CN104302424B - 非晶态合金的成形方法和利用该成形方法制造的成形品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的非晶态合金的成形方法和利用该成形方法制造的成形品,无论非晶态合金、尤其是金属玻璃的成分或成形品的形状等如何,其加工自由度都高,且能够进一步减少成形品的气孔;该非晶态合金的成形方法包括:熔解非晶态合金的熔解工序,向位于该非晶态合金的熔融金属下方的铸造模注入熔融金属并进行抽真空的差压铸造工序,以及加工工序,在该加工工序中,通过对该铸造模内的熔融金属进行加热加压,从而在将熔融金属维持于过冷状态的同时进行加工。
Description
技术领域
本发明涉及质量佳且形状自由度高的非晶态合金的成形方法和利用该成形方法制造的成形品。尤其涉及能够在铸造模内维持过冷状态的同时对金属玻璃进行加工的成形方法、以及利用该成形方法制造的单轴偏心螺杆泵的转子等成形品。
背景技术
一般而言,作为非晶态合金的一种的金属玻璃,具有能够保持高强度、高硬度等机械强度且杨氏模量低(容易挠曲)这一普通金属所不具备的特殊力学性能。因此,期待将金属玻璃有效地利用到各种材料中,并且,期待应用于直径小的棒状部件、例如后述的单轴偏心螺杆泵的转子等中。
目前,在非晶态合金的成形方法中,将熔融金属浇注到水冷铸模内而进行制造。例如,在专利文献1(日本公报、特开2002-224249号)中,利用高频感应加热线圈进行加热而将非晶态合金部件的合金材料熔解后,将熔融金属浇注到水冷铸模中,并在模具内对熔融金属进行急冷。
但是,在专利文献1中,由于向铸造模的浇注仅仅只是灌入熔融金属,因此,容易卷入周围的大气气体,并且,由于进行急冷而导致在排出上述卷入气体或熔解时吸附了周围大气气体的吸留气体之前熔融金属就已经凝固,从而存在上述气体被封闭在金属玻璃中而产生各种大小的气孔这一问题。这些气孔是指存在于金属玻璃的材料内的细孔等的空隙部分,在铸造成形品中成为材料的机械强度大幅降低的原因。
另外,在例如专利文献2(日本公报、特开2006-175508号)中公开了下述非晶态合金的成形方法:即,熔解非晶态合金并将熔融金属灌入铸造模中,通过对该铸造模内的熔融金属进行冲压而进行加压并急冷,从而将非晶态合金成形这一方法。根据该成形方法,由于对铸造模内的熔融金属进行冲压而进行加压并急冷,因此将成为气孔产生原因的熔融金属内的气体强制性地挤出,从而能够减少内部的气孔,该成形方法在这一点上是有利的。
但是,在专利文献2的非晶态合金的成形方法的情况下,由于采用在向铸造模内灌入熔融金属之后进行加压而挤出气孔然后进行急冷的工序,因此,在制造小的成形品时在向铸造模内灌入熔融金属的期间熔融金属缓慢地冷却而发生结晶化,从而导致不会形成非晶态合金,因而存在成形品的形状或大小依赖于熔融金属的材质或熔融金属量从而成形品的加工自由度小这一缺点。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本公报、特开2002-224249号
专利文献2:日本公报、特开2006-175508号
发明内容
本发明是为了解决上述课题而创造的,其目的在于提供一种:无论非晶态合金、尤其是金属玻璃的成分或成形品的形状等如何,其加工自由度都高,且能够进一步减少成形品的气孔的非晶态合金的成形方法和利用该成形方法制造的成形品。
本发明的非晶态合金的成形方法包括:熔解合金的熔解工序,向位于该合金的熔融金属下方的铸造模注入熔融金属并进行抽真空的差压铸造工序,以及加工工序,在该加工工序中,通过在保持高温的状态下对该铸造模内的浇注金属进行加压,从而在将熔融金属维持于过冷状态的同时进行加工。
根据本发明,在将非晶态合金成形时,通过以将非晶态合金的熔融金属注入铸造模后的状态进行抽真空而将熔融金属迅速地填充于小型铸造模内,此时产生的气孔等通过对熔融金属进行加压而被减少。
