JPS61231130A - 複合材成形に供する繊維成形体の製造方法 - Google Patents
複合材成形に供する繊維成形体の製造方法Info
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- JPS61231130A JPS61231130A JP7123985A JP7123985A JPS61231130A JP S61231130 A JPS61231130 A JP S61231130A JP 7123985 A JP7123985 A JP 7123985A JP 7123985 A JP7123985 A JP 7123985A JP S61231130 A JPS61231130 A JP S61231130A
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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）
本発明は、金属に鋳ぐるまれる等して繊維強化金属等の
複合材成形に供される繊維成形体の製造方法に関するも
のである。
複合材成形に供される繊維成形体の製造方法に関するも
のである。
（従来技術）
従来、自動車等に使用される部品の部分的強度゛ ある
いは部分的耐席耗性等を向上させるため、軽量、高強度
、高弾性率、高耐熱性などの特徴を有する繊維強化金属
（Ｆ ＲＭ、 Ｆｉｂｒｅ ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＭｅ
ｔａｌ）が用いられている。このような繊維強化金属は
、従来、金属繊維を成形してなる繊維成形体を金属で鋳
ぐるむことよりなる溶湯鍛造法により製造されていた。
いは部分的耐席耗性等を向上させるため、軽量、高強度
、高弾性率、高耐熱性などの特徴を有する繊維強化金属
（Ｆ ＲＭ、 Ｆｉｂｒｅ ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＭｅ
ｔａｌ）が用いられている。このような繊維強化金属は
、従来、金属繊維を成形してなる繊維成形体を金属で鋳
ぐるむことよりなる溶湯鍛造法により製造されていた。
溶湯鍛造法は、上記繊維成形体と金属溶湯とのぬれ性が
良く、最終製品の形状が複雑な場合でも適用できること
などの理由により生産性が良いので、繊維強化金属の量
産に適していた。
良く、最終製品の形状が複雑な場合でも適用できること
などの理由により生産性が良いので、繊維強化金属の量
産に適していた。
ところで、上記繊維成形体は、ステンレスなどの鋼材あ
るいは鋳鉄などの所定の金属材料を切削する等により得
た金属繊維をプレスによって圧縮成形された成形体とし
て製造されていた。
るいは鋳鉄などの所定の金属材料を切削する等により得
た金属繊維をプレスによって圧縮成形された成形体とし
て製造されていた。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、繊維成形体の従来の製造方法では、寸法
精度が悪く、また、短繊維を使用した場合、所定の空孔
率を得ることが困難であった。すなわち、従来の製造方
法では、プレス成形後の金属繊維がスプリングバックを
起こし、また圧縮成形した繊維成形体自身の強度を高め
るために繊維同志を焼結することも考えられが、この場
合、繊雌成形体が焼結炉の中に入れるまでの持ち運び作
業やわずかな振動でこわれ易く、このような理由により
、例えば繊維長５ｍｍ以下の短繊維では空孔率６０％以
上の繊維成形体を製造することが事実上不可能であった
。また、高圧鋳造の場合には、従来の方法すなわち圧縮
成形のみにより得た繊維成形体は変形し易く、製品の所
定の場所に鋳ぐるまれないことがあった。
精度が悪く、また、短繊維を使用した場合、所定の空孔
率を得ることが困難であった。すなわち、従来の製造方
法では、プレス成形後の金属繊維がスプリングバックを
起こし、また圧縮成形した繊維成形体自身の強度を高め
るために繊維同志を焼結することも考えられが、この場
合、繊雌成形体が焼結炉の中に入れるまでの持ち運び作
業やわずかな振動でこわれ易く、このような理由により
、例えば繊維長５ｍｍ以下の短繊維では空孔率６０％以
上の繊維成形体を製造することが事実上不可能であった
。また、高圧鋳造の場合には、従来の方法すなわち圧縮
成形のみにより得た繊維成形体は変形し易く、製品の所
定の場所に鋳ぐるまれないことがあった。
したがって、本発明の目的は、寸法精度が良くて所望の
空孔率を得ることができ、しかも変形を起こしにくいよ
うにした繊維成形体の製造方法を提供するものである。
空孔率を得ることができ、しかも変形を起こしにくいよ
うにした繊維成形体の製造方法を提供するものである。
（問題を解決するための手段、作用）
前述の目的を達成するため、本発明にあっては、加熱装
