JPH07178533A - 繊維強化金属ピストンの成形用金型 - Google Patents
繊維強化金属ピストンの成形用金型Info
- Publication number
- JPH07178533A JPH07178533A JP32180993A JP32180993A JPH07178533A JP H07178533 A JPH07178533 A JP H07178533A JP 32180993 A JP32180993 A JP 32180993A JP 32180993 A JP32180993 A JP 32180993A JP H07178533 A JPH07178533 A JP H07178533A
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- Japan
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- piston
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維強化金属ピストンを成形する金型におけ
る鋳造欠陥を防止する。 【構成】 繊維及び粒子からなる補強用予備成形体７を
収容し、同補強用予備成形体７に熔湯金属１０を含浸さ
せて加圧成形を行う繊維強化金属ピストンの成形に使用
される金型１において、金型１の底面２Ｂ全面に補強用
予備成形体７を支持する凹凸部６，８を形成した。
る鋳造欠陥を防止する。 【構成】 繊維及び粒子からなる補強用予備成形体７を
収容し、同補強用予備成形体７に熔湯金属１０を含浸さ
せて加圧成形を行う繊維強化金属ピストンの成形に使用
される金型１において、金型１の底面２Ｂ全面に補強用
予備成形体７を支持する凹凸部６，８を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強化繊維及び粒子から
なる補強用予備成形体に熔湯金属を含浸させて繊維強化
金属ピストンを製造する成形用金型に関するものであ
る。
なる補強用予備成形体に熔湯金属を含浸させて繊維強化
金属ピストンを製造する成形用金型に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】セラミック繊維等の強化繊維を主体とし
た補強用予備成形体に熔湯状のアルミ合金などの金属を
含浸させて複合化した繊維強化金属で製造したピストン
が提案されている。このピストンは、予め繊維が溶けた
溶液に圧力を掛けて形成した後、乾燥、焼成した補強用
予備成形体をピストン成形金型にセットして熔湯したア
ルミ合金を注湯され、ピストン裏側形状が形成されたプ
ランジャで加圧して大まかな形状を成形されており、冷
却凝固した後に金型から取り出されて仕上げ加工を施さ
れている。補強用予備成形体は、プランジャで加圧する
ときに熔湯したアルミ合金に含浸され、冷却、凝固する
ことで同アルミ合金と複合化されて繊維強化金属とな
る。
た補強用予備成形体に熔湯状のアルミ合金などの金属を
含浸させて複合化した繊維強化金属で製造したピストン
が提案されている。このピストンは、予め繊維が溶けた
溶液に圧力を掛けて形成した後、乾燥、焼成した補強用
予備成形体をピストン成形金型にセットして熔湯したア
ルミ合金を注湯され、ピストン裏側形状が形成されたプ
ランジャで加圧して大まかな形状を成形されており、冷
却凝固した後に金型から取り出されて仕上げ加工を施さ
れている。補強用予備成形体は、プランジャで加圧する
ときに熔湯したアルミ合金に含浸され、冷却、凝固する
ことで同アルミ合金と複合化されて繊維強化金属とな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、補強用予備
成形体への熔湯アルミの含浸時においては、補強用予備
成形体に残留する空気を逃がすことが大切で、上述した
金型では、金型とプランジャとの間に設定される僅かな
クリアランスや、金型内の成形品を取り出すためのアク
チュエータと金型とのクリアランスから残留空気を逃が
しているのであるが、金型底面やその縁部近傍の空気の
逃げが悪く、熔湯アルミ合金がその付近で補強用予備成
