(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート（３４）を通じてキャビティ（２２）に溶湯流を加圧充填するようにしたダイカスト法により、繊維成形体（２１）と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合体（５）を鋳造する、ダイカスト法による繊維強化複合体の鋳造方法において、  前記キャビティ（２２）が、金属マトリックスが未充填の前記繊維成形体（２１）が設置される複合体成形領域（Ａ）と、前記繊維成形体（２１）に溶湯（ｍ）を充填すべく、前記複合体成形領域（Ａ）に隣接する溶湯貯留領域（Ｂ）と、前記ゲート（３４）の出口が開口していて、該ゲート（３４）からの乱流状態の溶湯流を静めて前記溶湯貯留領域（Ｂ）に導く溶湯流沈静領域（Ｃ）とを有する金型（９）を使用し、
前記ゲート（３４）は、前記溶湯流沈静領域（Ｃ）を横切る方向の断面において、前記出口の幅が該溶湯流沈静領域（Ｃ）の入口部分の幅と合致していると共に、該ゲート（３４）の相対向する両側壁が、各々直線状に形成され且つ前記出口に向かうにつれて徐々に接近しており、
鋳造時には前記ゲート（３４）を通じてキャビティ（２２）に加圧充填された乱流状態の溶湯流が、前記溶湯流沈静領域（Ｃ）を経て前記溶湯貯留領域（Ｂ）に導かれ、次いでその溶湯貯留領域（Ｂ）の溶湯が前記繊維成形体（２１）の内部に充填されて繊維強化複合体（５）が形成されるようにしたことを特徴とする、ダイカスト法による繊維強化複合体の鋳造方法。
【請求項２】
前記溶湯貯留領域（Ｂ）の容積をＶ1 とし、前記溶湯流沈静領域（Ｃ）の容積をＶ2 としたとき、両容積Ｖ1 ，Ｖ2 の関係がＶ2 ≧２Ｖ1 である前記金型（９）を使用したことを特徴とする、請求項１記載のダイカスト法による繊維強化複合体の鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維成形体と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合体をダイカスト法により鋳造するようにした、ダイカスト法による繊維強化複合体の鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイカスト法においては、溶湯流のゲート速度が約４０ｍ／ｓといったように高速であるため、その溶湯流は金型のキャビティ内では乱流状態となる。このような溶湯流が繊維成形体に衝突すると、その繊維成形体が変形したり、破損するおそれがあり、また溶湯流に巻込まれた空気により、繊維成形体に対する溶湯の充填性が妨げられるおそれもある。さらに繊維強化複合体と一体に金属単体部を有する部材においては、溶湯流に巻き込まれた空気が、繊維成形体の、溶湯のみを通過させるフィルタ作用により、その繊維成形体外面に気泡として残置され、その結果、金属単体部にブローホールが発生する。
【０００３】
そこで、従来は溶湯流のゲート速度を、例えば約０．４ｍ／ｓに下げ、低速にて鋳造を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来法によると、既存の射出装置を使用することができず、専用の射出装置を必要とするためその設備コストが高く、また溶湯流のゲート速度の低下に伴い繊維強化複合体の生産能率が悪い、という問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶湯流のゲート速度を通常のダイカスト法通りに高速化しても健全な繊維強化複合体を得ることができる、ダイカスト法による繊維強化複合体の鋳造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば、ゲートを通じてキャビティに溶湯流を加圧充填するようにしたダイカスト法により、繊維成形体と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合体を鋳造する、ダイカスト法による繊維強化複合体の鋳造方法において、前記キャビティが、金属マトリックスが未充填の前記繊維成形体が設置される複合体成形領域と、前記繊維成形体に溶湯を充填すべく、前記複合体成形領域に隣接する溶湯貯留領域と、前記ゲートの出口が開口していて、該ゲートからの乱流状態の溶湯流を静めて前記溶湯貯留領域に導く溶湯流沈静領域とを有する金型を使用し、前記ゲートは、前記溶湯流沈静領域を横切る方向の断面において、前記出口の幅が該溶湯流沈静領域の入口部分の幅と合致していると共に、該ゲートの相対向する両側壁が、各々直線状に形成され且つ前記出口に向かうにつれて徐々に接近しており、鋳造時には前記ゲートを通じてキャビティに加圧充填された乱流状態の溶湯流が、前記溶湯流沈静領域を経て前記溶湯貯留領域に導かれ、次いでその溶湯貯留領域の溶湯が前記繊維成形体の内部に充填されて繊維強化複合体が形成されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
前記のように構成すると、溶湯流のゲート速度を通常のダイカスト法通りに速めても、乱流状態の溶湯流は溶湯流沈静領域において静められ、その結果、溶湯貯留領域へ導かれる溶湯流は略層流状態となり、その溶湯流における空気の巻込みが抑制される。そして、加圧下において、溶湯貯留領域の溶湯が繊維成形体にスムーズに充填される。これにより鋳造欠陥の無い健全な繊維強化複合体を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜４において、エンジン用サイアミーズ型シリンダブロックＳは、４つのシリンダバレル１1 〜１4 を直列に結合してなるサイアミーズシリンダバレル１と、そのサイアミーズシリンダバレル１を囲繞する外壁部２と、外壁部２の下縁に連なるクランクケース３とより構成される。各シリンダバレル１1 〜１4 は、シリンダボア４を形成する内筒部５と、その内筒部５の外側に在ってそれと一体の外筒部６とよりなる。サイアミーズシリンダバレル１と外壁部２間の一連の空間は水ジャケット７であり、各外筒部６の下端側およびクランクケース３の上端側は水ジャケット７の底壁８を介して連なっている。水ジャケット７におけるシリンダヘッド側の開口部において、サイアミーズシリンダバレル１と外壁部２間は連結されておらず、したがってシリンダブロックＳはオープンデッキ型に構成される。
【０００９】
各シリンダバレル１1 〜１4 において、その内筒部５は円筒状繊維成形体と金属マトリックスとよりなる繊維強化複合体であり、また外筒部６はマトリックスを構成する金属のみからなる。繊維成形体は、アルミナ繊維およびカーボン繊維を主体とし、それら繊維間をバインダにより結合したものであり、その体積分率ＶｆはＶｆ＝１９％である。また前記金属としてはＡｌ合金が用いられている。
【００１０】
図５〜７は、シリンダブロックＳをダイカスト法により鋳造するために用いられる鋳造装置Ｍを示す。その装置Ｍにおける金型９は昇降自在の上型１０と、上型１０の下方に配設された固定の下型１１と、下型１１上において摺動自在の第１および第２側型１２，１３とを有する。
【００１１】
第１側型１２は下型１１上を摺動する型本体１４を備え、その型本体１４は第２側型１３との対向面に、４つのシリンダボア成形用ボアピン１５と、それらボアピン１５を囲繞する水ジャケット成形用中子１６とを有し、各ボアピン１５の軸線は略水平である。
【００１２】
第２側型１３は下型１１上を摺動する型本体１７を備え、その型本体１７は第１側型１２との対向面に成形ブロック１８を有する。成形ブロック１８は、各シリンダバレル１1 〜１4 に対応する突出量の長い４つのかまぼこ状第１成形部１９と相隣る両第１成形部１９間および両外側の第１成形部１９の外側に位置する凸字状第２成形部２０とを有する。  各ボアピン１５に繊維成形体２１が嵌合され、型締め状態において、各ボアピン１５および各繊維成形体２１の先端面は、各第１成形部１９の先端面に当てられている。
【００１３】
上型１０、下型１１、第１側型１２および第２側型１３により形成されるキャビティ２２は次のような各領域を有する。即ち、図７にも示すように、各ボアピン１５回りに在って、繊維成形体２１を設置する内筒部成形領域２３と、各内筒成形領域２３に隣接する、つまり各繊維成形体２１および水ジャケット成形用中子１６間およびその中子１６から突出する繊維成形体２１の先端部回りに在る外筒部成形領域２４と、各第１，第２成形部１９，２０および上，下型１０，１１間に在るクランクケース成形領域２５と、上，下型１０，１１および水ジャケット成形用中子１６間に在る外壁部成形領域２６と、クランクケース成形領域２５を外筒部成形領域２４および外壁部成形領域２６にそれぞれ通じさせると共に水ジャケット１６の底壁８を成形する底壁成形領域２７とである。
【００１４】
各第１成形部１９によりクランクケース３内のクランクピンおよびクランクアーム用回転空間２８（図２，４）が成形され、また各第２成形部２０によりクランクケース３のクランクジャーナル用軸受ホルダ２９（図２〜４）が成形される。
【００１５】
下型１１に、軸線を略水平にした第１シリンダ３０が設けられ、その第１シリンダ３０に給湯プランジャ３１が摺動自在に嵌合される。その給湯プランジャ３１の先端側に溶湯を一時溜める湯溜部３２が形成され、その湯溜部３２は、シリンダバレル配列方向に延びる１つのランナ３３および複数のゲート３４を介してクランクケース成形領域２５の下部に連通する。
【００１６】
第２側型１３の型本体１７に、軸線を略垂直に向けた第２シリンダ３５が設けられ、その第２シリンダ３５は通し孔３６を介して湯溜部３２に通じている。また型本体１７に、第２シリンダ３５の中間部に通じるように給湯管３７が設けられる。
【００１７】
さらに上型１０に貫通孔３８が、その軸線を第２シリンダ３５の軸線に合致させると共にその第２シリンダ３５に通じるように形成され、その貫通孔３８にシールプランジャ３９が摺動自在に嵌合される。
