JP2001150096A - 溶融金属貯蔵部ループを用いたインベストメント鋳造装置及び鋳造方法 - Google Patents

溶融金属貯蔵部ループを用いたインベストメント鋳造装置及び鋳造方法

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JP2001150096A
JP2001150096A JP2000349880A JP2000349880A JP2001150096A JP 2001150096 A JP2001150096 A JP 2001150096A JP 2000349880 A JP2000349880 A JP 2000349880A JP 2000349880 A JP2000349880 A JP 2000349880A JP 2001150096 A JP2001150096 A JP 2001150096A
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    • B22D18/04Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould

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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、鋳型空洞への精密な充填を
促進させ、より清浄な溶融金属の供給を可能にすること
にある。 【構成】 本発明は、インベストメント鋳造法におい
て、セラミックのインベストメント鋳型をチャンバに配
置し、鋳型に連結する溶融金属貯蔵部に連通させ、溶融
金属が貯蔵部の溶融金属のガス加力を受けて、貯蔵部の
下側の領域から反転湾曲供給湯口を通って鋳型へ流れる
ように、溶融金属注入カップ貯蔵部は、反転湾曲供給湯
口を経て鋳型に連通される。加力がない場合に溶融金属
が貯蔵部から鋳型空洞へと流れるのを妨げるために、湾
曲供給湯口は、貯蔵部の溶融金属水準より上に湾曲領域
を有するように構成される。貯蔵部に存する間に、溶融
金属中の酸化物や他の異物成形粒子は、溶融金属の上部
面へ浮くことができ、それにより、貯蔵部の下側の領域
から反転湾曲溶融金属供給湯口を通って鋳型に送られる
溶融金属の異物成形粒子は、減少した量になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック・イン
ベストメント鋳型と、反転溶融金属供給湯口で鋳型に連
結し貯蔵部から溶融金属の底供給を提供する溶融金属貯
蔵部とを使用した金属および合金のインベストメント鋳
造装置及び鋳造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】これは、1998年5月14日に出願さ
れた一部継続出願番号09/253,982である。
【0003】例えばガスタービンエンジン用のニッケル
・ベース超合金タービンブレードやベーンといった部品
の鋳造において、エンジンのタービン部分の高温での改
良をされた機械的性質を有した等軸単一結晶や円柱グレ
ーン鋳造を作り出すインベストメント鋳造技術は、過去
から用いられてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】現代の高スラスト・ガ
スタービンエンジン用の、タービンブレードやベーンの
製造において、ブレードやベーンに求められる冷却を提
供する方法で、例えば軸受台やタービュレータや回転ベ
ーンのような通路における特徴を有する複合内部冷却通
路が設けられ、内部冷却されるブレードやベーンに対す
るガスタービン製造業者の需要が常にあった。概して、
これらの小さな鋳造内部面の特徴は、溶融金属が鋳込ま
れる鋳造空洞に複合セラミックコアを有することによっ
て形成される。軸受台、タービュレータ、回転ベーンを
形成する複合コアの小寸法面の特徴やその他の内部面の
特徴により、溶融金属でコア近くの鋳造空洞を充填させ
ることができるとしても、より困難でより不一致となる
傾向がある。そのような状況で、湿潤性セラミックや鋳
型のメタル長・高さの増加やより高温での予熱は、鋳型
への充填を改良し局在的空洞を減らす試みに使用されて