此时,能够在下降至比金属的结晶化温度低且比该金属的玻璃化转变温度高的、处于结晶化温度和玻璃化转变温度之间的温度范围(过冷温度范围)的温度区域内,使熔融金属充分地填充至铸造模内。因此,能够提供减少气孔的小形状或者纵横比大的形状、或者要求铸造模内的熔融金属流动性高的成形品。
尤其是,此处所述的非晶态合金优选为金属玻璃。
金属玻璃是非晶态合金的一种,是能够明显观察到玻璃化转变的金属。在本发明中,以过冷流体的状态对该金属玻璃进行加工。即,在金属温度降低但未变为晶相的时间范围内进行加工并确认熔融金属的流动性,然后在铸造模内维持熔融金属的温度的同时对熔融金属进行强力的加压加工。由此,能够以大块形状制造气孔被压扁而没有缺陷的形状的金属玻璃成形品。因此,通过使加工工序的条件最佳化,而能够期待成形品的批量生产性效果,从而谋求低成本化。
另外,上述加工工序中的浇注金属的加热是通过对配置在铸造模外周的线圈流通高频电流而进行。
浇注金属的加热,例如是通过对卷绕在铸造模外周的线圈流通高频电流而从铸造模的外部向内部进行热传导(高频感应加热)。根据该方法,能够通过控制线圈电流来对熔融金属的温度进行控制,因此该方法在容易根据熔融金属或外部大气的变化控制温度这一点上是有利的。
另外,浇注金属的加热可以通过对铸造模照射红外线而进行,也可以对铸造模照射红外线并利用辐射热进行加热。
另一方面,关于加工工序中的熔融金属的加压,可以考虑利用气体从铸造模上所设置的孔对熔融金属进行加压的方法。
利用气体对熔融金属加压时,只要确保向铸造模的出入孔流入气体方法和气密性,就不需要特别准备机械加压装置,能够对熔融金属全部均匀地施加压力。
另外,加工工序中的熔融金属的加压,也可以采用利用液压传动装置从铸造模上所设置的孔对熔融金属进行加压的方法。
在利用液压传动装置对熔融金属进行加压时,由于是直接地机械地对熔融金属进行加压,因此在不存在如气体加压那样由于气体的压缩等造成响应偏差这一点上是有利的。
利用上述非晶态合金的成形方法制造的成形品,即使是金属玻璃也能制造成高精度的大块状。因此,即使是纵横比大的微细形状的单轴偏心螺杆泵的转子,仅通过使加热、加工条件最佳化,便也能够制造高机械强度及高反复疲劳强度的成形品。
(发明效果)
根据本发明,能够通过对熔融金属加压而减少气孔等,并且能够在铸造模内维持过冷状态的同时进行形状加工,因此,能够容易地提供各种形状、大小、成分的非晶态合金的成形品。
附图说明
图1中的(a)表示非晶态合金的比热容曲线,(b)表示金属玻璃的比热容曲线。
图2是表示现有技术下的非晶态合金和金属玻璃的转变图。
图3是表示将金属玻璃制的单轴偏心螺杆泵的转子1的成形工序按时间序列模式化后的图。
图4是将图3的模式图流程化后的流程图。
图5是表示在本发明的非晶态合金的成形方法的加工工序(粘性流动加工工序)中铸造模内的金属玻璃熔融金属的比热容曲线。
图6是将从侧面观察的实施本发明成形方法的成形装置的形态模式化后的部分侧视图。
图7中的(a)表示将图6的成形装置中的铸造模放大进行观察的横剖面图,(b)表示从上方观察的右端附近的注入口的放大俯视图,(c)表示(a)的侧视图。
图8是表示单轴偏心螺杆泵的图。
(符号说明)
1 转子 2 标准棒条
3 切片 4 铸造模
4a 注入口 4b 左端开口
4c 右端开口 4d 接受部
4e 上模用冷却水管 4f 下模用冷却水管
4g 上模侧冷却水道 4h 下模侧冷却水道
4i 注入孔 4j 成形用间隙
5 线圈 6 滚牙
6a 上部滚牙 6b 下部滚牙
7 熔融金属(金属玻璃) 8 加压用活塞
9 线性滑块 10 支撑部件
11 浇注用管 12 陶瓷加热器
13 切片储存管 14 气体导入口
15 真空室 16 液压传动装置
具体实施方式
首先,对在本发明的非晶态合金的成形方法中成为成形对象的非晶态合金(amorphous alloy)、尤其是金属玻璃进行说明。
普通的金属、合金具有原子呈周期性排列的晶体结构,但是,一旦加热熔化则变为液体,且变为原子呈无规则地密集堆积的结构。将这种不具有周期性结构的状态称为“非晶态(amorphous)”,通常情况下合金在从液体状态凝固时会变化为晶体,但规定的合金在急速冷却时会在保持非晶态结构的状态下形成固体。将这类合金称为“非晶态合金”。将该非晶态合金中的显示出作为玻璃特征之一的玻璃化转变(glass transition)的合金称为“金属玻璃”。
