(57)【要約】  【課題】  多孔質焼結体と被覆鋳鉄部とによって構成し、防振材料として圧縮変形が殆どなく、しかも高い振動吸収性および吸音性を発揮する複合鋳造材を提供する。  【解決手段】  単一または２種以上の金属チップを通電加熱しながら加圧成形することで空隙率の高い多孔質焼結体と、該焼結体を取り囲む被覆鋳鉄部とを有し、１枚または複数枚の多孔質焼結体が被覆鋳鉄部の中に全体または部分的に埋設され、多孔質焼結体の埋設部分の表面が被覆鋳鉄部と融着しており、鋳造・冷却後において被覆鋳鉄部の少なくとも片表面または対向表面を平滑に仕上げる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属チップを通電加熱しながら加圧成形することで空隙率の高い多孔質焼結体と、該焼結体を取り囲む被覆鋳鉄部とを有し、１枚または複数枚の多孔質焼結体が被覆鋳鉄部の中に全体または部分的に埋設され、多孔質焼結体の埋設部分の表面が被覆鋳鉄部と融着している複合鋳造材。
【請求項２】
金属チップを通電加熱しながら加圧成形することで空隙率の高い多孔質焼結体と、該焼結体を取り囲む被覆鋳鉄部とを有し、１枚または複数枚の多孔質焼結体が被覆鋳鉄部の中に全体または部分的に埋設され、鋳造・冷却後において被覆鋳鉄部の少なくとも片表面または対向表面を平滑に仕上げ、発振源と固定壁との間などに介在させて防振材料として用いる複合鋳造材。
【請求項３】
単一または２種以上の金属チップからなり、通電加熱しながら加圧成形することで空隙率の高い多孔質焼結体と、該焼結体を取り囲む被覆鋳鉄部とを有し、鋳造の際に１枚または複数枚の板状の多孔質焼結体を鋳型の中で水平または垂直に配列して固定した後に、湯を鋳型内へ注ぎ込むことによって多孔質焼結体を水平または垂直方向に埋設している複合鋳造材。
【請求項４】
多孔質焼結体の総体積が、鋳造材の全体積に対して体積比で１０％以上である請求項１，２または３記載の複合鋳造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質焼結体と被覆鋳鉄部とで構成する複合鋳造材に関し、防振材料として圧縮変形が殆どなく、しかも高い振動吸収性および吸音性を備える複合鋳造材に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動源や騒音源である自動車、列車および各種の機械や装置は、環境保護または機械精度を必要とするために防振と防音が必要であり、従来から防振材として合成ゴム、硬質スポンジ、コルク、フェルトなどの弾性材を使用している。これらの弾性材は、単純振動を吸収する機能を有し、プレスやコンプレッサなどの機械とカバーとの間に挟むような使用態様では、耐屈曲性が必要ないので取り付け可能である。また、振動源の荷重が作用する使用環境では、圧縮強度の高い防振ゴム、金属バネや空気バネを取り付けるのが一般的である。
【０００３】
防振ゴムや金属バネは、大型の機械とその受け台との間に挟むと、その機械の荷重が直接作用しても、ある程度の耐屈曲性を有するので短期間では使用可能であっても、荷重を掛けることで振動減衰率の低下が起こりやすい。荷重の掛かった態様で長期間使用すれば、防振ゴムや金属バネは次第に屈曲変形して防振効果を失なうため、このような態様での使用はあまり好ましくない。金属バネは振動源と共振を起こしやすく、防振ゴムは大荷重に対する耐屈曲性が良くない。さらに、ゴムやバネなどの弾性材は、新たな振動を発生するという問題もある。
【０００４】
この種の防振材料として、粉末冶金法で金属粉末を圧縮成形後に加熱焼結させる多孔質の金属焼結体が存在するけれども、金属焼結体は、焼結体内部に多少の空隙が残っていても非常に緻密であり、これによって焼結体が防振性を持つことは殆どなく、防振材料として使用することはできない。たとえ使用できたとしても、特開平８−２１０４３６号のように、多孔質の金属焼結体は、粉末原料が鉄鉱石やミルスケールの還元鉄粉，電解鉄粉，アトマイズ粉などであるので非常に高価であり、しかも製造用の焼結装置として電気炉，真空炉や水素炉が必要であり、製造価格は全体的にいっそう高価になってしまう。
【０００５】
本発明者は、板バネや防振ゴムにおける共振および低屈曲性の問題を解決するために、特殊な多孔質焼結体とその製造法として特許第３２５９００６号を提案し、さらに金属防振材料として特許第３２９０１５８号を既に提案している。この金属防振材料は、複数枚の多孔質焼結体からなり、ゴムや合成樹脂の緩衝材で被覆しないので防振材料の全体がほぼ均質で非常に硬く、高い防振性および耐屈曲性を有する。
【特許文献１】特開平８−２１０４３６号公報
【特許文献１】特許第３２５９００６号公報
【特許文献１】特許第３２９０１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
防振ゴムや金属バネは、減衰する振動がだらだらと長く続くうえに、低周波から高周波まで混在するランダム振動であると、約３００Ｈｚ以下の低周波域の振動減衰が不十分であり、このような点に関して防振合金は比較的有利である。防振合金は、金属結晶の界面で滑りを起こさせ、その結晶界面の滑り域において振動を摩擦熱に変えて減衰し、その振動減衰率は０.０４前後である。
