JP2000326064A - 溶融金属の方向性凝固方法及びその装置 - Google Patents
溶融金属の方向性凝固方法及びその装置Info
- Publication number
- JP2000326064A JP2000326064A JP2000125706A JP2000125706A JP2000326064A JP 2000326064 A JP2000326064 A JP 2000326064A JP 2000125706 A JP2000125706 A JP 2000125706A JP 2000125706 A JP2000125706 A JP 2000125706A JP 2000326064 A JP2000326064 A JP 2000326064A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- molten metal
- heating furnace
- directional solidification
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/008—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method using centrifugal force to the charge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/08—Shaking, vibrating, or turning of moulds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/007—Mechanisms for moving either the charge or the heater
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/52—Alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶融金属の方向性凝固方法及びその装置にお
いて、鋳型の引き抜き中のこの限定した角度の揺動運動
により、溶融金属中での合金元素の偏析を減少させ、溶
融金属が鋳型から注入カップをへて流出するのを防止す
ることにある。 【構成】 概して水平方向に相対移動させられるところ
の溶融金属が満たされる鋳型と鋳型用加熱炉とから成
り、鋳型の近傍に設けられた注入カップから溶融金属が
鋳型に導入され、概して水平方向に指向された鋳型軸線
を中心に鋳型が最大でも１８０度の角度で揺動させら
れ、鋳型は加熱炉に対し相対移動させられることにあ
る。
いて、鋳型の引き抜き中のこの限定した角度の揺動運動
により、溶融金属中での合金元素の偏析を減少させ、溶
融金属が鋳型から注入カップをへて流出するのを防止す
ることにある。 【構成】 概して水平方向に相対移動させられるところ
の溶融金属が満たされる鋳型と鋳型用加熱炉とから成
り、鋳型の近傍に設けられた注入カップから溶融金属が
鋳型に導入され、概して水平方向に指向された鋳型軸線
を中心に鋳型が最大でも１８０度の角度で揺動させら
れ、鋳型は加熱炉に対し相対移動させられることにあ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属の方向
性凝固方法及びその装置に係り、特に水平方向に相対移
動される鋳型と鋳型用加熱炉とを備えた溶融金属の方向
性凝固方法及びその装置に関する。
性凝固方法及びその装置に係り、特に水平方向に相対移
動される鋳型と鋳型用加熱炉とを備えた溶融金属の方向
性凝固方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水平に配置された冷却プレート上に、セ
ラミック鋳型を垂直に設置した溶融金属の方向性凝固法
はインベストメント鋳造技術としてよく知られている。
この技術は、柱状グレーン（柱状結晶）あるいは単結晶
から成るガスタービンエンジンブレードや羽根等の部品
を鋳造することに使用されている。一般に、冷却プレー
トの上に垂直に配置された鋳型は、溶融金属で満たさ
れ、直立型の鋳造加熱炉中に置かれる。そして、溶融金
属の一方向性熱除去を果たすために、冷却プレートは鋳
造加熱炉から垂直方向に引き出される。これは、鋳型中
で、カラム型すなわち単結晶鋳造微細組織を生成させる
ためである。条件として、鋳型に結晶セレクタ流路（例
えばピグテール、ｐｉｇｔａｉｌ）が設けられている必
要がある。
ラミック鋳型を垂直に設置した溶融金属の方向性凝固法
はインベストメント鋳造技術としてよく知られている。
この技術は、柱状グレーン（柱状結晶）あるいは単結晶
から成るガスタービンエンジンブレードや羽根等の部品
を鋳造することに使用されている。一般に、冷却プレー
トの上に垂直に配置された鋳型は、溶融金属で満たさ
れ、直立型の鋳造加熱炉中に置かれる。そして、溶融金
