JPS6384758A

JPS6384758A - 複合鋳造品の製造方法

Info

Publication number: JPS6384758A
Application number: JP22828686A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Arata; 荒田　弘人
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-04-15

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、強化繊維、セラミックス、黒鉛等の複合用材
料を含有する複合鋳造品の製造方法に関する。

従来の技術従来の複合鋳造品の製造方法には−、第９図に示すよう
に、複合用材料（４）を母材となる溶融金属（５）に混
入し、その溶融金属（５）を鋳型（８）内に注入する方
法や、第１０図に示すように、複合用材料である多孔質
のセラミックス（１１）を鋳型（８）内に設置し、溶融
金属（５）を注入することにより、耐摩耗性が必要な部
位にセラミックス（１１）を配設した特開昭８１−３１
３４９号公報に記載された複合部材の製造方法等がある
。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来の第９図のものは複合用材料を溶融
金属に混入しても、例えば炭素ｍ維、セラミックス、黒
鉛等は比重差により溶融金属から浮上し、鋳型内への注
入量は５％以下となる場合が殆んどで、複合用材料の歩
留りは非常に悪い。

たとえ鋳型内に注入されても鋳型内で浮上し、必要な場
所に複合用材料を配置できない、また、歩留り変動が大
きいので、複合用材料の分布割合が著しく変動し、狙い
通りの複合用材料を含有する複合鋳造品が得られない。

また、従来の第１０図のものは、前記セラミックスを溶
湯流に押し波されないよう固定する特別の工夫が必要で
あり、第１Ｏ図のように金型にはさみこめるような場合
にのみ用いることができ、その製造方法はある程度制限
される。

問題点を解決するための手段本発明は、かかる問題点を解決するために、複合用材料
に発泡性有機剤を混合あるいは付着せしめた後、発泡成
型して消失性模型を製作し、次に、その消失性模型を充
填した鋳型内に溶融金属を注入し、前記消失性模型内の
有機剤と溶融金属とを置換することを特徴とする複合鋳
造品の製造方法である。

本発明の製造方法により、複合鋳造品の金属内の必要箇
所に、複合用材料を適切に配置することができる。

なお発泡性有機剤とは発泡剤を含有した各種有機剤であ
り、たとえば粉粒状のポリエチレンが代表的である。又
複合用材料としては炭素繊維、アルミナ繊維、セラミッ
クス、黒鉛などが代表的である。

以下図面に基づき本発明を具体的に説明する。

第１図は短かく切ったｔａ維や粒状の複合用材料（２）
をランダムに金属（６）に混合したランダム型複合鋳造
品の製造工程を示すもので、先ず工程（ａ）で粒状の発
泡性有機剤（１）と前記複合用材料（２）を混合する。

次に工程（ｂ）でその混合物を１５０〜２５０℃に加熱
した金型（３）に吹きつけ発泡成型して工程（Ｃ）の消
失性模型（７）を製作する。

さらに工程（ｄ）で鋳型（８）内にその消失性模型（７
）を充填し、その鋳型（８）内に溶融金属（５）を注入
する。鋳型（８）内に注入すると、消失性模型（７）中
の発泡後の有機剤（４）が、溶融金属（５）により消失
し、その溶融金属（５）によって置換され、工程（ｅ）
に示すような金属（６）と前記複合用材料（２）とから
なるランダム型の複合鋳造品ができる。

なお、工程（ｄ）の溶融金属（５）注入後、溶融金属（
５）と複合用材料（２）を強固に固着させるため、必要
な圧力で溶融金属（５）を加圧することも可能である。

また、工程（ｄ）の鋳型（８）には発泡性有機剤の焼失
による発生ガスを排出させるガス抜き孔を適宜箇所に設
ける必要がある。

第２図は強化繊維等の複合用材料（９）をあらかじめ必
要箇所に整列配置し、鋳造する整列型複合鋳造品の製造
工程を示すもので、先ず工程（ａ）で強化繊維（９）を
適当な張力を持たせ、緊張用治具（１０）に整列配置す
る。

