JPS6254381B2 - - Google Patents
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- JPS6254381B2 JPS6254381B2 JP57177049A JP17704982A JPS6254381B2 JP S6254381 B2 JPS6254381 B2 JP S6254381B2 JP 57177049 A JP57177049 A JP 57177049A JP 17704982 A JP17704982 A JP 17704982A JP S6254381 B2 JPS6254381 B2 JP S6254381B2
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- reinforcing
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/02—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making reinforced articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
- F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
- F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
- F16H63/32—Gear shift yokes, e.g. shift forks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S164/00—Metal founding
- Y10S164/90—Rheo-casting
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、複合材料の加工法に係り、更に詳細
には複合材料のマトリツクス金属が一部溶融され
た状態又は完全に溶融された状態にて複合材料に
対し塑性加工が行なわれる複合材料の半溶融加工
法に係る。
には複合材料のマトリツクス金属が一部溶融され
た状態又は完全に溶融された状態にて複合材料に
対し塑性加工が行なわれる複合材料の半溶融加工
法に係る。
複合材料の一つとして、アルミナ繊維の如き繊
維、黒鉛粒子の如き粒子、炭化ケイ素ホイスカの
如きホイスカを強化材とし、アルミニウム合金の
如き金属をマトリツクスとする複合材料は従来よ
り知られている。この複合材料はマトリツクスと
しての金属を高強度及び高弾性を有する強化繊維
などにて強化したものであり、従つてマトリツク
スとしての金属のみよりなる材料に比して引張り
強さや耐摩耗性の如き機械的性質に優れているこ
とから、自動車や航空機の種々の部品に対し複合
材料を適用する試みが従来より広く行なわれてい
る。
維、黒鉛粒子の如き粒子、炭化ケイ素ホイスカの
如きホイスカを強化材とし、アルミニウム合金の
如き金属をマトリツクスとする複合材料は従来よ
り知られている。この複合材料はマトリツクスと
しての金属を高強度及び高弾性を有する強化繊維
などにて強化したものであり、従つてマトリツク
スとしての金属のみよりなる材料に比して引張り
強さや耐摩耗性の如き機械的性質に優れているこ
とから、自動車や航空機の種々の部品に対し複合
材料を適用する試みが従来より広く行なわれてい
る。
しかし複合材料は強化材とマトリツクス金属と
よりなる複合組織を有するので、複合材料を所定
の部品形状及び大きさに加工する上で種々の問題
がある。即ち金属材料を所定の部品形状及び大き
さに形成する主な加工法としては切削加工と塑性
加工とがあるが、複合材料を切削加工する場合に
は、強化材がマトリツクス金属に比して著しく硬
いため、複合材料を切削加工することは非常に困
難であり、またその切削面も非常に粗くなり、切
削工具の摩損などが激しいという問題があり、ま
た複合材料を塑性加工する場合には、強化材によ
つてマトリツクス金属の塑性流動が阻害されるた
め、加工率を上げることができず、また高加圧力
を要し、更には所要の方向に配向された強化繊維
の配向状態が乱されたり、強化繊維が破壊された
りするという問題がある。
よりなる複合組織を有するので、複合材料を所定
の部品形状及び大きさに加工する上で種々の問題
がある。即ち金属材料を所定の部品形状及び大き
さに形成する主な加工法としては切削加工と塑性
加工とがあるが、複合材料を切削加工する場合に
は、強化材がマトリツクス金属に比して著しく硬
いため、複合材料を切削加工することは非常に困
難であり、またその切削面も非常に粗くなり、切
削工具の摩損などが激しいという問題があり、ま
た複合材料を塑性加工する場合には、強化材によ
つてマトリツクス金属の塑性流動が阻害されるた
め、加工率を上げることができず、また高加圧力
を要し、更には所要の方向に配向された強化繊維
の配向状態が乱されたり、強化繊維が破壊された
りするという問題がある。
また複合材料を加工せんとする場合に於ける上
述の如き不具合に鑑み、難加工材の加工法として
開発された半溶融加工法を複合材料の加工に対し
適用する試みが行なわれているが、従来の複合材
料の半溶融加工法に於ては、マトリツクス金属の
液相率を高くすると、複合材料のハンドリングが
困難となるため、例えば米国特許第3668748号に
記載されている如く、マトリツクス金属の液相率
を25％以上とすることはできず、従つて従来の複
合材料の半溶融加工法によつては加工力を大幅に