きた。しかし、これらは高価であり、鋳造装置の物理的
サイズによって限定されることになる。さらに、鋳造の
重量を減らすには、ガスタービンエンジン製造者は、よ
り薄い翼形肉厚とより小さい鋳造の外側形体とが必要と
なる。しかし、溶融金属で充填するのは可能でないか、
とても困難である。
【0005】米国特許5,592,984では、セラミ
ックインベストメント鋳型を鋳造チャンバの鋳造炉に設
け、ガス加圧された鋳造チャンバによって溶融金属で鋳
型を充填し、その鋳込み直後に、溶融金属と例えばセラ
ミックの鋳型および/またはコアといった鋳型構成部品
との間の表面張力効果の結果として、溶融金属において
現れる局在的空洞領域を減らすという、ガスタービンエ
ンジンブレードおよびベーン等のインベストメント鋳造
方法が述べられている。
【0006】さらに、鋳型空洞に供給される溶融金属の
清浄度を改良し、特に、非常に不利益にその機械的性質
に影響する有害な異物を構成する溶融金属中の酸化物お
よび他の異物成形粒子を減らすという要求が常にある。
【0007】インベストメント鋳型と、より洗浄な溶融
金属の鋳型への底供給を提供しより良い鋳型への充填を
させる、湾曲反転溶融金属供給湯口で鋳型に連通される
溶融金属注貯蔵部とを使用したインベストメント鋳造の
ための方法と装置を供給することが本発明の目的であ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、チャンバに配
置される耐火性の鋳型であって、一つ以上の鋳型空洞を
有する前記鋳型と、鋳型に連通する溶融金属貯蔵部であ
って、前記一つ以上の鋳型空洞を充填するに少なくとも
十分な溶融金属を保持する貯蔵容積を有する前記貯蔵部
と、前記貯蔵部の下側領域及び前記一つ以上の鋳型空洞
に通じる湾曲反転供給湯口を有する前記貯蔵部と、前記
貯蔵部の溶融金属水準より上に湾曲領域を有し、前記貯
蔵部に存する前記溶融金属の前記一つ以上の鋳型空洞へ
の流れを遮断するように構成されている前記湾曲供給湯
口と、前記貯蔵部の前記溶融金属を加圧し、前記貯蔵部
から前記湾曲供給湯口を通って前記一つ以上の鋳型空洞
へ前記溶融金属を移動させるガス加圧手段とから構成さ
れることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、インベストメント鋳造
法において、セラミックのインベストメント鋳型をチャ
ンバに配置し、鋳型溶融金属貯蔵部を一つ以上の鋳型空
洞に連通させ、その貯蔵部は、鋳型空洞を充填するに少
なくとも十分な溶融金属を保持するに必要な(望ましく
は溶融金属が過剰となるような)貯蔵容積を有するとい
うインベストメント鋳造のための方法及び装置を提供す
る。溶融金属の貯蔵部がガス加力を受けている場合、溶
融金属が貯蔵部の下側の領域から湾曲鋳型反転供給湯口
を通って鋳型に送られるように、溶融金属貯蔵部は、反
転湾曲供給通路または湯口を経て、鋳型空洞に連通され
る。しかし、溶融金属のガス加圧がない場合には、溶融
金属が貯蔵部から鋳型空洞まで流れ出るのを遮断するた
めに、鋳型湾曲供給湯口は、貯蔵部での最大溶融金属水
準より上に、 湾曲通路領域を有するよう構成される。
溶融金属中の酸化物および他の異物成形粒子は、溶融金
属貯蔵部にある間に、溶融金属の上面に浮くようにな
り、それによって、貯蔵部の下側の領域から反転湾曲溶
融金属供給湯口を経て鋳型まで底供給される溶融金属の
異物成形粒子は、減少した量になる。随意の溶融金属フ
ィルタは、鋳型に送られる溶融金属中の異物を除去また
は減少させるために使用され、溶融金属はガス加力を受
けて送られるので、不利益な溶融金属の損失がなくな
る。
【0010】溶融金属が貯蔵部にあるとき、貯蔵部の原
位置で溶解するか、または、るつぼからその中に導入さ
れるかによって、本発明の一実施例のガスは、貯蔵部の
溶融金属へのガス圧を供給して、反転鋳型湾曲供給通路
または湯口を通って鋳型空洞に、より清浄な底溶融金属
を流れさせ充填するような方法で、チャンバを加圧す
る。そして、貯蔵部に残留している上部の溶融金属面近
くの若干の汚染溶融金属(異物成形粒子によって汚染さ
れた溶融金属)は残される。チャンバは、注入カップの
原位置の金属材料装填物が融解される間、まず最初に排
気され、そして、例えば不活性ガスや非反応性ガスのよ
