JPS61158884A - 溶融体含浸方法およびその装置 - Google Patents

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〕 本発明に空間部全肩する非溶融体に金属溶融体を含浸さ
ぜる溶融体含浸方法およびその装置に関するものでめる
。

〔従来の技術〕

セラミックは珪素やアルミニウムチタニウムなど全酸化
させ友９窒化させｆｃクレ几もの全主体としてこれにニ
ッケルやクローム、ガラス、セメントなどの粘結材音訓
えて焼結し友ものでろって、融点が高く耐熱性に優れて
お９、硬度および強度が大きいところから、航窒機の発
動ｌ！１部品や高速タービンの羽根などに便用されてい
るが、耐衝撃性等の点において必ずしも満足丁べきもの
でない。

ま九、焼結前の粉末状セラミック？溶融したり水で泥状
にしたりしてこれをスプレーすることにより金属表面を
被覆することも行なわれており、このセラミック被覆金
属ｉ同じく高温における機械的性質が従来の耐熱合金に
まさるところ力・ら発動機の燃焼室等に用ｂｒ：）九で
いるが、高温で改化し易い友めに用途が限られている。

［明が解決しようとする問題点〕 この工うにセラミックｒｉ、ｆ九之踵質を有しているが
、従来これを金属の強度向上のｔめに用いることは試み
らｎでおらす、その列用開発が要請されてい念。そごで
本田願人ｒ！焼結前のセラミックでるるウィスカと呼ば
ｎる繊維状のセラミックやポーラスと呼はれる球状のセ
ラミックを密度の粗い状態にしてどれに溶融金Ｊ！ｌ含
浸させることにＮ目し、鋭意研究金型ねてきた結果、そ
の方法と装置とｔ開発し念。

〔問題点に％４決する丸めの手段〕 互に連通する２案内に金属＠融体と空間ｋＶするセラミ
ック等の非溶融体をセミそれ装入し、その間に相対的な
圧力音別えて溶融体を非溶融体内に含浸させるとともに
、この方法を火陥する装置として、機体側の溶融体保持
室の上下に横方向へ移動自在な非溶融体保持室と、溶融
体加圧用のシリンダととそＬぞれ配設し、非溶融体保持
室の上ｇ８開Ｏｆ８を強圧閉塞する押え技益と両室の那
熱装置と？設けｔｏ 〔作　用〕 このように組成するＯとに１９、加圧ライン外で非溶融
体上装入した非溶融体保持室を移動させて溶融体加圧用
の保持室に接合し、上方から押え装置で押えたＣ・ち、
両室’ｔ、ｖｏ熟して刀ｎ圧シリンダまたｒｉ減圧装置
道独またにこれらの協働で両室内を相対的に加圧すると
、非溶融体の仝間部に浴融体が含浸さ九る。

〔実施例〕

第１図ないし第５図に本発明に係る溶融体含浸装置を説
明するために示す本発明に係る溶融体含浸装置の実施例
でろって、第１図に装置要部の縦断面図、第２図に装置
全体の正面図、第３図に同じく側面図、第４図は押え装
置の拡大縦断面図、第５図ｒｉ第４図のＡＡ展開横断面
図でろる。本火陥例は非溶融体の一例として示す窒化珪
素の繊維状体（以下ウィスカと称す）に溶融体としての
アルミニウムを含浸させる方法およびその装置を例示す
る。図において、床面の基礎１上には、リプ２ａと角孔
２ｂと七有する一対のスタンド２が立役さｎており、そ
の上端部には、平面視を亀甲状に形成された下部グラブ
／３が複数個のボルトで水平状に固定きｎでいる。４に
平面ａｔ″小判状に形底婆九下部プラテン３の上方に位
置してこれとの間？一対のコラム５で連結され友上部プ
ラテンでろって、上下のプラテン４，３にコラム５の上
下ねじ部に螺合されたナツト６に１って強固に固定され
ている。

