JPS5967337A - 複合材料の半溶融加工法 - Google Patents
複合材料の半溶融加工法Info
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- JPS5967337A JPS5967337A JP57177049A JP17704982A JPS5967337A JP S5967337 A JPS5967337 A JP S5967337A JP 57177049 A JP57177049 A JP 57177049A JP 17704982 A JP17704982 A JP 17704982A JP S5967337 A JPS5967337 A JP S5967337A
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
- F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
- F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
- F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S164/00—Metal founding
- Y10S164/90—Rheo-casting
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。
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、複合月利の加工法に係り、更に1川には複合
材わ1の71−リックス金属が一部溶融された状態又は
完全に溶融された状態にて複合材料に対し塑性前二りが
行なわれる複合材Hの半溶融加工法に係る。
材わ1の71−リックス金属が一部溶融された状態又は
完全に溶融された状態にて複合材料に対し塑性前二りが
行なわれる複合材Hの半溶融加工法に係る。
複合材11’i+の一つとして、アルミナ繊維の如き繊
維、黒鉛粒子の如き粒子、炭化ケイ素ボイス力の如きボ
イス力を強化材とし、アルミニウl\合金の如き金属を
7トリツクスと覆る複合月利は従来より知られている。
維、黒鉛粒子の如き粒子、炭化ケイ素ボイス力の如きボ
イス力を強化材とし、アルミニウl\合金の如き金属を
7トリツクスと覆る複合月利は従来より知られている。
この複合(ΔN’!lは71−リックスとしての金属を
高強度及び高弾性を有する強化SINなどにて強化した
ものであり、従ってマトリックスとしての金属のみより
なる材料に比して引張り強さや耐摩耗性の如き機械的性
質に優れていることから、自動車1′″J航空1大の種
々の部品に対し複合月利を適用す′る試みが従来J、り
広く行なわれている。
高強度及び高弾性を有する強化SINなどにて強化した
ものであり、従ってマトリックスとしての金属のみより
なる材料に比して引張り強さや耐摩耗性の如き機械的性
質に優れていることから、自動車1′″J航空1大の種
々の部品に対し複合月利を適用す′る試みが従来J、り
広く行なわれている。
しかし複合材料は強化(Δど71−リックス金属とより
なる複合組織を有づるので、複合材料を所定の部品形状
及び大きさに加■する上で種々の問題がある。即ち金属
材料を所定の部品形状及び大きさに形成する主な加工法
どしては切削加工と塑性hII I[とがあるが、複合
材filを切削油■りる場合には、強化材がマトリック
ス金属に比して著しく硬いため、複合月利を切削油エリ
゛ることは非常に困難であり、またその切削面も非常に
粗くなり、切削工具のMienなどが激しいという問題
があり、また複合材料を塑性加工覆る場合には、強化材
によってマトリックス金属の塑性流動が阻害されるため
、加工率を上げることができず、また高加圧力を要し、
更には所要の方向に配向された強化繊維の配向状態が乱
されたり、強化繊維が破壊されたりするという問題があ
る。
なる複合組織を有づるので、複合材料を所定の部品形状
及び大きさに加■する上で種々の問題がある。即ち金属
材料を所定の部品形状及び大きさに形成する主な加工法
どしては切削加工と塑性hII I[とがあるが、複合
材filを切削油■りる場合には、強化材がマトリック
ス金属に比して著しく硬いため、複合月利を切削油エリ
゛ることは非常に困難であり、またその切削面も非常に
粗くなり、切削工具のMienなどが激しいという問題
があり、また複合材料を塑性加工覆る場合には、強化材
によってマトリックス金属の塑性流動が阻害されるため
、加工率を上げることができず、また高加圧力を要し、
更には所要の方向に配向された強化繊維の配向状態が乱
されたり、強化繊維が破壊されたりするという問題があ
る。
また複合月利を加工せんとづる場合に於ける上述の如き
不具合に鑑み、難加工材の加工法として開発された半溶
融加工法を複合材料の加工に対し適用する試みが行なわ
れているが、従来の複合材料の半溶融加工法に於ては、
マトリックス金属の液相率を高くするど、複合材料のハ
ンドリングが困難となるため、例えば米国特許第3,6
68゜748@に記載されている如く、マトリックス金
属の液相率を25%以上とすることはできず、従って従
来の複合月利の半溶融加工法によっては加]]力を大幅
に低減しま/j 7JII I率を大幅に高く覆ること
ができないどい−う問題が□ある。
不具合に鑑み、難加工材の加工法として開発された半溶
融加工法を複合材料の加工に対し適用する試みが行なわ
れているが、従来の複合材料の半溶融加工法に於ては、
マトリックス金属の液相率を高くするど、複合材料のハ
ンドリングが困難となるため、例えば米国特許第3,6
68゜748@に記載されている如く、マトリックス金
属の液相率を25%以上とすることはできず、従って従
来の複合月利の半溶融加工法によっては加]]力を大幅
