JP2576685B2 - 精密鋳造装置 - Google Patents
精密鋳造装置Info
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Description
本発明は、金属、とくに化学的に活性で融点の高い、
チタンおよびその合金の精密鋳造に使用する装置に関す
る。
チタンおよびその合金の精密鋳造に使用する装置に関す
る。
軽量かつ耐熱性を要求される機械部品、たとえば自動
車エンジンのターボチャージャーに使用するホットホイ
ールは、チタンまたはその合金の精密鋳造により製造さ
れている。 チタンおよびその合金は酸化物系のセラミックスと反
応しやすいから、溶解はスカル炉を用いたアーク溶解に
よることが多いが、この溶解法は溶湯温度を高くするこ
とができない。溶湯温度が低い条件下に、鋳型と溶湯と
の反応を抑制するため鋳型の予熱温度を低くすると、溶
湯を鋳型の隅々まで行きわたらせることが困難になる。 こうした湯回り不良をなくすために、遠心力を利用し
た鋳造法が行なわれているが、装置が大掛りになり能率
が悪いばかりか、湯流れの乱れに起因する空洞欠陥が生
じやすいという悩みがある。
車エンジンのターボチャージャーに使用するホットホイ
ールは、チタンまたはその合金の精密鋳造により製造さ
れている。 チタンおよびその合金は酸化物系のセラミックスと反
応しやすいから、溶解はスカル炉を用いたアーク溶解に
よることが多いが、この溶解法は溶湯温度を高くするこ
とができない。溶湯温度が低い条件下に、鋳型と溶湯と
の反応を抑制するため鋳型の予熱温度を低くすると、溶
湯を鋳型の隅々まで行きわたらせることが困難になる。 こうした湯回り不良をなくすために、遠心力を利用し
た鋳造法が行なわれているが、装置が大掛りになり能率
が悪いばかりか、湯流れの乱れに起因する空洞欠陥が生
じやすいという悩みがある。
本発明の目的は、こうした技術の現状を打破して、チ
タンやその合金のような活性で高融点の金属を能率よく
鋳造することができ、かつ高い良品率を実現する鋳造装
置を提供することにある。
タンやその合金のような活性で高融点の金属を能率よく
鋳造することができ、かつ高い良品率を実現する鋳造装
置を提供することにある。
本発明の精密鋳造装置は、第１図および第２図に示す
ように、金属を誘導加熱により溶融する溶解室と、溶融
金属を鋳造する鋳型を収容した鋳造室とを、溶解室を下
方に鋳造室を上方に配置するとともに、両者を横方向に
スライドさせて接続し、また遮断することができるよう
に構成し、鋳造室を内外二重筒として内筒の内部に鋳型
を保持し、内筒と外筒との間を気密に区分して内筒が外
筒内を摺動的に上昇し、また下降して元の位置に戻るこ
とができる構造とし、それにより、鋳型下部から下方に
延びるスノートを二重筒の摺動により溶解室内の溶融金
属に対して進退可能に設け、溶解室と鋳造室との雰囲気
ガスおよびその圧力を制御する手段を付加してなる。 鋳造室上部と鋳型の詳細は、第３図および第４図に示
すとおりである。
ように、金属を誘導加熱により溶融する溶解室と、溶融
金属を鋳造する鋳型を収容した鋳造室とを、溶解室を下
方に鋳造室を上方に配置するとともに、両者を横方向に
スライドさせて接続し、また遮断することができるよう
に構成し、鋳造室を内外二重筒として内筒の内部に鋳型
を保持し、内筒と外筒との間を気密に区分して内筒が外
筒内を摺動的に上昇し、また下降して元の位置に戻るこ
とができる構造とし、それにより、鋳型下部から下方に
延びるスノートを二重筒の摺動により溶解室内の溶融金
属に対して進退可能に設け、溶解室と鋳造室との雰囲気
ガスおよびその圧力を制御する手段を付加してなる。 鋳造室上部と鋳型の詳細は、第３図および第４図に示
すとおりである。
第１図および第２図において、溶解室（１）は水冷銅
ルツボ（11）をそなえていて、鋳造室（２）の外筒（2
2）の下端が、スライドする水冷銅定盤（12）と一体で
ある。水冷銅ルツボは無底であり、溶融すべき金属は、
その内径に適合する断面形状の母材（６）の形で下方か
ら供給され、溶解−鋳造により消費された分を、この母
材を押し上げることにより補給する。誘導コイル（３）
により加熱され溶融した金属は、その内部の渦電流によ
ってもたらされる反撥力のため、図示したような溶融金
