JPH01113162A - 繊維強化複合鋳造体の製造法 - Google Patents
繊維強化複合鋳造体の製造法Info
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- JPH01113162A JPH01113162A JP62270032A JP27003287A JPH01113162A JP H01113162 A JPH01113162 A JP H01113162A JP 62270032 A JP62270032 A JP 62270032A JP 27003287 A JP27003287 A JP 27003287A JP H01113162 A JPH01113162 A JP H01113162A
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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。
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
本発明は無機質短繊維材を結合剤で成形した繊維成形体
に金属湯を注入させて鋳造する繊維強化複合鋳造体の製
造法に関する。
に金属湯を注入させて鋳造する繊維強化複合鋳造体の製
造法に関する。
従来の技術
繊維成形体の空間部に金属湯を注入して鋳造体の局部に
優れた機械的強度・耐摩耗性等を得る繊維複合鋳造体の
製造法としては時開1′I85 B −93560号、
特開昭52−128832号等がある。前記特開昭58
−93560号は内燃機関のピストンの製造に於て、断
面矩形のリング状のia A!成形体を金型内の所定位
置にセットし、その金型にアルミニウム合金等を鋳込ん
で局部的に繊維強化した繊維複合鋳造体の製造法であり
、特開昭52−128832号は内燃機関のピストンや
燃焼室等に断熱性を付与するために無機質類m部材の成
形体を成形し、該成形体をアルミニウム又はマグネシウ
ム合金鋳造物の一部に複合させる鋳造体の製造法である
。しかし、この従来製造法によって出来た複合鋳造体は
マット状或いはバルク状の無機質短繊維を使用して圧縮
成形するためアルミニウム合金等を鋳込んでも繊維成形
体の中へ充分に浸透しないので機械的強度や耐摩耗性等
にばらつきを生じ易く、特に水平方向と垂直方向とでは
著しく機械的強度が異り易く使用中に破損等の恐れもあ
る。このため、予め多数の毛玉状に堆積した無機質短繊
維に結合剤を添加し、所定形状の成形体に結合成形させ
ることにより、該繊m成形体の中へ金属湯が浸透し易く
させて機械的強度や耐摩耗性等を一層向上することが可
能なta雄強化複合鋳造体の製造法が本発明者によって
特願昭62−22457号で提案されている。
優れた機械的強度・耐摩耗性等を得る繊維複合鋳造体の
製造法としては時開1′I85 B −93560号、
特開昭52−128832号等がある。前記特開昭58
−93560号は内燃機関のピストンの製造に於て、断
面矩形のリング状のia A!成形体を金型内の所定位
置にセットし、その金型にアルミニウム合金等を鋳込ん
で局部的に繊維強化した繊維複合鋳造体の製造法であり
、特開昭52−128832号は内燃機関のピストンや
燃焼室等に断熱性を付与するために無機質類m部材の成
形体を成形し、該成形体をアルミニウム又はマグネシウ
ム合金鋳造物の一部に複合させる鋳造体の製造法である
。しかし、この従来製造法によって出来た複合鋳造体は
マット状或いはバルク状の無機質短繊維を使用して圧縮
成形するためアルミニウム合金等を鋳込んでも繊維成形
体の中へ充分に浸透しないので機械的強度や耐摩耗性等
にばらつきを生じ易く、特に水平方向と垂直方向とでは
著しく機械的強度が異り易く使用中に破損等の恐れもあ
る。このため、予め多数の毛玉状に堆積した無機質短繊
維に結合剤を添加し、所定形状の成形体に結合成形させ
ることにより、該繊m成形体の中へ金属湯が浸透し易く
させて機械的強度や耐摩耗性等を一層向上することが可
能なta雄強化複合鋳造体の製造法が本発明者によって
特願昭62−22457号で提案されている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、この特願昭62−22457号に於る毛玉状か
ら作られるmfar形体は、相隣り合う毛玉間を互いに
充分に接触せしめるためには繊維体積率が18%以上必
要であり、繊維強化が良好な繊維体積率10〜20%の
範囲の一部しか成形体が成形出来ず、また比較的高い鋳
造圧でないと均等に金属湯が侵入しにくく、しかもm維
が絡み合って作られたL玉には、屈曲した繊維が極めて
多数含有されているので耐熱疲労特性が悪い等の欠点が
