JPS6025222B2 - 繊維強化金属材料の加圧鋳造方法 - Google Patents

繊維強化金属材料の加圧鋳造方法

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JPS6025222B2
JPS6025222B2 JP57130076A JP13007682A JPS6025222B2 JP S6025222 B2 JPS6025222 B2 JP S6025222B2 JP 57130076 A JP57130076 A JP 57130076A JP 13007682 A JP13007682 A JP 13007682A JP S6025222 B2 JPS6025222 B2 JP S6025222B2
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JP
Japan
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pressure
metal material
fiber
predetermined
matrix metal
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JP57130076A
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JPS5921461A (ja
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幹夫 久保
優 藤崎
正志 下田
正明 中村
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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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
    • B22D27/00Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/09Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure
    • B22D27/11Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting by using pressure making use of mechanical pressing devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維強化金属材料の加圧鋳造方法に関する。
一般に、繊維強化金属材料は、カーボンファイバー等の
強化用繊維とアルミニウムおよびマグネシウム等の母相
金属材料とより成る複合材料であり、軽量で強度及び剛
性が大であることから車鞠等の構造材料としての広範な
使用が期待されている。従釆、この繊維強化金属材料は
、例えば、強化用繊維を配置した鋳型内に溶融状態の母
相金属材料を梓湯した後、該溶融金属を加圧凝固させる
加圧鋳造法により製造されている。そして、繊維強化金
属材料の強度の増大化および材料の信頼性向上を図るた
めには、母相金属材料の強化用総総間および繊維中への
浸透性を高めて、母相金属内に繊維を均一に分布させる
と共に母相金属と繊維とを強固に結合させる必要がある
。一般に、強化用繊維に対する溶融母相金属の浸透性は
高くはなくこの浸透性の不充分さを補うために、従来の
加圧鋳造法では溶融母相金属が凝固し製品として取出さ
れる直前まで母相金属にかなり大きな圧力を継続して印
加している。第1図は、従来の加圧鋳造法における溶融
母相金属への加圧力と時間との関係を例示しており、加
圧開始から所定圧Poまで加圧力を急増した後、該溶融
母相金属が鋳型内で凝固するまでの間(第1図では約6
視診間)加圧力を該所定圧Poに維持し、凝固完了後除
去する。
従釆、所定圧Poは後述する溶湯吹出し現象が生起しな
い値に設定され、第1図の例では約9000k9/幼に
設定されている。第1図の加圧一時間スケジュールにし
たがう加圧鋳造方法により製造された繊維強化金属材料
は、第2図に示したような組織を有する。第2図は該繊
維強化金属材料の組織を示す顕微鏡による組織写真であ
り、この写真において母相金属材料(アルミニウム)、
強化用繊維(カーボンファイバー)および空孔が白色、
灰色および黒色で示されている。第2図で示すように第
1図のような加圧一時間スケジュールにしたがう加圧鋳
造方法によれば、強化用繊維間へ母相金属材料を均一に
