【手続補正書】
【提出日】平成16年1月13日(2004.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】複合化用予備成形体及びこれに保持される中子部材並びに前者が複合化された複合金属部品の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体において、
上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予備成形体基部を有し、
上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなっていて、該予備成形体基部よりも気孔率が高いことを特徴とする複合化用予備成形体。
【請求項２】中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体において、
上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予備成形体基部を有し、
上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなっていて、該予備成形体基部よりも軟質であることを特徴とする複合化用予備成形体。
【請求項３】中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体において、
上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予備成形体基部を有し、
上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなっていて、該予備成形体基部とは別の部材で構成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４】請求項１〜３のいずれか１つに記載の複合化用予備成形体において、
予備成形体基部は、リング状をなし、
複数の中子保持部が、上記予備成形体基部の内周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設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５】鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材において、
上記複合化用予備成形体との間に間隙を有するように形成された中子部材基部を有し、
上記保持部は、上記中子部材基部の一部に突設されてなることを特徴とする中子部材。
【請求項６】請求項５記載の中子部材において、
中子部材基部は、リング状をなし、
複数の保持部が、上記中子部材基部の外周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設されていることを特徴とする中子部材。
【請求項７】塩中子であることを特徴とする請求項５又は６記載の中子部材。
【請求項８】鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材の該保持部を、該複合化用予備成形体との間に間隙を有するように形成した中子部材基部の一部に突設されてなるように構成しておき、
上記保持部にて上記複合化用予備成形体に中子部材を保持した状態で鋳型内に該複合化用予備成形体を支持し、
上記鋳型内に溶湯を充填して加圧することにより上記複合化用予備成形体と複合化することを特徴とする複合金属部品の製造方法。
【請求項９】請求項８記載の複合金属部品の製造方法において、
鋳型の湯口から溶湯を鋳型内に充填後に該湯口を閉塞した状態で、上記鋳型内の溶湯を気体により加圧することを特徴とする複合金属部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合化用予備成形体及びこれに保持される中子部材並びにその予備成形体が複合化された複合金属部品の製造方法に関し、特に中子部材の保持構造に関するものの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、強度や耐摩耗性が必要とされる部位のみを強化すべく、例えば特公平２−３０７９０号公報や特公平２−６２７７６号公報に示されているように、ニッケル等の金属若しくはその繊維又はセラミックの繊維若しくは粒子からなる強化材で部分的に複合化する方法が知られている。この方法では、予め上記強化材を用いて内部に気孔を有する予備成形体を作製しておき、加圧パンチやプランジャ等によって鋳型内において充填したアルミニウム合金の溶湯に高圧力を加える高圧鋳造法により上記予備成形体の気孔内にその溶湯を含浸させて予備成形体とアルミニウム合金とを複合化するようにしている。
