JPH02268962A - 繊維強化複合部材の製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維強化複合部材の製造方法に係り、特に繊
維強化成形体と鋳造金属との複合部にクラックを生じな
いようにした繊維強化複合部材の製造方法に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題） ７最近、製品の比強度、比剛性を高くする目的でセラミ
ック（Ｓ　ｉ　ｃ、　　Ｓ　ｉ　３Ｎ４゜Ａｌ２Ｏ３，
に２０・５Ｔｉ０２、カーボン）等のウィスカー、粒子
、短繊維、長繊維により構成された繊維強化成形体にア
ルミニュウムの如き金属または合金をマトリックス金属
として複合した繊維強化複合部材の開発が行われている
。

例えば、この繊維強化複合部材をピストンに適用する場
合には第５図に示すようにその頭部が機械的強度が高（
摩耗性等がない繊維強化成形体１１により形成され、ス
カート部は母材となる機械的強度が高い金属または合金
１２により形成されている。

この繊維強化成形体１１と合金１２との複合化には、ま
ず、第４図に示すように繊維強化成形体１１をあらかじ
め６００℃〜８００℃の温度に余熱してから金型１３に
入れ、つぎに母材とすべき軽合金１２を溶湯状態にして
金型１３に注いだ後、加圧パンチ１５により加圧し繊維
強化成形体１１の内部空隙部に合金１２を含浸して凝固
させる。

この凝固されたピストン１０は金型１３から取出し熱処
理されて最終製品とされる。

ところが１、このような方法により製造されたピストン
１０には、繊維強化成形体１１と合金１２の製造工程、
特に、熱処理するときに繊維強化成形体１１と合金１２
との複合部材の熱膨張率の違いにより、各複合部材がそ
れぞれ異なった熱変形を行なうため、繊維強化成形体１
１と合金１２の複合境界部Ａにクラックが生じることが
ある。

また、この製造方法では繊維強化成形体１１の空隙部に
合金１２が注入されて含浸されるものであるため、複合
時に繊維強化成形体１１中の空隙部に存在する空気が金
型１３から外部に排出されず繊維強化成形体１１の内部
に残存したままとなることがあり、この空気が、熱処理
時に、繊維強化成形体１１に溶解され、この繊維強化成
形体１１にブリスタが発生することがある。

その他、この製造方法では繊維強化成形体１１が金型１
３に直接に接触するため、余熱された繊維強化成形体１
１が金型１３によって冷却され鋳造時には温度が低下し
て適温による良好な複合化ができないことがある。

さらに、余熱された繊維強化成形体１１等を直接に金型
１３に出入れ操作するので、この操作中に繊維強化成形
体１１が型部れを起こしたり、さらにまた、注湯初期の
汚れた溶湯が繊維強化成形体１１に残り機械的性能、品
質低下等を起こす恐れがある等の問題がある。

本発明は、上記各問題を解決すべくなされた繊維強化複
合部材の製造方法を得るにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、繊維強化成形体と母材となる鋳造用金属とを
加圧複合化するようにしたものにおいて、繊維強化成形
体の一側面および外側面に多孔性耐火物成形体を層着し
、この繊維強化成形体を余熱した後前記多孔性耐火物成
形体が金型の内壁に内接するように金型内に挿入し、こ
の金型に鋳造用金属を注入しこの鋳造用金属と前記繊維
強化成形体および多孔性耐火物成形体とを一体に加圧成
形して複合体にした後、この複合体を取出し前記多孔性
耐火物成形体と鋳造用金属の不要部分を切削除去するよ
うにしたものである。

（作　用） 繊維強化成形体の外囲に多孔性耐火物成形体が層着しで
あるので、母材である鋳造用金属を注入加圧時に、繊維
強化成形体中の空気は多孔性耐火物成形体中に移動し、
繊維強化成形体中に残留することがなく、また最初の汚
れた金属も上記体長孔性耐火物成形体へ移動し、成形品
の特性の低下をもたらすこともない。さらに、成形品の
切削加工時にクラックが発生し易い部分が切削除去され
、成形品としての品質向上が図かれる。

（実施例） 以下図面について本発明製造方法の一実施例をピストン
に適応した場合につき説明する。なお、第４図および第
５図と同一部分は同一符号を付しその詳細な説明を省略
する。

符号２０で示す繊維強化成形体は、セラミックス等のウ
ィスカー、粒子、短繊維、長繊維により構成した円柱状
のものであって、この繊維強化成形体２０には、通常４
０〜９５％の空隙がある。