符号７で示すものは上下に鍔７ａ、７ｂｋＶする円筒状
に形成されｆｃｆＩＩ融体保愕呈としての啓湯コンテナ
でろって、その外Ｉ！３部には円筒状に形成された複数
個のヒータ８が嵌装されており、この溶湯コンテナγに
、円筒状の断熱材９を介し下部プラテン３の中心部に嵌
着されて鍔Ｔ＆とロックリングγＣとで上下への移動を
規制さｎている。

なお、鍔７ａにも断熱材１０で外気と遮断され九ヒータ
１１が嵌装さ九ている。下部プラテン３〃１らに４本の
タイロッド１２が溶湯コンテナ７に囲む４方に垂下され
てナツトで下部プラテン３に固定されており、このタイ
ロッド１２には、全体を符号１３で示す加圧シリンダが
支持されている。

この加圧シリンダ１３は、タイロッド１２の下層にナツ
ト１４で固定された上部プラテン１５ｔ−備えており、
円筒状のシリンダ本体１６に、上部プラテン１５と、こ
れとの間を４個のコラム１Ｔで連結さｆｉ７’ｌ：下部
プラテン１８とで挾愕さｎて強固に固定されている。１
９にシリンダ本体１６内へ導かれる油圧にＬつて昇降す
るピストンミツドでろって、その作用端部には、牛割状
のカップリング２０がｇｃＶさｎておｐｌこのカップリ
ング２０によりスペーサ２１を介してピストンミツド１
９と連結され友グランジャ２２框、溶湯コンテナ７と同
心状に上方へ延設されてピストンミツド１日とともに昇
降するように構成されている。２０ａにプランジャ２２
０回動を規制するキーでるる。

プランジャ２２の上端部にアダプタ２３全介して１ｙＩ
ｌｔｎたプランジャチッグ２４に、溶湯コンテす７の内
孔に摺動自在に嵌合さ几ており、−＆２、ｇ湯コンテナ
７の下端ねじ部にに、エアペットＩＪ／グ２５がシール
部材２６．２７ｒブｒし螺合ぢｎでプランジャ２２？軸
叉している。プランジャ２２の細心部金頁通する通累孔
２２ａの宋・し・部にに、水管２８が挿通されており、
プランジャ２２の下端部に挿入醤九て給水ポンプと接続
さｎ之一対のノズル２９．３０は、通水孔２２ａ　　と
水管２８とにそれぞｎ開口でれている。そして、給水ポ
ンプでノズル３０に給水すると、この水が水管２８内？
上昇し、グランジャ２２上端の水冷室２２ｂ　お工び通
水孔２２ａ　ｋ経てノズル２９〃・ら給水ポンプへ戻る
ことにより循環してプランジャ２２全冷却する工うに構
成さｎている。またエヤベントリング２５とプランジャ
２２との間に形成され几環状のエア通路３１、ならびに
グランジャ２２の上昇によってこ九と溶湯コンテナ７の
内壁との間に形成される空間部に、図示しないエア源と
接続されており、この箇所全減圧して後述する上方の押
え装置４７部力為らの減圧時におけるノくランス金とる
：うに槙成さ九ている。

符号３２で示すものは、平面視を亀甲状に形成されて前
記コラム５に上下動自任に叉待され之コンテナプラテン
でろって、その両端部に突設さｎたブラケット３３にげ
、下部プラテン３０両端部に固足した油圧シリンダ３４
のピスト／ロッド３５が作用ａｔ固定さｎており、油圧
シリンダ３４に送油してピスト／ロッド３５に進退させ
ることによりコンテナプラテン３２が昇降する工うに構
成さｎている。このコンテナプラテン３２は、第３図の
左方へ開口する内周面が平面視コ字状のコンテナ保持部
３２ａ　？備えており、このコンテナ保持部３２ａ　Ｋ
は、外筒が方形で円孔３６ａ　’：（有する鍔付きのウ
ィスカコンテナ３６が、外周面に嵌装されたヒータ３γ
と断熱板３８と全弁して開口部から出し入れ自在に保持
されている。そして、ウィスカコンテナ３６の内孔３６
ａＫｉ、後述する押え装置４Ｔのテーパｆｆ１５０ｂ　
お工び前記溶湯コンテナ７のテーパ面７ｃ　とそれぞれ
嵌合するテ、＜面３６ｂ、３６ｃ　が上下の開口端に形
成されている。なお、前記一対の油圧シリンダ３４に、
ウィスカコンテナ３６をコンテナプラテン３２とともに
上昇させてテーパ面３６ｃ、７ｃの係合２解き、ウィス
カコンテナ３６をコンテナ保持部３６ａ　から出し入れ
可能にするために設けられている。一方、下部プラテン
３に固定されたブラケット３９Ｖこに、ウィスカコンテ
ナ３６側へ開口する箱状に形成されｔコンテナボックス
４０が一体形成されており、そのやり面には、コンテナ
進退用の油圧シリンダ４１か水平状に装着されている。

