JPH0441065A - 金属基複合材の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、高圧凝固鋳造法を用いた金属基複合材の製
造方法に関する。

［従来の技術］ 金属基複合材を製造する方法として、高圧凝固法（スク
イズキャスト法）がある。スクイズキャスト法は、強化
材料としてセラミックスウィスカ等を予め製品に近い形
状に成形し、この千成形体に金属を含浸させる技術であ
り、金属基複合材のニアネット製品を効率よく得ること
かできる技術として注目されている。

ところで、スクイズキャスト法では製品形状か複雑化す
ると、溶湯か途中経路で完全凝固１．て湯道か閉塞し、
溶湯圧力が末端部まで伝達されなくなり、所定の性能を
有する製品が得られなくなることかある。このような閉
塞現象は、湯道の設３１を改良することのみでは解消す
ることができす、複雑形状の金属基複合材製品を製造す
る場合に問題になる。

そこで、第５図に示すように、金型２の内部に水通路３
を設け、予成形体の分岐部５を先端側から積極的に水冷
し、湯道の閉塞を防止する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の方法では、分岐部５の先端側から
の冷却が不足するために、分岐部５の付は根６か先端側
より速く凝固する。このため、分岐部５の全体が完全凝
固する前に湯道が閉塞し、圧入途中で溶湯圧力が分岐部
５の先端側に伝達されなくなり、欠陥製品を生じる。こ
れは、水通路３による水冷効果が不十分であり、分岐部
５から本体部４へ向かう温度勾配が緩やかになることに
起因している。

ところで、冷却効果の向上を図るために、温度勾配を大
きくすることが考えられるが、熱歪により金型内部に大
きな応力を生じ、金型の寿命が大幅に短くなるという不
都合を生じる。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって
、湯道の閉塞を生じることなく、かつ、金型の寿命を縮
めることなく、複雑形状の予成形体に溶湯を圧入し、製
品の末端部まで所望の性能を有する金属基複合材の製造
方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る金属基複合材の製造方法は、金型の構成
部材より熱伝導率が高い材料でつくられた局部冷却部材
を金型に取り付け、予成形体の溶湯が到達しにくい末端
部か前記局部冷却部材に直接または間接に接触するよう
に予成形体を金型内に装入し、溶湯を金型内の予成形体
に供給し、前記局部冷却部材により予成形体の末端部を
個々に冷却することを特徴とする。

この場合に、溶湯の供給初期においては局部冷却部材に
より予成形体を冷却せず、供給末期に至ると局部冷却部
材により予成形体の末端部を個々に冷却することが好ま
しい。

［作用コ この発明に係る金属基複合材の製造方法においては、予
成形体の末端部を局部冷却部材によって個々に局部冷却
するので、凝固の進行が予成形体の末端部から本体部に
向かって指向性を有する。

このため、圧入途中で溶湯供給路の一部が閉塞すること
なく、末端部まで溶湯圧力が伝達され、凝固か完了する
。

また、予成形体の末端部を積極的に局部冷却するので、
キャビティ内の渦流れが良好になる。このため、鋳造の
サイクルタイムが大幅に短縮され、生産性を妨げず、凝
固の進行を促すことかできる。

Ｅ実施例コ 以下、添付の図面を参照しながら、この発明の実施例に
ついて具体的に説明する。

第１図および第２図は、それぞれこの発明の実施例に係
る金属基複合材の製造方法に使用されたスクイズキャス
ト装置およびその一部を示す模式図である。ここでは、
アルミニウム基複合材からなるゴルフ用クラブヘッドを
製造する場合について説明する。

ＳｉＣウィスカーを所定成分のバインダ剤に混合し、こ
れを５番アイアンのクラブヘッドの形状に予成形し、予
成形体２０を形成する。予成形体２０には複数のクラブ
ヘッド２０ａが分岐するように形成されている。予成形
体２０のＳｉＣウィスカーは、強化材の役割をなすもの
であり、アルミニウム合金金没後の割合が１３体積％と
なるような密度につくられている。

スクイズキャスト装置においては、金型１０のキャビテ
ィに溶湯通流路１３を介してシリンダ１１ａが連通して
いる。シリンダｌｌａの内部にはアルミニウム合金溶湯
１４か所定温度域に加熱された状態で収容されている。

ピストン１１．　ｂのロッドか加圧装置１２の駆動軸に
連結され、ピストン１１ｂに押されて溶湯１４が金型１
０のキャビティに圧入されるようになっている。

金型１０のキャビティには予成形体２０か装入されてい
る。予成形体２０は所定温度に予熱されている。予成形
体２０を金型１０から出し入れするために、金型１０は
分割形式になっている。

第１図に示すように、複数の局部冷却部＄、Ｔ１．５が
金型１０に埋設されている。局部冷却部材１５は、銅合
金の円柱体からなり、その先端がそれぞれ予成形体のク
ラブヘッド２０ａに直接接触するように組み込まれてい
る。すなわち、第３図およびＭ４図に示すように、クラ
ブヘッド２０ａの）エース面２１に局部冷却部材１５の
先端が接触している。フェース面２１に部材１５を当接
させる理由は、フェース面２１の近傍に収縮孔が生じや
すいからである。

各局部冷却部材１５にはそれぞれ水通路が形成され、こ
れらの水通路は金型１０内部で相互に連通している。ま
た、水通路は配管１６を介して冷却水供給源を有する冷
却制御装置１７に連通している。

冷却制御装置１７は、コンピュータ制御されるように構
成された流量調節弁（図示せず）を有している。この流
量調節弁の入力部には加圧装置１２の圧力センサ（図示
せず）が接続されている。

次に、上記装置を用いて予成形体に溶湯を圧入し、金属
基複合材製品を製造する場合について説明する。

先ず、加圧装置１２により所定圧力の溶湯１４を金型１
０のキャビティに供給する。溶湯１４か通路１３を介し
て予成形体２０に圧入され、外周部および端部から凝固
しはじめる。溶湯が金型内に充満すると、加圧装置１２
によりシリンダ１コａ内の溶湯を加圧し、加圧凝固が開
始される。この加圧力を加圧装置１２の圧力センサによ
り検出し、これが所定値を超えると、検出信号が冷却制
御装置１７の流量調節弁の入力部に入力される。

これに基づき各局部冷却部材１５に所定量の冷却水が供
給され、部材１５の冷し金としての働きか発揮され、予
成形体２０の末端部がそれぞれスポット冷却される。予
成形体に圧入された溶湯が完全凝固するまで、局部冷却
部材１５によるスポット冷却を続行する。これにより、
末端部から本体部に向かう指向性のある凝固が予成形体
２０の内部で進行し、全体として均一なアルミニウム基
複合材製品が得られる。

上記実施例によれば、末端部のスポット冷却か金型内部
の湯流れを良好にするので、鋳造途中で閉塞を生じるこ
となく、溶湯を最後まで予成形体に圧太し続けることが
できる。このため、従来法で製造した製品にはクラブ中
央部に鋳巣が生していたが、上記実施例ではこれを無く
すことかてきた。

また、従来の製品ではクラブ中心部の引っ張り強さ（中
心部から引っ張り試験片を採取して試験した）か３５　
ｋｇｆ／■２程度であったが、上記実施例のものは強度
が４５　ｋｇｆ／ａＩＩ１２まで増大した。

［発明の効果コ この発明によれば、金型内で湯道の閉塞を生じることな
く、かつ、金型の寿命を縮めることなく、複雑形状の予
成形体に溶湯を圧入し、製品の末端部まで所望の性能を
有する金属基複合材を得ることができる。

また、予成形体の末端部を積極的に冷却するので、湯流
れが良好になり、鋳造サイクルタイムが大幅に短縮され
、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例に係る金属基複合材の製造
方法に用いられるスクイズキャスト装置の一部を示す模
式図、第２図はスクイズキャスト装置の全体を示す模式
図、第３図および第４図はそれぞれ局部冷却部材と予成
形体との位置関係を示す図、第５図は従来の製造方法に
用いられるスクイズキャスト装置の一部を示す模式図で
ある。 １０・・・金型、１２・・・加圧装置、１４・・・溶湯
、１５・・・局部冷却部材、１７・・冷却制御装置、２
０・・・予成形体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型の構成部材より熱伝導率が高い材料でつくら
   れた局部冷却部材を金型に取り付け、予成形体の溶湯が
   到達しにくい末端部が前記局部冷却部材に直接または間
   接に接触するように予成形体を金型内に装入し、溶湯を
   金型内の予成形体に供給し、前記局部冷却部材により予
   成形体の末端部を個々に冷却することを特徴とする金属
   基複合材の製造方法。
2. （２）溶湯の供給初期においては局部冷却部材により予
   成形体を冷却せず、供給末期に至ると局部冷却部材によ
   り予成形体の末端部を個々に冷却することを特徴とする
   請求項１記載の金属基複合材の製造方法。