【０００７】
防振合金は、振動吸収のために金属結晶の界面での滑り発生が必要であり、振動の繰り返しによって弾性変形または塑性変形を起こしている。このため、防振合金を精密機械のステージ、受け台、基礎または床に設置すると、精密機械から発生する振動を防振できても、その精密機械に誤差が生じる要因となってしまう。防振合金は、振動と同時に騒音が発生した際には、吸音性や遮音性を有していないので防音効果は全く期待できない。
【０００８】
本発明者は、防振ゴムや金属バネに比べてランダム振動を吸収し且つ防振合金のような振動吸収の際の変形が生じない防振材として、多孔性の金属焼結材を見い出し、さらに改良を加えて本発明を完成するに至ったものである。したがって、本発明の目的は、多孔質焼結体と被覆鋳鉄部とで構成することにより、振動発生源や振動伝達源との接触が良好で耐久性が高い複合鋳造材を提供することである。本発明の他の目的は、振動吸収性と同時に吸音性および遮音性を有することで適用範囲が広い複合鋳造材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る複合鋳造材は、金属チップを通電加熱しながら加圧成形することで空隙率の高い多孔質焼結体と、該焼結体を取り囲む被覆鋳鉄部とを有する。この複合鋳造材では、１枚または複数枚の多孔質焼結体が被覆鋳鉄部の中に全体または部分的に埋設され、多孔質焼結体の埋設部分の表面が被覆鋳鉄部と融着している。
【００１０】
本発明の複合鋳造材では、鋳造・冷却後において被覆鋳鉄部の少なくとも片表面または対向表面を平滑に仕上げてもよい。この複合鋳造材は、発振源と固定壁との間などに介在させて防振材料として用いることができる。
【００１１】
本発明の複合鋳造材は、単一または２種以上の金属チップからなり、通電加熱しながら加圧成形することで空隙率の高い多孔質焼結体と、該焼結体を取り囲む被覆鋳鉄部とを有していてもよい。この複合鋳造材では、鋳造の際に１枚または複数枚の板状の多孔質焼結体を鋳型の中で水平または垂直に配列して固定した後に、湯を鋳型内へ注ぎ込むことによって多孔質焼結体を水平または垂直方向に埋設している。
【００１２】
本発明の複合鋳造材において、多孔質焼結体の総体積が、鋳造材の全体積に対して体積比で１０％以上であると好ましく、さらに好ましくは２０％以上である。多孔質焼結体の体積比が１０％以上であれば、振動や騒音などの環境公害の防止を必要とする一般的な用途において使用可能である。
【００１３】
本発明を図面によって説明すると、複合鋳造材２（図１参照）において、多孔質焼結体３は、単一または２種以上の種類の金属チップから製造する。この金属チップは、金属の粉粒体や切削屑（ダライ粉）などであり、２金属成分を有する合金でも、形状や種類の異なる複数の金属チップを混合してもよく、被覆する鋳鉄の融点と同一またはそれより高いことが望ましい。この金属チップとして、鋳鉄切削屑，炭素鋼片，ステンレス鋼片のような鉄系金属、チタン粉末などのチタン系金属などが例示できる。用いる金属チップの粒径は、一般に１０〜５０メッシュである。
【００１４】
多孔質焼結板３には、金属チップの混合物にガラス粒、フェライト粉末および／またはセメント粉を２５重量％以下含有してもよい。用いる金属チップとして、融点が比較的低いアルミニウム粉末，Ａｌ−Ｓｉ合金切削屑のようなアルミニウム系金属、銅系金属を一部含んでいる場合には、鋳込み時に溶融しないような措置が必要である。
【００１５】
多孔質焼結板３は、例えば、四角筒形の型枠を有する成形装置（図示しない）によって製造し、該型枠の内に混合した金属チップを充填する。この成形装置では、水平のセラミックス板の上に、同一表面積である１対の矩形状の電極板を対向設置し、これと直交して１対の矩形状の耐熱側壁を設置して型枠を形成している。一方の電極板の側端には低電圧トランスからの電線を接続し、且つ他方の電極板における反対側の側端にも電線を接続する。金属チップを型枠内にほぼ均等に入れ、次にプレス型を下降させ、数千アンペアで加熱しながら加圧することで平板状に成形する。
【００１６】
前記の成形装置において、焼結加工時には、金属チップに最大８０００アンペアで加熱成形し、電圧は通常２０ボルトである。この際に、型枠内において加熱温度が１０００℃前後に達しても、高電流を流すことで体積拡散を殆ど起こさず、空隙の球状化、微細空隙の減少や消滅のような現象を発生しない。得た多孔質焼結板３では、金属チップ間の接触表面で部分的に相互に溶融して結合し、各金属チップの内部は成形時に溶融しないから、粉末冶金に比べて遙かに空隙率が高く、振動吸収性や吸音性が優れている。
【００１７】
多孔質焼結板３において、金属チップのほかにセラミックスなどを少量含有しても、成形後にも吸音性や通電性を十分に維持できる。焼結板３は、添加物が全体量の約１０重量％以下であると十分に多孔質であり、１０〜２５重量％でなると、振動吸収性や吸音性を有していても通気性はやや低下する。したがって、本発明において、多孔質焼結体として用いる焼結板は、通常、金属チップの含有量は、振動吸収性と吸音性を要する用途では全体量の約９０重量％以上であることが望ましい。
【００１８】