油圧／す／ダイ１のピスト／ロッドにコンテナボックス
４０内に延びてその作用１＄ヲウイスカコンデナ３６に
連結されており、この連結部はウィスカコンテナ３６が
昇降しても支障のないように摺動自在に接合されている
。コンテナボックス４０の底部には図示しない台車が設
けられており、油圧シリンダ４１のピスト／ロッド全圧
油で進退てぜるＣとによりウィスカコンテナ３６が台車
上を進退してコンテナボックス４０内のウィスカ装入な
らびに製品取り出し位置と、コンテナ保持部３６ａ内の
溶湯含浸位置との両位ｔｉ選択的に占めるように構成さ
れている。コンテナボックス４０の上端面に１２、ウィ
スカ装入口４２が開口されているとともに、ノックダウ
ン用の油圧シリンダ４３が１立してｉｘさｎてお９、そ
のピスト／ロッドを油圧で下降させることにエフ、溶湯
含浸後の製品上ウィスカコンテナ３６から下方へ突き落
丁ように構成されている。

一方、上部プラテン４上には、型締シリンダ４４がピス
トンロンドＪｉＴ同けで固定されており、ピストンコン
ド４５０作用端に（２、平面視が小判型のｌ・−ピンク
プラテン４６が；ラム５に支持されて上下動自在に固定
されている。このムービングプラテン４らの下面には、
全体全符号４１で示す押え装置が、環状の同定具４８に
よって固足されている。押え装置４７に第４図および第
５図に詳細を示すように、ポル）４８．４９で結合され
た円板状のバルブボディ５０と、環状の取付ブロック５
１と、バルブボディ５０の内孔５０ａ　に低層された円
筒状のパルプガイド５２と、取付プロツク５１の内孔５
１ａ　に嵌合さｊ１次有底円筒状のヘッドブロック５３
とで本体を形匠さｔ］−ておジ、バルブボディ５０の下
端部にぼ、テＩ記テーバ面５０ｂ　が形成されている。

５４にバルブガイド５２に上下動目伍に嵌合され之パル
プでろって、パルプガイド５２上方に装填し次ピストン
５５のねし孔に先端ねじ部を装入されており、ピストン
５５とヘッドブロック５３底面との間に介装されｔ圧縮
コイル；ブね５６に工９、下端に設は九弁座５Ｔｉ開く
方向に付勢されている。弁座５γの上方には、環状のエ
ア通路５８がバルブガイド′５２に設けられており、こ
のエア通路５８（霊、バルブボディ５０に設は定エア通
路５９とポート６０と？介して図示しないエア源に接続
されている。そしてエア源七作動させることにより、エ
ア通路５９゜５８ｔ−介し、ウィスカコンテナ３６内部
の反溶融体＊ｌ減圧するように構成されている。６１に
ボルトとばねで押され九ボールを備え、バルブ５４を升
開位鷹で係止するクリック機構でろって、ボート６０か
らの減圧中にパルプ５４が閉じるの全規制子７−エうＶ
Ｃ（、＋７１１ｉｊｉ：でれている。１次、６２に、取
付ブロック５１に挿入きれてピストン５５笥囲のエア通
路６３（・で開口さｎたノズルでゐって、図示しないエ
ア源と褒続されており、エアによってパルプ５７ケ開閉
させるように４！ｌ！！成きれている。