【０００３】
また、例えば特開平７−２９０２２７号公報に示されているように、予備成形体を使用しない通常の鋳造方法として、引け巣等の鋳造欠陥を防止するために、鋳型内の溶湯を気体で加圧するようにすることが知られている。
【０００４】
一方、従来より、例えば自動車エンジン用ピストンの内部に冷却用オイル通路を設ける場合のように、複合金属部品が鋳型のみでは直接形成することができないような形状を有する場合に、塩中子や砂中子等の崩壊性中子部材を使用することが知られている。この場合、通常、中子部材に細い孔を開けておき、その孔を鋳型に形成した突起部に嵌合させたり、その孔にピンを貫通させてそのピンの先端部を鋳型に形成した穴に差し込んだりすることにより、その中子部材を鋳型内に保持するようにしている。
【０００５】
ところが、上述の如く、溶湯を加圧することによりその溶湯と予備成形体とを複合化する場合には、上記中子部材の保持方法では、加圧により中子部材に設けた孔内や鋳型に設けたピン差込穴内に溶湯が侵入して凝固するため、鋳型が中子部材から離れ難くなる。また、離れたとしても鋳型の突起部又はピン差込穴に凝固した溶湯が残っているために、次の鋳造を行う際に中子部材を鋳型に保持することができなくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、例えば特開昭６０−１３９５５号公報に示されているように、リング状の予備成形体の内周部全周にリング状の中子部材の外周部全周を嵌合させて無機バインダーにより中子部材を予備成形体に保持するようにすることが提案されている。
【０００７】
また、例えば特開平８−１５８９３４号公報に示されているように、半割タイプの中子保持用ＦＲＭ部材を設け、この中子保持用ＦＲＭ部材に中子を保持すると共に、その外周部に予備成形体をも保持するようにすることが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記後者の提案例（特開平８−１５８９３４号公報）の保持方法では、高価なＦＲＭ部材を多用するためにコストアップを招くと共に、ＦＲＭ部材のスペースが余分に必要となるために設計の自由度が低下するという問題がある。
【０００９】
また、上記前者の提案例（特開昭６０−１３９５５号公報）のものでは、中子部材の熱膨張率が予備成形体よりも大きい場合、中子部材の変形が予備成形体によって拘束されるので、溶湯の鋳型内への充填時に熱応力により中子部材に割れが生じ、その割れに溶湯が侵入してバリが発生し易くなる。
【００１０】
さらに、どちらの提案例のものでも、溶湯が予備成形体内に含浸する部分が中子部材又はＦＲＭ部材によって制限されることになるので、溶湯と予備成形体との複合性が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記前者の提案例の如く予備成形体に中子部材を直接保持し、溶湯を加圧により予備成形体と複合化する場合に、その中子部材の保持構造を改良することによって、中子部材と予備成形体との熱膨張率差が大きい場合でも、鋳造時に中子部材に生じる熱応力を低減してその中子部材の割れを防止すると共に、溶湯が予備成形体内に含浸し易くして溶湯と予備成形体との複合性をも向上させようとすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体を前提として、上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予備成形体基部を有し、上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなっていて、該予備成形体基部よりも気孔率が高い構成とした。
【００１３】