低減しまた加工率を大幅に高くすることができな
いという問題がある。
述の如き不具合に鑑み、難加工材の加工法として
開発された半溶融加工法を複合材料の加工に対し
適用する試みが行なわれているが、従来の複合材
料の半溶融加工法に於ては、マトリツクス金属の
液相率を高くすると、複合材料のハンドリングが
困難となるため、例えば米国特許第3668748号に
記載されている如く、マトリツクス金属の液相率
を25％以上とすることはできず、従つて従来の複
合材料の半溶融加工法によつては加工力を大幅に
低減しまた加工率を大幅に高くすることができな
いという問題がある。
本願発明者等は、複合材料を所定の形状及び大
きさに加工せんとする場合に於ける上述の如き不
具合に鑑み、従来の複合材料の半溶融加工法を改
善すべく種々の実験的研究を行なつた結果、加工
すべき複合材料の強化材として強化繊維などを無
機バインダにて互いに結合させた強化材成形体を
用いることにより、従来の複合材料の半溶融加工
法の場合に比してマトリツクス金属の液相率をは
るかに高く設定することができ、これにより従来
の複合材料の半溶融加工法に比してはるかに低い
加圧力及びはるかに高い加工率にて複合材料を加
工し得ることを見出した。
きさに加工せんとする場合に於ける上述の如き不
具合に鑑み、従来の複合材料の半溶融加工法を改
善すべく種々の実験的研究を行なつた結果、加工
すべき複合材料の強化材として強化繊維などを無
機バインダにて互いに結合させた強化材成形体を
用いることにより、従来の複合材料の半溶融加工
法の場合に比してマトリツクス金属の液相率をは
るかに高く設定することができ、これにより従来
の複合材料の半溶融加工法に比してはるかに低い
加圧力及びはるかに高い加工率にて複合材料を加
工し得ることを見出した。
本発明は、本願発明者等が行なつた種々の実験
的研究の結果得られた知見に基き、低加圧力、高
加工率にて複合材料を容易に且能率良く加工し得
る方法を提供することを目的としている。
的研究の結果得られた知見に基き、低加圧力、高
加工率にて複合材料を容易に且能率良く加工し得
る方法を提供することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、無機バインダ
にて互いに結合された強化材よりなる強化材成形
体とマトリツクス金属としての金属とよりなる複
合材料を前記マトリツクス金属の液相率が40％以
上となるよう加熱し、これに対し塑性加工を行な
う複合材料の半溶融加工法によつて達成される。
にて互いに結合された強化材よりなる強化材成形
体とマトリツクス金属としての金属とよりなる複
合材料を前記マトリツクス金属の液相率が40％以
上となるよう加熱し、これに対し塑性加工を行な
う複合材料の半溶融加工法によつて達成される。
本発明による複合材料の半溶融加工法によれ
ば、加工されるべき複合材料の強化材としては無
機バインダにて互いに結合された強化繊維などよ
りなる強化材成形体が使用されるので、複合材料
のマトリツクス金属が完全に溶融された場合に
も、マトリツクス金属の骨格としての作用をなす
強化材成形体によつて複合材料の形状が保持さ
れ、従つて従来の複合材料の半溶融加工法に比し
て複合材料のハンドリング性が大幅に向上し、そ
れ故マトリツクス金属の液相率を従来の複合材料
の半溶融加工法の場合に比してはるかに大きく設
定することができ、これにより鍛造、押出し、圧
延の如き加圧を伴う塑性加工を従来の複合材料の
半溶融加工法の場合に比してはるかに低い加圧
力、はるかに高い加工率にて行なうことができ
る。また本発明による複合材料の半溶融加工法に
よれば、上述の如くマトリツクス金属の液相率を
高く設定できるので、マトリツクス金属の流動性
が大きくなり、従つて従来の複合材料の半溶融加
工法の場合に比して強化繊維の破壊の可能性を低
減することができるだけでなく、強化繊維などを
マトリツクス金属の流れに沿つてより好ましく配
向させることができ、これにより製造される部材
の所要の方向の強度を向上させることができる。
ば、加工されるべき複合材料の強化材としては無
機バインダにて互いに結合された強化繊維などよ
りなる強化材成形体が使用されるので、複合材料
のマトリツクス金属が完全に溶融された場合に
も、マトリツクス金属の骨格としての作用をなす
強化材成形体によつて複合材料の形状が保持さ
れ、従つて従来の複合材料の半溶融加工法に比し
て複合材料のハンドリング性が大幅に向上し、そ
れ故マトリツクス金属の液相率を従来の複合材料
の半溶融加工法の場合に比してはるかに大きく設
定することができ、これにより鍛造、押出し、圧
延の如き加圧を伴う塑性加工を従来の複合材料の
半溶融加工法の場合に比してはるかに低い加圧
力、はるかに高い加工率にて行なうことができ
る。また本発明による複合材料の半溶融加工法に
よれば、上述の如くマトリツクス金属の液相率を
高く設定できるので、マトリツクス金属の流動性
が大きくなり、従つて従来の複合材料の半溶融加
工法の場合に比して強化繊維の破壊の可能性を低
減することができるだけでなく、強化繊維などを
マトリツクス金属の流れに沿つてより好ましく配
向させることができ、これにより製造される部材
の所要の方向の強度を向上させることができる。
本発明の一つの詳細な特徴によれば、本発明に
よる複合材料の半溶融加工法は、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、クロミア、セリア、ジルコン、
酸化第二鉄の如き金属酸化物の水性ゾルなどより
なる無機バインダやリン酸アルミナ、水ガラスな
どの無機バインダにて互いに結合された強化繊維
などよりなる強化材成形体を用いて、高圧鋳造
