JPS6313685A - 複合材料の製造方法 - 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） 本発明は、複合材料の製造方法、特に耐久性に優れた高
強度摺動部品を構成する複合材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 一般に摺動部品として、鋳鉄材料がよく使用されるが、
これは、材料自体が硬く耐摩耗性に優れておりさらに摺
動部分で焼付きが生じにくいためである。しかし組織が
粗大で特に巨大炭化物が多く、靭性に劣る。したがって
、高面圧下で繰り返し使用される摺動部品では、発生ず
る熱による熱亀裂や、疲労による亀裂が発生し易く、さ
らに亀裂の進展による破壊が大きな問題であり使用寿命
が制限されている。また鋳造材料は、圧縮応力に対し高
い強度を有するが、引張応力に対して弱く、構造材料と
して考えた場合に使用可能部位が限定される。

そこで、耐摩耗性を有する鋳鉄材料と高強度を有する鋼
材料とを一体化した複合材料から成る摺動部品を作るこ
とにより、両方の特性を有する機能材料を得ることが可
能となる。

このような複合材料から成る耐摩耗部品の製造方法とし
て、鋼母材に鋳鉄材料を鋳込む方法がある（特開昭５６
−１４８４６３号）。

第１図はこのような従来法による複合化材料の製法の各
工程Ｉ〜ＩＶを説明するもので、この製造方法によれば
、まず、鋳造および機械加工により鋼製の母材１を成形
する（工程Ｉ）。母材１は適宜加熱炉２内において無酸
化雰囲気中で１０００〜１２００℃に加熱される（工程
ＩＩ）。無酸化雰囲気中で加熱するのは鋳鉄材料を鋳込
む鋼製母材１の界面が酸化するのを防ぐためであり、ま
た鋳鉄材料と母材とのなじみを良くするためのもので、
両者の接合強度を確保するための不可欠の条件となって
いる。次いで、別に溶解した鋳鉄材料３が、同じく無酸
化雰囲気中でこの加熱された母材１の凹所に鋳込まれる
（工程ＩＩＩ）。鋳込まれた部分の上面は鋳造欠陥が生
じるため工程ＴＶにおいて機械加工によりその部分を除
去する。

このような従来の鋳造法にあっては、鋳鉄材料の選択に
当っては、十分な耐摩耗特性を有する他、鋼製母材との
接合性の良いものを選ばなければならない。

上記のように、従来の製造方法によっても耐摩耗性を有
する鋳鉄材料を鋼製母材にクラツド化することは可能で
あるが、鋳込みという手段を用いるために次のような欠
点を有している。

■鋳鉄材料と鋼製母材を十分に接合するために、母材を
無酸化雰囲気で加熱せねばならず、このことは製造工程
のコスト高の最大の要因となっている。

■鋳造欠陥は機械加工により除去しなければならず、歩
留が悪い。

■クラッド化される鋳鉄材料は、鋼母材とのなじみが良
く接合強度が高いことが要求され、材料の選択に制限を
与えている。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来技術の欠点は、鋳込み工程を有するため
に生じるもので、鋳込みによらずにクラツド化する方法
が求められている。

したがって、本発明の目的は、鋳込法によらない複合材
料、特に摺動部品を構成する複合材料の製造方法を提供
することである。

より具体的には、本発明の目的は、鍛鋼製母材に鋳鉄を
複合化して得る摺動部品を構成する複合材料の製造方法
を提供することである。

（問題点を解決するための手段） ところで、上述のような目的達成のため種々検討をした
ところ、これまで成形手段としてのみ理解され使用され
てきた回転鍛造法によれば容易にクラツド化、つまり複
合化が可能となることを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、＠鋼製の母材の
表面に鋳鉄を埋め込んだ複合材料の製造方法であって、
埋め込み用鋳鉄を前記母材の凹部に挿入した後、回転鍛
造加工により前記鋳鉄を該母材にかしめ込むことを特徴
とする複合材料の製造方法である。

なお、「かしめ込む」とは保持体の一部を塑性加工によ
り変形せしめて被保持体をはさみ込み弾性力をも作用さ
せて保持することである。

（作用） 本発明の製造方法につき、以下、添付図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は摺動部品を構成する複合材料を製造する各工程
■〜ＩＩＩの概略説明図である。

第２図において、摺動部品としての複合ブレーキディス
ク部品は、鍛造および機械加工された鋼製のディスク母
材１１と、鋳造により作られた鋳鉄材である摺動部材１
２とから構成される。

鍛造加工により製造したディスク母材１１は、第３図に
符号１３で示すような切込み状のつめを有している。こ
の回転ずれ止めのつめ１３は、摺動トルクに対しクラッ
ド部の回転を止めている。鋳鉄材１２をディスク母材１
１のくぼみ部１４にセットしてから回転鍛造加工を行う
。工程■参照。

第２図の工程■に示すように：圧下しろδを押しつぶし
、鋳鉄材１２を母材１１に機械的にかしめ込み、同時に
つめ１３をも成形する。この工程は、冷間で行われるが
、２００〜５００℃に加熱してかしめ込みを行うと熱収
縮効果のため、鋳鉄材を保持する力はさらに増す。製品
直径が４００ｍｍの場合、この工程を通常のプレスで行
うと約１８０００　　）ンの荷重を要するが、回転鍛造
加工によって、６００トンの荷重で成形することができ
た。大径であって、安価な複合部品を製造したい場合に
は、上記のように冷間で回転鍛造によるのが合理的であ
る。このようにクラツド化された部品は、工程■に示す
ように摺動面を機械加工で所定形状寸法に仕上げて最終
製品となる。

第３図は、回転鍛造を行う場合の平面図であり、図中斜
線を付した領域が鍛造加工を行っている。

この領域は回転鍛造に伴って連続的に回転進行する。

このように、本発明の製造方法により、高機能で安価な
複合耐摩耗摺動部材が容易に製造可能となる。本発明に
おいて製造の対象として考えられるものには、ブレーキ
ディスクの他、ブレーキロータなど高速回転型の摺動部
品があり、本発明の適用範囲は極めて広い。

次に、本発明の詳細な説明する。

実施例 摺動部品としての複合ブレーキディスク部品を第２図に
示す工程順にしたがって製造した。まず、第１表に示す
成分の鋼製の鍛造および機械加工されたディスク母材１
１と、第２表に示す成分の、鍛造により作られた鋳鉄材
１２とを用意した。

このときの寸法形状は次の通りであった。

ディスク母材直径：　４００ｍｏ＋ 厚み：３５１１Ｉ１１ 鋳鉄材　　　外径：　３５０ｎ＋ａ＋ 内径：２２０ＩＩＩＩ１１ 厚み：　　１７ｍｍ 次いで無酸化性雰囲気下で母材を４５０℃に加熱してか
ら、上面の凹所に前記鋳造材を挿入してから、回転鍛造
を開始した。回転鍛造加圧力は６００トン、上型角度は
１０度であった。４７周後加工を終了した。

このようにして製造されたディスクブレーキを実際に試
験したところ、従来の鋳造法によるものと比較して、同
等もしくはそれ以上のすぐれた摺動効果が見られた。

第１表 第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の鋳造法による複合化法の各工程の概略
説明図、 第２図は、本発明にかかる方法の各工程の概略説明図、
および 第３図は、回転鍛造加工時の摺動部品の平面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鍛鋼製の母材の表面に鋳鉄を埋め込んだ複合材料の製造
   方法であって、埋め込み用鋳鉄を前記母材の凹部に挿入
   した後、回転鍛造加工により前記鋳鉄を該母材にかしめ
   込むことを特徴とする複合材料の製造方法。