JPH0280166A - 繊維強化金属の製造方法 - 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〕 本発明は、高圧鋳造法により座屈やひずみ等のない、棒
状または管状の繊維強化金属を製造する方法に関するも
のであ゛る。

〔従来の技術〕

高圧鋳造法による繊維強化金属の製造は、通常、金型内
に繊維、あるいは該繊維を成形したものを設置して、金
型内に溶融金属（溶湯）を注ぎ、その後プレス機により
加圧して複合化するという手順で行われている（　Ｈ，
Ｆｕｋｕｎａｇａ、　Ｔ、０ｈｄｅ”Ｐｒｏｇｒｅｓｓ
ｉｎ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
＠　ｏｆ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（１９８２）、１４４
３）。しかし、棒状あるいは管状の繊維強化金属を製造
する場合、繊維あるいは繊維の成形体の軸方向に加圧し
複合化すると、繊維の座屈やひずみが生じて健全な製品
が得られないことがある。この原因について検討したと
ころ、座屈の発生位置は鋳造物の最終凝固位置とよく一
致しており、座屈やひずみの発生には凝固の進行過程が
密接に関係していることが明らかとなった。

一般的な重力鋳造鋳物においては、引は巣のない健全な
鋳物を製造するために、凝固に指向性を持たせて最終凝
固位置が製品部の外となるように、押湯や保温材、冷や
し金などを設置している。凝固による収縮に対して、加
圧により溶融金属を強制的に補給する高圧鋳造法では、
引は巣はほとんど発生しないため、上述のような指向性
凝固への配慮があまりなされてこなかった。ところが、
繊維強化金属の製造に高圧鋳造法を用いる時には、最終
凝固位置となる鋳物の中心部にも繊維強化金属部分がで
きるような方案では、そこに繊維の座屈を生じてしまう
。

〔第１発明の説明〕 本第１発明（特許請求の範囲に記載された発明）は、上
記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、鋳物の
凝固の進行過程を制御することによって、座屈等のない
健全な繊維強化金属を製造することができる方法を提供
しようとするものである。

本第１発明は、高圧鋳造法によって棒状または管状の繊
維強化金属を製造する方法において、金型内における溶
融金属の凝固段階で棒状または管状の繊維強化金属の長
軸方向における該繊維強化金属外の少なくとも一方の溶
融金属部分の温度を繊維強化金属部分の温度よりも高く
することにより溶融金属の最終凝固位置を繊維強化金属
以外の部分にすることを特徴とする繊維強化金属の製造
方法である。

本第１発明によれば、溶融金属の最終凝固位置が繊維強
化金属の製品外となるように凝固の進行過程を制御して
いるので、繊維の座屈やひずみ等のない健全な繊維強化
金属を製造することができる。このように座屈等が発生
しないのは、最終凝固位置を製品外とすることによって
溶融金属に静水圧をかけたまま一方向から凝固させ、繊
維または繊維の成形体の軸方向への凝固の進行に伴って
生ずる不均一な力を極力小さくするためと考えられる。

また、長尺の製品を製造する際には、その長手方向に加
圧するため、加圧パンチの断面積が小さくて良く、容量
の小さいプレス機で良い利点も有する。

〔第２発明の説明〕 以下、本第１発明をより具体的にした発明（本第２発明
とする）を説明する。

本第２発明では、棒状または管状の繊維強化金属を高圧
鋳造法により製造する際に、溶融金属の凝固の進行過程
を制御するものである。

高圧鋳造法としては、通常一般に行われている方法でよ
く、金型内に繊維あるいは繊維の成形体を設置して、こ
の金型内に溶融金属を注入し、その後プレス機等により
加圧し、複合化する。溶融金属の凝固の進行過程を制御
することは、溶融金属の凝固段階で棒状または管状の繊
維強化金属の長軸方向における該繊維強化金属外の少な
くとも一方の溶融金属部分の温度が繊維強化金属本体の
温度よりも高くすることにより行う。これにより、溶融
金属の最終凝固位置を繊維強化金属以外の部分にして、
繊維強化金属本体に座屈やひずみ等の発生を防止するこ
とができる。

