JPH05212530A - 金属基複合材料の成形方法 - Google Patents
金属基複合材料の成形方法Info
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- JPH05212530A JPH05212530A JP4022313A JP2231392A JPH05212530A JP H05212530 A JPH05212530 A JP H05212530A JP 4022313 A JP4022313 A JP 4022313A JP 2231392 A JP2231392 A JP 2231392A JP H05212530 A JPH05212530 A JP H05212530A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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- General Induction Heating (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】作業コストが低く、複雑な形状の成形品を成形
することを可能とし、寸法精度を高く、しかも成形品の
品質を向上させる。 【構成】プランジャ室１４内に金属マトリックスと添加
物から成る原料を非溶融状態で供給し、前記シリンダ１
３の先端に形成されたノズル２０の近傍のみにおいて、
前記原料を誘導加熱によって溶融する。溶融した原料
は、プランジャ１２で加圧され、前記ノズル２０から射
出される。射出された原料は、前記ノズル２０に対向し
て配設された成形型２２のキャビティ２８内に充填され
る。充填されるまでの時間が短くなり、溶融状態が長時
間続くことがなくなるため、金属マトリックスと添加物
が比重の差によって分離することがなくなる。したがっ
て、攪拌を行うことなく金属マトリックス内で添加物を
均一に分散させることができる。また、金属マトリック
スと添加物間の反応を極力抑えることができる。
することを可能とし、寸法精度を高く、しかも成形品の
品質を向上させる。 【構成】プランジャ室１４内に金属マトリックスと添加
物から成る原料を非溶融状態で供給し、前記シリンダ１
３の先端に形成されたノズル２０の近傍のみにおいて、
前記原料を誘導加熱によって溶融する。溶融した原料
は、プランジャ１２で加圧され、前記ノズル２０から射
出される。射出された原料は、前記ノズル２０に対向し
て配設された成形型２２のキャビティ２８内に充填され
る。充填されるまでの時間が短くなり、溶融状態が長時
間続くことがなくなるため、金属マトリックスと添加物
が比重の差によって分離することがなくなる。したがっ
て、攪拌を行うことなく金属マトリックス内で添加物を
均一に分散させることができる。また、金属マトリック
スと添加物間の反応を極力抑えることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属基複合材料の成形
方法に関するものである。
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属マトリックスに短繊維、ウィ
スカ、粒子等を分散させた成形品を成形する場合、高圧
含浸鋳造法、鋳造法、粉末法等の成形方法が用いられて
いる。前記高圧含浸鋳造法においては、短繊維、粒子等
によってあらかじめ予備成形体（プリフォーム）を製造
し、該予備成形体中に、金属マトリックスの溶湯を高圧
で含浸させるようにしている。
スカ、粒子等を分散させた成形品を成形する場合、高圧
含浸鋳造法、鋳造法、粉末法等の成形方法が用いられて
いる。前記高圧含浸鋳造法においては、短繊維、粒子等
によってあらかじめ予備成形体（プリフォーム）を製造
し、該予備成形体中に、金属マトリックスの溶湯を高圧
で含浸させるようにしている。
【０００３】また、鋳造法においては、金属マトリック
スの溶湯中に短繊維、ウィスカ、粒子等の添加物を混合
して攪拌し、該溶湯を成形型に注入して鋳込むようにし
ている。そして、粉末法においては、金属マトリックス
の粉末中に短繊維、ウィスカ、粒子等の添加物を混合
し、該粉末を成形型のキャビティ内に供給して加圧する
か、成形型内に射出することによって成形し、その後、
焼結するようにしている。
スの溶湯中に短繊維、ウィスカ、粒子等の添加物を混合
して攪拌し、該溶湯を成形型に注入して鋳込むようにし
ている。そして、粉末法においては、金属マトリックス
の粉末中に短繊維、ウィスカ、粒子等の添加物を混合
し、該粉末を成形型のキャビティ内に供給して加圧する
か、成形型内に射出することによって成形し、その後、
焼結するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の金属基複合材料の成形方法においては、高圧含浸鋳