置を備えた成形型内で、金属繊維を加圧成形すると同時
に焼結するようにしである。
置を備えた成形型内で、金属繊維を加圧成形すると同時
に焼結するようにしである。
このような構成とすることにより、加圧成形のための外
力が開放された後も、焼結による形状保持作用によって
、加圧成形時の状態がそのまま維持されることになる。
力が開放された後も、焼結による形状保持作用によって
、加圧成形時の状態がそのまま維持されることになる。
（実施例）
以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。
。
第１図において、１はプレス装置で、このプレス装置ｌ
は、上パンチ２、下パンチ３、ホルダ４を備えている。
は、上パンチ２、下パンチ３、ホルダ４を備えている。
上パンチ２は、絶縁部５を介してアッパープラテン６に
懸架され、下パンチ３は絶縁部７を介してベースプラテ
ン８上に設置されている。上記ホルダ４は、下パンチ３
上下変位可能として図中左右方向に貫通するコネクティ
ングロッド９を利用して、所定ストロークだけ上下方向
に移動可能として下パンチ３に保持されている。
懸架され、下パンチ３は絶縁部７を介してベースプラテ
ン８上に設置されている。上記ホルダ４は、下パンチ３
上下変位可能として図中左右方向に貫通するコネクティ
ングロッド９を利用して、所定ストロークだけ上下方向
に移動可能として下パンチ３に保持されている。
ホルダ４の底部ｌＯと下パンチ３の上部１１との間には
ダンパースプリング１２が介在され、ホルダ４を上下動
可能に支持する。なお、上下のパンチ２．３とホルダ４
との間には絶縁部１３ａ％ １３ｂが介装されている。
ダンパースプリング１２が介在され、ホルダ４を上下動
可能に支持する。なお、上下のパンチ２．３とホルダ４
との間には絶縁部１３ａ％ １３ｂが介装されている。
上記上下のパンチ２．３はダイス鋼で構成されル一方、
該上下のパンチ２．３には、電極１４．１５が内蔵、保
持されている。この電極１４，１５は、銅又は黒鉛によ
って構成され、電源１６に接続されている。
該上下のパンチ２．３には、電極１４．１５が内蔵、保
持されている。この電極１４，１５は、銅又は黒鉛によ
って構成され、電源１６に接続されている。
プレス装置ｌは、実施例ではリング状の繊維成形体を成
形するためのものであり・上記上下のパンチ２．３、ホ
ルダ４、絶縁部１３ａ、１３ｂ。
形するためのものであり・上記上下のパンチ２．３、ホ
ルダ４、絶縁部１３ａ、１３ｂ。
電極１４．１５は円筒状の外形を有する。そして、ホル
ダ４は、円柱状の内ホルダ４Ａと円筒状の外ホルダ４Ｂ
とを、前記コネクティングロッド９で結合することによ
り構成されている。
ダ４は、円柱状の内ホルダ４Ａと円筒状の外ホルダ４Ｂ
とを、前記コネクティングロッド９で結合することによ
り構成されている。
第２図に詳細に示すように、電極１４、１５の端面１７
．１８および絶縁部１３ａ、１３ｂを介したホルダ４の
壁面１９．２０は、実質的に金型を構成する。なお、２
２は、焼結を非酸化雰囲気で行なうための不活性ガス例
えばアルゴンガスの導入路である。
．１８および絶縁部１３ａ、１３ｂを介したホルダ４の
壁面１９．２０は、実質的に金型を構成する。なお、２
２は、焼結を非酸化雰囲気で行なうための不活性ガス例
えばアルゴンガスの導入路である。
次に、第１図、第２図を参照しつつ、繊維成形体を製造
する方法を説明する。
する方法を説明する。
まず、上パンチ２を挿入する前の前述した成形金型２１
内に、金属繊維２３を載置する。しかる後に上パンチ２
を金型２１内に挿入し、金属繊維２３を加圧成形する。
内に、金属繊維２３を載置する。しかる後に上パンチ２
を金型２１内に挿入し、金属繊維２３を加圧成形する。
また、プレス成形すると同時に電源１６から電力を供給
し、電極１４．１５を介して金属繊維２３に通電を行な
う、金属繊維２３は、通電されることによってジュール
熱を発生し、このジュール熱によって、金属線＠２３特
に金属繊維同志の絡みあう部分の焼結が行われる。なお
、前記成形時には、導入路２２よりアルゴンガスが導入
されて、非酸化雰囲気に保たれる。
し、電極１４．１５を介して金属繊維２３に通電を行な
う、金属繊維２３は、通電されることによってジュール
熱を発生し、このジュール熱によって、金属線＠２３特
に金属繊維同志の絡みあう部分の焼結が行われる。なお
、前記成形時には、導入路２２よりアルゴンガスが導入
されて、非酸化雰囲気に保たれる。
このようにして焼結成形された金属線ａ２３は、繊維成
形体として鋳造工程に送られるが、この鋳造工程におけ
る鋳造装置（図示せず）をプレス装置１に近接して設け
た場合には、上記金属成形体に対して特に予熱を行われ
なくても、焼結時の熱が残存するため、鋳造時の金属溶
湯が繊維成形体の内部に入り易くなる。