法、遠心鋳造法、ダイキヤスト法、低圧鋳造法、
オートクレーブ法の如き加圧鋳造法により製造さ
れた複合材料に対し適用される。
よる複合材料の半溶融加工法は、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、クロミア、セリア、ジルコン、
酸化第二鉄の如き金属酸化物の水性ゾルなどより
なる無機バインダやリン酸アルミナ、水ガラスな
どの無機バインダにて互いに結合された強化繊維
などよりなる強化材成形体を用いて、高圧鋳造
法、遠心鋳造法、ダイキヤスト法、低圧鋳造法、
オートクレーブ法の如き加圧鋳造法により製造さ
れた複合材料に対し適用される。
本発明の他の一つの詳細な特徴によれば、強化
材による機械的性質の向上など複合材料としての
特徴を確保すべく、強化材の体積率はその種類に
応じて３％以上、好ましくは10％以上とされる。
また強化材の体積率を高くすればするほど複合材
料の機械的性質は向上するが、強化材の体積率を
高くすれば複合材料のマトリツクス金属を完全に
溶融させても、複合材料に対し低加圧力、高加工
率にて加工を行なうことは困難になるので、強化
材の体積率はその種類に応じて60％以下、好まし
くは40％以下とされる。
材による機械的性質の向上など複合材料としての
特徴を確保すべく、強化材の体積率はその種類に
応じて３％以上、好ましくは10％以上とされる。
また強化材の体積率を高くすればするほど複合材
料の機械的性質は向上するが、強化材の体積率を
高くすれば複合材料のマトリツクス金属を完全に
溶融させても、複合材料に対し低加圧力、高加工
率にて加工を行なうことは困難になるので、強化
材の体積率はその種類に応じて60％以下、好まし
くは40％以下とされる。
本発明の更に他の一つの特徴によれば、複合材
料がそのマトリツクス金属が半溶融状態又は溶融
状態となるよう加熱された場合にも、強化材によ
つて複合材料の形状が保持されるよう、強化材の
種類やその性質に応じて、無機バインダの種類や
その使用量を適宜に選定することにより、強化材
成形体の圧縮強さが0.5Kg／cm2以上、好ましくは
0.7Kg／cm2以上とされる。但しマトリツクス金属
の塑性流動が大きく阻害されることがないよう、
強化材成形体の圧縮強さは20Kg／cm2、好ましくは
15Kg／cm2以下であることが望ましい。
料がそのマトリツクス金属が半溶融状態又は溶融
状態となるよう加熱された場合にも、強化材によ
つて複合材料の形状が保持されるよう、強化材の
種類やその性質に応じて、無機バインダの種類や
その使用量を適宜に選定することにより、強化材
成形体の圧縮強さが0.5Kg／cm2以上、好ましくは
0.7Kg／cm2以上とされる。但しマトリツクス金属
の塑性流動が大きく阻害されることがないよう、
強化材成形体の圧縮強さは20Kg／cm2、好ましくは
15Kg／cm2以下であることが望ましい。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。
について詳細に説明する。
実施例 １
本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
ガソリンエンジン用コネクテイングロツドを製造
した。まず三次元ランダム配向された平均繊維径
0.4μ、平均繊維長100μの炭化ケイ素ホイスカの
集合体をコロイダルシリカ30％水溶液中に浸漬し
た後これを常温にて乾燥させることにより、圧縮
強さ5.0Kg／cm2、繊維体積率40％の炭化ケイ素ホ
イスカよりなる繊維成形体を形成した。
ガソリンエンジン用コネクテイングロツドを製造
した。まず三次元ランダム配向された平均繊維径
0.4μ、平均繊維長100μの炭化ケイ素ホイスカの
集合体をコロイダルシリカ30％水溶液中に浸漬し
た後これを常温にて乾燥させることにより、圧縮
強さ5.0Kg／cm2、繊維体積率40％の炭化ケイ素ホ
イスカよりなる繊維成形体を形成した。
次いでこの繊維成形体とアルミニウム合金
（JIS規格2024）とを高圧鋳造法（加圧力1000Kg／
cm2、溶湯温度780℃）にて複合化し、炭化ケイ素
ホイスカを強化材としアルミニウム合金をマトリ
ツクス金属とする複合材料を製造した。
（JIS規格2024）とを高圧鋳造法（加圧力1000Kg／
cm2、溶湯温度780℃）にて複合化し、炭化ケイ素
ホイスカを強化材としアルミニウム合金をマトリ
ツクス金属とする複合材料を製造した。
次いでこの複合材料より第１図に示されている
如き直径50mm、長さ85mmの円柱状のビレツト１を
切出し、そのビレツト１をそのマトリツクス金属
としてのアルミニウム合金の液相率が100％（完
全溶融状態）になるよう660℃に約60分間加熱し
た。次いで互いに共働してコネクテイングロツド
の外形を郭定するそれぞれキヤビテイ２及び３を
有し、約300℃に加熱された上型４と下型５とよ
りなる熱間鍛造装置６のボア７内に上述の如く加
熱されたビレツト１を素早く導入し、ボア７に嵌
合するプランジヤ８によりビレツト１を4000Kg／
cm2の圧力にて加圧し、その加圧状態をマトリツク
ス金属としてのアルミニウム合金が完全に凝固す
るまで保持することにより、一段鍛造によつて第
４図に示されている如きコネクテイングロツドの
粗形体９を製造した。この場合熱間鍛造装置６の
上型４としては、ボア７がキヤビテイ２及び３の
コネクテイングロツドのクランクシヤフトとの連
結部を郭定する部分と連通するよう形成されたも
のが使用された。
如き直径50mm、長さ85mmの円柱状のビレツト１を
切出し、そのビレツト１をそのマトリツクス金属
としてのアルミニウム合金の液相率が100％（完