この繊維強化成形体２０には、その−側面および外側面
にはアルミナ、ムライト、はう珪酸アルミニュム、石綿
等で製造された多孔性耐火物成形体２２が層着される。

この繊維強化成形体２０は、多孔性耐火物成形体２２と
ともに電気ヒータ等の加熱装置（図示しない）により６
００℃〜８００℃の温度に余熱される。この余熱された
繊維強化成形体２０は、外部の多孔性耐火物成形体２２
が金型１３の内壁に接しかつその多孔性耐火物成形体２
２が層着されていない面が上方になるように金型１３に
挿入する。そして、この繊維強化成形体２０を挿入した
金型１３内には溶湯状の鋳造用金属１２を注入する。そ
の後この金属１２を加圧バンチ１５により加圧し、金属
１２を繊維強化成形体２０および多孔性耐火物成形体２
２の内部に含浸凝固させて複合体が形成される。この金
属１２が繊維強化成形体２０の空隙部に含浸される時に
、最初の汚い金属１２が繊維強化成形体２０の空隙部を
介して耐火物成形体２２に移され、繊維強化成形体１０
の内部には中間部のきれいな金属１２のみが残る。

したがって繊維強化成形体２０すなわち、ピストン１０
の機械的特性、品質を低下させることがない。また、こ
の鋳造金属１２の加圧の時、繊維強化成形体２０の空気
が耐火物成形体２２に移動されるので繊維強化成形体２
０内にブリスタを発生させることがない。

このように成形されたピストン１０は金型１３から取外
され図示しない加熱処理装置により熱処理された後、ピ
ストン１０としては不要な鋳造金属１２および耐火物成
形体２２が切削装置により切削され最終製品としてのピ
ストン１０が得られる。

このピストン１０の一連の製造工程、特に繊維強化成形
体２０と鋳造金属１２の熱処理中においては、繊維強化
成形体２０の外周部に耐火物成形体２２の層が設けられ
ているから熱膨張差によりクラックが発生し易い部分は
主に耐火物成形体２２と鋳造金属１２との間となり、こ
の耐火物成形体２２と鋳造金属１２との間に生じるクラ
ック部は最終的にはピストン１０を成形するときに切削
装置により切削されるのでピストン１０にはクラックを
残さない良好なものとすることができる。

また、前記耐火物成形体２２は、金型１３で繊維強化成
形体１０と鋳造金属１２とを鋳造、加圧する時に保温作
用を兼ねるので複合化を適温で行うことができる。

〔発明の効果〕

繊維強化成形体に多孔性耐火物成形体を層着し、この繊
維強化成形体を余熱してから金型に入れ、鋳造金属の注
入し、これら繊維強化成形体、多孔性耐火物成形体およ
び鋳造金属の加圧成形し複合材料を成形した後、熱処理
を行い切削性のよい上記多孔性耐火物成形体を切削除去
するようにしたから、クラックが発生し易い部分は製品
への加工時に切削除去され繊維強化成形体と鋳造金属の
間にクラックのない成形品を得ることができる。

しかも、耐火物成形体は多孔性のものであるため、鋳造
時に繊維強化成形体の空気が耐火物成形体に移動し、こ
の空気により繊維強化成形体にブリスタを発生させるこ
とがない。さらに、鋳造金属は耐火物成形体内にも移動
するため、初期の汚い金属により成形品の特性を落とす
こともない。

さらにまた、この耐火物成形体は繊維強化成形体の保温
も行うから良好な複合部材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明繊維強化成形体の断面図、第２図は繊
維強化成形体と鋳造金属との複合体の断面図、第３図は
、本発明の方法により製造したピストンの断面図、第４
図および第５図は、従来の方法による繊維強化複合成形
体の製造方法を説明する概略的な説明図である。 １０・・・ピストン、１１．２０・・・繊維強化成形体
、１２・・・鋳造金属、１３・・・金型、１４・・・電
気ヒータ、１５・・・加圧パンチ、２１・・・開口部、
２２・・・耐火物成形体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 繊維強化成形体と母材となる鋳造用金属とを加圧複合化
   するようにしたものにおいて、繊維強化成形体の一側面
   および外側面に多孔性耐火物成形体を層着し、この繊維
   強化成形体を余熱した後前記多孔性耐火物成形体が金型
   の内壁に内接するように金型内に挿入し、この金型に鋳
   造用軽合金を注入し鋳造用金属と前記繊維強化成形体お
   よび多孔性耐火物成形体とを一体に加圧成形して複合体
   にした後、この複合体を取出し前記多孔性耐火物成形体
   と鋳造用金属の不要部分を切削除去するようにした繊維
   強化複合部材の製造方法