JPS5874251A - 複合材料の連続鋳造方法及び装置 - Google Patents

複合材料の連続鋳造方法及び装置

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JPS5874251A
JPS5874251A JP17348981A JP17348981A JPS5874251A JP S5874251 A JPS5874251 A JP S5874251A JP 17348981 A JP17348981 A JP 17348981A JP 17348981 A JP17348981 A JP 17348981A JP S5874251 A JPS5874251 A JP S5874251A
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JP
Japan
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chamber
die
pressure
metal
matrix metal
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JP17348981A
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English (en)
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Tadashi Donomoto
堂ノ本 忠
Atsuo Tanaka
淳夫 田中
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Jidosha Kogyo KK
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材料の製造方法及び製造装置に係り、更に
詳細(は複合材料の連続鋳造方法及び連続鋳造@瞳に係
る。        ・複合材料の一つとして、ボロン
、炭素、アルミナ、炭化ケイ素よりなり高強度、高弾性
を有する繊維を強化材とし、耗アルミニウムの如き金属
または合金をマトリックスとする繊維強化金属材料(F
RM)は知られており、かかる繊維強化金属材料を連続
的に製造する方法は従来よりいくつか提案されている。
これら従来の繊維強化金属材料を連続的に製造する方法
の一つとして、1972年にアメリカ合南国に於て発行
さaたsAMPE (Vol、16)の第293員にエ
ル−ジー・デーヴイス等により著わされた記事に記載さ
れている如く、溶融マトリックス金属を貯容する容−の
上方に強化繊維のヤーンのロールを複数個配置し、それ
ぞれの〇−ルより強化繊維のヤーンを巻きほぐしつつ容
器内の溶−マトリックス金属中に浸漬し、容−の底壁に
設けられた小孔を経て溶−マトリックス金属にて含浸さ
れた強化m報のヤーンを複数本束ねて引抜き、それを冷
却装置によって冷却することにより、棒状の複合材料を
連続的に製造する方法が知られている。この方法は非鉄
金属や鉄鋼材料の連続鋳造法を応用したものであるが、
強化slのヤーンは容器に貯容された溶−マトリックス
金属中に通されるだけであるので、この方法により製造
される複合材料は強化l1lIlと溶−マ・トリックス
金属との濶れ性の良い組合せのものに眼られる。
また繊維強化金属材料を連続的に製造する従来の他の一
つの製造方法として、1976年にアメリカ合衆国に於
て発行されたSAMPE (Vol。
8)の第338頁に0ジヤー・ティ・ペラパーにより著
わされた記事に記載されている如く、予め溶−マトリッ
クス金属にて含浸された強化1llllのヤーンを複数
本束ね、それをダイス孔を経て引抜くことにより棒状の
複合材料を連続的に製造する方法が知られている。この
方法は金属の塑性加工法の一つである熱−引抜き加工法
を応用したものであるが、この方法に於ては強化繊維に
予め溶融マトリックス金属を十分に含浸させる必要があ
り、またこの方法により製造される複合材料は強化繊維
と溶融マトリックス金属との■れ性が良く且含浸工程の
後引抜き加工されるまで溶−マトリックス金属が強化繊
維に良好に保持される組合せのものに限られる。
本発明は、従来の複合材料の連続鋳造方法及び連続鋳造
装置&:於番する上述の如き不具合に鑑み、例えば炭素
繊維とアルミニウム合金またはマグネシウム合金の如き
■れ性の悪い組合せの複合材料をも容易に連続的に製造
することのできる複合材料の連続鋳造方法及び装置を提
供することを目的としている。
かかる目的は、本発明によれば、第一の室と、第二の室
と、前潰第−の室と前記第二の室との間に設けられ前記
第一の室と前記第二の室とを連通させるダイスとを有す
る鋳造@胃を用い、繊維束の一端に前記ダイスに液密的