属（７）の湯柱となって、ルツボ癖とはほとんど接触せ
ずに存在する。 溶解室内、とくに溶融金属（７）の温度は、第１図に
みるように、その上方に設けた測温プリズム（13）のよ
うな非接触型の温度計により測定できる。誘導加熱によ
る溶解は、スカル炉とちがって溶湯に任意のスーパーヒ
ートを与えることができる。溶融金属（７）の温度が鋳
造に適する温度に達したならば、第２図に示すように、
溶解室（１）に対して鋳造室（２）をスライドさせ、前
者の真上に後者を位置させたのち、前記の二重筒構造に
より鋳造室の外筒（22）の中で内筒（21）を下方に移動
させ、鋳型（４）の下部に設けたスノート（５）を溶融
金属（７）中に浸漬する。ここで溶解室（１）および鋳
造室の外筒（22）内のガス圧力と鋳造室の内筒（21）内
のガス圧力とを制御し、両者の間に、溶融金属（７）を
スノート（５）を通して押し上げ（または吸い上げ）る
に足る圧力差を与えることによって、溶融金属が鋳型
（４）内に移行する。 溶解室および鋳造室の雰囲気は、鋳造する金属に対し
て不活性なガスとすべきであって、チタンおよびチタン
合金にはアルゴンが適当である。両室における雰囲気ガ
スの圧力差の与え方にはつぎの諸態様があり、そのいず
れを採用してもよい。 イ） 溶解室内がほぼ大気圧であって、鋳造室内はそれ
より50〜760Torr低い圧力 ロ） 溶解室内が大気圧より低い圧力であって、鋳造室
内はそれよりさらに低い圧力 ハ） 鋳造室内がほぼ大気圧であって、溶解室内がそれ
より高い圧力 ニ） 溶解室内が大気圧より高い圧力であって、鋳造室
内が大気圧より低い圧力 押湯の分を含めて適量の溶融金属が鋳型（４）内に注
入されたならば、短時間そのまま保持することによって
湯道内の溶融金属が凝固するから、ガス圧力の差を解消
して元に戻す。それにより、スノート（５）内にあった
余分の溶融金属が溶解室（１）内に戻り、再び誘導加熱
を受ける。 鋳造室の内筒（21）を後退すなわち上昇させて、鋳造
室（２）全体を横方向にスライドすれば、溶解室（１）
との間は遮断されて、第１図の配置に戻る。鋳造室上部
の蓋（23）を開いて鋳型（４）をとり出し、鋳造品を得
る。その間、溶解室（１）においては再び金属の溶融と
加熱が行なわれ、次のサイクルのための溶湯が形成され
る。鋳造室には、いうまでもなく新しい鋳型を配置して
次のサイクルにそなえる。このとき鋳型を予熱しておく
ことはもちろんであるが、前述のように溶湯に対して十
分なスーパーヒートを与えることができるから、予熱温
度は低くてすむ。たとえばTi-6Al-4V合金の場合、従来
は1000℃程度に予熱していたものが、本発明によれば50
0℃近辺でよい。
ルツボ（11）をそなえていて、鋳造室（２）の外筒（2
2）の下端が、スライドする水冷銅定盤（12）と一体で
ある。水冷銅ルツボは無底であり、溶融すべき金属は、
その内径に適合する断面形状の母材（６）の形で下方か
ら供給され、溶解−鋳造により消費された分を、この母
材を押し上げることにより補給する。誘導コイル（３）
により加熱され溶融した金属は、その内部の渦電流によ
ってもたらされる反撥力のため、図示したような溶融金
属（７）の湯柱となって、ルツボ癖とはほとんど接触せ
ずに存在する。 溶解室内、とくに溶融金属（７）の温度は、第１図に
みるように、その上方に設けた測温プリズム（13）のよ
うな非接触型の温度計により測定できる。誘導加熱によ
る溶解は、スカル炉とちがって溶湯に任意のスーパーヒ
ートを与えることができる。溶融金属（７）の温度が鋳
造に適する温度に達したならば、第２図に示すように、
溶解室（１）に対して鋳造室（２）をスライドさせ、前
者の真上に後者を位置させたのち、前記の二重筒構造に
より鋳造室の外筒（22）の中で内筒（21）を下方に移動
させ、鋳型（４）の下部に設けたスノート（５）を溶融
金属（７）中に浸漬する。ここで溶解室（１）および鋳
造室の外筒（22）内のガス圧力と鋳造室の内筒（21）内
のガス圧力とを制御し、両者の間に、溶融金属（７）を
スノート（５）を通して押し上げ（または吸い上げ）る
に足る圧力差を与えることによって、溶融金属が鋳型
（４）内に移行する。 溶解室および鋳造室の雰囲気は、鋳造する金属に対し
て不活性なガスとすべきであって、チタンおよびチタン
