JPH02160161A - 繊維複合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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維複合金属部材の製造方法に関し、特に強
化繊維成形体をアルミ合金部材中に複合化してなる繊維
複合金属部材の製造方法に関する。

〔従来技術〕

最近、アルミ合金などの鋳造品の内部にアルミナ短繊維
などの強化繊維を複合化してなる繊維複合金属部材が広
く実用化されつつある。この繊維複合金属部材を製造す
る方法としては、一般に予め所定形状に成形した繊維成
形体を金型の成形キャビティ内の所定部位にセットし、
加圧用プランジャを介して金属溶湯を成形キャビティ内
へ加圧注入し、繊維成形体の内部の空隙内へも溶湯を浸
透させて鋳造品の一部に繊維成形体を複合化する。

上記繊維成形体は、アルミナ、ボロン、炭化ケイ素など
の１種又は複数種の強化繊維を、デンプン、コロイダル
シリカ、有機溶剤及び無機バインダ中に混合してスラリ
ー状とし、このスラリーを所定形状の成形型内に吸引成
形し、この成形体を乾燥後焼成し、繊維体積率約Ｖ、＝
２０〜３０％の多数の空隙を有する繊維成形体とする。

上記繊維複合金属部材の製造方法について、例えば特公
昭６２−３８４１２号公報には、強化繊維材を所定の形
状、密度、配向状態にて繊維成形体に成形し、その少な
くとも外周部に無機バインダを含浸させた状態で乾燥・
焼成し、この成形体を用いて繊維複合金属部材を製造す
る方法が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記繊維成形体を金型の成形キャビティ内にセットして
金属溶湯を約５００　ｋｇｆ／ｍｓ”の圧力にて加圧注
入すると、溶湯は繊維成形体の外周側に充填した状態で
、外周部から一様に繊維成形体内へ浸透していく、この
とき、繊維成形体の空隙内の空気などのガスが成形体の
芯部に圧縮されて集合し、その一部は金型のガス抜き路
へ排出されるものの、圧縮ガスの大部分は繊維成形体の
芯部に残存し、そこに強化繊維材と鋳造金属とが複合し
ない未複合部が残ってしまうという問題がある。

上記公報に記載の技術は、強化繊維材の形状、配向状態
及び密度を所期の状態に保持することを主眼としたもの
なので、上記課題を解決するものではない。

本発明の目的は、上記繊維成形体の芯部に未複合部が残
らないような繊維複合金属部材の製造方法を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る繊維複合金属部材の製造方法は、金型の成
形キャビティ内に繊維成形体をセットし、成形キャビテ
ィ内へ金属溶湯を加圧注入して繊維複合金属部材を製造
する方法において、予め、繊維成形体の一端部に、その
内部へ溶湯が流入するときの通過抵抗をその他の部分の
通過抵抗よりも大きくした通過抵抗増大部を形成し、溶
湯の注入時に通過抵抗増大部に繊維成形体内のガスを集
合させて、通過抵抗増大部から金型のガス抜き路へ排出
させ或いは通過抵抗増大部に残存させるものである。

〔作用〕

本発明に係る繊維複合金属部材の製造方法においては、
予め、繊維成形体の一部に、その内部へ溶湯が流入する
ときの通過抵抗をその他の部分の通過抵抗より大きくし
た通過抵抗増大部を形成しておき、その通過抵抗増大部
に繊維成形体内のガスを集合させ、そこから金型のガス
抜き路へ排出させ或いは通過抵抗増大部に残存させる。

従って、通過抵抗増大部に集合したガスを金型のガス抜
き路へ排出させる場合には、繊維成形体内にガスが残存
することなく排出されてしまうので繊維成形体の全体が
鋳造金属と完全に複合化する。また、通過抵抗増大部に
集合したガスを通過抵抗増大部に残存させる場合には、
繊維成形体のうちの通過抵抗増大部以外の部分にはガス
が残存することなく鋳造金属と完全に複合化する。但し
、通過抵抗増大部内には未複合部が発生するが、この通
過抵抗増大部は繊維複合金属部材として必要のない余分
の部分に形成しておいて切除すれば問題はない。

