JPS61132263A - 複合部材の製造方法 - Google Patents
複合部材の製造方法Info
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- JPS61132263A JPS61132263A JP25166384A JP25166384A JPS61132263A JP S61132263 A JPS61132263 A JP S61132263A JP 25166384 A JP25166384 A JP 25166384A JP 25166384 A JP25166384 A JP 25166384A JP S61132263 A JPS61132263 A JP S61132263A
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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。
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、例えば自動車部品、すなわち内燃機関用コ
ネクティングロッド、ロッカーアームなど、およびその
他各種の機械構造用部品として好適に使用される複合部
材の製造方法に関するものである。
ネクティングロッド、ロッカーアームなど、およびその
他各種の機械構造用部品として好適に使用される複合部
材の製造方法に関するものである。
（従来技術）
従来、高強度中高弾性を有する補強用繊維を軽金属中に
複合化させる方法としては、例えば、内部に長繊維束を
収納した下端開口の筒状金型を軽金属溶湯中に一部浸漬
したのち、前記筒状金型の上端より減圧吸引して前記軽
金属溶湯を長繊維束の間隙部分に浸透させるようにした
吸引鋳造による方法（特開昭４９−４２５０４号公報）
や、内部に繊維成形体を配設した鋳造用金型内に軽金属
溶湯を加圧供給して前記繊維成形体の間隙部分に軽金属
溶湯を浸透させるようにした高圧凝固鋳造法による方法
（特開昭５７−３１４６７号公報。
複合化させる方法としては、例えば、内部に長繊維束を
収納した下端開口の筒状金型を軽金属溶湯中に一部浸漬
したのち、前記筒状金型の上端より減圧吸引して前記軽
金属溶湯を長繊維束の間隙部分に浸透させるようにした
吸引鋳造による方法（特開昭４９−４２５０４号公報）
や、内部に繊維成形体を配設した鋳造用金型内に軽金属
溶湯を加圧供給して前記繊維成形体の間隙部分に軽金属
溶湯を浸透させるようにした高圧凝固鋳造法による方法
（特開昭５７−３１４６７号公報。
特開昭５４−７５４０５号公報）などがある。
そして、例えば、第５図に示すような形状のコネクティ
ングロッド１を前記した後者の高圧凝固鋳造法によって
製造する場合について説明すると、このコネクティング
ロッド１は、小径端部２と半円形大径端部３とを軸部４
で連結し、大径端部３には半円形のキャップ部５を連結
固定し、それらの内部に無機質ｍ維６を複合分散させて
補強したちのであるが、このようなコネクティングロッ
ド１を製造するに際しては、前記コネクティングロッド
１の形状に対応した鋳造空間を有する鋳造型内の所定位
置に、高強度・高弾性を有する無機質繊維から形成した
繊維成形体を配置し、次いで前記鋳造型内に軽金属；溶
湯を加圧供給する高圧凝固鋳造法により充填して前記Ｍ
７Ａｍ成形体の間隙部分に軽金属溶湯を浸透させるよう
にしたのち凝固させることにより、上記形状のコネクテ
ィングロッド１を製造する。
ングロッド１を前記した後者の高圧凝固鋳造法によって
製造する場合について説明すると、このコネクティング
ロッド１は、小径端部２と半円形大径端部３とを軸部４
で連結し、大径端部３には半円形のキャップ部５を連結
固定し、それらの内部に無機質ｍ維６を複合分散させて
補強したちのであるが、このようなコネクティングロッ
ド１を製造するに際しては、前記コネクティングロッド
１の形状に対応した鋳造空間を有する鋳造型内の所定位
置に、高強度・高弾性を有する無機質繊維から形成した
繊維成形体を配置し、次いで前記鋳造型内に軽金属；溶
