JPS5923832A - 複合材料部材の製造方法 - Google Patents

複合材料部材の製造方法

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JPS5923832A
JPS5923832A JP13422982A JP13422982A JPS5923832A JP S5923832 A JPS5923832 A JP S5923832A JP 13422982 A JP13422982 A JP 13422982A JP 13422982 A JP13422982 A JP 13422982A JP S5923832 A JPS5923832 A JP S5923832A
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堂ノ本 忠
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/06Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body formed by casting
    • 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
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • 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
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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、複合材料部材の¥A造方法に係り、更に詳細
には周縁部のみが選択的に強化材にて強化された複合材
料部材の製造方法に係る。
強化繊維、粒子、ボイス力などを強化材とし、アルミニ
ウム合金などを71〜リツクス金属とする複合材料の製
造方法として、拡散接合法、液体浸透法、焼結法、高圧
t)1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¥J1方法のうち、鋳型内に強化材を装填した
後、該鋳型内にマトリックス金属の溶湯を導入し、該鋳
型に係合づるプランジャによってマトリックス金属の溶
湯を鋳型内にて加圧しつつ凝固さけ−る高圧鋳造法は、
濡れ性の悪い強化材についてもマトリックス金属と強化
材との結合性に優れた任意の形状の複合材料部材を製造
することができ、また大型の真空創成装置などを必要と
しないなどの利点を有している。
しかしかかる高圧鋳造法に於ては、強化材とマトリック
ス金属との複合化に先立って強化材を所定の形状の成形
体に形成しな(プればならないという問題があり、特に
周縁部のみが選択的に強化材にて強化された複合材料部
材を製造するに際しては、製造される複合材お1部月の
周縁部のみを選択的に強化し得るよう、強化材を所定の
形状の成形体に形成し且鋳造中もその成形体を鋳型内の
所定の位置に保持しなければならないため、周縁部のみ
が選択的に強化材にて強化された複合材利部材を、鋳造
に先立って強化材を成形体に形成する従来の高圧鋳造法
により製造り−ることは非常に困難である。
本発明は、従来の高圧鋳造法により周縁部のみが選択的
に強化材にて強化された複合材料部材を製造する場合に
於ける上述の如き不具合に鑑み、鋳造に先立って強化材
を所定の形状の成形体に形成しなくても、周縁部のみが
選択的に強化材にて強化された複合材料部材を容易に且
能率良く製造することのできる複合材料部材の製造方法
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、強化材と溶媒どの混合
物を鋳型のモールドキャビディに着装し、前記混合物を
乾燥させ、前記モールドキャビティ内に金属溶湯を注渇
し、前記金属溶湯を前記モールドキャビティ内にて加圧
しつつ凝固さける複合材11部材の製造方法によって達
成される。
本発明による複合材料部材の製造方法によれば、鋳造に
先立って強化材が鋳型のモールドキャビディの壁面に付
着され、しかる後高圧鋳造によって複合材料部材が製造
されるので、強化材を成形体に形成しなく“Cも、周縁
部のみが選択的に強化材にて強化された複合材料部材を
容易に且能率良く製造づることかでき、また真空創成装
置を必要とすることなく強化材とマトリックス金属との
結合性に優れた任意の形状の複合材料部材を製造し得る
という高圧鋳造法の利点を活かづことができる。
尚、本発明による複合材料部材の製造方法に於て使用さ
れる溶媒は、乾燥することにより消失する水、アルコー
ルの如き有機溶媒、又はそれらの混合液であってよく、
また強化材と溶媒との混合物を鋳型のモールドキャビテ
ィの壁面に@装し、該混合物を乾燥させた後にも、強化
材が鋳型のモールドキャビディの壁面に強固にイ(」着
した状。態を紺持し得るよう、乾燥により固化づるコロ
イダルシリノJ、水ガラス、」ロイダルアルミブの如ぎ
無機バインダが強化材と溶媒との混合物に添加されても
よい。また本発明による複合材料部材の製造方法に於て