〔発明の効果〕

本発明に係る繊維複合金属部材の製造方法によれば、上
記〔作用〕の項で説明したように、予め繊維成形体の一
部に通過抵抗増大部°を形成しておくことにより、繊維
成形体の芯部に未複合部が発生するのを解消し、高品質
の繊維複合金属部材を製造することが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

本実施例は、アルミナ短繊維の繊維成形体をアルミ合金
の鋳造品の一部に複合化して繊維複合アルミ合金部材を
製造する場合の実施例である。

第１工程：アルミナ短繊維を、デンプンとコロイダルシ
リカと有機溶剤と無機バインダのスラリー中に混合し、
そのアルミナ短繊維を含んだスラリーを成形型内へ吸入
充填して成形後、乾燥焼成して第１図に示すような所定
形状の繊維成形体１を製作する。尚、焼成後の状態でア
ルミナ短繊維の体積率Ｖ、は２０％程度とするのが望ま
しい。

第２工程：上記繊維成形体ｌの一端側の約１／４の長さ
部分の外周面に、コロイダルシリカを刷毛やスプレーに
て塗布する。上記コロイダルシリカは粒径２００〜６０
０オングストロームのシリカ（Ｓ　ｉＯｚ　）を水に溶
解、したものである。

第３工程；上記繊維成形体１を乾燥炉内に収容し、約１
００°Ｃで３０分間乾燥させる。

第４工程：上記繊維成形体１を焼成炉内に収容し、約１
０００°Ｃで１時間焼成する。この焼成により、シリカ
がアルミナ短繊維に付着し、成形体ｌの一部の外周面の
アルミナ短繊維間の空隙の大部分がシリカで閉塞される
ので、その部分は他の部分よりも溶湯の通過抵抗が大き
な通過抵抗増大部１ａ（第２図参照）となる。

第５工程：上記繊維成形体１を、第３図に示すように、
高圧鋳造装置の下型２と上型３とで形成される成形キャ
ビティ内の所定部位にセットする。

このとき、繊維成形体１の通過抵抗増大部１ａを上方に
位置させ、通過抵抗増大部１ａの上端面を上型３のガス
抜き路５に臨ませる。また、繊維成形体１は約５５０　
’Ｃに予熱した状態でセットする。

第６エ程：下型２に対して上型３を型閉めした状態で、
第４図のように加圧プランジャ６を介して成形キャビテ
ィ４内へアルミ合金の溶湯７を加圧注入して製造する。

この場合、アルミ合金は例えばＪＩＳ規格のＡＣＢＡ相
当品で、溶湯温度は７２０°Ｃ１溶湯圧力は５００　ｋ
ｇｆ／ｃ＋＋！である。

この鋳造時、溶湯７は一瞬のうちに成形キャビティ４内
に充填され、繊維成形体１の外周部は加圧状態の溶湯７
で覆われ、時間の経過とともに溶湯７は繊維成形体１の
外周部より内部へ浸透してい（が、上記通過抵抗増大部
１ａはその内部へ溶湯が流入するときの通過抵抗が他の
部分よりも格段に大きいので、通過抵抗増大部１ａへは
他の部分よりも遅れて溶湯７が浸透していく。一方、繊
維成形体１内の空気などのガスは外周部の全周から浸透
する溶湯で成形体１の芯部に圧縮されるが、通過抵抗増
大部ｌａ内へ溶湯が流入するのが遅れるので、芯部に圧
縮されたガスが通過抵抗増大部ｌａ内へ流入し、そこへ
溶湯７が流入してくると圧縮されたガスは上型３のガス
抜き路５へ排出される。従って、繊維成形体ｌの全体に
互ってガスが残存することなく鋳造アルミ合金と複合化
する。