造法の場合、予備成形体中に金属の溶湯を高圧で含浸さ
せるものであるため、十分な含浸を行うことが困難であ
るため、複雑な形状の成形品を成形することができない
だけでなく、内部欠陥が発生しやすい。また、成形する
に当たり、予備成形体を製造する必要があり、製造工程
が複雑になって作業コストが高くなってしまう。
来の金属基複合材料の成形方法においては、高圧含浸鋳
造法の場合、予備成形体中に金属の溶湯を高圧で含浸さ
せるものであるため、十分な含浸を行うことが困難であ
るため、複雑な形状の成形品を成形することができない
だけでなく、内部欠陥が発生しやすい。また、成形する
に当たり、予備成形体を製造する必要があり、製造工程
が複雑になって作業コストが高くなってしまう。
【０００５】また、鋳造法の場合、金属の溶湯中に添加
物を均一に混合することができず、しかも、金属マトリ
ックスと添加物間の反応が生じやすいため、成形品の品
質を低下させてしまう。粉末法の場合、成形工程が複雑
になって作業コストが高くなるだけでなく、内部欠陥が
発生しやすく成形品の品質が低下してしまう。また、寸
法精度が悪く、複雑な形状の成形が困難である。
物を均一に混合することができず、しかも、金属マトリ
ックスと添加物間の反応が生じやすいため、成形品の品
質を低下させてしまう。粉末法の場合、成形工程が複雑
になって作業コストが高くなるだけでなく、内部欠陥が
発生しやすく成形品の品質が低下してしまう。また、寸
法精度が悪く、複雑な形状の成形が困難である。
【０００６】本発明は、前記従来の金属基複合材料の成
形方法の問題点を解決して、作業コストが低く、複雑な
形状の成形品を成形することができ、寸法精度が高く、
しかも、成形品の品質を向上させることができる金属基
複合材料の成形方法を提供することを目的とする。
形方法の問題点を解決して、作業コストが低く、複雑な
形状の成形品を成形することができ、寸法精度が高く、
しかも、成形品の品質を向上させることができる金属基
複合材料の成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の金
属基複合材料の成形方法においては、シリンダに形成さ
れたプランジャ室内に金属マトリックスと添加物から成
る原料を非溶融状態で供給し、前記シリンダの先端に形
成されたノズルの近傍のみにおいて、前記原料を誘導加
熱によって溶融する。
属基複合材料の成形方法においては、シリンダに形成さ
れたプランジャ室内に金属マトリックスと添加物から成
る原料を非溶融状態で供給し、前記シリンダの先端に形
成されたノズルの近傍のみにおいて、前記原料を誘導加
熱によって溶融する。
【０００８】溶融した原料は、プランジャ室を摺動する
プランジャで加圧され、前記ノズルから射出される。そ
して、射出された原料は、前記ノズルに対向して配設さ
れた成形型のキャビティ内に充填される。
プランジャで加圧され、前記ノズルから射出される。そ
して、射出された原料は、前記ノズルに対向して配設さ
れた成形型のキャビティ内に充填される。
【０００９】
【作用】本発明によれば、前記のようにシリンダに形成
されたプランジャ室内に金属マトリックスと添加物から
成る原料を非溶融状態で供給し、前記シリンダの先端に
形成されたノズルの近傍のみにおいて、前記原料を誘導
加熱によって溶融する。したがって、原料は急速に溶融
する。
されたプランジャ室内に金属マトリックスと添加物から
成る原料を非溶融状態で供給し、前記シリンダの先端に
形成されたノズルの近傍のみにおいて、前記原料を誘導
加熱によって溶融する。したがって、原料は急速に溶融
する。
【００１０】溶融した原料は、プランジャ室を摺動する
プランジャで加圧され、前記ノズルから射出される。そ
して、射出された原料は、前記ノズルに対向して配設さ
れた成形型のキャビティ内に充填される。したがって、
充填されるまでの時間が短くなる。
プランジャで加圧され、前記ノズルから射出される。そ
して、射出された原料は、前記ノズルに対向して配設さ
れた成形型のキャビティ内に充填される。したがって、
充填されるまでの時間が短くなる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の金属基複合材料
の成形方法が適用される成形装置の要部断面図である。
図において、１２は耐熱金属製、セラミックス製等のプ
ランジャ、１３は該プランジャ１２を収容するシリンダ
であり、前記プランジャ１２は、図示しないプランジャ
駆動装置によって駆動され、前記シリンダ１３によって
形成されるプランジャ室１４内を上下に摺動するように
なっている。前記プランジャ駆動装置は図示しない制御
装置によって制御され、プランジャ１２の下降速度を任
意の値にすることができる。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の金属基複合材料