々お、クリック機構６１に第５図に示すように１８００
位相を違えて設けられており、ノズル６２に第５図でに
展開に工９９０°位相をすらして示さｎているが、冥際
にｔ丁片方のクリック轡構６１と同位相に設けられて１
ハる。Ｃの＝うすて碑ｇざｒ全押え装ｆｆｔ４７Ｕ、ム
ーピングズラテン４６とともに第１図に鎖線で示ア位置
に下降し、ウィスカコンテナ３６のテーパ面３６ｂ　に
テーパ面５０ｂを圧接させてウィスカコンテナ３６の開
口部を気密的に閉寒する工うに構成されている。

以上のように構成さｎ之溶融体含浸装貨による溶融体含
浸方法？説明する。コンテナボックス４０内に位置させ
＾ウィスカコンテナ３Ｇ内（τ装入口４２から例えば窒
化珪素からなるセラミックのウィスカ？密度が２０〜３
０％となるように空間部？残して装入する。このときの
ウィスカは、例えば２〜３ミクロン径で長さが２０〜３
０ミクロンのものや、１０ミクロン径で長さが１００ミ
クロンのものなどきわめて細くて長さが１径の１０倍程
度ろる繊維状非溶融体でｂる。なお、ウィスカをウィス
カコンテナ３６内に入れた状態で刀口熱してもＬいし、
ウィスカ金外部であら力・しめ加熱したのち、ウィスカ
コンテナ３６内Ｖζ入ｎるようにしてもよい。また、ヒ
ータ３Ｔに４５０°８度に昇温しでおく。一方、プラン
ジャ２２が下降した状態１の浴湯コンテナγのヒータ８
，１１を、アルミニウムの融点６６０℃　Ｌジ高ｔ、ｎ
　７６０℃ｆｌ［に昇温したのちアルミニウムの溶湯を
溶湯コンテナγ内に入れる場合に、溶ｓｆ全直寮入れて
もよいが、溶湯コンテナγの内周面とプランジャチップ
２４の上端面に接した部分に、石綿やその他の材料から
なる比較的に薄いコンブ状の保温羽を装入し、この保温
材の中に浴湯を入れるようにして溶湯の温度低下と酸化
と七できるだけ防正し得るようにしてもよい。このとき
、油圧シリンダ３４のピストンロッド３５ｒｉ前進して
いてコンテナプラテン３２が上昇しており、コンテナ保
持部３２ａがコンブナ受入高さに位置している。そこで
油圧シリンダ４１のピストンａノドを前進さぞ、ウィヌ
カコンテナ３６？コンテナ保荷部３２ａ内に進入させて
保持づせる。保持後に油圧シリンダ３４のピスト７ｏツ
ド３５を後退させてコンテナプラテン３２を下降させ、
ウィスカコンテナ３６のテーパ面３６ｃ全溶湯コンテナ
７のテーパ面７Ｃと嵌合させて圧接させる。次いで型締
シリンダ４４のピストンロッド４５？前進嘔せてムーピ
／グプラテン４６を下降きせると、こｔ、と一体の押え
装置が下降してウィスカコンテナ３６の開口部を閉塞し
、テーパ面５０ｂがテーパ面３６ｂ　ｆて嵌合し圧接さ
れる。こうすることＫより、両コンテナ７．３６げ上下
の開口部２押え装置４７とプランジャ２２とで閉塞され
て気密状惺となるので、汎王シリンダ１３のピストンコ
ンド１９ケ前進でせると、これとカップリング２０で連
結されたプランジヤ２２が上昇し、ウィスカコンテナ３
６内のつイス力のｆｇｉ側を加圧する。この加圧によっ
て溶湯コンテナ部内のアルミニウム溶湯がウィスカコン
テナ３６内へ移動し、ウィスカの空間部内に浸入してウ
ィスカにはアルミニウムの溶ｙ易か含浸される。この加
圧に際してにノズル６２″ＩＯ・らエア通路６３内へエ
アが送入されてピストン６５が圧縮コイルばね５６’ｌ
−圧縮しており、バルブ５４に工９弁座５７が閉じてい
る。このようにしてウィスカに含浸され几アルミニウム
溶湯は、ウィスカコンテナ３Ｇ内が融点以下の４５（１
℃程夏でるることに、３１凝固するので、型締めシリン
ダ４４のピストンロッド４５２後退させて押え装！４７
に上昇させ、また加圧７リンダ１３のグラ／ジャ２２を
下降させる。そして、油圧シリンダ３４のピストンロッ
ド３５を前進させてウィスカコンテナ３６全コンテナプ
ラテン３２とともに上昇させると、ウィスカコンテナ３
６が溶湯コンテナＴから離間するので、油圧シリンダ４
１のピストンロッドを後退させると、ウィスカコンテナ
３６が台車上をコンテナボックス４０内へ移動する。そ
こで油圧シリンダ４３のピストンロッドを前進させると
、ウィスカコンテナ３６内の製品が下方へ突き落される
。

