CN104884190B - 离心铸造装置 - Google Patents

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Abstract

离心铸造装置(10)具备载置于旋转自如的旋转工作台(12)上的铸型支架(14)、以及放入于铸型支架而被保持的铸型(16)，铸型支架具有由金属材料形成的有底筒状的铸型支架主体(18)、设置于铸型支架主体的内周面以及底面的隔热部件(26)、(28)、以及突出设置于铸型支架主体的底面的隔热部件的铸型定位部件(34)、(36)，铸型具有：铸型主体(44)，其具有金属熔液被注入的空腔；以及铸型台(46)，其设置于铸型主体，具有能够与铸型定位部件卡合的铸型定位部件插入孔。

Description

离心铸造装置
技术领域
本发明涉及离心铸造装置，尤其涉及如下离心铸造装置，该离心铸造装置用于通过离心铸造来精密铸造铝化钛精密铸造品、钛合金精密铸造品、镍合金精密铸造品等。
背景技术
在现有的离心铸造装置中，对于铸型的安装而言，进行了如下方法：将铸型插入配置于旋转工作台上的圆筒管内并向圆筒管与铸型的缝隙填充陶瓷隔热材料等从而将铸型定位固定的方法；利用带等捆绑固定铸型来将铸型定位固定在旋转工作台上的方法。
在专利文献1记载有如下内容，在精密离心铸造中，利用金属制带将铸型勒紧固定在离心铸造装置的旋转工作台上的固定框。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4－81254号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，如上所述，若是向圆筒管与铸型的缝隙填充陶瓷隔热材料等来将铸型定位固定的方法，则陶瓷隔热材料等的填充作业和铸型的定位作业花费时间，铸型的安装作业可能变得繁琐。另外，即使在利用带等捆绑固定铸型的情况下，铸型的捆绑固定作业和铸型的定位作业也花费时间，铸型的安装作业也可能变得繁琐。并且，即使在安装通过预热炉预先加热的铸型的情况下，若铸型的安装作业变得这样繁琐，则也存在铸型温度的降低变大，铸造品产生缺陷等的情况。
因此，本发明的目的在于，提供能够更简易地安装铸型的离心铸造装置。
用于解决课题的方法
本发明的离心铸造装置的特征在于，离心铸造装置具备载置于旋转自如的旋转工作台上的铸型支架、以及放入于上述铸型支架而被保持的铸型，上述铸型支架具有由金属材料形成的有底筒状的铸型支架主体、设置于上述铸型支架主体的内周面以及底面的隔热部件、以及突出设置于上述铸型支架主体的底面的隔热部件且由陶瓷形成的铸型定位部件，上述铸型具有：铸型主体，其具有供金属熔液注入的空腔且由氧化物形成；以及铸型台，其设置于上述铸型主体，并具有能够与上述铸型定位部件卡合的铸型定位部件插入孔，且由氧化物形成。
在本发明的离心铸造装置中，其特征在于，上述铸型定位部件和上述铸型定位部件插入孔设置有多个。
在本发明的离心铸造装置中，其特征在于，上述铸型定位部件在上述铸型支架主体的底面的隔热部件的中心设置有一个，并且在上述铸型支架主体的底面的隔热部件的周边设置有多个，上述铸型定位部件插入孔在上述铸型台的中心设置有一个，并且在上述铸型台的周边设置有多个。
在本发明的离心铸造装置中，其特征在于，设置于上述铸型台的周边的多个铸型定位部件插入孔由切孔形成。
在本发明的离心铸造装置中，其特征在于，上述铸型定位部件由氮化硅、碳化硅或者氧化锆形成。
在本发明的离心铸造装置中，其特征在于，上述铸型具有以放射状设置于上述铸型主体且前端与设置于上述铸型支架主体的内周面的隔热部件抵接并支撑上述铸型的多个支撑部件。
在本发明的离心铸造装置中，其特征在于，在上述铸型支架保持有预先加热的铸型。
发明的效果
根据上述构成，铸型支架具有铸型定位部件、铸型具备具有能够与铸型定位部件卡合的铸型定位部件插入孔的铸型台，所以通过使铸型台的铸型定位部件插入孔与铸型支架的铸型定位部件卡合来安装铸型，从而能够容易地将铸型定位到铸型支架内，所以能够更简易地进行铸型的安装。
附图说明
图1是在本发明的实施方式中表示离心铸造装置的构成的剖视图。
图2是在本发明的实施方式中表示铸型支架的构成的剖视图。
图3是在本发明的实施方式中表示平板状的隔热部件的构成的俯视图。
