(57)【要約】【課題】複合材を接着する際の作業性を向上させること。【解決手段】本発明に係る複合材の接着方法は、鋳物である被接着物２０１に対し、被接着物２０１とは異なる材料からなる接着物２５０を接着して複合材２０２を製造する複合材の製造方法である。当接された第１の金型１０２と第２の金型１０４との間に溶湯を注入して、被接着物２０１を鋳造する工程と、鋳造する工程の後に、第１の金型１０２と前記第２の金型１０４とを離間させる。そして、第１の金型１０２が保持した被接着物２０１の接着物２５０が接着される面に対し、粗面化すると共に洗浄化する工程と、粗面化及び洗浄化された面に対し、接着物２５０を接着し、加圧する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳物である被接着物に対し、前記被接着物とは異なる材料からなる接着物を接着して複合材を製造する複合材の製造方法であって、
当接された第１の金型と第２の金型との間に溶湯を注入して、前記被接着物を鋳造する工程と、
前記鋳造する工程の後に、前記第１の金型と前記第２の金型とを離間させ、前記第１の金型が保持した前記被接着物の前記接着物が接着される面に対し、粗面化すると共に洗浄化する工程と、
前記粗面化及び洗浄化された面に対し、前記接着物を接着し、加圧する工程と、
を含む、
複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の移動体において、部品の軽量化は運動性能の向上に結び付くばかりでなく、燃費の向上にも繋がるため、重要である。例えば、金属部品を薄くすることにより、部品を軽量化することができる。しかし、単に薄くしただけでは、強度が低下してしまう。そこで、求められる強度を担保しつつ部品を軽量化する技術が求められている。例えば、特許文献１には、基材となる金属に対して異種材料を接着する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０５０１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、異種材料を接着して複合材を製造する場合、被接着物と接着物の密着性を高めるために、化成処理などの下処理や、高温下での加圧接着など、煩雑な工程を追加する必要があり、製造コストの増加に繋がる等の問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡易な工程により作業性を向上させた複合材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る複合材の製造方法は、鋳物である被接着物に対し、前記被接着物とは異なる材料からなる接着物を接着して複合材を製造する複合材の製造方法であって、当接された第１の金型と第２の金型との間に溶湯を注入して、前記被接着物を鋳造する工程と、前記鋳造する工程の後に、前記第１の金型と前記第２の金型とを離間させ、前記第１の金型が保持した前記被接着物の前記接着物が接着される面に対し、粗面化すると共に洗浄化する工程と、前記粗面化及び洗浄化された面に対し、前記接着物を接着し、加圧する工程と、を含むものである。
【０００７】
このように、鋳物である被接着物を金型から取り出すことなく、被接着物を金型に保持した状態で、被接着物に対し下処理を行い、接着物を接着する。こうすることで、鋳造装置の型締め力、及び、金型の余熱を利用して、被接着物と接着物とを熱圧着することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、簡易な工程により作業性を向上させた複合材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る複合材の製造方法に用いる鋳造装置の全体図である。
【図２】実施の形態に係る複合材の製造方法に用いる鋳造装置の模式図である。
【図３】実施の形態に係る複合材の製造方法のフローチャートである。
【図４】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う鋳造工程の具体例である。
【図５】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う鋳造工程の具体例である。
【図６】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う鋳造工程の具体例である。
【図７】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う鋳造工程の具体例である。
【図８】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う鋳造工程の具体例である。
【図９】実施の形態に係る複合材の製造方法における型開き後の状態を示した図である。
【図１０】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う粗面化処理工程又は洗浄工程の具体例である。