その後、工程（ｂ）に示す１５０〜２５０℃の金型（３
）に整列配置した強化繊維（９）を挿入し、粒状の発泡
性有機剤（１）を金型（３）内に充填し強化繊維に発泡
性有機剤を付着せしめた後、発泡成型して工程（Ｃ）の
消失性模型（７）を製作する。その後強化繊維（９）の
緊張用治具（１０）を切除する。

さらに工程（ｄ）で鋳型（８）内にその消失性模型（７
）を充填し、その鋳型（８）内に溶融金属（５）を注入
する。鋳型（８）内に注入すると、消失性模型（７）中
の発泡後の有機剤（０が溶融金属（５）により消失し、
その溶融金属（５）と置換され、工程（ｅ）に示すよう
な金属（６）と前記強化１ａ！（９）の複合用材料から
なる整列型複合鋳造品ができる。

なお、第１図のランダム型複合鋳造品と同様に溶融金属
と複合用材料を強固に固着させるため、加圧鋳造を行う
こともできる。

さらに、前記第１図のランダム型複合鋳造品の製造工程
（ｂ）の発泡成型させる工程で、第３図に示すように、
中に複合用材料を含んでいない、即ち発泡性有機剤（１
）からなる消失性模型を入れたり、複合用材料の材質が
異なるか、又は重量比が異なる消失性模型を入れたりし
て、種々の複合鋳造品を製造することが可能である。

このように鋳造した複合鋳造品の具体的実施例を第４図
〜第８図に基づいて以下説明する。

実施例１（第４図）繊維強化型金属（ＣＦＲＭ）の製造ニッケルメッキを施した炭素の短ｔａ雄を、１ｍ鱈のポ
リエチレンパウダーに体積比で１５％混合させたのち、
これを１５０℃の金型に吹きつけ消失性模型を製作した
０次いでこれを００２砂型内に埋込んで、鋳型を造型し
、その消失性模型へ１１５０℃のＣｕの溶湯を注入し、
第４図に示すようなＣｕ（１０）と炭素Ｆｅ維（１１）
でできた中空の繊維強化型金属（ＣＦＲＭ）を製造した
。

実施例２（第５図）黒鉛を含有したシームレスパイプ圧延用ガイドシューの
製造２０体の黒鉛をニッケルメッキしたのち、これをポリエ
チレンパウダーに容積比で１０％混合し、これを１５０
℃の金型に吹きつけ消失性模型を製作した０次いでこれ
を砂型内に埋込んで鋳型を造型し、その消失性模型へＣ
１，１１３、ＳｉＯ，８０、Ｍｒ＋０．８４、Ｐ　Ｏ，
０３１、Ｓ　Ｏ，０２４、Ｎｉ３４．８、Ｃｒ３４．５
．　Ｎｏ１．４８、Ｗｌ、５１、Ｃｕ５．１３　（各重
量％）を含み残部がＦｅからなるオーステナイト系ステ
ンレス鋼の溶湯を注入し、第５図に示すような黒鉛（１
２）を含有したオーステナイト系ステンレス鋼（１３）
からなるシームレスパイプ圧延用ガイドシューを製造し
た。

このガイドシューは黒鉛を含有しているので、耐摩耗性
、耐焼付性に優れ、１３％Ｏｒ鋼のシームレスパイプを
圧延した場合、従来、通常パイプ４本の圧延で焼付が発
生し、交換していたもの゛が、このガイドシューでは、
交換なしで、パイプ４０本以上の圧延が可能となった。

実施例３（第６図）浸炭材料の製造ポリエチレンパウダーに５ルの炭素パウダーを混合し、
これを１５０℃のギヤー用の金型へ、歯面部分に相当す
る金型内表面から１０ｍｍ厚さの部分まで吹きつけた。

その後、炭素を含有しないポリエチレンパウダーを金型
内へ吹きつけ消失性模型を製作し、これを金属製の鋳型
へセットした。

さらに、その消失性模型へ１５５０℃の０．１％Ｃ鋼の
溶湯を注入した後、１５ｋｇ／　ｔａｒｓ２の圧力で加
圧鋳造し、第６図に示すような南面部（１４）が０．８
％Ｃで浸炭され、歯面部以外が０．１％Ｃ鋼（１５）か
らなるギヤー（２２）を製造した。

