JPH10314912A - ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用繊維成形体 - Google Patents
ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用繊維成形体Info
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- JPH10314912A JPH10314912A JP12760997A JP12760997A JPH10314912A JP H10314912 A JPH10314912 A JP H10314912A JP 12760997 A JP12760997 A JP 12760997A JP 12760997 A JP12760997 A JP 12760997A JP H10314912 A JPH10314912 A JP H10314912A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイカスト法による高速充填高圧鋳造方式に
十分に対応して、必要厚さを持つ繊維強化部を確保する
ことが可能な繊維成形体を提供する。 【解決手段】 繊維成形体２１は、金型の成形面に接す
る接触面４２およびその近傍を含む成形面側領域４３
と、その領域４３に連なる主領域４４とを有する。成形
面側領域４３の繊維体積分率Ｖｆ１は主領域４４の繊維
体積分率Ｖｆ２よりも大に設定される。これにより鋳造
時、強い圧縮力を受ける成形面側領域４３が強化され
る。
十分に対応して、必要厚さを持つ繊維強化部を確保する
ことが可能な繊維成形体を提供する。 【解決手段】 繊維成形体２１は、金型の成形面に接す
る接触面４２およびその近傍を含む成形面側領域４３
と、その領域４３に連なる主領域４４とを有する。成形
面側領域４３の繊維体積分率Ｖｆ１は主領域４４の繊維
体積分率Ｖｆ２よりも大に設定される。これにより鋳造
時、強い圧縮力を受ける成形面側領域４３が強化され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイカスト法によ
る繊維強化金属体の鋳造に用いられる繊維成形体に関す
る。
る繊維強化金属体の鋳造に用いられる繊維成形体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、繊維強化金属体、例えば摺動部材
を鋳造する場合、繊維成形体としては、その性状を成形
体全体に亘り均一化したもの、例えば繊維体積分率Ｖｆ
を成形体全体に亘って略一定に設定したものが用いら
れ、また鋳造方式としては、溶湯流のゲート速度を、例
えば０．３ｍ／sec に、加圧力を、例えば２５０kgｆ／
cm 2 にそれぞれ設定した低速充填中圧鋳造方式が採用さ
れている。この場合、前記繊維体積分率Ｖｆは、要求さ
れる摺動特性を考慮して、例えば１５％≦Ｖｆ≦２５％
に設定される。
を鋳造する場合、繊維成形体としては、その性状を成形
体全体に亘り均一化したもの、例えば繊維体積分率Ｖｆ
を成形体全体に亘って略一定に設定したものが用いら
れ、また鋳造方式としては、溶湯流のゲート速度を、例
えば０．３ｍ／sec に、加圧力を、例えば２５０kgｆ／
cm 2 にそれぞれ設定した低速充填中圧鋳造方式が採用さ
れている。この場合、前記繊維体積分率Ｖｆは、要求さ
れる摺動特性を考慮して、例えば１５％≦Ｖｆ≦２５％
に設定される。
【０００３】しかしながら、前記低速充填中圧鋳造方式
の採用下では、一般的なダイカスト装置を使用すること
ができず、専用の鋳造装置を必要とするためその設備コ
ストが高く、また溶湯流のゲート速度が遅いため鋳造の
サイクルタイムが長く、生産能率が悪い、という問題が
あった。
の採用下では、一般的なダイカスト装置を使用すること
ができず、専用の鋳造装置を必要とするためその設備コ
ストが高く、また溶湯流のゲート速度が遅いため鋳造の
サイクルタイムが長く、生産能率が悪い、という問題が
あった。
【０００４】そこで、一般的なダイカスト装置を使用
し、また溶湯のゲート速度を速めると共に加圧力を高め
た高速充填高圧鋳造方式を採用することが試みられた。
し、また溶湯のゲート速度を速めると共に加圧力を高め
た高速充填高圧鋳造方式を採用することが試みられた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な繊維成形体に、ダイカスト法による高速充填高圧鋳造
方式を適用すると、繊維成形体全体が大きく圧縮変形し
てその厚さが大幅に減少すると共にその圧縮変形後の繊
維成形体において、その厚さ方向に、金型の成形面側に
在って繊維体積分率Ｖｆが二次曲線的に増加する変化部
