JPS6362307B2 -

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【発明の詳細な説明】本発明は炭素繊維等の繊維で強化した金属部材
を成型する方法に関するものである。

炭素繊維で強化した金属部材は優れた機械的性
質を示すことが広く知られているが、種々の形状
に成型することが実用化する上で重要な問題であ
る。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであ
り、その目的は、種々の形状の繊維で強化した金
属部材を鋳造する際に、鋳造時に内部の繊維が移
動するのを防止でき、かつ繊維の方向性を強める
ことができて、簡単に成型できるようにした繊維
強化金属部材の成型方法を提供することである。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は成型した金属部材の斜視図であり、金
属部材Ａは上下壁１，２と左右壁３，４とで中空
箱型状で彎曲した形状となつている。

そして、第２図に示すように、下鋳型５と上鋳
型６と中子７とを用いて、その中空部８内に注湯
して鋳造することで成型している。

そして、下・上鋳型５，６の彎曲方向内側の内
壁５ａ，６ａには駒９を介して炭素繊維１０が取
付けられ、中子７の上下面７ａ，７ｂ及び一側面
７ｃには第２図・第３図に示すように駒９を介し
て炭素繊維１０が取付けてあり、各炭素繊維１０
が中空部８内に臨ませてある。

前記駒９は第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに示
すように、鋳込み金属と同一材料によつて、炭素
繊維１０の係止部１１を有する角柱形状となつて
いる。なお、円柱形状等としても良い。

そして、駒９を長手方向に間隔を置いて多数設
け、その各係止部１１に亘つて炭素繊維１０を張
設してあり、直線状、曲線状等の異形のもので
も、その鋳型５，６及び中子７に沿つて炭素繊維
１０を引張つた状態で設けることができる。

第５図は炭素繊維１０に、たるまない程度の張
力を与える治具の一例を示し、炭素繊維１０を金
型１５のスリツト穴１２より外方に突出させ、バ
ネ受１３に係着すると共に、バネ受１３と金型１
５との間にバネ１４を設けて、炭素繊維１０を引
張るようにしてある。

なお、糸巻き式の治具としても良い。

この後に、低圧鋳造することで、中空部８内に
鋳込金属の溶湯を静かに注湯する。これにより、
繊維の移動を防ぐとともに、加圧により鋳込金属
と炭素繊維１０の濡れ性を改善し、さらに炭素繊
維の方向性を強めることができて、種々の形状の
炭素繊維強化金属部材を簡単に成型できる。

また、鋳造後に駒９は溶着して金属部材と一体
となるから、品質上問題は生じない。

なお、駒９のサイズは鋳込金属の材料、鋳造品
の肉厚、鋳造方案によつて異なるが、駒９の横断
面積は約１mm²〜15mm²が平均的であり、アルミ鋳物
で大型の鋳物（約50Kg）を鋳造する場合には、湯
口付近では横断面積170mm²、先端部では2.5mm²の駒
を用いることができる。

つまり、溶着と溶湯が充満するまで強度を持た
せることができる程度のサイズとすれば良い。

また、第４図ｃ，ｅ，ｆの形状の駒９を用いれ
ば、駒９の固定は全て鋳型側（外型側）で可能と
なり、鋳造後中子面側の出張り（駒の中子への埋
込み部の出張り）をなくすことができ、内面は肉
ぬすみだけで、外側面をきれいにしたい場合には
中子に全ての駒を埋め込んでも良い。

第６図は他の実施例を示し、中子成型時に、中
子７内に横炭素繊維２０を埋込んでおき、成型後
に縦炭素繊維２１を横炭素繊維２０にくくりつ
け、鋳型５，６のスリツト穴５ａ，６ａを介して
外に引張り出し、第５図に示す引張治具で小さな
張力を与え縦炭素繊維２１を固定する。

この後に、中空部８内に溶湯金属を注入して、
縦炭素繊維方向に繊維強化したアルミ合金等の複
合材料より成る金属部材を成型しても良い。

なお、横縦炭素繊維２０，２１に加える張力
は、炭素繊維のたるみ外れを防止できる程度で良
いが、溶湯流れによつて押し流されぬような大き
さの張力でなければならない。

したがつて、鋳造方案によつてかなりの差が生
じることになり、一般的には炭素繊維一本当り数
10Kg／mm²以下が好ましい。

なお、炭素繊維に限るものではなく、FRP
（Fiber Reinforced Metal）に使用できる繊維、
例えばアルミナ繊維などでも良い。

本発明に係る成型方法によれば、鋳造時に内部
の繊維が移動することができると共に、繊維の方
向性を強めることができて、種々の形状の繊維で
強化した金属部材を簡単に成型できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は金属部
材の斜視図、第２図は成型状態の縦断面図、第３
図は中子の斜視図、第４図ａ〜ｆは駒の異なる実
施例を示す斜視図、第５図は張力付与治具の断面
図、第６図は他の実施例の横断面図である。

【特許請求の範囲】