合金にはアルゴンが適当である。両室における雰囲気ガ
スの圧力差の与え方にはつぎの諸態様があり、そのいず
れを採用してもよい。 イ） 溶解室内がほぼ大気圧であって、鋳造室内はそれ
より50〜760Torr低い圧力 ロ） 溶解室内が大気圧より低い圧力であって、鋳造室
内はそれよりさらに低い圧力 ハ） 鋳造室内がほぼ大気圧であって、溶解室内がそれ
より高い圧力 ニ） 溶解室内が大気圧より高い圧力であって、鋳造室
内が大気圧より低い圧力 押湯の分を含めて適量の溶融金属が鋳型（４）内に注
入されたならば、短時間そのまま保持することによって
湯道内の溶融金属が凝固するから、ガス圧力の差を解消
して元に戻す。それにより、スノート（５）内にあった
余分の溶融金属が溶解室（１）内に戻り、再び誘導加熱
を受ける。 鋳造室の内筒（21）を後退すなわち上昇させて、鋳造
室（２）全体を横方向にスライドすれば、溶解室（１）
との間は遮断されて、第１図の配置に戻る。鋳造室上部
の蓋（23）を開いて鋳型（４）をとり出し、鋳造品を得
る。その間、溶解室（１）においては再び金属の溶融と
加熱が行なわれ、次のサイクルのための溶湯が形成され
る。鋳造室には、いうまでもなく新しい鋳型を配置して
次のサイクルにそなえる。このとき鋳型を予熱しておく
ことはもちろんであるが、前述のように溶湯に対して十
分なスーパーヒートを与えることができるから、予熱温
度は低くてすむ。たとえばTi-6Al-4V合金の場合、従来
は1000℃程度に予熱していたものが、本発明によれば50
0℃近辺でよい。
図面に示す構造の装置を使用して、Ti-6Al-4V合金から
ホットホイールを鋳造した。 その成績を、従来の代表的な技術である、消耗電極を
使用した真空アークスカル溶解−真空中遠心鋳造の製法
によった場合の成績と比較して示せば、つぎのとおりで
ある。（鋳型はどちらも４個どり） サイクル 良品率 本発明 ５分間 70％ 比較例 １時間 10％
ホットホイールを鋳造した。 その成績を、従来の代表的な技術である、消耗電極を
使用した真空アークスカル溶解−真空中遠心鋳造の製法
によった場合の成績と比較して示せば、つぎのとおりで
ある。（鋳型はどちらも４個どり） サイクル 良品率 本発明 ５分間 70％ 比較例 １時間 10％
本発明によれば、チタンまたはチタン合金のような活
性で高融点の金属からホットホイールのような精密な鋳
造品を製造するときに、短縮されたサイクルで鋳造を行
ない、著しく向上した良品率をもって製品を得ることが
できる。
性で高融点の金属からホットホイールのような精密な鋳
造品を製造するときに、短縮されたサイクルで鋳造を行
ない、著しく向上した良品率をもって製品を得ることが
できる。
第１図および第２図は、本発明の精密鋳造装置の構成と
作用を説明するための縦断面図であって、第１図は溶解
工程、第２図は鋳造工程をそれぞれ示す。 第３図は、第１図および第２図における鋳造室の内筒と
鋳型との詳細を示す拡大縦断面図である。第４図は鋳型
の、第３図と直角な方向の縦断面である。 １……溶解室 11……水冷銅ルツボ、12……水冷銅定盤、13……測温プ
リズム ２……鋳造室 21……内筒、22……外筒、23……蓋 ３……コイル ４……鋳型 ５……スノート ６……母材 ７……溶融金属
作用を説明するための縦断面図であって、第１図は溶解
工程、第２図は鋳造工程をそれぞれ示す。 第３図は、第１図および第２図における鋳造室の内筒と
鋳型との詳細を示す拡大縦断面図である。第４図は鋳型
の、第３図と直角な方向の縦断面である。 １……溶解室 11……水冷銅ルツボ、12……水冷銅定盤、13……測温プ
リズム ２……鋳造室 21……内筒、22……外筒、23……蓋 ３……コイル ４……鋳型 ５……スノート ６……母材 ７……溶融金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２２Ｄ 23/00 Ｂ２２Ｄ 23/00 Ｆ
Claims (5)
- 【請求項１】金属を誘導加熱により溶融する溶解室と、
溶融金属を鋳造する鋳型を収容した鋳造室とを、溶解室
を下方に鋳造室を上方に配置するとともに、両者を横方
向にスライドさせて接続し、また遮断することができる
ように構成し、鋳造室を内外二重筒として内筒の内部に