と、その変化部に連なって繊維体積分率Ｖｆが略一定で
ある定常部とが発生し、しかも変化部の厚さと定常部の
厚さとが略同等となる。
な繊維成形体に、ダイカスト法による高速充填高圧鋳造
方式を適用すると、繊維成形体全体が大きく圧縮変形し
てその厚さが大幅に減少すると共にその圧縮変形後の繊
維成形体において、その厚さ方向に、金型の成形面側に
在って繊維体積分率Ｖｆが二次曲線的に増加する変化部
と、その変化部に連なって繊維体積分率Ｖｆが略一定で
ある定常部とが発生し、しかも変化部の厚さと定常部の
厚さとが略同等となる。
【０００６】前記変化部は削り取られる取り代部であっ
て、前記定常部が繊維強化部として実用されるのである
が、前記のような厚さ変化が存在すると、繊維強化部が
薄肉となって、繊維強化の目的を達成し得ない事態を生
じるおそれがあった。
て、前記定常部が繊維強化部として実用されるのである
が、前記のような厚さ変化が存在すると、繊維強化部が
薄肉となって、繊維強化の目的を達成し得ない事態を生
じるおそれがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダイカスト法
による高速充填高圧鋳造方式に十分に対応して、必要厚
さを持つ繊維強化部を確保することが可能な前記繊維成
形体を提供することを目的とする。
による高速充填高圧鋳造方式に十分に対応して、必要厚
さを持つ繊維強化部を確保することが可能な前記繊維成
形体を提供することを目的とする。
【０００８】前記目的を達成するため本発明によれば、
ダイカスト法による繊維強化金属体の鋳造に用いられる
繊維成形体であって、金型の成形面に接する接触面およ
びその近傍を含む成形面側領域の繊維体積分率Ｖｆ１
を、その成形面側領域に連なる主領域の繊維体積分率Ｖ
ｆ２よりも大に設定した繊維成形体が提供される。
ダイカスト法による繊維強化金属体の鋳造に用いられる
繊維成形体であって、金型の成形面に接する接触面およ
びその近傍を含む成形面側領域の繊維体積分率Ｖｆ１
を、その成形面側領域に連なる主領域の繊維体積分率Ｖ
ｆ２よりも大に設定した繊維成形体が提供される。
【０００９】前記のように構成すると、繊維成形体にお
いて、大きな圧縮力を受ける成形面側領域が強化されて
いるので、ダイカスト法による高速充填高圧鋳造方式の
適用下では繊維成形体全体の圧縮変形が抑制されて、そ
の厚さ減少が小となる。また前記定常部、つまり実用繊
維強化部の厚さが前記変化部、つまり取り代部の厚さを
大幅に上回る。
いて、大きな圧縮力を受ける成形面側領域が強化されて
いるので、ダイカスト法による高速充填高圧鋳造方式の
適用下では繊維成形体全体の圧縮変形が抑制されて、そ
の厚さ減少が小となる。また前記定常部、つまり実用繊
維強化部の厚さが前記変化部、つまり取り代部の厚さを
大幅に上回る。
【００１０】これにより、必要厚さを持つ繊維強化部を
確保することが可能であり、したがって、前記繊維成形
体を用いることによって、ダイカスト法の適用下で繊維
強化の目的を十分に達成することができる。
確保することが可能であり、したがって、前記繊維成形
体を用いることによって、ダイカスト法の適用下で繊維
強化の目的を十分に達成することができる。
【００１１】成形面側領域の繊維体積分率Ｖｆ１は３０
％≦Ｖｆ≦４０％に設定される。この場合、Ｖｆ１＜３
０％ではダイカスト法に対する成形面側領域の強化が不
十分となり、一方、Ｖｆ１＞４０％では溶湯の浸透性が
悪化する。また主領域の繊維体積分率Ｖｆ２は１５％≦
Ｖｆ２≦２５％に設定される。この場合、Ｖｆ２＜１５
％では摺動部材において十分な摺動特性を得ることがで
きず、一方、Ｖｆ２＞２５％では摺動部材において相手
部材に対する攻撃性が高くなる。
％≦Ｖｆ≦４０％に設定される。この場合、Ｖｆ１＜３
０％ではダイカスト法に対する成形面側領域の強化が不
十分となり、一方、Ｖｆ１＞４０％では溶湯の浸透性が
悪化する。また主領域の繊維体積分率Ｖｆ２は１５％≦
Ｖｆ２≦２５％に設定される。この場合、Ｖｆ２＜１５
％では摺動部材において十分な摺動特性を得ることがで
きず、一方、Ｖｆ２＞２５％では摺動部材において相手
部材に対する攻撃性が高くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜４において、繊維強化金属
体としてのエンジン用サイアミーズ型シリンダブロック
Ｓは、４つのシリンダバレル１1 〜１4 を直列に結合し
てなるサイアミーズシリンダバレル１と、そのサイアミ
ーズシリンダバレル１を囲繞する外壁部２と、外壁部２
の下縁に連なるクランクケース３とより構成される。各
シリンダバレル１1 〜１4 は、シリンダボア４を形成す
る内筒部５と、その内筒部５の外側に在ってそれと一体