【００１８】
下型１１に複数のエジェクタピン４０が摺動自在に嵌合され、それらエジェクタピン４０は、外壁部成形領域２６およびクランクケース成形領域２５に突出してシリンダブロックＳを離型するために用いられる。
【００１９】
前記各内筒部成形領域２３において、水ジャケット成形用中子１６の長さ範囲ａに収まる領域が実質的な複合体成形領域Ａである。これは、各内筒部５において、水ジャケット７から突出している部分５ａは、ピストンと摺動関係にないので複合体である必要がないからである。したがって、各外筒部成形領域２４において、水ジャケット成形用中子１６の長さ範囲ａに収まる領域が、複合体成形領域Ａに隣接する溶湯貯留領域Ｂである。さらにクランクケース成形領域（各軸受ホルダ２９を成形する部分を含む）２５および水ジャケット７の底壁成形領域２７が溶湯流沈静領域Ｃである。また前記各ゲート３４は、図５，図６に示されるように、溶湯流沈静領域Ｃ（クランクケース成形領域２５）を横切る方向の断面において、該ゲート３４の出口の幅が該溶湯流沈静領域Ｃ（クランクケース成形領域２５）の入口部分の幅と合致していると共に、該ゲート３４の相対向する両側壁が、各々直線状に形成され且つ前記出口に向かうにつれて徐々に接近している。
【００２０】
ここで、溶湯貯留領域Ｂの容積、実施例では全部の溶湯流貯留領域Ｂの容積の和をＶ1 とし、溶湯流沈静領域Ｃの容積をＶ2 としたとき、両容積Ｖ1 ，Ｖ2 の関係はＶ2 ≧２Ｖ1 に設定される。実施例ではＶ1 ：Ｖ2 ＝１：３．３７である。
【００２１】
ダイカスト法によるシリンダブロックＳの鋳造に当っては、溶解炉よりアルミニウム合金の溶湯ｍを給湯管３７に供給し、その溶湯ｍを第２シリンダ３５を経て湯溜部３２に一時溜めた。次いで、シールプランジャ３９を下降させて、図５、鎖線示のように通し孔３６を閉鎖した。その後給湯プランジャ３１を前進させ、溶湯ｍをランナ３３および各ゲート３４を通じてキャビティ２２に加圧充填し、シリンダブロックＳを鋳造した。この場合、溶湯流のゲート速度は４１．３ｍ／ｓに設定された。
【００２２】
金型９を前記のように構成すると、溶湯流のゲート速度を４１．３ｍ／ｓといったように通常のダイカスト法通りに速めても、乱流状態の溶湯流は溶湯流沈静領域Ｃにおいて静められ、その結果、各溶湯貯留領域Ｂへ導かれる溶湯流は略層流状態となり、その溶湯流における空気の巻込みが抑制される。そして、加圧下において、各溶湯貯留領域Ｂの溶湯が繊維成形体２１にスムーズに充填される。これにより鋳造欠陥の無い健全な内筒部５（の主体部分）を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明はシリンダブロック以外の部材、例えば、オートマチックトランスミッションの制御ボディにおいて、オイルポンプの摺動部を繊維強化複合体より構成する場合にも適用される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲートを通じてキャビティに加圧充填される溶湯流のゲート速度を通常のダイカスト法通りに高速化しても、キャビティ内では、乱流状態の溶湯流が先ず溶湯流沈静領域において静められ、その結果、溶湯貯留領域へ導かれる溶湯流は略層流状態となり、その溶湯流における空気の巻込みが抑制されるので、加圧下において、溶湯貯留領域の溶湯が繊維成形体にスムーズに充填され、これにより、鋳造欠陥の無い健全な繊維強化複合体を得ることが可能となる。しかも溶湯流のゲート速度を通常のダイカスト法通りに速めることができるから、繊維強化複合体の生産能率向上に寄与し得るばかりか、ゲート速度を低速とした専用の射出装置を特別に用いる必要がなくなり、設備コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  シリンダブロックの平面図である。
【図２】  図１の２−２線断面図である。
【図３】  図１の３−３線断面図である。
【図４】  シリンダブロックを下方から見た斜視図である。
【図５】  鋳造装置の断面図で、図２に対応する。
【図６】  鋳造装置の断面で、図３に対応する。
【図７】  図５の要部拡大図である。
【符号の説明】
５      内筒部（繊維強化複合体）
９      金型
２１    繊維成形体
２２    キャビティ
３４    ゲート
Ａ      複合体成形領域
Ｂ      溶湯貯留領域
Ｃ      溶湯流沈静領域
ｍ      溶湯
【図１】
0003866528.tif 000002
【図２】
0003866528.tif 000003
【図３】
0003866528.tif 000004
【図４】
0003866528.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003866528.tif 000007
【図７】
0003866528.tif 000008