉の孔がｔ’を過形成されて
いて、ここに下方から上記中子支持台４が嵌合している
。ト記中子支持台４の旧市には、ピストン内側面を形づ
くる分割型の中子７が配置されている。この中子７は、
固定コア７ａおよびサイドコア７ｂに分割形成されてい
て、固定コア７ａのみが中子支持台４に固定されている
。
そして、この中子７の分割面２０が中子７表面に露出し
ている。
ている。
また上記メインポスト３の内部には、製品突き出し用の
突き出しシリンダ８と、そのロッド８ａ先端に固定され
た可動盤９とが収容されている。
突き出しシリンダ８と、そのロッド８ａ先端に固定され
た可動盤９とが収容されている。
上記可動盤９には一対の突き出しピン１０．１１が２組
取り付けられており、これらの突き出しピン１０．１１
が中子７を摺動可能に貫通して製品を直接に押圧するよ
うになっている。ここで突き出しピン１０．１１の先端
面は、中子７の型面の一部を構成しており、これら突き
出しピン１０゜１１と中子７との間も減圧のための分割
面の一つとなっている。尚、１２は上記可動盤９を案内
するガイドピンである。
取り付けられており、これらの突き出しピン１０．１１
が中子７を摺動可能に貫通して製品を直接に押圧するよ
うになっている。ここで突き出しピン１０．１１の先端
面は、中子７の型面の一部を構成しており、これら突き
出しピン１０゜１１と中子７との間も減圧のための分割
面の一つとなっている。尚、１２は上記可動盤９を案内
するガイドピンである。
そして、上記外型６の上方に、該外型６の孔に嵌合可能
な加圧ボンデ１３が配置されている。この加圧ポンチ１
３は、図示せぬ油圧シリンダ等の加圧機構により押圧さ
れる構成となっている。
な加圧ボンデ１３が配置されている。この加圧ポンチ１
３は、図示せぬ油圧シリンダ等の加圧機構により押圧さ
れる構成となっている。
また−上記メインボスト３の内部は、中子支持台４を貫
通した突き出しピン１０．Ｉｆの周囲の間隙を除いて、
はぼ密閉状態となっている。そして、このメインボスト
３の下部に空気取出口１４が設けられており、ここに減
圧装置として真空タンクＩ５および真空ポンプ１６が順
次開閉弁１７．１８を介して接続されている。尚、１９
は減圧解除用開閉弁である。
通した突き出しピン１０．Ｉｆの周囲の間隙を除いて、
はぼ密閉状態となっている。そして、このメインボスト
３の下部に空気取出口１４が設けられており、ここに減
圧装置として真空タンクＩ５および真空ポンプ１６が順
次開閉弁１７．１８を介して接続されている。尚、１９
は減圧解除用開閉弁である。
次に、上記鋳造装置を用いて行った本発明の具体的な実
施例を説明する。
施例を説明する。
（実施例１）
先ず、アルミナシリカ繊維（ＡＱ ｘｏｓ４８％、Ｓ
１Ｏｔ５２％）を圧縮成形して、嵩密度０．２１の略ピ
ストン形状をなす繊維成形体２■を形成する。
１Ｏｔ５２％）を圧縮成形して、嵩密度０．２１の略ピ
ストン形状をなす繊維成形体２■を形成する。
・次に、この繊維成形体２１を４００℃に予熱するとと
もに、加圧ポンチ１３および中子７を２５０℃、外型６
を３５０℃に予熱する。そして、加圧ポンチ１３を引き
上げた状態で、繊維成形体２１を中子７にかぶせるよう
にして外型６内にセットシ、直ちに、７５０℃に調整し
たアルミニウム合金（Ｊ Ｉ ５ＡＣ８Ａ相当）の溶湯
２２を外型６内のキャビティ２３に注湯して、繊維成形
体２１を覆うようにする。これと略同時に、開閉弁１７
１８を開き、真空タンク１５および真空ポンプ１６によ
ってメインポスト３内を急激に減圧する。
もに、加圧ポンチ１３および中子７を２５０℃、外型６
を３５０℃に予熱する。そして、加圧ポンチ１３を引き
上げた状態で、繊維成形体２１を中子７にかぶせるよう
にして外型６内にセットシ、直ちに、７５０℃に調整し
たアルミニウム合金（Ｊ Ｉ ５ＡＣ８Ａ相当）の溶湯
２２を外型６内のキャビティ２３に注湯して、繊維成形
体２１を覆うようにする。これと略同時に、開閉弁１７
１８を開き、真空タンク１５および真空ポンプ１６によ
ってメインポスト３内を急激に減圧する。
このメインボスト３内は、分割型中子７の各分割面２０
および突き出しビン１０周囲の分割面２０を介して中子
７表面側に連通しているので、繊維成形体２１内部の気
体がその内周側から速やかに脱ガスされる。