【図１１】実施の形態に係る複合材の製造方法における接着物設置状態の具体例である。
【図１２】実施の形態に係る複合材の製造方法における減圧状態の具体例である。
【図１３】実施の形態に係る複合材の製造方法における加圧接着状態の具体例である。
【図１４】実施の形態に係る複合材の製造方法において行う型開き工程の具体例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態＞
本発明の実施の形態に係る複合材の製造方法は、鋳造装置を用いて実施される。図１は、本実施の形態に係る複合材の製造方法に用いる鋳造装置の全体図である。鋳造装置１００は、溶融した金属である溶湯を金型へ流し込み、流し込んだ溶湯を冷却し凝固させてダイカスト品を成形する。鋳造装置１００は、型締めシリンダ部１０１、可動型１０２、ガイド部１０３、固定型１０４、アキュムレータ１０５、射出シリンダ部１０６を備える。
【００１１】
型締めシリンダ部１０１は、可動型１０２を往復移動させる。すなわち、型締めシリンダ部１０１は、型締めを行う際に可動型１０２を固定型１０４へ突き当て、所定の押圧を保つ。また、型締めシリンダ部１０１は、型開きを行う際には可動型１０２を固定型１０４から離し、所定の位置まで移動させる。
【００１２】
可動型１０２及び固定型１０４は、ダイカスト品を成形するための形状が掘り込まれた金型である。可動型１０２及び固定型１０４は、可動型１０２が突き当てられることによりキャビティを形成する。可動型１０２及び固定型１０４は、図示しない加熱装置による加熱及び図示しない冷却装置による冷却が適宜行われる。可動型１０２は、ガイド部１０３に沿って往復移動するように設置されており、型締めシリンダ部１０１によって動きを制御されている。ガイド部１０３は、可動型１０２が往復移動する際のガイドとなるシャフトであって、鋳造装置１００に複数設置されている。
【００１３】
アキュムレータ１０５は、圧縮された窒素ガスが封入されており、ダイカスト品２０１を成形する際に、アキュムレータ１０５内の圧縮された窒素ガスを解放し、射出ピストン１１０を押し出す。射出シリンダ部１０６は、ダイカスト品２０１を成形する際、溶湯投入口１１１から注ぎ込まれた溶湯を、金型内に導く。射出ピストン１１０は、アキュムレータ１０５によって射出シリンダ１０６内を移動し、注ぎ込まれた溶湯を金型内へ射出する。
【００１４】
尚、鋳造装置１００は、ホットチャンバータイプでもコールドチャンバータイプでもよく、金型を用いた鋳造装置であればその他の形式でもよい。
【００１５】
また、ダイカスト品の材料は、例えばアルミニウム、マグネシウム、又はこれらを主成分とした合金等である。
【００１６】
次に、図２を参照して、可動型１０２及び固定型１０４の周辺部について更に詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る複合材の製造方法に用いる鋳造装置の模式図である。可動型１０２は、押し出しピン１０７、エアベント１０８、図示しない加熱手段及び図示しない冷却手段を備える。また、固定型１０４は、ガスケット１０９、図示しない加熱手段及び図示しない冷却手段を備える。射出シリンダ部１０６は、射出ピストン１１０及び溶湯投入口１１１を備える。尚、図２に示す方向Ｘ及び方向Ｙは、図４〜１４においても共通して用いることとする。
【００１７】
可動型１０２は、Ｘ方向に往復動作を行うことにより、型締め又は型開きを行う。押し出しピン１０７は可動型内においてＸ方向に往復動作を行うことにより、成形されたダイカスト品を可動型１０２から引き離す。エアベント１０８は、図示しない真空ポンプに接続されている。図示しない真空ポンプは、型締めされた後のキャビティ内の空気を、エアベント１０８を介して金型の外部へ吸引する。ガスケット１０９は、固定型１０４の外縁部に設けられており、後述する減圧工程の際に、金型外から金型内への空気の流入を防ぎ、金型内の圧力を維持する。ガスケット１０９の材料は、例えばシリコンゴム等の弾性体である。射出ピストン１１０は、射出シリンダ部１０６に注入された溶湯をキャビティ内に射出する。
【００１８】
次に、図３〜１４を参照しながら本実施の形態に係る複合材の接着方法について説明する。本実施の形態では、ダイカスト品に対して樹脂製の補強板を接着する例を示す。図３は、本実施の形態に係る複合材の接着方法のフローチャートである。図４〜１４は、各工程の具体例を模式的に表した図である。以下、図３のフローチャートにおける各工程について、図４〜１４の模式図を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、図３に示すように、鋳造装置１００により鋳造工程を行う（ステップＳ１０）。鋳造工程は、図４〜８に例示するように、複数のステップによって構成される。本実施の形態における説明では、この複数のステップをまとめて鋳造工程としている。
【００２０】