ある。
ら作られるmfar形体は、相隣り合う毛玉間を互いに
充分に接触せしめるためには繊維体積率が18%以上必
要であり、繊維強化が良好な繊維体積率10〜20%の
範囲の一部しか成形体が成形出来ず、また比較的高い鋳
造圧でないと均等に金属湯が侵入しにくく、しかもm維
が絡み合って作られたL玉には、屈曲した繊維が極めて
多数含有されているので耐熱疲労特性が悪い等の欠点が
ある。
問題点を解決するための手段
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、つまり予め水平方向に堆積した無機質1υffl雄材
に結合剤をもって所定形状の成形体に成形させ、該成形
体を鋳型内の所定位置にセットし、その鋳型にアルミニ
ウム合金等の金属を鋳込むことにより、比較的低い鋳造
圧でも成形体に金属湯が均等に侵入し、得られた鋳造体
の繊維複合部が極めて優れた機械的強度や耐摩耗性を有
すると共に耐熱疲労特性等が改善される繊維強化複合鋳
造体の製造法を提供する。
、つまり予め水平方向に堆積した無機質1υffl雄材
に結合剤をもって所定形状の成形体に成形させ、該成形
体を鋳型内の所定位置にセットし、その鋳型にアルミニ
ウム合金等の金属を鋳込むことにより、比較的低い鋳造
圧でも成形体に金属湯が均等に侵入し、得られた鋳造体
の繊維複合部が極めて優れた機械的強度や耐摩耗性を有
すると共に耐熱疲労特性等が改善される繊維強化複合鋳
造体の製造法を提供する。
作 用
本発明の製造過程に於て出来る繊維成形体は、無機質短
繊維材を液中に投入攪拌させると共に篩や布等でその液
中から無機質短繊維材を漉して堆積凝集させ、更に繊維
密度の均質化のために、堆積凝集した繊維を手で揉み潰
すか或いは刃物を用いて切断し一定の大きさに粒状化さ
せ、この繊維粒を所定形状の型内に収容して所定の繊維
体積率になるまで圧縮することにより、繊維粒の方向が
水平でないものは圧力によって自然に水平に揃う共に揃
った大きさの繊維粒を使用するので繊維密度の均質な繊
維成形体が成形される。尚、本発明に於るHA維粒の初
期比重は、従来のマット状のものが0.02 、バルク
状のものが0.03〜0.05であるのに比べ、毛玉と
ほぼ等しい0.10〜0.13であるため圧縮成形され
て繊維成形体が出来るときに加えられる圧力は小さく、
且つ圧縮率も小さくて済むので成形体の成形が極めて容
易となり、アスペクト比の大きなものも得られる。
繊維材を液中に投入攪拌させると共に篩や布等でその液
中から無機質短繊維材を漉して堆積凝集させ、更に繊維
密度の均質化のために、堆積凝集した繊維を手で揉み潰
すか或いは刃物を用いて切断し一定の大きさに粒状化さ
せ、この繊維粒を所定形状の型内に収容して所定の繊維
体積率になるまで圧縮することにより、繊維粒の方向が
水平でないものは圧力によって自然に水平に揃う共に揃
った大きさの繊維粒を使用するので繊維密度の均質な繊
維成形体が成形される。尚、本発明に於るHA維粒の初
期比重は、従来のマット状のものが0.02 、バルク
状のものが0.03〜0.05であるのに比べ、毛玉と
ほぼ等しい0.10〜0.13であるため圧縮成形され
て繊維成形体が出来るときに加えられる圧力は小さく、
且つ圧縮率も小さくて済むので成形体の成形が極めて容
易となり、アスペクト比の大きなものも得られる。
この成形体を鋳型内の所定位置にセットし、その鋳型に
アルミニウム合金等の金属を鋳込むことにより、繊維の
方向性及び密度が揃っているため金jヱ湯の流れが良く
なり、金属湯がla維成形体の空間部に充分に浸透する
と共に屈曲した繊維材を殆ど含まないのでH/A維強化
が良好な繊維体積率10〜20%の範囲の成形体の成形
が可能となる。
アルミニウム合金等の金属を鋳込むことにより、繊維の
方向性及び密度が揃っているため金jヱ湯の流れが良く
なり、金属湯がla維成形体の空間部に充分に浸透する
と共に屈曲した繊維材を殆ど含まないのでH/A維強化
が良好な繊維体積率10〜20%の範囲の成形体の成形
が可能となる。
実施例
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず
、水やアルコール類等の液体を予め入れた攪拌χ付きの
混合容器の中に5体積%以下の濃度になるように無機質
短繊維材(1)を投じ、繊維が絡み合わぬ程度の緩やか
な速度で攪拌させながら液体中に無機¥!を短繊維材(
1)を分散懸濁する。前記無機質層H&維材(1)とし
ては通常のアルミナ質繊維の他にシリカアルミナHa維
材、通常の炭素繊維の他にグラファイト質fa維材、炭
化けい素繊維等であり、いずれもそれぞれ単独に、又は
適宜組合せて使用しても良い、この時の繊維の長さは数
