JPS613809A - 複合部材の製造方法 - 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） この発明は、例えば耐熱性や耐摩耗性が要求される部分
を焼結体とし１強度や靭性が要求される部分を鋳造金属
とした複合部材、用途的には自動車用部品、農業あるい
は産業機械用部品、化学装置用部品等々において使用さ
れる複合部材の製造に利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） 例えば、自動車用動弁機構部品であるロッカーアームや
カムシャフトにおいては、高い摺動圧力が加わるため、
摺動部分は優れた耐摩耗性を有していることが要求され
ると共に、６部においては高い強度および靭性を有して
いることが要求される。そのため、素材を鋳鉄として上
記摺動部分をチル化して耐摩耗性を向上させることが行
われる　　・場合もあったが、一方ではエンジンの軽量
化および高回転化の要請にこたえうるように軽合金製と
し、摺動部分には焼結体を複合化させた複合部材とする
ことも試みられるようになってきている。

従来、このような複合部材を製造するに際しては、例え
ば、■高密度の焼結体をダイカストによってアルミニウ
ム合金で鋳包む方法（ロッカーアームやカムシャフト等
）や、■高密度の焼結体をアルミナイズド処理したのち
、高圧鋳造法によってアルミニウム合金で鋳包む方法（
ピストン等）などがあった。

しかしながら、上記■の場合には、焼結体とアルミニウ
ム合金との密着性が悪く、したがって焼結体の鋳包まれ
る部分に逆テーパ等の係合部分を設けておくこともあっ
たが、使用の間に保合部分でがたつきを生じやすいとい
う問題があり、また■の場合には焼結体に前処理を施し
ておく必要があるという問題があった。

（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、焼結体と鋳造金属とを複合化させるに際し、前
記焼結体に係合部分を設けたり、前処理を施したりしな
くとも前記焼結体と鋳造金属との密着性を著しく高めて
大きな結合力を得ることが可能であり、例えば一般的に
相反する特性である耐摩耗性と靭性とが共に優れた複合
部材を提供することを目的としている。

（発明の構成） この発明は、焼結体と鋳造金属との複合部材を製造する
に際し、前記焼結体の前記金属との複合化部分を他の部
分より低密度にした焼結体を用い、鋳造時に前記焼結体
の低密度部分に溶融金属を加圧浸透させて焼結体と鋳造
金属とを複合化させるようにしたことを特徴としている
。

この発明において使用される焼結体は、セラミックス、
サーメット、金属（例えば鉄合金系）等のいずれであっ
てもよく、用途あるいは使用条件等々によって適宜選択
されるものである。

また、鋳造金属としては、鋳造可能な金属（合金を含む
）であれば適用可能であり、例えば軽量化が要求される
ときにはアルミニウム合金等の軽合金が使用される。

さらに、焼結体の金属との複合化部分を他の部分より低
密度にし、部分的に密度の異なる焼結体を得るに際して
は、例えば同じ粉末を使用して部分的に成形圧力を変化
させたり、部分的にバインダの使用量を変化させたりし
た圧粉体を成形したのち焼結することが可能であり、ま
た、部分的に異なる粉末を使用した圧粉体を成形したの
ち焼結することも可能であり、特に焼結体の製造方法に
ついては限定されない。

さらにまた、前記した部分的に密度の異なる焼結体の低
密度部分で金属を複合化させるに際しては、ダイカスト
法、高圧鋳造法、溶湯鍛造法など、従来より知られてい
る加圧凝固法から適宜選択して適用することができる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例において使用した鋳造装置
の全体概略図であって、１は上金型、２は下金型、３は
上金型保持体、４は上金型保持体昇降ガイド、５は上金
型保持体昇降装置、６は下金型保持体、７はプランジャ
、８は溶融金属である。そして、上金型１および下金型
２はカムシャフト鋳造空間を備えている。これらのうち
、下金型２においては、第２図に示すように、カムシャ
フト鋳造空間１２が形成しであると共に、射出スリーブ
１３および湯道１４が形成しである。そして、前記カム
シャフト鋳造空間１２のうち、カム部形成用鋳造空間１
２ａには、第３図にも示すように、中空カム形状の焼結
体１５が配設り、である。

この焼結体１５は、鋳造金属との複合化部分すなわち内
周部分（１５ａ）が低密度で高空孔率になっていて溶融
金属の浸透が容易になされるようになっていると共に、
□ロッカーアーム先端との摺動部分すなわち外周部分（
１５ｂ）が高密度で低空孔率になっていて所望の耐摩耗
性が得られるようになっている。