属の一方向性熱除去を果たすために、冷却プレートは鋳
造加熱炉から垂直方向に引き出される。これは、鋳型中
で、カラム型すなわち単結晶鋳造微細組織を生成させる
ためである。条件として、鋳型に結晶セレクタ流路（例
えばピグテール、ｐｉｇｔａｉｌ）が設けられている必
要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この方向性
凝固装置においては、水平方向に指向させられている鋳
型を使用し、そして、鋳型を往復揺動させると、偏析が
増加し、また、鋳型からの溶融金属の損失が大きくな
り、微細組織を有する方向性凝固の鋳物を得ることが困
難であった。
凝固装置においては、水平方向に指向させられている鋳
型を使用し、そして、鋳型を往復揺動させると、偏析が
増加し、また、鋳型からの溶融金属の損失が大きくな
り、微細組織を有する方向性凝固の鋳物を得ることが困
難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、概して水平方向に相対移
動させられるところの溶融金属が満たされる鋳型と鋳型
用加熱炉とから成り、前記鋳型の近傍に設けられた注入
カップから溶融金属が前記鋳型に導入され、概して水平
方向に指向された鋳型軸線を中心に前記鋳型が最大でも
１８０度の角度で揺動させられ、前記鋳型は前記加熱炉
に対し相対移動させられることを特徴とする。
述の不都合を除去するために、概して水平方向に相対移
動させられるところの溶融金属が満たされる鋳型と鋳型
用加熱炉とから成り、前記鋳型の近傍に設けられた注入
カップから溶融金属が前記鋳型に導入され、概して水平
方向に指向された鋳型軸線を中心に前記鋳型が最大でも
１８０度の角度で揺動させられ、前記鋳型は前記加熱炉
に対し相対移動させられることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】この発明は、溶融金属の方向性凝
固の具体的方法と装置を提供するにあり、加熱炉中に、
最初に、一般的に、水平に方向づけられて配置された鋳
型を使用する。鋳型は溶融金属で満たされるが、溶融金
属は鋳型の上部に設けた溶融金属の注入カップから導か
れ、注入カップの流路は前記鋳型の所定位置に連絡して
いる。効果的に溶融金属を凝固させるために、溶融金属
によって満たされた鋳型は鋳造加熱炉から引き出され
る。鋳型がその水平方向の軸線を中心に最高およそ１８
０度の角度の往復運動させられときに、溶融金属によっ
て満たされた鋳型は加熱炉から引き出される。この限定
された角度の往復揺動と引き出しは、凝固に際し溶融金
属の合金元素が偏析するのを減少させるためであるし、
また、溶融金属が注入カップから流れ出るのを防止す
る。
固の具体的方法と装置を提供するにあり、加熱炉中に、
最初に、一般的に、水平に方向づけられて配置された鋳
型を使用する。鋳型は溶融金属で満たされるが、溶融金
属は鋳型の上部に設けた溶融金属の注入カップから導か
れ、注入カップの流路は前記鋳型の所定位置に連絡して
いる。効果的に溶融金属を凝固させるために、溶融金属
によって満たされた鋳型は鋳造加熱炉から引き出され
る。鋳型がその水平方向の軸線を中心に最高およそ１８
０度の角度の往復運動させられときに、溶融金属によっ
て満たされた鋳型は加熱炉から引き出される。この限定
された角度の往復揺動と引き出しは、凝固に際し溶融金
属の合金元素が偏析するのを減少させるためであるし、
また、溶融金属が注入カップから流れ出るのを防止す
る。
【０００６】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１、２は、この発明の実施例
を示すものである。
且つ具体的に説明する。図１、２は、この発明の実施例
を示すものである。
【０００７】この図１と図２には、この発明の溶融金属
の方向性凝固のための方法と装置の具体的説明が示され
ている。一般的に水平方向に指向されている耐火性の鋳
型１０は、初めに、金属冷却プレート１２に接して置か
れ、かつ鋳造加熱炉１４中に配置されている。概して、
水平方向とは、鋳型１０がその長手方向に鋳型軸線Ｍを
有することを意味し、鋳型軸線Ｍは水平方向の平面ある
いは水平に近い平面内にあり、該鋳型軸線Ｍは少し傾け
られることができ、例えば、水平線から最高４５度程度
傾斜させることができる。鋳型１０は従来のセラミック
インベストメントのシェル鋳型で構成することができ
る。模型パターンを消滅剤（例えば蝋）に繰り返して浸
漬し、セラミックスラリを付着させ、更に、余分のスラ
リを除去し、そしてスラリで覆われた模型パターンにセ
ラミックスタッコ粒子状物質で化粧しっくいを塗り、パ
ターン上に望ましい鋳型肉厚のシェル鋳型を形成する。
パターンは、熱あるいはその他の方法により、融解、溶
解され、取り去られセラミックシェル鋳型が置き残され
る。また、鋳型は高温で加熱され鋳造に耐えうる適当な
鋳型強度が形成される。
の方向性凝固のための方法と装置の具体的説明が示され
ている。一般的に水平方向に指向されている耐火性の鋳