图4是在本发明的实施方式中表示铸型定位部件的构成的图。
图5是在本发明的实施方式中表示盖体的构成的俯视图。
图6是在本发明的实施方式中表示铸型的构成的剖视图。
图7是在本发明的实施方式中表示铸型台的构成的俯视图。
图8是在本发明的实施方式中铸型的制造方法中的流程图。
图9是在本发明的实施方式中用于对铸型的制造方法中的各工序进行说明的剖视图。
图10是在本发明的实施方式中表示使用了离心铸造装置的离心铸造方法的示意图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示离心铸造装置10的构成的剖视图。离心铸造装置10具备：载置于旋转自如的旋转工作台12上的铸型支架14；以及放入于铸型支架14而被保持的铸型16。
图2是表示铸型支架14的构成的剖视图。铸型支架14具备：形成为有底且为圆筒状等的有底筒状的铸型支架主体18；以及封闭铸型支架主体18的上侧的开口的盖体20。铸型支架主体18例如由不锈钢等的金属材料形成。在铸型支架主体18的底面周边沿周向设置有向外侧方向突出的凸缘部22。在凸缘部22例如沿周向大致等间隔地设置有4处用于利用螺栓等的紧固部件23将铸型支架14紧固在旋转工作台12而固定的紧固孔24。
在铸型支架主体18的内周面设置有圆筒状等的筒状的隔热部件26。筒状的隔热部件26的大小例如是外径425mm、高度380mm、厚度10mm。在铸型支架主体18的底面设置有圆盘状等的平板状的隔热部件28。平板状的隔热部件28的大小例如是外径445mm、厚度10mm。筒状的隔热部件26和平板状的隔热部件28由氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO2)等陶瓷形成。由于筒状的隔热部件26和平板状的隔热部件28耐热冲击性和机械特性优异，所以优选由氮化硅(Si3N4)或者碳化硅(SiC)形成。筒状的隔热部件26和平板状的隔热部件28既可以分别独立构成，也可以一体构成。筒状的隔热部件26和平板状的隔热部件28既可以与铸型支架主体18固定安装，也可以设置为可从铸型支架主体18拆下。
在平板状的隔热部件28设置有用于将铸型16定位到铸型支架14内的铸型定位部件34、36。铸型定位部件34、36从板状的隔热部件28的上表面突出设置而形成。图3是表示平板状的隔热部件28的构成的俯视图。图4是表示铸型定位部件34、36的构成的图。在平板状的隔热部件28的中心形成有一个圆孔30。在平板状的隔热部件28的周边例如在周向上大致等间隔地形成有四处半椭圆孔32。
圆柱状的铸型定位部件34从平板状的隔热部件28的上表面突出而嵌合于圆孔30。圆柱状的铸型定位部件34的大小例如是外径A为20mm、高度B为40mm。半椭圆柱状的铸型定位部件36从平板状的隔热部件28的上表面突出而嵌合于半椭圆孔32。半椭圆柱状的铸型定位部件36的大小例如是短径C为15.5mm、长径的一半的长度D为14mm、高度E为40mm。圆柱状的铸型定位部件34和半椭圆柱状的铸型定位部件36由氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO2)等陶瓷形成。铸型定位部件34、36既可以与平板状的隔热部件28分别独立地构成，也可以一体构成。另外，铸型定位部件34、36的形状并不局限于圆柱状、半椭圆柱状，也可以是四棱柱等多棱柱状等。
在铸型支架主体18的上侧的开口设置有半开裂构造的盖体20。图5是表示盖体20的构成的俯视图。盖体20由不锈钢等的金属材料形成。盖体20的一方与另一方例如构成为可通过设置于两处的钳部件38限制彼此。在盖体20的外周边缘设置有与铸型支架主体18的上侧的外周边嵌合的嵌合周槽40。另外，在盖体20的中央部形成有用于使铸型16的浇口插通的开口部42。
接下来，对铸型16进行说明。图6是表示铸型16的构成的剖视图。铸型16具备：具有供铝化钛、钛合金、镍合金等的金属熔液注入的空腔的铸型主体44；以及设置于铸型主体44的铸型台46。
铸型主体44具有：用于注入金属熔液的浇口47；与浇口47连通的浇道48；以及与浇道48连通且成为产品的产品部50。例如，浇口47形成为圆锥状，浇道48形成为圆筒状。产品部50例如形成为成为产品的翼形状等。铸型主体44由氧化物等构成的耐火材料形成的耐火材料层构成。
