JPH10263791A - 複合化用予備成形体及びこれに保持される中子部材並びに前者が複合化された複合金属部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型１１内において充填した溶湯４３を加圧
することにより複合化されてなり、かつ塩中子Ｃを保持
する複合化用予備成形体Ｂに対して、塩中子Ｃの熱膨張
率が予備成形体Ｂよりも大きくても、鋳造時に塩中子Ｃ
に生じる熱応力を低減して塩中子Ｃの割れを防止すると
共に、溶湯４３が予備成形体Ｂ内に含浸し易くして溶湯
４３と予備成形体Ｂとの複合性を向上させる。 【解決手段】 リング状の塩中子Ｃを保持する３つの中
子保持部３１，３１，…を、塩中子Ｃとの間に間隙を有
するように形成したリング状の予備成形体基部３０の内
周部の一部に周方向に略等間隔を空けた状態で径方向内
側に突設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合化用予備成形
体及びこれに保持される中子部材並びにその予備成形体
が複合化された複合金属部品の製造方法に関し、特に中
子部材の保持構造に関するものの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、強度や耐摩耗性が必要とされ
る部位のみを強化すべく、例えば特公平２−３０７９０
号公報や特公平２−６２７７６号公報に示されているよ
うに、ニッケル等の金属若しくはその繊維又はセラミッ
クの繊維若しくは粒子からなる強化材で部分的に複合化
する方法が知られている。この方法では、予め上記強化
材を用いて内部に気孔を有する予備成形体を作製してお
き、加圧パンチやプランジャ等によって鋳型内において
充填したアルミニウム合金の溶湯に高圧力を加える高圧
鋳造法により上記予備成形体の気孔内にその溶湯を含浸
させて予備成形体とアルミニウム合金とを複合化するよ
うにしている。

【０００３】また、例えば特開平７−２９０２２７号公
報に示されているように、予備成形体を使用しない通常
の鋳造方法として、引け巣等の鋳造欠陥を防止するため
に、鋳型内の溶湯を気体で加圧するようにすることが知
られている。

【０００４】一方、従来より、例えば自動車エンジン用
ピストンの内部に冷却用オイル通路を設ける場合のよう
に、複合金属部品が鋳型のみでは直接形成することがで
きないような形状を有する場合に、塩中子や砂中子等の
崩壊性中子部材を使用することが知られている。この場
合、通常、中子部材に細い孔を開けておき、その孔を鋳
型に形成した突起部に嵌合させたり、その孔にピンを貫
通させてそのピンの先端部を鋳型に形成した穴に差し込
んだりすることにより、その中子部材を鋳型内に保持す
るようにしている。

【０００５】ところが、上述の如く、溶湯を加圧するこ
とによりその溶湯と予備成形体とを複合化する場合に
は、上記中子部材の保持方法では、加圧により中子部材
に設けた孔内や鋳型に設けたピン差込穴内に溶湯が侵入
して凝固するため、鋳型が中子部材から離れ難くなる。
また、離れたとしても鋳型の突起部又はピン差込穴に凝
固した溶湯が残っているために、次の鋳造を行う際に中
子部材を鋳型に保持することができなくなるという問題
がある。

【０００６】そこで、例えば特開昭６０−１３９５５号
公報に示されているように、リング状の予備成形体の内
周部全周にリング状の中子部材の外周部全周を嵌合させ
て無機バインダーにより中子部材を予備成形体に保持す
るようにすることが提案されている。

【０００７】また、例えば特開平８−１５８９３４号公
報に示されているように、半割タイプの中子保持用ＦＲ
Ｍ部材を設け、この中子保持用ＦＲＭ部材に中子を保持
すると共に、その外周部に予備成形体をも保持するよう
にすることが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記後者の提
案例（特開平８−１５８９３４号公報）の保持方法で
は、高価なＦＲＭ部材を多用するためにコストアップを
招くと共に、ＦＲＭ部材のスペースが余分に必要となる
ために設計の自由度が低下するという問題がある。

【０００９】また、上記前者の提案例（特開昭６０−１
３９５５号公報）のものでは、中子部材の熱膨張率が予
備成形体よりも大きい場合、中子部材の変形が予備成形
体によって拘束されるので、溶湯の鋳型内への充填時に
熱応力により中子部材に割れが生じ、その割れに溶湯が
侵入してバリが発生し易くなる。

【００１０】さらに、どちらの提案例のものでも、溶湯
が予備成形体内に含浸する部分が中子部材又はＦＲＭ部
材によって制限されることになるので、溶湯と予備成形
体との複合性が低下してしまうという問題がある。

