JPS6289565A - 繊維強化金属部材の製造方法 - 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】 ｆＬＬｌ、夏且皿１１ 本発明は、繊維予備成形体を用い、加圧鋳造法により繊
維強化金属部材を製造する方法に係り、特にその製品形
状が比較的複雑なる繊維強化金属部材の製造に有利な方
法に関するものである。

【末且韮 強化用ＩＩ帷（例、炭素繊維、Ａｌ１２０Ｓ繊維、ＳＬ
Ｃウィスカー）を適当な結合剤を用いて成形してａｍ予
備成形体に成し、これを鋳造用金型内に設にして加珪。

鋳造法によりマトリックス金属を浸透させてＩ維強化金
属部材を得る方法は公知である。

第１図は、その全体が強化された繊維強化金属円筒体を
製造する方法を示しており、円筒形の繊維予備成形体０
１を進退可能な心金０２を有する下金型０３の型孔内に
設置し、溶融金属０４を注入した後、上金型０５をもっ
て溶融金属０４を加圧して繊維予備成形体０１内に溶融
金属を浸透せしめ、繊維強化層０７および余肉Ｈ０８よ
り成る円筒形鋳造材０６を金型から取出し、その余肉層
０８を機械加工により除去して繊維強化金属円筒体０９
を得ることができる。

１し　　と曜 しかるに、第１図図示の方法では、心金を用いた複雑な
形状の鋳造用金型を必要とし、その金型製作費が高価と
なるだけでなく、厚肉の余肉層を切除するための１賃が
嵩み、製品価格の上昇を招来する。

また仮に、心金を用いることなく複合化鋳造を行うなら
ば、金型製作費は廉価になるものの、鋳造材の外層余肉
部だけでなく、内層の余肉部を切除しなければならず、
機械加工に多大の手間を必要とする。

さらに、製品形状が単純な円筒体でなければ、金型製作
費が高価になるだけでな（、鋳造材の余肉部を切除する
作業が極めて困難である。

°　　　　　た　　の−　　　ｒ 本発明の目的は、製品形状が複雑であっても、単純形状
の鋳造金型を用いることができ、その経費が廉価なる繊
維強化金属部材のＩＪ造方法を提供する点にある。

この目的は、その全体を繊維強化して成る繊維強化金属
部材の製造方法において、製品形状を付与したＩＩＭ予
備成形体を、その型孔が単純な形状の鋳造金型内に設置
し、加圧鋳造法によりマトリックス金属と複合化させ、
青られた鋳造材をマトリックス金属の融点以上に加熱し
、非複合強化層である余肉部分を溶融除去することよっ
て達成される。

繊維予備成形体に対しマトリックス金属を複合化させて
得た鋳造材を、マトリックス金属融点以上に加熱するこ
とにより、非複合強化層（強化繊維が存在していない部
分）である余肉部分を、複合強化層である本体部分から
溶融除去することができる。

すなわち、鋳造材を、甲独でマトリックス金属の融点以
上に加熱するならば、余肉部分のみが本体部分から流落
し、強化層ｍ間に浸透しているマＩ・リツクス金属は、
溶出することなく、製品形状を与えられた強化ｍｙ間に
残留する。また、伯の手法として、鋳造材を、マトリッ
クス金属と同質の金属を溶融させた溶解炉中に投入して
余肉部分を溶融せしめるならば、余肉部分を除く本体部
分のみを溶湯から引き出すことが可能であり、この場合
も強化ｍ粗間にマトリックス金属が残留している。

斯様に、本発明方法によれば、第一段階で得た鋳造材を
、第二段階において、再加熱することによって強化繊維
に与えられた製品形状を得ることができるため、繊維予
備成形体（あるいは製品）の形状如何にかかわらず、鋳
造材の形状を丸棒体、直方体等の単純形状にすることが
可能であり、複雑な鋳型設計を行う必要がなく、強化ｍ
紺とマトリックス金属の複合化を確実に行い得る様に鋳
造金型の型孔形状を定めれば良い。加えて、各種形状の
繊維強化金属部材部材を、繊維予備成形体の形状を変え
るだりで、同一のｔｉｎ金望を用いて９ＩＪ造すること
ができるため、鋳造金型の製作費が大幅に低減化される
という利点の他、溶融除去した余肉部分をそのまま再利
用することができ、歩留りの向上を計り得る利点もある
。

なお、本発明の第二段階では、複合化された鋳造材を、
マトリックス金属の融点以上に一定時間（少なくとも余
肉部におけるマトリックス金属が溶融するまでの時開）
加熱、保持するため、強化繊維とマトリックス金属間の
反応に留意しなければならず、強化ｍ耀が劣化しない様
な強化層ｔＩｆｔ／マトリックス金属の組合せが選択さ
れる。この組合せ例として、炭素繊維／１ｖｌｏ、ｓλ
Ｃウィスカー／Ａ１１．ＡＪｔ　Ｏｓ繊維／ＡＩを挙げ
ることができる。