うなガスを、適切なガス圧でチャンバに導入することに
よって、ガス加圧され、貯蔵部から鋳型湾曲を通って鋳
型空洞に溶融金属を流れさせる。本実施例において、チ
ャンバのガス加圧により貯蔵部の溶融金属を湾曲供給湯
口を通って鋳型空洞に圧力キャップを必要とせずに流れ
させるような方法で、鋳型のガス浸透性を減らすように
処理される。外面の耐火性釉薬や塗装は、鋳型壁からの
通気性を減らすために外部鋳型に設けられる。
【0011】本発明は、その他の方法では溶融金属を充
填するのが困難であって、内部鋳型面の特徴および/ま
たはコア面の特徴によって規定される鋳型空洞への精密
な充填を促進させる。また、本発明では、異物成形粒子
を減少させた量の溶融金属で鋳型を充填させ、より清浄
な鋳造を供給することを促進させる。
【0012】
【実施例】本発明では、金属や合金のインベストメント
鋳造の方法と装置を供給し、チタン・合金や他の一般的
な金属・合金のみならず、等軸単一結晶あるいは円柱グ
レーン・ミクロ組織を有するニッケルやコバルトや鉄ベ
ースの超合金の鋳造に特に有用であるが、それらに限ら
れない。例えば図1−4に示されるように、本発明は等
軸グレーン鋳造を実践でき、また、溶融/鋳造チャンバ
10と開口部OPで連通した鋳型チャンバ11とが含ま
れる鋳造装置の中に、複合内部通路を作り出さない。セ
ラミックインベストメント・シェル鋳型12は、後述の
方法で鋳造チャンバ10に配置される。
【0013】鋳型12は、複数の鋳型空洞成形部12a
を有する鋳型群から成る。その複数の鋳型空洞成形部1
2aは、例えば概略的に図3に示される鋳型空洞12c
のように、それぞれ鋳型空洞を有し、溶融金属で充填さ
せ凝固させ各々の鋳型空洞で鋳物を形成する。鋳型空洞
成形部12aは、各々、その中に配置され内部通路や他
の鋳造の特徴を形成するオプションのセラミックコア
(図示せず)を有しうる。
【0014】本発明の実施例に従うと、鋳型12は、共
通のセラミックの注入カップ13に連結あるいは連通す
る。セラミックの注入カップ13は、鋳型空洞を溶融金
属で充填するに少なくとも十分な溶融金属を受け取り保
持する内容積を備えた溶融金属貯蔵部13aを有する。
たとえば、溶融金属貯蔵部13aの容積は、充填される
鋳型空洞より、わずかにより大きい。注入カップ13
は、サイズおよび内容積において、過去に用いられた注
入カップ構造と比較すると、非常に拡大されている。過
去の注入カップ構造は、鋳型空洞を充填するに十分な溶
融金属の量を保持せずに、単に溶融金属を受け取って、
鋳型空洞成形部12aに導くように機能するだけであ
る。
【0015】後述する方法で溶融金属のガス加力を受け
て、貯蔵部13aの下部領域13bから反転湾曲供給通
路・湯口15と湯道17とを通って鋳型空洞12cに供
給されるように、溶融金属貯蔵部13aは、溶融金属を
流動させる、反転湾曲供給通路または湯口15と一つ以
上の横方向の湯道17とを経て、鋳型12に連結あるい
は連通する。この目的のために、反転湾曲供給通路また
は湯口15は、注入カップ13の底壁で形成される開口
部13cを経て、内部貯蔵部13aに連通する。
【0016】貯蔵部から鋳型12への溶融金属の流れ
が、貯蔵部の加力がないために、湾曲供給湯口15によ
って遮断されるように、鋳型湾曲供給湯口15は、貯蔵
部13aの溶融金属最大水準Lより上の最上位湾曲通路
部15cを有するように構成される。
【0017】特に、湾曲供給湯口15は、貯蔵部13a
の底開口部13cに連通する上昇部15aと、最上位湾
曲部15cと、最上位湾曲部15cで上昇部15aに相
互連結する下降部15bと、下降部15bと鋳型湯口1
9とへ連通し、順に湯道17へ連通し鋳型空洞成形部1
2aに至る横方向部15dとを含む。
【0018】本発明の一実施例において、注入カップ貯
蔵部13aは、鋳造チャンバ10に配置されるるつぼ5
4から溶融金属を受け取る。誘導コイル(図示せず)
は、るつぼ54の近くに配置され、金属や合金装填物を
加熱して溶かし、鋳造されるように溶融金属を形成す
る。溶融金属は、一般に鋳込まれる金属や合金に応じて
選ばれる過熱温度で加熱される。
【0019】本発明の他の実施例において、溶融/鋳造
チャンバ10は、省略でき、また、図5に示す金属材料
の固体装填物Cは、チャンバ11で鋳型12を有する溶