このことにより、予備成形体は、その中子保持部以外の箇所おいて中子部材との間に間隙を有するように形成されているので、中子部材と予備成形体との熱膨張率差が大きい場合でも、中子部材又は予備成形体は、その間隙の分だけ相手部材に拘束されずに膨脹変形することができ、鋳造時に中子部材に生じる熱応力を低下させることができる。また、中子保持部以外の間隙の箇所から溶湯が予備成形体内に含浸するので、溶湯の予備成形体内への含浸可能な部分を増大させることができる。そして、中子保持部は予備成形体基部よりも気孔率が高いので、予備成形体の中子保持部自体が変形し易くなり、中子部材に発生する熱応力をさらに低減させることができる。よって、中子部材の熱応力による割れを効果的に防止してバリの発生を抑制することができる共に、溶湯と予備成形体との複合性を向上させることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体を前提として、上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予備成形体基部を有し、上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなっていて、該予備成形体基部よりも軟質であるものとする。
【００１５】
このことで、中子保持部は予備成形体基部よりも軟質であるので、中子保持部の変形により中子部材の熱応力を緩和することができる。よって、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１６】
請求項３の発明では、中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体を前提として、上記中子部材との間に間隙を有するように形成された予備成形体基部を有し、上記中子保持部は、上記予備成形体基部の一部に突設されてなっていて、該予備成形体基部とは別の部材で構成されているものとする。
【００１７】
この発明により、中子保持部の形状や材料の自由度を増大させることができ、耐摩耗性等を必要としない中子保持部に、予備成形体基部に使用するような高価な材料を使用しなくても済む。よって、中子保持部を形成するためのコストを低減しつつ、中子部材の熱応力による割れを防止することができる。
【００１８】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれか１つの発明において、予備成形体基部は、リング状をなし、複数の中子保持部が、上記予備成形体基部の内周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設されているものとする。
【００１９】
このようにすることで、中子部材をもリング状とすることで、中子部材をバランスよく保持することができ、中子部材に発生する熱応力を均一に分散させることができる。また、中子部材の熱膨張率は、通常、予備成形体よりも大きくなるので、予備成形体の内周側に中子部材を保持する場合に、特に適した保持構造となる。よって、中子部材の保持構造として最適なものが得られる。
【００２０】
請求項５の発明では、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材を前提とする。
【００２１】
そして、上記複合化用予備成形体との間に間隙を有するように形成された中子部材基部を有し、上記保持部は、上記中子部材基部の一部に突設されてなるものとする。
【００２２】
このことにより、請求項１の発明と同様に、中子部材の熱応力による割れを防止してバリの発生を抑制することができる共に、溶湯と予備成形体との複合性を向上させることができる。
【００２３】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、中子部材基部は、リング状をなし、複数の保持部が、上記中子部材基部の外周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設されているものとする。このことで、請求項４の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
請求項７の発明では、請求項５又は６の発明において、中子部材は塩中子であるものとする。
【００２５】
こうすることで、塩中子は予備成形体よりも熱膨張率がかなり大きくなるので、請求項５又は６の発明の保持構造を採用する価値が高くなる。よって、この中子部材の保持構造の有効な利用を図ることができる。
【００２６】
請求項８の発明は複合金属部品の製造方法の発明であり、この発明では、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材の該保持部を、該複合化用予備成形体との間に間隙を有するように形成した中子部材基部の一部に突設されてなるように構成しておき、上記保持部にて上記複合化用予備成形体に中子部材を保持した状態で鋳型内に該複合化用予備成形体を支持し、上記鋳型内に溶湯を充填して加圧することにより上記複合化用予備成形体と複合化することを特徴とする。この発明により、請求項５の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