に低減しま/j 7JII I率を大幅に高く覆ること
ができないどい−う問題が□ある。
本願発明者等は、複合材料を所定の形状及び大きさに加
工せlυとする場合に於ける上述の如き不具合に鑑み、
従来の複合U %’ilの半溶融加工法を改善づべく種
々の実験的研究を行なった結果、加エリベき複合材わ:
の強化材どして強化繊維などを無機バインダにて互いに
結合させた強化材成形体を用いることにJ、す、従来の
複合月利の半溶融加工 ′法の場合に比してマトリ
ックス金属の液相率をはるかに高く設定することができ
、これにより従来の複合材料の半溶融加工法に比しては
るかに低い加圧力及びはるかに高い加工率にて複合材1
′31を加工し得ることを見出した。
工せlυとする場合に於ける上述の如き不具合に鑑み、
従来の複合U %’ilの半溶融加工法を改善づべく種
々の実験的研究を行なった結果、加エリベき複合材わ:
の強化材どして強化繊維などを無機バインダにて互いに
結合させた強化材成形体を用いることにJ、す、従来の
複合月利の半溶融加工 ′法の場合に比してマトリ
ックス金属の液相率をはるかに高く設定することができ
、これにより従来の複合材料の半溶融加工法に比しては
るかに低い加圧力及びはるかに高い加工率にて複合材1
′31を加工し得ることを見出した。
本発明は、本願発明者等が行なった種々の実験的研究の
結果得られた知見に基き、低加圧力、高加工率にて複合
材料を容易に月能率良く加工し得る方法を提供すること
を目的としCいる。
結果得られた知見に基き、低加圧力、高加工率にて複合
材料を容易に月能率良く加工し得る方法を提供すること
を目的としCいる。
かかる目的は、本発明によれば、無機バインダにて互い
に結合された強化材よりなる強化材成形体とマトリック
ス金属としての金属とよりなる複合材1’3+を前記マ
トリックス金属の液相率が一7IO%以上となるよう加
熱し、これに対し塑性加工を行なう複合材料の半溶融加
工法にJ、って達成される。
に結合された強化材よりなる強化材成形体とマトリック
ス金属としての金属とよりなる複合材1’3+を前記マ
トリックス金属の液相率が一7IO%以上となるよう加
熱し、これに対し塑性加工を行なう複合材料の半溶融加
工法にJ、って達成される。
本発明による複合材料の半溶融加工法によれば、加にさ
れるべき複合月利の強化材としては無機バインダにて互
いに結合された強化繊維などよりなる強化材成形体が使
用されるので、複合材料のマトリックス金属が完全に溶
融された場合にも、マし・リックス金属の骨格としての
作用をなづ強化材成形体によって複合材料の形状が保持
され、従って従来の複合材料の半溶融加工法に比して複
合月利のハンドリング性が大幅に向上し、それ故マトリ
ックス金属の液相率を従来の複合vJ料の半溶融加工法
の場合に比してはるかに大きく設定することができ、こ
れにより鍛造、押出し、圧延の如き加圧を伴う塑性加工
を従来の複合材料の半溶融加工法の場合に比してはるか
に低い加圧力、はるかに高い加工率にて行なうことがで
きる。また本発明による複合材わ1の半溶融加工法によ
れば、上述の如くマトリックス金属の液相率を高く設定
できるので、マトリックス金属の流動性が大きくなり、
従って従来の複合月利の半溶融加工法の場合に比して強
化繊維の破壊の可能性を低減することができるだりでな
く、強化繊維などをマ[〜リツクス金属の流れに沿って
より好ましく配向させることができ、これにより製造さ
れる部材の所要の方向の強度を向上させることができる
。
れるべき複合月利の強化材としては無機バインダにて互
いに結合された強化繊維などよりなる強化材成形体が使
用されるので、複合材料のマトリックス金属が完全に溶
融された場合にも、マし・リックス金属の骨格としての
作用をなづ強化材成形体によって複合材料の形状が保持
され、従って従来の複合材料の半溶融加工法に比して複
合月利のハンドリング性が大幅に向上し、それ故マトリ
ックス金属の液相率を従来の複合vJ料の半溶融加工法
の場合に比してはるかに大きく設定することができ、こ
れにより鍛造、押出し、圧延の如き加圧を伴う塑性加工
を従来の複合材料の半溶融加工法の場合に比してはるか
に低い加圧力、はるかに高い加工率にて行なうことがで
きる。また本発明による複合材わ1の半溶融加工法によ
れば、上述の如くマトリックス金属の液相率を高く設定
できるので、マトリックス金属の流動性が大きくなり、
従って従来の複合月利の半溶融加工法の場合に比して強
化繊維の破壊の可能性を低減することができるだりでな
く、強化繊維などをマ[〜リツクス金属の流れに沿って
より好ましく配向させることができ、これにより製造さ
れる部材の所要の方向の強度を向上させることができる
。
本発明の一つの詳細ld〜特徴によれば、本発明による
複合月利の半溶融加工法は、シリカ、アルミノ゛、ジル
コニア、り[1ミア、レリア、ジルコン、酸化第二鉄の
如き金属酸化物の水性ゾルなどよりなる無機バインダヤ
)リン酸アルミナ、水ガラスなどの無暑幾バインダにて
互いに結合された強化繊維などよりなる強化材成形体を
用いて、高圧鋳造法、遠心鋳造法、ダイキャスト法、低
圧鋳造法、オートクレーブ法の如き加圧鋳造法により製
造された複合材料に対し適用される。
複合月利の半溶融加工法は、シリカ、アルミノ゛、ジル
コニア、り[1ミア、レリア、ジルコン、酸化第二鉄の
如き金属酸化物の水性ゾルなどよりなる無機バインダヤ
)リン酸アルミナ、水ガラスなどの無暑幾バインダにて
互いに結合された強化繊維などよりなる強化材成形体を
用いて、高圧鋳造法、遠心鋳造法、ダイキャスト法、低
圧鋳造法、オートクレーブ法の如き加圧鋳造法により製
造された複合材料に対し適用される。
本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、強化祠による