の外筒部６とよりなる。サイアミーズシリンダバレル１
と外壁部２間の一連の空間は水ジャケット７であり、各
外筒部６の下端側およびクランクケース３の上端側は水
ジャケット７の底壁８を介して連なっている。水ジャケ
ット７におけるシリンダヘッド側の開口部において、サ
イアミーズシリンダバレル１と外壁部２間は連結されて
おらず、したがってシリンダブロックＳはオープンデッ
キ型に構成される。
体としてのエンジン用サイアミーズ型シリンダブロック
Ｓは、４つのシリンダバレル１1 〜１4 を直列に結合し
てなるサイアミーズシリンダバレル１と、そのサイアミ
ーズシリンダバレル１を囲繞する外壁部２と、外壁部２
の下縁に連なるクランクケース３とより構成される。各
シリンダバレル１1 〜１4 は、シリンダボア４を形成す
る内筒部５と、その内筒部５の外側に在ってそれと一体
の外筒部６とよりなる。サイアミーズシリンダバレル１
と外壁部２間の一連の空間は水ジャケット７であり、各
外筒部６の下端側およびクランクケース３の上端側は水
ジャケット７の底壁８を介して連なっている。水ジャケ
ット７におけるシリンダヘッド側の開口部において、サ
イアミーズシリンダバレル１と外壁部２間は連結されて
おらず、したがってシリンダブロックＳはオープンデッ
キ型に構成される。
【００１３】各シリンダバレル１1 〜１4 の内筒部５は
円筒状繊維成形体と金属マトリックスとよりなる繊維強
化部であり、また各シリンダバレル１1 〜１4 の外筒部
６およびその他の構成部分はマトリックスを構成する金
属のみからなる。繊維成形体は、アルミナ繊維およびカ
ーボン繊維を主体とし、それら繊維間をバインダにより
結合したものである。また前記金属としてはＡｌ合金が
用いられている。
円筒状繊維成形体と金属マトリックスとよりなる繊維強
化部であり、また各シリンダバレル１1 〜１4 の外筒部
６およびその他の構成部分はマトリックスを構成する金
属のみからなる。繊維成形体は、アルミナ繊維およびカ
ーボン繊維を主体とし、それら繊維間をバインダにより
結合したものである。また前記金属としてはＡｌ合金が
用いられている。
【００１４】図５〜７は、シリンダブロックＳをダイカ
スト法により鋳造するために用いられる鋳造装置Ｍを示
す。その装置Ｍにおける金型９は昇降自在の上型１０
と、上型１０の下方に配設された固定の下型１１と、下
型１１上において摺動自在の第１および第２側型１２，
１３とを有する。
スト法により鋳造するために用いられる鋳造装置Ｍを示
す。その装置Ｍにおける金型９は昇降自在の上型１０
と、上型１０の下方に配設された固定の下型１１と、下
型１１上において摺動自在の第１および第２側型１２，
１３とを有する。
【００１５】第１側型１２は下型１１上を摺動する型本
体１４を備え、その型本体１４は第２側型１３との対向
面に、４つのシリンダボア成形用ボアピン１５と、それ
らボアピン１５を囲繞する水ジャケット成形用中子１６
とを有し、各ボアピン１５の軸線は略水平である。
体１４を備え、その型本体１４は第２側型１３との対向
面に、４つのシリンダボア成形用ボアピン１５と、それ
らボアピン１５を囲繞する水ジャケット成形用中子１６
とを有し、各ボアピン１５の軸線は略水平である。
【００１６】第２側型１３は下型１１上を摺動する型本
体１７を備え、その型本体１７は第１側型１２との対向
面に成形ブロック１８を有する。成形ブロック１８は、
各シリンダバレル１1 〜１4 に対応する突出量の長い４
つのかまぼこ状第１成形部１９と相隣る両第１成形部１
９間および両外側の第１成形部１９の外側に位置する凸
字状第２成形部２０とを有する。
体１７を備え、その型本体１７は第１側型１２との対向
面に成形ブロック１８を有する。成形ブロック１８は、
各シリンダバレル１1 〜１4 に対応する突出量の長い４
つのかまぼこ状第１成形部１９と相隣る両第１成形部１
９間および両外側の第１成形部１９の外側に位置する凸
字状第２成形部２０とを有する。
【００１７】各ボアピン１５に繊維成形体２１が嵌合さ
れ、型締め状態において、各ボアピン１５および各繊維
成形体２１の先端面は、各第１成形部１９の先端面に当
てられている。
れ、型締め状態において、各ボアピン１５および各繊維
成形体２１の先端面は、各第１成形部１９の先端面に当
てられている。
【００１８】上型１０、下型１１、第１側型１２および
第２側型１３により形成されるキャビティ２２は次のよ
うな各領域を有する。即ち、図７にも示すように、各ボ
アピン１５回りに在って、繊維成形体２１を設置する内
筒部成形領域２３と、各内筒成形領域２３に隣接する、
つまり各繊維成形体２１および水ジャケット成形用中子
１６間およびその中子１６から突出する繊維成形体２１