全溶融状態）になるよう660℃に約60分間加熱し
た。次いで互いに共働してコネクテイングロツド
の外形を郭定するそれぞれキヤビテイ２及び３を
有し、約300℃に加熱された上型４と下型５とよ
りなる熱間鍛造装置６のボア７内に上述の如く加
熱されたビレツト１を素早く導入し、ボア７に嵌
合するプランジヤ８によりビレツト１を4000Kg／
cm2の圧力にて加圧し、その加圧状態をマトリツク
ス金属としてのアルミニウム合金が完全に凝固す
るまで保持することにより、一段鍛造によつて第
４図に示されている如きコネクテイングロツドの
粗形体９を製造した。この場合熱間鍛造装置６の
上型４としては、ボア７がキヤビテイ２及び３の
コネクテイングロツドのクランクシヤフトとの連
結部を郭定する部分と連通するよう形成されたも
のが使用された。
上述の如く製造されたコネクテイングロツド粗
形体９に対しT4熱処理を施した後、クランクシ
ヤフト挿通孔１０を研削によつて仕上げ、切断線
１１に沿つて切断し、ピストンピン挿通孔１２を
穿孔することにより、第５図に示されている如き
コネクテイングロツド１３を形成した。かくして
製造されたコネクテイングロツド１３は三段鍛造
により製造されたこれと同時の強度を有する従来
の鋼製のコネクテイングロツドに比して約40％軽
量なものであつた。
形体９に対しT4熱処理を施した後、クランクシ
ヤフト挿通孔１０を研削によつて仕上げ、切断線
１１に沿つて切断し、ピストンピン挿通孔１２を
穿孔することにより、第５図に示されている如き
コネクテイングロツド１３を形成した。かくして
製造されたコネクテイングロツド１３は三段鍛造
により製造されたこれと同時の強度を有する従来
の鋼製のコネクテイングロツドに比して約40％軽
量なものであつた。
また上述の如く製造されたコネクテイングロツ
ド粗形体９のアーム部１４よりその長手方向に沿
つて平行部長さ25mm、平行部直径５mmの引張り試
験片を切出して引張り試験を行なつた。また比較
例として液相率を20％に設定して二段鍛造にて形
成されたコネクテイングロツド粗形体のアーム部
より切出された試験片についても同様の引張り試
験を行なつた。この引張り試験の結果、液相率を
20％に設定して製造されたコネクテイングロツド
粗形体より切出された試験片の引張り強さは53
Kg／mm2であるのに対し、本発明に従つて製造され
たコネクテイングロツド粗形体より切出された試
験片の引張の強さは60Kg／mm2であつた。
ド粗形体９のアーム部１４よりその長手方向に沿
つて平行部長さ25mm、平行部直径５mmの引張り試
験片を切出して引張り試験を行なつた。また比較
例として液相率を20％に設定して二段鍛造にて形
成されたコネクテイングロツド粗形体のアーム部
より切出された試験片についても同様の引張り試
験を行なつた。この引張り試験の結果、液相率を
20％に設定して製造されたコネクテイングロツド
粗形体より切出された試験片の引張り強さは53
Kg／mm2であるのに対し、本発明に従つて製造され
たコネクテイングロツド粗形体より切出された試
験片の引張の強さは60Kg／mm2であつた。
また上述の引張り試験片をその長手方向に沿つ
て切断しその断面を観察したところ、炭化ケイ素
ホイスカが非常に微細でありマトリツクス金属と
してのアルミニウム合金との識別が困難であるた
め、その配向状態を確認することはできなかつた
が、上述の引張り試験の結果より、マトリツクス
金属の液相率を高く設定して鍛造加工すれば、マ
トリツクス金属の塑性流動方向の引張り強さが増
大されており、このことから三次元ランダムにて
配向されていた強化繊維もそのマトリツクス金属
の塑性流動方向に好ましく再配向されたものと推
測される。
て切断しその断面を観察したところ、炭化ケイ素
ホイスカが非常に微細でありマトリツクス金属と
してのアルミニウム合金との識別が困難であるた
め、その配向状態を確認することはできなかつた
が、上述の引張り試験の結果より、マトリツクス
金属の液相率を高く設定して鍛造加工すれば、マ
トリツクス金属の塑性流動方向の引張り強さが増
大されており、このことから三次元ランダムにて
配向されていた強化繊維もそのマトリツクス金属
の塑性流動方向に好ましく再配向されたものと推
測される。
実施例 ２
本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
ガソリンエンジン用シフトフオークを製造した。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径1.3
μ、平均維繊長200μの窒化ケイ素ホイスカの集
合体をコロイダルシリカ30％水溶液中に浸漬した
後これを常温にて乾燥させることにより、圧縮強
さ3.5Kg／cm2、繊維体積率30％の窒化ケイ素ホイ
スカよりなる繊維成形体を形成した。次いでこの
繊維成形体とアルミニウム合金（JIS規格
ADC12）とを高圧鋳造法（加圧力1000Kg／cm2、
溶湯温度650℃にて複合化し、窒化ケイ素ホイス
カを強化材としアルミニウム合金をマトリツクス
金属とする複合材料を製造した。
ガソリンエンジン用シフトフオークを製造した。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径1.3
μ、平均維繊長200μの窒化ケイ素ホイスカの集
合体をコロイダルシリカ30％水溶液中に浸漬した
後これを常温にて乾燥させることにより、圧縮強
さ3.5Kg／cm2、繊維体積率30％の窒化ケイ素ホイ
スカよりなる繊維成形体を形成した。次いでこの
繊維成形体とアルミニウム合金（JIS規格
