(57)【要約】  金属基複合材料を加圧成形する方法であって、繊維プレフォーム（図示せず）を割り型ダイにより画定されたダイキャビティ（１４）内に配置するステップと、溶融金属をスプルー（１６）からダイキャビティ（１４）内に導入して繊維プレフォームを包囲するステップと、スプルー（１６）を封止するステップと、機械的押し固めピストンにより圧力をダイキャビティ（１４）内の溶融金属に直接加えて固化中繊維プレフォームの溶浸を促進するステップとを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基複合材料を加圧成形する方法であって、
繊維プレフォームをダイキャビティ内に配置するステップと、
溶融金属をスプルーから前記ダイキャビティ内に導入して前記繊維プレフォームを包囲するステップと、
前記スプルーを封止するステップと、
機械的押し固めピストンを用いて圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加えて前記繊維プレフォームの溶浸を促進するステップとを有する方法において、
前記機械的押し固めピストンは、固化中、圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に直接加えるよう構成されている、方法。
【請求項２】
圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加える際、前記機械的押し固めピストンを前記ダイキャビティに向かって前進させるステップを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記機械的押し固めピストンは、圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加える際、前記ダイキャビティ内に突き出る、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記機械的押し固めピストンを用いて、固化中、４００バール〜２５００バールの圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加えるステップを更に有する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項５】
前記機械的押し固めピストンを作動させることにより固化された金属基複合材料を前記ダイキャビティから突き出すステップを更に有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項６】
前記ダイキャビティ内への溶融金属の導入に先立って、前記ダイキャビティを排気するステップを更に有する、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項７】
前記ダイキャビティ内への前記溶融金属の導入に先立って、前記溶融金属を減圧するステップを更に有する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ダイキャビティの排気と前記溶融金属の減圧を別々の経路を介して行うステップを更に有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記溶融金属は、５０バール未満の前記ダイキャビティと前記溶融金属の圧力差により前記ダイキャビティ内に導入される、請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
金属基複合材料を液体加圧成形する装置であって、
繊維プレフォームを受け入れるダイキャビティを画定すると共に溶融金属を前記ダイキャビティ内に導き入れるスプルーを有するダイと、
固化中、圧力をダイキャビティ内の溶融金属に直接加えるよう構成された機械的押し固めピストンとを有する、装置。
【請求項１１】
前記機械的押し固めピストンは、圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加える際に、前記ダイキャビティに向かって前進するよう構成されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記機械的押し固めピストンは、圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加える際に、前記ダイキャビティ内に突き出るよう構成されている、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記ダイは、少なくとも１つの外側開口部を備えた前記ダイキャビティの少なくとも一部を構成する第１の部品と、前記第１の部品を収容するチャンバを備えた第２の部品とを有し、前記チャンバは、前記第１の部品が前記第２の部品内に収容されると、前記第１の部品の前記少なくとも１つの外側開口部と位置合わせ可能な少なくとも１つの開口部を有する、請求項１０〜１２のうちいずれか一に記載の装置。
【請求項１４】
液体温度を有する金属からコンポーネントを注型する方法であって、
ダイを用意するステップを有し、前記ダイは、外側開口部を備えた前記ダイキャビティの少なくとも一部を構成する第１の部品と、前記第１の部品を収容するチャンバを備えた第２の部品とを有し、前記チャンバは、前記第１の部品が前記第２の部品内に収容されると、前記第１の部品の前記外側開口部と位置合わせ可能な開口部を有し、
前記ダイの前記第１の部品を前記金属の前記液体温度よりも高い温度まで加熱し、他方、前記ダイの前記第２の部分を前記金属の前記液体温度よりも低い温度に維持するステップを有し、
前記チャンバ開口部が前記第１の部品の前記外側開口部と位置合わせされた状態で前記ダイの前記第１の部品を前記第２の部品の前記チャンバ内に配置するステップを有し、
溶融金属を前記チャンバ開口部から前記ダイキャビティ内に導入するステップを有し、
前記ダイキャビティ内の溶融金属を固化するステップを有する、方法。
【請求項１５】
固化後、前記ダイの前記第１の部品を前記第２の部品から取り外すステップと、固化した前記コンポーネントを前記第１の部品から取り出す前に、前記第１の部品を前記第２の部品とは別個独立に冷却するステップとを更に有する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
金属基コンポーネントを液体加圧成形する際に用いられるダイであって、外側開口部を備えた前記ダイキャビティの少なくとも一部を構成する第１の部品と、前記第１の部品を収容するチャンバを備えた第２の部品とを有し、前記チャンバは、前記第１の部品が前記第２の部品内に収容されると、前記第１の部品の前記外側開口部と位置合わせ可能な開口部を有し、前記チャンバ開口部と前記外側開口部は、互いに位置合わせされると、溶融金属を前記ダイキャビティ内に導入するよう構成され、前記第１の部品は、前記第１の部品の前記ダイキャビティを妨害しないで前記第２の部品から取り外し可能である、ダイ。
【請求項１７】
前記第１の部品及び前記第２の部品は各々、各部品が開放状態に分割できるよう少なくとも２つの部分から成り、一方の部品の部分は、他方の部品の部分とは異なる方向に分かれるよう構成されている、請求項１６記載のダイ。
【請求項１８】
前記第１の部品は、前記第２の部品からの取り出しを容易にするよう１又は２以上の方向にテーパしたプロフィールを有する、請求項１６又は１７記載のダイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基複合材料を加圧成形する方法、この方法に用いられる装置及び更に金属基複合材料を加圧成形する際に用いられる新規なダイに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属基複合材料（metal matrix composite：ＭＭＣ）は、金属基（金属マトリックス）及び優れた機械的性能を与える強化材又は充填材で構成され、強化材は、強化材が連続（モノフィラメント又はマルチフィラメント）であるか、不連続（粒子、ウイスカ、短繊維など）であるかどうかに応じて分類できる。ＭＭＣ用の主要なマトリックス材料は、アルミニウム及びその合金である。程度は低いがマグネシウム及びチタンも使用され、幾つかの専門的用途では、銅、亜鉛又は鉛マトリックスが採用される場合がある。不連続強化材を含むＭＭＣは、連続繊維強化ＭＭＣよりも製造するのに通常費用が安い。ただし、この利点は通常、これらの機械的性質が劣っていることにより相殺される。その結果、連続繊維強化ＭＭＣは一般に、機械的性質及び商業的な潜在的可能性の観点で究極品を提供するものとして受け取られている。
【０００３】
繊維強化金属を注型する基本的な方法は、英国特許第２１１５３２７号明細書に記載されている。この特許の実施権者としての本出願人は、この基本方法をフルスケール液体加圧成形（ＬＰＦ）法に発展させた。ＬＰＦ法では、予熱されたプレフォーム（繊維、短繊維、多孔質媒体又は粒子）を加熱状態のダイ内に配置し、このダイは、機械的トグルシステムを用いて閉じられてロックされる。次に、圧力容器内に収容されたるつぼ内のダイ及び溶融金属に高い真空を及ぼす。排気が完了すると、圧力容器内に窒素ガスを導入することにより上昇管により供給されたスプルー（sprue）を通って溶融金属をるつぼからダイ内に移送する。溶融金属は、複雑な場合のあるダイの形状を取り、プレフォームを大部分溶浸する。ダイを溶融金属でいったん満たすと、油圧押し固めピストンを用いて上昇管の頂部を封止し、注型品を一段と圧密してプレフォームの最大溶浸を促進すると共に金属固化中における収縮中のマトリックスを圧密する。次に、その結果得られた複合材料をダイから突き出す。
【０００４】
材料科学の分野における有力な権威者によれば、ＬＰＦ法は、ＭＭＣを製造する最も効果的且つ費用効果の高い方法のうちの１つであり、これら複合材料の商業化において著しい技術的進歩をもたらしている。特に、サイクル時間全体を２〜５分で達成することは、ＭＭＣの他の製作法と比べて多くの顕著な利点のうちの１つである。それにもかかわらず、本出願人は、ＬＰＦ法を改良して製品化の可能性を促進しようとしている。
【０００５】
【特許文献１】英国特許第２１１５３２７号明細書
【発明の開示】
【０００６】
本発明の第１の特徴によれば、金属基複合材料を加圧成形する方法であって、繊維プレフォームをダイキャビティ内に配置するステップと、溶融金属をスプルーからダイキャビティ内に導入して繊維プレフォームを包囲するステップと、スプルーを封止するステップと、機械的押し固めピストンを用いて圧力をダイキャビティ内の溶融金属に加えて繊維プレフォームの溶浸を促進するステップとを有する方法において、機械的押し固めピストンは、固化中、圧力をダイキャビティ内の溶融金属に直接加えるよう構成されている方法が提供される。
【０００７】
この方法の実施の際、圧力をダイキャビティ内の一塊の液体金属に直接加え、この液体金属は、ダイキャビティ内の他の溶融金属が固化するまで液体のままであろう。さらに、ダイを固化中、固体／液体（固液）インターフェイスが機械的押し固めピストンにより加圧された液体の塊に向かって移動するよう構成されたものであるのがよい。例えば、機械的押し固めピストンは、ダイキャビティの塊状液体の一端（例えば、頂部）に作用するよう構成されたものであるのがよく、固液インターフェイスは、使用中、ダイキャビティの反対側の端（例えば、底部）から他方の端に向かって移動するのがよい。このようにすると、固化が実質的に完了するまでダイキャビティ内の溶融金属の受ける静圧状態が無くなり、これにより、ＬＦＰ法で得られた結果と比較して、プレフォーム中への金属溶浸の度合いが向上すると共に全体的な圧密具合が向上する。この理由の１つは、ＬＰＦ法では、油圧押し固めピストンがスプルー内の溶融金属を介してダイキャビティ内の溶融金属に間接的に作用するに過ぎないということにある。スプルー内の溶融金属の時期尚早な又は早期の固化の結果としてダイキャビティ中に静圧状態が生じなくなり、押し固めピストンの有効性が制限される。これは、圧力がスプルーとは別個独立に加えられる本発明では当てはまらない。
【０００８】
機械的押し固めピストンは、圧力をダイキャビティ内の溶融金属に加える際にダイキャビティ（例えば、ダイキャビティの中央部分）に向かって移動するよう構成されたものであるのがよい。さらに、機械的押し固めピストンは、ダイキャビティ内の溶融金属の固化中、ダイキャビティ内へ突き出るのがよい。このように、ダイキャビティ内部の溶融金属は、圧力を溶融金属に加えたとき、機械的押し固めピストンにより機械的に押し退け可能である。機械的押し固めピストンは、プレフォーム溶浸中及びその後の固化中、１５０バール（１５Ｎ／ｍｍ2）以上、恐らくは４００〜２５００バール（例えば、１５００バール）の圧力をダイキャビティ内の溶融金属に加えるのがよい。機械的押し固めピストンは、ダイの一方の部品が取り付けられた可動プラテンに取り付けられるのがよい。有利には、機械的押し固めピストンは又、固化した金属基複合材料の取り出しを容易にするよういったん分割されると、固化状態の金属基複合材料をダイキャビティから突き出すよう構成されたものであるのがよい。
【０００９】
この方法は、ダイキャビティ内への溶融金属の導入に先立って、ダイキャビティを排気するステップを更に有するのがよい。この方法は、ダイキャビティ内への溶融金属の導入に先立って、溶融金属を減圧するステップを更に有するのがよい。ダイキャビティの排気と溶融金属の減圧を別々の経路を介して行うのがよい。溶融金属を例えば圧力容器内の溶融金属に作用する不活性ガスにより生じるガス圧力差又は過剰圧力下でダイキャビティ内に導入するのがよい。圧力差は、５０バール未満、恐らくは１０バール未満であるのがよく、この圧力差を制御された率で加えて溶融金属が穏やかに（ゆっくりと、しかも乱流を生じさせないで）ダイを充填するようにするのがよく、これにより、向上した性質を固化状態のコンポーネント（構成要素、構成部品、部品）に与えることができる。
【００１０】
一実施形態では、滑り弁部材を用いてスプルーを封止するのがよい。滑り弁部材をピストン（例えば、側部動作式ピストン）に取り付けるのがよく、このピストンは、スプルーを横切って弁部材を摺動させてスプルーを封止する。ピストンは、スプルーに対して横断方向に移動するのがよい。圧力容器内の溶融金属に加わる正のガス圧力を除くことができる（例えば、圧力容器を大気に通じさせることにより）。
【００１１】
本発明の別の特徴によれば、金属基複合材料を液体加圧成形する装置であって、繊維プレフォームを受け入れるダイキャビティを画定すると共に溶融金属をダイキャビティ内に導き入れるスプルーを有するダイと、固化中、圧力をダイキャビティ内の溶融金属に直接加えるよう構成された機械的押し固めピストンとを有する装置が提供される。
【００１２】
機械的押し固めピストンは、圧力をダイキャビティ内の溶融金属に加えるときに、ダイキャビティに向かって移動するよう構成されたものであるのがよい。機械的押し固めピストンは、かかる圧力を加える際に、ダイキャビティ内に突き出るよう構成されたものであるのがよい。機械的押し固めの他の特徴は、本発明の第１の特徴の機械的押し固めピストンの特徴と同じであるのがよい。
【００１３】
この装置は、溶融金属を収容する圧力容器を更に有するのがよい。圧力容器は、溶融金属の炉を含むのがよい。ダイキャビティは、気密であるのがよく、ダイキャビティ及び圧力容器は、ガスを各々から排気する別個独立の経路を有するのがよい。圧力容器は、この中に収容されている溶融金属をスプルーに導く導管を有するのがよい。かかる導管は、上昇管を含むのがよく、この上昇管の一端部は、圧力容器内に収容された溶融金属内に延びるよう構成されている。
【００１４】
ダイは、割り型ダイであるのがよく、このダイは、抵抗加熱手段を有するのがよい。ダイは、少なくとも１つの外側開口部を備えたダイキャビティの少なくとも一部を構成する第１の部品と、第１の部品を収容するチャンバを備えた第２の部品とを有し、チャンバは、第１の部品が第２の部品内に収容されると、第１の部品の少なくとも１つの外側開口部と位置合わせ可能な少なくとも１つの開口部を有する。一方のチャンバ開口部が、第１の部品を第２の部品内に収容すると、溶融金属を第１の部品のダイキャビティ内に導入するスプルーとして構成されたものであるのがよい。第２の部品も又、ダイキャビティの一部であるのがよく、この第２の部品は、固化中、機械的押し固めピストンを受け入れるよう構成されたものであるのがよい。
【００１５】
本発明の更に別の特徴によれば、液体温度を有する金属からコンポーネントを注型する方法であって、ダイを用意するステップを有し、ダイは、外側開口部を備えたダイキャビティの少なくとも一部を構成する第１の部品と、第１の部品を収容するチャンバを備えた第２の部品とを有し、チャンバは、第１の部品が第２の部品内に収容されると、第１の部品の外側開口部と位置合わせ可能な開口部を有し、ダイの第１の部品を金属の液体温度よりも高い温度まで加熱し、他方、ダイの第２の部分を金属の液体温度よりも低い温度に維持するステップを有し、チャンバ開口部が第１の部品の外側開口部と位置合わせされた状態でダイの第１の部品を第２の部品のチャンバ内に配置するステップを有し、溶融金属をチャンバ開口部からダイキャビティ内に導入するステップを有し、ダイキャビティ内の溶融金属を固化するステップを有する方法が提供される。
【００１６】
２部品構成型又はデュプレックス型ダイは、上述したような金属基複合材料の液体加圧成形において特に有用であり、この場合、金属マトリックスの時期尚早な固化を阻止し、したがって不完全な溶浸、圧密不良及びマトリックス中の間隙の発生を回避するためには通常高いダイ温度が維持されなければならない。本方法は、固化後、ダイの第１の部品を第２の部品から取り外すステップと、固化したコンポーネントを取り出す前に、第１の部品を第２の部品とは別個独立に冷却するステップとを更に有するのがよい。第１の部品は、第２の部品とは別個独立に冷えるが、第１の部品に相当する別の部品を準備し、上述の方法を繰り返してもよい。このようにすると、注型コンポーネントの品質がそのダイからの時期尚早な取り出しにより損なわれないようにしたうえで、迅速な注型サイクル時間の達成が可能である。
【００１７】
ダイの第１の部品及び第２の部品は各々、各部品を分割して注型コンポーネントを第１の部品から取り出すか、或いは第１の部品を第２の部品から取り出すかのいずれかを行うことができるように少なくとも２つの部分を有するのがよい。一方の部品の部分は、他方の部品の部分とは異なる方向に分かれるよう構成されているのがよく、例えば、２つの方向が、実質的に互いに垂直であるのがよい。第１の部品は、第２の部品からの取り出しを容易にするよう１又は２以上の方向にテーパしたプロフィールを有するのがよい。第１の部品は、２つの円錐を合わせた形のものであってよく、或いは、２つの切頭円錐形を合わせた形であってもよい。
【００１８】
金属がアルミニウムから成る場合、ダイの第１の部品を約８００℃まで加熱するのがよく、他方、第２の部品を約３００℃〜約５００℃、例えば４００℃の温度に維持するのがよい。
【００１９】
次に、添付の図面を参照して本発明の種々の特徴の実施形態を例示として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に従って金属基複合材料（ＭＭＣ）を加圧成形する装置（１０）を示している。装置（１０）は、繊維プレフォーム（図示せず）を受け入れるダイキャビティ（１４）を画定する割り型ダイ（１２）と、溶融金属をダイキャビティ（１４）内に導き入れるスプルー（sprue）（１６）とを有している。機械的押し固めピストン（１８）が、頂部可動プラテン（圧板）（２０）に取り付けられ、このピストンは、固化中、圧力をダイキャビティ（１４）内の溶融金属に直接加えるよう構成されている。
【００２１】
装置（１０）は、炉型圧力容器（２２）を更に有し、この圧力容器は、使用にあたり、溶融金属（例えば、アルミニウム）を収容したるつぼ（２４）を収容する。るつぼ（２４）は、ヒータ（２６）により加熱される。使用にあたり、上昇管（２８）の一端部が、るつぼ（２４）内に位置決めされると共にこの中に収容されている溶融金属のレベル（高さ位置）よりも下に浸漬されている。上昇管（２８）の他端部は、スプルー（１６）と流体連通状態にある。側部動作式カットオフピストン（３０）が、必要なときに上昇管（２８）とスプルー（１６）との間の流体連通を止めるよう設けられている。カットオフピストン（３０）が流体連通を止めることにより形成される金属の固化「スラグ」を突き出すためのスラグエジェクタピストン（３２）が、カットオフピストン（３０）に向いた状態で設けられており、かかる固化「スラグ」は、もしそのように構成されていなければ、上昇管とスプルーとの間に取り込まれるようになる。次に、図１の装置の動作原理を図２の略図を参照して説明する。
【００２２】
段階１は、高温繊維プレフォーム（５０）を、ダイ（１２）の予熱された水平割り型ダイキャビティ（１４）内に配置するステップから成る。ダイ部品（１２Ａ，１２Ｂ）を近接させて（〜１０ｍｍ間隔）、ベロー（１３）を閉じ、ダイキャビティ（１４）及びベロー（１３）を約２５ミリバールの圧力まで排気する。それと同時に、圧力容器（２２）を溶融アルミニウムのるつぼ（２４）を収容した状態で排気し、これは、メルト（溶融体）を脱ガスするよう働く。ベロー（１３）と圧力容器（２２）を同一速度で排気して圧力差が生じないようにし、もしそのようにしないで圧力差が生じると、その結果として、空気が上昇管（２８）を下って引かれたときにるつぼ（２４）内に金属の跳ね掛けが生じるか、金属が正味の正圧の作用を受けて上昇管を上って引かれると、開放状態のダイ領域の溢れが生じるかのいずれかが起こる。
【００２３】
段階２の初めに、ダイ部品（１２Ａ，１２Ｂ）を典型的には２８０トントグルプレス（３４）により互いにクランプし、低酸素窒素ガス（５２）が、制御された仕方で圧力容器（２２）に入る。圧力容器（２２）内の窒素ガスは、静圧をるつぼ（２４）内の溶融アルミニウムの表面に及ぼし、この溶融アルミニウムを上昇管（２８）に沿って押し上げてスプルー（１６）中に送り込む。溶融アルミニウムは、好ましくはおだやかにダイキャビティ（１４）に入り、繊維プレフォーム（５０）を包囲する。次に、窒素ガスの圧力を次の３０秒間にわたり、最大２２バールまで増大させて繊維プレフォームの溶融アルミニウム溶浸を増大させる。
【００２４】
段階３は、カットオフピストン（３０）が、スプルー（１６）を上昇管（２８）から封止するステップで始まる。圧力容器（２２）内の窒素ガス圧力を大気中に抜き、上昇管（２８）内の残留溶融アルミニウムがるつぼ（２４）内に逆流するようにする。それと同時に、ダイキャビティ内の溶融アルミニウムは、機械的押し固めピストン（１８）の作動により最高１，５００バールまでの直接的な圧力を受ける。このようにすると、高度の溶浸及び圧密が達成され、しかも固化の際の収縮が補償される。コンポーネント（構成要素、構成部品、部品）のサイズに応じて、直接的な圧力を恐らくは２０〜９０秒間加える。固化した金属基（金属マトリックス）コンポーネント（６０）は、これが十分な機械的一体性を持つ温度までいったん冷えると、ダイの２つの部品（１２Ａ，１２Ｂ）を分離し、段階４に示すように、機械的押し固めピストン（１８）をもう１度作動させてコンポーネントを突き出す。冷却段階中、金属の固化「スラブ」は、側部動作式ピストン（３０，３２）の複合作用により突き出される。
【００２５】
図１及び図２は、標準タイプの割り型ダイ（１２）を備えている本発明を具体化した装置及び方法を示している。これに代えて、図３に示し、本発明の別の特徴を具体化するデュプレックス型ダイ（１００）を用いてもよい。参照しやすいようにするため、２つの構造相互間における共通の特徴は、同一の参照符号を共有している。
【００２６】
デュプレックス型ダイ（１００）は、互いに反対側の端部に外側開口部（１０４，１０６）を備えたダイキャビティ（１４）の少なくとも一部を構成する第１の（内側）部品又はカセット（１０２）と、第１の部品（１０２）を収容するチャンバ（１１０）を構成する第２の（外側）部品（１０８）とを有している。内側部品（１０２）は、注型コンポーネントの後での取り出しを可能にするよう長さ方向に分割され、外側部品（１００）は、内側部品（１０２）の取り出しを可能にするよう側方に分割されている。チャンバ（１１０）は、第１の部品（１０２）の下方外側開口部（１００）と連通し、使用中、スプルー（１６）と連通する開口部（１１２）を有する。チャンバ（１１０）は、第１の部品（１０２）の上方外側開口部（１０６）と連通し、押し固めピストン（１８）の可動ヘッド（１１６）を受け入れるダイキャビティ（１４）のヘッド領域（１１４）を更に備えている。
【００２７】
デュプレックス型ダイ（１００）は、アルミニウム基複合材コンポーネントを次のように注型するために用いられる。まず最初に、繊維プレフォーム（５０）を収容した第１の部品としてのカセット（１０２）を約８００℃の温度（アルミニウムの液体温度よりも高い）まで加熱し、他方、第２の部品（１０８）は約４００℃（アルミニウムの液体温度よりも低い）まで加熱するに過ぎない。次に、第１の部品（１０２）を孔又は開口部（１０４，１０６）が、開口部（１１２）及びヘッド領域（１１４）とそれぞれ位置合わせされた状態でダイ（１００）の第２の部品（１０８）のチャンバ（１１０）内に配置する。次に、溶融アルミニウムをガス圧力下で（スプルー（１６）と連通し又はその一部をなす）開口部（１１２）を通りそして第１の部品（１０２）の開口部（１０４）を通ってこの中に導入する。溶融金属は、これがキャビティ（１４）を満たすにつれて、プレフォーム（５０）を包囲し、大部分溶浸させ、開口部（１０６）から流れ出てヘッド領域（１１４）内へ流れ込む。スプルー（１６）をいったん封止すると、押し固めピストン（１８）のヘッド（１１６）は、圧力をダイキャビティ（１４）内の溶融金属に加え、溶融金属を放冷させる。金属は固化するや否や、外側部品（１０８）の２つの半部（１０８Ａ，１０８Ｂ）を分けることによりダイの内側部品（１０２）を突き出して一段と放冷させる。後で行われる冷却段階中、内側部品（１０２）は、新たに固化された注型品を支持し、その一体性が外側部品（１０８）から時期尚早に取り出されることによって損なわれることがないようにする。注型コンポーネントの機械的一体性をいったん確立すると、第１の部品（１０２）の２つの半部を分離することにより注型コンポーネントを取り出す。図４に示すように、第１の部品（１０２）は、中間平面（１２０）から各端に向かってテーパしている。各テーパ部分は、切頭円錐形である。第１の部品（１０２）を垂直平面で交わる２つの部分（１２２Ａ，１２２Ｂ）の状態に形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】金属基複合材料を加圧成形する本発明を具体化した装置を示す図である。
【図２ａ】図１の装置を用いて金属基複合材料を加圧成形する４つの主要な段階を概略的に示す図である。
【図２ｂ】図１の装置を用いて金属基複合材料を加圧成形する４つの主要な段階を概略的に示す図である。
【図２ｃ】図１の装置を用いて金属基複合材料を加圧成形する４つの主要な段階を概略的に示す図である。
【図２ｄ】図１の装置を用いて金属基複合材料を加圧成形する４つの主要な段階を概略的に示す図である。
【図３】図１の装置のダイの細部を示す図である。
【図４】図３のダイの更に細部を示す図である。
【図１】
2007532313.tif 000003
【図２ａ】
2007532313.tif 000004
【図２ｂ】
2007532313.tif 000005
【図２ｃ】
2007532313.tif 000006
【図２ｄ】
2007532313.tif 000007
【図３】
2007532313.tif 000008
【図４】
2007532313.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月10日(2007.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体温度を有する金属からコンポーネントを注型する方法であって、
ダイ（１００）を用意するステップを有し、前記ダイは、外側開口部（１０４、１０６）を備えた前記ダイキャビティ（１４）の少なくとも一部を構成する第１の部品（１０２）と、前記第１の部品（１０２）を収容するチャンバ（１１０）を備えた第２の部品（１０８）とを有し、前記チャンバ（１１０）は、前記第１の部品（１０２）が前記第２の部品（１０８）内に収容されると、前記第１の部品（１０２）の前記外側開口部（１０４、１０６）と位置合わせ可能な開口部（１１２）を有し、
前記ダイ（１００）の前記第１の部品（１０２）を前記金属の前記液体温度よりも高い温度まで加熱し、他方、前記ダイ（１００）の前記第２の部分（１０８）を前記金属の前記液体温度よりも低い温度に維持するステップを有し、
前記チャンバ開口部（１１２）が前記第１の部品（１０２）の前記外側開口部（１０４、１０６）と位置合わせされた状態で前記ダイ（１００）の前記第１の部品（１０２）を前記第２の部品（１０８）の前記チャンバ（１１０）内に配置するステップを有し、
溶融金属を前記チャンバ開口部（１０２）から前記ダイキャビティ（１４）内に導入するステップを有し、
前記ダイキャビティ（１４）内の溶融金属を固化するステップを有する、方法。
【請求項２】
固化後、前記ダイ（１００）の前記第１の部品（１０２）を前記第２の部品（１０８）から取り外すステップと、