の先端部回りに在る外筒部成形領域２４と、各第１，第
２成形部１９，２０および上，下型１０，１１間に在る
クランクケース成形領域２５と、上，下型１０，１１お
よび水ジャケット成形用中子１６間に在る外壁部成形領
域２６と、クランクケース成形領域２５を外筒部成形領
域２４および外壁部成形領域２６にそれぞれ通じさせる
と共に水ジャケット１６の底壁８を成形する底壁成形領
域２７とである。
第２側型１３により形成されるキャビティ２２は次のよ
うな各領域を有する。即ち、図７にも示すように、各ボ
アピン１５回りに在って、繊維成形体２１を設置する内
筒部成形領域２３と、各内筒成形領域２３に隣接する、
つまり各繊維成形体２１および水ジャケット成形用中子
１６間およびその中子１６から突出する繊維成形体２１
の先端部回りに在る外筒部成形領域２４と、各第１，第
２成形部１９，２０および上，下型１０，１１間に在る
クランクケース成形領域２５と、上，下型１０，１１お
よび水ジャケット成形用中子１６間に在る外壁部成形領
域２６と、クランクケース成形領域２５を外筒部成形領
域２４および外壁部成形領域２６にそれぞれ通じさせる
と共に水ジャケット１６の底壁８を成形する底壁成形領
域２７とである。
【００１９】各第１成形部１９によりクランクケース３
内のクランクピンおよびクランクアーム用回転空間２８
（図２，４）が成形され、また各第２成形部２０により
クランクケース３のクランクジャーナル用軸受ホルダ２
９（図２〜４）が成形される。
内のクランクピンおよびクランクアーム用回転空間２８
（図２，４）が成形され、また各第２成形部２０により
クランクケース３のクランクジャーナル用軸受ホルダ２
９（図２〜４）が成形される。
【００２０】下型１１に、軸線を略水平にした第１シリ
ンダ３０が設けられ、その第１シリンダ３０に給湯プラ
ンジャ３１が摺動自在に嵌合される。その給湯プランジ
ャ３１の先端側に溶湯を一時溜める湯溜部３２が形成さ
れ、その湯溜部３２は、シリンダバレル配列方向に延び
る１つのランナ３３および複数のゲート３４を介してク
ランクケース成形領域２５の下部に連通する。
ンダ３０が設けられ、その第１シリンダ３０に給湯プラ
ンジャ３１が摺動自在に嵌合される。その給湯プランジ
ャ３１の先端側に溶湯を一時溜める湯溜部３２が形成さ
れ、その湯溜部３２は、シリンダバレル配列方向に延び
る１つのランナ３３および複数のゲート３４を介してク
ランクケース成形領域２５の下部に連通する。
【００２１】第２側型１３の型本体１７に、軸線を略垂
直に向けた第２シリンダ３５が設けられ、その第２シリ
ンダ３５は通し孔３６を介して湯溜部３２に通じてい
る。また型本体１７に、第２シリンダ３５の中間部に通
じるように給湯管３７が設けられる。
直に向けた第２シリンダ３５が設けられ、その第２シリ
ンダ３５は通し孔３６を介して湯溜部３２に通じてい
る。また型本体１７に、第２シリンダ３５の中間部に通
じるように給湯管３７が設けられる。
【００２２】さらに上型１０に貫通孔３８が、その軸線
を第２シリンダ３５の軸線に合致させると共にその第２
シリンダ３５に通じるように形成され、その貫通孔３８
にシールプランジャ３９が摺動自在に嵌合される。
を第２シリンダ３５の軸線に合致させると共にその第２
シリンダ３５に通じるように形成され、その貫通孔３８
にシールプランジャ３９が摺動自在に嵌合される。
【００２３】下型１１に複数のエジェクタピン４０が摺
動自在に嵌合され、それらエジェクタピン４０は、外壁
部成形領域２６およびクランクケース成形領域２５に突
出してシリンダブロックＳを離型するために用いられ
る。
動自在に嵌合され、それらエジェクタピン４０は、外壁
部成形領域２６およびクランクケース成形領域２５に突
出してシリンダブロックＳを離型するために用いられ
る。
【００２４】前記各内筒部成形領域２３において、水ジ
ャケット成形用中子１６の長さ範囲ａに収まる領域が実
質的な繊維強化部成形領域Ａである。これは、各内筒部
５において、水ジャケット７から突出している部分５ａ
は、ピストンと摺動関係にないので繊維強化する必要が
ないからである。したがって、各外筒部成形領域２６に
おいて、水ジャケット成形用中子１６の長さ範囲ａに収
まる領域が、繊維強化部成形領域Ａに隣接する溶湯貯留
領域Ｂである。さらにクランクケース成形領域（各軸受
ホルダ２９を成形する部分を含む）２５および水ジャケ
ット７の底壁成形領域２７が溶湯流沈静領域Ｃである。
ャケット成形用中子１６の長さ範囲ａに収まる領域が実
質的な繊維強化部成形領域Ａである。これは、各内筒部
５において、水ジャケット７から突出している部分５ａ
は、ピストンと摺動関係にないので繊維強化する必要が
ないからである。したがって、各外筒部成形領域２６に