および突き出しビン１０周囲の分割面２０を介して中子
７表面側に連通しているので、繊維成形体２１内部の気
体がその内周側から速やかに脱ガスされる。
真空圧が５７０１１Ｈ９に到達した時点で加圧ポンチ１
３による溶湯２２への加圧を開始し、５００に９・ｆ／
ｃｍ”まで加圧した状態を、凝固終了まで保持する。尚
、凝固したピストンは、突き出しシリンダ８の作動に伴
う突き出しピン１０，１１の突き出しによって取り出さ
れる。
３による溶湯２２への加圧を開始し、５００に９・ｆ／
ｃｍ”まで加圧した状態を、凝固終了まで保持する。尚
、凝固したピストンは、突き出しシリンダ８の作動に伴
う突き出しピン１０，１１の突き出しによって取り出さ
れる。
このような方法により鋳造されたピストンを切断して内
部を検査するとともに、中子７の分割面２０から離れた
箇所や金型の凹所となって脱ガスされにくい箇所の表面
を検査したところ、脱ガス不良によるガスホールや湯回
り不良といった欠陥は全く発見されなかった。
部を検査するとともに、中子７の分割面２０から離れた
箇所や金型の凹所となって脱ガスされにくい箇所の表面
を検査したところ、脱ガス不良によるガスホールや湯回
り不良といった欠陥は全く発見されなかった。
尚、対比のために、上述した脱ガス工程のみを省略して
同一条件でピストンを鋳造してみたところ、鋳造された
ピストンにはガスホールや湯回り不良が発生していた。
同一条件でピストンを鋳造してみたところ、鋳造された
ピストンにはガスホールや湯回り不良が発生していた。
また本発明では、分割型中子７の各分割面２０や突き出
しピン１０周囲の分割面２０に溶湯２２が侵入して凝固
したとしても、製品取り出し時における中子７の分割な
らびに突き出しピンｌＯの進退によって、凝固した金属
片が自然に剥離除去されるので、減圧時に目詰まり状態
となることばなかった。
しピン１０周囲の分割面２０に溶湯２２が侵入して凝固
したとしても、製品取り出し時における中子７の分割な
らびに突き出しピンｌＯの進退によって、凝固した金属
片が自然に剥離除去されるので、減圧時に目詰まり状態
となることばなかった。
（実施例２）
次に、繊維成形体２１および金属マトリクスを変更した
例を示す。
例を示す。
この実施例では、アルミナ繊維（Ａｔ！ 、０３９６％
、Ｓｉ０．４％）を用いて嵩密度０．３４の略ピストン
形状をなす繊維成形体２１を予め形成し、これを６００
℃に予熱するとと６に、加圧ポンチ１３および中子７を
２７５℃、外型６を３８０°Ｃに予熱する。そして、加
圧ボンデ１３を引き−１−、Ｉｆた状態で、繊維成形体
２１を中子７にかぶせる、Ｌうにして外型６内にセット
し、直しに７２０℃に調整したマグネシウ１１合金（Δ
Ｓ ’Ｉ’ ＭΔ７．９２ ｎ当）の溶湯２２を注湯し
て繊維成形体２！を覆う。
、Ｓｉ０．４％）を用いて嵩密度０．３４の略ピストン
形状をなす繊維成形体２１を予め形成し、これを６００
℃に予熱するとと６に、加圧ポンチ１３および中子７を
２７５℃、外型６を３８０°Ｃに予熱する。そして、加
圧ボンデ１３を引き−１−、Ｉｆた状態で、繊維成形体
２１を中子７にかぶせる、Ｌうにして外型６内にセット
し、直しに７２０℃に調整したマグネシウ１１合金（Δ
Ｓ ’Ｉ’ ＭΔ７．９２ ｎ当）の溶湯２２を注湯し
て繊維成形体２！を覆う。
これと略同時に減圧を開始し、真空圧４００ ｉ＋ｍｔ
１２で脱ガスを行った後、加圧ボンデ１３により８００
に９・ｆ／Ｃｘ’に加圧して凝固させる。
１２で脱ガスを行った後、加圧ボンデ１３により８００
に９・ｆ／Ｃｘ’に加圧して凝固させる。
このような方法で鋳造されたピストンも、ガスホールや
湯回り不良のない健全なものであった。
湯回り不良のない健全なものであった。
発明の効果
以上の説明で明らかなように、この発明に係る繊維強化
金属部品の製造方法によれば、キャビティ内を金型の分
割面を通して減圧するので、極めて簡単な設備で実施す
ることが可能であり、しかも繊維成形体への溶湯浸透方
向に沿って効果的な脱ガスを行うことができる。またガ
スの吸込口となる分割面へ侵入した溶湯を凝固後に容易
に除去でき、脱ガス時の目詰まりを生じることがない。
金属部品の製造方法によれば、キャビティ内を金型の分
割面を通して減圧するので、極めて簡単な設備で実施す