ADC12）とを高圧鋳造法（加圧力1000Kg／cm2、
溶湯温度650℃にて複合化し、窒化ケイ素ホイス
カを強化材としアルミニウム合金をマトリツクス
金属とする複合材料を製造した。
次いでこの複合材料より直径18mm、長さ200mm
の棒状のビレツトを切出し、そのビレツトをその
マトリツクス金属としてのアルミニウム合金の液
相率が50％（半溶融状態）になるよう約560℃に
約60分間加熱した。
の棒状のビレツトを切出し、そのビレツトをその
マトリツクス金属としてのアルミニウム合金の液
相率が50％（半溶融状態）になるよう約560℃に
約60分間加熱した。
次いで互いに共働してシフトフオークの外形を
郭定するキヤビテイを有する上型と下型とよりな
る熱間鍛造装置の下型のキヤビテイ内に上述の如
く加熱されたビレツトを素早く導入し、上型を下
型に対し4000Kg／cm2の圧力にて押付け、その押圧
状態をマトリツクス金属としてのアルミニウム合
金が完全に凝固するまで保持することにより、一
段鍛造によつて第６図に示されている如きシフト
フオークの粗形体１５を製造した。
郭定するキヤビテイを有する上型と下型とよりな
る熱間鍛造装置の下型のキヤビテイ内に上述の如
く加熱されたビレツトを素早く導入し、上型を下
型に対し4000Kg／cm2の圧力にて押付け、その押圧
状態をマトリツクス金属としてのアルミニウム合
金が完全に凝固するまで保持することにより、一
段鍛造によつて第６図に示されている如きシフト
フオークの粗形体１５を製造した。
上述の如く製造されたシフトフオーク粗形体１
５に対し、シヤフト挿通孔１６を研削によつて仕
上げ、また図には示されていないシンクロナイザ
ーのハブスリーブのフオーク溝に係合する係合面
１７，１８を研削によつて仕上げた。かくして製
造されたシフトフオークはダイキヤスト法などに
より製造されたこれと同一の強度を有する従来の
アルミニウム合金製のシフトフオークに比して小
型軽量であり、また係合面１７及び１８の耐摩耗
性も従来のシフトフオークに比してはるかに優れ
たものであつた。
５に対し、シヤフト挿通孔１６を研削によつて仕
上げ、また図には示されていないシンクロナイザ
ーのハブスリーブのフオーク溝に係合する係合面
１７，１８を研削によつて仕上げた。かくして製
造されたシフトフオークはダイキヤスト法などに
より製造されたこれと同一の強度を有する従来の
アルミニウム合金製のシフトフオークに比して小
型軽量であり、また係合面１７及び１８の耐摩耗
性も従来のシフトフオークに比してはるかに優れ
たものであつた。
実施例 ３
本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
ガソリンエンジン用ロツカーアームを製造した。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径0.3
μ、平均繊維長20μのチタン酸カリウムホイスカ
（大塚化学薬品株式会社製テイスモ）の集合体を
コロイダルアルミナ20％水溶液中にに浸漬した後
これを常温にて乾燥させることにより、圧縮強さ
2.3Kg／cm2、繊維体積率25％のチタン酸カリウム
ホイスカよりなる繊維成形体を形成した。
ガソリンエンジン用ロツカーアームを製造した。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径0.3
μ、平均繊維長20μのチタン酸カリウムホイスカ
（大塚化学薬品株式会社製テイスモ）の集合体を
コロイダルアルミナ20％水溶液中にに浸漬した後
これを常温にて乾燥させることにより、圧縮強さ
2.3Kg／cm2、繊維体積率25％のチタン酸カリウム
ホイスカよりなる繊維成形体を形成した。
次いでこの繊維成形体とアルミニウム合金
（JIS規格AC4C）とを高圧鋳造法（加圧力1000
Kg／cm2、溶湯温度730℃）にて複合化し、チタン
酸カリウムホイスカを強化材としアルミニウム合
金をマトリツクス金属とする複合材料を製造し
た。
（JIS規格AC4C）とを高圧鋳造法（加圧力1000
Kg／cm2、溶湯温度730℃）にて複合化し、チタン
酸カリウムホイスカを強化材としアルミニウム合
金をマトリツクス金属とする複合材料を製造し
た。
次いでこの複合材料より直径20mm、長さ60mmの
円柱状のビレツトを切出し、そのビレツトをその
マトリツクス金属としのアルミニウム合金の液相
率が約80％（半溶融状態）になるよう約600℃に
約60分間加熱した。
円柱状のビレツトを切出し、そのビレツトをその
マトリツクス金属としのアルミニウム合金の液相
率が約80％（半溶融状態）になるよう約600℃に
約60分間加熱した。
次いで上述の実施例１に於て使用された熱間鍛
造装置と同様の熱間鍛造装置であつて、互いに共
働してロツカーアームの外形を郭定するキヤビテ
イを有する上型と下型とよりなる熱間鍛造装置の
ボア内に、上述の如く加熱されたビレツトを素早
く導入し、ボアに嵌合するプランジヤによりビレ
ツトを3500Kg／cm2の圧力にて加圧し、その加圧状
態をマトリツクス金属としてのアルミニウム合金
が完全に凝固するまで保持することにより、一段
鍛造によつて第７図に示されている如きロツカー
アームの粗形体１９を製造した。
造装置と同様の熱間鍛造装置であつて、互いに共
働してロツカーアームの外形を郭定するキヤビテ
イを有する上型と下型とよりなる熱間鍛造装置の
ボア内に、上述の如く加熱されたビレツトを素早
く導入し、ボアに嵌合するプランジヤによりビレ
ツトを3500Kg／cm2の圧力にて加圧し、その加圧状
態をマトリツクス金属としてのアルミニウム合金
が完全に凝固するまで保持することにより、一段
