(57)【要約】【課題】  複合化用予備成形体の体積率を把持部と本体部とで異ならせることにより、両者に求められる溶湯の含浸性を両立して確保し、複合化後の後加工での効率を高めることができる複合化用予備成形体、及び上記予備成形体を用いた複合化部材の製造方法を提供する。【解決手段】  金型キャビティ内に金属溶湯を充填して複合化部材を得る際に、上記金型キャビティ内に予めセットされる複合化用予備成形体であって、金型及び中子の少なくとも一方の面部に把持される把持部と、該把持部に一体的に形成され上記金型キャビティ内に保持される本体部とを備え、上記把持部の体積率が上記本体部の体積率よりも高く設定されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型キャビティ内に金属溶湯を充填して複合化部材を得る際に、上記金型キャビティ内に予めセットされる複合化用予備成形体であって、
金型及び中子の少なくとも一方の面部に把持される把持部と、該把持部に一体的に形成され上記金型キャビティ内に保持される本体部とを備え、
上記把持部の体積率が上記本体部の体積率よりも高く設定されている、
ことを特徴とする複合化用予備成形体。
【請求項２】
上記中子が砂中子であり、上記把持部の少なくとも一部が砂中子面部に保持されることを特徴とする請求項１記載の複合化用予備成形体。
【請求項３】
上記予備成形体を構成する強化材粒子の平均粒径をＤ(μｍ)とし、上記把持部の体積率をＶｒ(％)とするとき、上記平均粒径と上記体積率とが、次式Ｄ／Ｖｒ≦０．５を満足するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の複合化用予備成形体。
【請求項４】
金型及び中子の少なくとも一方の面部に把持される把持部と、該把持部に一体的に形成され上記金型キャビティ内に保持される本体部とを備え、上記把持部の体積率が上記本体部の体積率よりも高く設定されてなる予備成形体を用意するステップと、
該予備成形体を金型キャビティ内にセットするステップと、
その後に上記金型キャビティ内に金属溶湯を充填し、それにより上記予備成形体内に上記溶湯を含浸させて予備成形体が複合化されたワークを得るステップと、
上記ワークが凝固冷却した後に、当該ワークを上記金型内から取り出すステップと、
上記複合化されたワークについて、少なくとも上記予備成形体の把持部を機械加工により除去するステップと、を有することを特徴とする複合化部材の製造方法。
【請求項５】
上記中子が砂中子であり、上記把持部の少なくとも一部が砂中子面部に保持されることを特徴とする請求項４記載の複合化部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合化用予備成形体、及び該予備成形体を複合用材料として用いた複合化部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、アルミニウム合金材料は、軽量で且つ良好な熱伝導性を有するので、例えば、自動車用エンジン部品などにおいて多用されている。アルミニウム合金材料の上記のような特性を維持しながら、所要部分について強度及び耐摩耗性等の材料物性を部分的に向上させるために、所要部分に複合化用の多孔性予備成形体を配し、金属溶湯をこの予備成形体に含浸させて部分的に複合化する手法が知られている。
このようにして複合化された部材は、全体としての軽量化と所要部分の高い機械的特性とが要求される部材に適用されている。具体的には、例えば、自動車エンジン用のピストンにあってはピストンリング溝部、あるいはシリンダブロックにあってはシリンダボア部などに上記予備成形体を用いた複合化が適用されている（例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
上記のような複合化部材は、予備成形体を鋳造用金型内の所定箇所にセットした後に、金型キャビティ内に金属溶湯を充填して得られる。この予備成形体は、金型内にセットするために金型あるいは中子に把持される把持部を有しているが、この把持部は、多くの場合、複合化部材が形成された後には機械加工により除去される。つまり、加工代となるものである。
ところで、上記のような多孔性予備成形体に金属溶湯を含浸させる場合、予備成形体の体積率によって含浸の難易性が異なることが知られている。ここに「体積率」とは、「予備成形体の見かけの体積」に対する「予備成形体の強化材の占める体積」を言うものとする。