【００１１】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、上記前者の提案例の
如く予備成形体に中子部材を直接保持し、溶湯を加圧に
より予備成形体と複合化する場合に、その中子部材の保
持構造を改良することによって、中子部材と予備成形体
との熱膨張率差が大きい場合でも、鋳造時に中子部材に
生じる熱応力を低減してその中子部材の割れを防止する
と共に、溶湯が予備成形体内に含浸し易くして溶湯と予
備成形体との複合性をも向上させようとすることにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、中子部材を保持する中子保持部を
有する複合化用予備成形体に対して、その中子部材との
間に間隙を有するように予備成形体基部を形成し、上記
中子保持部をその予備成形体基部の一部に突設するよう
にした。

【００１３】具体的には、請求項１の発明では、鋳型内
において充填した溶湯を加圧することにより複合化され
てなり、かつ中子部材を保持する中子保持部を有する複
合化用予備成形体を前提とする。

【００１４】そして、上記中子部材との間に間隙を有す
るように形成された予備成形体基部を有し、上記中子保
持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなるも
のとする。

【００１５】このことにより、予備成形体は、その中子
保持部以外の箇所おいて中子部材との間に間隙を有する
ように形成されているので、中子部材と予備成形体との
熱膨張率差が大きい場合でも、中子部材又は予備成形体
は、その間隙の分だけ相手部材に拘束されずに膨脹変形
することができ、鋳造時に中子部材に生じる熱応力を低
下させることができる。また、中子保持部以外の間隙の
箇所から溶湯が予備成形体内に含浸するので、溶湯の予
備成形体内への含浸可能な部分を増大させることができ
る。よって、中子部材の熱応力による割れを防止してバ
リの発生を抑制することができる共に、溶湯と予備成形
体との複合性を向上させることができる。

【００１６】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、予備成形体基部は、リング状をなし、複数の中子
保持部が、上記予備成形体基部の内周部において周方向
に所定間隔を空けた状態で径方向に突設されているもの
とする。

【００１７】このことで、中子部材をもリング状とする
ことで、中子部材をバランスよく保持することができ、
中子部材に発生する熱応力を均一に分散させることがで
きる。また、中子部材の熱膨張率は、通常、予備成形体
よりも大きくなるので、予備成形体の内周側に中子部材
を保持する場合に、特に適した保持構造となる。よっ
て、中子部材の保持構造として最適なものが得られる。

【００１８】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、中子保持部は、予備成形体基部よりも気孔
率が高いものとする。

【００１９】この発明により、予備成形体の中子保持部
自体が変形し易くなるので、中子部材に発生する熱応力
をさらに低減させることができる。よって、中子部材の
熱応力による割れをより一層有効に抑制することができ
る。

【００２０】請求項４の発明では、請求項１、２又は３
の発明において、中子保持部は、予備成形体基部よりも
軟質であるものとする。

【００２１】このようにすることで、中子保持部の変形
により中子部材の熱応力をより一層緩和することができ
る。よって、請求項３の発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００２２】請求項５の発明では、請求項１、２、３又
は４の発明において、中子保持部は、予備成形体基部と
は別の部材で構成されているものとする。

【００２３】こうすれば、中子保持部の形状や材料の自
由度を増大させることができ、耐摩耗性等を必要としな
い中子保持部に、予備成形体基部に使用するような高価
な材料を使用しなくても済む。よって、中子保持部を形
成するためのコストを低減しつつ、中子部材の熱応力に
よる割れを防止することができる。

【００２４】請求項６の発明では、鋳型内において充填
した溶湯を加圧することにより複合化されてなる複合化
用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材
を前提とする。

【００２５】そして、上記複合化用予備成形体との間に
間隙を有するように形成された中子部材基部を有し、上
記保持部は、上記中子部材基部の一部に突設されてなる
ものとする。このことにより、中子部材に保持部が突設
されていること以外は請求項１の発明と同様である。よ
って、請求項１の発明と同様の作用効果が得られる。

【００２６】請求項７の発明では、請求項６の発明にお
いて、中子部材基部は、リング状をなし、複数の保持部
が、上記中子部材基部の外周部において周方向に所定間
隔を空けた状態で径方向に突設されているものとする。
このことで、請求項２の発明と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００２７】請求項８の発明では、請求項６又は７の発
明において、中子部材は塩中子であるものとする。