得た多孔質焼結板３は、通常、厚みが２０ｍｍ以下であり、仕上げ研磨してそのまま用いることができる。最終製品の複合鋳造材２が相対的に薄い場合や被覆鋳鉄部１中に分散させたい場合には、焼結板を所望の寸法に切断して埋設させればよい。例えば、焼結板を縦横方向に等間隔に切断してそれぞれを仕上げ研磨したり、細長い多孔質焼結体を得るには縦方向に、薄い多孔質焼結体を得るには水平方向に切断すればよい。
【００１９】
他方において、高い振動減衰率つまり損失係数を必要とする場合には、この焼結板を複数枚ロウ付けや機械的連結手段などで重合させてから、多孔質焼結体３として被覆鋳鉄部１の中に埋設してもよい。焼結板などの損失係数を計測するには、両端部をゴムバンドで支えて吊り下げた大理石板の中心に焼結板を載せ、中心の加振点をインパクトハンマーで叩き、大理石板裏側中心を受振点に加速度ピックアップを接続すればよい。例えば、図１３のグラフでは、厚さ６ｍｍの焼結板（１）と、厚さ６ｍｍの焼結板５枚を接合した重合焼結板（２）との伝達関数スペクトルおよび位相特性スペクトルを示している。この結果から、焼結板（１）の損失係数は０.１９８、重合焼結板（２）の損失係数は０.４４９になるから、焼結板の枚数が増えるにつれて損失係数が向上することが判明する。
【００２０】
複合鋳造材２を製造するには、１枚または複数枚の多孔質焼結体３を鋳型の中に配列して固定した後に、湯を鋳型内へ注ぎ込むことによって多孔質焼結体３を埋設する。多孔質焼結体３は、図１のように被覆鋳鉄部１に全体が埋設されても、図１４や図１５に示すように部分的に埋設されてもよい。部分的に埋設する場合には、多孔質焼結体３をあらかじめ砂型や金型などの鋳型壁面の中に嵌め込んだ態様で配置しておくことを要する。
【００２１】
多孔質焼結体３は、図６や図１４に示すように１枚であっても、図１や図１６に示すように２，３枚であっても、図７や図１１に示すように多数枚であってもよい。多孔質焼結体３は、その枚数よりも、その総体積が、複合鋳造材２の全体積に対する体積比が通常１０％以上であり、好ましくは２０％以上であることが重要である。多孔質焼結体３の体積比が１０％未満であると、通常の鋳造材と比べて振動吸収性および吸音性の差が少なく、その体積比が１０％以上であれば振動吸収性および吸音性の差が大きくなり、振動や騒音などの環境公害の防止を必要とする一般的な用途で使用することが十分可能になる。多孔質焼結体の体積比が２０％以上であると、半導体製造装置のような超精密機器のステージとして、機器の稼動振動を緩和して機械精度を上げることが可能である。
【００２２】
複合鋳造材２をそのまま大型の機械要素として用いる場合には、被覆鋳鉄部２の中に多数枚の多孔質焼結体３をほぼ均等且つ平行に分散するように埋設すると好ましい。複合鋳造材２は、機械要素として鋳造可能なほぼ全ての機械に適用できる。多孔質焼結体３を多数枚分散させる態様は、例えば、図７や図１１のように多孔質焼結体の寸法に比べて被覆鋳鉄部が大型であったり、図１５や実施例４のように被覆鋳鉄部が円柱形または他の異形の場合である。
【００２３】
多孔質焼結体３の配列は、一般に、図２から図４に示すように鋳型内において垂直になるように定め、湯を鋳型内へ注ぎ込む際に湯の流れをスムースにしてヒケ巣や湯境が発生しないようにする。また、多孔質焼結体３は、図１６に例示するように水平方向に配列することも可能であり、この場合には、水平の多孔質焼結体の下側に空気が残ってヒケ巣が発生しないように、該多孔質焼結体に貫通孔を分散形成して空気の滞留を防止する。
【００２４】
多孔質焼結体３はその空隙の中に空気を含んでいるため、湯を鋳型の中に注ぎ込む際に多孔質焼結体３中の空気が高温で急膨張することにより、小型の複合鋳造材２では多孔質焼結体３にねじれが発生しやすい。一方、図１１のような大型の複合鋳造材では、多孔質焼結体のねじれが激増することで一部でちぎれたり、被覆鋳鉄部中で位置ずれを起こし、軽い多孔質焼結体が表面側へ上昇して不均一な配列になりやすい。このような事態を回避するには、例えば、金型の一部に凹みまたは突起１８，１８（図６参照）を設け、該凹みや突起に多孔質焼結体３を嵌めることにより、多孔質焼結体３を確実に固定して鋳込み時の位置ずれを防ぎ、鋳造後に多孔質焼結体３の突出部分を切削加工で削除すればよい。また、鋳造工程を２段階に分け、第１段階で各多孔質焼結体３の位置が固定する分だけ鋳込み、次の段階で複合鋳造材２の形状になるように鋳込んでもよい。鋳造で金属板などを被覆鋳鉄部１に張り合わせる場合には、該金属板に各多孔質焼結体３を平行に溶接してから鋳込みを行ってもよい。
【００２５】
複合鋳造材２では、一般に被覆鋳鉄部１の方が多孔質焼結体３よりも量的に多いけれども、量的な限定は必要なく、被覆鋳鉄部１の厚みについても限定されることはない。複合鋳造材２の形状は、図１，図６，図７に例示するように直方体や立方体が一般的であり、さらに用途に応じて球形、半球形、円筒形、円柱形、円錐形、角錐形、図１５のような湾曲形平面または他の特殊形状に加工することができる。
【００２６】
複合鋳造材２は、ゴム並またはゴム以上の振動吸収性を発揮しても、変形を生じたり弾力性を有するわけでなく、荷重を受けた状態でも振動吸収性を発揮し、防振材料としての用途が広い。複合鋳造材２は、振動吸収性と耐熱性が高いうえに高強度であり、強度および振動吸収性が同時に要求される用途に広く適用できる。