融金属貯蔵部13aに配置しうる。この目的のために、
固体装填物は、チャンバ11にある図5に示す溶融金属
貯蔵部13aと関連して配置される従来の誘導コイルの
付勢によって、適切な過熱度に溶かされ、加熱される。
あるいは図5のように、金属材料の固体装填物Cは、溶
融/鋳造チャンバ100に存する鋳型12の溶融金属貯
蔵部13aに配置することもできる。この目的のために
固体装填物は、チャンバ100の溶融金属貯蔵部13a
と関連する従来の誘導コイル130の付勢によって、適
切な過熱度に溶かされ加熱される。本実施例において、
溶融金属貯蔵部13aは、どんな形にでもなりえ、注入
カップとして構成される必要はない。
【0020】貯蔵部13aの下部領域13bから、反転
湾曲溶融金属供給湯口15を経て鋳型12に供給された
溶融金属は、異物成形粒子を減らした量となり、それに
よってより清浄な鋳物を作り出すように、溶融金属が溶
融金属貯蔵部13aに存する間に、溶融金属中の酸化物
や他の異物成形粒子は、上面すなわち溶融金属水準のL
の近接で、浮き、分離する。一つ以上の従来のセラミッ
クの溶融金属フィルタ80(一つが示される)も、湾曲
15または湯道17や他の溶融金属が流れる位置に設け
ることができ、溶融金属中の異物成形粒子を除去して減
少させる。
【0021】図1−4において、溶融/鋳造チャンバ1
0は、例えばニッケルやコバルトや鉄ベースの超合金、
チタンといった合金を鋳造するために、バキュームポン
プ50によって、15のミクロン以下の真空水準に排気
可能である。鋳造チャンバ10に配置される鋳型12/
注入カップ13は、鋳型の浸透性ガスによって、排気さ
れる。鋳造チャンバ10が省略されるか使用されない場
合、注入カップ13a中の金属材料の固体装填物が融解
される間に、鋳型チャンバ11は、同様のバキュームポ
ンプ51によって、排気されることができる。
【0022】図5において、チャンバ100は、バキュ
ームポンプ150によって、ニッケルやコバルトや鉄ベ
ースの超合金、チタンやその合金の溶融のために、15
ミクロン以下の真空レベルに排気できる。チャンバ10
0に置かれる鋳型12/貯蔵部13aは、圧力キャップ
40が図5の実施例で使用されていないので、開いた貯
蔵部13aを通って排気される。
【0023】一般的に、鋳型12は、上記した特徴を有
するセラミックのインベストメントシェル鋳型群から構
成され、周知のロストワックスプロセスによって形成さ
れる。ロストワックスプロセスは、鋳型のワックスある
いは他のパターンが、セラミックスラリーに繰り返し浸
され、排出され、粗粒セラミックスタッコにより化粧し
っくい細工され、パターンに要求されるシェル鋳型の厚
さを形成する。それからパターンは、インベストシェル
鋳型から除去され、またシェル鋳型は高温で燃焼され、
鋳造に耐えうる適切な鋳型強度を形成される。このよう
に形成されるインベストメント・シェル鋳型は、その結
果、多孔性とガスに対する充分な浸透性とを示す。セラ
ミックの注入カップ13(あるいは溶融金属貯蔵部)と
セラミックの反転湾曲供給通路あるいは湯口15は、ロ
ストワックスプロセスを使用し同様な方法で形成され
る。注入カップ13(あるいは溶融金属貯蔵部)は、鋳
型12とは別に形成でき、機械的結合の有無にかかわら
ず、連通できる。あるいは、ロストワックス技術を使用
して一体的に鋳型を形成できる。
【0024】図1−4において、鋳型12と注入カップ
13は、図2に示すように、つば32を有する支持具3
0で配置され、つば32は、少なくとも部分的に注入カ
ップ13の周りに配置される。支持つば32は、台35
に取り付けられる直立した支持部材34で支えられ、台
35は、水圧のラム37あるいは鋳型脱着チャンバ11
と鋳造チャンバ10との間の鋳型を動かす他のエレベー
タに載せられる。台35は、るつぼ54から鋳型注入カ
ップ12bへの溶融金属の鋳込の間に、溶融金属スプラ
ッターのみならず鋳型12から落下した廃石を捕える受
け口35aを規定する。
【0025】圧力キャップ40は、図1、2および4に
示されるように、ピボットのキャップ支持部材42を有
するピボット式機械装置に配置され、ピボットピン43
で直立した支持部材34に枢着される。空気あるいは流
体アクチュエータ45は、ピボットピン43の近くにキ
