JPH0327859A - 繊維強化金属複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化金属複合材料の製造方法Info
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- JPH0327859A JPH0327859A JP16322289A JP16322289A JPH0327859A JP H0327859 A JPH0327859 A JP H0327859A JP 16322289 A JP16322289 A JP 16322289A JP 16322289 A JP16322289 A JP 16322289A JP H0327859 A JPH0327859 A JP H0327859A
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- fiber molded
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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、複合材料に係り、更に詳細には繊維強化金属
後合材料の製造方法に係る。
後合材料の製造方法に係る。
従来の技術
繊維強化金属複合材料の製造方法の一つとして、例えば
昭和５８年２月に出版された日本機械学会論文集（Ｃ編
）、４９巻４３８号の第２３５頁乃至第２４２頁に記載
されている如く、ダイキャスト鋳造機の金型内に繊維成
形体を配置し、ブランジャにより溶融金属を金型内に射
出して溶融金属を繊維成形体中に加圧浸透させ、これに
より溶融金属を高圧下で短時間に凝固させて繊維強化金
属複合材料を製造方法する方法が従来より知られている
。
昭和５８年２月に出版された日本機械学会論文集（Ｃ編
）、４９巻４３８号の第２３５頁乃至第２４２頁に記載
されている如く、ダイキャスト鋳造機の金型内に繊維成
形体を配置し、ブランジャにより溶融金属を金型内に射
出して溶融金属を繊維成形体中に加圧浸透させ、これに
より溶融金属を高圧下で短時間に凝固させて繊維強化金
属複合材料を製造方法する方法が従来より知られている
。
発明が解決しようとする課題
かかるダイキャスト鋳造機を利用した繊維強化金属複合
材料の製造方法に於では、溶融金属が金型内に射出され
るので、上述の論文集に記載されている如く、繊維成形
体を変形させることなく健全な複合化を達成するために
は、繊維成形体中への溶融金属の含浸速度を０．１〜０
． ２ ｍ ／ ｓｅｅと非常に低く設定し、また溶
湯の温度低下を抑制すべく金型の温度を３００〜３５０
℃に制御しなければならない。
材料の製造方法に於では、溶融金属が金型内に射出され
るので、上述の論文集に記載されている如く、繊維成形
体を変形させることなく健全な複合化を達成するために
は、繊維成形体中への溶融金属の含浸速度を０．１〜０
． ２ ｍ ／ ｓｅｅと非常に低く設定し、また溶
湯の温度低下を抑制すべく金型の温度を３００〜３５０
℃に制御しなければならない。
従ってかかる従来の方法に於では複合材料を生産性よく
製造することが困難であり、大掛りで複雑な設備が必要
であり、更には金型の寿命が短く、金型の温度分布や湯
温などを精密に制御する必要があることから、複合材料
を容易に且低廉に製造することが困難である。
製造することが困難であり、大掛りで複雑な設備が必要
であり、更には金型の寿命が短く、金型の温度分布や湯
温などを精密に制御する必要があることから、複合材料
を容易に且低廉に製造することが困難である。
本発明は、ダイキャスト鋳造機を利用した従来の繊維強
化金属複合材料の製造方法に於ける上述の如き問題に鑑
み、大掛りで複雑な設備を要することなく高い生産性に
て容易に且低廉に繊維強化金属複合材料を製造すること
のできる方法を提供することを目的としている。
化金属複合材料の製造方法に於ける上述の如き問題に鑑
み、大掛りで複雑な設備を要することなく高い生産性に