【００２８】こうすることで、塩中子は予備成形体より
も熱膨張率がかなり大きくなるので、請求項６又は７の
発明の保持構造を採用する価値が高くなる。よって、こ
の中子部材の保持構造の有効な利用を図ることができ
る。

【００２９】請求項９の発明は複合金属部品の製造方法
の発明であり、この発明では、鋳型内において充填した
溶湯を加圧することにより複合化されてなる複合化用予
備成形体と該複合化用予備成形体に保持される中子部材
とを、相手部材に対して間隙を有するように形成した基
部と、上記複合化用予備成形体及び中子部材の少なくと
も一方の基部の一部に突設された保持部とで構成してお
き、上記保持部にて上記複合化用予備成形体に中子部材
を保持した状態で鋳型内に該複合化用予備成形体を支持
し、上記鋳型内に溶湯を充填して加圧することにより上
記複合化用予備成形体と複合化することを特徴とする。
この発明により、請求項１又は６の発明と同様の作用効
果を得ることができる。

【００３０】請求項１０の発明では、請求項９の発明に
おいて、鋳型の湯口から溶湯を鋳型内に充填後に該湯口
を閉塞した状態で、上記鋳型内の溶湯を気体により加圧
する。

【００３１】こうすれば、高圧鋳造法と異なり、比較的
低い加圧力で溶湯と予備成形体とを複合化することがで
きるので、中子部材が崩壊性の塩中子や砂中子等の場合
に、中子部材が鋳造時に加圧により破損したり変形した
りするのを容易にかつ確実に防止することができる。よ
って、予備成形体に中子部材を保持した状態でその予備
成形体と溶湯とを複合化する場合に、最適な鋳造方法が
得られる。

【００３２】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１及び図２は、本発明の実施形態１に
係る複合化用予備成形体Ｂを示し、この予備成形体Ｂ
は、図３に示すように、自動車エンジン用のピストン１
を製造する際に使用されるものである。このピストン１
の上部における外周部には、上から順に、トップリング
を嵌装するためのトップリング溝３と、セカンダリング
を嵌装するためのセカンダリング溝４と、オイルリング
を嵌装するためのオイルリング溝５とがそれぞれ形成さ
れている。そして、このピストン１は、アルミニウム系
金属（ＪＩＳ規格Ｈ５２０２に規定されているＡＣ８Ａ
等）を母材とし、上記トップリング溝３の周囲のみがそ
のアルミニウム系金属とニッケル−クロム合金の強化材
とで複合化された複合部６を有するアルミニウム系複合
金属部品とされている。また、このピストン１の内部に
おける上記複合部６よりも内側には、リング状の冷却用
オイル通路８が形成されている。尚、図３中、７は、こ
のピストン１とコネクティングロッドとを連結するピス
トンピンを挿入するためのピストンピン挿入孔である。

【００３３】上記予備成形体Ｂは、上記ピストン１の複
合部６がアルミニウム系金属と複合化される前の状態の
ものであり、気孔を有する（気孔率８０〜９５％程度）
金属多孔体からなる。そして、この予備成形体Ｂは、後
述の如く、上記アルミニウム系金属の溶湯が加圧される
ことによりその予備成形体Ｂの気孔内に含浸して複合化
されるようになっている。尚、上記予備成形体Ｂは、そ
の外径がピストン１の外径よりも大きく、また、その外
周部にはトップリング溝３に相当する溝は形成されてお
らず、後述の如く、予備成形体Ｂとアルミニウム系金属
溶湯とが複合化された鋳物９（図１３参照）に対して機
械切削加工を施すことにより、所定のピストン形状とさ
れるようになっている。

【００３４】上記予備成形体Ｂは、リング状の予備成形
体基部３０とその基部３０の内周部の一部に径方向内側
に突設されてなる３つの中子保持部３１，３１，…とを
有している。この３つの中子保持部３１，３１，…は、
周方向に略等間隔を空けて設けられ、各中子保持部３１
の先端面には、図２に示すように、下側に向かって突出
量が小さくなる傾斜面３１ａがそれぞれ形成されてい
る。この各傾斜面３１ａに、上記予備成形体Ｂの内径よ
りも小さい外径を有し、かつ上記冷却用オイル通路８を
形成するためのリング状の塩中子（中子部材）Ｃを下側
から圧入して嵌めることが可能とされている。このこと
で、この塩中子Ｃは予備成形体Ｂの各中子保持部３１に
保持されるようになっており、上記基部３０は、保持さ
れた塩中子Ｃとの間に間隙を有するように形成されてい
ることになる。尚、上記塩中子Ｃの熱膨張率は予備成形
体Ｂよりもかなり大きい値である。