形体として鋳造工程に送られるが、この鋳造工程におけ
る鋳造装置（図示せず）をプレス装置１に近接して設け
た場合には、上記金属成形体に対して特に予熱を行われ
なくても、焼結時の熱が残存するため、鋳造時の金属溶
湯が繊維成形体の内部に入り易くなる。
上記第１図、第２図のプレス装置ｌを使用して本発明を
実施した結果得られた製品と、プレスし ゛た後に焼結
するという比較例の方法により製造した製品との比較を
行うため、次のような条件で試験を行った。
実施した結果得られた製品と、プレスし ゛た後に焼結
するという比較例の方法により製造した製品との比較を
行うため、次のような条件で試験を行った。
■繊維成形体の仕様
（ｉ）使用する繊維：鋳鉄ファイ／（
直径１００ＩＬＸ長さ２０ｍｍ
（ｉｉ）寸法（プレス終了時）：外径 １００ｍｍ内径
７５ｍｍ 厚さ １０ｍｍ （ｉｉｉ ）空孔率＝８０％ ■成形の方法： （ｉ）比較例ニ プレス荷重２．５ｔにて圧縮成形し、その後、１１４０
Ｃ＠で３０分間真空焼結を行った。
７５ｍｍ 厚さ １０ｍｍ （ｉｉｉ ）空孔率＝８０％ ■成形の方法： （ｉ）比較例ニ プレス荷重２．５ｔにて圧縮成形し、その後、１１４０
Ｃ＠で３０分間真空焼結を行った。
（ｉｉ）本発明試験例ニ
ブレス荷重？、５ｔにて圧縮成形すると同時に、８００
０Ａで１２００サイクル通電して焼結した。
０Ａで１２００サイクル通電して焼結した。
試験結果は次のとおりであった。
■成形終了（焼結終了）後の成形体の寸法比 較 例：
外径 １０１．３〜１０３．２ ＋ｕ＋厚み
１１．５〜１２．８ ｍｍ 本発明試験例： 外径 ８８．８〜１００．Ｏｔａ層
厚さ ９．９〜１０．０ ｍｍ ■曲げ強さ 比較例：２２〜３９ｋｇ／ｃｍ２ 本発明試験例： ３８〜４５ｋｇ／ｃｍ２上記試験結
果から明らかなように、比較例による製品は、加圧成形
から焼結までのスプリングｌくツクなどにより、焼結後
の製品のバラツキが多い、これに対し、本発明試験例に
よる製品は、プレスと焼結とを同時に行うので、スプリ
ングノ（ツタがなくバラツキが少ない、また、曲げ強さ
も３８〜４５Ｋｇ／ｃｍ２であり、空孔率８０％すなわ
ち７０％以上のものにも十分使用できることがわかった
。
外径 １０１．３〜１０３．２ ＋ｕ＋厚み
１１．５〜１２．８ ｍｍ 本発明試験例： 外径 ８８．８〜１００．Ｏｔａ層
厚さ ９．９〜１０．０ ｍｍ ■曲げ強さ 比較例：２２〜３９ｋｇ／ｃｍ２ 本発明試験例： ３８〜４５ｋｇ／ｃｍ２上記試験結
果から明らかなように、比較例による製品は、加圧成形
から焼結までのスプリングｌくツクなどにより、焼結後
の製品のバラツキが多い、これに対し、本発明試験例に
よる製品は、プレスと焼結とを同時に行うので、スプリ
ングノ（ツタがなくバラツキが少ない、また、曲げ強さ
も３８〜４５Ｋｇ／ｃｍ２であり、空孔率８０％すなわ
ち７０％以上のものにも十分使用できることがわかった
。
第３図は本発明の他の実施例を示すものである。すなわ
ち、第３図に示したものは、リング状ではなく円盤状の
繊維成形体を成形するためのプレス装置３０を示す０本
プレス装置３０では略平板状の電極３１と凹形の電極３
２とによって実質的に金型を構成し、この金型内に金属
繊維３３を載置し成形する。なお、図において、３４は
上パンチ３５は下パンチであり、３６はこれら上パンチ
３４と下パンチ３５との絶縁部である。
ち、第３図に示したものは、リング状ではなく円盤状の
繊維成形体を成形するためのプレス装置３０を示す０本
プレス装置３０では略平板状の電極３１と凹形の電極３
２とによって実質的に金型を構成し、この金型内に金属
繊維３３を載置し成形する。なお、図において、３４は
上パンチ３５は下パンチであり、３６はこれら上パンチ
３４と下パンチ３５との絶縁部である。
本発明によって製造した繊維成形体は、例えば第４図に
示されるようなピストンリングのリングキャリヤに使用
することができる０図において、４１はピストンリング
、４２はリングキャリヤ部である。該リングキャリヤ部
４２に本発明によって製造した繊維成形体４３を鋳ぐる
むことにより、高ガス圧に対抗することができ・、特に
ガス圧の高くなるディーゼルエンジンに用いて好適であ
る。なお、第４図中４４はピストン（の頭部）、４５は
シリンダ壁部である。
示されるようなピストンリングのリングキャリヤに使用
することができる０図において、４１はピストンリング
、４２はリングキャリヤ部である。該リングキャリヤ部
４２に本発明によって製造した繊維成形体４３を鋳ぐる
むことにより、高ガス圧に対抗することができ・、特に
ガス圧の高くなるディーゼルエンジンに用いて好適であ
る。なお、第４図中４４はピストン（の頭部）、４５は
シリンダ壁部である。
本発明によって製造した繊維成形体は、例えば第４図の
ようなリングキャリヤ部４２に鋳込まれた場合、曲げ強
さが強く、形状維持性が良いので、高圧鋳造法により溶