型１０は、初めに、金属冷却プレート１２に接して置か
れ、かつ鋳造加熱炉１４中に配置されている。概して、
水平方向とは、鋳型１０がその長手方向に鋳型軸線Ｍを
有することを意味し、鋳型軸線Ｍは水平方向の平面ある
いは水平に近い平面内にあり、該鋳型軸線Ｍは少し傾け
られることができ、例えば、水平線から最高４５度程度
傾斜させることができる。鋳型１０は従来のセラミック
インベストメントのシェル鋳型で構成することができ
る。模型パターンを消滅剤（例えば蝋）に繰り返して浸
漬し、セラミックスラリを付着させ、更に、余分のスラ
リを除去し、そしてスラリで覆われた模型パターンにセ
ラミックスタッコ粒子状物質で化粧しっくいを塗り、パ
ターン上に望ましい鋳型肉厚のシェル鋳型を形成する。
パターンは、熱あるいはその他の方法により、融解、溶
解され、取り去られセラミックシェル鋳型が置き残され
る。また、鋳型は高温で加熱され鋳造に耐えうる適当な
鋳型強度が形成される。
【０００８】セラミックシェル鋳型１０は、製品を形成
する鋳型空洞１０ａと結晶スタータ空洞１０ｂとグレー
ンすなわち金属結晶の結晶セレクタ流路１０ｃとから構
成され得る。該結晶セレクタ流路１０ｃは結晶スタータ
空洞１０ｂを鋳型空洞１０ａに連絡している。
する鋳型空洞１０ａと結晶スタータ空洞１０ｂとグレー
ンすなわち金属結晶の結晶セレクタ流路１０ｃとから構
成され得る。該結晶セレクタ流路１０ｃは結晶スタータ
空洞１０ｂを鋳型空洞１０ａに連絡している。
【０００９】これは、結晶スターター空洞１０ｂからひ
とつの金属結晶を選択し、鋳型空洞１０ａ中に伝達し、
単結晶鋳物を鋳型空洞１０ａ中に形成するためである。
とつの金属結晶を選択し、鋳型空洞１０ａ中に伝達し、
単結晶鋳物を鋳型空洞１０ａ中に形成するためである。
【００１０】変更例として、柱状の結晶鋳物を形成する
ために、結晶セレクト流路１０ｃは省略できる。これに
よって結晶スタータ空洞１０ｂが鋳型空洞１０ａに直接
連絡される。
ために、結晶セレクト流路１０ｃは省略できる。これに
よって結晶スタータ空洞１０ｂが鋳型空洞１０ａに直接
連絡される。
【００１１】シェル鋳型１０は、一体としてあるいは付
加されて形成された注入カップ１０ｅを有し、該注入カ
ップ１０ｅは鋳型空洞１０ａに連絡される。注入カップ
１０ｅは溶融金属を鋳型１０に導入するためのもので、
これにより溶融金属で鋳型空洞１０ａ、結晶スタータ空
洞１０ｂと流路１０ｃを充満する。注入カップ１０ｅは
拡大口を持つトップカップ１０ｐを有し、このトップカ
ップ１０ｐは、るつぼ、つまり溶融金属容器２０から溶
融金属を受け取るものである。該注入カップ１０ｅは細
長い空洞から成る注入口湯道流路１０ｎを有し、それは
鋳型空洞１０ａに好ましくは、連絡し、次なる流路１０
ｃ（あるいは、柱状の結晶鋳物のための空洞１０ｂ）に
連絡する。あるいはまた、製造される鋳物製品の形状に
応じた変形した鋳型空洞１０ａなどにおいては、湯道流
路１０ｎは鋳型内部の他の位置に連絡させることができ
る。注入カップ１０ｅは、溶解金属の容器２０から溶融
金属を受け取るためシェル鋳型１０の上方の領域で鋳造
加熱炉１４の外側に延びて位置している。変更例とし
て、もし溶融金属が注入口１０ｅに加熱炉１４の中で供
給することができるなら、注入カップ１０ｅは加熱炉１
４内において鋳型１０の上部に設けることができる。
加されて形成された注入カップ１０ｅを有し、該注入カ
ップ１０ｅは鋳型空洞１０ａに連絡される。注入カップ
１０ｅは溶融金属を鋳型１０に導入するためのもので、
これにより溶融金属で鋳型空洞１０ａ、結晶スタータ空
洞１０ｂと流路１０ｃを充満する。注入カップ１０ｅは
拡大口を持つトップカップ１０ｐを有し、このトップカ
ップ１０ｐは、るつぼ、つまり溶融金属容器２０から溶
融金属を受け取るものである。該注入カップ１０ｅは細
長い空洞から成る注入口湯道流路１０ｎを有し、それは
鋳型空洞１０ａに好ましくは、連絡し、次なる流路１０
ｃ（あるいは、柱状の結晶鋳物のための空洞１０ｂ）に
連絡する。あるいはまた、製造される鋳物製品の形状に
応じた変形した鋳型空洞１０ａなどにおいては、湯道流
路１０ｎは鋳型内部の他の位置に連絡させることができ
る。注入カップ１０ｅは、溶解金属の容器２０から溶融
金属を受け取るためシェル鋳型１０の上方の領域で鋳造
加熱炉１４の外側に延びて位置している。変更例とし
て、もし溶融金属が注入口１０ｅに加熱炉１４の中で供
給することができるなら、注入カップ１０ｅは加熱炉１
４内において鋳型１０の上部に設けることができる。
【００１２】シェル鋳型１０はつば１０ｆを有し、冷却
プレート１２上に、締金具（図示しない）によって締付
けられる。冷却プレート１２は水冷式に銅材で構成する
ことができ、それは図示するように垂直に設けられる。
該冷却プレート１２はラム１６に接続している。該ラム
１６は水平方向（軸方向）に動かされ、そして最大で１
８０度の限定された角度の往復揺動を前そして後方向に
するが、それは長手方向の水平な軸線Ａを軸として行わ