形体に十分に行き渡らず、鋳造欠陥が発生し易いという
問題点がある。
成形体への熔湯アルミの含浸時においては、補強用予備
成形体に残留する空気を逃がすことが大切で、上述した
金型では、金型とプランジャとの間に設定される僅かな
クリアランスや、金型内の成形品を取り出すためのアク
チュエータと金型とのクリアランスから残留空気を逃が
しているのであるが、金型底面やその縁部近傍の空気の
逃げが悪く、熔湯アルミ合金がその付近で補強用予備成
形体に十分に行き渡らず、鋳造欠陥が発生し易いという
問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の繊維か
らなる補強用予備成形体を収容し、同補強用予備成形体
に熔湯金属を含浸させて加圧成形を行う繊維強化金属ピ
ストンの成形に使用される金型では、上記金型の底面全
面に上記補強用予備成形体を支持する凹凸部を有するこ
とを特徴とする。
らなる補強用予備成形体を収容し、同補強用予備成形体
に熔湯金属を含浸させて加圧成形を行う繊維強化金属ピ
ストンの成形に使用される金型では、上記金型の底面全
面に上記補強用予備成形体を支持する凹凸部を有するこ
とを特徴とする。
【０００５】
【作用】金型の底面に凹凸部を形成したので、ピストン
製造工程の一工程である加圧時における補強用予備成形
体に残留する空気の逃げ場が多くなり、熔湯金属が補強
用予備成形体に十分に含浸される。
製造工程の一工程である加圧時における補強用予備成形
体に残留する空気の逃げ場が多くなり、熔湯金属が補強
用予備成形体に十分に含浸される。
【０００６】
【実施例】図１に符号１で示す金型は、繊維強化金属で
その一部が構成される図４に示すピストン９を成形する
金型であって、同金型１には、有底円筒形状の凹部２が
形成されている。凹部２には、僅かなクリアランスＬを
持ってピストンの内側形状が形成されたプランジャ３が
圧入される。凹部２の底部２Ａの略中央には、貫通孔４
が設けられており、この貫通孔４に成形品取り出し用の
ピストンロッド５が摺動自在に支持されている。貫通孔
４とピストンロッド５との間には、僅かなクリアランス
Ｌ１が設定されていて、鋳造時における空気の逃げ道と
なっている。
その一部が構成される図４に示すピストン９を成形する
金型であって、同金型１には、有底円筒形状の凹部２が
形成されている。凹部２には、僅かなクリアランスＬを
持ってピストンの内側形状が形成されたプランジャ３が
圧入される。凹部２の底部２Ａの略中央には、貫通孔４
が設けられており、この貫通孔４に成形品取り出し用の
ピストンロッド５が摺動自在に支持されている。貫通孔
４とピストンロッド５との間には、僅かなクリアランス
Ｌ１が設定されていて、鋳造時における空気の逃げ道と
なっている。
【０００７】凹部２の底面２Ｂ全面には、複数の突起部
６が形成されている。この突起部６は、強化繊維や粒子
を配合した溶液から成形した補強用予備成形体としての
プリフォーム７を支持するものである。突起部６は、図
３に示すように、載頭円錐形に形成されていて、各突起
部６の間に貫通孔４につながるＶ字通路８を構成してい
る。つまり、突起部６とＶ字通路８で凹凸部を構成して
いる。
６が形成されている。この突起部６は、強化繊維や粒子
を配合した溶液から成形した補強用予備成形体としての
プリフォーム７を支持するものである。突起部６は、図
３に示すように、載頭円錐形に形成されていて、各突起
部６の間に貫通孔４につながるＶ字通路８を構成してい
る。つまり、突起部６とＶ字通路８で凹凸部を構成して
いる。
【０００８】凹部２は、図４に符号９で示すピストンの
仕上がり寸法（２点鎖線）よりもやや大きな寸法に設定
されていて、仕上げ加工時における加工しろを持ってピ
ストン９を成形するようになっている。
仕上がり寸法（２点鎖線）よりもやや大きな寸法に設定
されていて、仕上げ加工時における加工しろを持ってピ
ストン９を成形するようになっている。
【０００９】ピストン９は、鋳造用のアルミ合金１０
（ＡＣ８Ａ材）製で、そのヘッド部９ａを、プリフォー
ム７にアルミ合金１０（ＡＣ８Ａ材）を含浸させて複合
化させた繊維強化金属で構成されている。
（ＡＣ８Ａ材）製で、そのヘッド部９ａを、プリフォー
ム７にアルミ合金１０（ＡＣ８Ａ材）を含浸させて複合
化させた繊維強化金属で構成されている。
【００１０】本実施例では、強化繊維として耐熱性、強
度に優れているアルミニウムの酸化物あるアルミナを高
温処理してファイバー状にしたアルミナ繊維Ａと、軽量
で高温（２５００℃）付近まで機械的強度が低下しない
炭素材料をファイバー状にした高弾性、高強度繊維で自
己潤滑作用を備えるカーボン繊維Ｃとを用い、強化粒子
として熱膨張を制御したり切削性向上の効果があるコー
ジェライト粒子Ｂを用いている（図５参照）。
度に優れているアルミニウムの酸化物あるアルミナを高
温処理してファイバー状にしたアルミナ繊維Ａと、軽量
で高温（２５００℃）付近まで機械的強度が低下しない
炭素材料をファイバー状にした高弾性、高強度繊維で自
己潤滑作用を備えるカーボン繊維Ｃとを用い、強化粒子
として熱膨張を制御したり切削性向上の効果があるコー
ジェライト粒子Ｂを用いている（図５参照）。
【００１１】ここで、プリフォーム７の製造工程及びピ
ストン９の製造工程について説明する。 （プリフォーム製造工程）プリフォーム７は、図５
（ａ）に示す撹拌工程で、底部に複数のオリフィス１１
ａが設けられた露水成形機の円筒形状の容器１１内にア
ルミナ繊維Ａとコージェライト粒子Ｂ及びカーボン繊維
Ｃを入れて溶液に溶かし、図５（ｂ）に示す加圧工程で
プランジャ１２で加圧して溶液水分をオリフィス１１ａ
から抜き、その後、図５（ｃ）に示す乾燥、焼成工程で
容器１１から取り出して乾燥させ焼成してスポンジ状に
成形される。プリフォーム７の空洞部には、空気が含ま
れている。
ストン９の製造工程について説明する。 （プリフォーム製造工程）プリフォーム７は、図５
（ａ）に示す撹拌工程で、底部に複数のオリフィス１１
ａが設けられた露水成形機の円筒形状の容器１１内にア
ルミナ繊維Ａとコージェライト粒子Ｂ及びカーボン繊維
Ｃを入れて溶液に溶かし、図５（ｂ）に示す加圧工程で
プランジャ１２で加圧して溶液水分をオリフィス１１ａ
から抜き、その後、図５（ｃ）に示す乾燥、焼成工程で
容器１１から取り出して乾燥させ焼成してスポンジ状に
成形される。プリフォーム７の空洞部には、空気が含ま
れている。
【００１２】（ピストン製造工程）成形されたプリフォ
ーム７を、図６（ａ）に示す金型１の凹部２内にセット
し、図６（ｂ）に示す注湯工程で８００℃程度に加熱さ
れて熔湯とされたアルミ合金１０を凹部２内に注湯す
る。そして、図６（ｃ）に示す加圧、含浸工程でプラン
ジャ３によって加圧し、型内で冷却凝固されて大まかな
ピストン形状が成形される。
ーム７を、図６（ａ）に示す金型１の凹部２内にセット
し、図６（ｂ）に示す注湯工程で８００℃程度に加熱さ
れて熔湯とされたアルミ合金１０を凹部２内に注湯す
る。そして、図６（ｃ）に示す加圧、含浸工程でプラン
ジャ３によって加圧し、型内で冷却凝固されて大まかな
ピストン形状が成形される。
【００１３】この時、プランジャ３の圧力によって熔湯
状のアルミ合金１０がプリフォーム７に含浸され、プリ
フォーム７に含まれている空気が、クリアランスＬや図
３に示すＶ字通路８を通って貫通孔４に導かれてクリア
ランスＬ１から逃がされる。
状のアルミ合金１０がプリフォーム７に含浸され、プリ
フォーム７に含まれている空気が、クリアランスＬや図
３に示すＶ字通路８を通って貫通孔４に導かれてクリア
ランスＬ１から逃がされる。
【００１４】注湯したアルミ合金１０が冷却凝固（複合
化）すると、図６（ｄ）に示す取出し工程において、ピ
ストンロッド３を動作させて型内から成形品（ピスト
ン）を取出す。
化）すると、図６（ｄ）に示す取出し工程において、ピ
ストンロッド３を動作させて型内から成形品（ピスト
ン）を取出す。
【００１５】取出された成形品としてのピストン９の上
面部９ｂには、図４に示すように、Ｖ字通路８に流れ込
んで凝固したアルミ合金１０によって突起９ｃが形成さ
れるが、この突起９ｃは繊維と粒子によって複合化され
ていないので、図示しないピストン仕上げ加工時に容易
に切削されて取り除かれる。
面部９ｂには、図４に示すように、Ｖ字通路８に流れ込
んで凝固したアルミ合金１０によって突起９ｃが形成さ
れるが、この突起９ｃは繊維と粒子によって複合化され
ていないので、図示しないピストン仕上げ加工時に容易
に切削されて取り除かれる。
【００１６】このように、金型の底面２Ｂに突起部６と
Ｖ字通路８からなる凹凸部を形成することで、底面２Ｂ
におけるプリフォーム７中の残留空気の逃げが良くな
り、熔湯状のアルミ合金１０がプリフォーム７の隅々ま
で十分に含浸されて鋳造されることになる。
Ｖ字通路８からなる凹凸部を形成することで、底面２Ｂ
におけるプリフォーム７中の残留空気の逃げが良くな
り、熔湯状のアルミ合金１０がプリフォーム７の隅々ま
で十分に含浸されて鋳造されることになる。
【００１７】従って、成形されたピストン９の表面まで
アルミ合金１０が含浸しているので、繊維強化金属部の
鋳造欠陥を少なくでき、またピストン仕上げ加工時に削
る繊維強化金属部の加工しろを小さくすることができ
る。
アルミ合金１０が含浸しているので、繊維強化金属部の
鋳造欠陥を少なくでき、またピストン仕上げ加工時に削
る繊維強化金属部の加工しろを小さくすることができ
る。
【００１８】また、加工しろを小さくできることから、
凹部２及びプリフォーム７の寸法をより仕上げ加工時の
ピストン寸法近くに設定できるため、仕上げ加工にかか
る加工時間及びプリフォーム形成に要する繊維及び粒子
の量を少なくでき、コスト低減につながる。
凹部２及びプリフォーム７の寸法をより仕上げ加工時の
ピストン寸法近くに設定できるため、仕上げ加工にかか
る加工時間及びプリフォーム形成に要する繊維及び粒子
の量を少なくでき、コスト低減につながる。
【００１９】本実施例では、凹凸部を構成する突起部６
を載頭円錐形に形成したが、これに限定されるものでき
なく、例えば、図７，図８に示すように、凹部２の底面
２Ｂに互いに交叉する溝１２を切って角柱状の突起部１
３を形成し、溝１２をピストンロッド５が挿入される貫
通孔４に連通させたり、あるいは、図９，図１０に示す
ように、凹部２の底面２Ｂに格子状の突起部１４を形成
して突起部１４の間に段部１５を構成し、ピストンロッ
ド５が挿入される貫通孔４を囲む突起部１４に、段部１
５と貫通孔４を連通するスリット１６が設ける等の加工
を施して、鋳造時における底面２Ｂ近傍における空気を
貫通孔４に逃がすような構成とすることでも構わない。
要は、凹部２の底面２Ｂを部分的に隆起させたり、ある
いは、底面２Ｂに溝等を設けて凹凸部とすれば良い。
を載頭円錐形に形成したが、これに限定されるものでき
なく、例えば、図７，図８に示すように、凹部２の底面
２Ｂに互いに交叉する溝１２を切って角柱状の突起部１
３を形成し、溝１２をピストンロッド５が挿入される貫
通孔４に連通させたり、あるいは、図９，図１０に示す
ように、凹部２の底面２Ｂに格子状の突起部１４を形成
して突起部１４の間に段部１５を構成し、ピストンロッ
ド５が挿入される貫通孔４を囲む突起部１４に、段部１
５と貫通孔４を連通するスリット１６が設ける等の加工
を施して、鋳造時における底面２Ｂ近傍における空気を
貫通孔４に逃がすような構成とすることでも構わない。
要は、凹部２の底面２Ｂを部分的に隆起させたり、ある
いは、底面２Ｂに溝等を設けて凹凸部とすれば良い。
【００２０】
【発明の効果】以上、本発明によれば、繊維強化金属ピ
ストンの成形用金型から鋳造時において空気を十分に抜
くことができるので、繊維強化金属を構成する補強用予
備成形体に十分に熔湯金属を含浸させるができ、鋳造欠
陥の発生を低減することができる。
ストンの成形用金型から鋳造時において空気を十分に抜
くことができるので、繊維強化金属を構成する補強用予
備成形体に十分に熔湯金属を含浸させるができ、鋳造欠
陥の発生を低減することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す繊維強化金属ピストン
の成形用金型の断面図である。
の成形用金型の断面図である。
【図２】図１に示す成形用金型の一部拡大平面静視図で
ある。である。
ある。である。
【図３】本発明の要部である成形用金型の底部の拡大斜
視図である。
視図である。
【図４】本発明の金型で形成される繊維強化金属ピスト
ンの側面図である。
ンの側面図である。
【図５】（ａ）プリフォームの製造工程における撹拌工
程を示し、（ｂ）は加圧工程を示し、（ｃ）は乾燥、焼
成工程を示す。
程を示し、（ｂ）は加圧工程を示し、（ｃ）は乾燥、焼
成工程を示す。
【図６】（ａ）ピストンの製造工程におけるプリフォー
ムのセット工程を示し、（ｂ）はアルミ合金の注湯工程
を示し、（ｃ）は加圧、含浸工程を示し、（ｄ）は取出
し工程を示す。
ムのセット工程を示し、（ｂ）はアルミ合金の注湯工程
を示し、（ｃ）は加圧、含浸工程を示し、（ｄ）は取出
し工程を示す。
【図７】図１に示す繊維強化金属ピストンの成形用金型
とは別の成形用金型の断面図である。
とは別の成形用金型の断面図である。
【図８】図７に示す成形用金型の一部拡大平面視図であ
る。
る。
【図９】図１に示す繊維強化金属ピストンの成形用金型
とはさらに異なる成形用金型の断面図である。
とはさらに異なる成形用金型の断面図である。
【図１０】図９に示す成形用金型の一部拡大平面視図で
ある。
ある。
１ 成形用金型 １Ｂ 底面 ６,８、１２,１３、１４,１５ 凹凸部 ７ 補強用予備成形体（プ
リフォーム） ９ 繊維強化金属ピストン １０ 熔湯金属（アルミ合
金） Ａ アルミナ繊維 Ｃ カーボン繊維 Ａ，Ｃ 繊維
リフォーム） ９ 繊維強化金属ピストン １０ 熔湯金属（アルミ合
金） Ａ アルミナ繊維 Ｃ カーボン繊維 Ａ，Ｃ 繊維
Claims (1)
- 【請求項１】繊維からなる補強用予備成形体を収容し、
上記補強用予備成形体に熔湯金属を含浸させて加圧成形
を行う繊維強化金属ピストンの成形に使用される金型に
おいて、 上記金型の底面全面に上記補強用予備成形体を支持する
凹凸部を有することを特徴とする繊維強化金属ピストン
の成形用金型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32180993A JPH07178533A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 繊維強化金属ピストンの成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32180993A JPH07178533A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 繊維強化金属ピストンの成形用金型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07178533A true JPH07178533A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18136663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32180993A Withdrawn JPH07178533A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | 繊維強化金属ピストンの成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07178533A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012179650A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Jatco Ltd | 鋳造用金型 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP32180993A patent/JPH07178533A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012179650A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Jatco Ltd | 鋳造用金型 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |