JPH0262107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心鋳造を利用して行う摺動材料の製
造方法の改良に関するもので、含油軸受、無潤滑
軸受、シリンダー等の内面に摺動部を有するもの
に利用されるものである。

（従来の技術） 本発明に係る従来技術としては、特開昭57−
131336号「強じんな黒鉛鋳造合金の製造方法」の
公報がある。

これを第７図により説明すれば、２１は溶融金
属と無被覆黒鉛を入れた振り回し鋳型で、回転軸
２２を中心に２４に示すように回転させ遠心力を
加えて鋳造するもので、溶融金属２３の比重が無
被覆黒鉛２５の比重または、カサ密度より大きい
ときは黒鉛は第７図イに示すように鋳型の底部で
大きく遠心力が加わる側に入れる。金属比重が黒
鉛の比重より小さいときはその逆となる。第７図
ロは遠心分散成形品でアルミ合金２３ａの母材の
表面に黒鉛２５ａが成形されている。

第８図のイは中空円筒製品の内面に黒鉛を分散
させる方法を示し、２６は鋳型、２７は回転軸、
２８は母材、２９は黒鉛で、３０は中子である。
第８図ロは母材２８が加熱溶湯され、鋳型が回転
して黒鉛２９が比重の関係及びＧの大きさにより
円筒の内周面３１に黒鉛２９が遠心分散され、鎖
線で示す不要部分をカツトして摺動部材を製造す
るものである。

上記の遠心分散成形法は、鋳型温度を制御する
ことで黒鉛を下端より上端面及び外表面から内表
面の任意の位置に分散することが出来るものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし前記遠心分散による製法は、 (1) 黒鉛に代つてそれより濡れ性の悪いセラミツ
ク等のフイラーを使用して摺動性等を向上させ
る場合に、単にフイラーと母材金属の比重差の
みを利用して任意の位置に遠心力と温度の制御
だけでは分散されない。

摺動材料にとつて必要な内周面への分散に関
して第７図の方式では円筒形状の内周面へ均一
に分散させることは不可能であり、第８図の方
式においても内周側にフイラーが分散されても
その濡れ性の悪さによりフイラーと母材との間
で充分に分散複合されない。

(2) また前記方法では多層および数ケ所に適切な
フイラーの組合せで特に内周面に分散させるこ
とは不可能である。

(3) 第８図の方式において内側に均一に分散させ
るにはフイラーの濡れ性を向上させると共に、
温度と遠心力の微妙なバランスをとる必要があ
り、更に分散層の分散密度のコントロールも極
めて困難であり、 (4) また黒鉛分散のみで摺動特性の向上を計つて
いるので耐摩耗性の向上にはあまり寄与せず、
内周側にフイラーが分散されても、その濡れ性
の悪さよりフイラーと母材との間でうまく分散
複合されにくいという問題点がある。

本発明は摺動材料にとつて必要な円筒形状の内
周面への均一なコントロールされた遠心分散を可
能とすることを技術的問題とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 前記技術的課題を解決するために講じた手段は
次のとおりである。すなわち、鋳型内に無被覆フ
イラーであるメタルフアイバー、セラミツクフア
イバー、又はカーボンフアイバーを入れ軽合金よ
りなる溶湯を注湯して遠心力を加え金属の内表面
（円筒形状物内周面）に前記無被覆フイラーを分
散させる遠心分散成形法において、 (1) 鋳型のキヤビテイに母材を配置し、中子と母
材との隙間に摺動性、耐摩耗性フイラーを充填
固定し、 (2) 前記鋳型のキヤビテイ上部に押湯部分として
母材を配置し、 (3) 前記母材とフイラーを加熱し、母材を溶解後
一定時間恒温保持し、 (4) 前記フイラーの表面に母材との化合物を形成
し、溶湯に対するフイラーの濡れ性を向上させ
た後に、遠心力を与えながら回転することによ
つて分散複合し、摺動材を形成するものであ
る。

（作用） 前記技術的手段は次のように作用する。すなわ
ち、円筒形状物の内周面にフイラーを分散形状に
充填セツトするか、あらかじめ分散形状に成形し
たフイラーをセツトし、更に鋳型のキヤビテイ上
部に設けた押湯用の母材の溶湯が遠心力によつて
移動することでフイラー中に含浸し、遠心力の付
加量及びフイラーと溶湯との接触時間とをコント
ロールすることにより内周面に任意の分散巾に均
一に分散複合するものである。内周面へ均一に分
散複合する状況を第２図〜第３図により説明すれ
ば、第２図は重力倍数とフイラーの溶湯中保持時
間による適正な分散条件を示すグラフで、１は軽
合金よりなる円筒で、４は内周面、５は回転軸
で、６ａ，６ｂ…は内周面にフイラーが分散され
ている状況で、は分散層６ｃが下方へ片寄り、
は遠心力100〜1000Gの間の条件で、分散層６
ｂが内周面に正しく分散し、は分散層６ａが内
周面に適切には、複合できないことを示したもの
である。グラフＡ及びグラフＢで囲まれたで示
す斜線部が正しい分散区域であり、この区域に入
る様に条件を設定し遠心分散することにより適切
な摺動材料を得ることができる。