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緒、チタン酸カリウム、
炭化ケイ素、窒化ケイ素などの小イス力、腹素粒子の如
き種々の材料の粒子などであってよい。更に、強化材と
溶媒どの混合物を鋳型の七−ルドキ17ビテイの壁面に
着装覆ることは、強化材や溶媒の種類や混合物の粘性な
どに応じて、刷毛などによる塗布やスプレーなどによる
吹付けなどによって行なわれてよい。
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。
第1図及び第2図はそれぞれ本発明による複合材料部材
の製造方法の一つの実施例に於(〕る強化材着装工程及
び鋳造工程を示ず前回的縦断面図である。これらの図に
於て、1はこの実施例に於て使用された鋳造装置を示し
ており、この鋳造装置1は鋳造されるべぎピストンの外
周面を郭定するモールドキャビティ2を有する下型3と
、鋳造されるべきピストンの下端面を郭定する上型4と
、ufmされるべきピストンの内周面を郭定する外周面
を有し、図には示されていないラム装置の如き加圧保持
手段により第2図に示された位置まで図にて下方へ押イ
」けられるよう構成された雄型パンチ5どよりなってい
る。
かかるtUfjK置1を装いて、2200cc4気筒4
サイクルfイーゼルエンジン用のビスl−ン(直t¥9
’Qmm、長さ1’OOmm)であツー(、%のヘッド
部及びスカート部の外周縁が強化繊維にて強化されたピ
ストンを製造した。まり゛繊11flB’0.2−0゜
5μ、繊肩1長20〜50μの炭化ケイ素71−イス力
を、無機バインダ′である」1ニ1イタルシリ力の15
%水溶液中に水溶液を攪拌しつつ30体積%にて混入し
た。次いでかくして形成された混合液6を、第1図に示
されている如く、120〜150℃に加熱された下型3
のモール1−キ17ビテイ2の壁面に、刷毛により1.
2mmの厚さにて塗布した。
次いで下型3のモールドキャビティ2の壁面に塗布され
た混合液を充分乾燥さ1、七−ルトキトビデイ2の壁面
に炭化ケイ素ボイス力6が01着した状態にて、モール
ドキャビティ2内に740 ℃のアルミニウム合金(J
IS規格八〇へ△)の溶湯8を素早く注渇し、上型4に
て型締めした後、mmBを雄型パンチ5により15 ’
O’0 ’RQ/ an’の加圧力にて約12’O秒間
加圧保持し、溶湯8が完全に凝固した後、その凝固体を
下型3内よりノックアラ1−ピン9により取出した。
かくして形成されたピストン粗形体のヘッド部及びスカ
ート部を切断し−Cその断面を顕微鏡にて観察したとこ
ろ、それらの部分はそれぞれピストンのヘッド部及びス
カート部の外周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を強化材としアルミニウム合金
を71へリックス金属とづる複合材料よりなっており、
その強化材の体積率は約12%であった。また上述の如
く製造されたピストン粗形体のヘッド部及びスノJ−ト
部より幾つかの試験片を作成し、それらの試験片につい
て熱伝導率、熱膨張係数、引張り強度、弾性などの測定
試験を行なったところ、熱伝導率及び熱膨張係数はマト
リックス金属としてのアルミニウム合金のみよりなる試
験片に比して小さく、また引張り強度及び弾性はアルミ
ニウム合金のみよりなる試験片に比して高いことが認め
られた。
以上の結果より、この実施例によれば、断熱性が高く、
熱膨張が小さく、耐摩耗性及び耐熱性に優れ、しかも高
強度及び高弾性を有するピストンを容易に且能率良く製
造覆ることがでさることが解る。
第3図及び第4図はそれぞれ木ブで明による複合材料部
材の製造方法の伯の一つの実施例に於のる強化材着装工
程及び鋳造工程を示づ前回的部分縦断面図である。これ
らの図に於て、11はこの実艶例に於て使用された鋳造
装置を示し−CJ)す、この銃造装@11は互いに共働
して1′イスクホイールを鋳造するだめのモールドキャ
ビティ12を郭定する下型13と上型14と水平分割型
15とJ、すなっている。上型14は軸線16に沿つC
」ニ下動じ得るようになっており、水平分割型15は軸
線16の周りに複数個のセグメン1−に分割されCおり
、それぞれ軸線16へ向[)で又はこれより頗れる方向
へ水平に移動し得るようになっている。
また下型13のシリンダボア17内には軸線16に沿っ
て往復動可能に加圧パンチ18が挿通されており、この
加圧パンチ18によりモールドキャビ−ティ12内に導
入された溶湯19が所定の圧力に加圧されるようになっ
ている。
かかる鋳造装置11を用いて、自動車の車輪のディスク
ホイールであってそのリム部の外周縁が強化繊随に−C
強化されたディスクホイールを製造した。まず平均繊維
径1.3μ、平均繊維長180μの窒化ケイ素ホイスカ
を無機バインダであるコロイダルアルミナの10%水溶
液中に水溶液を攪拌しつつ25体積%にて混入した。次
いでかくして形成された混合液2oを、第3図に示され
て、いる如く、約120℃に加熱され型聞きされた下型
13、」二型14、及び水平分割型15のモールドキャ
ビブイ12のリム部を郭定Jる部分の壁面に刷毛により
2.’Ommの厚さにて塗布した。
