JPH0143821B2 - - Google Patents
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- JPH0143821B2 JPH0143821B2 JP61023070A JP2307086A JPH0143821B2 JP H0143821 B2 JPH0143821 B2 JP H0143821B2 JP 61023070 A JP61023070 A JP 61023070A JP 2307086 A JP2307086 A JP 2307086A JP H0143821 B2 JPH0143821 B2 JP H0143821B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/08—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments by contacting the fibres or filaments with molten metal, e.g. by infiltrating the fibres or filaments placed in a mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鋳型内の繊維材料に低い圧力で軽金
属溶湯を含浸し、溶湯を高い圧力で凝固させる、
繊維補強軽金属鋳造片の製造方法に関する。
属溶湯を含浸し、溶湯を高い圧力で凝固させる、
繊維補強軽金属鋳造片の製造方法に関する。
繊維補強軽金属鋳造片、特に無機繊維で補強さ
れた軽金属鋳造片は、両方の材料の良好な性質が
まとめられるので、次第に関心をよんでいる。こ
のような鋳造片の製造は、例えばドイツ特許第
2644272号明細書によれば、無機繊維材料から成
る補強挿入片を含む鋳型へ軽金属溶湯を注入し、
続いて高い圧力で溶湯を凝固させるようにして行
なわれる。
れた軽金属鋳造片は、両方の材料の良好な性質が
まとめられるので、次第に関心をよんでいる。こ
のような鋳造片の製造は、例えばドイツ特許第
2644272号明細書によれば、無機繊維材料から成
る補強挿入片を含む鋳型へ軽金属溶湯を注入し、
続いて高い圧力で溶湯を凝固させるようにして行
なわれる。
この目的のためこれまで一般に長繊維または無
端繊維が使用された。しかしこれらの繊維の欠点
は価格が非常に高いことで、このためこれらの繊
維で補強される鋳造片の広範な使用が実際上妨げ
られていた。
端繊維が使用された。しかしこれらの繊維の欠点
は価格が非常に高いことで、このためこれらの繊
維で補強される鋳造片の広範な使用が実際上妨げ
られていた。
値ごろのセラミツク繊維も公知であり、その製
造は簡略に述べると次のように行なわれる。まず
紡糸可能な無機または有機溶液、または無機また
は有機の沈殿防止剤中に繊維基本成分がある紡糸
可能な懸濁液が製造される。この液体が紡糸され
て先駆体糸になる。この糸が焼成されて、非常に
小さい粒度をもつ酸化物セラミツク糸になる。こ
の製造方法により、これらの繊維は非常に安価で
あるが、方向性のないばらばらな綿または毛とし
て生ずるという欠点をもつている。ばらばらな綿
または毛は単位容積あたり非常にわずかな繊維割
合しかもたず、綿または毛の個々の繊維は全く方
向性がないので、主要方向が存在しない。焼成過
程により繊維は一部湾曲部をもつているので、例
えば炭素短繊維において普通であるように方向性
のある短繊維不織布への加工は実際上不可能であ
る。したがつてこれらの繊維は綿としてのみ使用
できる。軽金属鋳造片を補強するためこれらの綿
を使用することは原理的には可能である。しかし
製造された綿の単位容積あたりの繊維割合は小さ
すぎるので、綿を圧縮して繊維成形体にせねばな
らないが、これは綿に非常に高い含有量の一時的
または永続的に作用する結合剤を混合する場合に
のみ可能である。しかしこの結合剤は多くの点で
不利である。さらに圧縮された繊維塊は浸入する
