JPH0542356A - 繊維強化複合部材の製造方法 - Google Patents
繊維強化複合部材の製造方法Info
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- JPH0542356A JPH0542356A JP22644091A JP22644091A JPH0542356A JP H0542356 A JPH0542356 A JP H0542356A JP 22644091 A JP22644091 A JP 22644091A JP 22644091 A JP22644091 A JP 22644091A JP H0542356 A JPH0542356 A JP H0542356A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、良好な複合化状態を呈する繊維強
化複合部材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明は鋳造用金型にプリフォームをセット
し、これにマトリックス金属の溶湯を注入加圧して繊維
強化複合材を製造する場合において、注入した溶湯が前
記プリフォームに浸入を開始するしきい値に到するま
で、急速に溶湯を加圧し、プリフォームへの浸入開始後
は一定勾配で圧力を増加させ、プリフォーム内への充填
が終り次第、急速に最高値まで加圧する繊維強化複合部
材の製造方法である。
化複合部材の製造方法を提供する。 【構成】 本発明は鋳造用金型にプリフォームをセット
し、これにマトリックス金属の溶湯を注入加圧して繊維
強化複合材を製造する場合において、注入した溶湯が前
記プリフォームに浸入を開始するしきい値に到するま
で、急速に溶湯を加圧し、プリフォームへの浸入開始後
は一定勾配で圧力を増加させ、プリフォーム内への充填
が終り次第、急速に最高値まで加圧する繊維強化複合部
材の製造方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無機繊維で強化された
金属複合部材の製造方法に関し、詳しくは高圧凝固鋳造
法（加圧鋳造、溶湯鍛造、スクイズキャスティング等）
を用いて無機繊維成形体（プリフォーム）へ溶湯を含浸
させ、複合化する方法に関する。
金属複合部材の製造方法に関し、詳しくは高圧凝固鋳造
法（加圧鋳造、溶湯鍛造、スクイズキャスティング等）
を用いて無機繊維成形体（プリフォーム）へ溶湯を含浸
させ、複合化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミックスやウィスカーなどの
無機繊維で形成したプリフォームに、金属マトリックス
の溶湯を高圧凝固鋳造法によって充填複合させる際に、
加圧の初期に溶湯圧力を緩かに連続的に上昇させ、次い
で急速に上昇させ、最大値に到達させて、そのまま、そ
の加圧状態を一定時間保持する方法が知られている（特
公昭５３−１２４４６号公報参照）。
無機繊維で形成したプリフォームに、金属マトリックス
の溶湯を高圧凝固鋳造法によって充填複合させる際に、
加圧の初期に溶湯圧力を緩かに連続的に上昇させ、次い
で急速に上昇させ、最大値に到達させて、そのまま、そ
の加圧状態を一定時間保持する方法が知られている（特
公昭５３−１２４４６号公報参照）。
【０００３】また、同様に金型内に収容したプリフォー
ムに対し、金属マトリックスの溶湯を注入した後、溶湯
加圧パンチを備えた加圧シリンダにおいて最初は一定の
低圧で加圧して金属溶湯をプリフォーム内に浸透させ、
充填完了後、直ちに最高圧まで加圧する方法が知られて
いる（特公平３−３５３９号公報参照）。
ムに対し、金属マトリックスの溶湯を注入した後、溶湯
加圧パンチを備えた加圧シリンダにおいて最初は一定の
低圧で加圧して金属溶湯をプリフォーム内に浸透させ、
充填完了後、直ちに最高圧まで加圧する方法が知られて
いる（特公平３−３５３９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来例の前者の方法に
おいては、プリフォームの嵩密度が約０．６ｇ／ｃｍ3
を超えると、プリフォーム内への溶湯の浸入抵抗が増大
し、プリフォームの変形が大きくなり、適用できないと
いう問題点がある。
おいては、プリフォームの嵩密度が約０．６ｇ／ｃｍ3
を超えると、プリフォーム内への溶湯の浸入抵抗が増大
し、プリフォームの変形が大きくなり、適用できないと
いう問題点がある。
【０００５】一方、後者の従来例は、一定の抵抗によっ
て生ずる溶湯の浸入速度が遅いため、その間に溶湯の冷
却が生じ、結果として充分な複合化ができないという欠
点があった。
て生ずる溶湯の浸入速度が遅いため、その間に溶湯の冷
却が生じ、結果として充分な複合化ができないという欠
点があった。
【０００６】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、前記問題点を解消した繊維強化複合部材の製造方法
を提供することを目的とする。
で、前記問題点を解消した繊維強化複合部材の製造方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的に添って、本発
明者は鋭意研究を重ねた結果、次の事実を知得した。即
ち １）プリフォームには、その種類、密度、構成などによ
り溶湯が浸入を開始するしきい値があること。 ２）プリフォームへ浸入開始後の溶湯圧力は、溶湯の浸