請求項９の発明では、請求項８の発明において、鋳型の湯口から溶湯を鋳型内に充填後に該湯口を閉塞した状態で、上記鋳型内の溶湯を気体により加圧する。
【００２８】
こうすれば、高圧鋳造法と異なり、比較的低い加圧力で溶湯と予備成形体とを複合化することができるので、中子部材が崩壊性の塩中子や砂中子等の場合に、中子部材が鋳造時に加圧により破損したり変形したりするのを容易にかつ確実に防止することができる。よって、予備成形体に中子部材を保持した状態でその予備成形体と溶湯とを複合化する場合に、最適な鋳造方法が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。但し、最初に、本発明と類似の構成を参考形態として説明し、その後に、本発明の実施形態を、その参考形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３０】
（参考形態）
図１及び図２は、本発明の参考形態に係る複合化用予備成形体Ｂを示し、この予備成形体Ｂは、図３に示すように、自動車エンジン用のピストン１を製造する際に使用されるものである。このピストン１の上部における外周部には、上から順に、トップリングを嵌装するためのトップリング溝３と、セカンダリングを嵌装するためのセカンダリング溝４と、オイルリングを嵌装するためのオイルリング溝５とがそれぞれ形成されている。そして、このピストン１は、アルミニウム系金属（ＪＩＳ規格Ｈ５２０２に規定されているＡＣ８Ａ等）を母材とし、上記トップリング溝３の周囲のみがそのアルミニウム系金属とニッケル−クロム合金の強化材とで複合化された複合部６を有するアルミニウム系複合金属部品とされている。また、このピストン１の内部における上記複合部６よりも内側には、リング状の冷却用オイル通路８が形成されている。尚、図３中、７は、このピストン１とコネクティングロッドとを連結するピストンピンを挿入するためのピストンピン挿入孔である。
【００３１】
上記予備成形体Ｂは、上記ピストン１の複合部６がアルミニウム系金属と複合化される前の状態のものであり、気孔を有する（気孔率８０〜９５％程度）金属多孔体からなる。そして、この予備成形体Ｂは、後述の如く、上記アルミニウム系金属の溶湯が加圧されることによりその予備成形体Ｂの気孔内に含浸して複合化されるようになっている。尚、上記予備成形体Ｂは、その外径がピストン１の外径よりも大きく、また、その外周部にはトップリング溝３に相当する溝は形成されておらず、後述の如く、予備成形体Ｂとアルミニウム系金属溶湯とが複合化された鋳物９（図１３参照）に対して機械切削加工を施すことにより、所定のピストン形状とされるようになっている。
【００３２】
上記予備成形体Ｂは、リング状の予備成形体基部３０とその基部３０の内周部の一部に径方向内側に突設されてなる３つの中子保持部３１，３１，…とを有している。この３つの中子保持部３１，３１，…は、周方向に略等間隔を空けて設けられ、各中子保持部３１の先端面には、図２に示すように、下側に向かって突出量が小さくなる傾斜面３１ａがそれぞれ形成されている。この各傾斜面３１ａに、上記予備成形体Ｂの内径よりも小さい外径を有し、かつ上記冷却用オイル通路８を形成するためのリング状の塩中子（中子部材）Ｃを下側から圧入して嵌めることが可能とされている。このことで、この塩中子Ｃは予備成形体Ｂの各中子保持部３１に保持されるようになっており、上記基部３０は、保持された塩中子Ｃとの間に間隙を有するように形成されていることになる。尚、上記塩中子Ｃの熱膨張率は予備成形体Ｂよりもかなり大きい値である。
【００３３】
図４及び図５は、上記ピストン１を製造するための製造装置Ａを示し、この製造装置Ａは、２分割されてその各合せ面１２ａに対して略対称形状をなすサイド型１２，１２と、この両サイド型１２，１２同士が各合せ面１２ａにて合わされた状態で形成された上型挿入孔１８及び中型挿入孔１９にそれぞれ挿入された上型１３及び中型１４とからなる鋳型１１を有している。この両サイド型１２，１２同士が各合せ面１２ａにて合わされかつ上型１３及び中型１４が完全に挿入された状態（型締めされた状態）で、これらの型１２〜１４によって囲まれた空間が、上記ピストン１（切削加工前の鋳物９）と略同じ形状の製品キャビティ１５とされ、その製品キャビティ１５内にアルミニウム系金属の溶湯が充填されて上記鋳物９が鋳造されるようになっている。上記上型１３及び中型１４は上下方向に、また両サイド型１２，１２はその各合せ面１２ａと垂直な方向（図４の紙面垂直方向）にそれぞれスライド可能に構成され、鋳造が完了すると各型１２〜１４が互いに離れる方向にスライド（型開き）されるようになっている。尚、図４中、１７は上記ピストンピン挿入孔７を形成するための鋳抜きピンである。