金属に対して大きい抵抗を与えるので、完全に含
浸されて気孔のない軽金属鋳造片を製造すること
は非常に困難で、比較的高い不良品率でのみ可能
である。
造は簡略に述べると次のように行なわれる。まず
紡糸可能な無機または有機溶液、または無機また
は有機の沈殿防止剤中に繊維基本成分がある紡糸
可能な懸濁液が製造される。この液体が紡糸され
て先駆体糸になる。この糸が焼成されて、非常に
小さい粒度をもつ酸化物セラミツク糸になる。こ
の製造方法により、これらの繊維は非常に安価で
あるが、方向性のないばらばらな綿または毛とし
て生ずるという欠点をもつている。ばらばらな綿
または毛は単位容積あたり非常にわずかな繊維割
合しかもたず、綿または毛の個々の繊維は全く方
向性がないので、主要方向が存在しない。焼成過
程により繊維は一部湾曲部をもつているので、例
えば炭素短繊維において普通であるように方向性
のある短繊維不織布への加工は実際上不可能であ
る。したがつてこれらの繊維は綿としてのみ使用
できる。軽金属鋳造片を補強するためこれらの綿
を使用することは原理的には可能である。しかし
製造された綿の単位容積あたりの繊維割合は小さ
すぎるので、綿を圧縮して繊維成形体にせねばな
らないが、これは綿に非常に高い含有量の一時的
または永続的に作用する結合剤を混合する場合に
のみ可能である。しかしこの結合剤は多くの点で
不利である。さらに圧縮された繊維塊は浸入する
金属に対して大きい抵抗を与えるので、完全に含
浸されて気孔のない軽金属鋳造片を製造すること
は非常に困難で、比較的高い不良品率でのみ可能
である。
したがつて本発明の課題は、大きい繊維割合を
もつにもかかわらず、単位容積あたり繊維割合の
少ないばらばらな繊維の綿または毛から出発でき
る繊維補強軽金属鋳造片の製造方法を見出ことに
ある。
もつにもかかわらず、単位容積あたり繊維割合の
少ないばらばらな繊維の綿または毛から出発でき
る繊維補強軽金属鋳造片の製造方法を見出ことに
ある。
この課題を解決するため本発明によれば、繊維
材料として、溶液紡糸されて焼成された無機ばら
繊維から成るもつれ繊維を使用し、このもつれ繊
維を過剰な軽金属溶湯で含浸し、もつれ繊維を圧
縮しながら過剰な軽金属溶湯を除去し、軽金属溶
湯の流出を停止し、繊維の混入した軽金属溶湯を
凝固させる。
材料として、溶液紡糸されて焼成された無機ばら
繊維から成るもつれ繊維を使用し、このもつれ繊
維を過剰な軽金属溶湯で含浸し、もつれ繊維を圧
縮しながら過剰な軽金属溶湯を除去し、軽金属溶
湯の流出を停止し、繊維の混入した軽金属溶湯を
凝固させる。
この方法は鋳造へまずもつれ繊維を入れること
にある。このもつれ繊維はばらばらな綿または毛
として入れることができるが、非常にばらばらで
もよくかつ非常にわずかな結合剤を含む繊維成形
体も入れることができる。このような繊維成形体
は、例えば耐火工業において普通の技術により簡
単かつ安価に製造される。例えば軽量フエルト
板、軽量繊維体等を製造し、それから鋳型への挿
入に適した成形体を打抜くことができる。軽金属
鋳造片における一定の繊維割合を保証するため、
常に同じ重量の繊維を鋳型へ入れねばならない。
これは、上述したばらばらのあらかじめ圧縮され
た成形体を使用すると最も簡単である。その際成
形体が鋳型の側壁を漏れなく閉鎖すると特に有利
である。側壁とのこの摩擦結合によつて、繊維が
鋳型から押出される確率は非常に小さくなる。し
かし例外的に押出される危険があると、一時的な
保持可能性を考慮でき、例えば網板、挿入線等に
より繊維の移動を防止し、場合によつてはこれら
を完成した軽金属鋳造片中に残すことができる。
必要な量のもつれ繊維を鋳型へ入れた後、鋳型内
のもつれ繊維に軽金属溶湯を低い圧力で含浸させ
る。
にある。このもつれ繊維はばらばらな綿または毛
として入れることができるが、非常にばらばらで
もよくかつ非常にわずかな結合剤を含む繊維成形
体も入れることができる。このような繊維成形体
は、例えば耐火工業において普通の技術により簡
