JPS63207466A - 溶湯鍛造用加圧装置 - 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ＦＲＭの製造等に使用される溶湯鍛造用加圧装
置の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

溶湯鍛造法は、溶湯にプレスにより高圧力を加圧し、高
圧力下で該溶湯を凝固させる加工法であって、欠陥がな
い、微細組織の鋳塊が得られる、複雑な形状に加工出来
る等の特徴があり、新しい金属材料の加工法として最近
注目されている。

而して前記溶湯鍛造法の応用の一つとして、高圧力下で
の溶湯の浸透力を利用して、繊維強化金属（ＦＲＭ）を
製造することが試みられている。

即ちコンテナ内に強化繊維の集合体（プリフォーム）を
設置し、溶湯を注湯した後加圧することによって、前記
溶湯が繊維間の狭い間隙内にも充分に浸透し、濡れ性が
余り良くない強化繊維とマトリックス金属との組合せで
あっても、良好な機械的結合を得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記溶湯鍛造法によるＦＲＭの製造法においては、溶湯
のプリフォーム内への浸透の難易は該プリフォームの密
度及び寸法によって左右され、密度或いは寸法が大きい
場合は、溶湯を充分に浸透させることが困難であった。

即ち前記プリフォームの密度或いは寸法が大きい場合は
、溶湯が強化繊維の表面張力に打克ってプリフォーム内
へ充分に浸透するのに時間がかかり、その前に溶湯が冷
えて固化してしまうため、溶湯を充分に浸透させること
が出来なかった。

前記溶湯の固化を防ぐために、該溶湯の熱容量を利用す
る方法も試みられているが、このためには製造しようと
するＦＲＭ本体の数倍の容積のマトリックス金属の溶湯
が必要であって余り実用的でなく、更にこの様な方法を
用いても、プリフォームの密度が３０ｖｏ　Ｒ，％を超
える場合は、溶湯を充分に浸透させることは困難であっ
た。

また溶湯のプリフォーム内への浸透に要する時間の間、
該溶湯の冷却固化を防ぐためにコンテナ自体をマトリッ
クス金属の融点以上に加熱する方法も試みられたが、加
圧しようとすると前記コンテナと上、下パンチ間の間隙
から溶湯が逃げ出し、加圧することが出来なかった。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕□　　本発明
は上記の点に鑑み鋭意検討の結果なされたものであり、
その目的とするところは、プリフォームの密度或いは寸
法が従来より大きくても、プリフォーム量に見合ったマ
トリックス金属量で、前記プリフォーム内にマトリック
ス金属を充分に浸透させることが可能な溶湯鍛造用加圧
装置を提供することである。

即ち本発明はコンテナを加熱する装置が設置されている
と共に、該コンテナ両端部に冷却部を有することを特徴
とする溶湯鍛造用加圧装置である。

本発明による溶湯鍛造用加圧装置はコンテナを加熱する
装置が設置されているので、マトリックス金属の溶湯が
プリフォーム内へ充分に浸透する迄、溶湯温度を該マト
リックス金属の融点以上に保持することが可能である。

更に前記溶湯はコンテナ両端部に設けた冷却と、上、下
パンチ間の間隙で冷却されて固化するため、溶湯がコン
テナ内に封じ込められて、高圧力を加圧することが可能
であり、強化繊維の密度が大きく、かつ寸法が大きいＦ
ＲＭを得ることが出来る。

尚前記溶湯鍛造用加圧装置の応用はＦＲＭの製造に限定
されるものではなく、溶湯の浸透力を利用して、セラミ
ックス等の粒子とマトリックス金属との複合材料、即ち
粒子分散型複合材料の製造等にも応用することが可能で
ある。

次に本発明を図面に基いて更に具体的に説明する。第１
図は本発明による溶湯鍛造用加圧装置の構造の１例を示
す説明図であって、本装置はコンテナ１、該コンテナ１
を加熱するためのヒーター２及び該コンテナ１の上下に
設置された水冷ジャケット３、溶湯を加圧するための上
パンチ４、下パンチ５、コンテナ１内に溶湯を注湯する
ための注湯用トイ６並びにヒーター２の周囲を断熱する
断熱材７、フタ８等から構成されている。コンテナ１内
に予じめプリフォーム９を設置した後、上パンチ４を上
昇させて注湯用トイ６から注湯し、上パンチ４を下降さ
せて溶湯１０を加圧する際、該溶湯１０はヒーター２に
よりコンテナ１を介して加熱されると共に、水冷ジャケ
ット３と上パンチ４及び下パンチ５との間の間隙１１及
び１２で冷却されて固化する。