ャップ支持体部材42を枢軸上に置くために、直立した
支持部材34に取り付けられる。この目的ために、アク
チュエータは、下部の端がピボット接続45bによって
支持部材34に取り付けられる流体気筒45aと、ピボ
ット接続45dによってキャップ支持部材42に連結さ
れるピストンロッド45cとが含まれる。
【0026】流体アクチュエータ45は、注入カップ1
3と密封係合する状態になる図2の実線で示される概し
て水平な密封位置に、また、圧力キャップ40が傾いた
方位に指向する注入カップ13から離れた破線で示され
る非密封位置に、圧力キャップ40を動かすように発動
させられる。
【0027】圧力キャップ40は、第1プレート40a
と第2環状プレート40bが含まれ、第2環状プレート
40bは、図4に示すように、平らで環状のファイバ・
ガスケット41(例えばケイ酸アルミニウム・ファイバ
・ガスケット)を携える第1プレート40aとともに、
ボルト40cで固定され、ファイバ・ガスケット41
は、図2および4に示されるように圧力キャップが実線
位置にある場合、押し付けられ、環状の注入カップ唇1
3dと係合した状態となる。ガス・マニホルド40d
は、プレート40aと40bにより画定される。マニホ
ルド40dは、不活性ガスを注入カップ側に移動し、溶
融金属上に均等に下方へと広がるよう、そこから間隔を
置かれた下部のガス・デフレクタ・プレート40fに対
して不活性ガスを導くためのアウトレットオリフィスあ
るいは開口部40eを含み、開口部40eは、複数の隆
起部40gでプレート40bに締められる(図4)。作
動中に、圧力キャップ40は、上述のピボット式機械装
置によって動かされ、溶融金属がるつぼ54から注入カ
ップに導入されたあと、高温の鋳型の環状注入カップ唇
13dに密封状態に押し付ける。
【0028】圧力キャップ40はねじ穴Hを含み、ねじ
穴Hは、弾力的な溝管60が連結されるまで、嵌合いF
を受け入れる。弾力的な溝管60は、加圧された不活性
ガス(例えば従来のアルゴン気筒)を有する供給源Sに
連結され、供給源SはバルブVを開けることによってチ
ャンバ10の外側に配置され、また、溝管60と供給源
60との間のチャンバ10の外側に配置される。弾力的
な溝管60はチャンバ10・11間を圧力キャップ40
とともに上下に移動する一方、供給源SおよびバルブV
は、固定されている。チャンバ11は、鋳型を着脱する
チャンバである。
【0029】上記したように、溶融金属は、るつぼ54
から、貯蔵部10にある予熱された鋳型12に連通する
予熱された注入カップ貯蔵部13aに導入される。ある
いは、固体装填物はチャンバ11に存する鋳型12の溶
融金属貯蔵部13aの原位置で溶解される。どうやって
溶融金属が供給されるか、注入カップ貯蔵部13aのど
こに溶融金属が供給されるかに関係なく、圧力キャップ
40は、上記のピボット式機構によって動かされ、環状
の注入カップ唇13dに密封して押し付けられる。溶融
金属は、溶融金属温度を維持するに足りるできるだけ短
い所定時間(例えば1秒以下)で、鋳造チャンバ10の
相対真空(例えば15ミクロン)の下で、貯蔵部13a
に存する。溶融金属中の酸化物や他の異物成形粒子は、
貯蔵部13aに存する間や湾曲供給湯口15を経て鋳型
12に送られる間に、上面すなわち溶融金属水準にまで
浮く。鋳型空洞成形部12aに供給される溶融金属の異
物成形粒子が減じた量となるように、溶融金属は、貯蔵
部13の下部領域13bから反転湾曲溶融金属供給湯口
15を経て鋳型12に、底供給される。
【0030】この目的のために、圧力キャップ40が注
入カップ刃先13dに密封されたあと、圧力キャッププ
レート40aに延長するガス溝管60は、加圧された不
活性ガスの供給源Sに開口部バルブVによって連通さ
れ、それによって局在的不活性ガス圧力を、注入カップ
貯蔵部13aの水準Lに存する溶融金属に導入する。溶
融物を底注入カップ開口部13cと反転湾曲供給湯口1
5を通って鋳型空洞成形部門12aに移動させ、異物成
形粒子の量を減じた溶融金属で充填させる目的を効果的
になすため、気圧単位0.1から2.0の不活性ガス圧
力が、注入カップ貯蔵部13aに存する溶融金属に供給
される。上部の溶融金属面すなわち水準Lの近くの汚れ
た溶融金属は、分離された異物成形粒子を含むので、鋳