c11100市販の短1維材をそのまま使用しても良い
が、1cm以下の長さに裁断したものを使用することも
出来る。
、水やアルコール類等の液体を予め入れた攪拌χ付きの
混合容器の中に5体積%以下の濃度になるように無機質
短繊維材(1)を投じ、繊維が絡み合わぬ程度の緩やか
な速度で攪拌させながら液体中に無機¥!を短繊維材(
1)を分散懸濁する。前記無機質層H&維材(1)とし
ては通常のアルミナ質繊維の他にシリカアルミナHa維
材、通常の炭素繊維の他にグラファイト質fa維材、炭
化けい素繊維等であり、いずれもそれぞれ単独に、又は
適宜組合せて使用しても良い、この時の繊維の長さは数
c11100市販の短1維材をそのまま使用しても良い
が、1cm以下の長さに裁断したものを使用することも
出来る。
その後、分散懸濁させた状態で、金属製篩或いは布等で
漉し、その上に短1m維材(1)を堆積凝集させる。こ
の時のia a材(1)は垂直方向に立つことなく全て
が倒れた状態で渡れるので繊維の方向が水平方向になる
よう堆積凝集され、且つ短繊維材(1)は従来の毛玉の
ように屈曲した短繊維材(L)も殆ど見られない。尚、
前記布は通液性の良好なもの程よく、前記金属製篩の目
開きは0.043〜3+smの範囲が好適である。
漉し、その上に短1m維材(1)を堆積凝集させる。こ
の時のia a材(1)は垂直方向に立つことなく全て
が倒れた状態で渡れるので繊維の方向が水平方向になる
よう堆積凝集され、且つ短繊維材(1)は従来の毛玉の
ように屈曲した短繊維材(L)も殆ど見られない。尚、
前記布は通液性の良好なもの程よく、前記金属製篩の目
開きは0.043〜3+smの範囲が好適である。
前記無機質短繊維材(1)を堆積凝集後、金属製篩或い
は布等から離し、大気中で適当な方法、例えば手で揉み
潰すか或いは刃物等を用いて切断し一定の大きさに粒状
化する。この時のtam粒の大きさは、縦、横、高さ、
又は径が0.1〜3+smの範囲になるようにする。こ
の繊維粒を所定形状、例えば円形等の型内に収容すると
共にシリカゾル。
は布等から離し、大気中で適当な方法、例えば手で揉み
潰すか或いは刃物等を用いて切断し一定の大きさに粒状
化する。この時のtam粒の大きさは、縦、横、高さ、
又は径が0.1〜3+smの範囲になるようにする。こ
の繊維粒を所定形状、例えば円形等の型内に収容すると
共にシリカゾル。
酸性又は塩基性塩化アルミニウム等の結合剤を添加して
充分に湿潤しておき、型の上面から繊維粒が所定の嵩比
重になるように圧縮させる。圧縮した状態で80〜10
0℃の温度で乾燥させた後、 800〜1000℃の温
度で焼成することによって好ましい性状、つまり繊維の
方向が水平に揃う共に繊維の密度が均質である成形体(
2)を得ることができる。次に焼成した成形体(2)を
鋳型内の所定の位置、例えばピストン部品(A)であれ
ばヘッド部に設置させ、アルミニウム合金等の金属湯を
注入して繊維強化複合鋳造体(A)が鋳造される(第5
図参照)、尚、鋳造時には成形体(2)の内部空間まで
金属(3)の湯が充分に浸透するように加圧される適宜
な鋳造法を行うことが望ましい。
充分に湿潤しておき、型の上面から繊維粒が所定の嵩比
重になるように圧縮させる。圧縮した状態で80〜10
0℃の温度で乾燥させた後、 800〜1000℃の温
度で焼成することによって好ましい性状、つまり繊維の
方向が水平に揃う共に繊維の密度が均質である成形体(
2)を得ることができる。次に焼成した成形体(2)を
鋳型内の所定の位置、例えばピストン部品(A)であれ
ばヘッド部に設置させ、アルミニウム合金等の金属湯を
注入して繊維強化複合鋳造体(A)が鋳造される(第5
図参照)、尚、鋳造時には成形体(2)の内部空間まで
金属(3)の湯が充分に浸透するように加圧される適宜
な鋳造法を行うことが望ましい。
第1表は本発明の製造法によって成形した繊維成形体(
2)1毛玉状から作られた繊!II&形体(2)、マッ
ト状から作られた識維成形体、バルク状から作られた繊
維成形体からカミソリを利用して1 cmX 1 cm
X 1.5cmの試料片各100個に分割し、各々重量
を測定し、偏差値を求めた結果を示す。
2)1毛玉状から作られた繊!II&形体(2)、マッ
ト状から作られた識維成形体、バルク状から作られた繊
維成形体からカミソリを利用して1 cmX 1 cm
X 1.5cmの試料片各100個に分割し、各々重量
を測定し、偏差値を求めた結果を示す。
:51 表(実験l)
尚、この時の条件としては、各繊維成形体(2)は10
0℃で乾燥、700℃で加熱焼成し、その径は15cm
、厚さ1.5cm 、 Fa 雄体積率10%の円盤状
とし、且つ無機質短繊維材(1)には径3.uI8.長
ざ1〜2cmのアルミナ質短繊維材を用い、また本発明
