JPH0316220B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0316220B2
JPH0316220B2 JP13422982A JP13422982A JPH0316220B2 JP H0316220 B2 JPH0316220 B2 JP H0316220B2 JP 13422982 A JP13422982 A JP 13422982A JP 13422982 A JP13422982 A JP 13422982A JP H0316220 B2 JPH0316220 B2 JP H0316220B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
composite material
casting
mold cavity
reinforcing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP13422982A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5923832A (ja
Inventor
Tadashi Donomoto
Atsuo Tanaka
Yoshiaki Tatematsu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP13422982A priority Critical patent/JPS5923832A/ja
Priority to EP83107451A priority patent/EP0101948B1/en
Priority to DE8383107451T priority patent/DE3378107D1/de
Publication of JPS5923832A publication Critical patent/JPS5923832A/ja
Publication of JPH0316220B2 publication Critical patent/JPH0316220B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/06Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body formed by casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009Cylinders, pistons
    • B22D19/0027Cylinders, pistons pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16Fibres

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合材料部材の製造方法に係り、更
に詳細には周縁部のみが選択的に強化材にて強化
された複合材料部材の製造方法に係る。
強化繊維、粒子、ホイスカなどを強化材とし、
アルミニウム合金などをマトリツクス金属とする
複合材料の製造方法として、拡散接合法、液体浸
透法、焼結法、高圧鋳造法の如き種々の方法が従
来より知られている。これらの製造方法のうち、
鋳型内に強化材を装填した後、該鋳型内にマトリ
ツクス金属の溶湯を導入し、該鋳型に係合するプ
ランジヤによつてマトリツクス金属の溶湯を鋳型
内にて加圧しつつ凝固させる高圧鋳造法は、濡れ
性の悪い強化材についてもマトリツクス金属と強
化材との結合性に優れた任意の形状の複合材料部
材を製造することができ、また大型の真空創成装
置などを必要としないなどの利点を有している。
しかしかかる高圧鋳造法に於ては、強化材とマ
トリツクス金属との複合化に先立つて強化材を所
定の形状の成形体に形成しなければならないとい
う問題があり、特に周縁部のみが選択的に強化材
にて強化された複合材料部材を製造するに際して
は、製造される複合材料部材の周縁部のみを選択
的に強化し得るよう、強化材を所定の形状の成形
体に形成し且鋳造中もその成形体を鋳型内の所定
の位置に保持しなければならないため、周縁部の
みが選択的に強化材にて強化された複合材料部材
を、鋳造に先立つて強化材を成形体に形成する従
来の高圧鋳造法により製造することは非常に困難
である。
本発明は、従来の高圧鋳造法により周縁部のみ
が選択的に強化材にて強化された複合材料部材を
製造する場合に於ける上述の如き不具合に鑑み、
鋳造に先立つて強化材を所定の形状の成形体に形
成しなくても、周縁部のみが選択的に強化材にて
強化された複合材料部材を容易に且能率良く製造
することのできる複合材料部材の製造方法を提供
することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、強化材と溶媒
との混合物を鋳型のモールドキヤビテイに着装
し、前記混合物を乾燥させ、前記モールドキヤビ
テイ内に金属溶湯を注湯し、前記金属溶湯を前記
モールドキヤビテイ内にて加圧しつつ凝固させる
複合材料部材の製造方法によつて達成される。
本発明による複合材料部材の製造方法によれ
ば、鋳造に先立つて強化材が鋳型のモールドキヤ
ビテイの壁面に付着され、しかる後高圧鋳造によ
つて複合材料部材が製造されるので、強化材を成
形体に形成しなくても、周縁部のみが選択的に強
化材にて強化された複合材料部材を容易に且能率
良く製造することができ、また真空創成装置を必
要とすることなく強化材とマトリツクス金属との
結合性に優れた任意の形状の複合材料部材を製造
し得るという高圧鋳造法の利点を活かすことがで