繊維強化金属外の少なくとも一方の溶融金属部分の温度
が繊維強化金属部分の温度よりも高くする方法としては
、第１図に示すように、繊維強化金属の製品部分ｌの金
型キャビティー２１の断面積を小さくし、それ以外の部
分２２または／及び２３の断面積を上記製品部分２１の
断面積よりも大きくする。おな、図中の２は金型本体で
ある。

この場合、製品部分以外の金型キャビティー２２または
／及び２３では、断面積が大きいために溶融金属の冷却
速度が遅くなり、該部分での溶融金属の温度が製品部分
２１の温度よりも高くなる。

また、第２図に示すように、金属やセラミックス等の加
熱した物体を保温材３として、繊維強化金属の製品部分
１からその長軸方向に対して離れた箇所に設置する。こ
の場合、製品部分１から長軸方向に対して離れた箇所に
おける溶融金属の温度が保温材により製品部分１本体の
温度よりも高くなる。なお、保温材３の設置は、製品部
分１の長軸方向に対して片側でも両側でもよい。

また、第３図に示すように、繊維強化金属の製品部分ｌ
近傍の金型２０１の温度を低くし、製品部分１の長袖方
向の他の金型２０２または／及び２０３の温度を上記製
品部分１近傍の金型２０１の温度よりも高くする。この
場合、製品部分１近傍の金型２０１の影響により製品部
分１の温度は製品部分１の長袖方向に対して外側部分の
溶融金属の温度よりも低くなる。

本第２発明で用いることができる繊維としては、炭素繊
維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維等、いか
なるものでもよく、また、金属としては、純Ａ２、／１
−Ｍｇ合金、Ａｆ−Ｃｕ合金、ＡＮ−３ｔ系合金、Ｍｇ
合金等、いかなるものでもよい。

［実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 金型内に炭素繊維の成形体を配置し、その後この金型内
にＡ／２−５％Ｍｇ合金の溶湯を注入した。

さらに、金型内の溶湯上部に加熱した金属板を設置して
、加圧複合化させて繊維強化金属を製造した。得られた
繊維強化金属の断面写真（倍率０．９３倍）を第４図に
示す。第４図に示すように繊維の座屈は全く認められな
い。これは、溶湯上部に設置した加熱板により繊維強化
金属本体よりも該繊維強化金属の長袖方向の外側である
加熱板近傍の溶湯の方が高温になり、最終凝固位置が繊
維強化金属外になったためである。

実施例２ 第５図に示すような繊維強化金属の製品部よりも製品部
の長袖方向に対して上部の金型２０２の直径が大きく、
製品部における金型２０１の直径が小さい金型に、実施
例１と同様にして繊維の成形体を設置し、溶湯を注入し
、その後加圧複合化させて繊維強化金属を製造した。得
られた繊維強化金属の断面写真（倍率０．９４倍）を第
６図に示す。第６図より明らかなように繊維の座屈は全
く認められなかった。これは、上部の金型２０２の直径
が大きいためにその部分の溶湯の冷却速度が遅くなり、
該部分における溶湯の方が製品部よりも温度が高くなり
、最終凝固位置が製品部外となったためである。

比較例 金型内の溶湯上部に加熱した金属板を設置しなかった以
外は実施例１と同様にして繊維強化金属を製造した。得
られた繊維強化金属の断面写真（倍率０．９１倍）を第
７図に示す、第７図より明らかなように、繊維強化金属
の中央部で繊維が座屈した部分が多く認められる。これ
は、凝固の進行過程を制御していないことによって繊維
強化金属の中央部が最終凝固位置になったためである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明にかかる温度差を設ける方
法を概念的に示した金型の断面図、第４図、第６図、第
７図はそれぞれ実施例１、実施例２、比較例において製
造した繊維強化金属の断面における金属組織を示す写真
、第５図は実施例２において使用した金型の断面図であ
る。 １・・・繊維強化金属　　２・・・金型３・・・保温材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高圧鋳造法によって棒状または管状の繊維強化金属を製
   造する方法において、金型内における溶融金属の凝固段
   階で棒状または管状の繊維強化金属の長軸方向における
   該繊維強化金属外の少なくとも一方の溶融金属部分の温
   度を繊維強化金属の温度よりも高くすることにより溶融
   金属の最終凝固位置を繊維強化金属以外の部分にするこ
   とを特徴とする繊維強化金属の製造方法。