湯を加圧供給する高圧凝固鋳造法により充填して前記Ｍ
７Ａｍ成形体の間隙部分に軽金属溶湯を浸透させるよう
にしたのち凝固させることにより、上記形状のコネクテ
ィングロッド１を製造する。
しかしながら、このように、ｔａｒａ成形体の繊維間隙
に軽金属溶湯を高圧凝固鋳造法によって浸透させるよう
にした製造方法では、繊維成形体の繊維間隙に浸入しよ
うとする軽金属溶湯が、複雑にからみ合った繊維によっ
てその流れを抑制されやすく、また流れの途中で凝固し
てしまうことがあり、軽金属溶湯を繊維間隙に十分に浸
透させることが困難であるという問題点があった。また
、繊維間隙に浸透した軽金属溶湯は凝固する際に収縮を
生ずるため、微視的な鋳巣が形成されやすいという問題
点もあった。他方、前述の吸引鋳造法による場合にも上
記と同様に軽金属溶湯を繊維間隙に十分に浸透させるこ
とが困難であり、また、微視的な鋳巣の発生の問題もあ
った。
に軽金属溶湯を高圧凝固鋳造法によって浸透させるよう
にした製造方法では、繊維成形体の繊維間隙に浸入しよ
うとする軽金属溶湯が、複雑にからみ合った繊維によっ
てその流れを抑制されやすく、また流れの途中で凝固し
てしまうことがあり、軽金属溶湯を繊維間隙に十分に浸
透させることが困難であるという問題点があった。また
、繊維間隙に浸透した軽金属溶湯は凝固する際に収縮を
生ずるため、微視的な鋳巣が形成されやすいという問題
点もあった。他方、前述の吸引鋳造法による場合にも上
記と同様に軽金属溶湯を繊維間隙に十分に浸透させるこ
とが困難であり、また、微視的な鋳巣の発生の問題もあ
った。
そこで、軽金属溶湯を繊維間隙に十分浸透させるための
別の方法として、例えばセラミックス等のＭ繊維を軽金
属溶湯中に分散させ、この軽金属溶湯を鋳造型内に加圧
供給して凝固させることによって繊維強化金属（ＦＲＭ
）を製造する方法も開発されたが、このような方法では
、複雑にからみあったａｍ＆間隙に存在する軽金属溶湯
が凝固する際に収縮を生ずるため、繊維間隙で微視的な
鋳巣が形成されやすく、それゆえ、繊維強化金属の疲労
強度は軽金属単体よりは高くなるものの期待した程は向
上せず、また強度のばらつきが大きくなるので、例えば
上記コネクティングロッド１の十分な軽量化が達成でき
ないとう問題点があった。
別の方法として、例えばセラミックス等のＭ繊維を軽金
属溶湯中に分散させ、この軽金属溶湯を鋳造型内に加圧
供給して凝固させることによって繊維強化金属（ＦＲＭ
）を製造する方法も開発されたが、このような方法では
、複雑にからみあったａｍ＆間隙に存在する軽金属溶湯
が凝固する際に収縮を生ずるため、繊維間隙で微視的な
鋳巣が形成されやすく、それゆえ、繊維強化金属の疲労
強度は軽金属単体よりは高くなるものの期待した程は向
上せず、また強度のばらつきが大きくなるので、例えば
上記コネクティングロッド１の十分な軽量化が達成でき
ないとう問題点があった。
（発明の目的）
この発明は、上記した従来の問題点に着目してなされた
もので、複雑にからみあった＃Ｉｍ間隙に金属が十分に
浸透しており、しかも繊維間隙には微視的な鋳巣も形成
されておらず、それゆえ強度とくに疲労強度に優れてい
ると同時に強度のばらつきも著しく小さい複合部材を得
ることが可能である複合部材の製造方法を提供すること
を目的としている。
もので、複雑にからみあった＃Ｉｍ間隙に金属が十分に
浸透しており、しかも繊維間隙には微視的な鋳巣も形成
されておらず、それゆえ強度とくに疲労強度に優れてい
ると同時に強度のばらつきも著しく小さい複合部材を得
ることが可能である複合部材の製造方法を提供すること
を目的としている。
（発明の構成）
この発明による複合部材の製造方法は、補強用繊維を金
属マトリックス中に分散させた予備成形体を製作したの
ち、前記予備成形体を閉塞的に鍛造成形することにより
所定形状の複合部材を得るようにしたことを特徴として
いる。
属マトリックス中に分散させた予備成形体を製作したの
ち、前記予備成形体を閉塞的に鍛造成形することにより
所定形状の複合部材を得るようにしたことを特徴として
いる。
この発明において適用される補強用繊維は、高強度会商