【００２７】
複合鋳造材２の一般的な用途として、防振材料として用いる場合に、被覆鋳鉄部１の少なくとも片面または対向表面を平滑に仕上げ、発振源と固定壁との間などに介在させると好ましい。複合鋳造材２を防振パッキングとして用いる場合には、薄い被覆鋳鉄部１の少なくとも対向表面を平滑に仕上げると、耐熱性を要する環境においても使用できる。複合鋳造材２を防振パッキングとして用いると、単に振動吸収と吸音だけでなく、固定後にはゴムやバネのように変動しないので、精密機械などの発振源をほぼ完全に静止する振動絶縁が可能である。また、複合鋳造材２は、防振材料または吸音材料として壁材やブロック材などに用いることができる。
【００２８】
他の使用例として、複合鋳造材２は、モータ、ポンプやコンプレッサなどの接続個所に介在させることができる。この場合には、介在後にゴムやバネのように変動しないので、モータ軸の中心が駆動時にずれることがなく、軸受メタルやベアリングの破損や磨耗を減らすという利点がある。船舶用のエンジンマウントやプロペラシャフトなどは、使用時に完全に静止させることが望ましく、このような方面にも使用できる。建築ブロックとして、高架橋やビルディングに適用すると、通常のコンクリート材に比べて寿命が長く、道路面の一部に敷設しても、走行自動車のブレーキが効きやすくて運転が容易である。
【００２９】
複合鋳造材２を特定の用途に使用する際には、円筒形、エルボ、ベンド、Ｔ字管、Ｙ字管、クロスなどのパイプ継手の形状、湾曲形平面（図１５参照）などの特殊形状に成形すればよい。例えば、円筒形の複合鋳造材２は、給水管としてビルやマンションに配管すると、給水管を伝わって響く送水音や振動を効果的に防止できる。一般に、給水管は、ビルやマンションにおいてコンクリート床、壁や天井中に入れて固定するため、送水音や振動が周囲に拡がりやすく、これを防止すると環境保護に役立つ。図１５のような湾曲形平面に成形し、これらを適宜組み合わせて金型を製作すると、砂型のように徐冷が可能な金型として使用できる。
【００３０】
多孔質焼結体３の体積比が２０％以上になると、高い振動吸収性、吸音性、遮音性、耐熱性などが達成でき、その使用目的に応じてさらに多孔質焼結体３の素材や製造法を選択することが望ましい。例えば、半導体製造装置のような超精密機器では、周囲から振動が伝わると機械精度が落ちるため、複合鋳造材２を介してコンクリート床にボルト止めして機械自体を制振するとともに、コンクリート床からの振動も吸収すると、超精密機器のステージとして稼動振動を緩和し、半導体の集積度をいっそう高めることが可能となる。また、モーターボートなどの船舶やトラックなどの自動車のエンジンカバーとして使用し、船舶および自動車の軽量化と騒音軽減に寄与できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の複合鋳造材は、金属チップからなる多孔質焼結体と被覆鋳鉄部とを有し、振動吸収性が高く、全体が硬いうえに耐久性が優れている。本発明の複合鋳造材は、低周波から高周波まで混在するランダム振動に対して低周波域の振動減衰を十分に有し、しかも防振ゴム、金属バネ、防振合金のような振動吸収の際に変形が生じず、荷重を受けた状態でも振動吸収性を発揮でき、防振材料としての用途が広い。
【００３２】
本発明に係る複合鋳造材は、振動吸収性と同時に吸音性や遮音性を発揮し、防音素材としても適用可能であるので適用範囲が非常に広い。本発明の複合鋳造材は、多孔質焼結体の素材を選択したり、多孔質焼結体について加熱温度または金属チップの粒径などで空隙の大きさを調整することにより、所望に応じて吸音特性、遮音特性、断熱特性などを高めることも可能である。
【００３３】
本発明の複合鋳造材は、耐熱性が高く、火事の際に燃焼しないので、各種のパッキングなどの用途において、振動絶縁とともに防炎および防火機能も付与できる。また、本発明の複合鋳造材は、振動吸収性、吸音性、耐久性が優れ、しかも構造が単純で比較的安価であるので、大型の精密機械，高架橋、列車線路、高速道路の路面や高架下などに使用すると好適である。
【実施例１】
【００３４】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図１は、複合鋳造材２の一例であり、被覆鋳鉄部１の中に多孔質焼結体３を埋設している。
【００３５】
多孔質焼結体３である焼結板の成形装置（図示しない）は、水平の耐熱性セラミックス板の上に、同一表面積である１対の矩形状の電極板を対向設置し、これと直交して１対の矩形状の耐熱側壁を設置して型枠を形成している。この型枠の寸法は、底面積６７５×６７５ｍｍで高さ１５ｃｍである。水平のセラミックス板の中には熱電対を挿入しており、型枠内の温度を測定することが可能である。
【００３６】
この型枠の底面に離型シートを平らに敷設し、その上に鋳鉄（ＦＣ−２５、含有量：炭素約３.５ ％，ケイ素約２.５％，マンガン約０.５％）の切削屑（ダライ粉）１７ｋｇを入れ、厚さ約３０ｍｍになるように均等にならし、さらに離型シートを平らに敷設する。
【００３７】