图1中的(a)示出非晶态合金的比热容曲线,(b)示出金属玻璃的比热容曲线。如从图1(a)的比热容曲线中可以看出:一般情况下,非晶态合金在通过加热到达玻璃化转变温度Tg之前到达结晶化温度Tx并进行结晶化。因此,未观察到玻璃化转变。
另一方面,如图1(b)所示,在过冷液体呈稳定、即非晶态结构稳定且相对于结晶化具有抵抗力的非晶态合金的情况下,在升温时会在到达结晶化温度Tx之前先到达玻璃化转变温度Tg,并且,在变为比结晶化温度Tx高温之后才开始进行结晶化。将这种玻璃化转变温度Tg位于比结晶化温度Tx低的温度范围内的非晶态合金称为“金属玻璃”,由此区分普通的非晶态合金(Tx<Tg)和金属玻璃(Tx>Tg)。
接下来,参照图2中的非晶态合金和金属玻璃的转变图对两者之间的区别进行说明。
左侧的虚线(a)表示普通的非晶态合金。普通的金属在温度变为熔点Tm以下时发生固化,并且只要没有进一步被高速急冷便在温度变为玻璃化转变温度Tg以下时进行结晶化,加工硬化现象也加剧。
另一方面,右侧的虚线(b)表示金属玻璃。金属玻璃即使在温度变为熔点Tm以下时过冷范围也很大,因此,能够经过长时间成形出具有一定程度厚度的大块状制品。
接着,对本发明的非晶态合金的成形方法所涉及的基本构成进行说明。
如上所述,在该成形方法中,将金属玻璃的熔融金属注入铸造模中,通过对铸造模内的熔融金属进行加热、加压而在将熔融金属维持于过冷状态的同时进行加工。在此,作为利用该成形方法成形的成形品,例示出金属玻璃制的单轴偏心螺杆泵的转子的情况。另外,对于单轴偏心螺杆泵及其应用例,之后进行说明。
图3是表示将金属玻璃制的单轴偏心螺杆泵的转子1的成形工序按时间序列模式化后的图,在图4中将图3的模式图流程化而进行表示(具体的装置构成例之后进行说明)。
关于金属玻璃材料,使用如图3(a)所示的柱状的标准棒条2来作为金属玻璃材料的基准材料。标准棒条2是考虑到机械物理性能后选定并混合合金而制造的。在此,作为转子1的候补材料,可以考虑铸造性出色的Pd基合金或成本低且批量生产率佳的Ni基合金等。关于标准棒条2,如图3(b)所示,沿轴向分割标准棒条2并将分割成一个转子1分量的切片(pellet)3进行层叠并储存。然后,通过将该切片3加热而形成金属玻璃的熔融金属(参照图4中的步骤1(以下仅记载步骤编号))。
接着,进入将金属玻璃的熔融金属7注入铸造模4中的工序(步骤2)。此处的工序称为“差压铸造工序”,将利用气体进行加压后的熔融金属7从图3(c)的纸面左端的入口注入铸造模4(步骤3),并从图3(c)的纸面右端的出口处利用真空泵(后述)进行抽真空(步骤4)。关于熔融金属7的注入,在图3(c)中是从铸造模4的上模4-1和下模4-2之间间隙的左端入口注入的,但也可以考虑如图7所示在上方设置注入口4a并从该注入口4a注入。
在执行差压铸造工序的情况下,熔融金属7被充分地填充至铸造模4内,因此,即使成形品是如转子1那样纵横比大的细形状物体等时也是有利的,但另一方面,熔融金属7中会产生大量的气孔等。当在产生了大量该气孔的状态下直接冷却熔融金属并制造成形品时,无法充分地确保成形品的机械强度。为了减少该气孔,在本发明的成形方法中追加图3(d)所示的粘性流动加工工序(步骤5)。
如图3(d)所示,在粘性流动加工工序(步骤5)中,对铸造模4内的熔融金属7进行加热并加压。即,在粘性流动加工工序中,在铸造模4内同时进行高温控制(步骤6)和加压处理(步骤7),其中,加压处理是如以箭头F所示从两侧对铸造模4的出口和入口进行加压,高温控制是通过使来自交流电源的高频线圈电流在卷绕于铸造模4外周的线圈5中流通而将铸造模4加热。
在高频感应加热的情况下,通过热传导从铸造模4的外表面对铸造模4内部的熔融金属7进行加热,并且,对于其温度控制,采用例如PID控制(Proportional-Integral-Derivative Controller)。