型空洞に送られない。
【0031】さらに示されるように、注入カップ13と
鋳型12が連結される場合、注入カップ貯蔵部13aに
存在する溶融金属に加えられる圧力はまた、内部鋳型面
の特徴および/またはコア面の特徴によって規定される
鋳型空洞12aの細かい充填を助け、あるいは高める。
そうでなければ、溶融金属で充填するのは困難である。
バキュームポンプ50が作動中ではない場合、鋳造チャ
ンバ10が、バキュームポンプ50の作動によって、圧
力キャップ40が注入カップ唇13dに加圧される間、
相対真空の下で、あるいは鋳型に局所的に現れる圧力と
は異なる圧力で維持されるように、注入カップ唇13d
に密封係合されるファイバ・密封ガスケット41は、同
時に鋳造チャンバ10への不活性ガスの漏れを最小にす
る。
【0032】圧力キャップ40は、図2の破線によって
示されるように、鋳型の充填の後の、あるいは特定の鋳
型のために必要とされる所与の加圧時間の後の2秒から
3秒またはそれ以上の後、上述のピボット式機械装置に
よって、注入カップ唇13dから離れた位置に移動され
る。
【0033】本発明を実践する際には、貯蔵部にある溶
融物の底から鋳型空洞成形部12aに溶融物を供給する
ように、注入カップ13は鋳型12から分離して使用さ
れ、そして、例えばループ供給湯口15を整列配置する
ことによって、あるいは鋳型12の上部開口部と位置を
合わせることによって、それに連通することができる。
本発明の本実施例の鋳型空洞成形部12aの充填は、鋳
型および注入カップが密封して連結されていないという
理由から、大幅には高められないが、溶融金属の底供給
の利点は実現される。
【0034】図5に関連し、鋳型12および溶融金属貯
蔵部13aは、溶融金属貯蔵部13aに配置される固体
金属装填物Cを有する適切な保持具(図示せず)で、チ
ャンバ100に置かれる。チャンバ100は、バキュー
ムポンプ150によって、貯蔵部13aにある装填物を
溶解するに適切な真空レベルにまで排気される。このた
めに、チャンバ100の溶融金属貯蔵部13aと関連し
て配置される従来の誘導コイル130の付勢によって、
固体装填物が溶解される。固体装填物は、誘導コイル1
30の付勢によって貯蔵部13aの相対真空(大気中よ
り低い圧力)の下で、鋳造のための適切な過熱度に溶解
され加熱される。それから、装填物が貯蔵部13aの相
対真空の下で溶解された後、チャンバ100はガス加圧
され、順番にガス圧を貯蔵部13aの溶融金属に圧力レ
ベルで及ぼし、貯蔵部13aの溶融金属をループ供給湯
口15を通って鋳型空洞12cへ流れさせる。不活性ガ
ス(例えばアルゴン)や非反応性ガス(例えば窒素)を
使用しながら、チャンバ100は、気圧単位あるいは他
の圧力レベル0.5から1に、あるいはそれ以上のレベ
ルに加圧されることができる。ガスは、例えばガス・シ
リンダまたは工場ガス供給ラインのような、チャンバ1
00へ連通する従来のガス供給源Sから供給される。ガ
ス圧は、経験に基づいて決定される時間の間、チャンバ
100で維持されることができ、鋳型の傷のない鋳物の
生産を生産できる。
【0035】装填物Cが溶解された後のチャンバ100
のガス加圧は、上記の圧力キャップ40を必要とせず
に、溶融金属が貯蔵部13aから供給湯口17を通り鋳
型空洞12cに流れるような方法で、図5の実施例の鋳
型12、貯蔵部13a、湾曲供給湯口15および湯道1
7は、その壁によるガス浸透性を減じたガスを供給され
る。チャンバ100のガス加圧が、貯蔵部13aの溶融
金属の上方と以前に排気された鋳型空洞12cの上方
で、差圧を作り出し、溶融金属を貯蔵部13aから湾曲
供給湯口15を通って鋳型空洞12cに流れさせるよう
に、これらの鋳型構成部品の外部に耐火性釉薬や他の通
気性還元塗装を供給することによって、鋳型12、注入
カップ13、湾曲供給湯口15および湯道17のガス浸
透性を減じることができる。
【0036】本発明例示の実施例の、鋳型12、貯蔵部
13a、湾曲供給湯口15および湯道17は、ガス浸透
性を減らした耐火性釉薬を有する。釉薬材料で鋳型組立
構成部品の外面を浸したりコーティングすることによっ
て、釉薬材料は塗装として塗られる。解説として、コー
ティングとして塗られる釉薬は、コーン5ケイ酸エステ
ル釉薬を含み、コーン5は、耐火性釉薬が鋳型組立構成