以下に、鋳造工程（ステップＳ１０）について説明する。まず、図４に示すように、可動型１０２及び固定型１０４が開いている状態において、可動型１０２及び固定型１０４の溶湯が注入される面に対して、離型剤噴霧装置３００は、離型剤を噴霧する。次に、鋳造装置１００は、可動型１０２及び固定型１０４を加熱する。
【００２１】
次に、図５に示すように、可動型１０２は矢印方向、すなわちプラスＸ方向に移動し、固定型１０４に突き当てられ、型締めされた状態となる。型締めされると、可動型１０２及び固定型１０４の間にキャビティＣが形成される。
【００２２】
次に、図６に示すように、ラドル１１２に蓄えられた溶湯２００は、溶湯投入口１１１から、射出シリンダ部１０６に注入される。
【００２３】
次に、図７に示すように、射出ピストン１１０は、溶湯２００をキャビティＣ内へ射出する。この際、図示しない真空ポンプは、エアベント１０８を介してキャビティＣ内の空気を吸引し、キャビティＣ内の気圧を下げる。すなわち、図示しない真空ポンプは、キャビティＣ内を減圧する。キャビティＣ内を減圧することにより、射出ピストン１１０は、溶湯２００にエアを巻き込むことなく、スムーズにキャビティＣ内に射出することができる。
【００２４】
次に、図８に示すように、射出ピストン１１０は、溶湯２００をキャビティＣ内へ充填すると、所定の位置で停止をする。続いて、鋳造装置１００は、可動型１０２及び固定型１０４を冷却する。可動型１０２及び固定型１０４が冷却されることにより、溶湯２００も冷却される。そして、溶湯２００は冷却されることにより凝固し、ダイカスト品２０１となる。以上で鋳造工程（図３：ステップＳ１０）が終了する。
【００２５】
次に、図３に示すように、鋳造工程（ステップＳ１０）の後、可動型１０２と固定型１０４とを離間させる型開き工程を行う（ステップＳ１１）。図９は、本実施の形態に係る複合材の製造方法における型開き後の状態を示した図である。可動型１０２は、矢印の方向、すなわちマイナスＸの方向へ移動して固定型１０４から離れ、所定の位置で停止する。この際、可動型１０２はダイカスト品２０１を保持している。
【００２６】
次に、ダイカスト品２０１に対して、異種材料を接着する工程を行う。本実施の形態においては、例えば、被接着物であるダイカスト品２０１はアルミニウム製である。ダイカスト品２０１に接着する接着物の材料は、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）などの樹脂である。この場合、高い接着力を担保するためにはダイカスト品２０１表面の面粗度が所定の範囲であることが望ましい。そのため、ダイカスト品２０１の表面を粗面化する工程を行う。
【００２７】
図３に示すように、型開き工程（ステップＳ１１）の後、ダイカスト品２０１は、可動型１０２に保持されたまま、粗面化処理工程が施される（ステップＳ１２）。図１０に示すように、粗面化処理装置４００は、ダイカスト品２０１に対して粗面化処理を施す。粗面化処理は、ダイカスト品２０１の表面のうち、接着物である補強板２５０が接着される面に対して施される。粗面化処理の方法は、例えばウォータージェット工法やプラズマ溶射工法などである。
【００２８】
次に、図３に示すように、ダイカスト品２０１は、洗浄工程が施される（ステップＳ１３）。図示しない洗浄装置は、ダイカスト品２０１の表面であって、粗面化処理が施された部分に対して洗浄を行う。この際、可動型１０２は、ダイカスト品２０１を保持した状態を維持している。洗浄方法は、例えば、高温水蒸気噴霧などである。
【００２９】
続いて、図３に示すように、鋳造装置１００は、被接着物であるダイカスト品２０１に対して、接着物である補強板２５０を加圧接着する（ステップＳ１４）。鋳造装置１００がダイカスト品２０１及び補強板２５０を加圧接着する工程は、以下に示すように、複数のステップにより構成されている。図１１〜１３に、本実施の形態に係る複合材の製造方法における加圧接着工程の具体例を示す。
【００３０】
加圧接着工程において、まず、図示しないロボットアームが、補強板２５０を金型内に設置する。図１１は、本実施の形態に係る複合材の製造方法における接着物設置状態の具体例である。図１１に示すように、補強板２５０は、固定型１０４の表面に設置される。補強板２５０の表面であって、ダイカスト品２０１と接着される面２５０ａには、接着剤が塗布されている。接着剤は、例えば、熱硬化性又は感圧性の接着剤である。また、補強板２５０の表面であって、固定型１０４と当接する面２５０ｂには、微粘着性の接着剤が塗布されている。微粘着性の粘着剤の保持力は、接着面２５０ａに使用される接着剤の接着力よりも弱い。そのため、複合材が製造された後は、補強板２５０を固定型１０４から引き剥がすことができる。また、複合材が製造された後、微粘着剤は、面２５０ｂから除去される。
【００３１】
尚、補強板２５０を設置する手段として、上述したような微粘着性の粘着剤を利用する方法以外の方法を採用することができる。例えば、補強板２５０に対して仮固定用の部材を別途設置し、仮固定用の部材と固定型１０４とを嵌合させてもよい。また、補強板２５０をダイカスト品２０１に直接貼り付けても良い。