作为高温控制(步骤6)的高频感应加热,由于线圈电流和温度升降的偏差小,因而优选高频感应加热,此外也可以考虑使用红外线或辐射热。另外,关于加压处理(步骤7),利用惰性气体施加压力这一方法由于能够以简单的构成提供压力,因此就这一点而言是有利的。此外,作为加压处理也可以考虑使用液压传动装置(actuator)对铸造模4的出口和入口直接进行加压这一方法。
参照图5的比热容曲线对该粘性流动加工中的铸造模4内的熔融金属7的加工过程进行说明。在此,作为成形品(转子1)的材料,示出金属玻璃Pd合金的情况。
所谓的粘性流动加工是指以过冷流体的状态进行的加工,且是指从熔点Tm至玻璃化转变温度Tg之间的温度下进行的加工。当在Pd合金的金属温度降低但未变为晶相的时间范围内进行加工并确认其流动性,然后在铸造模4中维持熔融金属的温度的同时对熔融金属进行强力的加压加工时,气孔被压扁而使得气孔数量大幅减少,从而能够得到没有缺陷的形状。
在图5中表示熔点Tm为400℃的Pd合金,铸造后在从380℃的结晶化温度Tx至350℃的玻璃化转变温度Tg的温度范围内,以冷却速度为约1℃/秒以上的速度梯度的方式维持粘性流动性并进行加压加工。由此,形成非晶态的金属玻璃。当设定该粘性流动加工的最佳条件时,能够期待成形品的批量生产性效果,从而谋求低成本化。
再返回图3进行说明。在进行了图3(d)所示的粘性流动加工之后,通过进行冷却而结束过冷状态并固化(步骤8)。虽未图示,但该冷却处理通常是通过将注入有熔融金属7的状态的铸造模4水冷至玻璃化转变温度Tg以下而进行(详细例子之后叙述)。例如在图5中所示的上述Pd合金的情况下,是急冷至350℃以下。然后,将铸造模4的上模4-1和下模4-2分开(分模),从而将固化的金属玻璃7从铸造模4内取出(步骤9)。
从铸造模4内取出的金属玻璃、即作为大致成形品的转子1中,形成有分型线。因此,如图3(e)所示进行精轧加工(步骤10)。精轧加工是为了提高尺寸精度而通过滚牙6进行的加工,在此例示出使形成为与转子1的形状相一致形状的上部滚牙6a和下部滚牙6b绕轴旋转的同时将转子1夹入的情况。另外,也可以采用使用两个旋转的圆板牙作为滚牙6并夹入转子1从而进行轧制的方法。然后,对于如图3(f)所示进行了精轧加工后的转子1,最后通过电解抛光等对表面进行抛光精磨而完成制造(步骤11)。
接下来,在图6~图7中示出实际地执行参照图3~图4所说明的本发明的成形方法的、金属玻璃的成形装置的具体构成例。图6是将从侧面观察的执行本发明成形方法的成形装置的形态模式化的部分侧视图。另外,图7是将从侧面观察的图6的成形装置中的铸造模4放大进行表示的剖视图。
如图6所示,采用从上方注入金属玻璃的熔融金属的构成,并且,从铸造模4的右侧上表面的注入口4a注入铸造模4内。关于将熔融金属注入铸造模4内的注入管11,如箭头X所示其下端进行上升或下降,在进行注入时与注入口4a连接,在不进行注入时远离注入口4a。
另外,关于金属玻璃材料,是将切片3配置到切片储存管13内,并利用位于切片储存管13下方的陶瓷加热器12进行加热而将切片3熔化,其中,切片3是通过将标准棒条2按照投入铸造模4的一次分量进行切断而得到(参照图3(a)、(b))。然后,使金属玻璃的熔融金属通过浇注用管11,并从浇注用管11的下端利用惰性气体进行加压的同时注入到铸造模4内。在此,在注入熔融金属时作为加压用而使用的惰性气体,是从设置在切片储存管13上方的气体导入口14被引导至注入用管11的下端。
铸造模4的外周卷绕有线圈5,如上所述通过使来自交流电源的高频电流在该线圈5中流通而对铸造模4进行加热处理(参照图3(d)及图4中的步骤6)。另外,铸造模4由支撑部件10支撑。该铸造模4和支撑部件10设置在虚线所示的真空室15内,在向铸造模4内注入熔融金属时,通过从铸造模4的间隙或左端开口4b及右端开口4c进行抽真空而使熔融金属(金属玻璃)充分地遍布模具内部。