鍛造によつて第７図に示されている如きロツカー
アームの粗形体１９を製造した。
この場合熱間鍛造装置の上型としては、それに
形成されたボアが上型及び下型のキヤビテイのロ
ツカーアームの中央部を郭定する部分と連通する
よう形成されたものが使用され、また下型のキヤ
ビテイのクランクシヤフトとの係合部を郭定する
部分には予め鋳鉄製のパツド２０が配置された。
形成されたボアが上型及び下型のキヤビテイのロ
ツカーアームの中央部を郭定する部分と連通する
よう形成されたものが使用され、また下型のキヤ
ビテイのクランクシヤフトとの係合部を郭定する
部分には予め鋳鉄製のパツド２０が配置された。
上述の如く製造されたロツカーアーム粗形体１
９のシヤフト挿通孔２１を研削によつて仕上げ、
またバルブシヤフト挿通孔２２を研削によつて仕
上げた。かくして製造されたロツカーアームは鋳
造により製造されたこれと同一の強度を有する従
来のアルミニウム合金製ロツカーアームに比して
約20％軽量なものであつた。
９のシヤフト挿通孔２１を研削によつて仕上げ、
またバルブシヤフト挿通孔２２を研削によつて仕
上げた。かくして製造されたロツカーアームは鋳
造により製造されたこれと同一の強度を有する従
来のアルミニウム合金製ロツカーアームに比して
約20％軽量なものであつた。
実施例 ４
本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
鍛造加工された複合材料について耐摩耗性の評価
を行なつた。
鍛造加工された複合材料について耐摩耗性の評価
を行なつた。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径2.8
μ、平均繊維長２mmのアルミノシリケート繊維
（イソライト・バブコツク耐火株式会社製カオウ
ール）の集合体をコロイダルアルミナ20％水溶液
中に浸漬した後、これを常温にて乾燥させること
により、それぞ圧縮強さが0.8Kg／cm2、1.5Kg／cm2
であり、繊維体積率が５％、10％であるアルミノ
シリケート繊維よりなる二つの繊維成形体を形成
した。
μ、平均繊維長２mmのアルミノシリケート繊維
（イソライト・バブコツク耐火株式会社製カオウ
ール）の集合体をコロイダルアルミナ20％水溶液
中に浸漬した後、これを常温にて乾燥させること
により、それぞ圧縮強さが0.8Kg／cm2、1.5Kg／cm2
であり、繊維体積率が５％、10％であるアルミノ
シリケート繊維よりなる二つの繊維成形体を形成
した。
次いでこれらの繊維成形体とアルミニウム合金
（JIS規格AC8A）とをダイキヤスト法（加圧力
1000Kg／cm2、溶湯温度740℃にて複合化し、アル
ミノシリケート繊維を強化材としアルミニウム合
金をマトリツクス金属とする複合材料を製造し
た。
（JIS規格AC8A）とをダイキヤスト法（加圧力
1000Kg／cm2、溶湯温度740℃にて複合化し、アル
ミノシリケート繊維を強化材としアルミニウム合
金をマトリツクス金属とする複合材料を製造し
た。
次いでこれらの複合材料より18×35×35mmの板
状体を切出し、その板状体をそのマトリツクス金
属としてのアルミニウム合金の液相率が40％（半
溶融状態）になるよう600℃に約60分間加熱し
た。
状体を切出し、その板状体をそのマトリツクス金
属としてのアルミニウム合金の液相率が40％（半
溶融状態）になるよう600℃に約60分間加熱し
た。
次いでこの板状体を約300℃に加熱された熱間
鍛造プレス型に素早く装入し、3500Kg／cm2の圧力
にて加圧することにより、６×10×16mmのブロツ
ク試験片Ａ及びＢを形成した。
鍛造プレス型に素早く装入し、3500Kg／cm2の圧力
にて加圧することにより、６×10×16mmのブロツ
ク試験片Ａ及びＢを形成した。
かくして形成されたブロツク試験片Ａ及びＢ
を、球状黒鉛鋳鉄（JIS規格FCD70）製のリング
試験片（直径35mm）を相手材として、下記の表に
示す試験条件にて、LFW摩擦摩耗試験を行なつ
た。尚比較例としてアルミニウム合金（JIS規格
AC8A）のみよりなるブロツク試験片Ｃを形成
し、同一の試験条件にて摩擦摩耗試験を行なつ
た。
を、球状黒鉛鋳鉄（JIS規格FCD70）製のリング
試験片（直径35mm）を相手材として、下記の表に
示す試験条件にて、LFW摩擦摩耗試験を行なつ
た。尚比較例としてアルミニウム合金（JIS規格
AC8A）のみよりなるブロツク試験片Ｃを形成
し、同一の試験条件にて摩擦摩耗試験を行なつ
た。
すべり速度：0.3ｍ／sec
押圧荷重：60Kg（面圧20Kg／mm2）
オイル：キヤツスルモータオイル5W30
試験時間：１時間
温度：室温
この摩擦摩耗試験の結果を第８図に示す。この
第８図より、比較例に於けるブロツク試験片Ｃの
摩耗深さは55μであり、リング試験片の摩耗量は
3.4mgであるのに対し、上述の如く本発明に従つ
て鍛造加工された複合材料よりなるブロツク試験
片Ａ及びＢの摩耗深さはそれぞれ21μ、15μであ
り、相手材としてのリング試験片の摩耗量はそれ
ぞれ3.8mg、4.2mgであり、本発明に従つて加工さ
れた複合材料の耐摩耗性はアルミニウム合金のみ
よりなる材料に比してはるかに優れており、また
相手材に対する摩耗量をそれ程増大させるもので
はないことが解る。
第８図より、比較例に於けるブロツク試験片Ｃの
摩耗深さは55μであり、リング試験片の摩耗量は
3.4mgであるのに対し、上述の如く本発明に従つ
て鍛造加工された複合材料よりなるブロツク試験
片Ａ及びＢの摩耗深さはそれぞれ21μ、15μであ
り、相手材としてのリング試験片の摩耗量はそれ
ぞれ3.8mg、4.2mgであり、本発明に従つて加工さ