機械的性質の向上など複合材料としての特徴を確保すべ
く、強化材の休f[率はイの種類に応じて3%以上、好
ましくは10%以上どされる。
機械的性質の向上など複合材料としての特徴を確保すべ
く、強化材の休f[率はイの種類に応じて3%以上、好
ましくは10%以上どされる。
また強化材の体積率を高くすればするほど複合材わ1の
機械的性質は向上するが、強化材の体積率を高くすれば
複合材料のマトリックス金属を完全に溶融さVても、複
合月利に対し低加圧力、高加工率にて加工を行む・うこ
とは困テ11になるので、強化材の体積率はその種類に
応じて60%以下、好ましくは40%以下とされる。
機械的性質は向上するが、強化材の体積率を高くすれば
複合材料のマトリックス金属を完全に溶融さVても、複
合月利に対し低加圧力、高加工率にて加工を行む・うこ
とは困テ11になるので、強化材の体積率はその種類に
応じて60%以下、好ましくは40%以下とされる。
本発明の更に他の一つの特徴によれば、複合材料が−で
のマトリックス金属が半溶融状態又は溶融状態どなるよ
う加熱された場合にも、強化材によって複合材料の形状
が保持されるよ−う、強化材の種類やその性質に応じて
、無機バインダの種類やその使用量を適宜に選定するこ
とにより、強化材成形体の圧縮強さが0 、5 k’(
+、、、/ l、19以上、好ましくは0 、 7 k
!7/ cm9以上どされる。但しマトリックス金属の
塑性流動が大きく阻害されることがないよう、強化材成
形体の圧縮強さは20k(1,/]、りTましくけ15
k(+、/♂以下であることが望ましい。
のマトリックス金属が半溶融状態又は溶融状態どなるよ
う加熱された場合にも、強化材によって複合材料の形状
が保持されるよ−う、強化材の種類やその性質に応じて
、無機バインダの種類やその使用量を適宜に選定するこ
とにより、強化材成形体の圧縮強さが0 、5 k’(
+、、、/ l、19以上、好ましくは0 、 7 k
!7/ cm9以上どされる。但しマトリックス金属の
塑性流動が大きく阻害されることがないよう、強化材成
形体の圧縮強さは20k(1,/]、りTましくけ15
k(+、/♂以下であることが望ましい。
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。
詳細に説明する。
Ul上
本発明による複合材料の半溶融加工法に従ってガソリン
エンジン用−1ネクiイングロツドを製造した。まず三
次元ランダl\配向された平均繊維径0、/1μ、平均
繊維長100μの炭化ケイ素ボイス力の集合体を丁目」
イダルシリ力30%水溶液中に浸漬した後これを常温に
て乾燥させることにより、圧縮強さ5.0kg/、9、
繊維体積率40%の炭化ケイ素小イスノJよりなる繊維
成形体を形成しIこ 。
エンジン用−1ネクiイングロツドを製造した。まず三
次元ランダl\配向された平均繊維径0、/1μ、平均
繊維長100μの炭化ケイ素ボイス力の集合体を丁目」
イダルシリ力30%水溶液中に浸漬した後これを常温に
て乾燥させることにより、圧縮強さ5.0kg/、9、
繊維体積率40%の炭化ケイ素小イスノJよりなる繊維
成形体を形成しIこ 。
次いでこの繊維成形体とアルミニウム合金(JI S
m ’f62024 > トラ高圧u a ?ti (
加圧力10001+g/、jM9、溶湯温度780℃)
にて複合化し、炭化ケイ素小イス力を強化材としアルミ
ニウム合金をマトリックス金属どする複合材131を製
造した。
m ’f62024 > トラ高圧u a ?ti (
加圧力10001+g/、jM9、溶湯温度780℃)
にて複合化し、炭化ケイ素小イス力を強化材としアルミ
ニウム合金をマトリックス金属どする複合材131を製
造した。
次いでこの複合材料J:り第1図に示されている如き直
径501IlllI、長さ35mmの円柱状のビレット
1を切出し、そのビレッ[・1をそのマトリックス金属
としCのアルミニウム合金の液相率が100%(完全溶
融状態)になるよう660℃に約60分間加熱した。次
いC互いにバ働してコネクテ、rング[1ツドの外形を
郭定するそれぞれキャビディ2及び3を有し、約300
℃に加熱された上型4ど下型5とよりなる熱間鍛造装置
6のボア7内に上述の如く加熱されたビレット1を素早
く導入し、ボア7に嵌合づるプランジャ8によりビレッ
[−1を4000にり、/ t、19の圧力にC加圧し
、その加圧状態をマ[・リックス金属としてのアルミニ
ウム合金が完全に凝固するまで保持することにより、一
段鍛造によって第4図に示さ41でいる如きコネクティ
ングロッドの粗形体9を製造した。この場合熱間鍛造装
置6の上型4としては、ボア7がキトビr −r 2及
び3のコネクティングロッドのクランクシャフトどの連
結部を郭定する部分ど連通するよう形成されたものが使
用された。
径501IlllI、長さ35mmの円柱状のビレット
1を切出し、そのビレッ[・1をそのマトリックス金属
としCのアルミニウム合金の液相率が100%(完全溶
融状態)になるよう660℃に約60分間加熱した。次
いC互いにバ働してコネクテ、rング[1ツドの外形を
郭定するそれぞれキャビディ2及び3を有し、約300
℃に加熱された上型4ど下型5とよりなる熱間鍛造装置
6のボア7内に上述の如く加熱されたビレット1を素早
く導入し、ボア7に嵌合づるプランジャ8によりビレッ
[−1を4000にり、/ t、19の圧力にC加圧し
、その加圧状態をマ[・リックス金属としてのアルミニ
ウム合金が完全に凝固するまで保持することにより、一
段鍛造によって第4図に示さ41でいる如きコネクティ
ングロッドの粗形体9を製造した。この場合熱間鍛造装
置6の上型4としては、ボア7がキトビr −r 2及
び3のコネクティングロッドのクランクシャフトどの連
結部を郭定する部分ど連通するよう形成されたものが使
用された。
上述の如く製造されたコネクティングロッド粗形体9に