て容易に且低廉に繊維強化金属複合材料を製造すること
のできる方法を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
上述の如き目的は、本発明によれば、短繊維が二次元ラ
ンダムに配向された繊維成形体を形戊し、前記繊維成形
体の配向面がダイキャスト鋳造機の金型内に於けるマト
リックス金属の溶湯の主たる流動方向に対し実質的に平
行になるよう前記繊維成形体を前記金型内に配置し、前
記繊維成形体内にマトリックス金属の溶湯を０．３〜３
ｍ／ｓｅｅの浸透速度にて含浸させる繊維強化金属複合
材料の製造方法によって達成される。
ンダムに配向された繊維成形体を形戊し、前記繊維成形
体の配向面がダイキャスト鋳造機の金型内に於けるマト
リックス金属の溶湯の主たる流動方向に対し実質的に平
行になるよう前記繊維成形体を前記金型内に配置し、前
記繊維成形体内にマトリックス金属の溶湯を０．３〜３
ｍ／ｓｅｅの浸透速度にて含浸させる繊維強化金属複合
材料の製造方法によって達成される。
発明の作用
本発明の方法によれば、短繊維が二次元ランダムに配向
された繊維成形体が形成され、その配向面、即ち個々の
短繊維が沿う仮想平面がダイキャスト鋳造機の金型内に
於けるマトリックス金属の溶湯の主たる流動方向に対し
実質的に平行になるよう繊維成形体が金型内に配置され
、繊維成形体内にマトリックス金属の溶湯が０．３〜３
ｍ／ｓｅＣの浸透速度にて含浸される。
された繊維成形体が形成され、その配向面、即ち個々の
短繊維が沿う仮想平面がダイキャスト鋳造機の金型内に
於けるマトリックス金属の溶湯の主たる流動方向に対し
実質的に平行になるよう繊維成形体が金型内に配置され
、繊維成形体内にマトリックス金属の溶湯が０．３〜３
ｍ／ｓｅＣの浸透速度にて含浸される。
従って繊維成形体中の個々の短繊維がマトリックス金属
の溶湯に対し及ぼす抵抗が小さく、逆に繊維成形体が流
動するマトリックス金属の溶湯より受ける動圧が小さい
ので、繊維戒形体の変形等の不具合を生じることなくマ
トリックス金属の溶渇を繊維成形体内へ効率よく浸透さ
せることが可能になり、複合化完了までの時間を短縮し
て複合材料の生産性を向上させることができる。また金
型を所定の温度範囲に予熱することは不要であるので、
金型の温度分布や湯温等を精密に制御する必要がなく、
大掛りで複雑な設備も不要である。
の溶湯に対し及ぼす抵抗が小さく、逆に繊維成形体が流
動するマトリックス金属の溶湯より受ける動圧が小さい
ので、繊維戒形体の変形等の不具合を生じることなくマ
トリックス金属の溶渇を繊維成形体内へ効率よく浸透さ
せることが可能になり、複合化完了までの時間を短縮し
て複合材料の生産性を向上させることができる。また金
型を所定の温度範囲に予熱することは不要であるので、
金型の温度分布や湯温等を精密に制御する必要がなく、
大掛りで複雑な設備も不要である。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
実施例１
平均繊維径３μ麿、平均繊維長１．５■のアルミナーシ
リカ短繊維（イソライト工業株式会社製「アルシロン」
）に対し吸引成形を行うことにより、第１図に示されて
いる如く、内燃機関のシフトフォークの爪部の形状に実
質的に対応する形状を有し、個々の短繊維１０が配向面
１２に平行に二次元ランダムに配向された体積率１２％
の繊維成形体１４を形成した。
リカ短繊維（イソライト工業株式会社製「アルシロン」
）に対し吸引成形を行うことにより、第１図に示されて
いる如く、内燃機関のシフトフォークの爪部の形状に実
質的に対応する形状を有し、個々の短繊維１０が配向面
１２に平行に二次元ランダムに配向された体積率１２％
の繊維成形体１４を形成した。
次いでこれらの繊維成形体を６００℃に予熱した後、第
２図に示されている如くダイキャスト鋳造機１６のシフ
トフォーク鋳造用の金型１８のモールドキャビティ２０
の爪部を郭定する部分に配置した。この場合繊維成形体
１４はその配向面がモールドキャビティ内の繊維成形体