予備成形体の体積率が低くなるほど溶湯が含浸し易く、従って、複合化後の機械加工(切削加工等)が難しくなり、一方、予備成形体の体積率が高くなるほど溶湯が含浸し難く、従って、複合化後の機械加工は容易になる。尚、多孔質の予備成形体の体積率の大小と複合化後の機械加工の難易とを直接に意識したものではないが、例えば特許文献２には、部位により空孔率が異なる多孔質鋳込部材が開示されている。
【特許文献１】特許第３１２６７０４号
【特許文献２】特開２００３−３２８０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、複合化用の予備成形体の把持部については、多くの場合、複合化後に切削加工等の機械加工によって除去する必要があり、この複合化後の後加工を効率良く行う上で、予備成形体の体積率が比較的高く溶湯が含浸し難い方が好ましい。一方、予備成形体の本体部については、複合化によって部材の特定箇所に所要の強度および耐摩耗性等の機械的性質の向上を付与するものであるため、この機械的性質向上の効果を確実に得る上で、予備成形体の体積率が比較的低く溶湯が含浸し易いことが求められる。
【０００５】
このように、本来、複合化用予備成形体の体積率は、把持部と本体部とで異なる特性が要求されるのであるが、従来では両者の体積率は一様に設定されていた。つまり、把持部と本体部とが一体的に形成された予備成形体について、両者間で体積率を異ならせることは念頭になく、その全体について、複合化部材の特定箇所に所要の機械的性質向上の効果を確実に付与するに足る溶湯含浸を達成すべく、体積率が一律に設定されるのが普通であった。このため、複合化後の後加工（機械加工）について、その加工効率を高めることはなかなかに難しいのが実情であった。
【０００６】
特に、砂中子を用いて鋳造する鋳造部材では、複合化用の予備成形体を金型だけでなく砂中子に把持させる必要がある場合も生じるが、この場合には、砂中子自身の成形精度は金型に比べて劣ることから、予備成形体の金型キャビティ内への充分な保持性を確保する上で不可避的に把持部が大きくなり、上述の後加工における加工効率の問題がより顕著に表れることになる。
【０００７】
そこで、この発明は、複合化用予備成形体の体積率を把持部と本体部とで異ならせることにより、両者に求められる溶湯の含浸性を両立して確保し、複合化後の後加工での効率を高めることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本願の請求項１に係る発明は、金型キャビティ内に金属溶湯を充填して複合化部材を得る際に、上記金型キャビティ内に予めセットされる複合化用予備成形体であって、金型及び中子の少なくとも一方の面部に把持される把持部と、該把持部に一体的に形成され上記金型キャビティ内に保持される本体部とを備え、上記把持部の体積率が上記本体部の体積率よりも高く設定されていることを特徴としたものである。
【０００９】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、上記中子が砂中子であり、上記把持部の少なくとも一部が砂中子面部に保持されることを特徴としたものである。
【００１０】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、上記予備成形体を構成する強化材粒子の平均粒径をＤ(μｍ)とし、上記把持部の体積率をＶｒ(％)とするとき、上記平均粒径と上記体積率とが、次式Ｄ／Ｖｒ≦０．５を満足するように設定されていることを特徴としたものである。
ここに、Ｄ／Ｖｒの下限値を０．５としたのは、Ｄ／Ｖｒが０．５を超える場合には、上記把持部が金属溶湯により含浸され易くなるので、複合化後の後加工を効率良く行うことが難しくなるためである。
【００１１】
また更に、本願の請求項４に係る発明方法は、予備成形体を用いた複合化部材の製造方法において、金型及び中子の少なくとも一方の面部に把持される把持部と、該把持部に一体的に形成され上記金型キャビティ内に保持される本体部とを備え、上記把持部の体積率が上記本体部の体積率よりも高く設定されてなる予備成形体を用意するステップと、該予備成形体を金型キャビティ内にセットするステップと、その後に上記金型キャビティ内に金属溶湯を充填し、それにより上記予備成形体内に上記溶湯を含浸させて予備成形体が複合化されたワークを得るステップと、上記ワークが凝固冷却した後に、当該ワークを上記金型内から取り出すステップと、上記複合化されたワークについて、少なくとも上記予備成形体の把持部を機械加工により除去するステップと、を有することを特徴としたものである。
【００１２】