弾性を有するものが望ましく、このよう宗補強用１ｉＡ
ＩｎとしてはＣ，Ｂ等の元素系。
弾性を有するものが望ましく、このよう宗補強用１ｉＡ
ＩｎとしてはＣ，Ｂ等の元素系。
ＳｉＣ等の炭化物系、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物系、Ａ１２
０３ 、Ｓ ｉ０２ 、Ｚ ｒ０２等の酸化物系、
５ｉ３Ｎ４−Ａ文２０３（ＳＩＡＬＯＮ）やＢ４Ｃ／Ｂ
等の複合系あるいは高分子系などのものを使用すること
ができる。
０３ 、Ｓ ｉ０２ 、Ｚ ｒ０２等の酸化物系、
５ｉ３Ｎ４−Ａ文２０３（ＳＩＡＬＯＮ）やＢ４Ｃ／Ｂ
等の複合系あるいは高分子系などのものを使用すること
ができる。
また、金属マトリックスを構成する金属としては、Ａｎ
系（Ａ文単体および合金）、Ｍｇ系（Ｍ ｇ ｍ をお
よび合金）その他Ｚｎ系などを使用することができるが
とくに限定されない。
系（Ａ文単体および合金）、Ｍｇ系（Ｍ ｇ ｍ をお
よび合金）その他Ｚｎ系などを使用することができるが
とくに限定されない。
さらに、補強用繊維を金属マトリックス中に分散させた
予備成形体を製作する方法としては、例えば、繊維成形
体を鋳造型の所定位置に装着して金属溶湯を加圧供給す
る高圧凝固鋳造法によるものや、補強用繊維を分散させ
た金属溶湯を鋳造型内に加圧供給して凝固させる方法や
、あるいは吸引鋳造法によるものなどが採用される。
予備成形体を製作する方法としては、例えば、繊維成形
体を鋳造型の所定位置に装着して金属溶湯を加圧供給す
る高圧凝固鋳造法によるものや、補強用繊維を分散させ
た金属溶湯を鋳造型内に加圧供給して凝固させる方法や
、あるいは吸引鋳造法によるものなどが採用される。
′ そして、このようにして製作した予備成形体を閉
塞的に鋳造成形することによって、所定形状の複合部材
を得る。
塞的に鋳造成形することによって、所定形状の複合部材
を得る。
（実施例１）
第１図ないし第３図は、この発明の実施例１に関連する
説明図である。これらのうち、第１図は、高強度・高弾
性を有する補強用ｍ維を、製造しようとする複合部材の
形状に合わせて成形した繊ｍ成形体を下金型上に設置し
た状態を示すもので、複合部材として内燃機関用のコネ
クティングロッドを例にとって示したものである。この
ａｒｔ成形体１１は、コネクティングロッドの小径端部
相当部１２と、半円形大径端部相当部１３と、両部１２
．１３を連結する軸部１４と、同じくコネクティングロ
ッドの半円形キャップ部相当部１５とを有するものであ
り、多数の補強用ｍ１ａ１６がからみ合って形成されて
いるものである。
説明図である。これらのうち、第１図は、高強度・高弾
性を有する補強用ｍ維を、製造しようとする複合部材の
形状に合わせて成形した繊ｍ成形体を下金型上に設置し
た状態を示すもので、複合部材として内燃機関用のコネ
クティングロッドを例にとって示したものである。この
ａｒｔ成形体１１は、コネクティングロッドの小径端部
相当部１２と、半円形大径端部相当部１３と、両部１２
．１３を連結する軸部１４と、同じくコネクティングロ
ッドの半円形キャップ部相当部１５とを有するものであ
り、多数の補強用ｍ１ａ１６がからみ合って形成されて
いるものである。
また、第２図は、上記コネクティングロッド形状の繊維
成形体１１を用いて、コネクティングロッドの予備成形
体を製作するための金型装置を示すものであって、この
金型装置２１は、上金型２２と下金型２３とを備え、上
金型２２には鋳造゛空間形成用窪部２２ａとエジェクト
ピン２４が設けであると共に、下金型２３には鋳造空間
形成用窪部２３ａと溶湯供給用のプランジャ２５とが設
けてあり、両性部２２ａ、２３ａによって鋳造空間２６
が形成されるようになっている。
成形体１１を用いて、コネクティングロッドの予備成形
体を製作するための金型装置を示すものであって、この
金型装置２１は、上金型２２と下金型２３とを備え、上
金型２２には鋳造゛空間形成用窪部２２ａとエジェクト
ピン２４が設けであると共に、下金型２３には鋳造空間
形成用窪部２３ａと溶湯供給用のプランジャ２５とが設
けてあり、両性部２２ａ、２３ａによって鋳造空間２６