分布させることが困難である。さて、加圧鋳造法におい
け繊維分布の均一化ならびに繊維と母相金属とを強固に
結合させるための方法として、溶融母相金属すなわち溶
湯を高温に保持して該溶融母相金属の流動性を高める方
法および該母相金属への加圧力を増大させる方法が考え
られる。
しかしながら、港湯温度を高温に保持する方法は、綾湯
温度を上昇させるためにエネルギーが過度に消費される
ことならびに溶湯温度上昇に伴う鋳型温度上昇に対処す
るために鋳型の耐熱性および冷却性能を高める必要があ
りしたがって高コスト化を招くこと等から実用的とは云
えない。
また、加圧力を増大させる方法は、加圧機構例えば加圧
プランジヤおよびプランジヤスリーブの強度を高める必
要がある。しかも、実際には一定圧力以上に加圧力を高
めれば加圧プランジャとプランジャスリープとの間隙あ
るいは鋳型割り面間の間隙から溶融金属の吹き出しが生
じ、加圧圧力の損失により製品の健全性が据われる不都
合がある。この吹き出し現象が生じる加圧力の値は、鋳
造装置および鋳型の構造、仕様等に依存するので、該加
圧力を増大させるためには鋳造装置の大型化ならびに鋳
型形状の変更を行う必要が生じ好ましくない。本発明者
は、繊維強化金属材料の加圧鋳造方法において、注傷直
後に母相金属に印加する加圧力を一定以上の高圧とすれ
ば、高圧の印加時間が極めて短時間であっても母相金属
を繊維間へ充分に浸透させることができ、高圧を除去し
た後引続きこの高圧より低い圧力を一定時間印加するこ
とにより母相金属の繊維間への浸透が均一になされるこ
とに着目した。本発明は上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、強化用繊維を配置した鋳型内に溶融母相金属
を注湯し、前記溶融母相金属を加圧凝固させる繊維強化
金属材料の加圧鋳造方法において、前記溶融母相金属に
加える圧力を、加圧開始時間から第1の所定時間に亘り
第1の所定圧に急激に増大させ、前記第1の所定圧到達
後直ちに前記第1の所定圧より低い第2の所定圧まで低
下させると共に第2の所定時間に亘り前記第2の所定圧
に保持することにより鋳造装置の大型化ならびに鰭型の
仕様を特に変更することなく良質の繊維強化金属材料を
得ることが可能な繊維強化金属材料の加圧鋳造方法を提
供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第3図は、円柱状の繊維強化材料を本発明の方法により
製造するために用いられる加圧鋳造装置の一部を例示し
ており、円柱状の中空部を有する鋳型2の上面に、法湯
口4が穿設されたプランジャスリープ6が鋳型2と密接
して配置されている。
そして、プランジヤ8は該プランジャスリーブ6の中空
部に競合すると共に図示しない加圧機構により駆動され
て加圧力を注湯口4から注入された母相金属材料に印加
する。また、強化用繊維1川ま例えば織布状であり鋳型
2内の所定箇所に予め配置されている。第4図は本発明
の方法における加圧一時間スケジュールの一例を示し、
溶融温度以上の所定温度に加熱たされた溶融状態にある
母相金属材料例えばアルミニウムあるいはマグネシウム
を注湯口4から注入完了後直ちに加圧機構を作動させて
加圧が開始される。
加圧開始時から第1の所定時間(例えば0.4〜0.6
秒)経過までの間、該プランジャ8の加圧力は例えばo
k9/仇から第1の所定圧P,まで時間経過に比例して
急激に増大される。該加圧力は、第1の所定圧P,に到
達後直ちに(例えば0〜1秒後に)この第1の所定圧P
,より低い第2の所定圧Psにまで急激に低下されると
共に第2の所定圧Ps到達時から第2の所定時間(例え
ば6町砂間)に亘つてこの第2の所定圧Psに保持され
、その後加圧力は除去される。本発明の方法において、
第1および第2の所定圧P1,Psはそれぞれ、母相金
属材料の種類および溶湯温度ならびに所要製品強度等に
応じて設定される。
そして、加圧開始時には溶融状態であった母相金属材料
は前記第2の所定時間経過時まで凝固する。凝固完了後
、繊維強化金属材料は充分冷却されたのちに鋳型2から
取り出される。以上のような加圧一時間スケジュールに
したがう本発明の加圧鋳造方法によれば、注湯直後の加
圧開始時から第1の所定時間経過までの間においては溶
融母相金属は流動性が大であるから、特に前記第1の所
定圧PIが印加された高圧下ではその高圧状態が極めて
短時間のみ継続するのにかかわらず、該溶融金属材料は
強化用繊維10間に良好に浸透する。一方、高圧状態短
時間だけ継続することから、鋳型2とプランジヤスリー
ブ6との接合部すなわち鋳型割り面の間隙あるいはプラ
ンジャスリーブ6とプランジャ8との間隙からの溶湯の