また更に、本願の請求項５に係る発明方法は、請求項４に係る発明方法において、上記中子が砂中子であり、上記把持部の少なくとも一部が砂中子面部に保持されることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願の請求項１の発明によれば、予備成形体の把持部の体積率がその本体部の体積率よりも高く設定されているので、金型キャビティ内に金属溶湯を充填して複合化部材を得るに際して、上記本体部については十分な溶湯含浸性を確保する一方、上記把持部については溶湯の含浸が抑制される。従って、予備成形体の本体部については、硬さ、強度、耐摩耗性等の機械的性質の向上効果を確保しつつ、その把持部については、本体部に比べて加工し易いので複合化後の後加工を比較的効率良く行えるようにすることができる。
更に、予備成形体の金型キャビティ内への保持性を高めるために把持部を大きくした場合においても、上記把持部は、溶湯の含浸が抑制されて比較的加工し易いため、複合化後の後加工に、特に長時間を要することはない。
【００１４】
また、本願の請求項２の発明によれば、基本的には、上記請求項１の発明と同様の効果を奏することができる。特に、予備成形体の把持部が砂中子面部に保持される場合には、砂中子自身の成形精度は金型に比べて劣ることから、予備成形体の金型キャビティ内への充分な保持性を確保する上で不可避的に把持部が大きくなるため、後加工における加工効率の問題がより顕著になるのであるが、かかる場合について、上記効果をより有効に奏することができる。
【００１５】
また、本願の請求項３の発明によれば、基本的には、上記請求項１又は２の発明と同様の効果を奏することができる。特に、強化材粒子の平均粒径Ｄと把持部の体積率Ｖｒとが、次式Ｄ／Ｖｒ≦０．５を満足するように設定されているので、上記把持部は金属溶湯が含浸し難く、複合化後の後加工を効率良く行うことができる。
【００１６】
更に、本願の請求項４の発明方法によれば、予備成形体の把持部の体積率がその本体部の体積率よりも高く設定されている予備成形体を用いることにより、金型キャビティ内に金属溶湯を充填して複合化部材を得るに際して、上記本体部については十分な溶湯含浸性を確保する一方、上記把持部については溶湯の含浸が抑制される。従って、予備成形体の本体部については、硬さ、強度、耐摩耗性等の機械的性質の向上効果を確保しつつ、その把持部については、本体部に比べて加工し易いので複合化後の後加工を比較的効率良く行えるようにすることができる。
更に、予備成形体の金型キャビティ内への保持性を高めるために把持部を大きくした場合においても、上記把持部は、溶湯の含浸が抑制されて比較的加工し易いため、複合化後の後加工に、特に長時間を要することはない。
【００１７】
また更に、本願の請求項５の発明方法によれば、基本的には、上記請求項４の発明方法と同様の効果を奏することができる。特に、予備成形体の把持部が砂中子面部に保持される場合には、砂中子自身の成形精度は金型に比べて劣ることから、予備成形体の金型キャビティ内への充分な保持性を確保する上で不可避的に把持部が大きくなるため、後加工における加工効率の問題がより顕著になるのであるが、かかる場合について、上記効果をより有効に奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法に基づいて製作されたアルミニウム合金製ピストン１の上部及び側部を拡大して示した部分断面正面図である。上記ピストン１の本体２の上部外周部には、複数のピストンリング用溝部３、４、５が形成されている。これら溝部３、４、５のうち少なくとも最上部のトップリング溝部３は、以下に説明するように、リング状の予備成形体が複合化された複合化領域６として形成されている。
【００２０】
図２は、上記複合化領域６を形成するために、多孔質の予備成形体７を金型１０にセットした状態を拡大して示す断面説明図である。この図に示すように、上記予備成形体７は、金型１０に把持される把持部８と、該把持部８と一体的に形成され金型１０のキャビティ部１４内に保持される本体部９とで構成されている。上記把持部８は、金型１０の、例えば下型１１に形成した保持用溝部１２に嵌め込んだ上で、上型１３を閉じ合わせることにより、金型１０にセットされ把持されている。これにより、本体部９は金型キャビティ部１４内に保持されることになる。この状態で、金型キャビティ部１４内に金属溶湯（アルミニウム合金溶湯）を充填することにより、上記トップリング溝部３に対応する領域６（複合化領域）に予備成形体７が複合化される。
【００２１】
そして、溶湯が凝固冷却した後、上下の金型１３、１１を開いて複合化されたワーク（鋳造部材）を取り出す。この状態では、上記鋳造部材の環状外周面から予備成形体７の把持部８が突出している。
【００２２】