の成形方法が適用される成形装置の要部断面図である。
図において、１２は耐熱金属製、セラミックス製等のプ
ランジャ、１３は該プランジャ１２を収容するシリンダ
であり、前記プランジャ１２は、図示しないプランジャ
駆動装置によって駆動され、前記シリンダ１３によって
形成されるプランジャ室１４内を上下に摺動するように
なっている。前記プランジャ駆動装置は図示しない制御
装置によって制御され、プランジャ１２の下降速度を任
意の値にすることができる。
【００１２】前記シリンダ１３は、鋼製の低温側シリン
ダ部１５、セラミックスなどの断熱性の高い材料で形成
された断熱シリンダ部１６、及び耐熱金属製又は導電性
セラミックス製の高温側シリンダ部１８から成り、それ
らが上方から下方にかけて連続的に形成されている。ま
た、２０は前記高温側シリンダ部１８の先端に形成され
た耐熱金属製又は導電性セラミックス製のノズルであ
り、該ノズル２０を介して溶融した原料（以下、「溶融
材料」という。）が射出される。
ダ部１５、セラミックスなどの断熱性の高い材料で形成
された断熱シリンダ部１６、及び耐熱金属製又は導電性
セラミックス製の高温側シリンダ部１８から成り、それ
らが上方から下方にかけて連続的に形成されている。ま
た、２０は前記高温側シリンダ部１８の先端に形成され
た耐熱金属製又は導電性セラミックス製のノズルであ
り、該ノズル２０を介して溶融した原料（以下、「溶融
材料」という。）が射出される。
【００１３】２２は耐熱金属製又はセラミックス製の成
形型であり、パーティングラインにおいて図示しない型
開閉装置によって固定側と可動側が接離させられる。該
成形型２２は、前記ノズル２０に対応する位置に開口す
るスプル２４及び該スプル２４に連通するキャビティ２
８を有する。該キャビティ２８の上端の適宜位置には、
成形型２２の外部と連通するように図示しないベントが
形成され、溶融材料が充填された時のキャビティ２８内
の空気が該ベントを介して排出されるようになってい
る。
形型であり、パーティングラインにおいて図示しない型
開閉装置によって固定側と可動側が接離させられる。該
成形型２２は、前記ノズル２０に対応する位置に開口す
るスプル２４及び該スプル２４に連通するキャビティ２
８を有する。該キャビティ２８の上端の適宜位置には、
成形型２２の外部と連通するように図示しないベントが
形成され、溶融材料が充填された時のキャビティ２８内
の空気が該ベントを介して排出されるようになってい
る。
【００１４】また、３１は高周波誘導加熱用コイルであ
り、前記高温側シリンダ部１８の周囲に近接して配設さ
れる。該高周波誘導加熱用コイル３１は、図示しない高
周波電源装置から駆動電流を受けて、高温側シリンダ部
１８内に高周波の誘導電流を発生させ、高周波誘導加熱
によって高温側シリンダ部１８を加熱する。この場合、
前記高周波電源装置は制御装置から信号を受けて、設定
された駆動電流を高周波誘導加熱用コイル３１に供給す
る。該高周波誘導加熱用コイル３１は、前記ノズル２０
の近傍のみを加熱することになるので、原料は急速に溶
融させられる。
り、前記高温側シリンダ部１８の周囲に近接して配設さ
れる。該高周波誘導加熱用コイル３１は、図示しない高
周波電源装置から駆動電流を受けて、高温側シリンダ部
１８内に高周波の誘導電流を発生させ、高周波誘導加熱
によって高温側シリンダ部１８を加熱する。この場合、
前記高周波電源装置は制御装置から信号を受けて、設定
された駆動電流を高周波誘導加熱用コイル３１に供給す
る。該高周波誘導加熱用コイル３１は、前記ノズル２０
の近傍のみを加熱することになるので、原料は急速に溶
融させられる。
【００１５】前記プランジャ室１４内の中央の前記断熱
シリンダ部１６に包囲される部分には原料投入口３８が
形成されていて、該原料投入口３８から非溶融状態の原
料が供給される。前記原料は、粉末状の金属マトリック
スに短繊維、ウィスカ、粒子等の添加物を混合したも
の、金属マトリックスに添加物を混合した後に造粒した
もの、金属マトリックスと添加物を複合化した粉体、既
に複合化され、塊状、円盤状の形状に成形された均一分
散複合体から成る。また、金属マトリックスは、アルミ
ニウム合金、銅合金、チタン合金等の粉末で構成され
る。
シリンダ部１６に包囲される部分には原料投入口３８が
形成されていて、該原料投入口３８から非溶融状態の原
料が供給される。前記原料は、粉末状の金属マトリック
スに短繊維、ウィスカ、粒子等の添加物を混合したも
の、金属マトリックスに添加物を混合した後に造粒した
もの、金属マトリックスと添加物を複合化した粉体、既
に複合化され、塊状、円盤状の形状に成形された均一分
散複合体から成る。また、金属マトリックスは、アルミ
ニウム合金、銅合金、チタン合金等の粉末で構成され
る。
【００１６】次に、前記構成の成形装置の動作について
説明する。図示しないプランジャ駆動装置によってプラ
ンジャ１２が上昇させられ、前記原料投入口３８からプ