另外,上述熔融金属7在铸造模4的内部被进行加热处理的同时进行加压处理(参照图3(d)及图4中的步骤7),在图6所采用的构成中,通过利用加压用活塞(配置在参考符号8的内部)从两侧夹持左端开口4b和右端开口4c而进行加压。该加压用活塞8的运动虽未图示,但可以通过沿箭头Y方向进行往复运动的线性滑块9进行,此外也可以配置专用的液压传动装置16。另外,作为熔融金属7的加压处理的方法,也可以采用利用惰性气体从左端开口4b和/或右端开口4c进行加压的方法。
接下来,参照图7(a)的横剖面图对图6所示的铸造模4的详细例进行说明。在图7(a)中省略了线圈5。
首先,通过将注入用管11(仅图示于图6中)下端的喷嘴与位于铸造模4的右侧的注入口4a连接而注入金属玻璃的熔融金属7。如图7(b)所示,注入口4a从椭圆状凹陷部分、即接受部4d的最深部起朝向内部的成形用间隙4j贯通。该接受部4d作为用于将注入用管11下端的喷嘴引导至注入口4a的导孔发挥作用。在将熔融金属7从注入口4注入时利用氩气等惰性气体进行加压并推入这一点,与上述相同。成形用间隙4j在铸造模4内沿着轴向延伸,并且,熔融金属被填充于该成形用间隙4j内。
在铸造模4的周围配设有使冷却水沿着轴方向流动的冷却水道,并且,将冷却了铸造模4后的水从左侧的冷却水管排除至外部。例如,在上模4-1的内部形成有朝向轴向延伸的上模用冷却水道4g。而且,上模用冷却水道4g在铸造模4的左端位置处与上模用冷却水管4e连接,从而将冷却水排出至外部。在此,上模用冷却水道4g从铸造模4的左端附近朝向轴向右侧延伸,并且在到达右端附近时折返而朝向轴向左侧返回,直至到达上模用冷却水管4e。图7(c)中示出(a)的左侧视图,从该图中也可以明显看出下述情况。例如,冷却水从图7(c)右侧的上模用冷却水管4e流入,并从左侧的上模用冷却水管4e排出。
另外,虽然上述说明中对上模用冷却水道4g折返一次的情况进行了说明,但也可以考虑通过进一步折返多次而提高冷却性能的情况。
另外,在下模4-2中也配设有与上模4-1中的冷却结构相同的冷却结构。例如,在下模4-2的内部形成有朝向轴向延伸的下模用冷却水道4h,下模用冷却水道4h在铸造模4的左端位置处与下模用冷却水管4f连接,从而将冷却水排出至外部。下模用冷却水道4h从铸造模4的左端附近朝向轴向右侧延伸,并在到达右端附近时折返而朝向轴向左侧返回,直至到达下模用冷却水管4f,在这一点上,下模用冷却水道4h与上模用冷却水道4g也是相同的。
另外,利用支撑部件10将铸造模4的两端部夹持这一点,与上述在图6等说明的情况相同。
接下来,对使用本发明的金属玻璃等非晶态合金的成形方法成形的成形品进行说明。在此,作为成形品例示出单轴偏心螺杆泵的转子。
以下,对作为金属玻璃成形品的转子(图8中以参考符号130标注)和将该转子作为其中一个零件的单轴偏心螺杆泵100进行说明。
在图8中示出单轴偏心螺杆泵100。该单轴偏心螺杆泵100安装在例如工业机器人的手臂前端等部位,通过从该单轴偏心螺杆泵100前端的喷嘴112a喷出适当量的液体等而将液体涂敷到所希望的部位。
单轴偏心螺杆泵100是所谓的旋转容积式泵,如图8所示,单轴偏心螺杆泵100构成为在外壳112的内部收容有定子120、转子130、动力传递机构150等。外壳112为金属制成的筒状部件,并且,在安装于长度方向一端侧的喷嘴112a上设有滚针(needle)(第一开口部)114a。另外,在外壳112的外周部分上设有开口部(第二开口部)114b。在位于外壳112的长度方向中间部分的中间部112d上,开口部114b与外壳112的内部空间连通。
滚针114a、开口部114b分别是作为单轴偏心螺杆泵100的吸入口或吐出口发挥作用的部分。进一步详细说明如下:在单轴偏心螺杆泵100中,通过使转子130朝向正向旋转,从而能够以使滚针114a作为吐出口发挥作用并使开口部114b作为吸入口发挥作用的方式加压输送流体,另外,与此相反地,在单轴偏心螺杆泵100中,通过使转子130朝向反向旋转,从而能够以使滚针114a作为吸入口发挥作用并使开口部114b作为吐出口发挥作用的方式加压输送流体。在该单轴偏心螺杆泵100中,转子130以使滚针114a作为吐出口发挥作用并使开口部114b作为吸入口发挥作用的方式进行动作。