その後、例えば切削加工等の機械加工により、上記予備成形体７の把持部８を除去するとともに、各ピストンリング用溝部３、４、５を含めてピストン本体２の仕上げ加工が行われ、複合化部材が得られる（図２における破線表示参照）。
【００２３】
次に、上記予備成形体７の製造方法について説明する。本実施形態では、いわゆる吸引成形法により１次成形を行い、その後に圧縮成形法を適用して２次成形を行うようにした。
【００２４】
図３Ａ、３Ｂは、予備成形体７の吸引成形工程、圧縮成形工程をそれぞれ模式的に示す説明図である。また、図３Ｃは、圧縮成形の後に行われる乾燥・焼成工程を模式的に示す説明図である。
【００２５】
図３Ａに示すように、吸引成形工程では、上方が開放された有底筒状の吸引成形容器１５が用いられる。この容器１５には、その内部空間を上下に仕切るフィルタ１８が組み込まれ、また、底部１６には、吸引ポンプ（不図示）に接続された吸引用開口１７が設けられている。上記フィルタ１８は、下面側は全面にわたってフラット（平坦）であるが、上面側については、予備成形体７の把持部８に対応する所定幅の外側環状領域１９が、予備成形体７の本体部９に対応する中央領域２０から所定量だけ段下げして設定されている。
【００２６】
吸引成形を行うに際しては、繊維状または粒状あるいは粉状の強化材とバインダとを、例えば水などの分散媒体中に分散させてプリフォーム液をまず用意する。そして、このプリフォーム液２１を上記吸引成形容器１５中に上方から注入する。また、底部１６の吸引用開口１７から吸引成形容器１５の内部を吸引する。これにより、容器１５内に注入されたプリフォーム液２１は下方へ吸引されるが、フィルタ１８の濾過サイズを超える内容物は、当該フィルタ１８の上面側に溜まることになる。尚、フィルタ形状の設定を除けば、このような吸引成形法自体は従来公知のものである。
【００２７】
以上のようにして、フィルタ１８の上面側に、予備成形体７の把持部８に対応する所定幅の外側環状部分２２ａが予備成形体７の本体部９に対応する中央部分２２ｂよりも所定量だけ厚く形成された１次成形体２２が得られる。
【００２８】
上記実施形態では、強化材としては、例えば、セラミック繊維であるアルミナ短繊維とセラミック粒子である炭化ケイ素粒子とを混合して用い、バインダとしてはシリカゾルを用い、分散媒体としては水を用いた。
【００２９】
次に、図３Ｂに示すように、上記１次成形体２２をプレス装置のダイ２３にセットし、これを加圧面が平坦に形成されたパンチ２４で押圧して圧縮成形することにより、全面にわたって厚さが均一な２次成形体２５が得られる。この２次成形体では、予備成形体７の把持部８に対応する所定幅の外側環状部分２５ａの圧縮率が、予備成形体７の本体部９に対応する中央部分２５ｂの圧縮率よりも高いので、上記外側環状部分２５ａの体積率は中央部分２５ｂの体積率に比して高くなっている。
【００３０】
その後、図３Ｃに示すように、例えばヒータＨｄを備えた乾燥・焼成炉を用いて、上記２次成形体２５を乾燥させ焼成することにより、外側環状部分（把持部８）の体積率が中央部分（本体部９）の体積率よりも高く設定された予備成形体７が得られる。尚、上記実施形態における乾燥・焼成工程としては、２次成形体２５を、例えば、常温で１２時間乾燥させ、その後に１０００℃で４時間焼成した。
【００３１】
上記実施形態においては、吸引成形された１次成形体は、把持部の厚さが、例えば６ｍｍであり、本体部の厚さが、例えば４．５ｍｍに形成されている。その後に圧縮成形により把持部と本体部とが共に、例えば厚さ３ｍｍに圧縮される。このように圧縮された予備成形体は、本体部の体積率が、例えば３０％であるのに対して、把持部の体積率が、例えば４０％であり、予備成形体の把持部の体積率が本体部の体積率よりも高くすることができる。なお、これらの体積率は、吸引成形工程でのフィルタサイズや形状及び／又は圧縮成形工程での圧縮率などを変更することにより、種々に変更することが可能である。
【００３２】
上記製造方法により、予備成形体の把持部の体積率が本体部の体積率よりも高く設定される。上記予備成形体を用いた複合化部材において、上記本体部については溶湯の含浸性が比較的高く、複合化による高い機械的性質向上の効果を確保する一方、上記把持部については、溶湯の含浸が比較的抑制されるので、複合化されても機械加工性が比較的良好である。従って、複合化後の後加工を効率良く行うことが可能になる。
【００３３】
