JPH0732332A - Manufacture of hollow preform of metal based composite material and casting mold for manufacturing the same - Google Patents
Manufacture of hollow preform of metal based composite material and casting mold for manufacturing the sameInfo
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- JPH0732332A JPH0732332A JP19881893A JP19881893A JPH0732332A JP H0732332 A JPH0732332 A JP H0732332A JP 19881893 A JP19881893 A JP 19881893A JP 19881893 A JP19881893 A JP 19881893A JP H0732332 A JPH0732332 A JP H0732332A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば衛星部品や飛
翔体部品のような中空形状の金属基複合材料の製造にお
いて、その強化機構となる中空プリフォームを製造する
ための方法および該製造方法に用いられる鋳型に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a hollow preform which serves as a strengthening mechanism in the production of hollow metal-based composite materials such as satellite parts and flying parts, and the manufacturing method thereof. It relates to a mold used for.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属基複合材料は、金属の性質を改善す
るために開発された材料であり、クラッド材、分散強化
金属、繊維強化複合材料等の種々の材料が知られてい
る。このうち、繊維強化複合材料である繊維強化金属
(FRM)は、先ずセラミック繊維や金属繊維によって
補強機構となる予成形体(プリフォーム)を成形し、つ
いで得られたプリフォーム内に高圧鋳造等によりアルミ
ニウムやチタン等の金属マトリックスを鋳込んだもので
ある。このような繊維強化金属は、その強化機構が金属
等と異なり転位論によらないために高温での強度や弾性
係数等に優れており、特に強化繊維としてセラミックス
繊維を用いたものにあっては、比強度および比剛性に優
れていることが特徴であることから、航空機用ジェット
エンジンのタービンブレード等各種の用途に用いられつ
つある。2. Description of the Related Art Metal matrix composite materials have been developed to improve the properties of metals, and various materials such as clad materials, dispersion strengthened metals and fiber reinforced composite materials are known. Among them, the fiber reinforced metal (FRM), which is a fiber reinforced composite material, is formed by first forming a preformed body (preform) that serves as a reinforcing mechanism with ceramic fibers or metal fibers, and then high pressure casting etc. Is a metal matrix such as aluminum or titanium cast into. Since such a fiber-reinforced metal has a strengthening mechanism different from that of metals and the like and does not rely on dislocation theory, it has excellent strength and elastic modulus at high temperatures. Especially, when a ceramic fiber is used as a reinforcing fiber, Since it is characterized by excellent specific strength and specific rigidity, it is being used in various applications such as turbine blades of jet engines for aircraft.
【0003】このような炭化けい素(SiC)ウィスカ
やアルミナ(Al2O3)短繊維等のセラミックス繊維を
用いた繊維強化金属(FRM)の製造において、上記プ
リフォームを成形する方法としては、大別して機械的成
形法および抄造法が知られている。ここで、上記機械的
成形法は、セラミック強化繊維を単にプレスで押圧して
所望のプリフォームを成形するものであり、成形は容易
であるが強化繊維が成形圧力により破壊されてアスペク
ト比(繊維長/繊維径)が小さくなるため、金属を鋳造
して得られたFRMの強化効果が減少するという欠点が
ある。In the production of fiber reinforced metal (FRM) using ceramic fibers such as silicon carbide (SiC) whiskers and alumina (Al 2 O 3 ) short fibers, a method for molding the above preform is as follows. A mechanical molding method and a papermaking method are roughly classified. Here, the above-mentioned mechanical forming method is to press a ceramic reinforcing fiber with a press to form a desired preform. Although the forming is easy, the reinforcing fiber is destroyed by the forming pressure and the aspect ratio (fiber Since the length / fiber diameter) becomes small, there is a drawback that the reinforcing effect of FRM obtained by casting a metal is reduced.