第７エ程：上記溶湯７の注入後所定時間経過し、溶湯７
が凝固した状態で、下型２から上型３を移動させてアル
ミ合金鋳造品を外部へ取り出す。

上記のようにして、ガスの残存に起因する未複合部のな
い高品質の繊維複合アルミ合金部材を製造することが出
来る。

〈別実施例〉 本実施例は、上記繊維成形体の通過抵抗増大部を形成す
るのに上記とは全く異なる技術を採用した場合の実施例
である。

第１工程：前記実施例の第１工程と同様の、アルミナ短
繊維を含んだスラリー９を第５図のように容器１０内に
準備し、吸引ポンプの吸引ホース１１に接続された成形
型１２であって、成形型１２の成形空洞１２ａの吸引側
奥端近傍にフィルタ１３を有する成形型１２を上記スラ
リー９内に浸漬した状態で、吸引ポンプで吸引して、成
形空洞１２ａ内に繊維成形体１４を成形する。この成形
体１４のフィルタ側の部分は、アルミナ短繊維の密度が
その他の部分よりも高くなるので、鋳造時に溶湯７の通
過抵抗の大きな通過抵抗増大部１４ａ（第６図参照）に
なる。次に、成形体１４を上記成形型１２から取り出し
て乾燥してから焼成し、鋳造に供し得る繊維成形体１４
とする。尚、従来では上記通過抵抗増大部１４ａに相当
する部分は除去して使用しなかった。

第２工程：前記実施例の第５工程と同様に、予熱した状
態の成形体１４を上型３と下型２の成形キャビティ４内
゛にセットし型閉じする。但し、この場合、下型２には
通過抵抗増大部１４ａを嵌入する為の凹部１５が形成さ
れていて、この凹部１５に通過抵抗増大部１４ａを嵌入
した状態にセントする。

第３工程：第７図に示すように、前記実施例の第６エ程
と同様に成形キャビティ４内にアルミ合金の溶湯７を加
圧注入して鋳造する。

このとき、成形体１４の通過抵抗増大部１４ａは、アル
ミナ短繊維の密度がその他の部分より大きいために、溶
湯７の通過抵抗が大きいから、通過抵抗増大部１４ａ内
へは遅れて溶湯が流入する。

従って、成形体１４の芯部に圧縮状に集合したガスは最
終的に通過抵抗増大部１４ａへ押込まれるので、通過抵
抗増大部１４ａの内部にのみ未複合部が発生する。

第４工程：溶湯７の加圧注入後所定時間経過して凝固し
た状態で上型３と下型２とを開いて鋳造品を取出し、上
記通過抵抗増大部１４ａを切り取って除去する。

従って、未複合部を含まない繊維複合アルミ合金部材を
製造することが出来る。

尚、上記アルミナ短繊維は一例を示すものにすぎず、こ
れ以外にボロンウィスカ、炭化ケイ素ウィスカ、窒化ケ
イ素ウィスカ、炭素繊維、等々種々の強化繊維を用いて
製造される繊維複合部材の製造に本発明を適用し得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は繊維成形
体の斜視図、第２図は通過抵抗増大部を形成した状態の
繊維成形体の斜視図、第３図は鋳造前の上型と下型の要
部断面図、第４図は鋳造後の上型と下型の要部断面図、
第５図〜第７図は別実施例に係り、第５図は繊維成形体
を作る装置の要部断面図、第６図は繊維成形体の断面図
、第７図は第４図相当図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型の成形キャビティ内に繊維成形体をセットし
   、成形キャビティ内へ金属溶湯を加圧注入して繊維複合
   金属部材を製造する方法において、予め、繊維成形体の
   一端部に、その内部へ溶湯が流入するときの通過抵抗を
   その他の部分の通過抵抗よりも大きくした通過抵抗増大
   部を形成し、溶湯の注入時に通過抵抗増大部に繊維成形
   体内のガスを集合させて、通過抵抗増大部から金型のガ
   ス抜き路へ排出させ或いは通過抵抗増大部に残存させる
   ことを特徴とする繊維複合金属部材の製造方法。