JPS60213350A - 繊維強化金属材料の製造方法 - Google Patents

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】 【産業上の利用分野〕 本発明は高温、高強度に耐える材料に使用して好都合を
繊維強化金属材料の製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、溶湯鍛造法による無機繊維とマトリックス金属と
の複合化は、一般には金型内に繊維成形体を配置し、該
成形体の上方より溶融金属を鋳込んだ後、加圧プランジ
ャーにて圧力を加え、加圧保持したまま固化せしめる方
法により行われている。

金型内より固化した材料を取出す際には、プランジャー
を引き戻し、金型に密着した材料を何らかの方法で剥し
取らなくてはならない。即ち、加圧時においては、プラ
ンジャーと金型との間のクリアランスにマトリックス金
属が流れ込んで固化するため、その金属パリを剥す必要
がある。

また、従来のものでは、加圧される材料の面積とプラン
ジャーの加圧面積とが略同じであるため、プランジャー
に対する加圧力を大きなものにする必要がある。

更に、従来のものでは、例えばカーボン繊維は金型内で
適当な張力によってホールドする必要があるが、このた
めに人身りな前処理を必要とし、従って、複雑形状の材
料を得ることができない。

また、繊維の体積率を制御するのがむずかしい。

〔発明の目的〕

本発明は叙情の問題を一挙に解決した製造方法を確立す
ることにある。

なお、本発明においては製造方法に特徴が存在するので
あるから、繊維、マトリックス金属の各材料が後述する
実施例どおりに限定される必要はない。

〔実施例〕

以下本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第１
図〜第４図（８）、（ｂｌにおいて、製造装置の構造に
ついて説明する。基本的な構成は、複動型の第１、第２
のプランジャ２．５、第１のプランジャー２を摺動自在
に支持する金型１、金型１にボルト７により固定された
下台４、および金型１の下部に限定されている下パンチ
挿入口１２に毒よめ込まれたバンチ３により構成される
。金型ｌの材質としてはＳＫＤ材の熱処理したものが望
ましい。これは他の材質でもよいが、金型寿命を考えて
のものである。金型１には、その端部において、例えば
第５図の様なコンプレフサのベーン１７が製品の場合、
中央部に直方体状で、その縦、横、高さの寸法は製品の
寸法より１〜２％大きな寸法である繊維収納部１１と、
その上部に繊維収納部に連結され、繊維収納部１１から
投影的に外へはみ出していない円筒形状の金属ｆ４湯導
入口８と、繊維収納部１１の下方に連続していて該繊維
収納部１１を完全に含む断面積を持つ円筒形状のバンチ
挿入口１２とが形成しである。上記バンチ３の構成は、
第３図（ａ）、（′ｂ）の様に製品の厚みと同じ厚みで
バンチ突出部１３が設けられており、ここに繊維（成形
体）をはめ込む様に成っている。

次に、上記装置を用いた製造方法を詳細に説明する。ま
ず、繊維としてウィスカ、短繊維を用いる場合は、予め
他の金型を用いて圧縮成形しておく。この成形体６は第
３図の様に製品の形状通りに成形しておく。成形の方法
は圧縮成形であり、バインダーは用しへてもよいし用い
なくてもよい。

次に、この成形体６を第３図の様にバンチ３にはめ込み
、それを複動型プランジャー５により、繊維収納部１１
にはめ込む。そして、バンチ３の上面を金型１のシール
部１０に密着させる。次に、この金型１を適当な発熱体
を用いて適当な温度に加圧する。温度条件は、用いる金
Ｎ溶湯の温度、成形体中の繊維含有率等により異なるが
、用いる金属の融点より５０〜２００℃程度低い範囲で
ある。次に融点以上の温度の金属溶湯（例えばアルミニ
ウム）を金属溶湯導入口８より流し込み、複動型プラン
ジャ２により加圧し、予備成形体６に金属溶湯を含浸さ
せ、固化するまで加圧を保持する。金ｉ溶湯の量は、製
品中の金属の体積の１．１〜１．３倍程度の量でよい。

加圧力は５００　ｋｇ／ｃＩＡ以上である事が望ましい
。これは、製品化後の収縮巣等の欠陥を防止するためで
ある。また、プランジャ２により加圧する際は、プラン
ジャ５はバンチ３にかかる力以上の力で加圧する。加圧
、固化の後、プランジャ５を下に引き下げ、プランジャ
２で固化物（製品）を加圧して下方に突き出す事により
、第４図の様なインゴットを得る。なお、プランジャ２
と金型１の金属溶湯導入口８とで形成されるシール部９
は、０．０５〜０．２ｆｉ程度が望ましい。これは０．
００５ｍｍ以下では、金型１を傷つけやすく、また０、
２鶴以上では金属溶湯を金型１内に閉じ込めるのが困難
であるためである。