入速度と、浸入距離に比例すること。 ３）複合化時のプリフォームの変形は溶湯浸入時の力に
よって発生するとともに、この力に対してプリフォーム
自身の強度が不足する場合に発生する。 ４）金型温度が溶湯の液相温度より低い場合、金型内に
注入された溶湯は速かに凝固を開始する。また、これは
複合化行程に時間がかかる場合も同様で、溶湯の固相率
が高くなると良好な複合化はできない。
明者は鋭意研究を重ねた結果、次の事実を知得した。即
ち １）プリフォームには、その種類、密度、構成などによ
り溶湯が浸入を開始するしきい値があること。 ２）プリフォームへ浸入開始後の溶湯圧力は、溶湯の浸
入速度と、浸入距離に比例すること。 ３）複合化時のプリフォームの変形は溶湯浸入時の力に
よって発生するとともに、この力に対してプリフォーム
自身の強度が不足する場合に発生する。 ４）金型温度が溶湯の液相温度より低い場合、金型内に
注入された溶湯は速かに凝固を開始する。また、これは
複合化行程に時間がかかる場合も同様で、溶湯の固相率
が高くなると良好な複合化はできない。
【０００８】よって、これらの知見に基き、本発明は鋳
造用金型にプリフォームをセットし、これにマトリック
ス金属の溶湯を注入加圧して繊維強化複合材を製造する
場合において、注入した溶湯が前記プリフォームに浸入
を開始するしきい値に到するまで、急速に溶湯を加圧
し、プリフォームへの浸入開始後は一定勾配で圧力を増
加させ、プリフォーム内への充填が終り次第、急速に最
高値まで加圧することによって前記課題を解決した。
造用金型にプリフォームをセットし、これにマトリック
ス金属の溶湯を注入加圧して繊維強化複合材を製造する
場合において、注入した溶湯が前記プリフォームに浸入
を開始するしきい値に到するまで、急速に溶湯を加圧
し、プリフォームへの浸入開始後は一定勾配で圧力を増
加させ、プリフォーム内への充填が終り次第、急速に最
高値まで加圧することによって前記課題を解決した。
【０００９】即ち、図２に示すように、注入した溶湯が
プリフォームに浸入を開始するしきい値（図の加圧時間
ａの位置の溶湯圧力Ａ）に到するまで急速に加圧し、溶
湯がプリフォームへ浸入を開始し、プリフォームへの充
填が完了した時間ｂ（溶湯圧力Ｂ）までは溶湯圧力は一
定勾配で圧力を増加させる。そしてプリフォームへの充
填が終り次第、急速に最高値（図の時間Ｃの位置の溶湯
圧力Ｃ）まで加圧するものである。
プリフォームに浸入を開始するしきい値（図の加圧時間
ａの位置の溶湯圧力Ａ）に到するまで急速に加圧し、溶
湯がプリフォームへ浸入を開始し、プリフォームへの充
填が完了した時間ｂ（溶湯圧力Ｂ）までは溶湯圧力は一
定勾配で圧力を増加させる。そしてプリフォームへの充
填が終り次第、急速に最高値（図の時間Ｃの位置の溶湯
圧力Ｃ）まで加圧するものである。
【００１０】以下、本発明の実施例について図面を参照
しながら詳細に説明する。
しながら詳細に説明する。
【００１１】
（１）図１は本発明の実施に用いた装置を概念的に示
し、１は金型、２は加圧パンチ、３は加圧パンチを加圧
する油圧シリンダ、４は金型１内にセットされたプリフ
ォーム、５は注入された溶湯を示す。
し、１は金型、２は加圧パンチ、３は加圧パンチを加圧
する油圧シリンダ、４は金型１内にセットされたプリフ
ォーム、５は注入された溶湯を示す。
【００１２】溶湯５はアルミニウム合金のＪＩＳ ＡＣ
８Ａを７００℃の温度で溶解したものを用いる。プリフ
ォーム４はＳｉＣウィスカーを用い、形状寸法８０×８
０×３０ｍｍとし、体積率（Ｖｆ）２５％ に成形し
た。また予熱温度は７００℃とした。金型１は内径寸法
１００×１００ｍｍで、２５０℃の温度に予熱した。
８Ａを７００℃の温度で溶解したものを用いる。プリフ
ォーム４はＳｉＣウィスカーを用い、形状寸法８０×８
０×３０ｍｍとし、体積率（Ｖｆ）２５％ に成形し
た。また予熱温度は７００℃とした。金型１は内径寸法
１００×１００ｍｍで、２５０℃の温度に予熱した。
【００１３】以上の条件で、１．５ｋｇの溶湯５を金型
１内に注入し、加圧パンチ２を３０ｍｍ／ｓｅｃの速さ
で下降させた。この加圧パンチ２が溶湯５の上面に達し
た直後に、溶湯圧力が３０ｋｇ／ｃｍ2 （しきい値）と
なるまで急速に加圧して、複合化を開始した。開始後は
一定勾配の圧力即ち４８０ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃの割合
で圧力を増加し、２４０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力に達した時
点で、急速に最高圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 まで上昇させ
て加圧した。この時の溶湯圧力と加圧時間との関係を図
３に示す。すなわち、溶湯圧力３０ｋｇ／ｃｍ2 となる
まで０．０５ｓｅｃ、溶湯圧力２４０ｋｇ／ｃｍ2 とな
るまでに０．５ｓｅｃ、溶湯圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2
となるまでに０．７ｓｅｃを要した。
１内に注入し、加圧パンチ２を３０ｍｍ／ｓｅｃの速さ
で下降させた。この加圧パンチ２が溶湯５の上面に達し
た直後に、溶湯圧力が３０ｋｇ／ｃｍ2 （しきい値）と
なるまで急速に加圧して、複合化を開始した。開始後は
一定勾配の圧力即ち４８０ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃの割合