が形成されるようになっている。
さらに、第３図は上記金型装置２１により製作した予備
成形体を閉塞的に鍛造成形するための閉塞鍛造装置を示
すものであって、この閉塞鍛造装置３１は、上パンチ３
２と、下パンチ３３と、フローティングダイ３４とを備
え、上パンチ３２および下パンチ３３にはコネクティン
グロッドの形状に相当する鍛造空間３５を形成するため
の窪部３２ａ、３３ａがそれぞれ設けである。
成形体を閉塞的に鍛造成形するための閉塞鍛造装置を示
すものであって、この閉塞鍛造装置３１は、上パンチ３
２と、下パンチ３３と、フローティングダイ３４とを備
え、上パンチ３２および下パンチ３３にはコネクティン
グロッドの形状に相当する鍛造空間３５を形成するため
の窪部３２ａ、３３ａがそれぞれ設けである。
次に、このような装置を用いて内燃機関用コネクティン
グロッド゛を製造した一例について説明する。
グロッド゛を製造した一例について説明する。
まず、第２図に示す金型装置２１の鋳造空間２６内に、
ＳｉＣウィスカ（東海カーボン製商品名トーカマックス
；直径９．４ｇｍ、平均長１５０４ｍ）からなる第１図
に示す形状のｍ雌成形体（ウィスカ体積率的２０％；バ
インダとしてコロイダルシリカをウィスカ重量に対し０
、５３１１Ｅ量％以下を含む）１１を配置したのち、
前記金型装置２１内に、ＪＩＳ Ａ ６０６１合金
（Ｃｕ：０．３重量％、Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｇ：１
．０重量％、Ｚｎ：０．２重量％、残部ＡＭおよび不純
物）の溶湯を図示しない注湯口より注入し、プランジャ
２５を作動させることによって８００ｋｇｆ ／ｃ＋ｍ
の圧力で高圧鋳造して前記金属溶湯をｍ雌成形体１
１の繊維間隙に浸透させた。
ＳｉＣウィスカ（東海カーボン製商品名トーカマックス
；直径９．４ｇｍ、平均長１５０４ｍ）からなる第１図
に示す形状のｍ雌成形体（ウィスカ体積率的２０％；バ
インダとしてコロイダルシリカをウィスカ重量に対し０
、５３１１Ｅ量％以下を含む）１１を配置したのち、
前記金型装置２１内に、ＪＩＳ Ａ ６０６１合金
（Ｃｕ：０．３重量％、Ｓｉ：０．５重量％、Ｍｇ：１
．０重量％、Ｚｎ：０．２重量％、残部ＡＭおよび不純
物）の溶湯を図示しない注湯口より注入し、プランジャ
２５を作動させることによって８００ｋｇｆ ／ｃ＋ｍ
の圧力で高圧鋳造して前記金属溶湯をｍ雌成形体１
１の繊維間隙に浸透させた。
次いで、前記金属溶湯を凝固させたのち、上金型２２を
上昇させてエジェクトピン２４によってビスケット部２
７を伴った予備成形体２８を得た。
上昇させてエジェクトピン２４によってビスケット部２
７を伴った予備成形体２８を得た。
ここで得た予備成形体２８は、金属マトリックス２９中
に補強用繊維１６が均一に分散したものであり、次工程
における閉塞鍛造比に見合う分だけ製品よりも大きくな
っているものである。
に補強用繊維１６が均一に分散したものであり、次工程
における閉塞鍛造比に見合う分だけ製品よりも大きくな
っているものである。
次に、前記予備成形体２８のビスケット部２７を切断し
たのち、当該予備成形体２８を５００ ’０に加熱し、
第３図に示す閉塞鍛造装置３１の鍛造空間３５内に装入
した。続いて、上パンチ３２と下パンチ３３との間で８
ｔｏｎ ｆ ／ ｃｍ の圧力で閉塞鍛造を行った
後、上パンチ３２を上昇させ、フローティングダイ３４
を降下させて複合部材すなわちコネクティングロッド素
体３６を得た。
たのち、当該予備成形体２８を５００ ’０に加熱し、
第３図に示す閉塞鍛造装置３１の鍛造空間３５内に装入
した。続いて、上パンチ３２と下パンチ３３との間で８
ｔｏｎ ｆ ／ ｃｍ の圧力で閉塞鍛造を行った
後、上パンチ３２を上昇させ、フローティングダイ３４
を降下させて複合部材すなわちコネクティングロッド素
体３６を得た。
次いで、前記コネクティングロッド素体３６に対して７
６８処理（５４０°ＯＸ３時間→水冷→１８０℃×７時
間）を行い、機械加工を施してコネクティングロッドに
仕上げた。
６８処理（５４０°ＯＸ３時間→水冷→１８０℃×７時