又本発明において溶湯１０をプリフォーム９内へ充分に
浸透させるためには、上下パンチ面からも前記溶湯１０
及びプリフォーム９を加熱することが望ましい。そのた
めには例えば第２図に示す様に、上パンチ４及び下パン
チ９の先端部の溶湯側及び本体側に夫々シースヒーター
１３及び水冷部１４を埋設すればよく、シースヒーター
１３によって溶湯１０及びプリフォーム９が加熱される
と共に、水冷部１４によってシースヒーター１３による
熱が前記水冷ジャケット３と上パンチ４及び下パンチ５
との間の間隙１１及び１２に伝わるのが阻止される。向
上パンチ４の先端部には、第３図に示す様に溶湯側及び
本体側に夫々Ｃｕディスク１５及び真空部１６を埋設し
ても差し支えない。この場合はヒーター２の熱がコンテ
ナ１及びＣｕディスク１５を介して溶湯１０の上側の面
に均一に伝えられると共に、真空部１６の断熱効果によ
って、前記Ｃｕディスク１５に伝わった熱が上パンチ４
の本体側に逃げるのが防止される。

〔実施例］ 次に本発明の具体的な実施例について説明する。

第１図に示した溶湯鍛造用加圧装置を用いて、以下に述
べる方法によりＳｉＣウィスカーのプリフォーム（密度
：３５ｖｏｎ％）内にＡ！溶湯を浸透させてＦＲＭを製
造した。第１図においてコンテナ１は鋼製で内径７０ａ
、高さ２００ｍｍであり、ヒーター２によって周囲から
加熱されると共に、該コンテナ１の上下には高さ２０ｍ
ｍの銅製の水冷ジャケット３がコンテナ１に密着して設
置されている。

又該コンテナ１の下端には高さくＨ）が７０胴の下パン
チ５が嵌合されている。直径６０印、高さ８０ｍｍのＳ
ｉＣウィスカーのプリフォーム９をコンテナ１内に設置
した後、コンテナ１の中央部が７００°Ｃになる様にヒ
ーター２により加熱した。この際該コンテナ１の両端か
ら２０ｎｍの位置では、水冷ジャケット３の効果で２０
０°Ｃであった。この状態で上パンチ４を上昇させて、
注湯用トイ６から７５０°Ｃに加熱したへ！溶湯を注湯
し、直ちに上パンチ４を下降させて加圧を開始した。徐
々に加圧していったが、前記Ａ２溶湯は水冷ジャケット
３と、上パンチ４及び下パンチ５との間の間隙１１及び
１２で冷却されて固化し、１　ｔｏｎ／ｃＪの圧力を加
えることが出来た。この状態で約５分間保持し、上パン
チ４の変位がゼロになった時点で加圧をやめ、冷却後得
られたＦＲＭを取出した。該ＦＲＭの断面組織を調べた
結果、プリフォーム９の全体にわたってＡｆが浸透して
おり、健全な組織が得られていることが確認された。又
ＦＲＭの外側に５ｍｍあるＡ２の組織を調べた結果、該
Ａ２は主にコンテナ１の内壁側からプリフォーム９内に
浸透していることが分った。

〔発明の効果〕

本発明の溶湯鍛造用加圧装置によれば、従来よりも強化
繊維の密度が大きく、かつ寸法が大きいＦＲＭを効率良
く製造することが可能である等工業上顕著な効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による溶湯鍛造用加圧装置の構造説明図
、第２図、第３図は該溶湯鍛造用加圧装置の上、下パン
チ部の拡大説明図である。 １・・・コンテナ　　２・・・ヒーター　　３・・・水
冷ジャケット　　４・・・上パンチ　　５・・・下パン
チ６・・・注湯用トイ　　７・・・断熱材　　８・・・
フタ９・・・プリフォーム　　１０・・・溶湯　　１１
．１２・・・間隙１３・・・シースヒーター　　１４・
・・水冷部　　１５・・・Ｃｕディスク　　１６・・・
真空部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンテナを加熱する装置が設置されていると共に
   、該コンテナ両端に冷却部を有することを特徴とする溶
   湯鍛造用加圧装置。
2. （２）上、下パンチ先端部の溶湯側及び本体側に夫々シ
   ースヒーター及び水冷部を埋設したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の溶湯鍛造用加圧装置。
3. （３）上パンチ先端部の溶湯側及び本体側に夫々Ｃｕデ
   ィスク及び真空部を埋設し、下パンチ先端部の溶湯側及
   び本体側に夫々シースヒーター及び水冷部を埋設したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶湯鍛造用
   加圧装置。