対しT4熱処理を施した後、クランクシャツ]−挿通孔
10を研削ににつて仕上げ、切断線11に沿って切断し
、ビス[・ンピン挿通孔12を穿孔づることににす、第
5図に示されでいる如きコネクティングロッド13を形
成しに0かくして製造された二]ネタディングロッド1
3は三段鍛造により製造されたこれと同等の強度を有り
−る従来の鋼製のコネクティングロッドに比して約40
%軽量なものであった。
対しT4熱処理を施した後、クランクシャツ]−挿通孔
10を研削ににつて仕上げ、切断線11に沿って切断し
、ビス[・ンピン挿通孔12を穿孔づることににす、第
5図に示されでいる如きコネクティングロッド13を形
成しに0かくして製造された二]ネタディングロッド1
3は三段鍛造により製造されたこれと同等の強度を有り
−る従来の鋼製のコネクティングロッドに比して約40
%軽量なものであった。
また上述の如く製造されたコネクティングロッド粗形体
9のアーム部14よりその長手方向に沿って平行部長さ
2511+111、平行部直径5I!1mの引張り試験
片を切出して引張り試験を行なった。また比較例どして
液相率を20%に設定して二段鍛造にて形成された]ネ
クr =rングロツド粗形体のアーム部より切出された
試験片についても同様の引張り試験を行なった。この引
張り試験の結果、液相率を20%に設定して製造された
コネクティングロッド粗形体より切出された試験片の引
張り強さは53 kg771111+12であるのに対
し、本発明に従って製造されIζコネクティングロッド
相形体より切出された試験片の引張の強さは(3Q k
g/ mm2であった。
9のアーム部14よりその長手方向に沿って平行部長さ
2511+111、平行部直径5I!1mの引張り試験
片を切出して引張り試験を行なった。また比較例どして
液相率を20%に設定して二段鍛造にて形成された]ネ
クr =rングロツド粗形体のアーム部より切出された
試験片についても同様の引張り試験を行なった。この引
張り試験の結果、液相率を20%に設定して製造された
コネクティングロッド粗形体より切出された試験片の引
張り強さは53 kg771111+12であるのに対
し、本発明に従って製造されIζコネクティングロッド
相形体より切出された試験片の引張の強さは(3Q k
g/ mm2であった。
また−り述の引張り試験片をその艮手力向に沿って切断
しイの前面を観察したところ、炭化ケイ素ij(イス力
が非常に微細ぐあリマトリックス金属どしてのアルミニ
ウム合金との識別が困難であるため、ぞの配向状態を確
認づることはできなかったが、上述の引張り試験の結果
にす、マトリックス金属の液相率を高く設定して鍛造加
I ’Jれば、マトリックス金属の塑性流動方向の引張
り強さが増大さh′T、おり、このことから三次元ラン
ダムにて配向されていた強化II維もそのマトリックス
金属の塑性流動方向に好ましく再配向されたものと推測
される。
しイの前面を観察したところ、炭化ケイ素ij(イス力
が非常に微細ぐあリマトリックス金属どしてのアルミニ
ウム合金との識別が困難であるため、ぞの配向状態を確
認づることはできなかったが、上述の引張り試験の結果
にす、マトリックス金属の液相率を高く設定して鍛造加
I ’Jれば、マトリックス金属の塑性流動方向の引張
り強さが増大さh′T、おり、このことから三次元ラン
ダムにて配向されていた強化II維もそのマトリックス
金属の塑性流動方向に好ましく再配向されたものと推測
される。
実施例2
本発明による複合vJ利の半溶融加工法に従っ−Cガソ
リンエンジン用シフトフォークを製造しlζ。
リンエンジン用シフトフォークを製造しlζ。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径1.3μ、平
均繊維長200μの窒化ケイ素ボイス力の集合体を][
1イダルシリ力30%水溶液中に浸漬した後これを常湿
にて乾燥さけることにより、1F縮強さ3.5にり/
、9、繊維体積率30%の窒化ケイ素小イスノJよりな
る繊維成形体を形成した。次いでこの111 Mu成形
体とアルミニウム合金(JIS規格△DC12)とを高
圧鋳造法(加圧力1o。
均繊維長200μの窒化ケイ素ボイス力の集合体を][
1イダルシリ力30%水溶液中に浸漬した後これを常湿
にて乾燥さけることにより、1F縮強さ3.5にり/
、9、繊維体積率30%の窒化ケイ素小イスノJよりな
る繊維成形体を形成した。次いでこの111 Mu成形
体とアルミニウム合金(JIS規格△DC12)とを高
圧鋳造法(加圧力1o。
Ok<I、/、!!、溶湯温度650℃にて複合化し、
窒化クイ素ホイスカを強化材どしアルミニウム合金をマ
[・リツクス金属とづる複合材料を製造した。
窒化クイ素ホイスカを強化材どしアルミニウム合金をマ
[・リツクス金属とづる複合材料を製造した。
次いでこの複合材料より直径18mm、長さ20Qmm
の棒状のビレッ]〜を切出し、そのビレッ1−をその7
1−リックス金属としてのアルミニウム合金の液相率が
50%(半溶融状態)になるよう約560℃に約60分
間加熱した。
の棒状のビレッ]〜を切出し、そのビレッ1−をその7
1−リックス金属としてのアルミニウム合金の液相率が
50%(半溶融状態)になるよう約560℃に約60分
間加熱した。
次いでUいに共働してシフ1−フA−りの外形を郭定J
るキトビディをイjづる十をと下型とよりなる熱間鍛造
′!A置の下型のキトビティ内に上述の如く加熱された
ビレットを素早く導入し、」−型を下型に対し4000
kg、/cs+Qの圧力にて押付()、その押圧状態を
マトリックス金属どじでのアルミニウム合金が完全に凝
固するまで保持づ゛ることにより、一段鍛造によっC第
6図に示されている如きシフ1ヘフA−りの粗形体15
を製造しl:: 。
るキトビディをイjづる十をと下型とよりなる熱間鍛造