定子120由以橡胶为代表的弹性体或树脂等制成,且是具有大致圆筒形的外观形状的部件。定子120的材质可以根据利用单轴偏心螺杆泵100进行输送的被输送物、即流体的种类或特性等适当地进行选择。定子120被收容在外壳112中的位于与滚针114a邻接位置处的定子安装部112b内。定子120的外径与定子安装部112b的内径大致相同。因此,定子120以其外周面与定子安装部112b的内周面大致紧贴的状态被安装。另外,定子120的一端侧在外壳112的端部处被喷嘴112a夹持。
如图8所示,定子120的内周面124形成为两条多级的阴螺纹形状。更为具体而言,在定子120的内部设置有沿着定子120的长度方向延伸且以规定的螺距扭曲的贯通孔122。在以内部形成的阴螺纹形状部分的导程长度L(螺距长度乘以条数所得的长度)作为基准长S的情况下,定子120形成为具有该基准长S的d倍(d为自然数)长度的多级(d级)阴螺纹形状。另外,贯通孔122形成为:在定子120的长度方向的任一位置处进行剖视时其截面形状(开口形状)均呈大致长圆形状。
由定子120的内周面124形成的阴螺纹形状部分的内径Di,以从作为吸入口的开口部114b侧(图8中右侧)朝向作为吐出口的滚针114a侧(图8中左侧)在长度方向上每前进长度L时便进行扩径的方式形成为阶梯状。
转子130是金属制成的轴体,且形成为一条多级的偏心的阳螺纹形状。更为详细而言,转子130的导程长度L与上述的定子120相同。另外,转子130形成为具有与导程长度L相当的基准长S的d倍(d为自然数)长度的多级(d级)阳螺纹形状。转子130形成为:在长度方向的任一位置处进行剖视时其截面形状均呈大致正圆形。转子130被插通在形成于上述定子120的贯通孔122中,并且能够在贯通孔122的内部自如地偏心旋转。
转子130的形成为阳螺纹形状的部分的外径,以从吸入侧(图8中右侧)朝向吐出口侧(滚针114a侧(图8中左侧))在长度方向上每前进长度L便进行缩径的方式形成为阶梯状。在相对于定子120插入转子130时,成为转子130的外周面132与定子120的内周面124以两者的切线紧密接触的状态,并且,在定子120的内周面124与转子130的外周面132之间形成流体输送路140。在以上述定子120或转子130的导程长度L为基准长S时,流体输送路140成为在定子120或转子130的轴向上具有与导程长度L相当的基准长S的d倍长度的多级(d级)流道。另外,流体输送路140朝向定子120或转子130的长度方向呈螺旋状地延伸。
另外,当使转子130在定子120的贯通孔122内旋转时,流体输送路140在定子120内旋转的同时沿着定子120的长度方向前进。因此,当使转子130旋转时,能够将流体从定子120的一端侧吸入到流体输送路140内,并且将该流体以封闭在流体输送路140内的状态朝向定子120的另一端侧输送,并在定子120的另一端侧吐出流体。本实施方式的单轴偏心螺杆泵100构成为:通过使转子130朝向正向旋转,能够加压输送从开口部114b吸入的流体并将流体从滚针114a吐出。
动力传递机构150是为了从设置于外壳112外部的电动机等动力源(未图示)对上述转子130传递动力而设置。动力传递机构150具有动力传递部152和偏心旋转部154。
动力传递部152设置于外壳112的长度方向的一端侧,更为详细而言是设置在与上述喷嘴112a相反的一侧(以下也简称为“基端侧”)。动力传递部152具有驱动轴,并且通过该驱动轴连接在由伺服电动机和减速器构成的驱动器165上。通过使该驱动器165工作,能够使驱动轴旋转。在动力传递部152的附近位置处设置有由泛塞封163或其他机械密封件或压盖密封垫等构成的轴封装置161,由此形成为作为被输送物的流体不会漏出至驱动器165侧的结构。