きる。
尚、本発明による複合材料部材の製造方法に於
て使用される溶媒は、乾燥することにより消失す
る水、アルコールの如き有機溶媒、又はそれらの
混合液であつてよく、また強化材と溶媒との混合
物を鋳造のモールドキヤビテイの壁面に着装し、
該混合物を乾燥させた後にも、強化材が鋳型のモ
ールドキヤビテイの壁面に強固に付着した状態を
維持し得るよう、乾燥により固化するコロイダル
シリカ、水ガラス、コロイダルアルミナの如き無
機バインダが強化材と溶媒との混合物に添加され
てもよい。また本発明による複合材料部材の製造
方法に於て使用される強化材は、アルミナ−シリ
カ系繊維、金属繊維、ピツチカーボンなどの短繊
維、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素
などのホイスカ、炭素粒子の如き種々の材料の粒
子などであつてよい。更に、強化材と溶媒との混
合物を鋳型のモールドキヤビテイの壁面に着装す
ることは、強化材や溶媒の種類や混合物の粘性な
どに応じて、刷毛などによる塗布やスプレーなど
による吹付けなどによつて行なわれてよい。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。
第1図及び第2図はそれぞれ本発明による複合
材料部材の製造方法の一つの実施例に於ける強化
材着装工程及び鋳造工程を示す解図的縦断面図で
ある。これらの図に於て、1はこの実施例に於て
使用された鋳造装置を示しており、この鋳造装置
1は鋳造されるべきピストンの外周面を郭定する
モールドキヤビテイ2を有する下型3と、鋳造さ
れるべきピストンの下端面を郭定する上型4と、
鋳造されるべきピストンの内周面を郭定する外周
面を有し、図には示されていないラム装置の如き
加圧保持手段により第2図に示された位置まで図
にて下方へ押付けられるよう構成された雄型パン
チ5とよりなつている。
かかる鋳造装置1を用いて、2200c.c.4気筒4サ
イクルデイーゼルエンジン用のピストン(直径90
mm、長さ100mm)であつて、そのヘツド部及びス
カート部の外周縁が強化繊維にて強化されたピス
トンを製造した。まず繊維径0.2〜0.5μ、繊維長
20〜50μの炭化ケイ素ホイスカを、無機バインダ
であるコロイダルシリカの15%水溶液中に水溶液
を撹拌しつつ30体積%にて混入した。次いでかく
して形成された混合物6を、第1図に示されてい
る如く、120〜150℃に加熱された下型3のモール
ドキヤビテイ2の壁面に、刷毛により1.2mmの厚
さにて塗布した。
次いで下型3のモールドキヤビテイ2の壁面に
塗布された混合液を充分乾燥させ、モールドキヤ
ビテイ2の壁面に炭化ケイ素ホイスカ6が付着し
た状態にて、モールドキヤビテイ2内に740℃の
アルミニウム合金(JIS規格AC8A)の溶湯8″を
素早く注湯し、上型4にて型締めした後、溶湯8
を雄型パンチ5により1500Kg/cm2の加圧力にて約
120秒間加圧保持し、溶湯8が完全に凝固した後、
その凝固体を下型3内よりノツクアウトピン9に
より取出した。
かくして形成されたピストン粗形体のヘツド部
及びスカート部を切断してその断面を顕微鏡にて
観察したところ、それらの部分はそれぞれピスト
ンのヘツド部及びスカート部の外周面に対し実質
的に平行にランダム配向された炭化ケイ素ホイス
カを強化材としアルミニウム合金をマトリツクス
金属とする複合材料よりなつており、その強化材
の体積率は約12%であつた。また上述の如く製造
されたピストン粗形体のヘツド部及びスカート部
より幾つかの試験片を作製し、それらの試験片に
ついて熱伝導率、熱膨張係数、引張り強度、弾性
などの測定試験を行なつたところ、熱伝導率及び
熱膨張係数はマトリツクス金属としてのアルミニ
ウム合金のみよりなる試験片に比して小さく、ま
た引張り強度及び弾性はアルミニウム合金のみよ
りなる試験片に比して高いことが認められた。
以上の結果より、この実施例によれば、断熱性
が高く、熱膨張が小さく、耐摩耗性及び耐熱性に
優れ、しかも高強度及び高弾性を有するピストン
を容易に且能率良く製造することができることが
解る。
第3図及び第4図はそれぞれ本発明による複合
材料部材の製造方法の他の一つの実施例に於ける
強化材着装工程及び鋳造工程を示す解図的部分縦
断面図である。これらの図に於て、11はこの実
施例に於て使用された鋳造装置を示しており、こ
の鋳造装置11は互いに共働してデイスクホイー
ルを鋳造するためのモールドキヤビテイ12を郭
定する下型13と上型14と水平分割型15とよ
りなつている。上型14は軸線16に沿つて上下
動し得るようになつており、水平分割型15は軸
線16の周りに複数個のセグメントに分割されて
おり、それぞれ軸線16へ向けて又はこれより離
れる方向へ水平に移動し得るようになつている。
また下型13のシリンダボア17内には軸線16
に沿つて往復動可能に加圧パンチ18が挿通され
ており、この加圧パンチ18によりモールドキヤ
ビテイ12内に導入された溶湯19が所定の圧力
に加圧されるようになつている。
かかる鋳造装置11を用いて、自動車の車輪の
デイスクホイールであつてそのリム部の外周縁が
強化繊維にて強化されたデイスクホイールを製造
した。まず平均繊維径1.3μ、平均繊維長180μの窒
化ケイ素ホイスカを無機バインダであるコロイダ
ルアルミナの10%水溶液中に水溶液を撹拌しつつ
25体積%にて混入した。次いでかくして形成され
た混合物20を、第3図に示されている如く、約
120℃加熱され型開きされた下型13、上型14、
及び水平分割型15のモールドキヤビテイ12の
リム部を郭定する部分の壁面に刷毛により2.0mm