【００３５】図４及び図５は、上記ピストン１を製造す
るための製造装置Ａを示し、この製造装置Ａは、２分割
されてその各合せ面１２ａに対して略対称形状をなすサ
イド型１２，１２と、この両サイド型１２，１２同士が
各合せ面１２ａにて合わされた状態で形成された上型挿
入孔１８及び中型挿入孔１９にそれぞれ挿入された上型
１３及び中型１４とからなる鋳型１１を有している。こ
の両サイド型１２，１２同士が各合せ面１２ａにて合わ
されかつ上型１３及び中型１４が完全に挿入された状態
（型締めされた状態）で、これらの型１２〜１４によっ
て囲まれた空間が、上記ピストン１（切削加工前の鋳物
９）と略同じ形状の製品キャビティ１５とされ、その製
品キャビティ１５内にアルミニウム系金属の溶湯が充填
されて上記鋳物９が鋳造されるようになっている。上記
上型１３及び中型１４は上下方向に、また両サイド型１
２，１２はその各合せ面１２ａと垂直な方向（図４の紙
面垂直方向）にそれぞれスライド可能に構成され、鋳造
が完了すると各型１２〜１４が互いに離れる方向にスラ
イド（型開き）されるようになっている。尚、図４中、
１７は上記ピストンピン挿入孔７を形成するための鋳抜
きピンである。

【００３６】上記鋳型１１は、その製品キャビティ１５
内に上記予備成形体Ｂを、上記塩中子Ｃを保持した状態
で支持可能とされている。すなわち、上記鋳型１１の両
サイド型１２，１２における製品キャビティ１５上部に
はそれぞれ段差部１２ｂ，１２ｂが形成され、その各段
差部１２ｂよりも上側の内径は上型挿入孔１８の内径と
同じでかつ上記予備成形体Ｂの外径よりも僅かに大きく
され、各段差部１２ｂよりも下側の内径は予備成形体Ｂ
の外径よりも小さくされている。このことで、上記上型
１３を上方にスライドさせて両サイド型１２，１２から
離した状態で上記予備成形体Ｂを上型挿入孔１８からそ
の各段差部１２ｂまで挿入可能とされている。また、上
記上型１３は、上型挿入孔１８に完全に挿入されたとき
に、その下面外周部に設けた突出部１３ａの先端面によ
り上記段差部１２ｂまで挿入した予備成形体Ｂの上面を
押さえることが可能とされ、その予備成形体Ｂを上型１
３の突出部１３ａ先端面と両サイド型１２，１２の各段
差部１２ｂとの間で支持するようになっている。

【００３７】上記鋳型１１の両サイド型１２，１２の各
合せ面１２ａには、その上部の上型挿入孔１８側方にお
いて鋳型１１内にアルミニウム系金属溶湯を充填するた
めのテーパ面を有する湯口２６と、この湯口２６と上記
製品キャビティ１５の下部とを接続する断面略円形状の
湯道２７が形成されている。この湯道２７は、上記湯口
２６から下方に延びた後に略直角に製品キャビティ１５
側に折れ曲り、水平方向に延びて製品キャビティ１５に
接続されている。

【００３８】また、上記鋳型１１の両サイド型１２，１
２の各合せ面１２ａには、上記湯道２７とは製品キャビ
ティ１５を挟んで反対側に断面略矩形状のエア抜き溝３
５が形成されている。このエア抜き溝３５は、上述の如
く支持された予備成形体Ｂの側方から水平方向に延びた
後、上方に延びるように設けられ、溶湯を製品キャビテ
ィ１５内に充填する際に、この製品キャビティ１５内の
エアを抜くためのもので、溶湯がこのエア抜き溝３５に
侵入したときに冷却凝固してシールがなされるようにな
っている。

【００３９】上記湯口２６は、この湯口２６の上方で上
下方向に移動可能とされたカバー３７で覆われるように
なっている。このカバー３７は、その下部に湯口２６の
テーパ面と略同形状のテーパ面を有し、その下部が湯口
２６の上部に嵌合することでこの湯口２６は完全に塞が
れるようになっている。

【００４０】上記鋳型１１の上型１３内の下部には、そ
の下面から略円錐台形状に上方に凹陥した押湯部１３ｂ
が形成されている。また、この上型１３には、上記押湯
部１３ｂ内にエアを吹き込んでこの鋳型１１内の溶湯を
その押湯部１３ｂから加圧するためのパイプ３８の一端
部がその上型１３を貫通して押湯部１３ｂ上端に達する
ように取付固定されている。このパイプ３８の他端部
は、圧力が０．５〜３０Kgf/cm² の範囲にある工場エア
を生成する加圧エア源（図示せず）に接続されている。