おいて、水ジャケット成形用中子１６の長さ範囲ａに収
まる領域が、繊維強化部成形領域Ａに隣接する溶湯貯留
領域Ｂである。さらにクランクケース成形領域（各軸受
ホルダ２９を成形する部分を含む）２５および水ジャケ
ット７の底壁成形領域２７が溶湯流沈静領域Ｃである。
【００２５】ここで、溶湯貯留領域Ｂの容積、実施例で
は全部の溶湯流貯留領域Ｂの容積の和をＶ1 とし、溶湯
流沈静領域Ｃの容積をＶ2 としたとき、両容積Ｖ1 ，Ｖ
2 の関係はＶ2 ≧２Ｖ1 に設定される。実施例では
Ｖ1 ：Ｖ2 ＝１：３．３７である。
は全部の溶湯流貯留領域Ｂの容積の和をＶ1 とし、溶湯
流沈静領域Ｃの容積をＶ2 としたとき、両容積Ｖ1 ，Ｖ
2 の関係はＶ2 ≧２Ｖ1 に設定される。実施例では
Ｖ1 ：Ｖ2 ＝１：３．３７である。
【００２６】図８，９に示すように、繊維成形体２１
は、その厚さｔをｔ＝３mmに設定されると共に、金型
９、実施例ではボアピン１５の成形面４１に接する接触
面４２およびその近傍を含む、厚さｔ1 ＝０．８mmの成
形面側領域４３と、その領域４３の外周側に連なる、厚
さｔ2 ＝２．２mmの主領域４４とを有する。繊維成形体
２１は、７５重量％のアルミナ繊維と、２０重量％のカ
ーボン繊維と、５重量％のバインダとよりなる。成形面
側領域４３の繊維体積分率Ｖｆ１は、Ｖｆ１＝３５％
に、また主領域４４の繊維体積分率Ｖｆ２はＶｆ２＝２
０％にそれぞれ設定された。
は、その厚さｔをｔ＝３mmに設定されると共に、金型
９、実施例ではボアピン１５の成形面４１に接する接触
面４２およびその近傍を含む、厚さｔ1 ＝０．８mmの成
形面側領域４３と、その領域４３の外周側に連なる、厚
さｔ2 ＝２．２mmの主領域４４とを有する。繊維成形体
２１は、７５重量％のアルミナ繊維と、２０重量％のカ
ーボン繊維と、５重量％のバインダとよりなる。成形面
側領域４３の繊維体積分率Ｖｆ１は、Ｖｆ１＝３５％
に、また主領域４４の繊維体積分率Ｖｆ２はＶｆ２＝２
０％にそれぞれ設定された。
【００２７】前記のような積層構造を有する繊維成形体
２１は、次のような方法を用いて製造された。 （１） 図１０に示すように、シェル砂（粒度ＡＦＳ３
５）を用いて通気性を有する円筒状成形型４５を形成し
た。この成形型４５はシェル砂より構成されているの
で、３５０〜４００℃に高温加熱されると崩壊するとい
う性質を有する。 （２） 図１１に示すように、成形型４５の両端開口部
にそれぞれホルダ４６1，４６2 を接着、ボルト締め等
により取付けてそれら開口部を閉じた。 （３） 図１２に示すように、８０重量％のアルミナ繊
維および２０重量％のカーボン繊維の両短繊維を水に分
散させた分散液４７中に成形型４５を浸漬し、真空ポン
プ４８により成形型４５内に吸引作用を施して両短繊維
を成形型４５の外周面に所定の厚さに付着させ、成形面
側領域４３に対応する下層４９を成形した。 （４） 図１３に示すように、成形型４５を５重量％の
アルミナを含むアルミナゾル（バインダ）５０中に浸漬
して、下層４９にアルミナゾル５０を含浸させた。 （５） 図１４に示すように、成形型４５をラバープレ
スの耐圧容器５１内に設置し、空圧源５２より加圧空気
を耐圧容器５１内に供給してラバー５３を介し下層４９
を成形型４５の外周面に押圧し、これにより下層４９の
形状を整え、同時に繊維体積分率を調整した。 （６） 下層４９を有する成形型４５を用いて、図１２
〜１４の前記（３）〜（５）工程を繰返して行い、これ
により下層４９の外周面に、主領域４４に対応する上層
５４（図１５参照）を成形した。 （７） 図１５に示すように、成形型４５より両ホルダ
４６1 ，４６2 を取外した。 （８） 図１６に示すように、成形型４５を乾燥炉５５
内に設置し、上、下層５４，４９よりなる中間体５６に
１２０℃、１時間の乾燥処理を施して水分を蒸発除去し
た。 （９） 図１７に示すように、成形型４５を焼成炉５７
内に設置し、成形型４５に３５０〜４００℃にて１時間
の崩壊処理を施した。この崩壊処理により成形型４５は
その略５０％が崩壊した。残りの略５０％は振動を加え
る等の手段により破壊除去した。この状態下にあっては
中間体５６は乾燥されて十分な保形性を有するので変形
するようなことはなく、また成形型４５の残部にはクラ
ック等が無数に発生しているのでその除去が容易に行わ
れる。 （１０） 図１８に示すように、少量で大きな接合強度
を発揮し得るバインダであるポリカルボシラン（平均分
子量１４３０、ＰＣＳ）を１重量％含有するキシレン溶
液５８中に中間体５６を浸漬してその中間体５６にポリ
カルボシランを含浸させた。 （１１） 中間体５６を空気中に放置して自然乾燥し
た。 （１２） 図１９に示すように、中間体５６を再び焼成
炉５７内に設置し、その中間体５６に８００℃、１５分
