JPS59220273A - 繊維複合鋳造部材の製造方法 - Google Patents

繊維複合鋳造部材の製造方法

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JPS59220273A
JPS59220273A JP9493583A JP9493583A JPS59220273A JP S59220273 A JPS59220273 A JP S59220273A JP 9493583 A JP9493583 A JP 9493583A JP 9493583 A JP9493583 A JP 9493583A JP S59220273 A JPS59220273 A JP S59220273A
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JP
Japan
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fiber
fibers
molding
composite
casting
Prior art date
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Pending
Application number
JP9493583A
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English (en)
Inventor
Harumichi Hino
治道 樋野
Hiroe Okawa
広衛 大川
Yutaka Makuchi
裕 馬久地
Katsuhiro Kishi
岸 克宏
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59220273A publication Critical patent/JPS59220273A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B22D19/14Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (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】 (産業上の利用分野) この発明は、例えば、自動車用構造部品、建雇機械用構
造部品、農業機械用構造部品、宇宙航空機器用構造部品
等々の各種構造部品の部品そのものあるいは素材として
使用することができる繊維複合鋳造部材の製造方法に関
するものである。
(従来技術) この種の繊維複合鋳造部材を製造するためのイy、 4
の方法としては、ある特性を有する繊維成性を有する繊
維成形体とを挟着し てこの挟着体を金型内に設置し、この金型内に軽合金溶
湯を注入して高圧凝固鋳造法により繊維複合鋳造部材を
製造するものカマある(特開昭53−37104号)。
この繊維複合鋳造部材は、この鋳造部材に要求される部
分的に異なる特性をこの鋳造部材に複合させた各繊維に
よって得ようとするものであり、従前の単一繊維複合鋳
造部材よりもさらに一歩進んだものといえる。
ところが、異なる特性を有する繊維成形体を挟着してこ
の挟着体を高圧凝固鋳造法により鋳造部材内に複合させ
る従来の方法では、異なる特性を有する繊維成形体を組
合わせて挟着するのが煩雑であることに加えて、両繊維
成形体の挟着部に空隙を生じやすく、高圧凝固鋳造法に
より鋳造した場合に軽合金溶湯が前記空隙部分に優先的
かつ強圧的に流入する傾向があるため結果的に繊維を含
有しない軽合金だけの不連続層が生じ、この不連続層が
繊維複合鋳造部材の全体的な強度特性を低下させること
があるという問題点を有していた。
(発明の目的) この発明は、」二記したような従来の問題点に着目して
なされたもので、異なる特性を有する2種以上の繊維の
各隣接部分において高圧鋳造時に溶湯のさし込みが生ず
るのを防ぐことができ、とくに繊維の隣接部分において
強度特性の低下した部分を生ずることがないようにした
繊維複合鋳造部材の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
(発明の構成) この発明は、2種以上の繊維を複合した繊維複合鋳造部
材を製造するに際し、−の繊維成形体と他の繊維成形体
とを隣接部分において互いに繊維同士がからみ合った状
態に成形された複合繊維成形体を高圧凝固鋳造法によっ
て鋳造部材の所定個所に複合させるように構成したこと
を特徴とするものである。
この発明に使用されるl!ll維としては、カーボン繊
維、ガラス繊維、シリコンカーバイド繊維、シリコンナ
イトライド繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維、ボロン
繊維、ステンレスS繊維等々の金属繊維や非金属繊維(
セラミ・ンク繊維等)の結晶体あるいは非晶質体(アモ
ルファス)の中から適宜選んで使用することができる。
また、この繊維の直径や長さは、仕様目的等1′一応じ
て適宜選定するのが望ましいことはいうまでもない。
一方、鋳造部材の母材としては、金属(FRMの場合)
あるいはプラスチック(FRPの場合)等の中から使用
目的等に応じて適宜選択する。
そして、2腫以」−の繊維を各隣接部分においてからみ
合わせるに際しては1例えばスラリー中に一方の繊維を
混入させておき、このスラリー中に、前記繊維の長さよ