間）を行い、機械加工を施してコネクティングロッドに
仕上げた。
（比較例１）
第２図に示す金型装置２１と同様の構造を有し、鋳造空
間２６が製造しようとするコネクティングロッドの形状
に対応した形状を有するもの（すなわち、鍛造比を考慮
しないもの）を使用し、この鋳造空間（２６）内に、Ｓ
ｉＣウィスカ（東海カーボン製商品名トーカマックス；
直径０ 、、”４ ｐ、 ｍ 、平均長１５０ｐｍ）か
らなる第１図に相似する形状の繊維成形体（ウィスカ体
積率的２０％；バインダとしてコロイダルシリカをウィ
スカ重量に対し０．５重量％以下を含む）（１１）を配
置したのち、前記金型装置（２１）内に、ＪＩＳ Ａ
６０６１合金の溶湯を図示しない注湯口より注入し
、プランジャ（２５）を作動させることによって８００
ｋｇｆ ／ｃ１１２ の圧力で高圧鋳造して前記金属溶
湯をｍ雌成形体（１１）のｍ維間隙に浸透させた０次い
で、前記金属溶湯を凝固させたのち、上金型（２２）を
上昇させてエジェクトピン（２４）によってビスケット
部（２７）を伴った成形体（２８）を得た。
間２６が製造しようとするコネクティングロッドの形状
に対応した形状を有するもの（すなわち、鍛造比を考慮
しないもの）を使用し、この鋳造空間（２６）内に、Ｓ
ｉＣウィスカ（東海カーボン製商品名トーカマックス；
直径０ 、、”４ ｐ、 ｍ 、平均長１５０ｐｍ）か
らなる第１図に相似する形状の繊維成形体（ウィスカ体
積率的２０％；バインダとしてコロイダルシリカをウィ
スカ重量に対し０．５重量％以下を含む）（１１）を配
置したのち、前記金型装置（２１）内に、ＪＩＳ Ａ
６０６１合金の溶湯を図示しない注湯口より注入し
、プランジャ（２５）を作動させることによって８００
ｋｇｆ ／ｃ１１２ の圧力で高圧鋳造して前記金属溶
湯をｍ雌成形体（１１）のｍ維間隙に浸透させた０次い
で、前記金属溶湯を凝固させたのち、上金型（２２）を
上昇させてエジェクトピン（２４）によってビスケット
部（２７）を伴った成形体（２８）を得た。
次に、前記成形体（２８）のビスケット部（２７）を切
断したのち、閉塞鍛造を行うことなく前記成形体（２８
）に対してＴ６熱処理を行い 機械加工を施してコネク
ティングロッドに仕上げた。
断したのち、閉塞鍛造を行うことなく前記成形体（２８
）に対してＴ６熱処理を行い 機械加工を施してコネク
ティングロッドに仕上げた。
（実施例２）
第１図ないし第３図に示した装置を用いて内燃機関用コ
ネクティングロッドを製造した他の例について説明する
。
ネクティングロッドを製造した他の例について説明する
。
まず、第２図に示す金型装置２１の鋳造空間２６内に、
Ａ！；Ｌ２０３短繊維（ＩＣＩ社製商品名す７４ルＲＦ
＃ｉ維；直径３４ｍ、平均長４００濤ｍ）からなる第１
図に示す形状の繊維成形体（繊維体積率的２５％）１１
を配置したのち、前記金型装置２１内に、ＪＩＳ Ａ
７０７５合金（Ｃｕ：１．５重量％、Ｓｉ二０．２
重量％、Ｍｇ：２．５重量％、Ｚｎ：５．８重量％、残
部Ａ見および不純物）の溶湯（湯温７８０℃）を図示し
ない注湯口より注入し、プランジャ２５を作動させるこ
とによって８００ ｋｇｆ ／ ｃｍ２の圧力で高圧鋳
造して前記金属溶湯をｍ雌成形体１１の繊維間隙に浸透
させた０次いで、前記金属溶湯を凝固させたのち、上金
型２２を上昇させてエジェクトピン２４によってビスケ
ット部２７を伴った予備成形体２８を得た。ここで得た
予備成形体２８は、金属マトリックス２９中に補強用繊
維１６が均一に分散したものであり１次工程における閉
塞鍛造比に見合う分だけ製品よりも大きくなっているも
のである。
Ａ！；Ｌ２０３短繊維（ＩＣＩ社製商品名す７４ルＲＦ
＃ｉ維；直径３４ｍ、平均長４００濤ｍ）からなる第１
図に示す形状の繊維成形体（繊維体積率的２５％）１１
を配置したのち、前記金型装置２１内に、ＪＩＳ Ａ
７０７５合金（Ｃｕ：１．５重量％、Ｓｉ二０．２
重量％、Ｍｇ：２．５重量％、Ｚｎ：５．８重量％、残
部Ａ見および不純物）の溶湯（湯温７８０℃）を図示し
ない注湯口より注入し、プランジャ２５を作動させるこ
とによって８００ ｋｇｆ ／ ｃｍ２の圧力で高圧鋳