が配置された部分に於ける溶湯の流動方向、図示の実施
例に於では上下方向に平行になるよう．配置された。次
いで７３０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規ｍＡＤＣ１
２）の溶湯２２をプランジャ２４によって加圧すること
により、繊維成形体１４内に溶湯が０，１〜１０ｍ／ｓ
ｅｅの浸透速度にて含浸するよう溶湯をモールドキャビ
ティ内に射出し、溶湯を５００気圧にて加圧し、その加
圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。
２図に示されている如くダイキャスト鋳造機１６のシフ
トフォーク鋳造用の金型１８のモールドキャビティ２０
の爪部を郭定する部分に配置した。この場合繊維成形体
１４はその配向面がモールドキャビティ内の繊維成形体
が配置された部分に於ける溶湯の流動方向、図示の実施
例に於では上下方向に平行になるよう．配置された。次
いで７３０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規ｍＡＤＣ１
２）の溶湯２２をプランジャ２４によって加圧すること
により、繊維成形体１４内に溶湯が０，１〜１０ｍ／ｓ
ｅｅの浸透速度にて含浸するよう溶湯をモールドキャビ
ティ内に射出し、溶湯を５００気圧にて加圧し、その加
圧状態を溶湯が完全に凝固するまで保持した。
尚この場合溶湯の浸透速度Ｕはブランジャの断面積をＡ
とし、プランジャの移動速度をＶとし、溶湯に曝される
繊維或形体の表面積をＳとし、繊維成形体の短繊維の体
積率をｖｒとしてＵ−ＡＶ／Ｓ （１−Ｖｆ’） に従って求められた。
とし、プランジャの移動速度をＶとし、溶湯に曝される
繊維或形体の表面積をＳとし、繊維成形体の短繊維の体
積率をｖｒとしてＵ−ＡＶ／Ｓ （１−Ｖｆ’） に従って求められた。
また比較の目的で、短繊維が圧縮成形により実質的に三
次元ランダムにて配向された点を除き上述の繊維成形体
と同一の形状の繊維成形体を形或し、これらの繊維成形
体を用いて同様に鋳造を行った。
次元ランダムにて配向された点を除き上述の繊維成形体
と同一の形状の繊維成形体を形或し、これらの繊維成形
体を用いて同様に鋳造を行った。
次いで第３図に示されている如く、かくして形成された
シフトフォーク２６の爪部２８を第３図のＡ−Ａ平面に
沿って切断し、その断面を調査した。その結果短繊維が
三次元ランダムにて配向された繊維成形体が使用された
比較例に於では、溶湯の浸透速度が比較的低い領域に於
では溶湯の含浸不良が生じており、溶湯の浸透速度が比
較的大きい領域に於では、繊維成形体が大きく収縮した
り繊維成形体に亀裂や割れが生じていることが認められ
た。これに対し短繊維が二次元ランダムにて配向された
繊維成形体が使用された場合には、第４図に示されてい
る如き結果が得られた。
シフトフォーク２６の爪部２８を第３図のＡ−Ａ平面に
沿って切断し、その断面を調査した。その結果短繊維が
三次元ランダムにて配向された繊維成形体が使用された
比較例に於では、溶湯の浸透速度が比較的低い領域に於
では溶湯の含浸不良が生じており、溶湯の浸透速度が比
較的大きい領域に於では、繊維成形体が大きく収縮した
り繊維成形体に亀裂や割れが生じていることが認められ
た。これに対し短繊維が二次元ランダムにて配向された
繊維成形体が使用された場合には、第４図に示されてい
る如き結果が得られた。
尚第４図に於で、繊維成形体の収縮率とは鋳造前の繊維
成形体の断面積をｓｂとし、鋳造後の繊維成形体の断面
積をＳａとして （１−Ｓａ／Ｓｂ）ＸＩＯＯ により求められた値である。また第４図には示されてい
ないが、溶湯の浸透速度が０． ３ｍ／ｓｅｅ未満の
場合には溶湯が繊維或形体に到達するまでに冷却するこ
とに起因する溶湯の浸透不良が生じており、溶湯の浸透
速度が３ｍ／ｓｅｅを越える場合には繊維成形体の崩壊
等の欠陥が生じていた。
成形体の断面積をｓｂとし、鋳造後の繊維成形体の断面
積をＳａとして （１−Ｓａ／Ｓｂ）ＸＩＯＯ により求められた値である。また第４図には示されてい