前記の成形装置において、セラミックス製のプレス型を下降させると同時に電源を入れ、電流が５０００アンペアになるまでプレス型を下げて加圧する。圧力２１０ｋｇ／ｃｍ２で加圧を継続すると、型枠内を通過する電流が０から５０００アンペアへ急激に上昇し、さらに徐々に上昇を続けて加圧後１０〜１２分で６４００アンペアに達する。電流は６４００アンペアで平衡になるから、ここでプレス型を上げて焼結板を取り出して冷却する。
【００３８】
この焼結板を縦方向に３等分、横方向に４等分して、全体で１２等分になるように切断してから、それぞれを仕上げ研磨する。得た多孔質焼結体３（図１）は、１５０×２００×１０ｍｍの寸法であり、気孔率約５０％を有し、厚さ方向において多少外表面の気孔が疎く且つ内部の気孔が密になる。この多孔質焼結体３は、抗折力が全面的にほぼ等しくて０.１５〜０.２５ｋｇ／ｍｍ２および圧縮強度が３０〜４２ｋｇ／ｃｍ２である。
【００３９】
図１に示す複合鋳造材２を得るには、図２から図４に例示するような鋳込みを行う。図２において、１５０×２００×１０ｍｍの多孔質焼結体３を立設し、２００×２００×４０ｍｍの４枚の発泡スチロール板５で挟んで接着し、さらに円柱形の発泡スチロール柱７をスチロール板５の上方中央に垂直に接着する。次に、図３において３００×３００×１２ｍｍのパネル８を４枚用い、基台１０の上で高さ３００ｍｍの角筒枠１２を堅固に組み立てる。角筒枠１２の内部中央に、発泡スチロール板５，５で挟んだ多孔質焼結体３を載置する。
【００４０】
鋳物砂に水ガラスを添加した混合砂１４を、角筒枠１２の中に注入していき、発泡スチロール柱７の上部だけを残して混合砂１４を完全に充填する。ついで、炭酸ガスをボンベ（図示しない）から角筒枠１２内へ徐々に送り込み、炭酸ガスを混合砂の中まで十分に進入させる。混合砂１４中の水ガラスは、炭酸ガスと反応してゾルからゲルに変化して鋳物砂を固めてしまう。
【００４１】
鋳物砂の固化後に、約１４００℃に加熱したダクタイル用銑の湯を発泡スチロール柱７の個所から注ぎ込み、溶融鉄を発泡スチロール板５，５の部分に万遍なく行き渡らせ、溶融鉄の熱でスチロール板５，５を溶融除去してしまう。溶融鉄が冷却したら鋳物砂を壊し、多孔質焼結体３が被覆鋳鉄部１の中に埋設した複合素材を取り出す。最後に、この複合素材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げれば、防振ゴムの減衰能に近似する振動吸収率を発揮する複合鋳造材２を得る。３枚の多孔質焼結体３の体積比は、全体に対して約１４％である。
【００４２】
複合鋳造材２（図１）に関して、素材の鋳鉄チップは振動減衰率（η）＝０.０００２５〜０.００１０、単独の多孔質焼結体３は振動減衰率（η）＝０.０４〜０.１９８であるのに対し、複合鋳造材２は振動減衰率（η）＝０.０３２〜０.１００である。一方、天然ゴムは振動減衰率（η）＝０.０４〜０.１２程度である。複合鋳造材２は、非常に硬くても天然ゴム並の振動減衰率を持っている。
【実施例２】
【００４３】
多孔質焼結体３を実施例１と同様に加工するが、角筒枠１２内へ挿入する発泡スチロール板５は２枚であって、その寸法はそれぞれ２００×２００×１５ｍｍである。得た複合鋳造材の寸法は２００×２００×３０ｍｍであり、中心に位置する多孔質焼結体３は１５０×２００×１０ｍｍの寸法である。
【００４４】
一方、比較のために、同一の鋳鉄から得た単一鋳造材で２００×２００×３０ｍｍの直方体を製造する。比較のために、実施例２で得た複合鋳造材と単一鋳造材の伝達関数スペクトルを図５に示し、図５のグラフにおいてＸ軸は周波数（Ｈｚ），Ｙ軸は振動加速度レベル（ｄＢ）である。図５の実験は、試料の上面と下面に振動ピックアップを取り付け、試料の上面をインパクトハンマーで叩いた時に、上面から下面への振動の伝達レベルを測定しており、値が０に近いほど振動吸収性が高い。
【００４５】
図５において、実線で示す複合鋳造材の振動加速度は最高値が２９０４Ｈｚで約３１ｄＢであり、点線で示す単一鋳造材の振動加速度は最高値が３０５６Ｈｚで約３５ｄＢであるから、この複合鋳造材は単一鋳造材に比べて明らかに振動吸収性が優れている。また、この複合鋳造材は、単一鋳造材に比べて軽く、強度と剛性も上昇する。
【実施例３】
【００４６】
複合鋳造材において、被覆鋳鉄部として普通鋳物用銑鉄を用いる。普通鋳物用銑鉄の中に埋設する多孔質焼結体は実施例１と同様の鋳鉄チップ製である。
【００４７】
図６に示すように、離型剤を塗布した半割り金型１６，１６内において、直方体形の多孔質焼結体３を金型内側壁の突起１８，１８または凹みに係止させ、金型内中央で宙吊り状態にする。金型１６を約７００℃まで予熱してから、普通鋳物用銑鉄の湯を約１３００℃まで加熱し、湯口（図示しない）から注ぎ込んで金型１６，１６内に万遍なく行き渡らせる。普通鋳物用銑鉄の湯が冷却したら、多孔質焼結体が被覆鋳鉄部の中に埋設した複合鋳造材を金型１６から取り出す。最後に、この複合鋳造材の側面を切削し、ついで表面を研磨して所定の寸法に仕上げる。
【００４８】
この複合鋳造材に関して、素材の普通鋳物用銑鉄は振動減衰率（η）＝０.０００２５〜０.０００１０および多孔質焼結体は振動減衰率（η）＝０.０４０〜０.１９８であるのに対し、該複合鋳造材は振動減衰率（η）＝０.０３５〜０.１１０である。この複合鋳造材は、非常に硬くても天然ゴム並の振動減衰率を保持している。