れた複合材料の耐摩耗性はアルミニウム合金のみ
よりなる材料に比してはるかに優れており、また
相手材に対する摩耗量をそれ程増大させるもので
はないことが解る。
実施例 ５
本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
複合材料に対し押出し加工を行ない、その複合材
料について引張り強さの評価を行なつた。
複合材料に対し押出し加工を行ない、その複合材
料について引張り強さの評価を行なつた。
まず三次元ランダム配向された平均繊維径0.6
μ、平均繊維長100μの炭化ケイ素ホイスカの集
合体をコロイダルアルミナ20％水溶液中に浸漬し
た後、これを常温にて乾燥させることにより、圧
縮強さがそれぞれ2.0Kg／cm2、1.0Kg／cm2、0.6Kg／
cm2であり、繊維体積率がそれぞれ30％、20％、10
％である三つの繊維成形体を形成した。
μ、平均繊維長100μの炭化ケイ素ホイスカの集
合体をコロイダルアルミナ20％水溶液中に浸漬し
た後、これを常温にて乾燥させることにより、圧
縮強さがそれぞれ2.0Kg／cm2、1.0Kg／cm2、0.6Kg／
cm2であり、繊維体積率がそれぞれ30％、20％、10
％である三つの繊維成形体を形成した。
次いでこれらの繊維成形体とマグネシウム合金
（JIS規格MC7）とを高圧鋳造法（加圧力1000
Kg／cm2、溶湯温度700℃）にて複合化し、炭化ケ
イ素ホイスカを強化材としマグネシウム合金をマ
トリツクス金属とする複合材料を製造した。
（JIS規格MC7）とを高圧鋳造法（加圧力1000
Kg／cm2、溶湯温度700℃）にて複合化し、炭化ケ
イ素ホイスカを強化材としマグネシウム合金をマ
トリツクス金属とする複合材料を製造した。
次いでかくして製造されたそれぞれの複合材料
より直径60mm、長さ80mmの円柱状のビレツトを切
出し、そのビレツトをそのマトリツクス金属とし
てのマグネシウム合金の液相率が60％（半溶融状
態）になるよう約600℃に約60分間加熱した。次
いでそれぞれのビレツトを図には示されていない
横型熱間押出し装置に順次装入し、押出し圧力
4500Kg／mm2にて直径10mmのダイス孔より押出すこ
とにより、それぞれのビレツトを棒状体に加工し
た。
より直径60mm、長さ80mmの円柱状のビレツトを切
出し、そのビレツトをそのマトリツクス金属とし
てのマグネシウム合金の液相率が60％（半溶融状
態）になるよう約600℃に約60分間加熱した。次
いでそれぞれのビレツトを図には示されていない
横型熱間押出し装置に順次装入し、押出し圧力
4500Kg／mm2にて直径10mmのダイス孔より押出すこ
とにより、それぞれのビレツトを棒状体に加工し
た。
かくして得られた棒状体より平行部長さ25mm、
平行部直径５mmの引張り試験片を形成し、それぞ
れの試験片に対しT6熱処理を行なつた後、引張
り試験を行なつた。また比較例としてマグネシウ
ム合金のみよりなる試験片及び液相率を20％に設
定して二段鍛造にて形成された棒状体より切出さ
れた試験片についても同様の引張り試験を行なつ
た。この引張り試験の結果を第９図に示す。
平行部直径５mmの引張り試験片を形成し、それぞ
れの試験片に対しT6熱処理を行なつた後、引張
り試験を行なつた。また比較例としてマグネシウ
ム合金のみよりなる試験片及び液相率を20％に設
定して二段鍛造にて形成された棒状体より切出さ
れた試験片についても同様の引張り試験を行なつ
た。この引張り試験の結果を第９図に示す。
上述の各引張り試験片をその長手方向に沿つて
切断しその断面を観察したところ、炭化ケイ素ホ
イスカが非常に微細でありマトリツクス金属とし
てのマグネシウム合金との識別が困難であるた
め、その配向状態を確認することはできなかつた
が、上述の引張り試験の結果より、マトリツクス
金属の液相率を高く設定して押出し加工すれば、
強化繊維の体積率に応じてその押出し方向の引張
り強さが増大されていることが解る。このことか
らマトリツクス金属の液相率が高い場合には三次
元ランダムにて配向されていた強化繊維も押出し
方向に沿つて好ましく再配向されるのに対し、マ
トリツクス金属の液相率が低い場合には強化繊維
は押出し方向には再配向されず、また押出し加工
によつて剪断されるものと推測される。
切断しその断面を観察したところ、炭化ケイ素ホ
イスカが非常に微細でありマトリツクス金属とし
てのマグネシウム合金との識別が困難であるた
め、その配向状態を確認することはできなかつた
が、上述の引張り試験の結果より、マトリツクス
金属の液相率を高く設定して押出し加工すれば、
強化繊維の体積率に応じてその押出し方向の引張
り強さが増大されていることが解る。このことか
らマトリツクス金属の液相率が高い場合には三次
元ランダムにて配向されていた強化繊維も押出し
方向に沿つて好ましく再配向されるのに対し、マ
トリツクス金属の液相率が低い場合には強化繊維
は押出し方向には再配向されず、また押出し加工
によつて剪断されるものと推測される。
以上に於ては本発明を幾つかの実施例について
詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々
の実施例が可能であることは当業者にとつて明ら
かであろう。
詳細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々
の実施例が可能であることは当業者にとつて明ら
かであろう。
第１図乃至第５図は本発明による複合材料の半
溶融加工法に従つて行なわれるコネクテイングロ
ツドの製造工程を示す解図、第６図は本発明によ