れる。その動力は、直線方向と往復揺動に、適当なコン
ビネーションで、流体や、電気、他のアクチュエータな
どで、１７ａと１７ｂとで概略的に図示したように構成
される。例えば、ロータリーアクチュエータがラム１６
のその直線方向そして往復揺動の動きを達成するために
線形のスライドアクチュエータの上に設けられることが
できる。変形例として、前記冷却プレートと鋳型が限定
された角度内で往復揺動させられる間に、その加熱炉が
適宜のアクチュエータによって水平に動かされる構成も
可能である。
プレート１２上に、締金具（図示しない）によって締付
けられる。冷却プレート１２は水冷式に銅材で構成する
ことができ、それは図示するように垂直に設けられる。
該冷却プレート１２はラム１６に接続している。該ラム
１６は水平方向（軸方向）に動かされ、そして最大で１
８０度の限定された角度の往復揺動を前そして後方向に
するが、それは長手方向の水平な軸線Ａを軸として行わ
れる。その動力は、直線方向と往復揺動に、適当なコン
ビネーションで、流体や、電気、他のアクチュエータな
どで、１７ａと１７ｂとで概略的に図示したように構成
される。例えば、ロータリーアクチュエータがラム１６
のその直線方向そして往復揺動の動きを達成するために
線形のスライドアクチュエータの上に設けられることが
できる。変形例として、前記冷却プレートと鋳型が限定
された角度内で往復揺動させられる間に、その加熱炉が
適宜のアクチュエータによって水平に動かされる構成も
可能である。
【００１３】鋳造加熱炉１４は内部に管状の黒鉛サセプ
タ１４ａを有し、該サセプタ１４ａは、加熱炉１４に配
置された誘導コイル２２のエネルギによって加熱され
る。加熱炉１４は、サセプタ１４ａを取り巻いている耐
火性のバレル１４ｂを有し、また加熱炉１４の終端を仕
切るためにエンドクロージャ１４ｃを有している。熱バ
ッフル１４ｄが加熱炉１４の他の端部に配置される。こ
の他の端部は、鋳型１０中の溶融金属の温度勾配を強め
るためのラム１６の軸の動きによって鋳型１０が冷却プ
レート１２の上に引き寄せられるところでもある。
タ１４ａを有し、該サセプタ１４ａは、加熱炉１４に配
置された誘導コイル２２のエネルギによって加熱され
る。加熱炉１４は、サセプタ１４ａを取り巻いている耐
火性のバレル１４ｂを有し、また加熱炉１４の終端を仕
切るためにエンドクロージャ１４ｃを有している。熱バ
ッフル１４ｄが加熱炉１４の他の端部に配置される。こ
の他の端部は、鋳型１０中の溶融金属の温度勾配を強め
るためのラム１６の軸の動きによって鋳型１０が冷却プ
レート１２の上に引き寄せられるところでもある。
【００１４】図１に示すように、注入カップ１０ｅから
の溶融金属は、冷却プレート１２の上に水平方向に位置
づけられた鋳型１０で方向性凝固が充分になされる。こ
の発明のよれば、溶融金属が満たされた鋳型１０は溶融
金属の凝固を達成するためにラム１６の軸方向の動きに
よって、まず、水平に加熱炉１４から熱バッフル１４ｄ
を通過して次第に引き出される。この溶融金属の凝固
は、結晶スタータ空洞１０ｂであるいは、結晶セレクト
流路１０ｃで、そして鋳型中の注入カップ流路１０ｎお
いてなされ、柱状結晶鋳造、あるいは、単結晶鋳造が鋳
型空洞１０ａでなされる。その後、ラム軸線Ａ方向に鋳
型の残余の引抜の間に、溶融金属によって満たされた鋳
型１０は、図２に矢印で限定された角度を示すように最
大でも１８０度、ほぼ水平方向の同軸の鋳型軸線Ｍを中
心に往復揺動させられ、凝固する溶融金属の合金元素の
偏析が減少させられる。また、鋳型１０の中から注入カ
ップ１０ｅを経て溶融金属が不意図的に流れ出るのを防
止する。この鋳型の揺動運動は、揺動するラム１６を駆
動するアクチュエータ１７ｂと、鋳型１０を加熱炉から
引き出すため軸方向にラムを駆動するアクチュエータ１
７ａとにより構成できる。そして、このようなラムの直
線と揺動の動きは以下のように構成することで可能であ
る。つまり、溶融金属が満たされた鋳型１０の不可欠な
サイドフランジ１０ｓを貫通して長手方向に伸びる一対
の平行なロッド３０で鋳型１０を支えることによってで
ある。該ロッド３０の一端は冷却プレート１２に設けら
れ、あるいは、ラムの上の他のプレートに適当な締め具
手段によって設けられる。そして他の一端はエンドプレ
ート１３に適宜の締め具で設けられる。プレート１２、
１３は、揺動運動のためにベアリングやブッシング３４
上に配置される。該ベアリングやブッシング３４は、ラ
ム１６で直線方向に動かされるキャリッジ３５状に設け
られ、該ラム１６は適宜のアクチュエータ３６によって
駆動される。エンドクロージャ１４ｃはロッド３０を受
け入れる開口を有している。キャリッジ３５は複数の車
輪３５ａを有し、それは支持フロアＦ上を移動する。
の溶融金属は、冷却プレート１２の上に水平方向に位置
づけられた鋳型１０で方向性凝固が充分になされる。こ
の発明のよれば、溶融金属が満たされた鋳型１０は溶融
金属の凝固を達成するためにラム１６の軸方向の動きに