間の焼成処理を施した。これにより図８，９に示した繊
維成形体２１を得た。
２１は、次のような方法を用いて製造された。 （１） 図１０に示すように、シェル砂（粒度ＡＦＳ３
５）を用いて通気性を有する円筒状成形型４５を形成し
た。この成形型４５はシェル砂より構成されているの
で、３５０〜４００℃に高温加熱されると崩壊するとい
う性質を有する。 （２） 図１１に示すように、成形型４５の両端開口部
にそれぞれホルダ４６1，４６2 を接着、ボルト締め等
により取付けてそれら開口部を閉じた。 （３） 図１２に示すように、８０重量％のアルミナ繊
維および２０重量％のカーボン繊維の両短繊維を水に分
散させた分散液４７中に成形型４５を浸漬し、真空ポン
プ４８により成形型４５内に吸引作用を施して両短繊維
を成形型４５の外周面に所定の厚さに付着させ、成形面
側領域４３に対応する下層４９を成形した。 （４） 図１３に示すように、成形型４５を５重量％の
アルミナを含むアルミナゾル（バインダ）５０中に浸漬
して、下層４９にアルミナゾル５０を含浸させた。 （５） 図１４に示すように、成形型４５をラバープレ
スの耐圧容器５１内に設置し、空圧源５２より加圧空気
を耐圧容器５１内に供給してラバー５３を介し下層４９
を成形型４５の外周面に押圧し、これにより下層４９の
形状を整え、同時に繊維体積分率を調整した。 （６） 下層４９を有する成形型４５を用いて、図１２
〜１４の前記（３）〜（５）工程を繰返して行い、これ
により下層４９の外周面に、主領域４４に対応する上層
５４（図１５参照）を成形した。 （７） 図１５に示すように、成形型４５より両ホルダ
４６1 ，４６2 を取外した。 （８） 図１６に示すように、成形型４５を乾燥炉５５
内に設置し、上、下層５４，４９よりなる中間体５６に
１２０℃、１時間の乾燥処理を施して水分を蒸発除去し
た。 （９） 図１７に示すように、成形型４５を焼成炉５７
内に設置し、成形型４５に３５０〜４００℃にて１時間
の崩壊処理を施した。この崩壊処理により成形型４５は
その略５０％が崩壊した。残りの略５０％は振動を加え
る等の手段により破壊除去した。この状態下にあっては
中間体５６は乾燥されて十分な保形性を有するので変形
するようなことはなく、また成形型４５の残部にはクラ
ック等が無数に発生しているのでその除去が容易に行わ
れる。 （１０） 図１８に示すように、少量で大きな接合強度
を発揮し得るバインダであるポリカルボシラン（平均分
子量１４３０、ＰＣＳ）を１重量％含有するキシレン溶
液５８中に中間体５６を浸漬してその中間体５６にポリ
カルボシランを含浸させた。 （１１） 中間体５６を空気中に放置して自然乾燥し
た。 （１２） 図１９に示すように、中間体５６を再び焼成
炉５７内に設置し、その中間体５６に８００℃、１５分
間の焼成処理を施した。これにより図８，９に示した繊
維成形体２１を得た。
【００２８】Ａｌ合金として、表１に示すＪＩＳ ＡＤ
Ｃ１２相当材を選定した。
Ｃ１２相当材を選定した。
【００２９】
【表１】
【００３０】ダイカスト法によるシリンダブロックＳの
鋳造に当っては、溶解炉より６７０℃のＡｌ合金の溶湯
ｍを給湯管３７に供給し、その溶湯ｍを第２シリンダ３
５を経て湯溜部３２に一時溜めた。次いで、シールプラ
ンジャ３９を下降させて、図５、鎖線示のように通し孔
３６を閉鎖した。その後給湯プランジャ３１を前進さ
せ、溶湯ｍをランナ３３および各ゲート３４を通じてキ
ャビティ２２に高速充填し、シリンダブロックＳを高圧
鋳造した。この場合、加圧力は９００kgｆ／cm2に、ま
た溶湯流のゲート速度は４０ｍ／sec に、さらに溶湯開
始から圧力上昇までの時間は１．５sec にそれぞれ設定
された。
鋳造に当っては、溶解炉より６７０℃のＡｌ合金の溶湯
ｍを給湯管３７に供給し、その溶湯ｍを第２シリンダ３
５を経て湯溜部３２に一時溜めた。次いで、シールプラ
ンジャ３９を下降させて、図５、鎖線示のように通し孔
３６を閉鎖した。その後給湯プランジャ３１を前進さ
せ、溶湯ｍをランナ３３および各ゲート３４を通じてキ
ャビティ２２に高速充填し、シリンダブロックＳを高圧
鋳造した。この場合、加圧力は９００kgｆ／cm2に、ま
た溶湯流のゲート速度は４０ｍ／sec に、さらに溶湯開
始から圧力上昇までの時間は１．５sec にそれぞれ設定
された。
【００３１】この注湯過程で、各ゲート３４を通過した
乱流状態の溶湯流は溶湯流沈静領域Ｃにおいて静めら
れ、その結果、各溶湯貯留領域Ｂへ導かれる溶湯流は略
層流状態となり、その溶湯流における空気の巻込みが抑
制される。そして、各溶湯貯留領域Ｂの溶湯が繊維成形
体２１にスムーズに充填される。
乱流状態の溶湯流は溶湯流沈静領域Ｃにおいて静めら