る複合材料の半溶融加工法に従つて製造されたシ
フトフオーク粗形体を示す正面図、第７図は本発
明による複合材料の半溶融加工法に従つて製造さ
れたロツカーアーム粗形体を示す正面図、第８図
は本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
加工された複合材料の摩耗試験の結果を示すグラ
フ、第９図は本発明及び従来技術による複合材料
の半溶融加工法に従つて押出し加工された複合材
料の引張り試験の結果を示すグラフである。 １……ビレツト、２，３……キヤビテイ、４…
…上型、５……下型、６……熱間鍛造装置、７…
…ボア、８……プランジヤ、９……コネクテイン
グロツド粗形体、１０……クランクシヤフト挿通
孔、１１……切断線、１２……ピストンピン挿通
孔、１３……コネクテイングロツド、１４……ア
ーム部、１５……シフトフオーク粗形体、１６…
…シヤフト挿通孔、１７，１８……係合面、１９
……ロツカーアーム粗形体、２０……パツド、２
１……シヤフト挿通孔、２２……バルブシヤフト
挿通孔。
溶融加工法に従つて行なわれるコネクテイングロ
ツドの製造工程を示す解図、第６図は本発明によ
る複合材料の半溶融加工法に従つて製造されたシ
フトフオーク粗形体を示す正面図、第７図は本発
明による複合材料の半溶融加工法に従つて製造さ
れたロツカーアーム粗形体を示す正面図、第８図
は本発明による複合材料の半溶融加工法に従つて
加工された複合材料の摩耗試験の結果を示すグラ
フ、第９図は本発明及び従来技術による複合材料
の半溶融加工法に従つて押出し加工された複合材
料の引張り試験の結果を示すグラフである。 １……ビレツト、２，３……キヤビテイ、４…
…上型、５……下型、６……熱間鍛造装置、７…
…ボア、８……プランジヤ、９……コネクテイン
グロツド粗形体、１０……クランクシヤフト挿通
孔、１１……切断線、１２……ピストンピン挿通
孔、１３……コネクテイングロツド、１４……ア
ーム部、１５……シフトフオーク粗形体、１６…
…シヤフト挿通孔、１７，１８……係合面、１９
……ロツカーアーム粗形体、２０……パツド、２
１……シヤフト挿通孔、２２……バルブシヤフト
挿通孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 無機バインダにて互いに結合された強化材よ
りなる強化材成形体とマトリツクス金属としての
金属とよりなる複合材料を前記マトリツクス金属
の液相率が40％以上となるよう加熱し、これに対
し塑性加工を行なう複合材料の半溶融加工法。 ２ 特許請求の範囲第１項の複合材料の半溶融加
工法に於て、前記複合材料中の強化材の体積率は
３〜60％であることを特徴とする複合材料の半溶
融加工法。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項の複合材料
の半溶融加工法に於て、前記強化材成形体の圧縮
強さは0.5Kg／cm2以上であることを特徴とする複
合材料の半溶融加工法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57177049A JPS5967337A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 複合材料の半溶融加工法 |
| US06/525,992 US4548253A (en) | 1982-10-08 | 1983-08-24 | Method for making composite material object by plastic processing |
| DE8383108775T DE3368446D1 (en) | 1982-10-08 | 1983-09-06 | Method for making composite material object by plastic processing |
| EP83108775A EP0108213B1 (en) | 1982-10-08 | 1983-09-06 | Method for making composite material object by plastic processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57177049A JPS5967337A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 複合材料の半溶融加工法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967337A JPS5967337A (ja) | 1984-04-17 |
| JPS6254381B2 true JPS6254381B2 (ja) | 1987-11-14 |
Family
ID=16024238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57177049A Granted JPS5967337A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 複合材料の半溶融加工法 |
Country Status (4)
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- 1983-09-06 EP EP83108775A patent/EP0108213B1/en not_active Expired
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