の厚さにて塗布した。
次いでモールドキヤビテイ12の壁面に塗布さ
れた混合液を充分乾燥させ、モールドキヤビテイ
2の壁面に窒化ケイ素ホイスカ21が付着した状
態にて水平分割型15を下型13に対し型締め
し、モールドキヤビテイ12内に730℃のアルミ
ニウム合金(JIS規格AC4C)の溶湯19を素早
く注湯し、上型14を型締めした後、溶湯19を
加圧パンチ18に1200Kg/cm2の加圧力にて約60秒
間加圧保持し、溶湯19が完全に強固した後その
凝固体を鋳造装置11より取出した。
かくして形成されたデイスクホイール粗形体の
リム部を切断してその断面を顕別鏡にて観察した
ところ、リム部の周縁部はその表面に対し実質的
に平行にランダム配向された窒化ケイ素ホイスカ
を強化材としアルミニウム合金をマトリツクス金
属とする複合材料よりなつており、窒化ケイ素ホ
イスカはリム部の表面より約1.5mmの範囲に亙つ
て分布していることが認められた。また窒化ケイ
素ホイスカにて強化された部分のみを切出し、そ
の比重を測定することにより窒化ケイ素ホイスカ
の体積率を求めたところ、約12%であつた。
以上の結果より、この実施例によれば、リム部
の周縁部が強化繊維にて強化されており、従つて
リム部外周面が耐摩耗性、強度、及び剛性に優れ
ており、リム部の表面に対し塗装などの表面処理
を行なう必要のない薄肉且軽量のアルミニウムデ
イスクホイールを容易に且能率良く製造すること
ができることが解る。
以上に於ては本発明をデイーゼルエンジン用ピ
ストン及び自動車用デイスクホイールの製造に対
し適用された本発明による複合材料部材の製造方
法の二つの実施例について詳細に説明したが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとつて明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ本発明による複合
材料部材の製造方法の一つの実施例に於ける強化
材着装工程及び鋳造工程を示す解図的縦断面図、
第3図及び第4図はそれぞれ本発明による複合材
料部材の製造方法の他の一つの実施例に於ける強
化材着装工程及び鋳造工程を示す解図的部分縦断
面図である。 1……鋳造装置、2……モールドキヤビテイ、
3……下型、4……上型、5……雄型パンチ、6
……混合液、7……炭化ケイ素ホイスカ、8……
溶湯、9……ノツクアウトピン、11……鋳造装
置、12……モールドキヤビテイ、13……下
型、14……上型、15……水平分割型、16…
…軸線、17……シリンダボア、18……加圧パ
ンチ、19……溶湯、20……混合液、21……
窒化ケイ素ホイスカ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 強化材と溶媒との混合物を鋳型のモールドキ
    ヤビテイに着装し、前記混合物を乾燥させ、前記
    モールドキヤビテイ内に金属溶湯を注湯し、前記
    金属溶湯を前記モールドキヤビテイ内にて加圧し
    つつ凝固させる複合材料部材の製造方法。 2 特許請求の範囲第1項の複合材料部材の製造
    方法に於て、前記混合物は乾燥により固化する無
    機バインダを含有していることを特徴とする複合
    材料部材の製造方法。
JP13422982A 1982-07-30 1982-07-30 複合材料部材の製造方法 Granted JPS5923832A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13422982A JPS5923832A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 複合材料部材の製造方法
EP83107451A EP0101948B1 (en) 1982-07-30 1983-07-28 Method of manufacturing a surface composite reinforced member
DE8383107451T DE3378107D1 (en) 1982-07-30 1983-07-28 Method of manufacturing a surface composite reinforced member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13422982A JPS5923832A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 複合材料部材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5923832A JPS5923832A (ja) 1984-02-07
JPH0316220B2 true JPH0316220B2 (ja) 1991-03-05

Family

ID=15123440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13422982A Granted JPS5923832A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 複合材料部材の製造方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0101948B1 (ja)
JP (1) JPS5923832A (ja)