で圧力を増加し、２４０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力に達した時
点で、急速に最高圧１０００ｋｇ／ｃｍ2 まで上昇させ
て加圧した。この時の溶湯圧力と加圧時間との関係を図
３に示す。すなわち、溶湯圧力３０ｋｇ／ｃｍ2 となる
まで０．０５ｓｅｃ、溶湯圧力２４０ｋｇ／ｃｍ2 とな
るまでに０．５ｓｅｃ、溶湯圧力１０００ｋｇ／ｃｍ2
となるまでに０．７ｓｅｃを要した。
【００１４】前記処理によって得られた複合材を検査し
たところ、プリフォーム４の厚さ３０ｍｍが２８ｍｍに
変形していたが実用上、この程度の変形は問題のないレ
ベルであることが確認できた。この時、使用したプリフ
ォームはバインダーを使用せずに成形したもので、プリ
フォーム自体の強度は低いものであった。そしてバイン
ダーを使用して強化したプリフォームを用い、同一条件
で複合化処理をおこなったところ、プリフォームの変形
は、全くないことが確認できた。よってバインダーは複
合化材としての必要条件に応じて適宜、使用すればよい
ことが判明した。
たところ、プリフォーム４の厚さ３０ｍｍが２８ｍｍに
変形していたが実用上、この程度の変形は問題のないレ
ベルであることが確認できた。この時、使用したプリフ
ォームはバインダーを使用せずに成形したもので、プリ
フォーム自体の強度は低いものであった。そしてバイン
ダーを使用して強化したプリフォームを用い、同一条件
で複合化処理をおこなったところ、プリフォームの変形
は、全くないことが確認できた。よってバインダーは複
合化材としての必要条件に応じて適宜、使用すればよい
ことが判明した。
【００１５】また、前記一定勾配の圧力（加圧勾配）
は、実験の結果、１２０〜９００ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃ
の範囲で良好な複合状態が得られた。
は、実験の結果、１２０〜９００ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃ
の範囲で良好な複合状態が得られた。
【００１６】（２）比較例として前記実施例（１）と同
一条件で、加圧パンチ２の下降速度のみを３ｍｍ／ｓｅ
ｃとして同様な処理をおこなった。この時の溶湯圧力の
上昇勾配は４８ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃであった。
一条件で、加圧パンチ２の下降速度のみを３ｍｍ／ｓｅ
ｃとして同様な処理をおこなった。この時の溶湯圧力の
上昇勾配は４８ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃであった。
【００１７】この方法で処理した複合材を切断して、複
合化状態を調査したところ、プリフォームの下部であっ
て、プリフォーム全体の高さの約１／４の領域に溶湯が
充填されていない部分があり、また、プリフォームの変
形も、前記実施例における許容されうる変形の範囲を超
えていた。
合化状態を調査したところ、プリフォームの下部であっ
て、プリフォーム全体の高さの約１／４の領域に溶湯が
充填されていない部分があり、また、プリフォームの変
形も、前記実施例における許容されうる変形の範囲を超
えていた。
【００１８】また、この処理において溶湯がプリフォー
ムへ浸透するのに要した時間は約５ｓｅｃであり、この
間に溶湯の温度降下が大きくなり、固相が増加したもの
と思われる。
ムへ浸透するのに要した時間は約５ｓｅｃであり、この
間に溶湯の温度降下が大きくなり、固相が増加したもの
と思われる。
【００１９】上記、実施例と比較例との結果から、複合
化時の加圧勾配は適度な範囲に設定する必要があり、前
記実施例では良好な複合状態を得る加圧勾配の範囲は、
１２０ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃ〜９００ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓ
ｅｃであった。
化時の加圧勾配は適度な範囲に設定する必要があり、前
記実施例では良好な複合状態を得る加圧勾配の範囲は、
１２０ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃ〜９００ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓ
ｅｃであった。
【００２０】なお、良好な複合化を可能にする影響の大
きい因子として、プリフォームの大小、強弱、及び溶湯
量があり、プリフォームの大きさが大きいとき、溶湯量
が少量の時には加圧勾配は急とする必要があり、このと
きにはプリフォームの強度も大でなければならない。プ
リフォームの大きさが小さいとき、溶湯量が多量のとき
には加圧勾配を緩かにとることが出来、このときにはプ
リフォームの強度が小さくても良好な複合化が可能であ
る。其他、金型温度、溶湯湯度、溶湯の種類、プリフォ
ームの種類、体積率などの他の因子にも影響されること
は述べるまでもない。
きい因子として、プリフォームの大小、強弱、及び溶湯
量があり、プリフォームの大きさが大きいとき、溶湯量
が少量の時には加圧勾配は急とする必要があり、このと
きにはプリフォームの強度も大でなければならない。プ
リフォームの大きさが小さいとき、溶湯量が多量のとき
には加圧勾配を緩かにとることが出来、このときにはプ
リフォームの強度が小さくても良好な複合化が可能であ