の製造法に於ては分散懸濁させた状態で、目開き1+i
mの金属製篩を用いる。
0℃で乾燥、700℃で加熱焼成し、その径は15cm
、厚さ1.5cm 、 Fa 雄体積率10%の円盤状
とし、且つ無機質短繊維材(1)には径3.uI8.長
ざ1〜2cmのアルミナ質短繊維材を用い、また本発明
の製造法に於ては分散懸濁させた状態で、目開き1+i
mの金属製篩を用いる。
第2表は、円盤状繊m成形体(2)を圧縮成形する際に
繊維体積−J20%にし、他の細かな条件は第1表の条
件に合せて成形させ、これを乾燥した後、700℃に加
熱焼成させた各成形体(2)をPIffi内にセットし
、その鋳型に700℃のAI−12%5i−0,5%)
1g42%Cu合金湯を鋳込んで得られた第5図に示す
如きピストン部品の鋳造体(A)の複合鋳造部分から鋳
造体(A)の直径方向と高さ方向に各々4本ずつ棒状試
料片を切出し、引張試験を行った結果を示す、尚、毛玉
状から作られる繊維成形体(2)は繊維体積率が18%
以上必要であるので始めから繊維体m*20%のものを
予め成形させておく。
繊維体積−J20%にし、他の細かな条件は第1表の条
件に合せて成形させ、これを乾燥した後、700℃に加
熱焼成させた各成形体(2)をPIffi内にセットし
、その鋳型に700℃のAI−12%5i−0,5%)
1g42%Cu合金湯を鋳込んで得られた第5図に示す
如きピストン部品の鋳造体(A)の複合鋳造部分から鋳
造体(A)の直径方向と高さ方向に各々4本ずつ棒状試
料片を切出し、引張試験を行った結果を示す、尚、毛玉
状から作られる繊維成形体(2)は繊維体積率が18%
以上必要であるので始めから繊維体m*20%のものを
予め成形させておく。
第 2 表(実験2) 4i位K z/a m”第3表
はAI−12%S i −0,5%M、−2%Cu合金
湯を鋳込んで得られた鋳造体(A)の複合鋳造部分から
径92a+m、厚さ15mmの円盤状に切出し、第2図
に示す耐熱疲労試験過程を1サイクル(=60秒)とし
、各繊維複合鋳造体(A)にクラックが最初に現われる
迄のサイクル数を比較した結果を示す。
はAI−12%S i −0,5%M、−2%Cu合金
湯を鋳込んで得られた鋳造体(A)の複合鋳造部分から
径92a+m、厚さ15mmの円盤状に切出し、第2図
に示す耐熱疲労試験過程を1サイクル(=60秒)とし
、各繊維複合鋳造体(A)にクラックが最初に現われる
迄のサイクル数を比較した結果を示す。
第 3 表(実験3)
実験1〜3の結果から本発明によって作られた複合鋳造
体(A)は複合部分に於る機械的強度に於て殆ど方向性
を示さず、極めて均質なものであり、且つ耐熱疲労強度
の大幅な向上が得られることが確認された。
体(A)は複合部分に於る機械的強度に於て殆ど方向性
を示さず、極めて均質なものであり、且つ耐熱疲労強度
の大幅な向上が得られることが確認された。
発明の効果
このように本発明の製造法は、繊維の方向が水平に揃う
共に繊維の密度が均質である成形体(2)を鋳型内にセ
ー、トし、その鋳型にアルミニウム合金等の金属(3)
を鋳込むことにより、従来のマット状、バルク状から作
られた繊維成形体よりも繊維密度が極めて均質であるた
め比較的低い鋳造圧でも金属湯の流れが良く、m雄の空
間部に充分に金属(3)が浸透されて均質な複合鋳造体
(A)を製造でき、機械的強度・耐摩耗性が向トする。
共に繊維の密度が均質である成形体(2)を鋳型内にセ
ー、トし、その鋳型にアルミニウム合金等の金属(3)
を鋳込むことにより、従来のマット状、バルク状から作
られた繊維成形体よりも繊維密度が極めて均質であるた
め比較的低い鋳造圧でも金属湯の流れが良く、m雄の空
間部に充分に金属(3)が浸透されて均質な複合鋳造体
(A)を製造でき、機械的強度・耐摩耗性が向トする。
また本発明の製造法は、従来の毛玉を用いる製造法では
不可能であった繊維体積率lO〜18%の繊維成形体(
2)の成形が可能となり、繊維強化が良好な繊維体積率
lO〜20%の全範囲の繊維成形体(2)が容易に製造
出来るのである。
不可能であった繊維体積率lO〜18%の繊維成形体(
2)の成形が可能となり、繊維強化が良好な繊維体積率
lO〜20%の全範囲の繊維成形体(2)が容易に製造
出来るのである。
しかも繊維成形体(2)には屈曲した繊維材(1)が殆
ど含まれていないので、耐熱疲労試験(実験3)に於て
は従来の毛玉状から作られたものと比べると2倍の耐久
サイクル数を示し、また回転面げによる疲労試験に於て
も疲労強度が毛玉状から作られたものより40%向上さ
れ、耐熱疲労特性等の改善が顕著である等の効果を奏す
る。
ど含まれていないので、耐熱疲労試験(実験3)に於て
は従来の毛玉状から作られたものと比べると2倍の耐久