よって、まず、水平に加熱炉１４から熱バッフル１４ｄ
を通過して次第に引き出される。この溶融金属の凝固
は、結晶スタータ空洞１０ｂであるいは、結晶セレクト
流路１０ｃで、そして鋳型中の注入カップ流路１０ｎお
いてなされ、柱状結晶鋳造、あるいは、単結晶鋳造が鋳
型空洞１０ａでなされる。その後、ラム軸線Ａ方向に鋳
型の残余の引抜の間に、溶融金属によって満たされた鋳
型１０は、図２に矢印で限定された角度を示すように最
大でも１８０度、ほぼ水平方向の同軸の鋳型軸線Ｍを中
心に往復揺動させられ、凝固する溶融金属の合金元素の
偏析が減少させられる。また、鋳型１０の中から注入カ
ップ１０ｅを経て溶融金属が不意図的に流れ出るのを防
止する。この鋳型の揺動運動は、揺動するラム１６を駆
動するアクチュエータ１７ｂと、鋳型１０を加熱炉から
引き出すため軸方向にラムを駆動するアクチュエータ１
７ａとにより構成できる。そして、このようなラムの直
線と揺動の動きは以下のように構成することで可能であ
る。つまり、溶融金属が満たされた鋳型１０の不可欠な
サイドフランジ１０ｓを貫通して長手方向に伸びる一対
の平行なロッド３０で鋳型１０を支えることによってで
ある。該ロッド３０の一端は冷却プレート１２に設けら
れ、あるいは、ラムの上の他のプレートに適当な締め具
手段によって設けられる。そして他の一端はエンドプレ
ート１３に適宜の締め具で設けられる。プレート１２、
１３は、揺動運動のためにベアリングやブッシング３４
上に配置される。該ベアリングやブッシング３４は、ラ
ム１６で直線方向に動かされるキャリッジ３５状に設け
られ、該ラム１６は適宜のアクチュエータ３６によって
駆動される。エンドクロージャ１４ｃはロッド３０を受
け入れる開口を有している。キャリッジ３５は複数の車
輪３５ａを有し、それは支持フロアＦ上を移動する。
【００１５】溶融金属が満たされた鋳型１０は加熱炉１
４から 軸方向に引き出され、そして、鋳型空洞１０ａ
での溶融金属が凝固するまで限定された角度だけ揺動さ
せられる。これは、望ましい柱状結晶つまり単結晶微視
組織を生成するためになされる。引抜率と揺動数は、鋳
型１０中で単一方向に溶融金属を凝固させる間において
偏析を減らすように、適宜に選択される。鋳型１０は、
鋳型が垂直に設けられたインベストメント鋳造のために
使ったより鋳型肉厚が薄い鋳型壁で造ることができる。
それは、メタル長・高さ（ｍｅｔａｌｌｏｓｔａｔｉｃ
ｈｅａｄ）を削減、つまり、溶融金属が充填された鋳
型１０の水平面圧力を削減できるからである。例えば、
産業的なガスタービンエンジン翼板のためのインベスト
メント鋳物鋳型は、鋳造のために垂直に指向させられる
とき 高さ４フィートであり得る。それ側部が水平に指
向させられるときは、しかし高さただ１フィートだけで
ある。鋳鉄が鋳造の間に鋳型に対し溶解したメタル圧
（ｍｅｔａｌｌｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の
圧力を減少できるからである。
４から 軸方向に引き出され、そして、鋳型空洞１０ａ
での溶融金属が凝固するまで限定された角度だけ揺動さ
せられる。これは、望ましい柱状結晶つまり単結晶微視
組織を生成するためになされる。引抜率と揺動数は、鋳
型１０中で単一方向に溶融金属を凝固させる間において
偏析を減らすように、適宜に選択される。鋳型１０は、
鋳型が垂直に設けられたインベストメント鋳造のために
使ったより鋳型肉厚が薄い鋳型壁で造ることができる。
それは、メタル長・高さ（ｍｅｔａｌｌｏｓｔａｔｉｃ
ｈｅａｄ）を削減、つまり、溶融金属が充填された鋳
型１０の水平面圧力を削減できるからである。例えば、
産業的なガスタービンエンジン翼板のためのインベスト
メント鋳物鋳型は、鋳造のために垂直に指向させられる
とき 高さ４フィートであり得る。それ側部が水平に指
向させられるときは、しかし高さただ１フィートだけで
ある。鋳鉄が鋳造の間に鋳型に対し溶解したメタル圧
（ｍｅｔａｌｌｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の
圧力を減少できるからである。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、溶融金属の方向性凝固のために、一般的
に水平に方向づけられている鋳型を使用する。鋳型は溶
融金属で満たされ、当初、鋳造加熱炉内に置かれる。溶
融金属は鋳型の上方に置かれた注入カップからカップ湯
道を通り鋳型を満たす。該鋳型は冷却プレートに面して
いる。溶融金属で満たされた鋳型は、初めに鋳造加熱炉
から引き出されるが、それは溶融金属を効果的な方向性
を有した凝固のためである。溶融金属で満たされた鋳型
は、引き出され、概して水平面内にある軸を中心に最大
１８０度の角度範囲で揺動される。鋳型の引き抜き中の
この限定した角度の揺動運動は、溶融金属中での合金元
素の偏析を減少させ、溶融金属が鋳型から注入カップを
へて流出するのを防止し得る。
発明によれば、溶融金属の方向性凝固のために、一般的
に水平に方向づけられている鋳型を使用する。鋳型は溶
融金属で満たされ、当初、鋳造加熱炉内に置かれる。溶
融金属は鋳型の上方に置かれた注入カップからカップ湯
道を通り鋳型を満たす。該鋳型は冷却プレートに面して
いる。溶融金属で満たされた鋳型は、初めに鋳造加熱炉
から引き出されるが、それは溶融金属を効果的な方向性
を有した凝固のためである。溶融金属で満たされた鋳型
は、引き出され、概して水平面内にある軸を中心に最大
１８０度の角度範囲で揺動される。鋳型の引き抜き中の
この限定した角度の揺動運動は、溶融金属中での合金元
素の偏析を減少させ、溶融金属が鋳型から注入カップを
へて流出するのを防止し得る。
【図１】溶融金属の方向性凝固装置の概略断面図であ
る。
る。
【図２】図１の２−２線に沿う概要の断面図であり、鋳
型の回転運動を示す図である。
型の回転運動を示す図である。
１０ 鋳型 １２ 金属冷却プレート １４ 加熱炉 １６ ラム １７ アクチュエータ
Claims (10)
- 【請求項１】 概して水平方向に相対移動させられると
ころの溶融金属が満たされる鋳型と鋳型用加熱炉とから
成り、前記鋳型の近傍に設けられた注入カップから溶融
金属が前記鋳型に導入され、概して水平方向に指向され
た鋳型軸線を中心に前記鋳型が最大でも１８０度の角度
で揺動させられ、前記鋳型は前記加熱炉に対し相対移動
させられることを特徴とする溶融金属の方向性凝固方
法。 - 【請求項２】 前記溶融金属で満たされる鋳型は、加熱
炉の中で冷却プレートに接して置かれ、鋳型の上部に置
かれた溶融金属注入用の開口部を有した注入カップに連
絡させられ、該鋳型は最大でも１８０度の角度で揺動さ
せられ該注入カップからの溶融金属の流失を防止するこ
とを特徴とする特許請求の範囲の請求項１に記載の溶融
金属の方向性凝固方法。 - 【請求項３】 前記注入カップは溶融金属が鋳型に流れ
込むように加熱炉の内部又は外部に延設されていること
を特徴とする特許請求の範囲の請求項２に記載の溶融金
属の方向性凝固方法。 - 【請求項４】 前記溶融金属を受け取る鋳型空洞を有す
るところの一般に水平に鋳造加熱炉中に置かれた鋳型
と、最大約１８０度の角度をほぼ水平面上にある鋳型軸
線で鋳型を揺動させる第一のアクチュエータと、鋳型と
加熱炉を相対的に直線移動させる第二のアクチュエータ
とを有することを特徴とする溶融金属の方向性凝固装
置。 - 【請求項５】 前記鋳型が冷却プレートに面して設けら
れ、該冷却プレートは鋳造加熱炉の外に設けられてラム
に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲の請
求項４に記載の溶融金属の方向性凝固装置。 - 【請求項６】 前記鋳型は最大３０度まで方向付けられ
ることを特徴とする特許請求の範囲の請求項５に記載の
溶融金属の方向性凝固装置。 - 【請求項７】 前記鋳型は上部に注入カップを有してい
ることを特徴とする特許請求の範囲の請求項４に記載の
溶融金属の方向性凝固装置。 - 【請求項８】 前記加熱炉中に位置させた鋳型に溶融金
属を導入する注入カップは鋳造加熱炉の外部に設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲の請求項７に記
載の溶融金属の方向性凝固装置。 - 【請求項９】 前記鋳型は、結晶スタータ空洞を冷却プ
レート近傍に有するとともに鋳型空洞に結晶セレクト流
路で連絡していいることを特徴とする特許請求の範囲の
請求項５に記載の溶融金属の方向性凝固装置。 - 【請求項１０】 前記結晶スタータ空洞は直接新潟空洞
に連絡されていることを特徴とする特許請求の範囲の請
求項５に記載の溶融金属の方向性凝固装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/301423 | 1999-04-28 | ||
| US09/301,423 US6257311B1 (en) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | Horizontal directional solidification |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000326064A true JP2000326064A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=23163285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000125706A Pending JP2000326064A (ja) | 1999-04-28 | 2000-04-26 | 