JPH02137662A - 繊維強化金属部品の製造方法 - 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 この発明は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等を
セラミックス繊維にて強化した繊維強化従来の技術 従来から、アルミニウム合金やマグネシウム合金の強度
や耐摩耗性を高めるために、これらをマトリクス金属と
し、かつアルミナ等のセラミックス繊維や金属繊維等を
配合して繊維強化金属複合材料とすることが行われてい
る。

例えば内燃機関のピストンには、アルミニウム合金やマ
グネシウム合金をマトリクス金属とした繊維強化金属が
用いられつつあるが、その製造方法としては、先ずアル
ミナ繊維等のセラミックス繊維を圧縮成形して、第４図
に示すようなピストン形状に近似した繊維成形体１を形
成する。そして、この繊維成形体１を加熱した状態で高
圧鋳造装置の金型２、詳しくはそのコア型３にセットす
る。次いで、この金型２のキャビティ４内にアルミニウ
ム合金もしくはマグネシウム合金の溶湯を注湯し、かつ
加圧ポンチ５により加圧して、そのまま凝固させる。

これにより、所望のピストン形状に略沿った成形品が得
られるので、その外周面や頂面等の必要部位を機械加工
し、かつ第５図に示すようにピストンリング溝６等の機
械加工を施して最終的にピストンが完成する（例えば特
開昭６１−１３３３５９号公報等）。

発明が解決しようとする課題 例えば、上記のようなピストンにおいては、その内側面
には特に機械加工が施されることはなく、鋳造品の表面
がそのまま製品表面となる。更に詳しくは、この内側表
面は繊維成形体Ｉの表面がそのまま露出した形となる。

しかしながら、実際には、繊維成形体ｌをコア型３にセ
ットする際に成形体１と型面とが完全には一致せず、多
少の隙間７が生じるので、そこに溶湯が侵入し、最終的
には、繊維成形体１つまり繊維強化複合材料部分の表面
にマトリクス金属のみからなる薄い金属層８（第５図参
照）が生じてしまう。

この金属層８は薄くかつ当然のことながら強度が低いの
で、ピストンの使用時に、繊維強化金属層との界面の剥
離等によって容易に亀裂が生じ、更にこの亀裂が繊維強
化金属層に伝播して、ピストン全体の強度を低下させて
しまう虞れがある。

尚、鋳造後に機械加工を施す表面部分には、上記のよう
な薄い金属層が生じていても、勿論何隻差一 し支えない。

課題を解決するための手段 そこで、この発明は、セラミックス等の繊維を所定形状
に成形してなる繊維成形体を金型内にセットし、これに
マトリクス金属の溶湯を注湯して一体に成形するように
した繊維強化金属部品の製造方法において、上記繊維成
形体の金型当接面の少なくともそのまま製品表面となる
部分に、予め硬化性シリコンや耐熱樹脂等の封孔剤を塗
布するようにしたことを特徴としている。

作用 本発明では、繊維成形体を金型内にセットする前に封孔
剤が塗布される。この封孔剤によって繊維成形体の表面
が薄く覆われた状態となるので、仮に封孔剤層表面と金
型表面との間に多少の隙間があったとしても、成形後の
繊維強化金属層表面にマトリクス金属のみの金属層が付
着するようなことがない。

実施例 以下、この発明の一実施例を第１．２図に基づいて説明
する。

この実施例は、内燃機関のピストンの製造に本発明を適
用したものであって、先ずアルミナ繊維等のセラミック
ス繊維を圧縮成形して、ピストン形状に近似した繊維成
形体ｌを形成する。次に、この繊維成形体１の内側の金
型当接面つまりコア型３と接する而に、封孔剤として硬
化性シリコンをディッピングにて塗布し、かつ乾燥させ
て、薄い硬化性シリコン層１１を形成する。

次に、この繊維成形体ｌを、硬化性シリコンがセラミッ
クス化しない温度で予熱し、ｉｔ；７７圧鋳造装置の金
型２、詳しくはそのコア型３にセットする。

そして、直ちにマグネシウム合金あるいはアルミニウム
合金の溶湯をキャビティ４内に注湯し、かつ加圧ポンチ
５により所定圧力にまで加圧しながら凝固させる。

そして、得られた成形品の外周面や頂面等の必要部位を
機械加工し、かつピストンリング溝６等の機械加工を施
して、最終的に第２図に示すようなピストンが完成する
。尚、内側面の硬化性シリコン層１１は適当な加熱処理
等によって除去すれば良い。

このようにして成形されたピストンを切断して複合状態
を検査したところ、コア型３と接していた内側面に、マ
トリクス金属のみの金属層は全く認められなかった。

すなわち、上記のように封孔剤例えば硬化性シリコンを
塗布しておくことによって、コア型３との密着性が向−
１−シ、溶湯が侵入する隙間が生じにくくなる。しかも
、仮に硬化性シリコン層１１と型面との間に、若干の隙
間があったとしても、繊維成形体１表面が硬化性シリコ
ン層１１によって封孔されているので、マトリクス金属
層の付着が阻止されるのである。

次に、第３図は、コア型３と接する繊維成形体Ｉ内側面
に比較的浅いアンダーカット部分１２を有する場合の例
を示している。

この場合には、繊維成形体１内側面に封孔剤例えば硬化
性シリコンを塗布することによって、アンダーカット部
分１２が略平坦もしくは凹凸か弱められた状態となる。

そして、コア型３としては、アンダーカット部分を備え
ていない形状のものが用いられる。

このようにして、溶湯の注湯、加圧を行えば、アンダー
カット部分１２では溶湯が繊維成形体ｌ内部のみに浸透
し、硬化性シリコン層１１によってコア型３側への漏出
が阻止されるので、繊維成形体１の成形形状に沿ったア
ンダーカット形状を確実に得ることができる。

すなわち、分割したコア型を用いずとも、アンダーカッ
ト形状の成形を容易に行うことが可能となる。

尚、この発明は上述したピストン以外に種々の繊維強化
金属部品の製造に応用できるのは勿論である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る繊維強化
金属部品の製造方法によれば、繊維成形体表面つまり繊
維強化金属層表面に、マトリクス金属のみからなる薄い
金属層が形成されることがない。そのため、強度低下の
原因となる亀裂の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る製造方法の一実施例を示す説明
図、第２図はこの製造方法によって製造されたピストン
の断面図、第３図はアンダーカット部分を有する場合の
実施例を示す説明図、第４図は従来の製造方法を示す説
明図、第５図はこの製造方法による従来のピストンの断
面図である。 １・・・繊維成形体、３・・・コア型、１１・・・硬化
性シリコン層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス等の繊維を所定形状に成形してなる
   繊維成形体を金型内にセットし、これにマトリクス金属
   の溶湯を注湯して一体に成形するようにした繊維強化金
   属部品の製造方法において、上記繊維成形体の金型当接
   面の少なくともそのまま製品表面となる部分に、予め封
   孔剤を塗布することを特徴とする繊維強化金属部品の製
   造方法。