りも小さいメ・ンシュのフィルター(例えば、金1iI
21)を入れて、このフィルターの片面側より吸引を開
始し、フィルターの反対面側に前記スラリー中の繊維を
付着堆積させることによって、まず一方の繊維の集合体
を形成する。次に、前記一方の繊維の集合体が付着した
ままのフィルターを、前記繊維よりも長さの大き0別の
繊維を混入させたスラリー中に入れて、再び吸引を開始
することによって、前記一方の繊維に前記別の繊維をか
らみ合わせると共にさらに堆積させて、2種の繊維がそ
れらの隣接部分でかみ合った繊維集合体を得る。そして
、3種以上の繊維を集合させる場合あるいは前記別の繊
維を前記一方の繊維ではさむような場合などには上記と
同様の工程を繰返す。また、上述の場合には、2種の繊
維集合体ともスラリー中に混入させた繊維をフィルター
に吸引付着堆積させることにより形成しているが、1種
または2種以上の繊維集合体をあらかじめ従来既知の方
法によって個別に形成しておき、この繊維集合体を別の
繊維を混入したスラリー中に浸漬して前記m維集合体を
介して吸引することにより、前記繊維集合体に前記別の
繊維をからみ合わせて且つ堆積させるようにすることも
できる。そして、場合によっては2種以上の繊維集合体
を別々に形成してこれらを前記スラリー中の繊維のから
み合わせによって一体化することもできる。
次に、得られたm維集合体を適宜必要に応じて成形して
複合繊維成形体としたのち、この複合繊維成形体を鋳造
装置の金型ギヤヒティ所定部分に配設し、ダイカスト法
、溶湯制状造法等の高圧凝固鋳造法によって鋳造して、
所定個所に前記複合繊維成形体を複合させた鋳造部材を
得る。
(実施例1) この実施例では、一方のm維(以下、「繊維A」とする
。)として、直径3ルm、長さ5007zmのアルミナ
質短繊維を用い、他方の#i!m (以下、「繊維B」
とする。)として、直径2pm。
長さ2+n+nのガラス質短繊維を用いた。
そして、まず、第1図に示すように、水層l内に、コロ
イダルシリカ1%、有機質バインダ5%、残部水よりな
るスラリー2を入れ、このスラリー2中に前記繊維Aを
混入して攪拌具3により攪拌した。次いで、底面側が開
口し且つ上面側に吸引ホース4を接続すると共に内部に
金、1121製のフィルター5を取付けた枠体6をスラ
リー2中に浸漬し、図示しない吸引ポンプにより前記吸
引ホース4を介して吸引を開始した。この吸引によって
、スラリー2はフィルター5を通って吸引ホース4中に
吸い込まれるが、繊維Aはフィルター5に掛かって刺着
し、次第に堆積して第1図に示すような繊維Aの集合体
8が形成される。
続いて、第2図に示すように、別の水層11内に、コロ
イダルシリカ5%、無機質バインダ5%、残部水よりな
るスラリー12を入れ、このスラリー12中に、前記ガ
ラス質短H&維Bを混入して攪拌具13により攪拌した
。次いで、前記繊維Aがイリ着堆積したままの枠体6を
スラリー12中に浸漬し、図示しない吸引ポンプにより
前記と同様に吸引を開始した。この吸引によって、スラ
リー12は繊維Aおよびフィルター5を通して吸引ホー
ス4中に吸い込まれるが、繊mBはm維Aに掛かって両
繊維A、Bがからみ合い、さらに吸引を続けることによ
って繊維Bが堆積して第2図に示すような繊維Aの集合
体8と繊維Bの集合体14がその隣接部分でからみ合っ
た繊維集合体15がり!Iられる。
次に、このようにして得られた繊維集合体15をプレス
成形したのち焼成し、第3図に示すように、m維Aから
なるーの繊維成形体のかさ密度が0 、5 g 7cm
3. 繊aBからなる他の繊維成形体のかさ電度が0 
、65 g / mm3になるように調整された複合繊
維成形体20を得た。
次いで、前記複合繊維成形体20を第4図に示すピスト
ン成形型21内に設置した。なお、図において、22.
23は型枠、24は上型枠、25はスリーブ、26はプ
ランジャ、27は注湯口である。そして、るつぼ28内
に、鋳造用アルミニウム合金(JIS  AC8A)溶
湯29を汲んだのち注湯口27より注渇し、続いてプラ
ンジャ26を前嚢させてピストン成形型21内に前記合
金溶湯29を鋳込む高圧凝固鋳造法により鋳造し、ピス
トン頭部に複合繊維成形体20が鋳包まれたピストン素
材を製作した。
次にt55図に示すように、上記によって製作したピス
トン素材30の頭部に鋳包まれた複合繊維成形体20に
対して機械加工を施して燃焼室31を形成した。
この後、複合繊維成形体20の観察を行ったところ、繊
維Aとm維Bとの間の境界は明瞭でなく、両繊維成形体
の境界部分への合金溶湯29のさし込みによる不連続層
は発生していなかった。
また、ピストンに成形してエンジンに組込んで111i
J久試験を行った結果、」−記ピストンでは、高温強度
および耐熱性が要求される部分に高強度でかつ高弾性の
アルミナ質繊維を埋設し、他の部分に比較的低級でかつ
安保なガラス質繊維を埋設して複合化させているため、
ピストンに要求される断熱性、低熱膨張等の特性を著し
く向上させることが可能であり、燃費の低減およびエミ
ッション性の改善等を実現することができた。
(実施例2) 実施例1と同様の工程により行ったが、ここでは、フィ
ルター5に繊維Aを付着堆積させて繊維Aの集合体8を
形成したのち、繊維Aと繊維Bとを混入したスラリー中
で同様に吸引を行って、繊MtAに繊MA、!−繊維B
をからませると共にこれらを若干堆積させ、次いで、繊
維Bを混入したスラリー中で同様に吸引を行って、MI