以上（１含浸のた杓の刀ロ圧′ｆ！ニア１Ｄ圧シリンダ
１３による周圧で行なう方法について説明し友が、ウィ
スカの反溶湯側七減圧したり、この減圧と上記加圧とを
同時に併用し７ｔ９、減圧後加圧しｔ９することによっ
ても可能である。ウィスカの反溶湯側を減圧する場合、
先ずノズル６２かものエアの送入全土めると、圧縮コイ
ルばｔ２５６の弾発力でピストン５５が下降し、バルブ
５４により弁座５７カ：開く。そこで前述しｆｃＬうな
型締め状態にして押え装ｆｆｔ４γのボート６０から真
空ポツプ等でエアを吸引すると、エア通路５９．５８ｔ
″介してウィスカの反溶湯側が減圧され、＠湯がウィス
カに含浸される。この場合、クリック機構６１のボール
をバルブ５４の凹孔に係合させてボルトｒ締めておけば
、バルブが閉じることがない口さらに、この減圧を行な
いながら加圧シリンダ１３のプランジャ２２ｔ−上昇さ
せてウィスカの溶Ｍｆｌｌｌ’を加圧してもよい。なお
、このときプランジャ２２の頭部に設けたエア通路から
真空ポンプなどでエア全吸引子れば含浸時におけるウィ
スカ両り１１の圧力バランス全調節することができ、よ
り効果的でを）る。′ｆ：／Ｉ−わち、ボート６０から
ウィスカの反溶湯側のみを減圧すると浴湯が上方へ吸引
され、テップ２４の外周面と溶湯コンテナＴの内周面と
の間のわずかな丁き間で）ら外部の空気が吸込まれるた
めに、溶湯が泡状や粒状になってウィスカ間の空間部に
入っていく。またこの場合、吸引時の条件によってはウ
ィスカコンテナ３６内に吸上げらｎた溶湯がウィスカ間
の全ＶＪ部？全部充分に埋めつくさない前に固まってし
１つこともろる。

そして、ボート６０から真空吸引してしかも下方の環状
エア通路３１部からも同時に真空吸引する場合にげ、両
方の真空状態のバランスがとれていれば溶湯に上昇しな
いが、上方の真空度が下方の真空度エフも若干大きい場
合にに溶湯が多少上昇する。なお、下方の真空吸引動作
全開始したわずかのちに上方の真空吸引動作耐開始丁れ
ば、下の真空度が上方の真空度より若干小さくても溶湯
が持ち上げられることがなく、プランジャチッグ２４と
接している溶湯部分が比較的に厚くて強い凝固層となる
ので、この部分で下からのきわめて薄い空気の吸上げが
防止され、溶湯が上方からの真空吸引時に上昇すること
がない。この工うに、溶湯を上昇しない状態に保ちなが
ら上方から真空吸引し、ウィスカコンデカ３６内全真空
状態にしておいてパルプ５γ全閉じ九のち、プランジャ
２２の上昇作用で溶湯ｔクィスカコンテナ内に押込みが
つ押圧すｎば、溶湯がウィスカ内の空間？全部充分に埋
めつくし、工ρ充分に含浸する。