DE (1) DE3378107D1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278474A (en) * 1989-01-12 1994-01-11 Tokyo Densoku Kabushiki Kaisha Discharge tube
JPH05507319A (ja) * 1990-05-09 1993-10-21 ランキサイド テクノロジー カンパニー,リミティド パートナーシップ 金属マトリックス複合物用硬化フィラー材料
DE4243023A1 (de) * 1992-12-18 1994-06-23 Audi Ag Verbundwerkstoff
US5433511A (en) * 1993-10-07 1995-07-18 Hayes Wheels International, Inc. Cast wheel reinforced with a metal matrix composite
US5711362A (en) * 1995-11-29 1998-01-27 Electric Power Research Institute Method of producing metal matrix composites containing fly ash
WO2001032336A1 (en) * 1999-11-05 2001-05-10 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus A method for coating a casting
DE102011107656A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-17 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor sowie Kolben für einen Verbrennungsmotor
CN112296314B (zh) * 2020-09-21 2021-12-24 西北工业大学 复合制备表面覆有铝箔的Cf/Mg复合材料构件的装置及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364975A (en) * 1964-11-24 1968-01-23 Monsanto Co Process of casting a molten metal with dispersion of fibrous form of beta silicon carbide
JPS5260222A (en) * 1975-09-30 1977-05-18 Honda Motor Co Ltd Method of manufacturing fibre reinforced composite

Also Published As

Publication number Publication date
DE3378107D1 (en) 1988-11-03
EP0101948A2 (en) 1984-03-07
EP0101948A3 (en) 1985-05-15
EP0101948B1 (en) 1988-09-28
JPS5923832A (ja) 1984-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2994482B2 (ja) 単シリンダ又は多シリンダブロック
JP3212245B2 (ja) 鋳造方法及び鋳造装置並びに鋳造品
US4572270A (en) Method and apparatus for manufacturing composite material using pressure chamber and casting chamber
US5297609A (en) Investment casting of metal matrix composites
US5048368A (en) Hollow connecting rod
JPH0316220B2 (ja)
JP3126704B2 (ja) 複合用材料が鋳込まれた鋳造品の鋳造方法
US5063992A (en) Hollow connecting rod
EP1096127A3 (en) Cylinder liners for aluminium motor blocks and methods of production
JPS62199739A (ja) 繊維強化型複合材料用繊維成形体の製造方法
JPH024935A (ja) 金属基複合材料の製造方法
JPS60191654A (ja) 内燃機関用ピストンおよびその製造方法
JP3214657B2 (ja) 内燃機関のピストン及びその製造方法
JPH10281002A (ja) 内燃機関用金属基複合強化ピストンおよびその製造方法
JP3986615B2 (ja) ダイカスト法による繊維強化アルミ合金製シリンダブロック鋳造用繊維成形体、および繊維強化アルミ合金製シリンダブロックの製造方法
JPS5827943A (ja) 複合材料の製造方法及び製造装置
JPH035905B2 (ja)
JPH03268855A (ja) 金属基複合材料部材の製造方法
JP4291705B2 (ja) 金属複合材の成形方法
JP2791897B2 (ja) 繊維強化金属複合材料用成形体の製造方法
JPS63278661A (ja) 強化複合部を有するアルミニウム成品の製造方法
JPS62187562A (ja) 繊維強化シリンダブロツクの製造方法
JPH05306420A (ja) 短繊維成形体、その製造方法及び摺動部材
JPS5827023B2 (ja) 繊維強化複合部材の製造方法
JPH0360854A (ja) ピストンの加圧鋳造方法