JPH10314913A - ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用繊維成形体およびその製造方法 - 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およびその製造方法Info
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- JPH10314913A JPH10314913A JP12761097A JP12761097A JPH10314913A JP H10314913 A JPH10314913 A JP H10314913A JP 12761097 A JP12761097 A JP 12761097A JP 12761097 A JP12761097 A JP 12761097A JP H10314913 A JPH10314913 A JP H10314913A
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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のバインダ量は主領域４４のバインダ量よ
りも大に設定される。これにより鋳造時、大きな圧縮力
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のバインダ量は主領域４４のバインダ量よ
りも大に設定される。これにより鋳造時、大きな圧縮力
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および
その製造方法に関する。
る繊維強化金属体の鋳造に用いられる繊維成形体および
その製造方法に関する。
【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バインダ量を、その成
形面側領域に連なる主領域のバインダ量よりも大に設定
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バインダ量を、その成
形面側領域に連なる主領域のバインダ量よりも大に設定
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その状況に
応じて増加された、繊維相互を結合するバインダにより
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。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。
いて、大きな圧縮力を受ける成形面側領域がその状況に
応じて増加された、繊維相互を結合するバインダにより
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。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。
【００１０】また本発明は前記成形体を量産することが
可能な前記製造方法を提供することを目的とする。
可能な前記製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】前記目的を達成するため本発明によれば、
前記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バインダ量を、そ
の成形面側領域に連なる主領域のバインダ量よりも大に
設定した繊維成形体を製造するに当り、強化用繊維の分
散液を用いて中間体を成形し、次いで、前記中間体にバ
インダを含浸させ、その後前記中間体に前記接触面側か
ら乾燥処理を施す繊維成形体の製造方法が提供される。
前記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バインダ量を、そ
の成形面側領域に連なる主領域のバインダ量よりも大に
設定した繊維成形体を製造するに当り、強化用繊維の分
散液を用いて中間体を成形し、次いで、前記中間体にバ
インダを含浸させ、その後前記中間体に前記接触面側か
ら乾燥処理を施す繊維成形体の製造方法が提供される。
【００１２】前記のような乾燥手段を採用すると、液分
の蒸発に伴い、前記接触面側にバインダが凝集し、これ
によりバインダ量の多い成形面側領域が形成される。
の蒸発に伴い、前記接触面側にバインダが凝集し、これ
によりバインダ量の多い成形面側領域が形成される。
【００１３】
【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。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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 ＝０．３mm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 ＝２．７mmの主領域４４とを有する。主領域４４
の繊維体積分率Ｖｆ１は、Ｖｆ１＝２０％に、また成形
面側領域４３の繊維体積分率Ｖｆ２は２０％＜Ｖｆ２≦
２３％にそれぞれ設定された。成形面側領域４３におい
て、繊維体積分率Ｖｆ２に幅があるのは、その領域４３
でバインダの濃度勾配が生じているからである。
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 ＝０．３mm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 ＝２．７mmの主領域４４とを有する。主領域４４
の繊維体積分率Ｖｆ１は、Ｖｆ１＝２０％に、また成形
面側領域４３の繊維体積分率Ｖｆ２は２０％＜Ｖｆ２≦
２３％にそれぞれ設定された。成形面側領域４３におい
て、繊維体積分率Ｖｆ２に幅があるのは、その領域４３
でバインダの濃度勾配が生じているからである。
【００２８】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、これに
より繊維成形体２１の筒状中間体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、中間体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を介し中間体４
９を成形型４５の外周面に押圧し、これにより中間体４
９の形状を整え、同時に繊維体積分率を調整した。 （６） 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。 （７） 図１６に示すように、成形型４５内にヒータ５
４を挿入し、成形型４５を介し中間体４９に接触面４２
側、実施例では内側から１２０℃、１時間の乾燥処理を
施して成形面側領域４３と主領域４４を形成した。 （８） 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４９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。 （９） 図１８に示すように、中間体４９を再び焼成炉
５７内に設置し、その中間体４９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、これに
より繊維成形体２１の筒状中間体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、中間体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を介し中間体４
９を成形型４５の外周面に押圧し、これにより中間体４
９の形状を整え、同時に繊維体積分率を調整した。 （６） 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。 （７） 図１６に示すように、成形型４５内にヒータ５
４を挿入し、成形型４５を介し中間体４９に接触面４２
側、実施例では内側から１２０℃、１時間の乾燥処理を
施して成形面側領域４３と主領域４４を形成した。 （８） 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４９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。 （９） 図１８に示すように、中間体４９を再び焼成炉
５７内に設置し、その中間体４９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。
【００２９】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。
【００３０】
【表１】
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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がその状況に応じて増加されたバインダ
により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がその状況に応じて増加されたバインダ
により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。
【００３４】図１９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に該当する。線Ｌ1 より成形面側領
域４３においてバインダの濃度勾配が生じていることが
判る。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に該当する。線Ｌ1 より成形面側領
域４３においてバインダの濃度勾配が生じていることが
判る。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。
【００３５】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１．３mm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１．３mm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。
【００３６】前記乾燥処理において中間体４９の外周面
側に、例えば熱風を当てると、その外周面側へバインダ
が凝集するので、それに応じて外周面側の強度が増し、
繊維成形体２１の取扱い性が良好となる。
側に、例えば熱風を当てると、その外周面側へバインダ
が凝集するので、それに応じて外周面側の強度が増し、
繊維成形体２１の取扱い性が良好となる。
【００３７】また成形型４５の除去後において、中間体
４９を図２０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５
８中に浸漬してその中間体４９にポリカルボシランを含
浸させるようにしてもよい。
４９を図２０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５
８中に浸漬してその中間体４９にポリカルボシランを含
浸させるようにしてもよい。
【００３８】図１９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。
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。
【００３９】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。
【００４０】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、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。
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。
【００４１】請求項２記載の発明によれば、前記繊維成
形体を量産することができる。
形体を量産することができる。
【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】焼成工程の断面図である。
【図１９】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。
【図２０】ポリカルボシラン含浸工程の断面図である。
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 ４５ 分散液 ４９ 中間体 ５０ アルミナゾル（バインダ） 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 (2)
- 【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）のバインダ量
を、その成形面側領域（４３）に連なる主領域（４４）
のバインダ量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。 - 【請求項２】 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）のバインダ量
を、その成形面側領域（４３）に連なる主領域（４４）
のバインダ量よりも大に設定した繊維成形体（２１）を
製造するに当り、強化用繊維の分散液（４７）を用いて
中間体（４９）を成形し、次いで、前記中間体（４９）
にバインダ（５０）を含浸させ、その後前記中間体（４
９）に前記接触面（４２）側から乾燥処理を施すことを
特徴とする、ダイカスト法による繊維強化金属体鋳造用
繊維成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12761097A JPH10314913A (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およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12761097A JPH10314913A (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およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10314913A true JPH10314913A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=14964352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12761097A Pending JPH10314913A (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およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10314913A (ja) |
-
1997
- 1997-05-16 JP JP12761097A patent/JPH10314913A/ja active Pending
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| A977 | Report on retrieval |
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| 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 |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050126 |