鋳型を保持し、内筒と外筒との間を気密に区分するとと
もに内筒が外筒内を摺動的に上昇し、また下降して元の
位置に戻ることができる構造とし、それにより鋳型下部
から下方に延びるスノートを二重筒の摺動により溶解室
内の溶融金属に対して進退可能に設け、溶解室と鋳造室
との雰囲気ガスおよびその圧力を制御する手段を付加し
てなる活性金属の精密鋳造装置。 - 【請求項２】溶解室を無底の水冷銅ルツボ製とし、溶融
すべき金属をこの銅ルツボの内部と同じ断面形状の棒の
形で、ルツボの下方から連続的に供給するように構成し
た請求項１の装置。 - 【請求項３】金属の溶融時に溶解室上部に非接触型の温
度計が位置し、溶解室内の温度を測定できるように構成
した請求項１の装置。 - 【請求項４】溶解室および鋳造室の雰囲気ガスとしてア
ルゴンを使用し、鋳造時のアルゴンガスの圧力をつぎの
組み合わせのいずれかとするように構成した請求項１の
装置。 イ） 溶解室内がほぼ大気圧であって、鋳造室内はそれ
より50〜760Torr低い圧力 ロ） 溶解室内が大気圧より低い圧力であって、鋳造室
内はそれよりさらに低い圧力 ハ） 鋳造室内がほぼ大気圧であって、溶解室内がそれ
より高い圧力 ニ） 溶解室内が大気圧より高い圧力であって、鋳造室
内が大気圧より低い圧力 - 【請求項５】チタンまたはその合金の精密鋳造に使用す
るための、請求項１ないし３のいずれかの装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31135490A JP2576685B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 精密鋳造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31135490A JP2576685B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 精密鋳造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04182056A JPH04182056A (ja) | 1992-06-29 |
| JP2576685B2 true JP2576685B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=18016148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31135490A Expired - Lifetime JP2576685B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 精密鋳造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2576685B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9501263D0 (en) * | 1995-01-23 | 1995-03-15 | Snowden Pte Ltd | A door assembly |
| JP2830777B2 (ja) * | 1995-04-25 | 1998-12-02 | 大同特殊鋼株式会社 | 金属の鋳造方法とその装置 |
| CN104174831B (zh) * | 2014-09-02 | 2017-01-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种高体积分数增强相钛基复合材料铸件的铸造方法 |
| CN210359181U (zh) * | 2018-03-08 | 2020-04-21 | 边仁杰 | 气缸压铸装置 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP31135490A patent/JP2576685B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04182056A (ja) | 1992-06-29 |
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