単かつ安価に製造される。例えば軽量フエルト
板、軽量繊維体等を製造し、それから鋳型への挿
入に適した成形体を打抜くことができる。軽金属
鋳造片における一定の繊維割合を保証するため、
常に同じ重量の繊維を鋳型へ入れねばならない。
これは、上述したばらばらのあらかじめ圧縮され
た成形体を使用すると最も簡単である。その際成
形体が鋳型の側壁を漏れなく閉鎖すると特に有利
である。側壁とのこの摩擦結合によつて、繊維が
鋳型から押出される確率は非常に小さくなる。し
かし例外的に押出される危険があると、一時的な
保持可能性を考慮でき、例えば網板、挿入線等に
より繊維の移動を防止し、場合によつてはこれら
を完成した軽金属鋳造片中に残すことができる。
必要な量のもつれ繊維を鋳型へ入れた後、鋳型内
のもつれ繊維に軽金属溶湯を低い圧力で含浸させ
る。
この含浸は公知の技術例えば低圧鋳造法により
行なうことができる。もつれ繊維は非常にばらば
らなので、軽金属溶湯に対してわずかな抵抗しか
与えず、閉じ込められた空気またはガスも容易に
逃げる。したがつて鋳型内におけるもつれ繊維を
一時的に保持できることは一般に必要でない。低
圧鋳造装置の（1bar以下の）小さい送り込み圧
力は含浸のために充分である。この含浸は比較的
ゆつくり行なうことができるので、最小の圧力で
充分である。高温の軽金属量は繊維量より著しく
大きいので、繊維が注入の際軽金属溶湯を冷却さ
せることはない。したがつて軽金属が含浸の際も
つれ繊維中で凝固することはない。鋳型の側壁の
適当な絶縁または加熱によつて、流動する軽金属
を側壁の所でも遅れて凝固させることができる。
鋳型が過剰な軽金属を含んでいると、もつれ繊維
の同時圧縮によりこの過剰分が再び押出される。
その際もつれ繊維が圧縮されて、成形体の容積が
減少する。軽金属としてはマグネシウムが特に適
している。なぜならば、マグネシウムは酸化アル
ミニウム、ムライト、これらの混合物またはほう
けい酸アルミニウムから成る繊維、したがつて
Al2O3含有量が高くSiO2含有量が低い酸化物セラ
ミツク繊維にぬれて、押出しにより過剰な軽金属
を容易に除去することができるからである。押出
しの際、注入開口を通して過剰分を溶湯だめへ戻
すのがよい。その際もつれ繊維の含浸に使用され
た低い送り込み圧力はそのままにすることができ
るが、取去ることもできる。もつれ繊維は圧縮の
際わずかしか抵抗を及ぼさず、比較的高い密度に
圧縮することができる。
行なうことができる。もつれ繊維は非常にばらば
らなので、軽金属溶湯に対してわずかな抵抗しか
与えず、閉じ込められた空気またはガスも容易に
逃げる。したがつて鋳型内におけるもつれ繊維を
一時的に保持できることは一般に必要でない。低
圧鋳造装置の（1bar以下の）小さい送り込み圧
力は含浸のために充分である。この含浸は比較的
ゆつくり行なうことができるので、最小の圧力で
充分である。高温の軽金属量は繊維量より著しく
大きいので、繊維が注入の際軽金属溶湯を冷却さ
せることはない。したがつて軽金属が含浸の際も
つれ繊維中で凝固することはない。鋳型の側壁の
適当な絶縁または加熱によつて、流動する軽金属
を側壁の所でも遅れて凝固させることができる。
鋳型が過剰な軽金属を含んでいると、もつれ繊維
の同時圧縮によりこの過剰分が再び押出される。
その際もつれ繊維が圧縮されて、成形体の容積が
減少する。軽金属としてはマグネシウムが特に適
している。なぜならば、マグネシウムは酸化アル
ミニウム、ムライト、これらの混合物またはほう
けい酸アルミニウムから成る繊維、したがつて
Al2O3含有量が高くSiO2含有量が低い酸化物セラ
ミツク繊維にぬれて、押出しにより過剰な軽金属
を容易に除去することができるからである。押出
しの際、注入開口を通して過剰分を溶湯だめへ戻
すのがよい。その際もつれ繊維の含浸に使用され
た低い送り込み圧力はそのままにすることができ
るが、取去ることもできる。もつれ繊維は圧縮の
際わずかしか抵抗を及ぼさず、比較的高い密度に