造して前記金属溶湯をｍ雌成形体１１の繊維間隙に浸透
させた０次いで、前記金属溶湯を凝固させたのち、上金
型２２を上昇させてエジェクトピン２４によってビスケ
ット部２７を伴った予備成形体２８を得た。ここで得た
予備成形体２８は、金属マトリックス２９中に補強用繊
維１６が均一に分散したものであり１次工程における閉
塞鍛造比に見合う分だけ製品よりも大きくなっているも
のである。
次に、前記予備成形体２８のビスケット部２７を切断し
たのち、当該予備成形体２８を４６０℃に加熱し、第３
図に示す閉塞鍛造装置３１の鍛造空間３５内に装入した
。続いて、上パンチ３２と下パンチ３３との間で８ ｔ
ｏｎ ｆ ／ ｃｍ２の圧力で閉塞鍛造を行った後、上
バンチ３２を上昇させ、フローティングダイ３４を降下
させてコネクティングロッド素体３６を得た。
たのち、当該予備成形体２８を４６０℃に加熱し、第３
図に示す閉塞鍛造装置３１の鍛造空間３５内に装入した
。続いて、上パンチ３２と下パンチ３３との間で８ ｔ
ｏｎ ｆ ／ ｃｍ２の圧力で閉塞鍛造を行った後、上
バンチ３２を上昇させ、フローティングダイ３４を降下
させてコネクティングロッド素体３６を得た。
次いで、前記コネクティングロッド素体３６に対してＴ
６熱処理（４５０℃×３時間→水冷→１２０℃×２４時
間）を行い、機械加工を施してコネクティングロッドに
仕上げた。
６熱処理（４５０℃×３時間→水冷→１２０℃×２４時
間）を行い、機械加工を施してコネクティングロッドに
仕上げた。
なお、上記実施例１．２においては、予備成形体２８の
角部半径ＲをＲ５〜ＲＩＯとし、閉塞鍛造によって角部
をシャープエツジ〜Ｒ３に成形する過程で材料の塑性変
形と緻密化とが図られるようにした。
角部半径ＲをＲ５〜ＲＩＯとし、閉塞鍛造によって角部
をシャープエツジ〜Ｒ３に成形する過程で材料の塑性変
形と緻密化とが図られるようにした。
−（比較例２）
第２図に示す金型装置２１と同様の構造を有する金型装
置（２１）の鋳造空間（２６）内に、Ａ交２０３短繊維
ＣＩ ＣＩ）社製商品名サフィルＲＦｆａ維；直径３４
ｍ、平均長４００ ｇ、ｍ） カらなる第１図に相似す
る形状のＨ！Ａ維成形成形繊維体積率的２５％）（１１
）を配置したのち、前記金型装置（２１）内に、ＪＩＳ
Ａ ７０７５合金の溶湯（湯温７８０℃）を図示
しない注湯口より注入し、プランジャ（２５）を作動さ
せることによって８００ ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で高圧
鋳造して前記金属溶湯を繊維成形体（１１）の繊維間隙
に浸透させた。次いで、前記金属溶湯を凝固させたのち
、上金型（２２）を上昇させてエジェクトピン（２４）
によってビスケント部（２７）を伴った成形体（２８）
を得た。
置（２１）の鋳造空間（２６）内に、Ａ交２０３短繊維
ＣＩ ＣＩ）社製商品名サフィルＲＦｆａ維；直径３４
ｍ、平均長４００ ｇ、ｍ） カらなる第１図に相似す
る形状のＨ！Ａ維成形成形繊維体積率的２５％）（１１
）を配置したのち、前記金型装置（２１）内に、ＪＩＳ
Ａ ７０７５合金の溶湯（湯温７８０℃）を図示
しない注湯口より注入し、プランジャ（２５）を作動さ
せることによって８００ ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で高圧
鋳造して前記金属溶湯を繊維成形体（１１）の繊維間隙
に浸透させた。次いで、前記金属溶湯を凝固させたのち
、上金型（２２）を上昇させてエジェクトピン（２４）
によってビスケント部（２７）を伴った成形体（２８）
を得た。
次に、前記成形体（２８）のビスケット部（２７）を切
断したのち、閉塞鍛造を行うことなく前記成形体（２８
）に対してＴ６熱処理を行い、機械加工を施してコネク
ティングロッドに仕上げた。
断したのち、閉塞鍛造を行うことなく前記成形体（２８
）に対してＴ６熱処理を行い、機械加工を施してコネク
ティングロッドに仕上げた。
（比較例３）
実施例１において使用したＪＩＳ Ａ６０６１合金を
素材とし、鍛造によってコネクティングロッドの形状に
成形し、その後熱処理を行い、機械加工を施してコネク