【0004】これに対して、抄造法は、図3に示すよう
に、床型1と筒状の外型2とが多孔質の材料により一体
に成形された鋳型3のキャビティ4内に、セラミック強
化繊維に一定割合の水および可溶性澱粉等のバインダー
等を調合したスラリーを注入し、水を抜いて乾燥が完了
した時点で、上記鋳型3を取外してプリフォームを得る
ものであり、得られたプリフォームは、アスペクト比が
ほとんど不変であるために、強化効果が大きいという利
点がある。On the other hand, in the papermaking method, as shown in FIG. 3, a ceramic is provided in a cavity 4 of a mold 3 in which a floor mold 1 and a cylindrical outer mold 2 are integrally molded of a porous material. A preform was obtained by injecting a slurry prepared by mixing a certain proportion of water and a binder such as soluble starch into the reinforcing fiber, and removing the water to complete the drying, and then removing the mold 3 described above. The preform has an advantage that it has a large reinforcing effect because the aspect ratio is almost unchanged.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記抄
造法にあっては、キャビティ4内での乾燥・収縮工程に
おいて、注入されたスラリー各部での乾燥速度が異なる
ため、プリフォーム自体の強度を越えた内部応力が発生
してプリフォームが割れ易く、よって従来その形状は、
もっぱら中実のプリフォームの成形に限定されていた。
すなわち、上記抄造法で外型と内型とを用いて、中空の
プリフォームを製造しようとすると、具体的に以下のよ
うな問題点があった。However, in the above-described papermaking method, in the drying / shrinking process in the cavity 4, since the drying speed in each part of the injected slurry is different, the strength of the preform itself is exceeded. The internal stress is generated and the preform is easily cracked.
It was limited to the molding of solid preforms.
That is, when an attempt is made to manufacture a hollow preform by using the outer mold and the inner mold by the above-mentioned papermaking method, there are the following specific problems.
【0006】先ず、キャビティ内でスラリーが乾燥・収
縮する過程において、乾燥され易さが各部において異な
る為、マクロ的に不均一な乾燥・収縮となり、この結果
プリフォームには内部応力が発生する。この場合に、中
実のプリフォームはその形状において対称性や中心と外
周部とのバランスがとれているために内部応力がプリフ
ォーム強度を上回ることはないが、中空プリフォームは
薄肉であり、かつ中心部がなく外周部とのバランスもと
れないため、割れ易いという傾向が大である。ここで、
この種の割れは以下の3種類に大別される。 内型隣接部割れ スラリーは全体的に乾燥・収縮するので、プリフォーム
の内型と接する部分に強い内部応力が発生し、これに起
因して当該部分に割れが発生する。 貫通割れ 中空プリフォームは、前述したごとく乾燥・収縮時のバ
ランスが悪いため、中実のプリフォーム以上にマクロ的
な内部応力が強く発生しており、かつ強度も弱いことか
ら、各種の原因で内部に発生した割れが、互いに繋がっ
て貫通割れとなる。 外型隣接部割れ 鋳型の外型を取外す際に、プリフォームと外型との平行
度がずれ易いため、プリフォームの外周に、上記外型に
起因するキズ、割れが発生する。First, in the process of drying and shrinking the slurry in the cavity, since the easiness of drying is different in each part, macroscopically nonuniform drying and shrinking occurs, and as a result, internal stress is generated in the preform. In this case, the solid preform does not exceed the preform strength because the internal stress does not exceed the preform strength because the symmetry and the center and the outer periphery of the solid preform are balanced, but the hollow preform has a thin wall, In addition, since there is no central portion and the balance with the outer peripheral portion cannot be achieved, there is a large tendency for cracking. here,
This type of crack is roughly classified into the following three types. Inner mold adjacent part cracking Since the slurry dries and shrinks as a whole, a strong internal stress is generated in the part of the preform which is in contact with the inner mold, and as a result, a crack is generated in that part. Through-hole cracking Since hollow preforms have a poor balance during drying and shrinking as described above, macro internal stress is stronger than solid preforms, and the strength is also weak. The cracks generated inside are connected to each other to form a through crack. Outer mold adjacent portion cracking When the outer mold of the mold is removed, the parallelism between the preform and the outer mold is likely to shift, so that scratches and cracks due to the outer mold occur on the outer periphery of the preform.