溶融金属の方向性凝固方法及びその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6257311B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000326064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102773413A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-11-14 | 江苏万里活塞轴瓦有限公司 | 可控温半固态触变形模具 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6932143B2 (en) * | 2002-11-25 | 2005-08-23 | Charles H. Noble | Method and apparatus for centrifugal casting of metal |
| US20070169853A1 (en) * | 2006-01-23 | 2007-07-26 | Heraeus, Inc. | Magnetic sputter targets manufactured using directional solidification |
| RU2427446C2 (ru) * | 2009-10-28 | 2011-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ получения изделия из жаропрочных монокристаллических никелевых сплавов |
| CN103194791B (zh) * | 2013-04-24 | 2016-05-04 | 哈尔滨工业大学 | 大尺寸板状蓝宝石单晶体的水平定向区熔结晶制备方法 |
| WO2015116361A1 (en) | 2014-01-28 | 2015-08-06 | United Technologies Corporation | Casting apparatus and method for forming multi-textured, single crystal microstructure |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3741279A (en) | 1968-09-13 | 1973-06-26 | G Cole | Method of casting |
| US3844776A (en) | 1969-06-16 | 1974-10-29 | Ford Motor Co | Method of casting inoculated metals |
| DE2105750C3 (de) | 1971-02-08 | 1975-04-24 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Verwendung einer Chrombasislegierung zur Herstellung von Feingußoder FormguBkörhern |
| US4462454A (en) | 1981-11-12 | 1984-07-31 | Michigan Technological University | Method for reducing macrosegregation in alloys |
| US4726416A (en) | 1986-10-28 | 1988-02-23 | Wognum James N | Method and apparatus for continuous casting of metal |
| GB8712743D0 (en) | 1987-05-30 | 1987-07-01 | Ae Plc | Casting method |
| US5333565A (en) | 1992-10-30 | 1994-08-02 | Mim Industries, Inc. | Thread cutting via reciprocating arm with pockets and a trimming plate |
| LU88393A1 (fr) | 1993-08-20 | 1995-03-01 | Wurth Paul Sa | Lingotière de coulée continue |
| US5579824A (en) | 1993-11-29 | 1996-12-03 | Kawasaki Steel Corporation | Continuous casting process with vertical mold oscillation |
| AT404442B (de) | 1994-12-21 | 1998-11-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Stranggiesskokille |
| DE19541164B4 (de) | 1995-11-04 | 2005-02-17 | Sms Demag Ag | Oszillationseinrichtung für eine Stranggießkokille |