【実施例４】
【００４９】
複合鋳造材において、円筒形の被覆鋳鉄部として普通鋳物用銑鉄を用いる。この被覆鋳鉄部の中に埋設する多孔質焼結体は、実施例１と同様の鋳鉄チップ製であっても、それぞれ寸法が異なった多数個に裁断している。
【００５０】
図示しないけれども、用いる金型は円筒形のキャビティを有する。多数個の多孔質焼結体は普通鋳物用銑鉄の湯の中に分散させておく。この金型を約７００℃まで予熱してから、普通鋳物用銑鉄の湯を約１３００℃まで加熱し、湯口から注ぎ込んで金型内に万遍なく行き渡らせる。普通鋳物用銑鉄の湯が冷却したら、円筒形の複合鋳造材を金型から取り出し、該複合鋳造材には多数個の多孔質焼結体が普通鋳物用銑鉄の被覆鋳鉄部の中にほぼ均一に分散している。最後に、この複合鋳造材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げる。
【００５１】
円筒形の複合鋳造材は、給水管としてビルやマンションに配管すると、給水管を伝わって響く送水音や振動を効果的に防止できる。この複合鋳造材は、円柱形のほかにエルボ、ベンド、Ｔ字管、Ｙ字管、クロスなどのパイプ継手の形状に成形することも可能である。一般に、この複合鋳造材では、多数個の多孔質焼結体が円筒形の被覆鋳鉄部の中に分散しているので物性について多少のバラツキがある。
【実施例５】
【００５２】
多孔質焼結体２０（図７）を実施例１と同様に製造し、仕上げ寸法を７００×７００×１０ｍｍに定め、これを全体で２８等分に切断して１本当たり５０×３５０×１０ｍｍとする。個々の多孔質焼結体２０は、図７に示すように横向きで立て、それぞれ１５ｍｍの間隔をおいて平行に並べる。砂型（図示しない）の内寸は仕上げ寸法が３５０×３５０×７０ｍｍになるように定め、多数本のケリン（図示しない）で各多孔質焼結体２０の側面を支えることにより、砂型の内壁面から１０ｍｍの高さで保持する。
【００５３】
鋳物砂の固化後に、約１４００℃に加熱したダクタイル用銑の湯を砂型側面の湯口から注ぎ込み、溶融鉄を砂型内に万遍なく行き渡らせる。溶融鉄が冷却したら鋳物砂を壊し、多孔質焼結体２０が被覆鋳鉄部２２の中に多数本平行に埋設された複合素材を取り出す。最後に、この複合素材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げ、寸法３５０×３５０×７０ｍｍの複合鋳造材２４を得る。全多孔質焼結体２０の体積比は、全体に対して約２７％である。
【００５４】
複合鋳造材２４の振動減衰率を測定するため、該複合鋳造材を図７の一点鎖線２６の個所で切断し、この切り出し片（３５０×１００×７０ｍｍ）の片側をバイス台の万力で固定し、自由端にインパクトハンマーで衝撃を加える。受振点は、自由端の表側と裏側、固定端の表側と裏側であり、その結果を図８に示す。図８のグラフにおいてＸ軸は時間（秒），Ｙ軸は位相である。複合鋳造材２４の平均振動減衰率は０.０２９２（Ｎ＝８）であった。
【００５５】
比較のために、同一の鋳鉄から３５０×３５０×７０ｍｍの単一鋳造材を製造する。前記と同様の実験を行うと、平均振動減衰率は０.０００２３３２（Ｎ＝２）であった。この結果から、複合鋳造材２４の振動減衰率は約１００倍上昇する。
【実施例６】
【００５６】
多孔質焼結体を実施例１と同様に製造し、仕上げ寸法を７００×７００×１０ｍｍに定め、これを全体で２０等分に切断して１本当たり７０×３５０×１０ｍｍとする。個々の多孔質焼結体は、図７と同様に横向きで立て、それぞれ１５ｍｍの間隔をおいて平行に並べる。砂型（図示しない）の内寸は仕上げ寸法が３５０×３５０×９０ｍｍになるように定め、多数本のケリン（図示しない）で各多孔質焼結体２０の側面を支えることにより、砂型の内壁面から１０ｍｍの高さで保持する。
【００５７】
鋳物砂の固化後に、約１４００℃に加熱したダクタイル用銑の湯を砂型側面の湯口から注ぎ込み、溶融鉄を砂型内に万遍なく行き渡らせる。溶融鉄が冷却したら鋳物砂を壊し、多孔質焼結体が被覆鋳鉄部の中に多数本平行に埋設された複合素材を取り出す。最後に、この複合素材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げ、寸法３５０×３５０×９０ｍｍの複合鋳造材を得る。全多孔質焼結体の体積比は、全体に対して約２９％である。
【００５８】
得た複合鋳造材の振動減衰率を測定するため、該複合鋳造材を図７と同様に切断し、この切り出し片（３５０×１００×９０ｍｍ）の片側をバイス台の万力で固定し、自由端にインパクトハンマーで衝撃を加える。受振点は、自由端の表側（１）と裏側（２）、固定端の表側（３）と裏側（４）であり、その結果を図９および図１０に示す。図９および図１０の各部分において、上のグラフのＸ軸は周波数（Ｈｚ）でＹ軸は振動加速度レベル（ｄＢ）であり、下のグラフのＸ軸は時間（秒）でＹ軸は振動加速度レベル（ｄＢ）である。この複合鋳造材の平均振動減衰率も前記と同様に０.０２９２（Ｎ＝８）であった。
【００５９】
比較のために、同一の鋳鉄から３５０×３５０×９０ｍｍの単一鋳造材を製造する。前記と同様の実験を行うと、平均振動減衰率は０.０００２３３２（Ｎ＝２）であった。この結果から、この複合鋳造材の振動減衰率は約１００倍上昇する。