部品に形成される華氏2200度のグレイジング温度を
示す。 初めの釉薬材料コーティングは、フェロ社から
市販されるフェロフリット混合物と、例えばヴァンダー
ビルトミネラル社のヴィーガムティー懸濁剤(マグネシ
ウム・ケイ酸アルミニウム)のような添加剤と、鋳型組
立体コーティング用の割合で混合される水とが含まれ
る。鋳型組立構成部品のガス浸透性を減らした釉薬を形
成するには、別個の加熱ステップで、または、従来の鋳
型組立体を予熱しチャンバ100の外部(または内部)
に導き、鋳型組立体を、貯蔵部13aの装填物Cを溶解
し鋳型空洞12cに鋳込むための適切な高温に導く間
に、釉薬材料を塗られた鋳型組立体を、適切なグレイジ
ング温度に加熱することによってなされる。必要なら
ば、鋳型組立の温度は、溶解鋳造される金属材料に応じ
て、その後の装填Cの溶解鋳造のためのグレイジング温
度以下に下げることができる。本発明は、ガス浸透性を
減らす鋳型組立のグレイジングに限定されない。鋳型組
立の壁のガス浸透性を減らす他のコーティング材料およ
び/または鋳型製作法は、溶融金属を貯蔵部13aから
湾曲供給湯口15を通って鋳型空洞12cに流れさせる
チャンバ100のガス加圧が許される程度まで、ガス浸
透性が減らされるという本発明の本実施例の実行に用い
られる。鋳型構成部品は、本質的により少ない気孔でガ
ス浸透性を減じた壁構造を有するように作ることができ
る。
【0037】溶融金属を貯蔵部の底から供給することに
よって鋳型空洞に供給される溶融金属中の異物成形粒子
の量を減らす点で、また、貯蔵部による加圧の結果とし
て、溶融金属流れ率の低減なしに、適切な溶融金属フィ
ルタの使用を任意に許す点で、本発明は有利である。鋳
型と注入カップは、図に示すように密封して接続される
場合、本発明は、内部鋳型面の特徴および/またはコア
面の特徴によって規定される鋳型空洞の精密な充填をさ
らに助け、そうでなければ溶融金属で充填するのは困難
である。
【0038】本発明は、実施例に関して図を用いて詳細
に説明したが、本発明はそのように限定されない。次の
請求項にて説明するように、本発明の変形例、変更等
は、本発明の精神と範囲から逸脱することなくなしう
る。
【0039】
【発明の効果】本発明は、その他の方法では溶融金属を
充填するのが困難であって、内部鋳型面の特徴および/
またはコア面の特徴によって規定される鋳型空洞への精
密な充填を促進させることができる。また、本発明で
は、異物成形粒子を減少させた量の溶融金属で鋳型を充
填させ、より清浄な鋳造を供給することを促進させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に従う鋳造装置の概略図であ
る。
【図2】鋳型空洞に底供給する本発明の実施例に従った
装置特徴の拡大立面図である
【図3】本発明の実施例を実践するためのセラミックの
インベストメント鋳造鋳型の拡大立面図である。
【図4】圧力キャップの部分的な拡大立面図である。
【図5】本発明の他の実施例に従う鋳造装置の概略図で
ある。
【符号の説明】
10 溶融/鋳造チャンバ 11 鋳型チャンバ 12 鋳型 13 注入カップ 13a 貯蔵部 15 湯口 17 湯道 35 台 40 圧力キャップ 45 流体アクチュエータ 54 るつぼ 60 溝管 S 供給源
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B22D 39/06 B22D 39/06 43/00 43/00 A C (72)発明者 デイル エイ. グラム アメリカ合衆国 49446 ミシガン州 ニ ュー エラ ダブリュー. アーサー 5326番地 (72)発明者 レスター ジー. ストライカー アメリカ合衆国 49461 ミシガン州 ホ ワイトホール イージー ストリート 7503番地

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバに配置される耐火性の鋳型であ
    って、一つ以上の鋳型空洞を有する前記鋳型と、鋳型に
    連通する溶融金属貯蔵部であって、前記一つ以上の鋳型
    空洞を充填するに少なくとも十分な溶融金属を保持する
    貯蔵容積を有する前記貯蔵部と、前記貯蔵部の下側領域