′!A置の下型のキトビティ内に上述の如く加熱された
ビレットを素早く導入し、」−型を下型に対し4000
kg、/cs+Qの圧力にて押付()、その押圧状態を
マトリックス金属どじでのアルミニウム合金が完全に凝
固するまで保持づ゛ることにより、一段鍛造によっC第
6図に示されている如きシフ1ヘフA−りの粗形体15
を製造しl:: 。
」二連の如く製造されたシフトフォーク粗形体15に対
し、シト71〜挿通孔16を研削にJ、って仕」二げ、
また図に(よ示されていないシンクロナイザ−のハブス
リーブの74−り溝に係合づる係合面17.18を研削
ににっC仕上げた。かくして製造されたシフトノA−り
はダイキ鵞・ス1〜法などににり製造されたこれど同一
の強度を有する従来のアルミニウム合金製のシフ[・)
A−りに比して小型軽量であり、また係合面17及び1
8の耐摩耗性も従来のシフトフォークに比しではるかに
優れノこ し の で dう つ ノこ 。
し、シト71〜挿通孔16を研削にJ、って仕」二げ、
また図に(よ示されていないシンクロナイザ−のハブス
リーブの74−り溝に係合づる係合面17.18を研削
ににっC仕上げた。かくして製造されたシフトノA−り
はダイキ鵞・ス1〜法などににり製造されたこれど同一
の強度を有する従来のアルミニウム合金製のシフ[・)
A−りに比して小型軽量であり、また係合面17及び1
8の耐摩耗性も従来のシフトフォークに比しではるかに
優れノこ し の で dう つ ノこ 。
実施例3
本発明による複合材オ81の211溶Aj! 7JII
I法に従って刀′ソリンエンジン用ロッカーアームを
I Nした。
I法に従って刀′ソリンエンジン用ロッカーアームを
I Nした。
まず三次元ランダム配向された平均#@維径0.3μ、
平均繊維長20μのヂタン酸カリウムボイスカ(大塚化
学共品株式会社製ティス1− >の集合体を]ロイダル
アルミナ20%水溶液中にに浸漬した後これを古i溝に
て乾燥さけることにJ、す、圧縮強さ2.3にり/ 、
Q、繊維体積率25%のブータン酸カリウム小イス力よ
りなる繊維成形体を形成しIζ。
平均繊維長20μのヂタン酸カリウムボイスカ(大塚化
学共品株式会社製ティス1− >の集合体を]ロイダル
アルミナ20%水溶液中にに浸漬した後これを古i溝に
て乾燥さけることにJ、す、圧縮強さ2.3にり/ 、
Q、繊維体積率25%のブータン酸カリウム小イス力よ
りなる繊維成形体を形成しIζ。
次い−にの4Jli lit成形体とアルミニウ11合
金(JlS規格ΔCTC)とを凸圧鋳造法(加圧力10
00k(J/帷9、溶湯温度730℃)にて複合化し、
ブータン酸カリウムホ・イス力を強化材どしアルミニウ
l\合金をマトリックス金属どづる複合月産11を製造
した。
金(JlS規格ΔCTC)とを凸圧鋳造法(加圧力10
00k(J/帷9、溶湯温度730℃)にて複合化し、
ブータン酸カリウムホ・イス力を強化材どしアルミニウ
l\合金をマトリックス金属どづる複合月産11を製造
した。
次いでこの複合材filより直径2On+m、長さ60
m1l+の円柱状のビレットを切出し、そのビレットを
ぞのマ[・リックス金属どじのアルミニウム合金の液相
率が約80%(半溶融状態)になるよ−う約600℃に
約60分間加熱した。
m1l+の円柱状のビレットを切出し、そのビレットを
ぞのマ[・リックス金属どじのアルミニウム合金の液相
率が約80%(半溶融状態)になるよ−う約600℃に
約60分間加熱した。
次いC上述の実施例1にlρて使用された熱間鍛造装置
と同様の熱間5(k造装置であって、互いに共動してロ
ッカーアームの外形を郭定する主11ビデイをイjcl
る上型と下型どよりなる熱間鍛造装置のボア内に、上述
の如く加熱されたビレッ]〜を素〒く導入し、ボアに嵌
合づ゛るブランシトによりビレッ1〜を3500 k(
1/ an’の圧力にて加圧し、その加圧状態をマトリ
ックス金属としてのアルミニウム合金が完全に凝固覆る
まで保持りることにより、一段鍛造にJ、って第7図に
示されでいる如きロツカーアーl\の粗形体1つを製造
した。
と同様の熱間5(k造装置であって、互いに共動してロ
ッカーアームの外形を郭定する主11ビデイをイjcl
る上型と下型どよりなる熱間鍛造装置のボア内に、上述
の如く加熱されたビレッ]〜を素〒く導入し、ボアに嵌
合づ゛るブランシトによりビレッ1〜を3500 k(
1/ an’の圧力にて加圧し、その加圧状態をマトリ
ックス金属としてのアルミニウム合金が完全に凝固覆る
まで保持りることにより、一段鍛造にJ、って第7図に
示されでいる如きロツカーアーl\の粗形体1つを製造
した。
この場合熱間鍛造′JA置の上型としては、それに形成
されたボアが上型及び下型のキトビテイの【]]ツカー
アーの中央部を郭定する部分と連通するJ、う形成され
たものが使用され、まlζ下型のキャビティのクランク
シャフトとの係合部を郭定する部分には予め鋳鉄製のパ
ラ1〜′20が配回された。
されたボアが上型及び下型のキトビテイの【]]ツカー
アーの中央部を郭定する部分と連通するJ、う形成され
たものが使用され、まlζ下型のキャビティのクランク
シャフトとの係合部を郭定する部分には予め鋳鉄製のパ
ラ1〜′20が配回された。
上述の如く製造されIこロッカーアーム相形体19のシ
(・フト挿通孔21をU(削にJ、つて仕上げ、またバ
ルブシャフト挿通孔22を研削によって仕上げた。かく
して製造された【コツカーアームは鋳造により製造され
たこれと同一の強曵を有づる従来のアルミニウム合金製
ロツノj−アーl\に比して約20%軽量なものであつ
Ic。
(・フト挿通孔21をU(削にJ、つて仕上げ、またバ
ルブシャフト挿通孔22を研削によって仕上げた。かく
して製造された【コツカーアームは鋳造により製造され
たこれと同一の強曵を有づる従来のアルミニウム合金製
ロツノj−アーl\に比して約20%軽量なものであつ
Ic。