【００４１】以上の構成からなる複合化用予備成形体Ｂ
に塩中子Ｃを保持させて、上記製造装置Ａにより上記ピ
ストン１を製造する方法を説明する。先ず、予備成形体
Ｂを作製するには、先ず、図６に示すように、略矩形状
の金属多孔体シート３２を短冊状のシート３２ａ，３２
ａ，…に切断し（同図（ａ））、その短冊状の各シート
３２ａをリング状に巻く（同図（ｂ））。そして、プレ
ス成形により、その各シート３２ａの端部同士を接合す
ると共に、所望の形状となるように圧下する。このと
き、上記各中子保持部３１を同時にプレス成形により形
成することで予備成形体Ｂは完成する（同図（ｃ））。
さらに、塩をプレス成形によりリング状に固化すること
で塩中子Ｃを作製しておき（同図（ｄ））、この塩中子
Ｃの外周部を上記予備成形体Ｂにおける各中子保持部３
１の傾斜面３１ａにその下側から圧入することにより、
予備成形体Ｂに塩中子Ｃを保持する（同図（ｅ））。

【００４２】その後、図７に示すように、上記製造装置
Ａにおける鋳型１１の上型１３及びカバー３７を上方に
スライドさせた状態で、塩中子Ｃを保持した予備成形体
Ｂを上型挿入孔１８から両サイド型１２，１２の各段差
部１２ｂまで挿入する。そして、図８に示すように、上
型１３を上型挿入孔１８に挿入してその突出部１３ａ先
端面と両サイド型１２，１２の各段差部１２ｂとの間で
予備成形体Ｂを支持する。この状態で、図９に示すよう
に、アルミニウム系金属の溶湯４３を酌４４により湯口
２６から湯道２７内及び製品キャビティ１５内に充填す
る。

【００４３】このとき、予備成形体Ｂ及び塩中子Ｃは溶
湯４３の熱により膨脹するが、塩中子Ｃの熱膨脹率が予
備成形体Ｂよりもかなり大きいので、塩中子Ｃは予備成
形体Ｂの各中子保持部３１においてその変形が拘束され
る。しかし、塩中子Ｃの各中子保持部３１以外の箇所に
おいて予備成形体Ｂの基部３０との間に間隙が形成され
ているので、その箇所で塩中子Ｃが膨脹変形し、塩中子
Ｃに生じる熱応力を低減させてその割れを防止すること
ができる。

【００４４】次に、湯道２７に溶湯４３が満杯になった
時点、つまり上型１３の押湯部１３ｂの上下方向略中央
まで充填された時点（図１０参照）で、図１１に示すよ
うに、カバー３７を下方にスライドさせて湯口２６をそ
のカバー３７で閉塞する。

【００４５】続いて、図１２に示すように、上記加圧エ
ア源からパイプ３８を介して鋳型１１の押湯部１３ｂ内
に工場エアを供給し、鋳型１１内の溶湯４３を加圧す
る。このことで、溶湯４３は、上記予備成形体Ｂ内に含
浸されて溶湯４３と予備成形体Ｂとが複合化される。こ
のとき、溶湯４３は、予備成形体Ｂと塩中子Ｃとの間の
間隙からもその予備成形体Ｂ内に含浸するので、溶湯４
３の予備成形体Ｂ内への含浸が塩中子Ｃによって制限さ
れることは殆どない。また、溶湯４３の加圧は、高圧鋳
造法に比べてかなり低い圧力で行っているので、加圧に
よる塩中子Ｃの破損や変形を容易にかつ確実に防止する
ことができる。

【００４６】そして、しばらくの間溶湯４３をそのまま
加圧し続けた後、溶湯４３を冷却凝固させる。その後、
上記カバー３７を上方にスライドさせると共に、上型１
３、中型１４及び両サイド型１２，１２をそれぞれスラ
イドさせて型開きを行い、鋳造された鋳物９を鋳型１１
内から取り出す。このとき、図１３に示すように、この
鋳物９は、トップリング溝３、セカンダリング溝４及び
オイルリング溝５は形成されておらず、予備成形体Ｂの
外周部が周囲よりも突出された状態にある。この鋳物９
に対してＴ６熱処理を施した後、機械切削加工を施す。
すなわち、鋳物９の外周部全体を切削し、その後、トッ
プリング溝３、セカンダリング溝４及びオイルリング溝
５を切削して形成する。さらに、鋳物９の下側からドリ
ルで塩中子Ｃの箇所まで穴を開け、その穴に水を供給し
てその塩中子Ｃを水に溶解させることにより冷却用オイ
ル通路８を形成する。このことで、トップリング溝３の
周囲に複合部６を有するピストン１が完成する。この完
成したピストン１の冷却用オイル通路８内には、鋳造時
に塩中子Ｃに割れが生じることはないので、バリは全く
生じていない。

【００４７】したがって、上記実施形態１では、予備成
形体Ｂの各中子保持部３１は、塩中子Ｃとの間に間隙を
有するように形成したリング状の予備成形体基部３０に
おける内周部の一部に周方向に略等間隔を空けた状態で
突設され、その各中子保持部３１の先端の傾斜面３１ａ
にリング状の塩中子Ｃの外周部が保持されているので、
予備成形体Ｂよりも熱膨張率が大きい塩中子Ｃをこのよ
うに予備成形体Ｂの内側に保持した場合でも、その塩中
子Ｃは、その間隙の分だけ予備成形体Ｂに拘束されずに
膨脹変形することができ、鋳造時の熱応力を均一に分散
させることができる。また、上記間隙の存在により、塩
中子Ｃの外周部全周を予備成形体Ｂの基部３０の内周部
全周で保持する場合に比べて、溶湯４３の予備成形体Ｂ
内への含浸可能部分を増加させることができる。よっ
て、塩中子Ｃの熱応力による割れを防止してバリの発生
を抑制することができる共に、溶湯４３と予備成形体Ｂ
との複合性を向上させることができ、塩中子Ｃを保持す
る構造として最適なものが得られる。

【００４８】（実施形態２）図１４及び図１５は、本発
明の実施形態２を示し（尚、以下の各実施形態では、図
１及び図２と同じ部分については同じ符号を付してその
詳細な説明は省略し、他の異なる箇所のみを説明す
る）、予備成形体Ｂにおいて塩中子Ｃを保持する各中子
保持部３１の構成を上記実施形態１と異ならせたもので
ある。

【００４９】すなわち、この実施形態では、金属多孔体
シート３２を短冊状に切断してリング状に巻いた各シー
ト３２ａに対してプレス成形を行う際に、各中子保持部
３１の圧下率を予備成形体基部３０よりも小さくする。
このことで、各中子保持部３１は、基部３０よりも気孔
率が高くされて変形能が向上されていると共に、基部３
０よりも上方に突出した形状とされている。

【００５０】したがって、上記実施形態２では、予備成
形体Ｂの各中子保持部３１自体が変形し易くなるので、
塩中子Ｃに発生する熱応力をさらに低減させることがで
きる。また、プレス成形時に基部３０と各中子保持部３
１との圧下率を変えるだけで各中子保持部３１の気孔率
を容易に高くすることができる。よって、簡単な構成で
塩中子Ｃの熱応力による割れをより一層効果的に防止す
ることができる。

【００５１】（実施形態３）図１６は、本発明の実施形
態３を示し、各中子保持部３１を基部３０とは異なる材
料で構成したことが上記実施形態１，２と異なる。すな
わち、各中子保持部３１は、基部３０よりも軟質である
材料で構成され、プレス成形により基部３０と共に一体
成形されたものである。

【００５２】したがって、上記実施形態３では、上記実
施形態２と同様に、各中子保持部３１の変形により塩中
子Ｃに生じる熱応力をさらに抑制することができる。よ
って、実施形態２と同様の作用効果を得ることができ
る。

【００５３】尚、上記実施形態３では、各中子保持部３
１を基部３０と異なる軟質の材料としたが、各中子保持
部３１を基部３０と気孔率のみが異なる同じ材料とする
ことによって基部３０よりも軟質となるようにしてもよ
い。

【００５４】（実施形態４）図１７は、本発明の実施形
態４を示し、各中子保持部３１は、予備成形体基部３０
とは別の部材で構成されたものである。すなわち、各中
子保持部３１は、上下方向略中央部に凹部３３ａが形成
されて略コ字状とされた中子保持部材３３からなり、そ
の各中子保持部材３３の凹部３３ａを予備成形体Ｂの内
周部に周方向に略等間隔となるように嵌合させることで
各中子保持部３１が構成されている。この各中子保持部
材３３は、上記実施形態３の如く、基部３０よりも軟質
とされている。

【００５５】したがって、上記実施形態４では、各中子
保持部３１が基部３０とは別の部材である中子保持部材
３３で構成されているので、各中子保持部３１の形状や
材料の自由度を増大させることができ、耐摩耗性等を必
要としない各中子保持部３１に、予備成形体基部３０に
使用するような高価な材料を使用しなくても済む。よっ
て、各中子保持部３１を形成するためのコストを低減し
つつ、塩中子Ｃの熱応力による割れを防止することがで
きる。

【００５６】（実施形態５）図１８は、本発明の実施形
態５を示し、予備成形体Ｂには、上記実施形態１〜４の
ような各中子保持部３１は設けられておらず、塩中子Ｃ
に予備成形体Ｂに保持される保持部４１，４１，…を形
成したものである。

【００５７】すなわち、この実施形態では、塩中子Ｃ
は、リング状の中子部材基部４０とその基部４０の外周
部の一部に径方向外側に突設されてなる３つの保持部４
１，４１，…とを有している。この各保持部４１は、周
方向に略等間隔を空けて設けられ、この各保持部４１の
先端面は、上方に向かってその突出量が小さくなるよう
に形成されている。このことで、この塩中子Ｃの各保持
部４１の先端面を、上記予備成形体Ｂの内周部にその下
側から圧入して嵌めることが可能とされ、この塩中子Ｃ
は各保持部４１により予備成形体Ｂに保持されるように
なっている。

【００５８】したがって、上記実施形態５では、塩中子
Ｃに各保持部４１が突設されていること以外は、上記実
施形態１と全く同じである。よって、実施形態１と同様
の作用効果を得ることができる。

【００５９】尚、上記各実施形態では、鋳型１１の湯口
２６をカバー３７により閉塞した状態で、その湯口２６
から鋳型１１内に充填した溶湯４３を、エアにより加圧
して予備成形体Ｂと溶湯４３とを複合化するようにした
が、加圧パンチやプランジャ等によって溶湯４３に高圧
力を加える高圧鋳造法により予備成形体Ｂと溶湯４３と
を複合化することも可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより
複合化されてなり、かつ中子部材を保持する中子保持部
を有する複合化用予備成形体に対して、その中子部材と
の間に間隙を有するように予備成形体基部を形成し、上
記中子保持部をその予備成形体基部の一部に突設した。
また、請求項６の発明では、複合化用予備成形体に保持
される保持部が形成された中子部材に対して、その予備
成形体との間に間隙を有するように中子部材基部を形成
し、上記保持部をその中子部材基部の一部に突設した。
したがって、これらの発明によると、中子部材の熱応力
による割れを防止してバリ発生の抑制化を図ることがで
きる共に、溶湯と予備成形体との複合性の向上化を図る
ことができる。

【００６１】請求項２の発明では、予備成形体基部をリ
ング状とし、複数の中子保持部を、上記予備成形体基部
の内周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方
向に突設した。また、請求項７の発明では、中子部材基
部をリング状とし、複数の保持部を、上記中子部材基部
の外周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方
向に突設した。したがって、これらの発明によると、中
子部材の保持構造として最適なものを得ることができ
る。

【００６２】請求項３の発明では、中子保持部を、予備
成形体基部よりも気孔率が高くなるようにした。また、
請求項４の発明では、中子保持部を、予備成形体基部よ
りも軟質となるようにした。したがって、これらの発明
によると、中子部材の熱応力による割れのさらなる抑制
化を図ることができる。

【００６３】請求項５の発明によると、中子保持部を、
予備成形体基部とは別の部材で構成したことにより、中
子保持部を形成するためのコストの低減化を図りつつ、
中子部材の熱応力による割れを防止することができる。

【００６４】請求項８の発明によると、中子部材を塩中
子としたことにより、この中子部材の保持構造の有効な
利用を図ることができる。

【００６５】請求項９の発明によると、複合金属部品の
製造方法として、複合化用予備成形体とこの予備成形体
に保持される中子部材とを、相手部材に対して間隙を有
するように形成した基部と、上記予備成形体及び中子部
材の少なくとも一方の基部の一部に突設された保持部と
で構成しておき、上記保持部にて上記予備成形体に中子
部材を保持した状態で鋳型内にその予備成形体を支持
し、上記鋳型内に溶湯を充填して加圧することにより上
記予備成形体と複合化するようにしたことにより、請求
項１又は６の発明と同様の作用効果が得られる。

【００６６】請求項１０の発明によると、鋳型の湯口か
ら溶湯を鋳型内に充填後に該湯口を閉塞した状態で、そ
の鋳型内の溶湯を気体により加圧するようにしたことに
より、予備成形体に中子部材を保持した状態でその予備
成形体と溶湯とを複合化する場合に、最適な鋳造方法を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る複合化用予備成形体
を示す上面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】自動車エンジン用ピストンの要部を示す正面図
である。

【図４】ピストンを製造するための製造装置を示す断面
図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】複合化用予備成形体を作製してその予備成形体
に塩中子を保持するまでの手順を示す図である。

【図７】塩中子を保持した予備成形体を上型挿入孔から
両サイド型の各段差部まで挿入した状態を示す図４相当
図である。

【図８】製品キャビティ内に複合化用予備成形体を支持
した状態を示す図４相当図である。

【図９】溶湯を湯口から湯道内及び製品キャビティ内に
充填している状態を示す図４相当図である。

【図１０】溶湯を鋳型内に充填完了した状態を示す図４
相当図である。

【図１１】カバーで湯口を閉塞して鋳型内を実質的に密
閉した状態を示す図４相当図である。

【図１２】エアで鋳型内の溶湯を加圧している状態を示
す図４相当図である。

【図１３】製造装置で鋳造した直後の鋳物の要部を示す
断面図である。

【図１４】実施形態２を示す図１相当図である。

【図１５】図１４のXV−XV線断面図である。

【図１６】実施形態３を示す図１５相当図である。

【図１７】実施形態４に係る複合化用予備成形体の要部
を示す斜視図である。

【図１８】実施形態５に係る塩中子が複合化用予備成形
体に保持された状態を示す上面図である。

【符号の説明】

Ｂ 複合化用予備成形体 Ｃ 塩中子（中子部材） １ 自動車エンジン用ピストン（複合金属部品） ６ 複合部 ８ 冷却用オイル通路 １１ 鋳型 ２６ 湯口 ２７ 湯道 ３０ 予備成形体基部 ３１ 中子保持部 ３３ 中子保持部材 ３７ カバー ４０ 中子部材基部 ４１ 保持部 ４３ 溶湯

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型内において充填した溶湯を加圧する
   ことにより複合化されてなり、かつ中子部材を保持する
   中子保持部を有する複合化用予備成形体において、 上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予
   備成形体基部を有し、 上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設さ
   れてなることを特徴とする複合化用予備成形体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の複合化用予備成形体にお
   いて、 予備成形体基部は、リング状をなし、 複数の中子保持部が、上記予備成形体基部の内周部にお
   いて周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設され
   ていることを特徴とする複合化用予備成形体。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の複合化用予備成形
   体において、 中子保持部は、予備成形体基部よりも気孔率が高いこと
   を特徴とする複合化用予備成形体。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載の複合化用予備
   成形体において、 中子保持部は、予備成形体基部よりも軟質であることを
   特徴とする複合化用予備成形体。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載の複合化用
   予備成形体において、 中子保持部は、予備成形体基部とは別の部材で構成され
   ていることを特徴とする複合化用予備成形体。
6. 【請求項６】 鋳型内において充填した溶湯を加圧する
   ことにより複合化されてなる複合化用予備成形体に保持
   される保持部が形成された中子部材において、 上記複合化用予備成形体との間に間隙を有するように形
   成された中子部材基部を有し、 上記保持部は、上記中子部材基部の一部に突設されてな
   ることを特徴とする中子部材。
7. 【請求項７】 請求項６記載の中子部材において、 中子部材基部は、リング状をなし、 複数の保持部が、上記中子部材基部の外周部において周
   方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設されている
   ことを特徴とする中子部材。
8. 【請求項８】 塩中子であることを特徴とする請求項６
   又は７記載の中子部材。
9. 【請求項９】 鋳型内において充填した溶湯を加圧する
   ことにより複合化されてなる複合化用予備成形体と該複
   合化用予備成形体に保持される中子部材とを、相手部材
   に対して間隙を有するように形成した基部と、上記複合
   化用予備成形体及び中子部材の少なくとも一方の基部の
   一部に突設された保持部とで構成しておき、 上記保持部にて上記複合化用予備成形体に中子部材を保
   持した状態で鋳型内に該複合化用予備成形体を支持し、 上記鋳型内に溶湯を充填して加圧することにより上記複
   合化用予備成形体と複合化することを特徴とする複合金
   属部品の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の複合金属部品の製造方
    法において、 鋳型の湯口から溶湯を鋳型内に充填後に該湯口を閉塞し
    た状態で、上記鋳型内の溶湯を気体により加圧すること
    を特徴とする複合金属部品の製造方法。