サイクル数を示し、また回転面げによる疲労試験に於て
も疲労強度が毛玉状から作られたものより40%向上さ
れ、耐熱疲労特性等の改善が顕著である等の効果を奏す
る。
第1図は本発明の製造過程例の概要を示したブロック図
、第2図は耐熱疲労試験内容を示す図、第3図は本発明
に係るtli誰成形成形体施例を示す斜視図、第4図は
従来の毛玉状から作られた成形体を示す斜視図、第5図
は本発明によって出来りつだ部品例を示す一部切欠いた
正面IZである。 (1)・・・無4yj、質短繊維材(?)・・・成形体
(3)・・・金属 以」二 特許出願代理人 弁理士 松 岡 宏、’、、−′j、、+jう、4
1/ 第7図 ]蓋[ 第3図 第4図 第c図
、第2図は耐熱疲労試験内容を示す図、第3図は本発明
に係るtli誰成形成形体施例を示す斜視図、第4図は
従来の毛玉状から作られた成形体を示す斜視図、第5図
は本発明によって出来りつだ部品例を示す一部切欠いた
正面IZである。 (1)・・・無4yj、質短繊維材(?)・・・成形体
(3)・・・金属 以」二 特許出願代理人 弁理士 松 岡 宏、’、、−′j、、+jう、4
1/ 第7図 ]蓋[ 第3図 第4図 第c図
Claims (1)
- 予め水平方向に堆積した無機質短繊維材(1)に結合剤
をもって所定形状の成形体(2)に成形させ、該成形体
(2)を鋳型内の所定位置にセットし、その鋳型にアル
ミニウム合金等の金属(3)を鋳込んで鋳造することを
特徴とする繊維強化複合鋳造体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62270032A JPH01113162A (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 繊維強化複合鋳造体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62270032A JPH01113162A (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 繊維強化複合鋳造体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01113162A true JPH01113162A (ja) | 1989-05-01 |
Family
ID=17480582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62270032A Pending JPH01113162A (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 繊維強化複合鋳造体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01113162A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5329983A (en) * | 1991-10-08 | 1994-07-19 | Arnold J. Cook | Sealed chamber die castings of metal matrix components |
| FR2764027A1 (fr) | 1997-05-27 | 1998-12-04 | Aisin Seiki | Dispositif de commande d'un systeme de changement de vitesses automatique pour les voitures |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6117266A (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気カ−ド記録再生装置の磁気ヘツド保持装置 |
| JPS6130608A (ja) * | 1984-07-19 | 1986-02-12 | Nikkei Kako Kk | 無機質短繊維材とアルミニウムの複合粒状物の製造方法 |
| JPS62139840A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-23 | Toyota Motor Corp | ムライト結晶含有アルミナ連続繊維強化金属複合材料 |
-
1987
- 1987-10-26 JP JP62270032A patent/JPH01113162A/ja active Pending
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