ランジャ室１４内に原料が投入されると、制御装置は高
周波電源装置を介して高周波誘導加熱用コイル３１に設
定された駆動電流を供給し、前記高温側シリンダ部１８
を加熱する。前記原料は、加熱されてノズル２０の近傍
において溶融する。
説明する。図示しないプランジャ駆動装置によってプラ
ンジャ１２が上昇させられ、前記原料投入口３８からプ
ランジャ室１４内に原料が投入されると、制御装置は高
周波電源装置を介して高周波誘導加熱用コイル３１に設
定された駆動電流を供給し、前記高温側シリンダ部１８
を加熱する。前記原料は、加熱されてノズル２０の近傍
において溶融する。
【００１７】このように、原料をプランジャ室１４内に
供給した後、ノズル２０の近傍のみを急速に加熱し、原
料を溶融させる。したがって、原料が溶融してから成形
が行われるまでの時間が短くなり、比重の差によって金
属マトリックスと添加物が分離することがなくなり、複
合材料の均一な混合状態を維持することができ、攪拌作
業が不要になる。
供給した後、ノズル２０の近傍のみを急速に加熱し、原
料を溶融させる。したがって、原料が溶融してから成形
が行われるまでの時間が短くなり、比重の差によって金
属マトリックスと添加物が分離することがなくなり、複
合材料の均一な混合状態を維持することができ、攪拌作
業が不要になる。
【００１８】また、金属マトリックスと添加物間の反応
を極力抑制することができる。続いて、プランジャ駆動
装置によって前記プランジャ１２が下降させられ、プラ
ンジャ室１４内の溶融材料を加圧し、加圧された溶融材
料はノズル２０から射出される。射出された溶融材料は
成形型２２のスプル２４に送られ、キャビティ２８内に
充填される。この時、キャビティ２８内に存在していた
空気はベントを介して外部に排出される。
を極力抑制することができる。続いて、プランジャ駆動
装置によって前記プランジャ１２が下降させられ、プラ
ンジャ室１４内の溶融材料を加圧し、加圧された溶融材
料はノズル２０から射出される。射出された溶融材料は
成形型２２のスプル２４に送られ、キャビティ２８内に
充填される。この時、キャビティ２８内に存在していた
空気はベントを介して外部に排出される。
【００１９】溶融材料がキャビティ２８内に充填された
後、前記プランジャ駆動装置を制御してしばらく保圧を
行う。そして、除圧して成形型２２を移動させて分離
し、キャビティ２８から成形品を取り出す。成形品は、
ダイキャスト法で成形されるため、急冷することが可能
となり、成形品の内部に微細な組織を形成することがで
きる。したがって、成形品の品質が向上するとともに、
複雑な形状の成形品を成形することができ、また、寸法
精度を高くすることができる。
後、前記プランジャ駆動装置を制御してしばらく保圧を
行う。そして、除圧して成形型２２を移動させて分離
し、キャビティ２８から成形品を取り出す。成形品は、
ダイキャスト法で成形されるため、急冷することが可能
となり、成形品の内部に微細な組織を形成することがで
きる。したがって、成形品の品質が向上するとともに、
複雑な形状の成形品を成形することができ、また、寸法
精度を高くすることができる。
【００２０】前記各工程は、金属マトリックスの組成に
もよるが、通常は、真空下、不活性ガスの存在下で行わ
れる。なお、必要に応じて、前記ノズル２０の近傍、成
形型２２等を予熱したり、原料を溶融しない程度に予熱
することができる。また、前記成形型２２を水冷構造に
することもできる。
もよるが、通常は、真空下、不活性ガスの存在下で行わ
れる。なお、必要に応じて、前記ノズル２０の近傍、成
形型２２等を予熱したり、原料を溶融しない程度に予熱
することができる。また、前記成形型２２を水冷構造に
することもできる。
【００２１】そして、図面では下向きに開口するように
ノズル２０を配設し、下向きに射出するようにしている
が、必要に応じて上向き、横向きのいずれの方向にも射
出することができる。なお、本発明は前記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形
することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除
するものではない。
ノズル２０を配設し、下向きに射出するようにしている
が、必要に応じて上向き、横向きのいずれの方向にも射
出することができる。なお、本発明は前記実施例に限定
されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形
することが可能であり、これらを本発明の範囲から排除
するものではない。
【００２２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、シリンダに形成されたプランジャ室内に金属マト
リックスと添加物から成る原料を非溶融状態で供給し、