叉１１」− 第２図は、第１図図示例と同様な円筒形繊維強化金属部
材２２を本発明方法によって製造する場合の手順を示し
ている。

この手順によれば、製品形状である円筒形に形成された
ｍＩｌ予備成形体１０を、その型孔形状が単純な下金型
１２内に突設して、溶融金属１６を注入し、上金型１４
をもって溶融金１１１６を加圧する。この加圧によって
繊維予備成形体１０の１ｔｉＩｌｔ間に溶融金属１Ｇが
進入して複合化が行われる。

溶融金ｆｉｌｅが凝固した後、鋳造材１８を金型から取
出し、該ｖＩ造材１８を加熱炉に装入してマトリックス
金属の融点以上に加熱すると、複合化層を除く内、外層
余肉部が受容器２０内に溶落し、製品形状である円筒形
の繊維強化金属部材２２が得られる。

次に、必要ならば、繊維強化金属部材２２のマトリック
ス金属が凝固して未だ高温状態にある間に、軽度のプレ
ス加工を施すことによって繊維強化金属部材２２に目標
寸法を付与するか、あるいは常温まで冷却させた後に機
械加工を行って目標寸法に仕上げれば良い。

なお、これ等の加工を行う場合の仕上げ代は、十分小さ
く抑えることが可能である。

丸急貝１ 繊維強化金属製連接棒４６の製造手順を、第３図に示す
。

繊維予備成形体３０は、製品である内燃１１１１１用連
接棒の形状を与えられており、該繊維予備成形体３０を
、その型孔が直方体形状の下金型３２内に設置して溶融
金属３６を注入し、上金型３４をもって加圧することに
より、ｍ維予備成形体３０の繊維間に溶融金属３６を強
制浸透せしめて複合化させる。

複合化によって得た鋳造材３８を、溶融金ｆｉ３Ｇと同
質の金属を溶融させた溶解炉４０内に投入し、鋳造材３
８の余肉部分が溶融したと見込まれる十分短い時間（三
分程度）が経過した後、本体部分である繊維強化金Ｂ！
Ｉ！Ｊ粗連接棒４２を溶湯から取出す。

この粗）１接棒４２は、不完全ながらも小端部のピスト
ンピン孔、大端部のクランク軸穴およびボルト挿通孔が
形成されている。

次いで、直ちに粗連接棒４２を成形用プレス金型４４内
に設定し、マトリックス金属の熱間ないし温間加工温度
範囲で加圧成形して、ピストンピン穴、クランク軸穴が
仕上げ寸法で開成されたＩＩＮ強化金ａ製連接棒４Ｇを
得る。そして、必要ならば、連接棒４Ｇに機械加工を施
せば良い。

１里立１皿 以上の説明から明らかな様に、製品形状を付与した１ｕ
ｌｌ予備成形体を、その型孔が単純な形状の鋳造金型内
に設置し、加圧ｌＩ造法によりマ］・リックス金属と複
合化させ、得られた鋳造材をマトリックス金属の融点以
上に加熱し、非複合化層である余肉部分を溶融除去する
ことを特徴とする、その全体が強化された繊維強化金属
部材の製造方法が提供された。

この製造方法によるならば、製品形状の如何を問わず、
単純な型孔形状の鋳造金型を用いることができ、鋳型製
作費が低減化されるとともに、異種製品毎の鋳造条件の
変化が少なく、鋳造作業を容易に行うことができ、作業
能率の向上に寄与し得る。また、鋳造後の仕上げ加工を
、必要最少限に抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は公知に係る繊維強化金属部材の製造手順を示す
図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の一実施例にＩｌ
維強化金属部材の製造手順を示ず図である。 １０・・・１！維予備成形体、１？・・・下金型、１４
・・・上金甲、１６・・・溶融金属、１８・・・鋳造材
、２０・・・受容器、２２・・・繊維強化金属部材、３
０・・・繊維予備成形体、３２・・・下金型、３４・・
・上金型、３６・・・溶融金属、３８・・・鋳造材、４
０・・・溶解炉、４２・・・粗連接棒、４４・・・プレ
ス金型、４６・・・連接棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 その全体を繊維強化して成る繊維強化金属部材の製造方
   法において、 製品形状を付与した繊維予備成形体を、その型孔が単純
   な形状の鋳込金型内に設置し、加圧鋳造法によりマトリ
   ックス金属と複合化させ、 得られた鋳造材をマトリックス金属の融点以上に加熱し
   、非複合化層である余肉部分を溶融除去することを特徴
   とする繊維強化金属部材の製造方法。