れ、その結果、各溶湯貯留領域Ｂへ導かれる溶湯流は略
層流状態となり、その溶湯流における空気の巻込みが抑
制される。そして、各溶湯貯留領域Ｂの溶湯が繊維成形
体２１にスムーズに充填される。
【００３２】この場合、繊維成形体２１は、前記のよう
に積層構造に構成されていて、大きな圧縮力を受ける成
形面側領域４３が強化されているので、前記ダイカスト
法による高速充填高圧鋳造方式の適用下では繊維成形体
２１全体の圧縮変形が抑制されて、その厚さ減少が小と
なる。また前記定常部、つまり内筒部（実用繊維強化
部）５の厚さが、前記変化部、つまり取り代部の厚さを
大幅に上回る。これにより、必要厚さを持つ内筒部５を
確保することが可能である。
に積層構造に構成されていて、大きな圧縮力を受ける成
形面側領域４３が強化されているので、前記ダイカスト
法による高速充填高圧鋳造方式の適用下では繊維成形体
２１全体の圧縮変形が抑制されて、その厚さ減少が小と
なる。また前記定常部、つまり内筒部（実用繊維強化
部）５の厚さが、前記変化部、つまり取り代部の厚さを
大幅に上回る。これにより、必要厚さを持つ内筒部５を
確保することが可能である。
【００３３】図２０は、鋳放し状態のシリンダブロック
Ｓにおけるシリンダバレル内周面からの深さと繊維体積
分率Ｖｆとの関係を示す。図中、線Ｌ1 は鋳造前の積層
構造繊維成形体２１に該当し、また線Ｌ2 はその繊維成
形体２１を用いて前記ダイカスト法を行った場合に該当
する。さらに線Ｌ3 は厚さが３mmで、且つ繊維体積分率
Ｖｆが２０％の単層構造繊維成形体を用いて前記ダイカ
スト法を行った場合に該当する。
Ｓにおけるシリンダバレル内周面からの深さと繊維体積
分率Ｖｆとの関係を示す。図中、線Ｌ1 は鋳造前の積層
構造繊維成形体２１に該当し、また線Ｌ2 はその繊維成
形体２１を用いて前記ダイカスト法を行った場合に該当
する。さらに線Ｌ3 は厚さが３mmで、且つ繊維体積分率
Ｖｆが２０％の単層構造繊維成形体を用いて前記ダイカ
スト法を行った場合に該当する。
【００３４】各内筒部５における取り代は１mmであり、
したがって、線Ｌ2 のごとく、前記積層構造繊維成形体
２１を用いると、厚さ約１．４mmの内筒部（繊維強化
部）５を得ることができるが、線Ｌ3 のごとく、前記単
層構造繊維成形体を用いた場合には内筒部の厚さは約
０．８mmに減少する。このことから、成形面側領域４３
の存在意義が判る。
したがって、線Ｌ2 のごとく、前記積層構造繊維成形体
２１を用いると、厚さ約１．４mmの内筒部（繊維強化
部）５を得ることができるが、線Ｌ3 のごとく、前記単
層構造繊維成形体を用いた場合には内筒部の厚さは約
０．８mmに減少する。このことから、成形面側領域４３
の存在意義が判る。
【００３５】なお、図２０において、例えば線Ｌ2 の左
端、つまり繊維強化された領域Ｄの端部と、シリンダバ
レル内周面との間の内周領域Ｅは、繊維を主体とするぼ
そぼそした領域であって、繊維体積分率Ｖｆの測定は不
可能である。
端、つまり繊維強化された領域Ｄの端部と、シリンダバ
レル内周面との間の内周領域Ｅは、繊維を主体とするぼ
そぼそした領域であって、繊維体積分率Ｖｆの測定は不
可能である。
【００３６】また鋳造条件における許容範囲は次の通り
である。即ち、加圧力は８５０〜１０００kgｆ／cm2 、
ゲート速度は３０〜４５ｍ／sec 、溶湯温度は６５０〜
７００℃、溶湯開始から圧力上昇までの時間は１〜２se
c である。
である。即ち、加圧力は８５０〜１０００kgｆ／cm2 、
ゲート速度は３０〜４５ｍ／sec 、溶湯温度は６５０〜
７００℃、溶湯開始から圧力上昇までの時間は１〜２se
c である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、ダイカスト法による高速充填高圧鋳造方
式に十分に対応して、必要厚さを持つ繊維強化部を確保
することが可能な繊維成形体を提供することができる。
ことによって、ダイカスト法による高速充填高圧鋳造方
式に十分に対応して、必要厚さを持つ繊維強化部を確保
することが可能な繊維成形体を提供することができる。
【図１】シリンダブロックの平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】シリンダブロックを下方から見た斜視図であ
る。
る。
【図５】鋳造装置の断面図で、図２に対応する。
【図６】鋳造装置の断面図で、図３に対応する。
【図７】図５の要部拡大図である。
【図８】繊維成形体の斜視図である。
【図９】図８の９−９線断面図である。
【図１０】成形型の断面図である。
【図１１】成形型にホルダを取付けた状態を示す断面図
である。
である。
【図１２】成形工程の断面図である。
【図１３】アルミナゾル含浸工程の断面図である。