実施例４（第７図）複合ベンド管の製造ポリエチレンパウダーにクロム炭化物を混合し、これを
１５０℃のベンド管用の金型の管内面に相当する部分へ
１０■層厚まで吹きつけた。その後、更にクロム炭化物
を含有しないポリエチレンパウダーを１５＋ｕ＋厚まで
吹きつけ、２５履薦厚のベンド管の消失性模型を製作し
た。

その消失性模型を砂型内に埋込んで鋳型を造型し、１５
５０℃の５Ｃ４８鋳鋼の溶湯を注入し、第７図に示すよ
うな管内面が高Ｃｒ鋳鉄（１Ｂ）、外面がＳＣ４θ鋳鋼
（１７）の耐摩耗性の優れた複合ベンド管（２３）を製
造した。

実施例５（第８図）繊維強化型金属（ＦＲＮ）製コンロッドの製造アルミナ
繊維をアルミメッキした後、そのアルミナ繊維に適当な
張力を持たせ緊張用治具に整列配置した０次いでその整
列配置したアルミナ繊維を１５０℃の金型に挿入し、ポ
リエチレンパウダーを吹きつけて消失性模型を製作した
。

その消失性模型を黒鉛砂型に埋込んで、鋳型を造型し、
７５０℃のＭ合金の溶湯を注入し、第８図に示すような
Ｍ合金（１８）を母材とするアルミナ繊維（１９）によ
る繊維強化型金属（ＦＲＭ）製のコンロッド（２４）を
製造した。

発明の効果本発明は下記の顕著な効果を奏する。

（１）複合鋳造品の金属母材内の必要箇所に適切に強化
Ｆｅ維、セラミックス、黒鉛等の複合用材料を配置でき
るので、前記実施例で述べたような多種多様の複合鋳造
品を目的通り容易に製造できる。

（２）複合用材料の歩留りが大巾に向上する。

（３）同一の製造パターンで、前記実施例で述べたよう
な多種多様の複合鋳造品を製造できる。

（４）前記実施例３のようにして浸炭処理を必要とする
部品に適用すれば、従来の長時間の浸炭処理作業が不要
となる。

（５）前記実施例５のようにしてｍ維強化型の部品に適
用すると、従来の消失性模型を使用しない場合に必要で
あった、鋳型内へのアルミナ繊維の整列配置や、緊張用
治具の鋳型への埋設等の困難で長時間を要する作業がな
くなるとともに、湯流れによる繊維切断等のトラブルが
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のランダム型複合鋳造品の製造工程の説
明図、第２図は本発明の整列型複合鋳造品の製造工程の
説明図、第３図は本発明の二重層の消失性模型の製作工
程説明図、第４．５．６．７．８図は本発明の製造方法
で製造される複合鋳造品の実施例の斜視図、第９図及び
第１Ｏ図は従来の製造方法の説明図である。１・・−粒状の発泡性有機剤、２争・・複合用材料、３
・・拳金型、４・９拳有機剤、５・・・溶融金属、６・
・会金属、７・φ・消失性模型、８・・・鋳型、９・争
Ｑ複合用材料（強化繊維）　、　　１０＠　１１　＊Ｃ
ｕ、　ｌｌ＊　ｅ　＊炭素繊維、１２−−−黒鉛、＋３
−・争オーステナイト系ステンレス鋼。１４・・・浸炭層からなる歯面部、１５・−−０，１％
炭素鋼、１Ｂ−−−高Ｃｒ鋳鉄、１７．　、−５Ｃ４Ｂ
鋳鋼、＋８−−−Ｍ合金、１９１１１１１アルミナｆａ
維、２０・・・繊維強化型金属、２１・−・パイプ圧延
用ガイドシュー、２２−・φ浸炭されたギヤー、２３＠
−−複合ペンＦ管、２４＠・拳コンロッド。

Claims

【特許請求の範囲】

複合用材料に発泡性有機剤を混合あるいは付着せしめた
後、発泡成型して消失性模型を製作し、次に、その消失
性模型を充填した鋳型内に溶融金属を注入し、前記消失
性模型内の有機剤と溶融金属とを置換することを特徴と
する複合鋳造品の製造方法。