ティングロッドに仕上げた。
素材とし、鍛造によってコネクティングロッドの形状に
成形し、その後熱処理を行い、機械加工を施してコネク
ティングロッドに仕上げた。
（評価例１）
前記実施例１．２および比較例１，２．３により製作し
たコネクティングロッドの軸部から３×１０Ｘ１０Ｘ６
０標点距ｇＩ３０＋ａｍ）の試験片を切出し、１５０’
Ｏにおいて、３０Ｈｚの引張寺圧縮疲労試験（平均応力
Ｏｋｇｆ ／ ｍｍ２）を行った。その結果を第４図に
示す。
たコネクティングロッドの軸部から３×１０Ｘ１０Ｘ６
０標点距ｇＩ３０＋ａｍ）の試験片を切出し、１５０’
Ｏにおいて、３０Ｈｚの引張寺圧縮疲労試験（平均応力
Ｏｋｇｆ ／ ｍｍ２）を行った。その結果を第４図に
示す。
第４図に示すように、繊維を複合化しない比較例３のも
のでは、疲労強度は相当低い値となっており、これに繊
維を複合化した比較例１．２のものでは疲労強度がかな
り大きくなっている。さらに、繊維を複合化しかつ閉塞
鍛造を行った実施例１．２のものでは、内部に微視的な
鋳巣がないため疲労強度がさらに向上していることが明
らかである。
のでは、疲労強度は相当低い値となっており、これに繊
維を複合化した比較例１．２のものでは疲労強度がかな
り大きくなっている。さらに、繊維を複合化しかつ閉塞
鍛造を行った実施例１．２のものでは、内部に微視的な
鋳巣がないため疲労強度がさらに向上していることが明
らかである。
（評価例２）
次に、前記データに基づいて、従来のものと同程度の強
度を有するコネクティングロッドの形状を決定してその
重量軽減量を測定した結果を表１に示す。なお、比較例
４として、炭素鋼（Ｓ ４０ Ｇ）を素材として鍛造に
より成形したコネクティングロッドについても調べた。
度を有するコネクティングロッドの形状を決定してその
重量軽減量を測定した結果を表１に示す。なお、比較例
４として、炭素鋼（Ｓ ４０ Ｇ）を素材として鍛造に
より成形したコネクティングロッドについても調べた。
表 １
表１に示すように、本発明法による場合にはコネクティ
ングロッドの軽量化に著しく貢献することが確かめられ
た。
ングロッドの軽量化に著しく貢献することが確かめられ
た。
次いで、前記実施例１．２により製造したコネクティン
グロッドを、４気筒ガソリンエンジン（排気量１８００
ｃｃ）に組込み、６０００ ｒ、ｐ、ｍフルロード４０
０時間の耐久試験を行った結果、エンジン性能の著しい
向上が確認され、使用上の問題点は何ら生じなかった。
グロッドを、４気筒ガソリンエンジン（排気量１８００
ｃｃ）に組込み、６０００ ｒ、ｐ、ｍフルロード４０
０時間の耐久試験を行った結果、エンジン性能の著しい
向上が確認され、使用上の問題点は何ら生じなかった。
（発明の効果）
以上説明してきたように、この発明による複合部材の製
造方法では、補強用繊維を金属マトリックス中に分散さ
せた予備成形体を製作したのち、前記予備成形体を閉塞
的に鍛造成形することより所定の形状の複合部材を得る
ようにしたものであるから、製造された複合部材の内部
には従来のように微視的な鋳巣が形成されておらず、非
常に緻密な組織を有するものであるため、強度とくに疲
労強度に著しく優れたものであり、また強度のばらつき
も著しく小さいものであって、部材の軽量化ならびに高
機能化が可能であるという非常に優れた効果がもたらさ
れる。
造方法では、補強用繊維を金属マトリックス中に分散さ
せた予備成形体を製作したのち、前記予備成形体を閉塞
的に鍛造成形することより所定の形状の複合部材を得る
ようにしたものであるから、製造された複合部材の内部
には従来のように微視的な鋳巣が形成されておらず、非
常に緻密な組織を有するものであるため、強度とくに疲
労強度に著しく優れたものであり、また強度のばらつき
も著しく小さいものであって、部材の軽量化ならびに高
機能化が可能であるという非常に優れた効果がもたらさ
れる。
第１図はこの発明の一実施例において用いた繊維成形体
を金型装置の下金型上に置いた状態を示す平面説明図、
第２図（ａ）は複合部材の予備成形体を製作するために
使用した金型装置の垂直断面説明図、第２図（ｂ）は第