【実施例７】
【００６０】
多孔質焼結体２８（図１１）を実施例１と同様に製造し、仕上げ寸法を６００×６５０×１０ｍｍに定め、これを５等分に切断して１本当たり１２０×６５０×１０ｍｍとする。個々の多孔質焼結体２８は、図１１に示すように横向きで立て、２本ずつ端面を接して一直線状に配置し、それぞれの２本組を１５ｍｍの間隔をおいて平行に並べる。砂型（図示しない）の内寸は仕上げ寸法が１３００×１３００×１８０ｍｍになるように定め、多数本のケリン（図示しない）で各多孔質焼結体２８の側面を支えることにより、砂型の内壁面から３０ｍｍの高さで保持する。
【００６１】
鋳物砂の固化後に、約１４００℃に加熱したダクタイル用銑の湯を砂型側面の湯口から注ぎ込み、溶融鉄を砂型内に万遍なく行き渡らせる。溶融鉄が冷却したら鋳物砂を壊し、多孔質焼結体２８が被覆鋳鉄部３０の中に多数本平行に埋設された複合素材を取り出す。最後に、この複合素材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げ、寸法１３００×１３００×１８０ｍｍの複合鋳造材３２を得る。全多孔質焼結体２８の体積比は、全体に対して約２６％である。
【００６２】
大型の複合鋳造材３２では、鋳込み速度が速すぎると、個々の多孔質焼結体２８にねじれが発生したり、被覆鋳鉄部３０中で位置ずれを起こして不均一な配列になることがある。このような事態を回避するため、鋳込み温度をより高くする代わりに鋳込み速度を可能な限り遅くしたり、湯境が発生しない範囲で一旦多孔質焼結体２８が上端近くまで湯を注ぎ、次に追い注ぎして鋳込みを完了すればよい。また、鋳造工程を２段階に分け、第１段階で全多孔質焼結体２８が平行配列で固定可能な小型の金型の中で鋳込み、次の段階において、得た中間鋳込み品を複合鋳造材３２の形状に相当する砂型に中に配置してから最終鋳込みを行えばよい。
【００６３】
複合鋳造材３２の振動減衰率を測定するため、高さ２００ｍｍの４本の柱を複合鋳造材３２の四隅に配列し、該複合鋳造材を柱４本の上に水平に載置する。この状態で複合鋳造材３２の中心部の横をインパクトハンマーで衝撃を与え、受振点は表側（１）および裏側（２）の中心である。測定結果を図１２に示す。図１２の（１）（２）において、上のグラフのＸ軸は周波数（Ｈｚ）でＹ軸は振動加速度レベル（ｄＢ）であり、下のグラフのＸ軸は時間（秒）でＹ軸は振動加速度レベル（ｄＢ）である。
【００６４】
複合鋳造材３２は非常に大きいため、完全な状態での測定が困難であり、ノイズが発生している。このような状態においても、振動減衰率は０.０１５２とかなり高く、寸法１３００×１３００×１８０ｍｍのような複合鋳造材３２でも、０.０２前後の振動減衰率を得ることができる。  
【００６５】
複合鋳造材３２において、多孔質焼結体２８の体積比が約２６％であり、半導体製造装置のような大型で超精密機器のステージとして、機器の稼動振動を緩和して機械精度を上げることが可能である。この半導体製造装置は、複合鋳造材３２を介してコンクリート床にボルト止めして装置自体を制振するとともに、コンクリート床からの振動も吸収する。この半導体製造装置では、半導体を接続するプリント線間が５０μｍであり、この複合鋳造材を介在させるとさらに５〜１０μｍ精度が上がるから、半導体の集積度をいっそう高めることが可能になる。
【実施例８】
【００６６】
多孔質焼結体３４（図１４）を実施例１とほぼ同様に製造し、仕上げ寸法を７００×７００×２０ｍｍに定め、これを全体で４等分に切断して１本当たり３５０×３５０×２０ｍｍとする。また、複合鋳造材３６において、被覆鋳鉄部３８として普通鋳物用銑鉄を用いる。
【００６７】
図示しないけれども、用いる金型は直方体形のキャビティを有し、さらに多孔質焼結体３４を嵌め込むための大きい凹みを設ける。多孔質焼結体３４をあらかじめ金型の凹みの中に嵌め込んでから、この金型を約７００℃まで予熱してから、普通鋳物用銑鉄の湯を約１３００℃まで加熱し、湯口から注ぎ込んで金型内に万遍なく行き渡らせる。普通鋳物用銑鉄の湯が冷却したら、多孔質焼結体３４が部分的に埋設された複合鋳造材３６を金型から取り出し、該複合鋳造材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げる。
【００６８】
得た複合鋳造材３６は、所定の振動吸収性、制振性、吸音特性を有し、多孔質焼結体３４の特性を発揮する。
【実施例９】
【００６９】
多孔質焼結体４０，４１，４２（図１５）を実施例１とほぼ同様に製造し、仕上げ寸法を７００×７００×２０ｍｍに定め、これを切断して３５０×３５０×２０ｍｍを２本、３００×３５０×２０ｍｍを２本、１００×３５０×２０ｍｍを１本得る。また、複合鋳造材４４において、被覆鋳鉄部４６として普通鋳物用銑鉄を用いる。
【００７０】
図示しないけれども、用いる金型は湾曲状平面のキャビティを有し、さらに多孔質焼結体４０，４１，４２を嵌め込むための複数個の凹みを設ける。多孔質焼結体４０，４１，４２をあらかじめ金型の凹みの中に嵌め込んでから、この金型を約７００℃まで予熱してから、普通鋳物用銑鉄の湯を約１３００℃まで加熱し、湯口から注ぎ込んで金型内に万遍なく行き渡らせる。普通鋳物用銑鉄の湯が冷却したら、多孔質焼結体４０，４１，４２が部分的に埋設された複合鋳造材４６を金型から取り出し、該複合鋳造材における多孔質焼結体４０，４１，４２の表面を滑らかに研磨して所定の寸法に仕上げる。