尚、遠心力が100G以下であればフイラー中で
溶湯が含浸しない欠陥が生じ、1000G以上であれ
ば複合したフイラーが各所に散つてしまい、目的
とする摺動材料が得られないことになる。また遠
心分散前にセツトした分散フイラー部の幅と遠心
分散後の分散層の幅に対する重力倍数の影響につ
いて第３図に示し、７は中子でWbは遠心分散前
のフイラーの巾で、Waは遠心分散後のフイラー
の巾とし、金属溶湯中にフイラーを入れて０分，
20分，40分と保持した場合に（０分＝Ｅ，20分＝
Ｄ，40分＝Ｃで示す）時間の経過と共にフイラー
は微細化し濡れ性も良くなり、小さなＧで分散巾
を広く成形することが出来るものである。一例と
して40分保持後220GにてWa／Wb＝3.0〜3.5と巾
広く分散させることができるものである。

この場合、フイラーとしてはFCD６０フアイ
バーを用い母材としてA2024を使用し、溶湯温度
を700℃と固定して種々テストを行つたものであ
る。第３図のグラフにより各種条件により分散幅
を自由に制御することが出来ることを示す。尚フ
イラーを溶湯中に100分以上保持した場合はフイ
ラーがすべて金属間化合物に変化し大幅に強度が
低下するものである。

第４図は溶湯金属のA2024にフイラーとして
FCD60フアイバー及びチタン（Ti）粉末を使用
して前記方法にて摺動材料を形成し、その摺動面
の耐摩耗性と前記フイラーと母材によつて形成さ
れる金属間化合物との関係を示すもので、Ｆは
Ti＋A2024、ＲはFCD60＋A2024であり、いずれ
も金属間化合物相割合が60％付近がもつとも摩耗
量が少ないことを示している。

第５図はフイラーの表面に形成された金属間化
合物と、摺動面への分散状況を示すもので、前記
摺動材料を中心線に対して直角な断面の拡大図で
FCD60フイラーを中心に金属間化合物が形成さ
れ、中子に相当する内周面にフイラーが分散され
ている状況を示すものである。

（実施例） 以下実施例について説明する。

第１図において、１０はルツボで、Ｐはルツボ
の中に子、フイラー及び円筒形状の母材であるア
ルミ合金をセツトした溶解前の状況であり、Ｑは
前記ルツボを加熱してアルミ合金を溶湯とし、回
転したルツボの状況を示す。

前記ルツボ１０にて第６図に示す円筒形状のド
ライベアリングＨを製造する場合について説明す
る。

１１はステンレスよりなる円筒であり、１２は
アスベストリボンよりなる断熱材、１３はアルミ
合金よりなる母材、１４は押湯効果をさせるため
母材、１５は円筒形状の崩壊性セメントよりなる
鋳型、１６はカーボンフイラーで、１７は円筒形
状の中子、１８は遠心分散によりカーボンフイラ
ー１６が溶湯に分散された状況を示す。

第１図において、円筒形状のキヤビテイを持つ
ルツボ１０においてステンレス製フレーム１１の
内側にロストワツクス法により１５，１７に示す
崩壊性セメント材を使用してドライベアリングの
摺動材のキヤビテイ形状を有する鋳型を作成し、
アルミ又はアルミ合金よりなる母材１３をキヤビ
テイ内にセツトし、中子１７と母材１３の隙間に
摺動性及び耐摩耗性向上のためのフイラー
（FCDフアイバー、Ti粉末、アルミトフアイバ
ー、カーボンフアイバー）１６を充填し、更に上
記押湯用母材１４を上部にセツトし、ルツボの蓋
を型締め後加熱して型内で溶解後数分から約40分
間650℃〜800℃中にて保持することにより、前記
フイラーの表面にアルミとの金属間化合物などの
化合物を形成後、軸２０を中心として、鋳型を約
100G〜1000Gの重力倍数で遠心力を与えながら
回転させ、フイラー層中へ溶湯を含浸後、冷却凝
固し、セメントをばらしてドライベアリングを成
形することが出来る。第６図のＨがドライベアリ
ングで、フイラー１８が内周面に均一に分散して
いる、１３ａは母材である。

〔発明の効果〕

本発明は次の特有の効果を有する。すなわち、
溶湯中にフイラーを一定時間保持することでフイ
ラー表面に溶湯との化合物を作ることによりフイ
ラーの溶湯への濡れ性が向上し、分散複合が容易
となり、従来方法のあらかじめフイラーに濡れ性
向上物質をコーテイングする必要はなく、またフ
イラーが溶湯との化合物を作ることにより母地の
硬度が上がり、材料自身の耐摩耗性が向上するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の鋳型の断面図、第２図は遠
心分散成形の遠心力Ｇと時間の関係を示すグラ
フ、第３図はフイラーを溶湯中に保持する時間と
Ｇ及びWa／Wbとの関係を示すグラフ、第４図
は母材内の金属間化合物と摩耗量との関係を示す
グラフ、第５図は遠心分散成形による製品の拡大
断面図、第６図は本実施例により成形された製品
の断面図、第７図のイは従来例の説明図、第７図
ロは製品の説明図、第８図のイは従来例の説明
図、及び第８図のロは製品の説明図である。 １３……母材、１４……押湯用母材、１６……
フイラー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型内にフイラーを入れ、母材である軽合金
   よりなる溶湯を注湯して遠心分散成形法により円
   筒形状の内周面を複合化する場合に、鋳型内のキ
   ヤビテイに軽合金よりなる母材及び中子を配置
   し、前記中子と前記母材との〓間にフイラーを充
   填固定し、前記鋳型のキヤビテイ上部に押湯部分
   として母材を配置し、前記母材とフイラーを加熱
   し、溶解後０〜100分以内の一定時間恒温保持し、
   前記フイラーの表面に母材との金属間化合物を形
   成しつつ100〜1000G遠心力にて鋳型を回転し中
   子周辺のフイラーを含浸複合する遠心分散成形に
   よる摺動材料の製造方法。