次いでモールドキャビティ12の壁面に塗布された混合
液を充分乾燥させ、モールドキャピテイ2の壁面に窒化
ケイ素小イスカ21が付着した状態にて水平分割型15
を下型13に対し型締めし、モールドキャビティ12内
に73 ’O℃のアルミニウム合金(JIS規格△C4
C)の溶湯19を素早く注渇し、上型14を型締めした
後、溶湯19を加圧パンチ18により1200kg/ア
9の加圧力にて約60秒間加圧保持し、溶i@19が完
全に強固した後その凝固体を鋳造装@11より取出した
かくして形成されたディスクホイール相形体のリム部を
切断してその断面を顕微鏡にて観察したところ、リム部
の周縁部はその表面に対し実質的に平行にランダム配向
された窒化ケイ素ボイス力を強化材としアルミニウム合
金を71〜リツクス金属とする複合材料よりなっており
、窒化ケイ素ボイス力はリム部の表面より約1.5mm
の範囲に亙って分布していることが認められた。また窒
化ケーイ素ホイスカにて強化された部分のみを切出し、
その比重を測定することにより窒化ケイ素小イス力の体
積率を求めたところ、約12%であった。
以上の結果より、この実施例によれば、リム部の周縁部
が強化繊維にて強化されてiJ3す、従ってリム部外周
面が耐摩耗性、強度、及び剛性に優れており、リム部の
表面に対し塗装などの表面処理を行なう必要のない薄肉
且軽量のアルミニウムディスクホイールを容易に且能率
良く製造することができることが解る。
以上に於ては本発明をディーゼルエンジン用ビス]−ン
及び自動車用ディスクホイールの製造に対し適用された
本発明による複合材料部材の製造方法の二つの実施例に
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図及び第2図はそれぞれ本発明による複合月利部材
の製造方法の一つの実施例に於ける強化材着装工程及び
鋳造]二程を示す前回的縦断面図、第3図及び第4図は
それぞれ本発明による複合材料部材の製造方法の他の一
つの実施例に於ける強化材着装工程及び鋳造工程を示す
前回的部分縦断面図である。 1・・・鋳造装置、2・・・モールドキャビティ、3・
・・下型、4・・・上型、5・・・雄型パンチ、6・・
・混合液。 7・・・炭化ケイ素ホイスカ、8・・・溶湯、9・・・
ノックアウトビン、11・・・鋳造装置、12・・・モ
ールドキャビティ、13・・・下型、14・・・上型、
15・・・水平分割型、16・・・軸線、17・・・シ
リンダボア、18・・・加圧パンチ、19・・・溶湯、
20・・・混合液、21・・・窒化ケイ素ボイス力 特 許 出 願 人  トヨタ自動車株式会社代   
  理     人   弁理士  明  石  昌 
 穀筒1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)強化材と溶媒との混合物を鋳型のモールドキVビ
    ティに着装し、前記混合物を乾燥させ、前記モールドキ
    ャビティ内に金属溶湯を注渇し、前記金属溶湯を前記モ
    ールドキャビティ内にて加圧しつつ凝固さゼる複合材料
    部材の製造方法。 (2、特許請求の範囲第1項の複合材料部材の製造方法
    に於て、前記混合物は乾燥により固化Jる無機バインダ
    を含有していることを特徴どする複合月利部材の製造方
    法。
JP13422982A 1982-07-30 1982-07-30 複合材料部材の製造方法 Granted JPS5923832A (ja)

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JP13422982A JPS5923832A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 複合材料部材の製造方法
DE8383107451T DE3378107D1 (en) 1982-07-30 1983-07-28 Method of manufacturing a surface composite reinforced member
EP83107451A EP0101948B1 (en) 1982-07-30 1983-07-28 Method of manufacturing a surface composite reinforced member

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JPS5923832A true JPS5923832A (ja) 1984-02-07
JPH0316220B2 JPH0316220B2 (ja) 1991-03-05

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DE3378107D1 (en) 1988-11-03
EP0101948B1 (en) 1988-09-28
JPH0316220B2 (ja) 1991-03-05
EP0101948A2 (en) 1984-03-07
EP0101948A3 (en) 1985-05-15

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