る。其他、金型温度、溶湯湯度、溶湯の種類、プリフォ
ームの種類、体積率などの他の因子にも影響されること
は述べるまでもない。
【００２１】
【発明の効果】本発明の方法によれば、良好な複合化状
態を呈する繊維強化複合部材がえられる。
態を呈する繊維強化複合部材がえられる。
【図１】本発明に係る方法を実施する装置の概念的な説
明図である。
明図である。
【図２】本発明に係る方法に関する溶湯圧力と加圧時間
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る方法の実施例における溶湯圧力と
加圧時間との関係を示す図である。
加圧時間との関係を示す図である。
１ 金型 ２ 加圧パンチ ４ プリフォーム ５ 溶湯
Claims (2)
- 【請求項１】 鋳造用金型にプリフォームをセットし、
これにマトリックス金属の溶湯を注入加圧して繊維強化
複合材を製造する場合において、注入した溶湯が前記プ
リフォームに浸入を開始するしきい値に到するまで、急
速に溶湯を加圧し、プリフォームへの浸入開始後は一定
勾配で圧力を増加させ、プリフォーム内への充填が終り
次第、急速に最高値まで加圧することを特徴とする繊維
強化複合部材の製造方法。 - 【請求項２】 前記一定勾配の増加圧力が１２０〜９０
０ｋｇ／ｃｍ2 ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項
１に記載の繊維強化複合部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22644091A JP2964721B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 繊維強化複合部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22644091A JP2964721B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 繊維強化複合部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0542356A true JPH0542356A (ja) | 1993-02-23 |
| JP2964721B2 JP2964721B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=16845145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22644091A Expired - Fee Related JP2964721B2 (ja) | 1991-08-12 | 1991-08-12 | 繊維強化複合部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964721B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196261B2 (en) | 2002-04-05 | 2007-03-27 | Yamaha Corporation | Electronic percussion instrument for producing sound at intended loudness and electronic percussion system using the same |
| JP2010120070A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Daihatsu Motor Co Ltd | 低圧鋳造用金型 |
| KR102386819B1 (ko) * | 2020-12-18 | 2022-04-14 | 주식회사 레오포즈 | 탄소섬유망에 의해 강화된 반응고 단조성형체 및 그 제조방법 |
-
1991
- 1991-08-12 JP JP22644091A patent/JP2964721B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196261B2 (en) | 2002-04-05 | 2007-03-27 | Yamaha Corporation | Electronic percussion instrument for producing sound at intended loudness and electronic percussion system using the same |
| JP2010120070A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Daihatsu Motor Co Ltd | 低圧鋳造用金型 |
| KR102386819B1 (ko) * | 2020-12-18 | 2022-04-14 | 주식회사 레오포즈 | 탄소섬유망에 의해 강화된 반응고 단조성형체 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2964721B2 (ja) | 1999-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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