| DE19602554C1 (de) | 1996-01-25 | 1997-09-18 | Ald Vacuum Techn Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Gießen und gerichteten Erstarren von mehreren Gußkörpern |
| US5931214A (en) | 1997-08-07 | 1999-08-03 | Howmet Research Corporation | Mold heating vacuum casting furnace |
-
1999
- 1999-04-28 US US09/301,423 patent/US6257311B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-26 JP JP2000125706A patent/JP2000326064A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102773413A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-11-14 | 江苏万里活塞轴瓦有限公司 | 可控温半固态触变形模具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6257311B1 (en) | 2001-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3919256B2 (ja) | 方向性凝固した鋳造物を製作する方法とこの方法を実施するための装置 | |
| US10711617B2 (en) | Casting method, apparatus and product | |
| EP2606994B1 (en) | Induction stirred, ultrasonically modified investment castings and apparatus for producing | |
| JP3211754B2 (ja) | 半溶融成形用金属の製造装置 | |
| JP2004017158A (ja) | 方向性凝固方法および装置 | |
| CN106457371A (zh) | 钢带的半连续铸造 | |
| EP1531020B1 (en) | Method for casting a directionally solidified article | |
| KR200319469Y1 (ko) | 반응고 성형용 다이캐스팅 장치 | |
| US20020029863A1 (en) | Method for producing a cooled, lost-wax cast part | |
| JP2000326064A (ja) | 溶融金属の方向性凝固方法及びその装置 | |
| US6003587A (en) | Casting furnace, a casting method and a turbine blade made thereby | |
| US6263951B1 (en) | Horizontal rotating directional solidification | |
| EP1048759A1 (en) | Horizontal directional solidification | |
| JP4296566B2 (ja) | 鋳造用鋳込装置 | |
| EP2830792B1 (en) | Continuous casting process of metal | |
| JP2003520683A (ja) | ダイカスト方法および該ダイカスト方法を実施するためのダイカスト装置 | |
| US3543284A (en) | Process for casting single crystal shapes | |
| RU2010673C1 (ru) | Устройство для управления затвердеванием отливок | |
| JPH1085927A (ja) | 精密鋳造方法及び精密鋳造装置 | |
| JPH0335865A (ja) | 精密鋳造方法および精密鋳造装置 | |
| CN101410204B (zh) | 用于连续或半连续铸造金属的装置 | |
| JP6986945B2 (ja) | 鋳造方法および鋳造品 | |
| JP4959897B2 (ja) | 液体金属の離心供給源を備える鋳造装置及び方法 | |
| JP2001293550A (ja) | 微結晶インゴットの製造方法と装置 | |
| RU2238170C2 (ru) | Способ получения отливок направленной кристаллизацией |