【００７１】
得た複合鋳造材４６は、所定の振動吸収性、制振性、吸音特性を有し、多孔質焼結体４０などの特性を発揮する。複合鋳造材４６を基本にして適宜組み合わせて金型を製作すると、金型であっても砂型のように徐冷が可能な金型として使用できる。
【実施例１０】
【００７２】
多孔質焼結体４８（図１６）を実施例１と同様に製造し、仕上げ寸法を７００×７００×１０ｍｍに定め、これを全体で２８等分に切断して１本当たり５０×３５０×１０ｍｍとする。個々の多孔質焼結体４８に貫通孔を分散形成してから、実施例１と同様に発泡スチロール板を用いて、図１６に示すように上下方向に１５ｍｍの間隔をおいて水平に並べる。砂型（図示しない）の内寸は、仕上げ寸法が９０×９０×３５０ｍｍになるように定める。
【００７３】
鋳物砂の固化後に、約１４００℃に加熱したダクタイル用銑の湯を砂型側面の湯口から注ぎ込み、溶融鉄が冷却したら鋳物砂を壊し、３本の多孔質焼結体４８が被覆鋳鉄部５０の中に水平且つ平行に埋設された複合素材を取り出す。最後に、この複合素材の表面を研磨して所定の寸法に仕上げ、寸法９０×９０×３５０ｍｍの複合鋳造材５２を得る。３本の多孔質焼結体４８の体積比は、全体に対して約１８.５％である。
【００７４】
複合鋳造材５２の加振実験を行うため、該複合鋳造材を水平に載置し、その片端にプラスチックのインパクトハンマーで衝撃を加える。受振点を複合鋳造材５２の上方中心に定め、電圧ピックアップを接続する。その測定結果を図１７−１の伝達関数スペクトルおよび図１７−２の位相特性スペクトルで示す。図１７−１のグラフにおいてＸ軸は時間（ミリ秒）でＹ軸は電圧（ｍＶ）であり、図１７−２のグラフにおいてＸ軸は周波数（Ｈｚ）でＹ軸は電圧（μＶ）である。この伝達関数スペクトルから、複合鋳造材５２の振動減衰率は０.０７９であった。
【００７５】
比較のために、同一の鋳鉄から９０×９０×３５０ｍｍの単一鋳造材を製造する。前記と同様の実験を行い、その測定結果を図１８−１の伝達関数スペクトルおよび図１８−２の位相特性スペクトルで示す。この結果から、複合鋳造材５２の振動減衰率は非常に高くなり、且つ共振周波数が２６７５Ｈｚから１０Ｈｚへと低周波数に移動し、ピーク値も約７０％以下になる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】鋳鉄の多孔質焼結体を有する複合鋳造材の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の複合鋳造材を製造するために、多孔質焼結体を発泡スチロール板で挟んだ状態を示す側面図である。
【図３】図１の複合鋳造材を製造するために、発泡スチロール板で挟んだ多孔質焼結体を角筒枠の中に載置する状態を示す平面図である。
【図４】図１の複合鋳造材を製造するために、混合砂を角筒枠内へ注入した状態を示す要部断面図である。
【図５】実施例２で得た複合鋳造材および単一鋳造材の伝達関数スペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明の変形例である複合鋳造材の鋳込みに用いる鋳造金型を示す概略断面図である。
【図７】本発明の他の変形例である平板状の複合鋳造材を示す斜視図である。
【図８】図７の複合鋳造材の各端部における振動減衰率を示すグラフである。
【図９】実施例６で得た複合鋳造材の一部の端部における伝達関数およびスペクトル振動減衰率を示すグラフである。
【図１０】実施例６で得た複合鋳造材の他の端部における伝達関数スペクトルおよび振動減衰率を示すグラフである。
【図１１】別の変形例である大型のステージ用複合鋳造材を示す斜視図である。
【図１２】図１１の複合鋳造材の表裏における伝達関数スペクトルおよび振動減衰率を示すグラフである。
【図１３】本発明で用いる単一の多孔質焼結板と重合焼結板の伝達関数スペクトルおよび位相特性スペクトルを示すグラフである。
【図１４】さらに別の変形例である部分埋設の複合鋳造材を示す側面図である。
【図１５】さらに別の変形例である湾曲状の複合鋳造材を示す平面図である。
【図１６】さらに別の変形例である棒状の複合鋳造材を示す平面図である。
【図１７−１】図１６の複合鋳造材の伝達関数スペクトルを示すグラフである。
【図１７−２】図１６の複合鋳造材の位相特性スペクトルを示すグラフである。
【図１８−１】図１６の複合鋳造材と同質・同形の単一鋳造材の伝達関数スペクトルを示すグラフである。
【図１８−２】図１６の複合鋳造材と同質・同形の単一鋳造材の位相特性スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
１  被覆鋳鉄部
２  複合鋳造材
３  多孔質焼結体
２０  多孔質焼結体
２２  被覆鋳鉄部
２４  複合鋳造材
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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