【００３２】
補強板２５０が固定型１０４に設置された後、鋳造装置１００は、可動型１０２を移動させ、固定型１０４に対して所定の距離だけ離れた位置で停止させる。図１２は、実施の形態に係る複合材の製造方法における減圧状態の具体例である。図１２に示すように、可動型１０２は、矢印の方向、すなわち、プラスＸの方向へ移動し、固定型１０４との距離が距離Ｂになる位置で停止する。このとき、ダイカスト品２０１と、補強板２５０との間には隙間Ａが存在する。ここで、可動型１０２と、固定型１０４との間に形成される空間は、ガスケット１０９によって覆われており。金型内部は密閉された状態になっている。
【００３３】
次に、図示しない真空ポンプは金型内を減圧する。図１２に示すように、図示しない真空ポンプはエアベント１０８を介して金型内の空気を吸引する。このとき、金型内部は密閉された状態になっている。すなわち、ガスケット１０９は、減圧された金型内の圧力を維持するように、可動型１０２及び固定型１０４の外縁部の隙間を塞いでいる。このように金型内が減圧されることにより、ダイカスト品２０１と補強板２５０との接着面に空気が入り込むのを防ぎ、ダイカスト品２０１と補強板２５０との密着性を向上させることができる。
【００３４】
次に、鋳造装置１００は、加圧接着を行う。図１３は、本実施の形態に係る複合材の製造方法における加圧接着状態の具体例である。図１３に示すように、可動型１０２が備える押し出しピン１０７は、矢印の方向、すなわち、プラスＸの方向へ移動し、ダイカスト品２０１を補強板２５０へ圧着する。尚、このとき、可動型１０２、固定型１０４、及びダイカスト品２０１はいずれも鋳造工程の後であり、鋳造時の余熱を蓄積しているため、高い温度を保っている。高い温度とは、例えば２００℃〜３００℃である。したがって、ダイカスト品２０１と補強板２５０とを接着するに際し、鋳造時の余熱を利用することになる。換言すると、ダイカスト品２０１と補強板２５０とは、高温環境下において加圧接着されることになる。これにより、ダイカスト品２０１と補強板２５０とは接着強度を高めることができる。
【００３５】
以上の図１１〜１３に示したように、鋳造装置１００は、金型内において、複合材料の加圧接着工程（図３：ステップＳ１４）を行う。加圧接着工程（図３：ステップＳ１４）が終了すると、複合材が完成する。
【００３６】
次に、図３に示すように、加圧接着工程（ステップＳ１４）の後、鋳造装置１００は、可動型１０２と固定型１０４とを離間させる型開き工程を行う（ステップＳ１５）。図１４に示すように、可動型１０２は、矢印の方向、すなわち、マイナスＸの方向へ移動し、所定の位置で停止する。ダイカスト品２０１と、補強板２５０が接着された複合材２０２は、押し出しピン１０７により保持される。この際、補強板２５０と固定型１０４を仮固定していた微粘着性の粘着剤の接着力と比較して、押し出しピン１０７が複合材２０２を保持する力の方が強い。したがって、押し出しピン１０７は、複合材２０２を固定型１０４から引き剥がす。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、鋳物であるダイカスト品２０１を金型から取り出すことなく、ダイカスト品２０１を金型に保持した状態で、ダイカスト品２０１に対し、下処理を行い、接着物である補強板２５０を接着する。こうすることで、鋳造装置１００の型締め力及び、鋳造後の金型の余熱を利用して、ダイカスト品２０１と補強板２５０とを熱圧着することができる。また、本実施の形態によれば、ダイカスト品２０１を金型から取り出して煩雑な工程を行うことなく、簡易な工程により作業性を向上させた複合材の製造を行うことができる。
【００３８】
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、ここで説明した内容に加えて、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、加圧接着工程（ステップＳ１４）の一部として行った接着物の設置は、粗面化処理工程（ステップＳ１２）及び洗浄工程（ステップＳ１３）の前に行っても良いし、同時に行っても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１００  鋳造装置
１０１  型締めシリンダ部
１０２  可動型
１０３  ガイド部
１０４  固定型
１０５  アキュムレータ
１０６  射出シリンダ部
１０７  押し出しピン
１０８  エアベント
１０９  ガスケット
１１０  射出ピストン
２００  溶湯
２０１  ダイカスト品
２０２  複合材
２５０  補強板
３００  離型剤噴霧装置
４００  粗面化処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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