上記実施形態１では、金型キャビティ内に予備成形体を予めセットする際に、図２に示されるように、予備成形体７の把持部８は、金型１０の上型１３と下型１１とで把持されていたが、中子を用いた鋳造を行う場合には、上記把持部７の少なくとも一部が中子の面部に保持されるようにしてもよい。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施形態における場合と同様の構成を備え、同様の作用をなすものには、同一符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００３５】
図４は、第２の実施形態に係る予備成形体の把持部が金型と中子とで把持された状態を拡大して示した部分断面説明図である。この実施形態では、中子として砂中子が用いられている。予備成形体３７は、リング状に形成されており、上記実施形態１と同様に、予備成形体３７の把持部３８の体積率が本体部３９の体積率よりも高く設定されている。
図４に示されるように、上記把持部３８が、砂中子２６の保持用溝部４２に嵌め込まれ、金型４０の下型４１と砂中子２６とに把持されて金型キャビティ部４４内にセットされる。この状態で、金型キャビティ部４４内に金属溶湯を充填することにより、鋳造部材が形成される。
【００３６】
上記実施形態２においては、予備成形体３７の把持部３８の一部が砂中子２６の面部に保持されるので、予備成形体３７の金型キャビティ部４４内への保持性を維持するには把持部３８のサイズが大きいほうが好ましい。このように把持部が大きい場合においても、上記把持部は、本体部に比して体積率が高く設定されており、溶湯の含浸が抑制されて比較的加工し易いため、複合化後の後加工に、特に長時間を要することはない。
また、この場合には、砂中子２６を用いるので、鋳造後に中子砂を崩壊し排出する際に、予備成形体３７の把持部３８も少なくとも部分的に崩壊し得るので、上記把持部の後加工量を少なくしてより短時間で加工することも可能である。
【００３７】
上記実施形態２では、金属溶湯としては、ＪＩＳ ＡＣ４Ｄに規定されたアルミニウム合金の溶湯を用い、溶湯温度は７５０℃に設定した。予備成形体３７は、６００℃に予熱して金型キャビティ部４４内にセットした。上記金型キャビティ部４４内に金属溶湯を充填する際には、４ｋｇｆ／ｃｍ２(≒０．３９２ＭＰａ)の圧縮エアを用いて加圧した。このような比較的低圧での複合化鋳造は、上記実施形態１の場合も同様に適用することができる。上記のように、本発明に係る予備成形体は、砂中子を用いる低圧での鋳造においても、溶湯が含浸し、複合化することができる。
【００３８】
図５は、予備成形体の把持部が金型と中子とで把持された別の実施形態（第３の実施形態）を説明するための部分断面説明図である。上記実施形態２の場合と同様に、把持部４８が本体部４９の体積率よりも高く設定された予備成形体４７が用いられる。上記把持部４８が金型５０の面部及び砂中子３６の面部の両面部により把持されて金型キャビティ部５４内にセットされている。この状態で、金型キャビティ部５４内に金属溶湯を充填することにより、鋳造部材が形成され、実施形態２の場合と同様の効果を奏することができる。
第３の実施形態では、砂中子３６は内方へ突出した突出部３６ａを有している。金型キャビティ部５４内に金属溶湯を充填する際には、上記突出部３６ａにより溶湯の流動性が低下する。図５に示されるように、この場合には、予備成形体４７が金型５０の下型５１上に延在しているので、予備成形体４７上の金属溶湯の温度低下が金型上に比して緩やかになり、金型キャビティ部５４内での溶湯の流動性の低下を緩和することができる。
【００３９】
以上のように、複合化後の後加工（機械加工）を効率良く行えるようにするには、複合化される予備成形体について、後加工で除去されるべき把持部を複合化され難くする（つまり、溶湯が含浸し難くする）ことが必要であり、そのため、前述の実施形態では、把持部の体積率を本体部の体積率に比して高くなるように設定するようにした。
【００４０】
このような設定を適切に行えるようにするため、予備成形体の体積率と溶湯含浸性の関係を調べる含浸性試験を行った。以下、この試験について説明する。
【００４１】
本試験で用いた予備成形体サンプルの組成・材料は以下の通りとした。
・組成：セラミック繊維（２０％）＋セラミック粒子（８０％）＋バインダ
セラミック繊維：アルミナ短繊維（サフィル社製：ＲＧミルド、嵩密度０．２５ｇ／ｃｍ３）
セラミック粒子：炭化ケイ素粒子（昭和電工(株)製：デンシックＣ）
バインダ：シリカゲル（日産化学工業(株)製：スノーテックス３０）
セラミック粒子の平均粒径としては、４、９．５、１１．５、１４、２０、２５μｍを用いた。
【００４２】
以上の材料を用い、例えば前述の吸引成形法を適用することにより、上記組成で平均粒径が異なる多孔質サンプルを製作し、その各々を圧縮成形することにより、所定寸法（本試験では、直径９０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）の円盤状の試験サンプルを製作した。このとき、圧縮成形での圧縮比を種々異ならせることにより、種々の体積率の試験サンプルを得た。