第１表は、この実施例において使用した焼結体１５の製
造条件および仕様を示すものであって、部分的に密度が
異なったものである。

第１表 そこで、下金型２のカムシャフト鋳造空間１２のカム部
形成用鋳造空間１２ａ内に第１表に示す仕様の焼結体１
５を２５０℃に予熱して設置したのち、上金型１を降下
させて型締めを行い、次いで第２表に示す条件で鋳造を
行った。

第　　　２　　　表 すなわち、上記鋳造において、溶融金属８はプランジャ
チップ７の上昇によってカムシャフト鋳造空間１２内へ
充填されて焼結体１５の内周側低密度部分１５ａに加圧
浸透され、その後凝固する。

第４図は焼結体１５を溶融金属８によって複合化させた
後の金属組織を示すもので、第４図（ａ）は焼結体１５
と鋳造金属８との複合化部分を示し、第４図（ｂ）は焼
結体１５の内周側低密度部分１５＆を示し、第４図（Ｃ
）は焼結体１５の外周側高密度部分（カムノーズ部分）
１５ｂを示している。

第４図（ａ）（ｂ）に示すように、焼結体１５の低密度
部分１５ａに溶融金属８が良好に浸透（第４図（ｂ）の
白い部分が浸透したアルミニウム合金である）しており
、焼結体１５と鋳造金属８との間でのはく離のおそれが
全くなく両者が強固に結合したカムシャフトが得られた
。

次に焼結体１５の密度と、複合部材（焼結体十アルミニ
ウム合金）の理論および実測密度とを比較した結果を第
３表および第５図に示す。

第３表 第３表および第５図から１例えば焼結体１５の密度をｐ
＝６．０２→６．８５へと変化させた場合、複合部材の
密度はシ’＝６．７７→６．９８まで変化し、空孔充填
率は複合部材の理論複合密度から計算すると、低密度側
から高密度側へ１００％から４０％へ変化していること
が明らかである。ここで、理論複合密度とは、使用した
焼結体に１００％アルミニウム合金が浸透した場合の計
算値を示すものである。この空孔充填率の変化は、焼結
体の密度設定、予熱温度、鋳造条件における射出スピー
ド、鋳込み圧力等の要因により影響を受ける。

以上のようにして得られた複合部材は、焼結体の低密度
側においては溶融金属が十分に浸透していて完全に複合
化されており、良好な結合状態を保つことが可能となっ
た。一方、上記複合部材の高密度側においては、前述の
ごとく、溶融金属の浸透率を抑制することができるため
、耐摩耗性に著しく優れたものであり、また、例えばカ
ムジャーナル部へ配置す庇ば、含油軸としての潤滑特性
を高めることが可能となる。

なお、」二足の実施例ではカムシャフトを例に□　とっ
て示したが、ロッカーアーム本体を金属とし、先端のロ
ッカーアームチップを焼結体としたロッカーアームや、
その他各種機械構造用部品を構成する部材にも適用でき
ることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、焼結体と
鋳造金属との複合部材を製造するに際し、前記焼結体の
前記金属との複合化部分を他の部分より低密度にした焼
結体を用い、鋳造時に前記焼結体の低密度部分に溶融金
属を加圧浸透させて焼結体と鋳造金属とを複合化させる
ようにしたから、焼結体の低密度側空孔部分に溶融金属
が十分に浸透し、焼結体と鋳造金属との密着性を著しく
高めて大きな結合力を得ることが可能であり、例えば一
般的に相反する特性である耐摩耗性と靭性とが共にすぐ
れた複合部材を提供することができ、従来のように焼結
体に鋳造金属との保合部分を設けるための複雑な加工を
施したり、アルミナイズド処理等の前処理を行ったりす
る必要がなく、コストの低減をはかることも可能となる
などの非常に優れた効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例において使用した鋳造装置の
全体概略図、第２図は第１図の鋳造装置における下金型
の平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線相当位置での上金
型と下金型の断面説明図、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）は
焼結体と鋳造金属との複合化部分、焼結体の低密度部分
および焼結体の高密度部分のそれぞれ金属組織顕微鏡写
真、第５図は焼結体の密度と複合部材（焼結体＋アル′
ミニウム合金）の理論および実測密度とを比較したグラ
フである。 ８・・・溶融金属 １５・・・焼結体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結体と鋳造金属との複合部材を製造するに際し
   、前記焼結体の前記金属との複合化部分を他の部分より
   低密度にした焼結体を用い、鋳造時に前記焼結体の低密
   度部分に溶融金属を加圧浸透させて焼結体と鋳造金属と
   を複合化させることを特徴とする複合部材の製造方法。