【００３４】
上記鋳型１１は、その製品キャビティ１５内に上記予備成形体Ｂを、上記塩中子Ｃを保持した状態で支持可能とされている。すなわち、上記鋳型１１の両サイド型１２，１２における製品キャビティ１５上部にはそれぞれ段差部１２ｂ，１２ｂが形成され、その各段差部１２ｂよりも上側の内径は上型挿入孔１８の内径と同じでかつ上記予備成形体Ｂの外径よりも僅かに大きくされ、各段差部１２ｂよりも下側の内径は予備成形体Ｂの外径よりも小さくされている。このことで、上記上型１３を上方にスライドさせて両サイド型１２，１２から離した状態で上記予備成形体Ｂを上型挿入孔１８からその各段差部１２ｂまで挿入可能とされている。また、上記上型１３は、上型挿入孔１８に完全に挿入されたときに、その下面外周部に設けた突出部１３ａの先端面により上記段差部１２ｂまで挿入した予備成形体Ｂの上面を押さえることが可能とされ、その予備成形体Ｂを上型１３の突出部１３ａ先端面と両サイド型１２，１２の各段差部１２ｂとの間で支持するようになっている。
【００３５】
上記鋳型１１の両サイド型１２，１２の各合せ面１２ａには、その上部の上型挿入孔１８側方において鋳型１１内にアルミニウム系金属溶湯を充填するためのテーパ面を有する湯口２６と、この湯口２６と上記製品キャビティ１５の下部とを接続する断面略円形状の湯道２７が形成されている。この湯道２７は、上記湯口２６から下方に延びた後に略直角に製品キャビティ１５側に折れ曲り、水平方向に延びて製品キャビティ１５に接続されている。
【００３６】
また、上記鋳型１１の両サイド型１２，１２の各合せ面１２ａには、上記湯道２７とは製品キャビティ１５を挟んで反対側に断面略矩形状のエア抜き溝３５が形成されている。このエア抜き溝３５は、上述の如く支持された予備成形体Ｂの側方から水平方向に延びた後、上方に延びるように設けられ、溶湯を製品キャビティ１５内に充填する際に、この製品キャビティ１５内のエアを抜くためのもので、溶湯がこのエア抜き溝３５に侵入したときに冷却凝固してシールがなされるようになっている。
【００３７】
上記湯口２６は、この湯口２６の上方で上下方向に移動可能とされたカバー３７で覆われるようになっている。このカバー３７は、その下部に湯口２６のテーパ面と略同形状のテーパ面を有し、その下部が湯口２６の上部に嵌合することでこの湯口２６は完全に塞がれるようになっている。
【００３８】
上記鋳型１１の上型１３内の下部には、その下面から略円錐台形状に上方に凹陥した押湯部１３ｂが形成されている。また、この上型１３には、上記押湯部１３ｂ内にエアを吹き込んでこの鋳型１１内の溶湯をその押湯部１３ｂから加圧するためのパイプ３８の一端部がその上型１３を貫通して押湯部１３ｂ上端に達するように取付固定されている。このパイプ３８の他端部は、圧力が０．５〜３０Kgf/cm2 の範囲にある工場エアを生成する加圧エア源（図示せず）に接続されている。
【００３９】
以上の構成からなる複合化用予備成形体Ｂに塩中子Ｃを保持させて、上記製造装置Ａにより上記ピストン１を製造する方法を説明する。先ず、予備成形体Ｂを作製するには、先ず、図６に示すように、略矩形状の金属多孔体シート３２を短冊状のシート３２ａ，３２ａ，…に切断し（同図（ａ））、その短冊状の各シート３２ａをリング状に巻く（同図（ｂ））。そして、プレス成形により、その各シート３２ａの端部同士を接合すると共に、所望の形状となるように圧下する。このとき、上記各中子保持部３１を同時にプレス成形により形成することで予備成形体Ｂは完成する（同図（ｃ））。さらに、塩をプレス成形によりリング状に固化することで塩中子Ｃを作製しておき（同図（ｄ））、この塩中子Ｃの外周部を上記予備成形体Ｂにおける各中子保持部３１の傾斜面３１ａにその下側から圧入することにより、予備成形体Ｂに塩中子Ｃを保持する（同図（ｅ））。
【００４０】
その後、図７に示すように、上記製造装置Ａにおける鋳型１１の上型１３及びカバー３７を上方にスライドさせた状態で、塩中子Ｃを保持した予備成形体Ｂを上型挿入孔１８から両サイド型１２，１２の各段差部１２ｂまで挿入する。そして、図８に示すように、上型１３を上型挿入孔１８に挿入してその突出部１３ａ先端面と両サイド型１２，１２の各段差部１２ｂとの間で予備成形体Ｂを支持する。この状態で、図９に示すように、アルミニウム系金属の溶湯４３を酌４４により湯口２６から湯道２７内及び製品キャビティ１５内に充填する。