ないが、溶湯の浸透速度が０． ３ｍ／ｓｅｅ未満の
場合には溶湯が繊維或形体に到達するまでに冷却するこ
とに起因する溶湯の浸透不良が生じており、溶湯の浸透
速度が３ｍ／ｓｅｅを越える場合には繊維成形体の崩壊
等の欠陥が生じていた。
第４図に示された結果より、繊維或形体中への溶湯の浸
透速度は０．３〜３ｍ／ｓｅｅであることが好ましいこ
とが解る。
透速度は０．３〜３ｍ／ｓｅｅであることが好ましいこ
とが解る。
尚短繊維として平均繊維径３μ會、平均繊維長２１Ｉ１
のアルミナーシリカ短繊維（イソライト工業株式会社製
「カオウール」）が使用され体積率が１５％に設定され
た場合、及び平均繊維径３μ麿、平均繊維長３ｌｌ−の
アルミナ短繊維（デンカ工業株式会社製「アルセン」）
が使用され体積率が１８％に設定された場合にも第４図
に示された結果と同様の結果が得られた。
のアルミナーシリカ短繊維（イソライト工業株式会社製
「カオウール」）が使用され体積率が１５％に設定され
た場合、及び平均繊維径３μ麿、平均繊維長３ｌｌ−の
アルミナ短繊維（デンカ工業株式会社製「アルセン」）
が使用され体積率が１８％に設定された場合にも第４図
に示された結果と同様の結果が得られた。
実施例２
平均繊維径３μ−、平均繊維長１．５■のアルミナ短繊
維（ＩＣ１社製「サフィールＲＦＪ）に対し吸引成形を
行うことにより、内燃機関のロッカーアームのカムとの
係合部に対応する形状を有し個々の短繊維が二次元ラン
ダムに配向された体積率２５％の繊維或形体を形成した
。
維（ＩＣ１社製「サフィールＲＦＪ）に対し吸引成形を
行うことにより、内燃機関のロッカーアームのカムとの
係合部に対応する形状を有し個々の短繊維が二次元ラン
ダムに配向された体積率２５％の繊維或形体を形成した
。
次いで繊維成形体を７００℃に予熱した後、ロッカーア
ーム鋳造用のダイキャスト鋳造機の金型内の所定の位置
に配置した。この場合にも繊維成形体はその配向面が金
型内に於ける溶湯の流動方向に平行になるように配置さ
れた。
ーム鋳造用のダイキャスト鋳造機の金型内の所定の位置
に配置した。この場合にも繊維成形体はその配向面が金
型内に於ける溶湯の流動方向に平行になるように配置さ
れた。
次いで７４０℃のアルミニウム合金（ＪＩＳ規格ＡＤＣ
ＩＯ）が繊維成形体中にｌｍ／ｓｅｅの浸透速度にて含
没するよう金型内に溶湯を射出し、溶湯を約３００気圧
にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで
保持した。溶湯が完全に凝固した後、かくして形成され
たロッカーアームのカムとの係合部を切断しその断面を
調査したところ、元の繊維成形体の変形や割れの如き欠
陥は全く生じておらず、個々の短繊維の間にアルミニウ
ム合金が良好に浸透していることが認められた。
ＩＯ）が繊維成形体中にｌｍ／ｓｅｅの浸透速度にて含
没するよう金型内に溶湯を射出し、溶湯を約３００気圧
にて加圧し、その加圧状態を溶湯が完全に凝固するまで
保持した。溶湯が完全に凝固した後、かくして形成され
たロッカーアームのカムとの係合部を切断しその断面を
調査したところ、元の繊維成形体の変形や割れの如き欠
陥は全く生じておらず、個々の短繊維の間にアルミニウ
ム合金が良好に浸透していることが認められた。
以上に於では本発明を二つの実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
発明の効果
以上の説明より明らかである如く、繊維成形体が三次元
ランダムにて配向された短繊維よりなる成形体である場
合や、二次元ランダムに配向された短繊維よりなる繊維
成形体であってもその配向面が金型内に於けるマトリッ
クス金属の溶湯の主たる流動方向を横切る方向になるよ
う繊維成形体が金型内に配置される場合に比して、繊維
成形体中の個々の短繊維がマトリックス金属の溶湯に対
し及ぼす抵抗が小さく、逆に繊維或形体が流動するマト
リックス金属の溶湯より受ける動圧が小さいので、マト
リックス金属の溶湯の浸透速度を０．３〜３ｍ／ｓｅｅ