実施例4
本発明による複合月利の半溶融加工法に従って鍛造加工
さ11だ複合材li+について耐摩耗性の評価を行なっ
た。
さ11だ複合材li+について耐摩耗性の評価を行なっ
た。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径2゜8μ、平
均繊維長2mmのアルミノシリケ−1・411[t(イ
ソライ[−・パブコック耐火株式会社製)JAウール)
の集合体をコ[」ゴグルアルミナ20%水溶液中に浸漬
した後、これを常温にて乾燥さμることにより、それぞ
れffE縮強さが0 、8 kg/ tn9.1゜5
k(J、/ aIIQであり、繊維体積率が5%、10
%であるアルミノシリケート繊維よりなる二つの繊維成
形体を形成した。
均繊維長2mmのアルミノシリケ−1・411[t(イ
ソライ[−・パブコック耐火株式会社製)JAウール)
の集合体をコ[」ゴグルアルミナ20%水溶液中に浸漬
した後、これを常温にて乾燥さμることにより、それぞ
れffE縮強さが0 、8 kg/ tn9.1゜5
k(J、/ aIIQであり、繊維体積率が5%、10
%であるアルミノシリケート繊維よりなる二つの繊維成
形体を形成した。
次いでこれらの繊維成形体とアルミニラl)合金(JI
S規格AC8△)とをダイキャスト法(加圧力1000
kg/ Cff1Q、溶湯温度740℃にて複合化し
、アルミノシリケ−1へ繊維を強化材としアルミニウム
合金をマ[−リツクス金属どする複合月利を製造した。
S規格AC8△)とをダイキャスト法(加圧力1000
kg/ Cff1Q、溶湯温度740℃にて複合化し
、アルミノシリケ−1へ繊維を強化材としアルミニウム
合金をマ[−リツクス金属どする複合月利を製造した。
次いでこれらの複合月利より18 X 35 X 35
II1mの板状体を切出し、その板状体をそのマトリッ
クス金属としてのアルミニウム合金の液相率が4096
(半溶融状態)になるよう+300℃に約60分間加熱
した。
II1mの板状体を切出し、その板状体をそのマトリッ
クス金属としてのアルミニウム合金の液相率が4096
(半溶融状態)になるよう+300℃に約60分間加熱
した。
次いでこの板状体を約300℃に加熱された熱間鍛造プ
レス型に素早く装入し、3500 kg、/ノの圧力に
で加圧Jることにより、6 X 10 X 16mmの
ブロック試験片Δ及びBを形成した。
レス型に素早く装入し、3500 kg、/ノの圧力に
で加圧Jることにより、6 X 10 X 16mmの
ブロック試験片Δ及びBを形成した。
かくして形成されIcブロック試験片A及びBを、球状
黒鉛鋳鉄(JIS規格FCD70)製のリング試験片(
直径35mJを相手材として、下記の表に示づ試験条件
にて、LFW摩擦摩耗試験を行なった。尚比較例として
アルミニウム合金(JfS現格△C8△)のみよりなる
ブロック試験片Cを形成し、同一の試験条件にて摩擦摩
耗試験を行41 つ lこ 。
黒鉛鋳鉄(JIS規格FCD70)製のリング試験片(
直径35mJを相手材として、下記の表に示づ試験条件
にて、LFW摩擦摩耗試験を行なった。尚比較例として
アルミニウム合金(JfS現格△C8△)のみよりなる
ブロック試験片Cを形成し、同一の試験条件にて摩擦摩
耗試験を行41 つ lこ 。
−4へり速度: 0.3 m7/sec抑圧荷Fm
: 60kg(而ffE 20 kg、、/ m
m2)Δイル: キャッスルモータオイル5W30試
験時間: 1時間 濡面: 室、温 この摩擦摩耗試験の結果を第8図に示す。この第8図よ
り、比較例にMGノるブロック試験片Cの摩耗深さは5
5μであり、リング試験片の摩耗量は3.4mFrある
のに対し、上述の如く本発明に従v ”C鍛造加J、さ
れた複合月利よりなるブ1」ツク試験片A及びBの摩耗
深さはそれぞれ21μ、15μであり、相手材としての
リング試験片の摩耗量はそれぞれ3.8利、4.2Jn
oであり、本発明に従って加工された複合材料の耐摩耗
性はアルミニウム合金のみよりなる材料に比してはるか
に優れてJ3す、J:た相手材に対する摩耗Mをそれ稈
増犬さぜるものではないことが解る。
: 60kg(而ffE 20 kg、、/ m
m2)Δイル: キャッスルモータオイル5W30試
験時間: 1時間 濡面: 室、温 この摩擦摩耗試験の結果を第8図に示す。この第8図よ
り、比較例にMGノるブロック試験片Cの摩耗深さは5
5μであり、リング試験片の摩耗量は3.4mFrある
のに対し、上述の如く本発明に従v ”C鍛造加J、さ
れた複合月利よりなるブ1」ツク試験片A及びBの摩耗
深さはそれぞれ21μ、15μであり、相手材としての
リング試験片の摩耗量はそれぞれ3.8利、4.2Jn
oであり、本発明に従って加工された複合材料の耐摩耗
性はアルミニウム合金のみよりなる材料に比してはるか
に優れてJ3す、J:た相手材に対する摩耗Mをそれ稈
増犬さぜるものではないことが解る。
実施例5
本発明による複合材料の半溶、融hII I法に従って
複合材わ1に対し押出し加工を行ない、ぞの複合月利に
ついて引張り強さの評価を行なった。
複合材わ1に対し押出し加工を行ない、ぞの複合月利に
ついて引張り強さの評価を行なった。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径0゜6μ、平
均繊維長100μの炭化ケーイ素ホイスjyの集合体を
コロイダルアルミナ20%水溶液中に浸漬した後、これ
を常温にて乾燥させることによリ、圧縮強さがそれぞれ
2 、 ’Ok(1/ an’、L、’0kg7/)、
0.6kg、/唾9(あり、繊維体積率がそれぞれ30
%、20%、10%である三つの繊維成形体を形成した
。
均繊維長100μの炭化ケーイ素ホイスjyの集合体を
コロイダルアルミナ20%水溶液中に浸漬した後、これ
を常温にて乾燥させることによリ、圧縮強さがそれぞれ