 Mt p、および繊維BにmmBをからませると共に
堆積させて繊維Bの集合体を形成した。
その後、実施例1と同様にしてプレス成形および焼成を
行って複合繊維成形体を成形したのち、この複合繊維成
形体をピストンの頭部に鋳包んだ。続いて、複合#l!
維成形成形体して機械加工を施すことにより燃焼室31
を形成し、複合繊維成形体部分の観察を行ったところ、
繊維の分布が(lli維A)−(繊維A十繊維B)−(
繊維B)と連続していて不連続層の発生は認められなか
った。
(実施例3) 繊維Aの集合板状体を丸めて円筒状にし、この円筒状繊
維集合体を吸引装置の吸引口にセントした。次いで、繊
維Bを混入したスラリー中に前記円筒状繊維集合体およ
び吸引口を浸漬したのち、円筒状繊維集合体の外周部側
からスラリーの吸引を行い1円筒状繊維集合体の内面に
繊維Bをからませると共に堆積させて円筒状複合繊維集
合体を得た。次に、この円筒状複合#li維集金集合体
しプレス成形を行ったのち焼成して所定形状の円筒状複
合繊維成形体を得た。次に、円筒状の鋳造空間を有する
シリンダ成形型内に前記円筒状複合繊維成形体を設置し
たのち、鋳造用アルミニウム合金(J I S  AC
8A)溶湯を鋳込むことにより。
内周側に高強度でかつ高弾性のアルミナ質繊維が複合さ
れていると共に外周側に断熱性を有し且つ安価なガラス
質繊維が複合されているシリンダライナを製作した。
このシリンダライナは、アルミニウム合金製で軟量であ
り、しかも強度、内面の耐摩耗性等に優れたものであっ
た・ なお、上記実施例のほか、内燃機関用ロッカーアームや
コンロッドなどに適用した場合にも良好な結果を得るこ
とができた。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明によれば、−の繊維
成形体と他の繊M成形体とを隣接部分において互いに繊
維同士がからみ合った状態に成形された複合1Mm成形
体を高圧凝固鋳造法によって鋳造部材の所定個所に複合
させるのようにしたから、2種以上の繊維の各々境界部
分において高圧鋳造時に溶湯のさし込みが生ずるのを防
ぐことができ、繊維の境界部分において強度特性の低下
した部分を生ずることのない繊維強化複合鋳造部材を得
ることが可能であり、例えば繊維複合鋳造部材の特に高
性能を必要とする部分にのみ高価な繊維を複合させ、他
の部分は低価格の繊維を複合させることも可能であり、
品質を高く維持した上でコストの低減をはかることがで
きるなどの非常に優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図はこの発明の実施例を工程順に示す
図であって、第1図は繊維Aを堆積集合させる要領を示
す縦断面説明図、第2図は繊#IBを堆積集合させる要
領を示す縦断面説明図、第3図は繊維成形体の正面図、
第4図はピストン成形型の縦断面図、第5図はピストン
の部分断面説明図である。 8・・・繊維Aの集合体、14・・・繊維Bの集合体、
15・・・繊@A 、 Hの集合体、20・・・複合繊
維成形体、30・・・ピストン素材(繊維複合鋳造部材
)。 44+r訂出願人  1]産自動車株式会社代理人弁理
士 小  JJ7.    盟01員 4 箒3目

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−の繊維成形体と他の繊維成形体とを隣接部分に
    おいて互いに繊維同士がからみ合った状態に成形された
    複合繊維成形体を高圧凝固鋳造法によって鋳造部材の所
    定個所に複合させたことを特徴とする繊維複合鋳造部材
    の製造方法。
JP9493583A 1983-05-31 1983-05-31 繊維複合鋳造部材の製造方法 Pending JPS59220273A (ja)

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JP9493583A JPS59220273A (ja) 1983-05-31 1983-05-31 繊維複合鋳造部材の製造方法

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JPS59220273A true JPS59220273A (ja) 1984-12-11

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242736A (ja) * 1988-03-23 1989-09-27 Suzuki Motor Co Ltd 複合材用プリフォームの製造方法
US6432557B2 (en) 1999-08-10 2002-08-13 Nhk Spring Co., Ltd. Metal matrix composite and piston using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01242736A (ja) * 1988-03-23 1989-09-27 Suzuki Motor Co Ltd 複合材用プリフォームの製造方法
US6432557B2 (en) 1999-08-10 2002-08-13 Nhk Spring Co., Ltd. Metal matrix composite and piston using the same

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