固化した前記コンポーネントを前記第１の部品（１０２）から取り出す前に、前記第１の部品（１０２）を前記第２の部品（１０８）とは別個独立に冷却するステップと、を更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ダイキャビティ（１４）内への溶融金属の導入に先立って、繊維プレフォーム（５０）をダイキャビティ内に配置するステップと、
固化に先立って、機械的押し固めピストン（１８）を用いて圧力を前記ダイキャビティ（１４）内に導入された溶融金属に加えて前記繊維プレフォーム（５０）の溶浸を促進するステップとを更に有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加える際、前記機械的押し固めピストン（１８）を前記ダイキャビティ（１４）に向かって前進させるステップを更に有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記機械的押し固めピストン（１８）は、圧力を前記ダイキャビティ内の溶融金属に加える際、前記ダイキャビティ（１４）内に突き出る、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記機械的押し固めピストン（１８）を用いて、固化中、４００バール〜２５００バールの圧力を前記ダイキャビティ（１４）内の溶融金属に加えるステップを更に有する、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記ダイ（１００）の前記第１の部品（１０２）及び前記第２の部品（１０８）は各々、各部品が開放状態に分割できるよう少なくとも２つの部分から成るように設けられ、
前記方法は、一方の部品の部分が、他方の部品の部分とは異なる方向に分かれるよう構成されるように前記第１の部品（１０２）を前記第２の部品（１０８）に配置するステップを更に有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
金属基コンポーネントを液体加圧成形する際に用いられる装置であって、
外側開口部（１０４、１０６）を備えた前記ダイキャビティ（１４）の少なくとも一部を構成する第１の部品（１０２）と、
前記第１の部品（１０２）を収容するチャンバ（１１０）を構成する第２の部品（１０８）とを有し、
前記チャンバ（１１０）は、前記第１の部品（１０２）が前記第２の部品（１０８）内に収容されると、前記第１の部品（１０２）の前記外側開口部と位置合わせ可能な開口部（１１２）を有し、
前記チャンバ開口部と前記外側開口部は、互いに位置合わせされると、溶融金属を前記ダイキャビティ（１４）内に導入するよう構成されており、
前記第１の部品（１０２）及び前記第２の部品（１０８）は各々、各部品が開放状態に分割できるよう少なくとも２つの部分から成り、一方の部品の部分は、他方の部品の部分とは異なる方向に分かれるよう構成されており、
前記第１の部品は、前記第１の部品の前記ダイキャビティを妨害しないで前記第２の部品から取り外し可能である、装置。
【請求項９】
前記第１の部品（１０２）は、前記第２の部品（１０８）からの取り出しを容易にするよう１又は２以上の方向にテーパしたプロフィールを有する、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
固化中、圧力を前記ダイキャビティ（１４）内の溶融金属に直接加えるよう構成されている機械的押し固めピストン（１８）を更に有する、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記機械的押し固めピストン（１８）は、圧力を前記ダイキャビティ（１４）内の溶融金属に加える際に、前記ダイキャビティに向かって前進するよう構成されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記機械的押し固めピストン（１８）は、圧力を前記ダイキャビティ（１４）内の溶融金属に加える際に、前記ダイキャビティ内に突き出るよう構成されている、請求項１１記載の装置。
【国際調査報告】
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