2 、 ’Ok(1/ an’、L、’0kg7/)、
0.6kg、/唾9(あり、繊維体積率がそれぞれ30
%、20%、10%である三つの繊維成形体を形成した
。
次いでこれらの繊維成形体とマグネシウム合金(JIs
規格MC7)とを高圧鋳造法(加圧力1000 k(1
/ 、?、、溶湯温度700 ℃)にて複合化し、炭化
ケイ素ボイス力を強化材としマグネシウム合金をマトリ
ック不金属と4゛る複合月利を製造した。
規格MC7)とを高圧鋳造法(加圧力1000 k(1
/ 、?、、溶湯温度700 ℃)にて複合化し、炭化
ケイ素ボイス力を強化材としマグネシウム合金をマトリ
ック不金属と4゛る複合月利を製造した。
次いでか< L/ ’U製造されたてれそれの複合月利
より直径60mm、長さ80mmの円柱状のビレットを
切出し、そのビレツI−をそのマトリックス金属どして
のマグネシウム合金の液相率が60%(半溶融状態)に
なるよ−う約G OO’Cに約60分間加熱した。次い
でそれぞれのビレツ“Pを図には示されていない横型熱
間押出し装置に順次装入し、押出し圧力4500 kす
/ mm”にて直径10IIll!1のダイス孔より押
出すことにより、それぞれのビレツ[−を棒状体に加工
した。
より直径60mm、長さ80mmの円柱状のビレットを
切出し、そのビレツI−をそのマトリックス金属どして
のマグネシウム合金の液相率が60%(半溶融状態)に
なるよ−う約G OO’Cに約60分間加熱した。次い
でそれぞれのビレツ“Pを図には示されていない横型熱
間押出し装置に順次装入し、押出し圧力4500 kす
/ mm”にて直径10IIll!1のダイス孔より押
出すことにより、それぞれのビレツ[−を棒状体に加工
した。
かくして臂られた棒状体より平す部長さ25I。
平行部直径5mmの引張り試験片を形成し、それぞれの
試験片に対し王6熱処理を行なった後、引張り試験を行
なった。ま/j比較例どしてマグネシウム合金のみより
なる試験片及び液相率を20%に設定して二段鍛造に(
形成された棒状体より切出された試験片につい−U ’
t>同様の引張り試験を行なった。この引張り試Itθ
)の結果を第9図に示1.。
試験片に対し王6熱処理を行なった後、引張り試験を行
なった。ま/j比較例どしてマグネシウム合金のみより
なる試験片及び液相率を20%に設定して二段鍛造に(
形成された棒状体より切出された試験片につい−U ’
t>同様の引張り試験を行なった。この引張り試Itθ
)の結果を第9図に示1.。
1、述の各引張り試験片をその長手方向に沿って切断し
その断面を観察したところ、炭化ケイ素ホイスカが非常
に微絆1であり7トリツクス金属とし−(のマグネシウ
ム合金との識別が因ガ1であるため、−での配向状態を
確認すること(まできなかったが。
その断面を観察したところ、炭化ケイ素ホイスカが非常
に微絆1であり7トリツクス金属とし−(のマグネシウ
ム合金との識別が因ガ1であるため、−での配向状態を
確認すること(まできなかったが。
上述の引張り試験の結果より、マ[−リックス金属の液
相¥を高くε9定して押出し加工覆れば、強化繊維の体
積率に応じてイの押出し方向の引張り強さが増大され(
いることが解る。このことから71−リックス金屈の液
相率が高い場合には三次元ランダムにて配向されていた
強化#l雑も押出し方向に冶・)て好ましく再配向され
るのに対し、71−リックス金属の液相率が低い場合に
は強化繊維は押出し方向には再配向されず、また押出し
加工によって剪断されるものと推測される。
相¥を高くε9定して押出し加工覆れば、強化繊維の体
積率に応じてイの押出し方向の引張り強さが増大され(
いることが解る。このことから71−リックス金屈の液
相率が高い場合には三次元ランダムにて配向されていた
強化#l雑も押出し方向に冶・)て好ましく再配向され
るのに対し、71−リックス金属の液相率が低い場合に
は強化繊維は押出し方向には再配向されず、また押出し
加工によって剪断されるものと推測される。
以上に於ては本発明を幾つかの実施例について訂細に説
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Cある
ことは当業者にとって明らかであろう。
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Cある
ことは当業者にとって明らかであろう。
第1図乃至第5図は本発明による複合4.I P+の半
溶ハ11加工法に従って行なわれる:lネタティングロ
ッドの製造工程を示づ解図、第6図は本発明による複合
材11の半溶融加工法に従って製造されたシフトフォー
ク粗形体を示11而図、第7図は本発明による複合材料
の半’ifJ H’A加工法に従って製造された1]ツ
ノJ−アーム粗形体を示覆正面図、第8図は本発明にに
る複合月利の半溶融加工法(こ従って7JII 下され
た複合材1′N1の摩耗試験の結果を示すグラフ、第9
図は本発明及び従来技術による複合材料の半溶融加工法
に従って押出し加工された複合材料の引張り試験の結果
を示Jグラフである。 1・・・ビレツl−,2,3・・・キt・ピテイ、/l
・・・」−型。 5・・・下型、6・・・熱間鍛造装置、7・・・j1′
、ア、8・・・°ノランジト、9・・・]ネクテイング
n 7 ):粗■う4本、10・・・クランクシャ月−
挿通孔、11・・・切11Ji線、12・・・ビス1〜
ンピン挿通孔、13・・・コネクテfング[」ラド、1
/I・・・う7−ム部、15・・・シフトフA−り粗形
体、1G・・・シャツ1−挿通孔、17.18・・・(
系合面、19・・・ロッカ相形−11相形体、20・・
・l<・ラド、21・・・シト〕1へ1Φ通孔、22・
・・l\ルフ゛シトフト挿通孔 特 rl 出 願 人 トヨタ自動zii株式会ン
!−代 理 人 弁理士 明石 昌毅第4