偏心旋转部154是将驱动轴和转子130以能够进行动力传递的方式进行连接的部分。偏心旋转部154具有连结轴162和两个连结体164、166。连结轴162由现有公知的联杆或螺杆等构成。连结体164是将连结轴162和转子130连接的部件,连结体166是将连结轴162和驱动轴连接的部件。连结体164、166均是由现有公知的万向接头等构成,并且,能够将经由驱动轴传递过来的旋转动力传递到转子130,从而使转子130进行偏心旋转。
以上,对本发明的非晶态合金的成形方法及利用该成形方法制造的成形品相关的实施方式及其概念进行了说明,但本发明并不限定于此,在不脱离权利要求书及说明书等记载的思想或启示的范围内能够得到其他变形例、改良例,这对于本领域技术人员而言是应该能够理解的。
Claims (18)
1.一种金属玻璃的成形装置,其特征在于,包括:
铸造模,在该铸造模内注入金属玻璃的熔融金属,
注入管,其将熔融金属注入所述铸造模内,
线圈,其卷绕在所述铸造模的外周且用于对所述铸造模进行加热,以及
夹持机构,其从所述铸造模的轴向两侧夹持熔融金属;
在所述铸造模内,用于填充熔融金属的成形用间隙被设置为沿着所述铸造模的轴向延伸的单轴偏心螺杆泵的转子形状;
将所述金属玻璃的熔融金属注入所述铸造模内后,能够利用所述夹持机构对注入到所述铸造模内的熔融金属从所述成形用间隙的两侧进行加压处理;
能够使注入到所述铸造模内的熔融金属的温度下降至比金属的结晶化温度低且比金属的玻璃化转变温度高的、处于结晶化温度和玻璃化转变温度之间的温度范围即过冷温度范围内;
所述线圈能够实施将注入到所述铸造模内的熔融金属的温度维持在所述过冷温度范围的高温控制;
能够在注入到所述铸造模内的熔融金属的金属温度降低但未变为晶相的时间范围内实施包括所述高温控制和所述加压处理的粘性流动加工。
2.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
在所述铸造模的周围配设有使冷却水沿着所述铸造模的轴线方向流动的冷却水道;
通过使冷却水在所述冷却水道中流动,能够使注入到所述铸造模内的熔融金属的温度下降至比金属的结晶化温度低且比金属的玻璃化转变温度高的、处于结晶化温度和玻璃化转变温度之间的温度范围内。
3.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃的成形装置包括储存管和加热器,其中,所述储存管用于配设金属玻璃材料;
利用所述加热器将配设在所述储存管内的金属玻璃材料进行加热并熔化从而形成熔融金属,并将该熔融金属注入所述铸造模内。
4.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃的成形装置包括储存管和加热器,其中,所述储存管用于配设金属玻璃材料;
在所述铸造模的周围配设有使冷却水沿着所述铸造模的轴线方向流动的冷却水道,
利用所述加热器将配设在所述储存管内的金属玻璃材料进行加热并熔化从而形成熔融金属,并将该熔融金属注入所述铸造模内,并且,
通过使冷却水在所述冷却水道中流动,能够使注入到所述铸造模内的熔融金属的温度下降至比金属的结晶化温度低且比金属的玻璃化转变温度高的、处于结晶化温度和玻璃化转变温度之间的温度范围内。
5.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述夹持机构为惰性气体。
6.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述夹持机构为活塞。
7.如权利要求3或4所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述储存管储存将柱状的金属玻璃材料分割而成的切片。
8.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃的成形装置设有注入口,其中,所述注入口用于将金属玻璃的熔融金属注入所述铸造模内,
在注入熔融金属时,将所述注入管与所述注入口连接,
在不进行熔融金属的注入时,使所述注入管远离所述注入口。