ることが可能であり、しかも繊維成形体への溶湯浸透方
向に沿って効果的な脱ガスを行うことができる。またガ
スの吸込口となる分割面へ侵入した溶湯を凝固後に容易
に除去でき、脱ガス時の目詰まりを生じることがない。
第１図はこの発明に用いられる鋳造装置の一例を示す説
明図である。 ６・・・外型、７・・・中子、１０．１１・・・突き出
しピン、１３・・・加圧ポンチ、１５・・・真空タンク
、１６・・・真空ポンプ、２０・・・分割面、２１・・
繊維成形体、２２・・・溶湯。 外３名
明図である。 ６・・・外型、７・・・中子、１０．１１・・・突き出
しピン、１３・・・加圧ポンチ、１５・・・真空タンク
、１６・・・真空ポンプ、２０・・・分割面、２１・・
繊維成形体、２２・・・溶湯。 外３名
Claims (1)
- （１）予め所定形状に成形した繊維成形体を、一部に分
割面を有する金型にセットし、この金型のキャビティ内
にマトリクス金属の溶湯を注湯し、上記繊維成形体をこ
の溶湯で覆うとともに、上記キャビティ内を上記分割面
を通して減圧することを特徴とする繊維強化金属部品の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29073888A JPH02137661A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 繊維強化金属部品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29073888A JPH02137661A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 繊維強化金属部品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02137661A true JPH02137661A (ja) | 1990-05-25 |
Family
ID=17759885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29073888A Pending JPH02137661A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 繊維強化金属部品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02137661A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006056183A1 (de) * | 2004-11-24 | 2006-06-01 | Mahle Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor |
| WO2015091217A1 (de) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor |
-
1988
- 1988-11-17 JP JP29073888A patent/JPH02137661A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006056183A1 (de) * | 2004-11-24 | 2006-06-01 | Mahle Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor |
| US8011095B2 (en) | 2004-11-24 | 2011-09-06 | Mahle Gmbh | Method for producing a piston for an internal combustion engine |
| WO2015091217A1 (de) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Mahle International Gmbh | Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor |
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