また、本実症例でにウィスカコンテナ３６と、押え装置
４７お工び溶湯コンテナ７との間のテーパ面３６ｂ、５
０ｂ、３６ｃ、７ｃ　ｔ”、ウィスカコンテナ３６側が
凹状のテーパ面となるようにしたので、凸状としたとき
のようにウィスカコンテナ３６の扁さを縮める必要がな
く、ヒータ３Ｔ全高くすることがでさて加熱条件が向上
する。

なお、本５ｊＩｉｒ施例では非溶融体としてセラミック
のウィスカ全例示したが、ポーラスと呼ばれる球状のセ
ラミック全組い密度で装入するようにしてもよい。また
、非溶融体の材５！ｔμセラミンクに限定するものでは
乞く、さらに溶融体の材質もアルミニウムに限定するも
のでにない。甘た、溶融体保持室の上部と非溶融体保持
室の下部との間に、溶融のみを通過させて溶湯上面部等
に生じる酸化被膜など’ｌ遇させない目の細で・い網や
これに類するこし板を設けておくこともできる。さらに
押え装置に取付は次真空吸引用のバルブ？、溶湯の慣性
力や抑圧で自然に締るパルプにしておくこともできる。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように、本発明によれば、互
に連通ずる２室内に金属溶融体と空間？有するセラミッ
ク等の非溶融体をそれぞれ装入しその間に相対的な圧力
ｔ−加えて溶融体全非溶融体内に含浸させるとともに、
この方法全実施する装置とじて、機体側の溶融体保持室
の上下に横方向へ移動自在な非溶融体保持室と、溶融体
加圧用のシリンダとをそれぞｎ配設し、非溶融体保持室
の上端開口部全強圧閉基する押え装置と、両室の加熱装
置と？設けることにより、アルミニウム等ノ金属とセラ
ミック等の漏注能の非溶融陣と金きわめて強固に一体化
することができるので、金属の強度や耐燕注等金向上さ
せることがでさるとともに、その装置は構成が簡単で高
能率でろ９、強度の均一な製品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図々いし第５図ζ本発明に係る溶融体含浸方法？説
明する九めの本発明に係る溶融体含浸装置の芙厖例を示
し、第１図にその主要部の縦断面図、第２図番ユ装置全
体の正面図、第３図に同じく側面図、第４図は押え装置
の拡大縦断面図、第５図は第４図のＡＡ展開横断面図で
ろる。 ３・・・・コンテナプラテ／、Ｔ・・φ・溶湯コンテナ
、８，１１．３７・＠幸・ヒータ、１３・・・・加圧シ
リンダ、２２１１ａ・・グランジャ、３１．５８・・・
φエア通路、３６−−φ・ウィスカコンテナ、４０・・
・・コンテナボッオス、４１・・・・油圧シリンダ、４
４−−・・型締シリンダ、４γ・・・・押え装置、５４
・・・・ノζルブ、６０・・・・ボート。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互に連通する溶融体保持室と非溶融体保持室とに
   、金属溶融体と、空間を有する非溶融体とをそれぞれ装
   入し、これら溶融体と非溶融体との間に相対的な圧力を
   加えることにより溶融体を非溶融体内に含浸させること
   を特徴とする溶融体含浸方法。
2. （２）機体側に支持され金属溶融体が装入される溶融体
   保持室と、この溶融体保持室の下方に位置しその内孔に
   昇降自在に嵌合されたプランジャを有する溶融体加圧シ
   リンダと、前記溶融体保持室の上方に横方向へ移動自在
   に設けられてこの溶融体保持室と開口端同士を着脱自在
   に接合され空間部を有する非溶融体が装入される非溶融
   体保持室と、この非溶融体保持室の接合位置上方に位置
   して昇降自在に支持され下降により前記非溶融体保持室
   の上端開口部を閉塞するように圧接される押え装置と、
   前記両室にそれぞれ付設された加熱装置とを備えたこと
   を特徴とする溶融体含浸装置。