9.如权利要求8所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃的成形装置具有接受部,所述接受部作为用于将所述注入管下端的喷嘴引导至所述注入口的导孔发挥作用。
10.如权利要求1所述的金属玻璃的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃的成形装置具备能够实施精轧加工的滚牙。
11.一种金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,包括:
铸造模,在该铸造模内注入金属玻璃的熔融金属,
注入管,其将熔融金属注入所述铸造模内,
线圈,其卷绕在所述铸造模的外周且用于对所述铸造模进行加热,以及
冷却水道,其被配设为使冷却水沿着所述铸造模的轴线方向流动;
在所述铸造模内,用于填充熔融金属的成形用间隙被设置为沿着所述铸造模的轴向延伸的单轴偏心螺杆泵的转子形状;
能够在对所述金属玻璃的熔融金属进行加压的同时将所述熔融金属注入到所述铸造模内,并对注入到所述铸造模内的熔融金属从所述成形用间隙的两侧进行加压处理;
通过使冷却水在所述冷却水道中流动,能够将注入到所述铸造模内的熔融金属的温度下降至比金属的结晶化温度低且比金属的玻璃化转变温度高的、处于结晶化温度和玻璃化转变温度之间的温度范围即过冷温度范围内;
所述线圈能够实施将注入到所述铸造模内的熔融金属的温度维持在所述过冷温度范围的高温控制;
能够在注入到所述铸造模内的熔融金属的金属温度降低但未变为晶相的时间范围内实施包括所述高温控制和所述加压处理的粘性流动加工。
12.如权利要求11所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
金属玻璃的熔融金属利用惰性气体被进行加压的同时被注入到所述铸造模内。
13.如权利要求11所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃制棒状部件的成形装置包括储存管和加热器,其中,所述储存管用于配设金属玻璃材料;
利用所述加热器将配设在所述储存管内的金属玻璃材料进行加热并熔化从而形成熔融金属,并将该熔融金属注入所述铸造模内。
14.如权利要求11所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃制棒状部件的成形装置包括储存管和加热器,其中,所述储存管用于配设金属玻璃材料;
在所述铸造模的周围配设有使冷却水沿着所述铸造模的轴线方向流动的冷却水道;
利用所述加热器将配设在所述储存管内的金属玻璃材料进行加热并熔化从而形成熔融金属,并将该熔融金属注入所述铸造模内,并且,
通过使冷却水在所述冷却水道中流动,能够使注入到所述铸造模内的熔融金属的温度下降至比金属的结晶化温度低且比金属的玻璃化转变温度高的、处于结晶化温度和玻璃化转变温度之间的温度范围内。
15.如权利要求13或14所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
所述储存管储存将柱状的金属玻璃材料分割而成的切片。
16.如权利要求11所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃制棒状部件的成形装置设有注入口,其中,所述注入口用于将金属玻璃的熔融金属注入所述铸造模内,
在注入熔融金属时,将所述注入管与所述注入口连接,
在不进行熔融金属的注入时,使所述注入管远离所述注入口。
17.如权利要求16所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃制棒状部件的成形装置具有接受部,所述接受部作为用于将所述注入管下端的喷嘴引导至所述注入口的导孔发挥作用。
18.如权利要求11所述的金属玻璃制棒状部件的成形装置,其特征在于,
所述金属玻璃制棒状部件的成形装置具备能够实施精轧加工的滚牙。
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