２図（ａ） （７）Ａ−Ａ線断面説明図、第３図（ａ）
は第２図に示した金型装置により製作した予備成形体を
閉塞的に鍛造成形するために用いた閉塞鍛造装置の垂直
断面説明図、第３図（ｂ）は第３図（ａ） のｎ−Ｂ線
断面図、第４図はこの発明の実施例１．２および比較例
１，２．３により製作したコネクティングロッドの疲労
強度を調べた結果を示すグラフ、第５図は繊維を複合し
たコネクティングロッドの代表的な形状例を示す説明図
である。 １１・・・繊維成形体 １６・・・補強用繊維 ２１・・・金型装置 ２８・・・予備成形体 ２９・・・金属マトリックス ３１・・・閉塞鍛造装置゛ ３６・・・複合部材 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊 第４図 鏝ｊしし政 （面）
を金型装置の下金型上に置いた状態を示す平面説明図、
第２図（ａ）は複合部材の予備成形体を製作するために
使用した金型装置の垂直断面説明図、第２図（ｂ）は第
２図（ａ） （７）Ａ−Ａ線断面説明図、第３図（ａ）
は第２図に示した金型装置により製作した予備成形体を
閉塞的に鍛造成形するために用いた閉塞鍛造装置の垂直
断面説明図、第３図（ｂ）は第３図（ａ） のｎ−Ｂ線
断面図、第４図はこの発明の実施例１．２および比較例
１，２．３により製作したコネクティングロッドの疲労
強度を調べた結果を示すグラフ、第５図は繊維を複合し
たコネクティングロッドの代表的な形状例を示す説明図
である。 １１・・・繊維成形体 １６・・・補強用繊維 ２１・・・金型装置 ２８・・・予備成形体 ２９・・・金属マトリックス ３１・・・閉塞鍛造装置゛ ３６・・・複合部材 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人弁理士 小 塩 豊 第４図 鏝ｊしし政 （面）
Claims (1)
- （１）補強用繊維を金属マトリックス中に分散させた予
備成形体を製作したのち、前記予備成形体を閉塞的に鍛
造成形することにより所定形状の複合部材を得ることを
特徴とする複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25166384A JPS61132263A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25166384A JPS61132263A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 複合部材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61132263A true JPS61132263A (ja) | 1986-06-19 |
Family
ID=17226166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25166384A Pending JPS61132263A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61132263A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268531A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Tokai Carbon Co Ltd | Ｗｒｍの鍛造成形法 |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25166384A patent/JPS61132263A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268531A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Tokai Carbon Co Ltd | Ｗｒｍの鍛造成形法 |
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