【００４３】
これら試験サンプルを、図６に示す試験装置を用いて複合化鋳造を行った。この試験装置は、上方が開口した有底円筒状の鋳造金型６０と、この金型の上部開口を閉じる蓋部２７と、を基本的な構成要素として備えており、上記蓋部２７には、金型空間内に加圧気体を供給する気体供給口２８が設けられる一方、金型の底部には排気口２９が形成されている。
【００４４】
所定温度に予熱された試験サンプル３０を上記金型６０の底面上に載置し、その上方から金属溶湯３１を注湯し、上記気体供給口２８から所定圧力の加圧気体を供給することにより、いわゆる圧力鋳造法による複合化鋳造を行った。
【００４５】
この複合化鋳造において、金属溶湯としては、ＪＩＳ ＡＣ４Ｄに規定されたアルミニウム合金の溶湯を用いた。溶湯温度は、７５０℃とした。試験サンプルの予熱温度は６００℃とした。また、加圧気体としては４ｋｇｆ／ｃｍ２(≒０．３９２ＭＰａ)の圧縮エアを用いた。
【００４６】
図７は、各予備成形体サンプルの溶湯含浸性の試験結果を示すグラフである。このグラフでは、予備成形体の体積率を横軸にとり、セラミック粒子の平均粒径を縦軸にとって表示している。図７において、Ｖｒは上記体積率(％)を示し、Ｄは上記平均粒径(μｍ)を示す。図７のグラフにおいて、○印は溶湯により十分に含浸された予備成形体を表し、×印は溶湯の含浸が抑制された予備成形体を表している。なお、これらは目視により判定した。
従って、予備成形体の本体部が○印領域（図７のグラフの左上部）に属し、その把持部が×印領域（図７のグラフの右下部）に属するように上記平均粒径及び上記体積率を選択することにより、金型キャビティ内に金属溶湯を充填して複合化部材を得るに際して、上記本体部は、溶湯により含浸されることを確保する一方、上記把持部については、溶湯の含浸を抑制することができる。
【００４７】
図７のグラフには、セラミック粒子の平均粒径と予備成形体の体積率との関係を示す直線、次式Ｄ／Ｖｒ＝０．５がまた引かれている。この直線の上側の領域では、予備成形体へ溶湯が含浸し易く、この直線の近傍では、予備成形体へ溶湯が含浸し難くなる。また、この直線の下側の領域では、予備成形体への溶湯含浸が抑制されている。
従って、予備成形体の把持部において、次式Ｄ／Ｖｒ≦０．５を満足するように設定させることにより、上記把持部は金属溶湯が含浸し難く、複合化後の後加工を効率良く行うことができる。
【００４８】
なお、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
予備成形体の把持部の体積率が本体部の体積率よりも高く設定されることにより、上記予備成形体を用いた複合化部材において、上記把持部の溶湯含浸が抑制され、複合化後の後加工を効率良く行うことを可能にする複合化用予備成形体、およびかかる予備成形体を用いた複合化部材に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る予備成形体を用いたアルミニウム合金製ピストンの部分断面正面図である。
【図２】上記予備成形体が金型キャビティ内にセットされた状態を示す断面説明図である。
【図３Ａ】上記予備成形体の吸引成形工程を模式的に示す説明図である。
【図３Ｂ】上記予備成形体の圧縮成形工程を模式的に示す説明図である。
【図３Ｃ】上記予備成形体の乾燥・焼成工程を模式的に示す説明図である。
【図４】上記予備成形体が金型キャビティ内にセットされた第２の実施形態を示す部分断面説明図である。
【図５】上記予備成形体が金型キャビティ内にセットされた第３の実施形態を示す部分断面説明図である。
【図６】予備成形体の含浸性試験用の複合化鋳造を示す説明図である。
【図７】予備成形体の溶湯含浸性の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１  ピストン
６  複合化領域
７、３７、４７  予備成形体
８、３８、４８  把持部
９、３９、４９  本体部
１０、４０、５０  金型
１４、４４、５４  金型キャビティ部
１５  吸引成形容器
１８  フィルタ
２１  プリフォーム液
２３  ダイ
２４  パンチ
２６、３６  砂中子
【図１】
2006026674.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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