圧縮することができる。
過剰な軽金属溶湯の除去によりもつれ繊維が所
望の密度に圧縮されると、軽金属溶湯のそれ以上
の流出が停止される。今や圧縮圧力が高い値に高
められ、その際溶湯が凝固せしめられる。公知の
ように溶湯が方向づけて凝固せしめられると、鋳
造片の品質にとつて有利である。これは適切な冷
却または他の手段によつて行なうことができる。
（鋳型の安定性に応じて2000barまで可能な）高
い圧力を凝固段階で生ずることによつて、繊維の
間にあつてまだ含浸されない最後の空所も満たさ
れ、金属の鋳造片収縮が相殺される（補給）の
で、収縮空隙は微視的にも巨視的にも生じない。
凝固段階の終りに軽金属鋳造片は所望の寸法をと
り、鋳型から取出すことができる。
望の密度に圧縮されると、軽金属溶湯のそれ以上
の流出が停止される。今や圧縮圧力が高い値に高
められ、その際溶湯が凝固せしめられる。公知の
ように溶湯が方向づけて凝固せしめられると、鋳
造片の品質にとつて有利である。これは適切な冷
却または他の手段によつて行なうことができる。
（鋳型の安定性に応じて2000barまで可能な）高
い圧力を凝固段階で生ずることによつて、繊維の
間にあつてまだ含浸されない最後の空所も満たさ
れ、金属の鋳造片収縮が相殺される（補給）の
で、収縮空隙は微視的にも巨視的にも生じない。
凝固段階の終りに軽金属鋳造片は所望の寸法をと
り、鋳型から取出すことができる。
完成した鋳造片において、一般に数cmの長さと
約２ないし5μｍの直径とをもつ繊維から全不規
則に構成されたもつれ繊維は、圧縮により圧縮方
向に対して直角に著しい方向性をとることがわか
つた。
約２ないし5μｍの直径とをもつ繊維から全不規
則に構成されたもつれ繊維は、圧縮により圧縮方
向に対して直角に著しい方向性をとることがわか
つた。
図には本発明による方法の経過が概略的に示さ
れている。
れている。
第１図に概略的に示す鋳型は、底板１上に取付
けられる型底２と、完成した成形体を型底２から
取除くため矢印で示すように分離可能な２つの型
壁３と、型壁３により形成される空間へちようど
はまりかつ移動可能なラム７をもつ型上部６から
成る。
けられる型底２と、完成した成形体を型底２から
取除くため矢印で示すように分離可能な２つの型
壁３と、型壁３により形成される空間へちようど
はまりかつ移動可能なラム７をもつ型上部６から
成る。
型下部にはばらばらなもつれ繊維８が挿入され
る。それから第２図に示すように、上昇管４を通
して鋳型へ軽金属溶湯が注入されて、もつれ繊維
８が含浸される。底板１には摺動棒５が設けられ
て、溶湯の流入または流出を停止することができ
る。続いで第３図のようにラム７が下降せしめら
れて、過剰な軽金属溶湯がもつれ繊維８を圧縮し
ながら再び押出される。この押出しは、その時点
に鋳型内で軽金属溶湯の凝固がおこらないよう
に、迅速に行なう。過剰分が押出されて、もつれ
繊維の所望の圧縮度になると、摺動棒５により、
第４図に示すように軽金属溶湯のそれ以上の流出
が停止される。しかしラム押圧力は維持されるの
で、溶湯に高い圧力が生ずる。型上部６の大きい
質量により、今や上から下への軽金属の凝固が行
なわれ、場合によつては型上部６の付加的な冷却
により凝固を促進することができる。鋳型内の圧
力を引続き維持することにより、金属の凝固収縮
が連続的に相殺されるので、収縮空隙は生じな
い。第５図は高い圧力を受けている凝固段階の終
りを示している。鋳造片は今や鋳型内で最終的に
凝固し、その際鋳造片の容積は第４図による凝固
段階の始めにおけるよりわずか小さい。さらに冷
却した後、鋳型を開いて、完成した軽金属鋳造片
を取出すことができる。誤解を除くため、ここで
再度指摘すべきことは、本方法が概略的にのみ示
されていることである。特に圧縮段階および凝固
段階におけるラム７の行程、実際の行程には一致
していない。
る。それから第２図に示すように、上昇管４を通
して鋳型へ軽金属溶湯が注入されて、もつれ繊維
８が含浸される。底板１には摺動棒５が設けられ