前記シリンダの先端に形成されたノズルの近傍のみにお
いて、前記原料を誘導加熱によって溶融する。したがっ
て、原料は急速に溶融する。
れば、シリンダに形成されたプランジャ室内に金属マト
リックスと添加物から成る原料を非溶融状態で供給し、
前記シリンダの先端に形成されたノズルの近傍のみにお
いて、前記原料を誘導加熱によって溶融する。したがっ
て、原料は急速に溶融する。
【００２３】溶融した原料は、プランジャ室を摺動する
プランジャで加圧され、前記ノズルから射出される。そ
して、射出された原料は、前記ノズルに対向して配設さ
れた成形型のキャビティ内に充填される。したがって、
充填されるまでの時間が短くなり、溶融状態が長時間続
くことがなくなるため、金属マトリックスと添加物が比
重の差によって分離することがなくなる。また、攪拌作
業を行うことなく金属マトリックス内で添加物を均一に
分散させることができる。また、金属マトリックスと添
加物間の反応を極力抑えることができる。
プランジャで加圧され、前記ノズルから射出される。そ
して、射出された原料は、前記ノズルに対向して配設さ
れた成形型のキャビティ内に充填される。したがって、
充填されるまでの時間が短くなり、溶融状態が長時間続
くことがなくなるため、金属マトリックスと添加物が比
重の差によって分離することがなくなる。また、攪拌作
業を行うことなく金属マトリックス内で添加物を均一に
分散させることができる。また、金属マトリックスと添
加物間の反応を極力抑えることができる。
【００２４】そして、予備成形体が不要になるので、作
業が簡素化され、作業コストを低減することができる。
さらに、成形品は、ダイキャスト法で成形されるため、
急冷することが可能となり、成形品の内部に微細な組織
を形成することができる。したがって、成形品の品質が
向上するとともに、複雑な形状の成形品を成形すること
ができ、また、寸法精度を高くすることができる。
業が簡素化され、作業コストを低減することができる。
さらに、成形品は、ダイキャスト法で成形されるため、
急冷することが可能となり、成形品の内部に微細な組織
を形成することができる。したがって、成形品の品質が
向上するとともに、複雑な形状の成形品を成形すること
ができ、また、寸法精度を高くすることができる。
【図１】本発明の金属基複合材料の成形方法が適用され
る成形装置の要部断面図である。
る成形装置の要部断面図である。
１２ プランジャ １３ シリンダ １４ プランジャ室 ２０ ノズル ２２ 成形型 ２８ キャビティ ３１ 高周波誘導加熱用コイル
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）シリンダに形成されたプランジャ
室内に金属マトリックスと添加物から成る原料を非溶融
状態で供給し、（ｂ）前記シリンダの先端に形成された
ノズルの近傍のみにおいて、前記原料を誘導加熱によっ
て溶融し、（ｃ）溶融した原料をプランジャで加圧して
前記ノズルから射出し、（ｄ）該ノズルに対向して配設
された成形型のキャビティ内に充填することを特徴とす
る金属基複合材料の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4022313A JPH05212530A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 金属基複合材料の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4022313A JPH05212530A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 金属基複合材料の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05212530A true JPH05212530A (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=12079246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4022313A Withdrawn JPH05212530A (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | 金属基複合材料の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05212530A (ja) |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4022313A patent/JPH05212530A/ja not_active Withdrawn
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