に嵌合する手段を施し、艙記一端が前記ダイスに液密的
に嵌合した状態にて前記第一の室内に前記織雑東及び溶
−マトリックス金属を尋人し、鉤記第−の室内の圧力が
前記第二の室内の圧力よりも轟くなるよう前記第一の室
及び前記第二の室−に差圧を与えることを特徴とする複
合材料の連続鋳造方法、及び第一の室と、第二の室と、
前記第一の室と前記第二の室との閤に設けられ前記第一
の室と前記第二の室とを連通させるダイスと、前記第一
の室と前記第二の室との−に差圧を与える手段とを有し
ていることを特徴とする複合材料の連続鋳造装置によっ
て達成される。
かかる本発明による複合材料の連続鋳造方法及び装置は
、金属の塑性加工法の一つである背圧押出し法を応用し
たものであり、第一の室内に導入されたs11束及び溶
融マトリックス金属は比較的高い圧力にて加圧され、ま
たダイスにより所定噺薗形状の棒状複合材料に形成され
る前に繊維束は溶−マトリックス金属によってマトリッ
クス金属の一点以上の温直に加熱されるので、炭量繊維
とアルミニウム合金またはマグネシウム合金の如き■れ
性の層い組合せの複合材料をも連続的に容易に製造する
ことができる。またダイスの第一の室内に存在する部分
が溶−マトリックス金属に浸るまで第一の室内に廖−マ
トリックス金属を導入することにより、繊維束は常に浩
−マトリックス金属中に浸漬された状態に維持されるの
で、繊報束ノ各儂化III@の1IINの酸化劣化を防
止することができ、これにより強化繊維とマトリックス
金属とが良好に密着した複合材料を連続的に製造するこ
とができる。
以下に添付の図を参照し9つ、本発明を実施例について
詳輻に脱明する。
第1!iは断面円形の棒状の複合材料を製造すべく構成
された本発明による複合材料の連続鋳造装置の一つの実
施例を鋳造段間にて示す解図的IIi山図、第211&
tllllllに示された連続鋳造装置を鋳造準働段−
にて示す第1I!lと同様の解図的II山図である。
図に於て1は圧力容器であり、ダイプレート2と、咳ダ
イプレートと共働してロアチャンバ3を郭定す−る6ア
ケース4と、ダイプレート2と共働してアッパチャンバ
5を郭定するアッパケース6とよりなっている。07ケ
ース4の内側には耐熱ライナ7が設けられており、これ
によりロアチャンバ3内にl&11の溶−マトリックス
金属8を貯害し得るようになっている。これらのダイプ
レート2、ロアケース4.7ツバケース6はそれぞれフ
ランジ部9〜11を有しており、これらのフランジ部に
てボルドーナツト組立体12により図示の如く互いに組
付けられた状態に維持されるようになっている。またダ
イプレート2とロアケース4との閤及びダイプレート2
とアッパケース6との闇にはそれぞれ気密シール13及
び14が設けられており、これによりロアチャンバ3及
び7ツバチヤンバ5が気密状態に雑持さ、れるようにな
りている。更に07ケース4は図には示されていない加
熱手段により加熱されるようになっており、これにより
ロアチャンバa内に導入された溶−マトリックス金属8
が所定の温度に維持されるようになりている。
ロアケース4及びアッパケース6のダイプレート2との
接続端近くにはそれぞれアルゴンの如き加圧気体を導入
するためのポート15及び16が設けられている。ポー
ト15及び16はそれぞれ途中に圧力制御弁17.18
及び#l閉弁17′、18゛を設けられた導!19及び
2oを軽て図には示されていない加圧気体供給ボンベに
接続されており、これにより圧力容器1内を加圧し、ま
たダイプレート2を横切ってロアチャンバa内の圧力P
tと7ツパチヤンバ5内の圧力P!との−に差圧P+−
Plを創成し得るようになっている。
ダイプレート2の中央には図示の如く組付けられると圧
力容1の、、、軸線21に沿7て延在するパイプ状のダ
イス22が設けられている。ダイス22の0アチャンバ
3.内に延在する部分23は0アチヤンバ3内に導入暴
れた溶融マトリックス金属8内に少なくともその下端部
が8!漬し得るよう、ダイス22の7ツパチヤンバ5内
(延在する部分24よりも長く形成されている。ダイス
22のアッパチャンバ5内に延在する部分24の周りに
は冷却水害125が巻き付けられており、これによりロ
アチャンバa内に於て溶−マトリックス金属8にて含浸
され且差圧Pt  Ptによりダイス22のダイス孔2
6内を軸線21に沿って上昇せしめられるsl1束27
を冷却し、これによりその繊維束に含浸された溶−マト
リックス金属を凝固させるようになっている。
上述の如き本発明による連続鋳造装置を用いて棒状の複
合材料を連続的に製造するには、まず圧力容器1が分解
された状態で、ダイス22の部分23の少なくとも下端
部が溶−マトリックス金属8内に浸漬され優る液位まで
IFaマトリックス金属をロアケース4のロアチャンバ
3内に導入し、複数の強化繊維のヤーンよりなるS報束