の比較的高い値に設定しても、繊維或形体の変形等の不
具合を生じることなく複合材料を製造することができる
。
ランダムにて配向された短繊維よりなる成形体である場
合や、二次元ランダムに配向された短繊維よりなる繊維
成形体であってもその配向面が金型内に於けるマトリッ
クス金属の溶湯の主たる流動方向を横切る方向になるよ
う繊維成形体が金型内に配置される場合に比して、繊維
成形体中の個々の短繊維がマトリックス金属の溶湯に対
し及ぼす抵抗が小さく、逆に繊維或形体が流動するマト
リックス金属の溶湯より受ける動圧が小さいので、マト
リックス金属の溶湯の浸透速度を０．３〜３ｍ／ｓｅｅ
の比較的高い値に設定しても、繊維或形体の変形等の不
具合を生じることなく複合材料を製造することができる
。
またマトリックス金属の溶湯の浸透速度を比較的高く設
定することができるので、複合化完了までの時間を短縮
して複合材料の生産性を向上させることができる。
定することができるので、複合化完了までの時間を短縮
して複合材料の生産性を向上させることができる。
更に金型を所定の温度範囲に予熱する必要がなく、従っ
て金型の寿命を長くすることができ、また金型の温度分
布や湯温等を精密に制御する必要がないので、従来の方
法に比して容易に且低廉に複合材料を製造することがで
きる。
て金型の寿命を長くすることができ、また金型の温度分
布や湯温等を精密に制御する必要がないので、従来の方
法に比して容易に且低廉に複合材料を製造することがで
きる。
第１図はアルミナーシリ力短繊維よりなる繊維成形体を
示す斜視図、第２図は第１図に示された繊維成形体を用
いて行われる鋳造工程を示す断面図、′ＷＳ３図は第２
図の鋳造工程により製造されたシフトフォークを示す正
面図、第４図は実施例１に於ける鋳造の結果を溶湯の浸
透速度と繊維戊形体の収縮率との間の関係として示すグ
ラフである。
示す斜視図、第２図は第１図に示された繊維成形体を用
いて行われる鋳造工程を示す断面図、′ＷＳ３図は第２
図の鋳造工程により製造されたシフトフォークを示す正
面図、第４図は実施例１に於ける鋳造の結果を溶湯の浸
透速度と繊維戊形体の収縮率との間の関係として示すグ
ラフである。
Claims (1)
- 短繊維が二次元ランダムに配向された繊維成形体を形成
し、前記繊維成形体の配向面がダイキャスト鋳造機の金
型内に於けるマトリックス金属の溶湯の主たる流動方向
に対し実質的に平行になるよう前記繊維成形体を前記金
型内に配置し、前記繊維成形体内にマトリックス金属の
溶湯を０．３〜３ｍ／ｓｅｃの浸透速度にて含浸させる
繊維強化金属複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16322289A JPH0327859A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16322289A JPH0327859A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0327859A true JPH0327859A (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=15769638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16322289A Pending JPH0327859A (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 繊維強化金属複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0327859A (ja) |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP16322289A patent/JPH0327859A/ja active Pending
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