て、溶湯の流入または流出を停止することができ
る。続いで第３図のようにラム７が下降せしめら
れて、過剰な軽金属溶湯がもつれ繊維８を圧縮し
ながら再び押出される。この押出しは、その時点
に鋳型内で軽金属溶湯の凝固がおこらないよう
に、迅速に行なう。過剰分が押出されて、もつれ
繊維の所望の圧縮度になると、摺動棒５により、
第４図に示すように軽金属溶湯のそれ以上の流出
が停止される。しかしラム押圧力は維持されるの
で、溶湯に高い圧力が生ずる。型上部６の大きい
質量により、今や上から下への軽金属の凝固が行
なわれ、場合によつては型上部６の付加的な冷却
により凝固を促進することができる。鋳型内の圧
力を引続き維持することにより、金属の凝固収縮
が連続的に相殺されるので、収縮空隙は生じな
い。第５図は高い圧力を受けている凝固段階の終
りを示している。鋳造片は今や鋳型内で最終的に
凝固し、その際鋳造片の容積は第４図による凝固
段階の始めにおけるよりわずか小さい。さらに冷
却した後、鋳型を開いて、完成した軽金属鋳造片
を取出すことができる。誤解を除くため、ここで
再度指摘すべきことは、本方法が概略的にのみ示
されていることである。特に圧縮段階および凝固
段階におけるラム７の行程、実際の行程には一致
していない。
本発明による方法によつて、非常に安価に得ら
れる溶液紡糸無機ばら繊維から繊維補強軽金属鋳
造片を製造でき、完成した鋳造片内で本来不規則
な方向をもつこれらの繊維は、ある程度の方向性
をとる。繊維がばらばらな状態で含浸され、含浸
された状態で始めて圧縮され、したがつて高い繊
維割合をもつ繊維補強軽金属鋳造片が製造され、
この鋳造片では所望の繊維密度の繊維塊が軽金属
でもはや充分に含浸不可能なので、本方法は他の
あらゆる繊維にも適している。
れる溶液紡糸無機ばら繊維から繊維補強軽金属鋳
造片を製造でき、完成した鋳造片内で本来不規則
な方向をもつこれらの繊維は、ある程度の方向性
をとる。繊維がばらばらな状態で含浸され、含浸
された状態で始めて圧縮され、したがつて高い繊
維割合をもつ繊維補強軽金属鋳造片が製造され、
この鋳造片では所望の繊維密度の繊維塊が軽金属
でもはや充分に含浸不可能なので、本方法は他の
あらゆる繊維にも適している。
第１図はもつれ繊維を入れられた鋳型の断面を
示し、第２図はもつれ繊維への軽金属溶湯の含浸
段階を示し、第３図は圧縮および押出し段階の始
めを示し、第４図は押出し段階の終りと高圧段階
の始めを示し、第５図は高圧凝固段階の終りを示
す。 ２，３，６……鋳型、８……もつれ繊維、９…
…軽金属溶湯。
示し、第２図はもつれ繊維への軽金属溶湯の含浸
段階を示し、第３図は圧縮および押出し段階の始
めを示し、第４図は押出し段階の終りと高圧段階
の始めを示し、第５図は高圧凝固段階の終りを示
す。 ２，３，６……鋳型、８……もつれ繊維、９…
…軽金属溶湯。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋳型内の繊維材料に低い圧力で軽金属溶湯を
含浸し、溶湯を高い圧力で凝固させる製造方法に
おいて、 (a) 繊維材料として溶液紡糸されて焼成された無
機ばら繊維から成るもつれ繊維を使用し、 (b) このもつれ繊維を過剰な軽金属溶湯で含浸
し、 (c) もつれ繊維を圧縮しながら過剰な軽金属溶湯
を除去し、 (d) 軽金属溶湯の流出を停止し、 (e) 繊維の混入した軽金属溶湯を凝固させること
を特徴とする、繊維補強軽金属鋳造片の製造方
法。 ２ 軽金属溶湯を適切な冷却により方向づけて凝
固させることを特徴とする、特許請求の範囲第１
項に記載の方法。
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| JPH0143821B2 true JPH0143821B2 (ja) | 1989-09-22 |
Family
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