湯内に鋳ぐるまれる際に変形せず、所定の位置に確実に
鋳ぐるまれることとなる。
ようなリングキャリヤ部４２に鋳込まれた場合、曲げ強
さが強く、形状維持性が良いので、高圧鋳造法により溶
湯内に鋳ぐるまれる際に変形せず、所定の位置に確実に
鋳ぐるまれることとなる。
（発明の効果）
本発明は以上述べたことから明らかなように。
金属繊維を加圧成形すると同時に焼結するようにしたの
で、繊維成形体のスプリングバックを生じることがなく
、寸法精度が向上する。
で、繊維成形体のスプリングバックを生じることがなく
、寸法精度が向上する。
また、得られる繊維成形体を高圧鋳造によって鋳ぐるむ
場合でも変形しにくく、所定の位置に確実に鋳ぐるむこ
とができる。
場合でも変形しにくく、所定の位置に確実に鋳ぐるむこ
とができる。
さらに、短繊維を使用した場合でも高い空孔率の繊維成
形体を製造することができる。
形体を製造することができる。
さらにまた、加圧成形と焼結の二工程が一工程で行われ
るので、省工程化を図ることができる。
るので、省工程化を図ることができる。
第１図は本発明を実施するためのプレス装置の半断面図
。 第２図は第１図のプレス装置の成形金型部分を示す拡大
断面図。 第３図は他のプレス装置の金型部分を示す拡大断面図。 第４図は本発明によって製造した繊維成形体をピストン
のリングキャリヤ部に鋳ぐるんだものの断面図。 １．３０ニブレス装置 ２．３４：上パンチ ３．３５：下パンチ ４：ホルダ ５．７．１３ａ、１３ｂ、３６：絶縁部１４．１５．３
１．３２：電極 １６：電源 ２１：成形金型 ２３．３３：金属繊維 ４３：繊維成形体
。 第２図は第１図のプレス装置の成形金型部分を示す拡大
断面図。 第３図は他のプレス装置の金型部分を示す拡大断面図。 第４図は本発明によって製造した繊維成形体をピストン
のリングキャリヤ部に鋳ぐるんだものの断面図。 １．３０ニブレス装置 ２．３４：上パンチ ３．３５：下パンチ ４：ホルダ ５．７．１３ａ、１３ｂ、３６：絶縁部１４．１５．３
１．３２：電極 １６：電源 ２１：成形金型 ２３．３３：金属繊維 ４３：繊維成形体
Claims (1)
- （１）加熱装置を備えた成形金型内に金属繊維を充填し
た後に、上記成形金型を閉成して上記金属繊維を加圧成
形すると同時に、上記加熱装置により該金属繊維を焼結
するようにした、 ことを特徴とする複合材成形に供する繊維成形体の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123985A JPS61231130A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 複合材成形に供する繊維成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7123985A JPS61231130A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 複合材成形に供する繊維成形体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231130A true JPS61231130A (ja) | 1986-10-15 |
Family
ID=13454945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7123985A Pending JPS61231130A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 複合材成形に供する繊維成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61231130A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6432557B2 (en) | 1999-08-10 | 2002-08-13 | Nhk Spring Co., Ltd. | Metal matrix composite and piston using the same |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7123985A patent/JPS61231130A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6432557B2 (en) | 1999-08-10 | 2002-08-13 | Nhk Spring Co., Ltd. | Metal matrix composite and piston using the same |
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