【００４１】
このとき、予備成形体Ｂ及び塩中子Ｃは溶湯４３の熱により膨脹するが、塩中子Ｃの熱膨脹率が予備成形体Ｂよりもかなり大きいので、塩中子Ｃは予備成形体Ｂの各中子保持部３１においてその変形が拘束される。しかし、塩中子Ｃの各中子保持部３１以外の箇所において予備成形体Ｂの基部３０との間に間隙が形成されているので、その箇所で塩中子Ｃが膨脹変形し、塩中子Ｃに生じる熱応力を低減させてその割れを防止することができる。
【００４２】
次に、湯道２７に溶湯４３が満杯になった時点、つまり上型１３の押湯部１３ｂの上下方向略中央まで充填された時点（図１０参照）で、図１１に示すように、カバー３７を下方にスライドさせて湯口２６をそのカバー３７で閉塞する。
【００４３】
続いて、図１２に示すように、上記加圧エア源からパイプ３８を介して鋳型１１の押湯部１３ｂ内に工場エアを供給し、鋳型１１内の溶湯４３を加圧する。このことで、溶湯４３は、上記予備成形体Ｂ内に含浸されて溶湯４３と予備成形体Ｂとが複合化される。このとき、溶湯４３は、予備成形体Ｂと塩中子Ｃとの間の間隙からもその予備成形体Ｂ内に含浸するので、溶湯４３の予備成形体Ｂ内への含浸が塩中子Ｃによって制限されることは殆どない。また、溶湯４３の加圧は、高圧鋳造法に比べてかなり低い圧力で行っているので、加圧による塩中子Ｃの破損や変形を容易にかつ確実に防止することができる。
【００４４】
そして、しばらくの間溶湯４３をそのまま加圧し続けた後、溶湯４３を冷却凝固させる。その後、上記カバー３７を上方にスライドさせると共に、上型１３、中型１４及び両サイド型１２，１２をそれぞれスライドさせて型開きを行い、鋳造された鋳物９を鋳型１１内から取り出す。このとき、図１３に示すように、この鋳物９は、トップリング溝３、セカンダリング溝４及びオイルリング溝５は形成されておらず、予備成形体Ｂの外周部が周囲よりも突出された状態にある。この鋳物９に対してＴ６熱処理を施した後、機械切削加工を施す。すなわち、鋳物９の外周部全体を切削し、その後、トップリング溝３、セカンダリング溝４及びオイルリング溝５を切削して形成する。さらに、鋳物９の下側からドリルで塩中子Ｃの箇所まで穴を開け、その穴に水を供給してその塩中子Ｃを水に溶解させることにより冷却用オイル通路８を形成する。このことで、トップリング溝３の周囲に複合部６を有するピストン１が完成する。この完成したピストン１の冷却用オイル通路８内には、鋳造時に塩中子Ｃに割れが生じることはないので、バリは全く生じていない。
【００４５】
したがって、上記参考形態では、予備成形体Ｂの各中子保持部３１は、塩中子Ｃとの間に間隙を有するように形成したリング状の予備成形体基部３０における内周部の一部に周方向に略等間隔を空けた状態で突設され、その各中子保持部３１の先端の傾斜面３１ａにリング状の塩中子Ｃの外周部が保持されているので、予備成形体Ｂよりも熱膨張率が大きい塩中子Ｃをこのように予備成形体Ｂの内側に保持した場合でも、その塩中子Ｃは、その間隙の分だけ予備成形体Ｂに拘束されずに膨脹変形することができ、鋳造時の熱応力を均一に分散させることができる。また、上記間隙の存在により、塩中子Ｃの外周部全周を予備成形体Ｂの基部３０の内周部全周で保持する場合に比べて、溶湯４３の予備成形体Ｂ内への含浸可能部分を増加させることができる。よって、塩中子Ｃの熱応力による割れを防止してバリの発生を抑制することができる共に、溶湯４３と予備成形体Ｂとの複合性を向上させることができ、塩中子Ｃを保持する構造として最適なものが得られる。
【００４６】
次に、本発明の実施形態を説明する。
【００４７】
（実施形態１）
図１４及び図１５は、本発明の実施形態１を示し（尚、以下の各実施形態では、図１及び図２と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略し、他の異なる箇所のみを説明する）、予備成形体Ｂにおいて塩中子Ｃを保持する各中子保持部３１の構成を上記参考形態と異ならせたものである。
【００４８】
すなわち、この実施形態では、金属多孔体シート３２を短冊状に切断してリング状に巻いた各シート３２ａに対してプレス成形を行う際に、各中子保持部３１の圧下率を予備成形体基部３０よりも小さくする。このことで、各中子保持部３１は、基部３０よりも気孔率が高くされて変形能が向上されていると共に、基部３０よりも上方に突出した形状とされている。
【００４９】
したがって、実施形態１では、予備成形体Ｂの各中子保持部３１自体が変形し易くなるので、塩中子Ｃに発生する熱応力をさらに低減させることができる。また、プレス成形時に基部３０と各中子保持部３１との圧下率を変えるだけで各中子保持部３１の気孔率を容易に高くすることができる。よって、簡単な構成で塩中子Ｃの熱応力による割れをより一層効果的に防止することができる。
【００５０】
（実施形態２）
図１６は、本発明の実施形態２を示し、各中子保持部３１を基部３０とは異なる材料で構成したことが上記参考形態及び実施形態１と異なる。すなわち、各中子保持部３１は、基部３０よりも軟質である材料で構成され、プレス成形により基部３０と共に一体成形されたものである。
【００５１】
したがって、実施形態２では、上記実施形態１と同様に、各中子保持部３１の変形により塩中子Ｃに生じる熱応力をさらに抑制することができる。よって、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
尚、上記実施形態２では、各中子保持部３１を基部３０と異なる軟質の材料としたが、各中子保持部３１を基部３０と気孔率のみが異なる同じ材料とすることによって基部３０よりも軟質となるようにしてもよい。
【００５３】
（実施形態３）
図１７は、本発明の実施形態３を示し、各中子保持部３１は、予備成形体基部３０とは別の部材で構成されたものである。すなわち、各中子保持部３１は、上下方向略中央部に凹部３３ａが形成されて略コ字状とされた中子保持部材３３からなり、その各中子保持部材３３の凹部３３ａを予備成形体Ｂの内周部に周方向に略等間隔となるように嵌合させることで各中子保持部３１が構成されている。この各中子保持部材３３は、上記実施形態２の如く、基部３０よりも軟質とされている。
【００５４】
したがって、実施形態３では、各中子保持部３１が基部３０とは別の部材である中子保持部材３３で構成されているので、各中子保持部３１の形状や材料の自由度を増大させることができ、耐摩耗性等を必要としない各中子保持部３１に、予備成形体基部３０に使用するような高価な材料を使用しなくても済む。よって、各中子保持部３１を形成するためのコストを低減しつつ、塩中子Ｃの熱応力による割れを防止することができる。
【００５５】
（実施形態４）
図１８は、本発明の実施形態４を示し、予備成形体Ｂには、上記参考形態及び実施形態１〜３のような各中子保持部３１は設けられておらず、塩中子Ｃに予備成形体Ｂに保持される保持部４１，４１，…を形成したものである。
【００５６】
すなわち、この実施形態では、塩中子Ｃは、リング状の中子部材基部４０とその基部４０の外周部の一部に径方向外側に突設されてなる３つの保持部４１，４１，…とを有している。この各保持部４１は、周方向に略等間隔を空けて設けられ、この各保持部４１の先端面は、上方に向かってその突出量が小さくなるように形成されている。このことで、この塩中子Ｃの各保持部４１の先端面を、上記予備成形体Ｂの内周部にその下側から圧入して嵌めることが可能とされ、この塩中子Ｃは各保持部４１により予備成形体Ｂに保持されるようになっている。
【００５７】
したがって、実施形態４では、塩中子Ｃに各保持部４１が突設されているので、塩中子Ｃの熱応力による割れを防止してバリの発生を抑制することができる共に、溶湯４３と予備成形体Ｂとの複合性を向上させることができる。
【００５８】
尚、上記参考形態及び各実施形態では、鋳型１１の湯口２６をカバー３７により閉塞した状態で、その湯口２６から鋳型１１内に充填した溶湯４３を、エアにより加圧して予備成形体Ｂと溶湯４３とを複合化するようにしたが、加圧パンチやプランジャ等によって溶湯４３に高圧力を加える高圧鋳造法により予備成形体Ｂと溶湯４３とを複合化することも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明では、中子部材を保持する中子保持部を有し、鋳型内において充填した溶湯を加圧することにより複合化される複合化用予備成形体に対して、その中子部材との間に間隙を有するように予備成形体基部を形成し、上記中子保持部をその予備成形体基部の一部に突設しかつ予備成形体基部よりも気孔率を高くしたことにより、中子部材の熱応力による割れを効果的に防止してバリ発生の抑制化を図ることができる共に、溶湯と予備成形体との複合性の向上化を図ることができる。
【００６０】
請求項２の発明では、複合化用予備成形体に対して、その中子部材との間に間隙を有するように予備成形体基部を形成し、中子保持部をその予備成形体基部の一部に突設しかつ予備成形体基部よりも軟質としたことにより、中子保持部の変形により中子部材の熱応力を緩和することができ、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
請求項３の発明では、複合化用予備成形体に対して、その中子部材との間に間隙を有するように予備成形体基部を形成し、中子保持部をその予備成形体基部の一部に突設しかつ予備成形体基部とは別の部材で構成したことにより、中子保持部を形成するためのコストの低減化を図りつつ、中子部材の熱応力による割れを防止することができる。
【００６２】
請求項４の発明では、予備成形体基部をリング状とし、複数の中子保持部を、上記予備成形体基部の内周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設したことにより、中子部材の保持構造として最適なものを得ることができる。
【００６３】
請求項５の発明によると、複合化用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材に対して、その予備成形体との間に間隙を有するように中子部材基部を形成し、上記保持部をその中子部材基部の一部に突設したことにより、中子部材の熱応力による割れを防止してバリ発生の抑制化を図ることができる共に、溶湯と予備成形体との複合性の向上化を図ることができる。
【００６４】
請求項６の発明では、中子部材基部をリング状とし、複数の保持部を、上記中子部材基部の外周部において周方向に所定間隔を空けた状態で径方向に突設したことにより、請求項４の発明と同様の作用効果が得られる。
【００６５】
請求項７の発明によると、中子部材を塩中子としたことにより、この中子部材の保持構造の有効な利用を図ることができる。
【００６６】
請求項８の発明によると、複合金属部品の製造方法として、複合化用予備成形体に保持される保持部が形成された中子部材の該保持部を、該複合化用予備成形体との間に間隙を有するように形成した中子部材基部の一部に突設されてなるように構成しておき、上記保持部にて上記予備成形体に中子部材を保持した状態で鋳型内にその予備成形体を支持し、上記鋳型内に溶湯を充填して加圧することにより上記予備成形体と複合化するようにしたことにより、請求項５の発明と同様の作用効果が得られる。
【００６７】
請求項９の発明によると、鋳型の湯口から溶湯を鋳型内に充填後に該湯口を閉塞した状態で、その鋳型内の溶湯を気体により加圧するようにしたことにより、予備成形体に中子部材を保持した状態でその予備成形体と溶湯とを複合化する場合に、最適な鋳造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考形態に係る複合化用予備成形体を示す上面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】自動車エンジン用ピストンの要部を示す正面図である。
【図４】ピストンを製造するための製造装置を示す断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】複合化用予備成形体を作製してその予備成形体に塩中子を保持するまでの手順を示す図である。
【図７】塩中子を保持した予備成形体を上型挿入孔から両サイド型の各段差部まで挿入した状態を示す図４相当図である。
【図８】製品キャビティ内に複合化用予備成形体を支持した状態を示す図４相当図である。
【図９】溶湯を湯口から湯道内及び製品キャビティ内に充填している状態を示す図４相当図である。
【図１０】溶湯を鋳型内に充填完了した状態を示す図４相当図である。
【図１１】カバーで湯口を閉塞して鋳型内を実質的に密閉した状態を示す図４相当図である。
【図１２】エアで鋳型内の溶湯を加圧している状態を示す図４相当図である。
【図１３】製造装置で鋳造した直後の鋳物の要部を示す断面図である。
【図１４】実施形態１を示す図１相当図である。
【図１５】図１４のXV−XV線断面図である。
【図１６】実施形態２を示す図１５相当図である。
【図１７】実施形態３に係る複合化用予備成形体の要部を示す斜視図である。
【図１８】実施形態４に係る塩中子が複合化用予備成形体に保持された状態を示す上面図である。
【符号の説明】
Ｂ  複合化用予備成形体
Ｃ  塩中子（中子部材）
１  自動車エンジン用ピストン（複合金属部品）
６  複合部
８  冷却用オイル通路
１１  鋳型
２６  湯口
２７  湯道
３０  予備成形体基部
３１  中子保持部
３３  中子保持部材
３７  カバー
４０  中子部材基部
４１  保持部
４３  溶湯