図 ■ 第 6 図 第 7 図 第 8 図 ご6 =5 を 第9図 「5 i銭千汗イ本イ負+(シ〆=)
溶ハ11加工法に従って行なわれる:lネタティングロ
ッドの製造工程を示づ解図、第6図は本発明による複合
材11の半溶融加工法に従って製造されたシフトフォー
ク粗形体を示11而図、第7図は本発明による複合材料
の半’ifJ H’A加工法に従って製造された1]ツ
ノJ−アーム粗形体を示覆正面図、第8図は本発明にに
る複合月利の半溶融加工法(こ従って7JII 下され
た複合材1′N1の摩耗試験の結果を示すグラフ、第9
図は本発明及び従来技術による複合材料の半溶融加工法
に従って押出し加工された複合材料の引張り試験の結果
を示Jグラフである。 1・・・ビレツl−,2,3・・・キt・ピテイ、/l
・・・」−型。 5・・・下型、6・・・熱間鍛造装置、7・・・j1′
、ア、8・・・°ノランジト、9・・・]ネクテイング
n 7 ):粗■う4本、10・・・クランクシャ月−
挿通孔、11・・・切11Ji線、12・・・ビス1〜
ンピン挿通孔、13・・・コネクテfング[」ラド、1
/I・・・う7−ム部、15・・・シフトフA−り粗形
体、1G・・・シャツ1−挿通孔、17.18・・・(
系合面、19・・・ロッカ相形−11相形体、20・・
・l<・ラド、21・・・シト〕1へ1Φ通孔、22・
・・l\ルフ゛シトフト挿通孔 特 rl 出 願 人 トヨタ自動zii株式会ン
!−代 理 人 弁理士 明石 昌毅第4
図 ■ 第 6 図 第 7 図 第 8 図 ご6 =5 を 第9図 「5 i銭千汗イ本イ負+(シ〆=)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 く1)無機バインダにてHいに結合セれた強化材よりな
る強化材成形体と7トリツクス金属としての金属どJ、
りなる複合材11を前記71−リックス金属の液相率が
/1. O%以−にどなるよう加熱し、これに対し塑性
加コニを行なう複合月利の半溶融加工法。 (2、特許請求の範囲第1項の投合材料の半溶融加工法
に於て、前記複合材1′31中の強化(Aの体積率は3
〜60%であることを特徴とづる複合月利の半溶融加工
法。 (3)特許請求の範囲第1項又は第2 Jfjの複合材
料の半溶81!加工法に於て、前記強化材成形体の圧縮
強さ1.J 0 、5 k!J/ cta’以上である
ことを特徴と】る複合材料の半溶融前−[法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57177049A JPS5967337A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 複合材料の半溶融加工法 |
US06/525,992 US4548253A (en) | 1982-10-08 | 1983-08-24 | Method for making composite material object by plastic processing |
DE8383108775T DE3368446D1 (en) | 1982-10-08 | 1983-09-06 | Method for making composite material object by plastic processing |
EP83108775A EP0108213B1 (en) | 1982-10-08 | 1983-09-06 | Method for making composite material object by plastic processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57177049A JPS5967337A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 複合材料の半溶融加工法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5967337A true JPS5967337A (ja) | 1984-04-17 |
JPS6254381B2 JPS6254381B2 (ja) | 1987-11-14 |
Family
ID=16024238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57177049A Granted JPS5967337A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 複合材料の半溶融加工法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4548253A (ja) |
EP (1) | EP0108213B1 (ja) |
JP (1) | JPS5967337A (ja) |
DE (1) | DE3368446D1 (ja) |
Cited By (2)
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JPS61132262A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | 複合部材の製造方法 |
Families Citing this family (38)
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JPS61166934A (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-28 | Toyota Motor Corp | 複合材料製造用短繊維成形体及びその製造方法 |
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