优选在铸型主体44设置有支撑部件52，其在周向上以放射状进行设置，且前端与铸型支架14中的筒状的隔热部件26的内周面抵接并支撑铸型16。支撑部件52例如由棒状形成，在周向上大致水平地以放射状大致等间隔地设置有四处。支撑部件52例如构成为耐火材料层覆盖于棒状的陶瓷部件52a。
优选在铸型主体44设置有加强产品部50的加强部件54。加强部件54例如构成为耐火材料层覆盖于棒状的陶瓷部件54a。
铸型主体44具有圆筒状等的筒状的铸型台连接部56，其用于在与铸型主体44中的浇口47相反的一侧安装铸型台46。陶瓷球58放入于铸型台连接部56的筒内以免金属熔液流出，并且填充有陶瓷隔热材料60。
铸型台46安装于铸型主体44的下侧的铸型台连接部56。图7是表示铸型台46的构成的俯视图。铸型台46例如形成为圆盘状等的平板状。铸型台46由氧化物等构成的耐火材料形成，优选由与铸型主体44相同的耐火材料层构成。
铸型台46具有能够与铸型支架14的圆柱状的铸型定位部件34以及半椭圆状的铸型定位部件36卡合的铸型定位部件插入孔62、64。在铸型台46的中心设置有能够插入铸型支架14的圆柱状的铸型定位部件34来卡合的一个圆形状的铸型定位部件插入孔62。在铸型台46的外周边缘设置有能够插入半椭圆柱状的铸型定位部件36来卡合的半椭圆形状的铸型定位部件插入孔64。半椭圆形状的铸型定位部件插入孔64由在铸型台46的周缘开槽口的切孔形成，在周向上大致等间隔地形成多处例如四处。
接下来，对铸型16的制造方法进行说明。
图8是铸型16的制造方法的流程图。铸型16的制造方法具备蜡模成形工序(S10)、浆层形成工序(S12)、脱蜡工序(S14)、以及烧制工序(S16)。图9是用于对铸型16的制造方法的各工序进行说明的剖视图，图9(a)是用于对蜡模成形工序(S10)进行说明的剖视图，图9(b)是用于对浆层形成工序(S12)进行说明的剖视图，图9(c)是用于对脱蜡工序(S14)进行说明的剖视图。
蜡模成形工序(S10)是由蜡料成形用于形成铸型主体44和铸型台46的蜡模模型70的工序。如图9(a)所示，蜡模模型70具备：形成铸型主体44的部分72；以及形成铸型台46的部分74。优选在形成铸型主体44的部分72通过粘合等安装有用于形成支撑部件52的棒状的陶瓷部件52a。另外，优选在形成铸型主体44的部分72和形成铸型台46的部分74通过粘合等安装有用于形成加强部件54的棒状的陶瓷部件54a。
浆层形成工序(S12)是在蜡模模型70覆盖由耐火材料构成的浆层76的工序。首先，在蜡模模型70覆盖浆层76之前，利用树脂胶带等对形成铸型台46的部分74的外周面以及下表面进行掩膜处理。接下来，在蜡模模型70覆盖浆层76。对于浆层76的覆盖方法，通过反复进行混合了耐火材料和粘合剂的浆的涂覆以及粉刷处理来进行。耐火材料使用了氧化铈(CeO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化锆(ZrO2)等。粘合剂使用了胶体二氧化硅等。
然后，在蜡模模型70覆盖了浆层76之后除去掩膜，并使其充分干燥。由此，如图9(b)所示，在蜡模模型70的周围覆盖有浆层76。此外，在进行了掩膜处理后的形成铸型台46的部分74的外周面以及下表面未覆盖有浆层76。
脱蜡工序(S14)是加热覆盖了浆层76的蜡模模型70来除去蜡料，并成形铸型成形体78的工序。如图9(c)所示，通过从覆盖了浆层76的蜡模模型70将蜡料熔融并除去从而成形铸型成形体78。脱蜡通过将覆盖了浆层76的蜡模模型70放入高压灭菌器等，从100℃加热处理到180℃，从4气压(0.4MPa)加压处理到8气压(0.8MPa)来进行。通过将蜡料熔融并除去，从而在铸型成形体78形成有浇口47、浇道48、产品部50、圆形状的铸型定位部件插入孔62等。然后，通过机械加工等在铸型成形体78形成半椭圆形状的铸型定位部件插入孔64。此外，半椭圆形状的铸型定位部件插入孔64也可以在烧制工序(S16)后通过机械加工等形成。
烧制工序(S16)是烧制铸型成形体78的工序。利用烧制炉等将铸型成形体78从900℃加热到1300℃来烧制，从而浆层76被烧固而成为壳体(shell)形成铸型16。然后，将陶瓷球58放入铸型台连接部56的开口来封闭开口，并且填充陶瓷隔热材料60。通过以上，对铸型16进行制造。此外，在上述的铸型16的制造方法中，对于将铸型主体44和铸型台46一体形成的情况进行了说明，但是也可以分别独立地形成铸型主体44和铸型台46后卡合等来制造铸型16。
接下来，对使用了离心铸造装置10的离心铸造方法进行说明。
图10是表示使用了离心铸造装置10的离心铸造方法的示意图。在溶解室80中，进行铝化钛合金、钛合金、镍合金等的真空溶解，将溶解坩埚82中的金属熔液84维持在规定温度。
在铸型室86的旋转工作台12上载置铸型支架14，通过螺栓等的紧固部件23将铸型支架14紧固在旋转工作台12来固定。接下来，将利用预热炉预先加热的铸型16设置在铸型支架14。将加热后的铸型16插入铸型支架14，将铸型支架14的圆柱状的铸型定位部件34插入铸型16的圆形状的铸型定位部件插入孔62并使其卡合，并且将铸型支架14的半椭圆柱状的铸型定位部件36插入铸型16的半椭圆状的铸型定位部件插入孔64并使其卡合。然后，在使铸型16的浇口47从盖体20的开口部42露出的状态下，由盖体20覆盖铸型支架14的开口。由此，铸型16定位在铸型支架14而被保持。
进行铸型室86的真空抽取，从而对铸型室86进行减压。铸型室86到达规定的真空度后打开分隔溶解室80和铸型室86的分隔阀88。使升降体上升，使保持于铸型支架14的铸型16向铸型室86的上方移动。使旋转工作台12旋转并到达规定的旋转速度后，将溶解坩埚82内的金属熔液84注入铸型16来进行铸造。铸造后，停止旋转工作台12的旋转，使升降体下降，使保持于铸型支架14的铸型16向铸型室86的下方移动来冷却。然后，冷却后从铸型支架14取出铸型16。
以上，根据上述构成，铸型支架具有铸型定位部件，铸型具备具有能够与铸型定位部件卡合的铸型定位部件插入孔的铸型台，因此使铸型台的铸型定位部件插入孔与铸型支架的铸型定位部件卡合来安装铸型，从而能够容易地将铸型定位到铸型支架内，所以能够更简易地进行铸型的安装。另外，即使在安装通过预热炉预先加热了的铸型的情况下，也能够更简易地进行铸型的安装作业，短时间内结束铸型的安装作业，所以能够减少铸型温度的降低。
工业上的可利用性
本发明能够容易地将铸型定位到铸型支架内，所以对于铝化钛精密铸造品、钛合金精密铸造品、镍合金精密铸造品等的离心铸造有用。

Claims (7)

1.一种离心铸造装置，其特征在于，具备：
铸型支架，其紧固在旋转自如的旋转工作台上；以及
铸型，其放入于所述铸型支架而被保持，
所述铸型支架具有：
有底筒状的铸型支架主体，其由金属材料形成；
隔热部件，其设置于所述铸型支架主体的内周面以及底面；以及
铸型定位部件，其突出设置于所述铸型支架主体的底面的隔热部件且由陶瓷形成，
所述铸型具有：
铸型主体，其具有供金属熔液注入的空腔且由氧化物形成；以及
铸型台，其设置于所述铸型主体，并具有能够使所述铸型定位部件插入而卡合的铸型定位部件插入孔，且由氧化物形成。
2.根据权利要求1所述的离心铸造装置，其特征在于，
所述铸型定位部件和所述铸型定位部件插入孔设置有多个。
3.根据权利要求2所述的离心铸造装置，其特征在于，
所述铸型定位部件在所述铸型支架主体的底面的隔热部件的中心设置有一个，并且在所述铸型支架主体的底面的隔热部件的周边设置有多个，
所述铸型定位部件插入孔在所述铸型台的中心设置有一个，并且在所述铸型台的周边设置有多个。
4.根据权利要求3所述的离心铸造装置，其特征在于，
设置于所述铸型台的周边的多个铸型定位部件插入孔由切孔形成。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的离心铸造装置，其特征在于，
所述铸型定位部件由氮化硅、碳化硅或者氧化锆形成。
6.根据权利要求1～4的任一项所述的离心铸造装置，其特征在于，
所述铸型具有以放射状设置于所述铸型主体且前端与设置于所述铸型支架主体的内周面的隔热部件抵接并支撑所述铸型的多个支撑部件。
7.根据权利要求1～4的任一项所述的离心铸造装置，其特征在于，
在所述铸型支架保持有预先加热的铸型。
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