27の一端にダイス22のダイス孔26に液密的に嵌合
する栓体28をセラミック接着剤の如is着剤にて同定
する。次いで栓体28を同定された繊維束27の一端を
ダイス22の部分23の下端に挿入し、ロアケース4、
ダイプレート2、アッパケース6を第21I4I:11
示されている如く組付ける。次いで闘閉弁17′及び1
8′を開弁し圧力制御弁17及び18を調整して0アチ
ヤンバ3及びアッパチャンバ5内の圧力を50kg/a
I程廐の^圧に雑持し、これによりIla@l!27を
溶−マトリックス金属8にてマトリックス金属の融点以
上のIIm[−加熱しつつ溶融マトリックス金属にて含
浸させる。
しかる後冷却水導管25に冷却水を流し、アッパチャン
バ5内の圧力P2を45k(1//i!度に低下させ、
これによりロアチャンバ3内の圧力と7ツパチヤンバ5
内の圧力との差圧P+−Plにより溶融マトリックス金
属にて含浸されたsI1束27をダイス22のダイス孔
26内を上昇させることkよって棒状の複合材料29を
連続的に穣造する。
尚、繊維束27の一端に形成されるダイス22のダイス
孔26に液密的に嵌合する手段は、図示の実施例の如く
栓体28をam束27の一端に固定する代わりに、繊維
束27の一端にワイヤを固定しそのワイヤを7ツパケー
ス6に設けられた気密孔を軽て弓1上げることにより、
溶−7トリックス金属8により形成してもよい。
上述の如き連続鋳造装置を用いて下記の鋳造条件にて棒
状の複合材料を製造し、その複合材料について引張り試
験を行なったところ、その複合材料は80 kg/ −
1lの引張り強さを有していることが解った。またその
新曲を顕微鏡にて観察したところ、強化繊維とマトリッ
クス金属とが良好に密着していることが認められた。
111先 マトリックス金属:  アルミニウム合金(J l5J
14elAC2B) 溶湯m度:       700℃ 強化繊維:       炭素繊維 (東□″し社製トレカM40) 強化繊維の体積串:   ゛ 70% 鋳造前容器内圧カニ   ’P1− Pg −50に9
/a/鋳造時容器内圧カニ   Pt=50kO/am
”Pg−45に9/aI 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて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。
【図面の簡単な説明】
第1aIは断面円形の棒状の複合材料を製造すべく構成
された本発明による複合材料の連続鋳造装置の一つの実
施例を鋳造段階にて示す解図的縦断Iii図、第2図は
第1amに示された3!!続鋳造装置を鋳造準備段層に
て示す第1図と同様の解図的縦断面図である。 1・・・圧力容器、2・・・ダイプレート、3・・・ロ
アチャンバ、4・・・口・アケース、5・・・アッパチ
ャンバ。 6・・・アッパケース、7・・・耐熱ライナ、8・・・
溶融マトリックス金属t、 9〜11−・・7ランジ部
、12・・・ボルドーナツトi立体、13.14・・・
気密シール。 15.16・・・ポート、17.18・・・圧力制御弁
。 17’ 、18’−・・開閉弁、19.20・・・導管
、21・・・軸線、22・・・ダイス、23・・・ダイ
スのロアチャンバ内に延在する部分、24・・・ダイス
の7ツノ(26・・・ダイス孔、27−・・−線束、2
8−・・栓体、29・・・複合材料 代     理     人  弁理士   明  石
  昌  輪第1図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第一の室と、第二の室と、前記第一の室と前記第
    二の室との−に設けられ前記第一の室と前記第二の室と
    を連通きせるダイスとを有する鋳造@値を用い、繊ei
    *の一端に前記ダイスに液密的に嵌合する手段を施し、
    前記一端が前記ダイスに液密的に嵌合した状態にて前記
    第一め室内に前記織雑束及び溶融マトリックス金属を導
    入し、前記第一の室内の圧力が前記第二の室内の圧力よ
    りも烏くなるよう前記第一の室及び前記第二の室間に差
    圧を与えることを特徴とする複合材料の連続鋳造方法。
  2. (2)第一の室と、第二め室と芝前記第−の室と帥記第
    二の室との−に設けられ前記錦−の室と前記第二の室と
    を連通させるダイスと、前記第一の室と前記第二の室と
    の間に差圧を与える手段とを有していることを特徴とす
    る複合材料の連続鋳造装置。
JP17348981A 1981-10-28 1981-10-28 複合材料の連続鋳造方法及び装置 Pending JPS5874251A (ja)

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