【0007】また、他の問題として、プリフォーム成形
後の鋳型における内型の取外しが困難であるという問題
点がある。すなわち、上述したように、スラリーの乾燥
・収縮後に、プリフォームの内型と接する部分には強い
内部応力が発生しているため、成形後にプリフォームか
ら内型を取外すことが困難となり、無理に強力な力で外
そうとすると、プリフォームに割れが発生してしまうと
いう問題である。このような種々の問題点により、従
来、抄造法等により所望の中空プリフォームを作る事は
不可能であり、その解決が望まれていた。Another problem is that it is difficult to remove the inner mold from the mold after preform molding. That is, as described above, after the slurry is dried and shrunk, a strong internal stress is generated in the portion of the preform which is in contact with the inner mold, so that it becomes difficult to remove the inner mold from the preform after molding, and it is impossible to force. If you try to remove it with a strong force, the preform will crack. Due to such various problems, it has hitherto been impossible to produce a desired hollow preform by a papermaking method or the like, and its solution has been desired.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべくなされたもので、請求項1に記載の発明は、水
抜き機構を有する筒状の外型と内型とを、それぞれ軸線
方向に分割して上下部外型および上下部内型とするとと
もに、分割された下部外型と下部内型とをそれぞれ周方
向に分割し、ついで上下部外型と上下部内型とを床型上
に載置したのちに、これら上下部外型と上下部内型との
間に水とセラミック強化繊維とを含むスラリーを注入
し、次にスラリー内の水を抜いて下部外型と下部内型と
の間に中空プリフォームを形成して上部外型および上部
内型を取り除いた後に、下部外型および下部内型をそれ
ぞれの分割部分から分割して床型から取り除くことによ
り中空プリフォームを得るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 has a cylindrical outer die and an inner die having a drainage mechanism, respectively. It is divided in the axial direction into upper and lower outer molds and upper and lower inner molds, and the divided lower outer mold and lower inner mold are each divided in the circumferential direction, and then the upper and lower outer molds and the upper and lower inner molds are floor molds. After placing on top, a slurry containing water and ceramic reinforcing fibers is injected between the upper and lower outer molds and the upper and lower inner molds, and then water in the slurry is drained to remove the lower outer mold and the lower inner mold. After forming a hollow preform between and and removing the upper outer mold and the upper inner mold, the lower outer mold and the lower inner mold are separated from the respective divided parts and removed from the floor mold to obtain a hollow preform. It is a thing.
【0009】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のセラミック強化繊維が、炭化けい素のウィスカ
またはアルミナの短繊維であることを特徴とするもので
ある。The invention described in claim 2 is the same as claim 1.
The ceramic reinforcing fiber described in (1) is characterized in that it is a whisker of silicon carbide or a short fiber of alumina.
【0010】さらに、請求項3に記載の発明は、上記請
求項1または2に記載の発明を実施するための製造用鋳
型に係るものであって、水抜き機構を有し、床型と、こ
の床型上に載置される筒状の外型と、この外型内に配設
されて外型との間に水とセラミック強化繊維とを含むス
ラリーが注入される筒状の内型とを有し、外型および内
型は、それぞれ軸線方向に分割された上下部外型および
上下部内型からなり、かつ分割された下部外型と下部内
型とは、それぞれ周方向に分割された構成としたもので
ある。Further, a third aspect of the present invention relates to a manufacturing mold for carrying out the invention according to the first or second aspect, which has a water draining mechanism, a floor mold, and A cylindrical outer mold placed on the floor mold, and a cylindrical inner mold disposed in the outer mold and injecting a slurry containing water and ceramic reinforcing fibers between the outer mold and the outer mold. And an outer mold and an inner mold, each of which is composed of an upper and lower outer mold and an upper and lower inner mold that are axially divided, and the divided lower outer mold and lower inner mold are each circumferentially divided. It is configured.
【0011】[0011]
【作用】本発明によれば、外型および内型をそれぞれ軸
線方向に分割して上下部外型および上下部内型とし、ス
ラリー内の水を抜いて下部外型と下部内型との間に中空
プリフォームを形成しているため、上部外型と上部内型
との間にプリフォームが形成されておらず、よって従来
の半分以下の長さの上部外型および上部内型を、プリフ
ォームと干渉させることなく極めて容易に取外すことが
できる。また、この際に、下部外型と下部内型との間に
形成されたプリフォームに全く力が加わらないため、プ
リフォームの内型および外型隣接部割れを生じることが
ない。According to the present invention, the outer mold and the inner mold are divided in the axial direction into the upper and lower outer molds and the upper and lower inner molds, respectively, and water in the slurry is drained between the lower outer mold and the lower inner mold. Since the hollow preform is formed, the preform is not formed between the upper outer mold and the upper inner mold. It can be removed very easily without interfering with. Further, at this time, no force is applied to the preform formed between the lower outer mold and the lower inner mold, so that the inner mold and outer mold adjacent portions of the preform are not cracked.
【0012】また、下部外型および下部内型にのみ、高
価な表面精度に優れ、かつ高真円度の高強度材質を使用
することによって、プリフォームの割れをより一層少な
くすることができるため、経済的である。Further, since only the lower outer mold and the lower inner mold are made of a high-strength material having high surface accuracy and high roundness, cracks of the preform can be further reduced. , Economical.
【0013】さらに、下部外型および下部内型を周方向
に分割しているので、プリフォームから上記下部外型お
よび内型を取外す際に、プリフォームの直径方向に取外
すのみであるため、プリフォームの外周と直接摺動する
ことがなく、よってプリフォームに過大な応力を発生さ
せたり、傷をつけたりする虞がない。したがって、特に
炭化けい素ウィスカ等のような約1μm以下の径を有
し、強度向上効果には優れているものの、反面、プリフ
ォーム成形時に破損し易い強化繊維を用いた場合に好適
である。Further, since the lower outer mold and the lower inner mold are divided in the circumferential direction, when removing the lower outer mold and the inner mold from the preform, it is only necessary to remove them in the diametrical direction of the preform. Since it does not slide directly on the outer periphery of the reform, there is no risk of causing excessive stress or damage to the preform. Therefore, although it has a diameter of about 1 μm or less like silicon carbide whiskers and the like and has an excellent effect of improving strength, on the other hand, it is suitable when a reinforced fiber which is easily broken during preform molding is used.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例につ
いて説明する。図1および図2は、本発明の金属基複合
材料の中空プリフォーム製造用鋳型の一実施例を示すも
ので、図中符号20は、床型である。この床型20は、
外観略円盤状のもので、その中央に形成された円形の凹
部には、筒状の外型21が載置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show one embodiment of a mold for producing a hollow preform of a metal-based composite material of the present invention, in which reference numeral 20 is a floor type. This floor mold 20
The outer appearance is substantially disc-shaped, and a cylindrical outer mold 21 is placed in a circular recess formed in the center thereof.
【0015】この外型21は、図2に示すように、軸線
方向の略中央で2分割されてなる上部外型22および下
部外型23によって構成されており、さらに下部外型2
3は円周方向に2等分となるように分割されている。こ
こで、上部外型22および下部外型23の長さ寸法は、
セラミック強化繊維に水およびバインダー等を調合した
スラリーを注入した際に、その上面が上部外型22の上
端部以下になるように、かつ水を乾燥させた後のプリフ
ォームの高さが、下部下型23の上端部以下になるよう
にそれぞれ設定されている。そして、この外型21の内
側には、内型24が配設されている。As shown in FIG. 2, the outer die 21 is composed of an upper outer die 22 and a lower outer die 23, which are divided into two substantially at the center in the axial direction, and further, the lower outer die 2 is formed.
3 is divided into two equal parts in the circumferential direction. Here, the length dimensions of the upper outer die 22 and the lower outer die 23 are
When pouring a slurry prepared by mixing water and a binder into the ceramic reinforcing fiber, the upper surface of the preform is below the upper end of the upper outer mold 22, and the height of the preform after drying the water is lower than that of the lower part. It is set so as to be below the upper end of the lower mold 23. An inner mold 24 is arranged inside the outer mold 21.
【0016】この内型24は、上記外型21と同様に軸
線方向の略中央で2分割されてなる上部内型25および
下部内型26によって構成されており、さらに下部内型
26は円周方向に2等分になるように分割されている。
ここで、上部外型22および下部外型23は、上記外型
21と同様にそれぞれの長さ寸法が設定されており、そ
の分割位置は上部外型22と下部外型23との分割位置
と同様の位置になっている。そして、これら床型20、
外型21および内型24は、それぞれ多孔質材料によっ
て形成されており、各孔部により水抜き機構が構成され
ている。Like the outer mold 21, the inner mold 24 is composed of an upper inner mold 25 and a lower inner mold 26, which are divided into two at approximately the center in the axial direction, and the lower inner mold 26 further has a circumference. It is divided into two equal parts.
Here, the upper outer die 22 and the lower outer die 23 have their respective length dimensions set similarly to the outer die 21, and the division position thereof is the division position between the upper outer die 22 and the lower outer die 23. It is in the same position. And these floor molds 20,
The outer mold 21 and the inner mold 24 are each made of a porous material, and each hole constitutes a water draining mechanism.
【0017】次に、上記構成からなる中空プリフォーム
製造用鋳型を用いた、本発明の中空プリフォームの製造
方法の一実施例について説明する。先ず、下部内型26
の分割部分および下部内型26と上部内型25との分割
部分に内側からテープ30を貼って一体の内型24を作
成する。次いで、この内型24を床型20上の中央部に
載置する。Next, an embodiment of the method for producing a hollow preform of the present invention using the mold for producing a hollow preform having the above construction will be described. First, the lower inner mold 26
The tape 30 is attached from the inside to the divided portion of (1) and the divided portion of the lower inner die 26 and the upper inner die 25 to form the integral inner die 24. Next, the inner mold 24 is placed on the floor mold 20 at the center.
【0018】これと並行して、上部外型22と下部外型
23とを同様にテープ31により一体化させて外型21
を作成し、この外型21を内型25を囲繞するようにし
て上記床型20上に載置する。In parallel with this, the upper outer die 22 and the lower outer die 23 are similarly integrated by a tape 31 to form the outer die 21.
Then, the outer mold 21 is placed on the floor mold 20 so as to surround the inner mold 25.
【0019】次に、これら外型21と内型24との間
に、炭化けい素のウィスカに所定のバインダーおよび水
等を調合したスラリーを注入する。すると、上記スラリ
ー内で炭化けい素のウィスカが沈殿するとともに、沈殿
完了時に約75%含まれている水は、外型21および内
型24の孔部を通して、あるいは外型21の底部から、
さらには、スラリー上面から蒸発して排出され、この結
果下部外型23と下部内型26との間に中空プリフォー
ムPが形成される。Next, between these outer mold 21 and inner mold 24, a slurry prepared by mixing a silicon carbide whisker with a predetermined binder, water and the like is injected. Then, whiskers of silicon carbide are precipitated in the slurry, and the water containing about 75% at the completion of precipitation is passed through the holes of the outer mold 21 and the inner mold 24 or from the bottom of the outer mold 21,
Further, the slurry is evaporated and discharged from the upper surface of the slurry, and as a result, a hollow preform P is formed between the lower outer mold 23 and the lower inner mold 26.
【0020】そこで、上記中空プリフォームPが形成さ
れた後に、先ずテープ30、31を剥がして上部外型2
2および上部内型25を取り除き、ついで上記下部外型
23および下部内型26をそれぞれの分割部分に貼った
テープ30、31を剥がすことにより分割して上記床型
20から取り除く。これにより、中空プリフォームPを
得る。Therefore, after the hollow preform P is formed, the tapes 30 and 31 are first peeled off and the upper outer mold 2 is removed.
2 and the upper inner mold 25 are removed, and then the lower outer mold 23 and the lower inner mold 26 are separated from the floor mold 20 by peeling off the tapes 30 and 31 attached to the respective divided portions. Thereby, the hollow preform P is obtained.
【0021】このようにして、得られた中空プリフォー
ムPは、予熱された後に金型内にセットされ、約100
0kg/mm2の高圧凝固鍛造法により内部にアルミニ
ウム合金等の金属マトリックスが含浸されて、所望の繊
維強化金属製品とされる。The hollow preform P thus obtained is preheated and then set in a mold to obtain about 100
A metal matrix such as an aluminum alloy is impregnated inside by a high pressure solidification forging method of 0 kg / mm 2 to obtain a desired fiber reinforced metal product.
【0022】このような、中空プリフォームの製造方法
によれば、外型21および内型24をそれぞれ軸線方向
に分割して上下部外型22、23および上下部内型2
5、26としているため、中空プリフォームPの成形後
に、従来の半分以下の長さの上部外型22および上部内
型25を、上記中空プリフォームPと干渉させることな
く極めて容易に取外すことができる。この際に、下部外
型23と下部内型26との間に形成されたプリフォーム
Pに全く力が加わらないため、プリフォームPの内型隣
接部割れおよび外型隣接部割れを生じることがない。According to such a method for manufacturing a hollow preform, the outer mold 21 and the inner mold 24 are divided in the axial direction, and the upper and lower outer molds 22, 23 and the upper and lower inner molds 2 are divided.
Therefore, after molding the hollow preform P, the upper outer mold 22 and the upper inner mold 25 having a length less than half that of the conventional one can be very easily removed without interfering with the hollow preform P. it can. At this time, since no force is applied to the preform P formed between the lower outer mold 23 and the lower inner mold 26, the inner mold adjacent part crack and the outer mold adjacent part crack of the preform P may occur. Absent.
【0023】また、一般にプリフォーム割れを少なくす
るためには、プリフォームと接する外型および内型の表
面精度を向上させて、プリフォームに発生するミクロ的
応力を低下させたり、あるいは高強度の型材質を選定し
て、より真円度の良い外型および内型を用いることによ
り、プリフォーム形状の対称性を向上させて、プリフォ
ームのマクロ的応力を低下させることが重要である。と
ころが、これらを満足させるような外型および内型を製
造しようとすると、鋳型全体のコストの増大を来してし
まう。しかるに、上記鋳型によれば、下部外型23およ
び下部内型26のみを、良好な表面精度を有し、かつ高
強度材質からなる高真円度のものとすればよく、さらに
上部外型22および上部内型25としては、上記性能に
劣る安価なものを使用することができるため経済的でも
ある。In general, in order to reduce preform cracks, the surface precision of the outer and inner molds in contact with the preform is improved to reduce the microscopic stress generated in the preform, or to improve the strength of the preform. It is important to improve the symmetry of the preform shape and reduce the macroscopic stress of the preform by selecting the mold material and using the outer mold and the inner mold having better roundness. However, if an outer mold and an inner mold that satisfy these requirements are manufactured, the cost of the entire mold increases. However, according to the above mold, only the lower outer mold 23 and the lower inner mold 26 need to have good surface accuracy and high roundness made of a high-strength material. As the upper inner mold 25, an inexpensive one having inferior performance can be used, which is economical.
【0024】さらに、外型および内型が一体のもので
は、乾燥完了後にプリフォームを取り出そうとすると、
まずプリフォームを固定し、外型を軸線方向に移動させ
てプリフォームから取外す以外に方法がない。しかしな
がら、この方法では、プリフォームに不自然な外力がか
かるうえ、さらに取外しの実作業上、プリフォームと型
との互いの軸線の平行度が異なることが避けがたく、こ
の結果プリフォームに応力が加わって破損し易くなる。
この点、上記鋳型にあっては、下部外型23および下部
内型26を周方向に2分割しているので、プリフォーム
Pから下部外型23および下部内型26を取外す際に、
プリフォームPの直径方向に取外すのみであるため、プ
リフォームPの外周と直接摺動することがない。このた
め、プリフォームPに過大な応力を発生させたり、傷を
つけたりする虞がない。したがって、特に炭化けい素ウ
ィスカ等のような約1μm以下の径を有し、強度向上効
果には優れているものの、反面、プリフォーム成形時に
破損し易い強化繊維を用いた場合に好適である。Further, when the outer mold and the inner mold are integrated, when the preform is taken out after the completion of drying,
There is no other way than fixing the preform and moving the outer mold in the axial direction to remove it from the preform. However, in this method, in addition to applying an unnatural external force to the preform, it is unavoidable that the parallelism of the axes of the preform and the mold are different from each other in actual work of removal, and as a result, stress is applied to the preform. Is added and it is easily damaged.
In this respect, in the above mold, since the lower outer mold 23 and the lower inner mold 26 are circumferentially divided into two, when the lower outer mold 23 and the lower inner mold 26 are removed from the preform P,
Since it is only removed in the diametrical direction of the preform P, it does not slide directly on the outer periphery of the preform P. Therefore, there is no possibility that the preform P is overstressed or damaged. Therefore, although it has a diameter of about 1 μm or less like silicon carbide whiskers and the like and has an excellent effect of improving strength, on the other hand, it is suitable when a reinforced fiber which is easily broken during preform molding is used.
【0025】[0025]
【実験例】強化繊維として、炭化けい素(SiC)ウィ
スカ(直径:0.5μm、長さ30μm)を用い、これ
に所定のバインダー、水を調合し、スラリーを得た。次
に、本発明の実施例として、図2に示すような軸線方向
および周方向に分割したアクリル製の外型および内型を
有する鋳型を組合せて外型および内型の間にキャビティ
を作り、上記スラリーを注ぎ込んだ。ついで、ウィスカ
の沈殿が完了した時点で上部外型および上部内型を取外
し、さらに、乾燥が終了した後に下部外型、下部内型の
順で取外して中空プリフォームを得た。Experimental Example Silicon carbide (SiC) whiskers (diameter: 0.5 μm, length: 30 μm) were used as reinforcing fibers, and a predetermined binder and water were mixed into the whiskers to obtain a slurry. Next, as an embodiment of the present invention, a mold having an acrylic outer mold and an inner mold divided in the axial direction and the circumferential direction as shown in FIG. 2 is combined to form a cavity between the outer mold and the inner mold, The above slurry was poured. Then, when the precipitation of whiskers was completed, the upper outer mold and the upper inner mold were removed, and after the drying was completed, the lower outer mold and the lower inner mold were removed in this order to obtain a hollow preform.
【0026】また、比較例として、外型および内型が1
体型のもの、および外型および内型を軸線方向にのみ分
割した鋳型を準備し、本発明の実施例と同様にスラリー
を注いだ。そして、スラリー乾燥後に、外型および内型
を取外してプリフォームを得た。これら試験の結果を表
1に示す。As a comparative example, the outer die and the inner die are 1
A mold having a body shape and a mold obtained by dividing the outer mold and the inner mold only in the axial direction were prepared, and the slurry was poured in the same manner as in the examples of the present invention. Then, after drying the slurry, the outer mold and the inner mold were removed to obtain a preform. The results of these tests are shown in Table 1.
【0027】この表から明らかなように、比較例では、
プリフォームに割れが見られたが、本発明の実施例によ
る鋳型を用いたプリフォームには割れが皆無であった。As is clear from this table, in the comparative example,
Although cracks were found in the preform, there was no crack in the preform using the mold according to the example of the present invention.
【0028】 ○:プリフォームに割れなし ×:プリフォームに割れ発生、 ××:プリフォーム
に大きな割れ発生[0028] ◯: No crack in preform ×: Crack in preform, XX: Large crack in preform
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、外型および内型を
それぞれ軸線方向に分割して上下部外型および上下部内
型とし、かつ下部外型および下部内型を周方向に分割し
ているので、中空プリフォームから外型および内型を取
外す際に、先ず従来の半分以下の長さの上部外型および
上部内型を中空プリフォームと干渉させることなく極め
て容易に取外すことができ、しかも下部外型および内型
を取外す際に、プリフォームの直径方向に取外すのみで
あるため、プリフォームの外周と直接摺動することがな
い。このため、特に炭化けい素ウィスカ等のような約1
μm 以下の径を有し、強度向上効果には優れているもの
の、反面、プリフォーム成形時に破損し易い強化繊維を
用いた場合にも、プリフォームに過大な応力を発生させ
たり、傷をつけたりする虞がない。As described above, the outer die and the inner die are axially divided into the upper and lower outer die and the upper and lower inner die, and the lower outer die and the lower inner die are circumferentially divided. Therefore, when removing the outer mold and the inner mold from the hollow preform, first, the upper outer mold and the upper inner mold having a length less than half of the conventional one can be extremely easily removed without interfering with the hollow preform. When the lower outer mold and the inner mold are removed, they are only removed in the diametrical direction of the preform, so that they do not slide directly on the outer periphery of the preform. Therefore, especially about 1 such as silicon carbide whiskers
Although it has a diameter of less than μm and has an excellent effect of improving strength, on the other hand, even when using reinforced fibers that are easily damaged during preform molding, excessive stress is generated in the preform or scratches may occur. There is no danger of
【0030】また、下部外型および下部内型にのみ、高
価な表面精度に優れ、かつ高真円度の高強度材質を使用
することによって、プリフォームの割れをより一層少な
くすることができるため、経済的である等の効果も得ら
れる。Further, since only the lower outer mold and the lower inner mold are made of a high-strength material which is expensive and has excellent surface accuracy and high roundness, preform cracking can be further reduced. It also has the advantages of being economical.
【図1】本発明の中空プリフォーム製造用鋳型の外型の
一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an outer die of a mold for producing a hollow preform of the present invention.
【図2】本発明の中空プリフォーム製造用鋳型の一実施
例を示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing one embodiment of the mold for producing a hollow preform of the present invention.
【図3】従来のプリフォーム製造用鋳型を示す縦断面図
である。FIG. 3 is a vertical sectional view showing a conventional mold for producing a preform.
20 床型 21 外型 22 上部外型 23 下部外型 24 内型 25 上部内型 26 下部内型 20 floor type 21 outer type 22 upper outer type 23 lower outer type 24 inner type 25 upper inner type 26 lower inner type
Claims (3)
を、それぞれ軸線方向に分割して上部外型および下部外
型並びに上部内型および下部内型とするとともに、分割
された上記下部外型と下部内型とをそれぞれ周方向に分
割し、ついで上記上下部外型と上下部内型とをそれぞれ
組立て外型および内型とした後に、これらを床型上に載
置し、ついでこれら上下部外型と上下部内型との間に水
とセラミック強化繊維とを含むスラリーを注入し、次に
上記スラリー内の水を抜いて上記下部外型と下部内型と
の間に中空プリフォームを形成し、ついで上記上部外型
および上部内型を取り除いた後に、上記下部外型および
下部内型をそれぞれの分割部分から分割して上記床型か
ら取り除くことにより中空プリフォームを得ることを特
徴とする金属基複合材料の中空プリフォームの製造方
法。1. A tubular outer die and an inner die having a water draining mechanism are divided in the axial direction into an upper outer die, a lower outer die, an upper inner die and a lower inner die. The lower outer mold and the lower inner mold are respectively divided in the circumferential direction, and then the upper and lower outer molds and the upper and lower inner molds are respectively assembled into an outer mold and an inner mold, and then these are placed on a floor mold, Then, a slurry containing water and ceramic reinforcing fibers is injected between the upper and lower outer molds and the upper and lower inner molds, and then water in the slurry is drained to form a hollow between the lower outer mold and the lower inner mold. A hollow preform is obtained by forming a preform and then removing the upper outer mold and the upper inner mold, and then dividing the lower outer mold and the lower inner mold from the respective divided parts and removing them from the floor mold. Metal-based composite characterized by Method of manufacturing hollow preform of material.
のウィスカまたはアルミナの短繊維であることを特徴と
する請求項1に記載の金属基複合材料の中空プリフォー
ムの製造方法。2. The method for producing a hollow preform of a metal-based composite material according to claim 1, wherein the ceramic reinforcing fibers are silicon carbide whiskers or alumina short fibers.
に載置される筒状の外型と、この外型内に配設されて上
記外型との間に水とセラミック強化繊維とを含むスラリ
ーが注入される筒状の内型とを有してなり、上記外型お
よび内型は、それぞれ軸線方向に分割された上下部外型
および上下部内型からなり、かつ分割された下部外型と
下部内型とは、それぞれ周方向に分割されていることを
特徴とする金属基複合材料の中空プリフォーム製造用鋳
型。3. A floor mold, a cylindrical outer mold placed on the floor mold, and a water disposed between the floor mold and the outer mold. And a cylindrical inner mold into which a slurry containing a ceramic reinforcing fiber is injected, wherein the outer mold and the inner mold are composed of an upper and lower outer mold and an upper and lower inner mold, which are respectively divided in the axial direction, and A mold for producing a hollow preform of a metal matrix composite material, wherein the divided lower outer mold and lower divided inner mold are divided in the circumferential direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19881893A JPH0732332A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Manufacture of hollow preform of metal based composite material and casting mold for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19881893A JPH0732332A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Manufacture of hollow preform of metal based composite material and casting mold for manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0732332A true JPH0732332A (en) | 1995-02-03 |
Family
ID=16397426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19881893A Pending JPH0732332A (en) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Manufacture of hollow preform of metal based composite material and casting mold for manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0732332A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6858177B2 (en) | 2001-10-29 | 2005-02-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for fabricating metal matrix composite |
-
1993
- 1993-07-19 JP JP19881893A patent/JPH0732332A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6858177B2 (en) | 2001-10-29 | 2005-02-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for fabricating metal matrix composite |
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