【図１４】ラバープレス工程の断面図である。
【図１５】成形型からホルダを取外した状態を示す断面
図である。
図である。
【図１６】乾燥工程の断面図である。
【図１７】成形型除去工程の断面図である。
【図１８】ポリカルボシラン含浸工程の断面図である。
【図１９】焼成工程の断面図である。
【図２０】シリンダバレル内周面からの深さと繊維体積
分率との関係を示すグラフである。
分率との関係を示すグラフである。
１５ 金型のボアピン ２１ 繊維成形体 ４１ 成形面 ４２ 接触面 ４３ 成形面側領域 ４４ 主領域 Ｓ シリンダブロック（繊維強化金属体）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｆ０２Ｆ 1/00 Ｋ
Claims (1)
- 【請求項１】 ダイカスト法による繊維強化金属体
（Ｓ）の鋳造に用いられる繊維成形体であって、金型
（１５）の成形面（４１）に接する接触面（４２）およ
びその近傍を含む成形面側領域（４３）の繊維体積分率
Ｖｆ１を、その成形面側領域（４３）に連なる主領域
（４４）の繊維体積分率Ｖｆ２よりも大に設定したこと
を特徴とする、ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造
用繊維成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12760997A JPH10314912A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用繊維成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12760997A JPH10314912A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用繊維成形体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10314912A true JPH10314912A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14964327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12760997A Pending JPH10314912A (ja) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用繊維成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10314912A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011124345A1 (de) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | Vautid Gmbh | Verfahren zur herstellung eines zumindest bereichsweise einen erhöhten verschleissschutz aufweisenden gusswerkstücks |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP12760997A patent/JPH10314912A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011124345A1 (de) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | Vautid Gmbh | Verfahren zur herstellung eines zumindest bereichsweise einen erhöhten verschleissschutz aufweisenden gusswerkstücks |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041014 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041020 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041220 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060111 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |