JPS5916662A - 周縁強化型中空円筒体の製造方法 - Google Patents

周縁強化型中空円筒体の製造方法

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JPS5916662A
JPS5916662A JP12701582A JP12701582A JPS5916662A JP S5916662 A JPS5916662 A JP S5916662A JP 12701582 A JP12701582 A JP 12701582A JP 12701582 A JP12701582 A JP 12701582A JP S5916662 A JPS5916662 A JP S5916662A
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JP
Japan
Prior art keywords
hollow cylindrical
cylindrical body
mold
metal
specific gravity
Prior art date
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Pending
Application number
JP12701582A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Donomoto
堂ノ本 忠
Atsuo Tanaka
淳夫 田中
Yoshiaki Tatematsu
立松 義明
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
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPS5916662A publication Critical patent/JPS5916662A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遠心WI造装置による中空円筒体の製造方法
に係り、更に詳細には外周縁及び内周縁の少なくとも一
方が強化材にて強化された中空円筒体の製造方法に係る
アルミニウム合金の如き軽金属の耐摩耗性などを向上さ
せる一つの手段として、マトリックス金属としての軽金
属を強化繊維、ボイス力、各種の材料の粒子の如き強化
材にて強化することが従来より行なわれている。かくし
て軽金属を強化材にて強化する方法としては、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。これらの製造方法は、それぞ
れに優れた特徴を有するものではあるが、これらの製造
方法の何れの方法によっても、外周縁及び内周縁の少な
(とも一方が強化材にて強化された中空円筒体を容易に
且能率良く製造することは非常に困難である。
本発明は、軽金属を強化材にて強化する上述の如き従来
の方法によっては、外周縁及び内周縁の少なくとも一方
が強化材にて強化された中空円筒体を製造することは非
常に困難であることに鑑み、かかる中空円筒体を能率良
く且低廉に大量生産することのできる製造方法を提供す
ることを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、外周縁及び内周縁の少
なくとも一方が強化材にて強化された中空円筒体の製造
方法にして、マトリックス金属の溶湯とマトリックス金
属の比重とは異なる比重を有する強化材とよりなる混合
溶湯を遠心鋳造装置にて鋳造する中空円筒体の製造方法
によって達成される。
本発明による中空円筒体の製造方法によれば、中空円筒
体の外周縁を強化したい場合には、マトリックス金属の
比重よりも大きい比重を有する強化材を使用することに
より、また中空円筒体の内周縁を強化したい場合には、
71〜リツクス金属の比重よりも小さい比重を有する強
化材を使用することににす、更に中空円筒体の外周縁及
び内周縁を強化したい場合には、マトリックス金属の比
重よりも大きい強化材とマトリックス金属の比重よりも
小さい比重を有する強化材とを使用することにより、マ
トリックス金属の溶湯と強化材とよりなる混合溶湯が遠
心鋳造装置にて鋳造される際、強化材はマトリックス金
属との比重の差に応じて、鋳造される中空円筒体の外周
縁及び/又は内周縁に遠心力の作用によって積極的に偏
析するので、外周縁及び内周縁の少なくとも一方が強化
材にて選択的に強化された中空円筒体を能率良く低廉に
製造することができる。
また本発明による中空円筒体の製造方法によれば、強化
材にて強化された部分以外の部分は実質的にマトリック
ス金属としての金属のみよりなるので、その部分の加工
性は非常に優れており、中空円筒体の全体を強化材にて
強化する場合に比して、その部分に対し研削などの加工
を容易に且精度良く行なうことができる。
更に、本発明による中空円筒体の製造方法によれば、マ
トリックス金属の溶湯と強化材とよりなる混合溶湯が遠
心#h造装置により鋳造される際、マトリックス金属の
溶湯も比較的大きな遠心力を受け、比較的大ぎな圧力に
て加圧されるので、高圧鋳造法の場合と同様、マトリッ
クス金属の溶湯との濡れ性の悪い強化材が使用される場
合にも、強化材とマトリックス金属との結合性を向上さ
せることができる。
尚本発明による中空円筒体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、ピッチ
カーボンなどの短繊維、チタン酸カリウム、炭化ケイ素
、窒化ケイ素などのボイス力、炭素粒子の如き種々の材
料の粒子の如く、マトリックス金属溶湯の流動性に悪彰
彎を及ばずことがなく、しかも製造される中空円筒体の
外周縁及び/又は内周縁の耐摩耗性などを向−トさせる
ことのできる強化材であることが好ましい。
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。
実施例1 第1図に示されている如き横形遠心鋳造装置を用いて実
質的に内周縁のみが炭素繊維にて強化された内燃機関用
シリンダライナを製造した。この実施例に於て使用され
た遠心鋳造装置1は、第1図に示されている如く、端壁
2及び3により両端を閉じられた円筒形の鋳枠4を有し
ている。鋳枠4内には該鋳枠に対し着脱自在に固定され
た円筒形の鋳型5が配置されている。鋳枠4は二つのロ
ーラ6及び7上に回転可能に載置されており、これらの
ローラ6及び7を介して図には示されていない電動機に
より軸線8の周りに高31i度にて回転されるようにな
っており、鋳型5内には端壁2に5− 設けられた孔9に挿通された樋10を経て金属溶湯11
が導入されるようになっている。
まず平均繊維径12μ、平均繊維長611111.比重
1.6の炭素[(呉羽化学工業株式会社製)をアルミニ
ウム合金(JIS規格AC8B、比重2゜76、溶湯の
比重的2.4)の溶湯中に溶湯を攪拌しつつ体積率1.
5%にて混入することにより、アルミニウム合金の溶湯
と該溶湯中に実質的に均一に分散され三次元的にランダ
ム配向された炭素繊維とよりなる混合溶湯11(温度7
30℃)を形成した。次いで鋳枠4及び鋳型5を軸線8
の周りに約200 Orpmの回転速度にて回転させつ
つ、所定量の混合溶湯11を樋10を経て鋳型5内に導
入した。鋳型5内の混合溶湯11が完全に凝固した後、
鋳枠4及び鋳型5の回転を停止し、端壁3を取外して鋳
型5内より鋳造された中空円筒体を取出した。かくして
鋳造された中空円筒体の内周面を研削により仕上げるこ
とにより、外径10011I11内径88.5ml、長
さ15’Og+mのシリンダライナ12を形成した。
6− かくして製造されたシリンダライナ12はマトリックス
金属としてのアルミニウム合金のみよりなるシリンダラ
イナよりもはるかに耐摩耗性及び摺動特性に優れたもの
であった。また−[述の如く製造されたシリンダライナ
を切断し、その断面を顕微鏡にて観察したところ、第2
図に示されている如(、シリンダボアを郭定するシリン
ダライナの内周面部13のアルミニウム合金14は内周
面15に対し実質的に平行にランダム配向された炭素繊
維16にて強化されており、炭素繊維16の体積率は約
4.0%であった。
実施例2 第3図に示されている如き立形遠心鋳造装置を用いて実
質的に外周縁のみが炭化ケイ素ボイス力にて強化された
Vベルト用プーリを製造した。この実施例に於て使用さ
れた遠心鋳造装置18は、第3図に示されている如く、
実質的に円板形の枠体をなす鋳枠19を有している。鋳
枠19内には該鋳枠に対し着脱自在に固定され内部にプ
ーリを鋳造するためのモールドキャビティ20を有する
鋳型21が配置されている。鋳枠19は軸受22に回転
可能に支持された支持体23上に固定的に載置されてお
り、図には示されていない電動機により軸線24の周り
に高速度にて回転されるようになっている。また鋳型2
1のモールドキャビティ20内には、遠心鋳造装置18
の上方に配置された鋳込み用るつぼ25より、鋳枠19
と一体的に設けられた渇だまり26を経て、金属溶湯2
7が導入されるようになっている。
まず平均w4N径0.35μ、平均繊維長28μ、比重
3.18の炭化ケイ素ボイス力をマグネシウム合金(J
IS規格MC2、比重1.8、溶湯の比重的1.6)の
溶湯中に溶湯を攪拌しつつ体積率6%にて混入すること
により、マグネシウム合金の溶湯ど該溶湯中に実質的に
均一に分散され三次元的にランダム配向された炭化ケイ
素ホイスカとよりなる混合溶湯27(温度700℃)を
形成した。次いで鋳枠19及び鋳型21を軸線24の周
りに約220’0rEllIlの回転速度にて回転させ
つつ、混合溶湯27を鋳込み用るつは25より渇だまり
26を経て鋳型21のモールドキャビティ20内に所定
量導入した。鋳型21内の混合溶湯27が完全に凝固し
た後、鋳枠19及び鋳型21の回転を停止し、鋳枠19
及び鋳型21を分解することにより、鋳型21内より鋳
造された中空円筒体を取出した。かくして鋳造された中
空円筒体の内周面を7ライス加工及び研削により仕上げ
、またV字形の満面を研削により仕上げることにより、
外径12’OH+、内径10III11溝底の直径1 
’O’Omi1外周縁部の厚さ161R111のVベル
ト用プーリを形成した。
かくして製造されたVベルト用プーリはマトリックス金
属としてのマグネシウム合金のみよりなるプーリよりも
はるかに耐摩耗性に優れており、またプーリに全体が炭
化ケイ素ボイス力にて強化されたプーリの場合よりもフ
ライス加工等の加工を容易に行ない得るものであった。
また上述の如く製造されたVベルト用プーリを切断し、
その断面を顕微鏡にて観察したところ、第4図に示され
ている如く、プーリ28の外周縁部29のマグネ9− シウム合金30はプーリ28の外周面31及びV字形溝
32の壁面に対し実質的に平行にランダム配向された炭
化ケイ素ボイス力33にて強化されており、■字形溝3
2に沿う部分の炭化ケイ素ボイス力の平均体積率は約2
2%であった。
11」1 上述の実施例1に於て使用された横形遠心鋳造装置1と
同一の遠心鋳造装置を用いて、外周縁が炭化ケイ素ボイ
ス力にて強化され且内周縁が炭素繊維にて強化されたス
リーブを製造した。
まず実施例1及び実施例2に於て使用された炭素繊維及
び炭化ケイ素ボイス力をアルミニウム合金(JIS規格
AC8B>の溶湯中に溶湯を攪拌しつつそれぞれ体積率
5%にて混入することにより、アルミニウム合金の溶湯
と、該溶湯中に実質的に均一に分散され三次元的にラン
ダム配向された炭素繊維と炭化ケイ素ボイス力とよりな
る混合溶湯(温度73 ’O℃)を形成した。次いで鋳
枠4及び鋳型5を軸線8の周りに約250’0rpnの
回転速度にて回転させつつ、混合溶湯を樋10を軽10
− て200℃の鋳型5内に所定量導入した。鋳型5内の混
合溶湯が完全に凝固した後鋳枠4及び鋳型5の回転を停
止し、端壁3を取外して鋳型5内より鋳造された中空円
筒体を取出した。かくして鋳造された中空円筒体の内周
面及び外周面を研削により仕上げることにより、外径1
00IllII11内径85mm、長さ15’0BIN
+のスリーブ34を形成した。
このスリーブ34はマトリックス金属としてのアルミニ
ウム合金のみよりなるスリーブよりもその外周面及び内
周面に於ける耐摩耗性及び摺動特性がはるかに優れたも
のであった。また上述の実施例1及び実施例2の場合同
様、かくして製造されたスリーブを切断し、その断面を
顕微鏡にて観察したところ、スリーブ34の外周面部3
5及び内周面部36のアルミニウム合金37は、それぞ
れ外周面38及び内周面39に対し平行にランダム配向
された炭化ケイ素小イスカ40及び炭素繊維41にて強
化されており、炭化ケイ素ホイスカ40及び炭素繊維4
1の体積率はそれぞれ約17%、約13%であった。
以上に於ては本発明を幾つか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
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1及び実施例3に於て使用された横形遠
心鋳造装置を示す解図的縦断面図、第2図は実施例1に
於て製造されたシリンダライナを示す解図的部分断面図
、第3図は実施例2に於て使用された立形遠心鋳造装置
を示す解図的縦断面図、第4図は実施例2に於て製造さ
れたVベルト用プーリを示す解図、第5図は実施例3に
於て製造されたスリーブを示す第2図と同様の解図的部
分断面図である。 1・・・遠心鋳造装置、2.3・・・端壁、4・・・鋳
枠。 5・・・鋳型、6.7・・・ローラ、8・・・軸線、9
・・・孔。 10・・・樋、11・・・混合溶湯、12・・・シリン
ダライナ、13・・・内周面部、14・・・アルミニウ
ム合金。 15・・・内周面、16・・・炭素繊維、18・・・遠
心鋳造装置、19・・・鋳枠、20・・・モールドキャ
ビティ。 21・・・鋳型、22・・・軸受、23・・・支持体、
24・・・軸線、25・・・鋳込み用るつぼ、26・・
・場だまり。 27・・・混合溶湯、28・・・Vベルト用プーリ、2
9・・・外周縁部、30・・・マグネシウム合金、31
・・・外周面、32・・・V字溝、33・・・炭化タイ
索ホイスカ。 34・・・スリーブ、35・・・外周縁部、36・・・
内周縁部、37・・・アルミニウム合金、38・・・外
周面、39・・・内周面、40・・・炭化ケイ素ボイス
力、41・・・炭素繊維 特 許 出 願 人  トヨタ自動車株式会社代   
  理     人   弁理士  明  石  昌 
 毅13− 第1図 第2図  第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 外周縁及び内周縁の少なくとも一方が強化材にて強化さ
    れた中空円筒体の製造方法にして、マトリックス金属の
    溶湯とマトリックス金属の比重とは異なる比重を有する
    強化材とよりなる混合溶湯を遠心鋳造装置にて鋳造する
    中空円筒体の製造方法。
JP12701582A 1982-07-20 1982-07-20 周縁強化型中空円筒体の製造方法 Pending JPS5916662A (ja)

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