吹き出いま生じない。そして、第1の所定時間経過後に
おいて第2の所定圧Psが母相金属に印加されるので、
溶融母相金属の凝固が進行して行きその流動性が次第に
低下する間も引き続き母相金属の繊維間への浸透が促進
され、該母相金属と繊維とが強固に結合される。
第5図は、第4図に示した加圧一時間スケジュールにし
たがう本発明による加圧鋳造方法により製造された繊維
強化金属材料の組織を示す顕微鏡による組織写真であり
、同図は、第2図に示した従来法により製造した該材料
の組織に比べ、本発明によれば強化用繊維10(図中、
灰色で示す)が母相金属材料(図中、白色で示す)内に
より均一に分布されることを明示している。
第6図は、応力歪曲線から求めた繊維強化金属材料のヤ
ング率Bの算出結果を示すグラフであり、供試材料とし
ての各繊維強化金属材料は、本発明の方法にしたがい母
相金属材料としてアルミニウムを、強化用繊維としてカ
ーボンファイバーを使用し、強化用繊維の繊維強化金属
材料中に占める体積の割合し、を18%とし、第2の所
定圧Psを750k9/c流とすると共に第1の所定圧
P,を1000〜2000k9/地の間の値にして製造
されたのである。
第6図に示したヤング率Eの値は、従来法で得た繊維強
化金属材料のそれを上回るものであり、本発明の方法に
より強度の優れた繊維強化金属材料が得られることを表
わしている。第5図および第6図に徴し、本発明の方法
において母相金属材料の繊維間への浸透が、従来法に比
し均一になされていると理解される。以上説明したよう
に、本発明によれば、強化用繊維を配置した鋳型内に溶
融状態の母相金属材料を注湯した後、前記母相金属材料
を加圧凝固させる繊維強化金属材料の加圧鋳造方法にお
いて、前記母相金属材料に加える加圧開始時から短時間
で高圧にするので加圧鋳造装置を大型化しあるいは鋳型
仕様を特に変更することなく溶融母相金属材料の強化用
繊維間への浸透性を良好にできる一方、該高圧状態は短
時間のみ継続されるので落陽の吹出しを回避でき、また
、高圧除去後において所定時間に亘り談高圧より低い所
定圧に保持するようにしたので、母相金属材料の凝固過
程中にさらに母相金属を繊維間に均一に浸透させること
ができる。したがって、本発明によれば、母相金属材料
中に均一に分布させることができると共に該母相金属材
料と該繊維とを強固に結合でき、機械的強度の秀れた繊
維強化金属材料を製造可能な加圧鋳造方法が提供される
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の加圧鋳造方法における母相金属材料への
加圧力と時間との関係を例示するグラフ、第2図は第1
図に示す加圧鋳造方法により製造された繊維強化金属材
料の組織状態を例示する顕微鏡による組織写真、第3図
は本発明の方法が適用される加圧鋳造装置の一部を例示
する概略部分縦断面図、第4図は本発明の方法における
母相金属材料への加圧力と時間との関係を例示するグラ
フ、第5図は第4図に示す本発明の加圧鋳造方法により
製造された繊維強化金属材料の組織状態を例示する顕微
鏡による組織写真、第6図は本発明の加圧鋳造方法によ
り製造された繊維強化金属材料のヤング率の測定結果を
例示するグラフである。 2・・…・鋳型、4・・・・・・洋湯口、6・・・・・
・プランジヤスリーブ、8・・・・・・加圧プランジャ
、10……強化用繊維。 髪を図 潔蝿雷簿 第3図 髪4図 鰯蝿鰹灘 袋6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 強化用繊維を配置した鋳型内に溶融母相金属を注湯
    し、前記溶融母相金属を加圧凝固させる繊維強化金属材
    料の加圧鋳造方法において、前記溶融母相金属に加える
    圧力を、加圧開始時から第1の所定時間に亘り第1の所
    定圧に急激に増大させ、前記第1の所定圧到達後直ちに
    前記第1の所定圧より低い第2の所定圧まで低下させる
    と共に第2の所定時間に亘り前記第2の所定圧に保持す
    ることを特徴とする繊維強化金属材料の加圧鋳造方法。
JP57130076A 1982-07-26 1982-07-26 繊維強化金属材料の加圧鋳造方法 Expired JPS6025222B2 (ja)

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JPS6422102A (en) * 1987-07-17 1989-01-25 Mitsubishi Electric Corp Fet amplifier

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