    及び前記一つ以上の鋳型空洞に通じる湾曲反転供給湯口
    を有する前記貯蔵部と、前記貯蔵部の溶融金属水準より
    上に湾曲領域を有し、前記貯蔵部に存する前記溶融金属
    の前記一つ以上の鋳型空洞への流れを遮断するように構
    成されている前記湾曲供給湯口と、前記貯蔵部の前記溶
    融金属を加圧し、前記貯蔵部から前記湾曲供給湯口を通
    って前記一つ以上の鋳型空洞へ前記溶融金属を移動させ
    るガス加圧手段とから構成されることを特徴とする鋳造
    装置。
  2. 【請求項2】 前記溶融金属への前記ガス加圧手段は、
    その中の前記鋳型とともにチャンバをガス加圧する手段
    を含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳造装置。
  3. 【請求項3】 前記鋳型は、鋳型のガス浸透性を減らす
    ための手段を含むことを特徴とする請求項2に記載の鋳
    造装置。
  4. 【請求項4】 前記手段は、前記鋳型へのコーティング
    を含むことを特徴とする請求項3に記載の鋳造装置
  5. 【請求項5】 前記手段は、前記貯蔵部に存する溶融金
    属へのガス圧を導入するために前記貯蔵部に密封係合さ
    れる圧力キャップから構成されるが、さらに、相対真空
    の下で、または、前記貯蔵部において局部的に現れる圧
    力とは異なる圧力で、鋳造チャンバが維持されることを
    特徴とする請求項1に記載の鋳造装置。
  6. 【請求項6】 前記湾曲反転供給湯口は前記貯蔵部の底
    壁の開口部に連通することを特徴とする請求項1に記載
    の鋳造装置。
  7. 【請求項7】 鋳造チャンバに耐火性の鋳型を配置する
    こと、前記鋳型が一つ以上の鋳型空洞を有しているこ
    と、前記一つ以上の鋳型空洞を充填するに少なくとも充
    分な溶融金属の量を、鋳型に連結する貯蔵部に供給する
    こと、前記貯蔵部の前記溶融金属の水準を制御すること
    によって、前記貯蔵部から前記湾曲供給湯口を通る前記
    溶融金属の流れを遮断すること、前記貯蔵部にある溶融
    金属を加圧して、溶融金属が前記貯蔵部の下部領域に連
    通する前記湾曲反転供給湯口を通って、溶融金属で前記
    鋳型空洞を充填されるように、溶融金属を流れさせるこ
    とからなることを特徴とする鋳造方法。
  8. 【請求項8】 貯蔵部の溶融金属が上面へ浮上分離する
    ことによって異物成形粒子を除去すること、そして前記
    上面より下の溶融金属を前記貯蔵部から前記一つ以上鋳
    型空洞に供給することを含むことを特徴とする請求項7
    に記載の鋳造方法。
  9. 【請求項9】 溶融金属への加圧は、チャンバへガス加
    圧し、溶融金属を前記反転湾曲供給湯口によって流れさ
    せることによってなされることを特徴とする請求項7に
    記載の鋳造方法。
  10. 【請求項10】 前記チャンバにそれを配置する前に、
    鋳型のガス浸透性を減らすステップを含むことを特徴と
    する請求項9に記載の鋳造方法。
  11. 【請求項11】 鋳型を耐火材でコーティングすること
    によって鋳型のガス浸透性を減らすことを含むことを特
    徴とする請求項10に記載の鋳造方法。
  12. 【請求項12】 鋳型上に釉薬を形成することによっ
    て、鋳型のガス浸透性を減らすことを含むことを特徴と
    する請求項11に記載の鋳造方法。
  13. 【請求項13】 前記貯蔵部の底開口部から前記湾曲反
    転供給湯口を通って前記鋳型空洞へと溶融金属を充填さ
    せるように、前記貯蔵部にある溶融金属を流れさせるこ
    とを特徴とする請求項7に記載の鋳造方法。
  14. 【請求項14】 固体装填物をその中で溶解することに
    よって、溶融金属を貯蔵部に供給することを特徴とする
    請求項7に記載の鋳造方法。
  15. 【請求項15】 溶融金属をその中で容器から注入する
    ことによって、溶融金属を貯蔵部に供給することを特徴
    とする請求項7に記載の鋳造方法。
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