第４図の様なイニゴットが得られたら、わずかに残った
金属部１５を切断、または切削するだけで、最終製品に
近い繊維強化金属材料１６を得る事が出来る。この後、
両端面の切削加工、研摩のみで第５図の最終製品のコン
プレッサベーン１７を得る。

ところで、本実施例では、第１のプランジャー２の投影
面積が繊維収納部１１の投影面積より小さいため、この
第１のプランジャー２の能力を小さくできる。つまり、
上記両者の投影面積が同一の場合、プランジャー２の投
影面積が４０ｃｄ、必要圧力を５００ｋｇ／ｃａｌとす
ると、５００ｋｇ／ａｄＸ４０ｃｓｄ−２０ｔｏｎの能
力がプランジャー２に必要となる。

しかるに、本実施例の投影面積関係において、プランジ
ャー２の投影面積が上記収納部の１／２−２０ｃｄとす
ると、プランジャー２の必要能力は５００ｋｇ／ｃｄＸ
　２０ｃＩＩ＋＝　１０　ｔ　ｏ　ｎとなる。

このように、本実施例ではプランジャー２の能力を低く
することができる。

ところで、本発明は長繊維のクロス等の繊り物の繊維（
以下マントと呼ぶ）を用いることもできる。この場合、
用いるマットを製品の断面形状と同じ様に切り、積層し
てパンチ３に前記実施例と同じようにセットし、プラン
ジャ５により収納部１１に収納するが、この時プランジ
ャ５の加圧力を変化させる事により、この様なマット状
の物を使用する際には困難である任意の繊維含有率（特
に繊維の復元力のため通常不可能である高含有率）を持
つ予備成形体を得る事が出来る。この時、もし積層され
たマント中央付近が、収納部１１の中央部で上方に盛り
上がるならば、それを防止するため、積層するマントの
一番上にマントが盛り上がろうとするのを防ぐ程度の肉
厚のパンチングメタルを設置すればよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明の効果を列挙すれば、次のごとくで
ある。

（１１第１、第２のプランジャーによって加圧して繊維
内に溶融金属を含浸し、固化せしめた後は第２のプラン
ジャーを引き戻して第１のプランジャーを更に加圧、押
し進めて固化物を金型より引き離しているから、従来に
比べて極めて簡単かつ確実に固化物が金型より引き離さ
れる。

（２）収納部においてパンチにより繊維を加圧すること
ができるから、長繊維のごとく予備圧縮成形のできない
ものでも使用することができ、がっパンチによる加圧力
を調整することで容易に繊維の体積率を制御できる。

（３）第１のプランジャーの加圧部投影面積が繊維部投
影面積より小さいから、この第１のプランジャーの能力
を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の説明に供する製造装置を示す断面
図、第２図は第１図の成形型の背面方向から見た底面図
、第３図（ａｌは第１のパンチの平面図、第３図ｆｂｌ
は第３図ｔａｌの正面図、第４図ｔａ＋は製品を示す平
面図、第４図（ｂｌは第４図（ａｌの正面図、第５図は
最終製品を示す平面図である。 １・・・成形型、２・・・第１のプランジャー、３・・
・パンチ、５・・・第２のプランジャー、８・・・金属
溶湯導入口、１１・・・繊維収納部。 代理人弁理士　岡　部　隆 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の加圧プランジャーと、該プランジャーを摺動自在
   に支持するとともに、端部に前記プランジャーの投影面
   積より大きい投影面積を有する設地状の繊維収納部を形
   成した金型と、該金型の前記収納部に続いて配置され該
   収納部を前記プランジャーの先端との間で閉空間とする
   もので、該収納部より投影面積の大きいパンチと、該パ
   ンチを支持する第２のプランジャーとを具備し、繊維を
   前記収納部に配し、該繊維と前記第１のプランジャーの
   先端との間に溶融したマトリックス金属を注入し、該第
   １のプランジャーと前記第２のプランジャーとの加圧に
   よって前記マトリックス金属を前記繊維内に含浸せしめ
   、これを固化せしめた後、前記第２のプランジャーを引
   き戻し、前記第１のプランジャーを更に加圧、押し進め
   て前記固化物を前記収納部より引き離すようにする、繊
   維強化金属材料の製造方法。