JP2002283025A - 鉄系形状記憶合金管及びその製造方法 - Google Patents
鉄系形状記憶合金管及びその製造方法Info
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- JP2002283025A JP2002283025A JP2001082752A JP2001082752A JP2002283025A JP 2002283025 A JP2002283025 A JP 2002283025A JP 2001082752 A JP2001082752 A JP 2001082752A JP 2001082752 A JP2001082752 A JP 2001082752A JP 2002283025 A JP2002283025 A JP 2002283025A
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Casting Devices For Molds (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳肌の焼着及びピンホールをなくし、使用に
耐え得る形状記憶性能を発揮し得るものとする。 【解決手段】 モールド１に対し、トラフ５を移動させ
てその内面に鉄系形状記憶合金溶湯ａを均一に遠心鋳造
して、薄肉パイプを製造する。モールド内面のコーティ
ング層ｂは５０〜８００μｍ厚とし、モールド１は回転
数（ＧＮｏ．）５０〜１５０Ｇで回転させ、溶湯ａは鋳
込温度１４００℃以上、溶湯ａの冷却速度は１〜３０℃
／ｓｅｃとする。また、コーティング材ｂの成分重量比
は、水：ジルコニア系骨材：粘結材＝１００：３０〜５
０：１．０〜３．０とし、その層厚：１００〜２００μ
ｍとする。このコーティング材ｂは熱伝達率がよいた
め、溶融状態から凝固に至る速度が速く、鋳肌面の焼
着、ピンホールが発生しにくく、これらの条件設定によ
り、使用に耐え得る形状記憶性能を発揮する管を得るこ
とができる。
耐え得る形状記憶性能を発揮し得るものとする。 【解決手段】 モールド１に対し、トラフ５を移動させ
てその内面に鉄系形状記憶合金溶湯ａを均一に遠心鋳造
して、薄肉パイプを製造する。モールド内面のコーティ
ング層ｂは５０〜８００μｍ厚とし、モールド１は回転
数（ＧＮｏ．）５０〜１５０Ｇで回転させ、溶湯ａは鋳
込温度１４００℃以上、溶湯ａの冷却速度は１〜３０℃
／ｓｅｃとする。また、コーティング材ｂの成分重量比
は、水：ジルコニア系骨材：粘結材＝１００：３０〜５
０：１．０〜３．０とし、その層厚：１００〜２００μ
ｍとする。このコーティング材ｂは熱伝達率がよいた
め、溶融状態から凝固に至る速度が速く、鋳肌面の焼
着、ピンホールが発生しにくく、これらの条件設定によ
り、使用に耐え得る形状記憶性能を発揮する管を得るこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄系形状記憶合
金管、及びその管を遠心金型鋳造により製造する方法に
関するものである。
金管、及びその管を遠心金型鋳造により製造する方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、新トンネル工法（ＷＢＲ工法）
に適用される鉄系形状記憶合金製管継手の遠心鋳造法に
よる製造は、特開平１０−２８００６１号公報等に開示
され、図１、図５に示すように、円筒形モールド（金
型）１をローラ２により回転し、そのモールド１内面
に、溶解炉３から、三角取鍋４、鋳込用トラフ５を介し
て溶湯ａを鋳込んで、所要厚の円筒状溶湯層（管状体）
ｃを形成することによって行うのが一般的である。
に適用される鉄系形状記憶合金製管継手の遠心鋳造法に
よる製造は、特開平１０−２８００６１号公報等に開示
され、図１、図５に示すように、円筒形モールド（金
型）１をローラ２により回転し、そのモールド１内面
に、溶解炉３から、三角取鍋４、鋳込用トラフ５を介し
て溶湯ａを鋳込んで、所要厚の円筒状溶湯層（管状体）
ｃを形成することによって行うのが一般的である。
【０００３】このとき、図５に示すように、固定のトラ
フ５から、筒軸方向固定のモールド１内面に溶湯ａを鋳
込んだり、図１に示すように、前記筒軸方向固定のモー
ルド１に対し、トラフ５を矢印方向に移動させたり、逆
に、筒軸方向固定のトラフ５に対し、モールド１をその
筒軸方向に移動させて、モールド１内面に溶湯ａを鋳込
んだりしている。
フ５から、筒軸方向固定のモールド１内面に溶湯ａを鋳
込んだり、図１に示すように、前記筒軸方向固定のモー
ルド１に対し、トラフ５を矢印方向に移動させたり、逆
に、筒軸方向固定のトラフ５に対し、モールド１をその
筒軸方向に移動させて、モールド１内面に溶湯ａを鋳込
んだりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５に示す製造方法
は、モールド１内面にその一端から溶湯ａを鋳込んでい
るため、所要長さの管とするには、溶湯ａの流れ性の点
から、その管肉厚を厚くせねばならない。また、管（製
品）の筒軸方向（長さ方向）における肉厚の均一性を得
ることが難しく、外面にピンホール欠陥、内面にドロス
欠陥（酸化物の巻き込み欠陥）といった鋳造欠陥などを
生じる可能性が大きくなる。このため、管内外面を多量
に切削加工して、形状記憶性能の発揮に必要な柱状晶組
織帯のみを継手素材に残すことが必要となる。さらに、
厚肉管では形状記憶特性に優れた柱状晶組織が得にくく
なり、この方法で、薄肉管を製造する（溶湯を少ない重
量で鋳造する）とモールド１に均一に溶湯ａが流れるこ
となく凝固を開始するため、湯境といった鋳造欠陥が出
やすいこと、などの問題がある。
は、モールド１内面にその一端から溶湯ａを鋳込んでい
るため、所要長さの管とするには、溶湯ａの流れ性の点
から、その管肉厚を厚くせねばならない。また、管（製
品）の筒軸方向（長さ方向）における肉厚の均一性を得
ることが難しく、外面にピンホール欠陥、内面にドロス
欠陥（酸化物の巻き込み欠陥）といった鋳造欠陥などを
生じる可能性が大きくなる。このため、管内外面を多量
に切削加工して、形状記憶性能の発揮に必要な柱状晶組
織帯のみを継手素材に残すことが必要となる。さらに、
厚肉管では形状記憶特性に優れた柱状晶組織が得にくく
なり、この方法で、薄肉管を製造する（溶湯を少ない重
量で鋳造する）とモールド１に均一に溶湯ａが流れるこ
となく凝固を開始するため、湯境といった鋳造欠陥が出
やすいこと、などの問題がある。
【０００５】したがって、図１に示すように、トラフ５
とモールド１をその筒軸方向に相対的に移動させると、
鋳込んだ個所の溶湯ａの量により、その鋳込み個所の層
厚を決定できるため、薄肉管の製造が可能である。
とモールド１をその筒軸方向に相対的に移動させると、
鋳込んだ個所の溶湯ａの量により、その鋳込み個所の層
厚を決定できるため、薄肉管の製造が可能である。
【０００６】しかし、その製造方法においても、使用に
耐え得る十分な形状記憶性能を発揮する鉄系形状記憶合
金管を得ていないのが実情である。
耐え得る十分な形状記憶性能を発揮する鉄系形状記憶合
金管を得ていないのが実情である。
【０００７】この発明は、上記実情の下、使用に耐え得
る十分な形状記憶性能を発揮するようにすることを課題
とする。
る十分な形状記憶性能を発揮するようにすることを課題
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、この発明は、まず、形状記憶特性に必要な柱状晶組
織を得やすい薄肉管を安定して製造し得るために、トラ
フとモールドを相対的に移動させる遠心鋳造法を採用
し、つぎに、その遠心鋳造において、柱状晶組織の発現
には、鋳込温度、鋳込速度、冷却速度、モールド回転数
及びモールド内面のコーティング厚を制御すればよいと
考え、それらを最適値とすることとしたのである。
め、この発明は、まず、形状記憶特性に必要な柱状晶組
織を得やすい薄肉管を安定して製造し得るために、トラ
フとモールドを相対的に移動させる遠心鋳造法を採用
し、つぎに、その遠心鋳造において、柱状晶組織の発現
には、鋳込温度、鋳込速度、冷却速度、モールド回転数
及びモールド内面のコーティング厚を制御すればよいと
考え、それらを最適値とすることとしたのである。
【０００９】トラフとモールドの相対移動は、どちらか
一方を動かせばよいが、トラフを動かす方が、その駆動
力及び設備も小型ですむ。この場合、トラフは長樋とな
って、相対移動により鋳込み部（鋳込まれる個所）が動
くことから、単位鋳込み量は、その鋳込み部のみでよい
ため少なくなって、モールド内に静かに溶湯を鋳込むこ
とができ、管状体内面のドロス欠陥の発生（巻き込み）
が少なくなる。このため、その欠陥を除去するための切
削加工代を小さくすることができ、コスト面で有利とな
る。
一方を動かせばよいが、トラフを動かす方が、その駆動
力及び設備も小型ですむ。この場合、トラフは長樋とな
って、相対移動により鋳込み部（鋳込まれる個所）が動
くことから、単位鋳込み量は、その鋳込み部のみでよい
ため少なくなって、モールド内に静かに溶湯を鋳込むこ
とができ、管状体内面のドロス欠陥の発生（巻き込み）
が少なくなる。このため、その欠陥を除去するための切
削加工代を小さくすることができ、コスト面で有利とな
る。
【００１０】鋳込温度は１４００℃以上とした。これ未
満であると、湯流れが悪くなり、管全長に亘り、均一な
厚みを得にくいからである。この温度が高くなればなる
ほど良好な湯流れ性を発揮するが、１６００℃を越える
と、溶湯の酸化が進むとともに、溶解炉から注湯取鍋へ
の出湯時に大巾な温度低下を招いて目標の鋳込温度を得
ることが困難となるとともに、経済的でない。このた
め、上限は１６００℃とするとよい。
満であると、湯流れが悪くなり、管全長に亘り、均一な
厚みを得にくいからである。この温度が高くなればなる
ほど良好な湯流れ性を発揮するが、１６００℃を越える
と、溶湯の酸化が進むとともに、溶解炉から注湯取鍋へ
の出湯時に大巾な温度低下を招いて目標の鋳込温度を得
ることが困難となるとともに、経済的でない。このた
め、上限は１６００℃とするとよい。
【００１１】鋳込速度は、モールド内面に形成される管
状体の肉厚に応じて適宜に設定され、注湯取鍋の傾動速
度及びトラフとモールドの相対速度の制御によってその
設定をすることができ、この発明では、注湯取鍋からの
溶湯流出量を３．０〜１０．０ｋｇ／ｓｅｃ、相対速度
を５０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。これにより、管状
体の肉厚が５〜２０ｍｍのものを容易に製造することが
できる。
状体の肉厚に応じて適宜に設定され、注湯取鍋の傾動速
度及びトラフとモールドの相対速度の制御によってその
設定をすることができ、この発明では、注湯取鍋からの
溶湯流出量を３．０〜１０．０ｋｇ／ｓｅｃ、相対速度
を５０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃとした。これにより、管状
体の肉厚が５〜２０ｍｍのものを容易に製造することが
できる。
【００１２】溶湯（管状体）の冷却は、モールド内又は
外面の空冷、水冷等により行い、一般に、凝固組織は冷
却条件により、急冷側から、チル晶、柱状晶、等軸晶と
なり、形状記憶特性に関しては、柱状晶が好ましい。そ
の形状記憶性能を発揮する柱状晶組織を得るには適切な
冷却速度が必要で、これは管状体の冷却条件（モールド
の材質および厚み、回転数、コーティング条件など）に
支配され、実験等により、冷却速度は１〜３０℃／ｓｅ
ｃとする。さらには、３〜２０℃／ｓｅｃの範囲が好ま
しい。３０℃／ｓｅｃを越えると、得られる管状体の凝
固組織でチル層が増加し、形状記憶特性を低下させる。
一方、１℃／ｓｅｃ未満であると、等軸晶が多くなり同
様に形状記憶特性を低下させる。因みに、回転数は柱状
晶の成長には影響が少ない。
外面の空冷、水冷等により行い、一般に、凝固組織は冷
却条件により、急冷側から、チル晶、柱状晶、等軸晶と
なり、形状記憶特性に関しては、柱状晶が好ましい。そ
の形状記憶性能を発揮する柱状晶組織を得るには適切な
冷却速度が必要で、これは管状体の冷却条件（モールド
の材質および厚み、回転数、コーティング条件など）に
支配され、実験等により、冷却速度は１〜３０℃／ｓｅ
ｃとする。さらには、３〜２０℃／ｓｅｃの範囲が好ま
しい。３０℃／ｓｅｃを越えると、得られる管状体の凝
固組織でチル層が増加し、形状記憶特性を低下させる。
一方、１℃／ｓｅｃ未満であると、等軸晶が多くなり同
様に形状記憶特性を低下させる。因みに、回転数は柱状
晶の成長には影響が少ない。
【００１３】コーティング層厚は２０〜１０００μｍ、
好ましくは５０〜８００μｍとする。２０μｍ未満で
は、上記冷却速度が好ましい範囲を超える。また、製造
上の観点から形状記憶合金溶湯とモールドの間で焼き付
きが生じるため、モールドを保護する機能が失われる。
さらに、鋳造割れや湯境といった鋳造欠陥を生じる。一
方、１０００μｍを越えると、外面に鋳造欠陥（ガス欠
陥）を生じ、製造効率の面から、コーティング作業の繰
り返し作業と鋳造後のモールドに残ったコーティング材
の除去作業に時間を要する。
好ましくは５０〜８００μｍとする。２０μｍ未満で
は、上記冷却速度が好ましい範囲を超える。また、製造
上の観点から形状記憶合金溶湯とモールドの間で焼き付
きが生じるため、モールドを保護する機能が失われる。
さらに、鋳造割れや湯境といった鋳造欠陥を生じる。一
方、１０００μｍを越えると、外面に鋳造欠陥（ガス欠
陥）を生じ、製造効率の面から、コーティング作業の繰
り返し作業と鋳造後のモールドに残ったコーティング材
の除去作業に時間を要する。
【００１４】モールド回転数（ＧＮｏ．）は５０〜１５
０Ｇとする。この値を出ると、溶湯を正常に鋳込みにく
くなる。ここで、ＧＮｏ．＝遠心力の加速度／重力の加
速度＝ｒω2 ／ｇ（・・・）で表すことができ、この
関係を管の直径Ｄ（ｃｍ）と回転数Ｎ（ｒｐｍ）によっ
て表すと、ｒ＝Ｄ／２、ω2 ＝（２πＮ）2 ／６０
2（・・・）となる。にを代入すると、ＧＮｏ．
＝（Ｄ／２ｇ）・（２πＮ）2 ／６０2 （但し、ｇ＝９
８０（ｃｍ／ｓｅｃ2 ）、π＝３．１４）、まとめる
と、ＧＮｏ．＝ＤＮ2 ／１７９００となり、最終的に、
管の直径（Ｄ）と回転数（Ｎ）が分かれば、ＧＮｏ．を
得ることができ、逆に、このＧＮｏ．の特定から回転数
（Ｎ）を特定し得る。
０Ｇとする。この値を出ると、溶湯を正常に鋳込みにく
くなる。ここで、ＧＮｏ．＝遠心力の加速度／重力の加
速度＝ｒω2 ／ｇ（・・・）で表すことができ、この
関係を管の直径Ｄ（ｃｍ）と回転数Ｎ（ｒｐｍ）によっ
て表すと、ｒ＝Ｄ／２、ω2 ＝（２πＮ）2 ／６０
2（・・・）となる。にを代入すると、ＧＮｏ．
＝（Ｄ／２ｇ）・（２πＮ）2 ／６０2 （但し、ｇ＝９
８０（ｃｍ／ｓｅｃ2 ）、π＝３．１４）、まとめる
と、ＧＮｏ．＝ＤＮ2 ／１７９００となり、最終的に、
管の直径（Ｄ）と回転数（Ｎ）が分かれば、ＧＮｏ．を
得ることができ、逆に、このＧＮｏ．の特定から回転数
（Ｎ）を特定し得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態としては、上
述の各条件を満たすものとして、回転する横向き円筒状
モールド内にトラフを介して鉄系形状記憶合金溶湯を鋳
込んで、そのモールド内面に前記溶湯から成る管状体を
形成する金型遠心鋳造による鉄系形状記憶合金管の製造
方法において、前記モールド内面にその内面保護用コー
ティング層を２０〜１０００μｍ厚に形成した後、モー
ルドを回転数（ＧＮｏ．）５０〜１５０Ｇで回転させる
とともに、トラフとモールドをその筒軸方向に相対的に
速度５０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させ、その状態
で、鉄系形状記憶合金溶湯を鋳込温度１４００℃以上、
溶湯流出量３．０〜１０．０ｋｇ／ｓｅｃでモールド内
面に鋳込むとともに、その鋳込まれた溶湯の冷却速度を
１〜３０℃／ｓｅｃとする構成を採用し得る。
述の各条件を満たすものとして、回転する横向き円筒状
モールド内にトラフを介して鉄系形状記憶合金溶湯を鋳
込んで、そのモールド内面に前記溶湯から成る管状体を
形成する金型遠心鋳造による鉄系形状記憶合金管の製造
方法において、前記モールド内面にその内面保護用コー
ティング層を２０〜１０００μｍ厚に形成した後、モー
ルドを回転数（ＧＮｏ．）５０〜１５０Ｇで回転させる
とともに、トラフとモールドをその筒軸方向に相対的に
速度５０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させ、その状態
で、鉄系形状記憶合金溶湯を鋳込温度１４００℃以上、
溶湯流出量３．０〜１０．０ｋｇ／ｓｅｃでモールド内
面に鋳込むとともに、その鋳込まれた溶湯の冷却速度を
１〜３０℃／ｓｅｃとする構成を採用し得る。
【００１６】上記コーティング層の形成には、はけ塗
り、スプレー塗布などの周知の手段を適宜に採用し得る
が、スプレー塗布の場合には、コーティング材噴出ノズ
ルとモールドをその筒軸方向に相対的に移動させるとと
もにそのモールドを回転させながら、前記ノズルからコ
ーティング材をモールド内面に噴出して形成するとよ
い。このようにすれば、層厚を均一にし得るとともに、
作業性もよい。また、トラフが移動するものの場合に
は、そのトラフにノズルを付設することにより、その塗
布作業もできる。
り、スプレー塗布などの周知の手段を適宜に採用し得る
が、スプレー塗布の場合には、コーティング材噴出ノズ
ルとモールドをその筒軸方向に相対的に移動させるとと
もにそのモールドを回転させながら、前記ノズルからコ
ーティング材をモールド内面に噴出して形成するとよ
い。このようにすれば、層厚を均一にし得るとともに、
作業性もよい。また、トラフが移動するものの場合に
は、そのトラフにノズルを付設することにより、その塗
布作業もできる。
【００１７】コーティング材としては、シリカ粉末や珪
藻土といった珪酸（ＳｉＯ2 ）成分を８０〜９０重量％
程度含有した骨材に粘結材及び水を配合したものが一般
的であるが、主成分がジルコニア系骨材であるものを採
用するとよい。鉄系形状記憶合金の溶融金属を鋳造した
際、表層に塩基性の酸化物を生じやすく、前記酸性酸化
物の珪酸成分を含有する骨材を配合したコーティング材
を使用すると、これらが反応して化学的焼着やガス欠陥
を生じやすくなる。このため、鉄系形状記憶合金に使用
するコーティング材には、高融点で溶融金属と化学的反
応が生じにくいジルコニア（ＺｒＯ2 ）系、マグネシア
（ＭｇＯ）系、クロマイト（Ｃｒ2 Ｏ3）系の塩基性ま
たは中性酸化物の性質を示す骨材を使用する。
藻土といった珪酸（ＳｉＯ2 ）成分を８０〜９０重量％
程度含有した骨材に粘結材及び水を配合したものが一般
的であるが、主成分がジルコニア系骨材であるものを採
用するとよい。鉄系形状記憶合金の溶融金属を鋳造した
際、表層に塩基性の酸化物を生じやすく、前記酸性酸化
物の珪酸成分を含有する骨材を配合したコーティング材
を使用すると、これらが反応して化学的焼着やガス欠陥
を生じやすくなる。このため、鉄系形状記憶合金に使用
するコーティング材には、高融点で溶融金属と化学的反
応が生じにくいジルコニア（ＺｒＯ2 ）系、マグネシア
（ＭｇＯ）系、クロマイト（Ｃｒ2 Ｏ3）系の塩基性ま
たは中性酸化物の性質を示す骨材を使用する。
【００１８】この塩基性および中性酸化物のジルコニア
（ＺｒＯ2 ）系、マグネシア（ＭｇＯ）系、クロマイト
（Ｃｒ2 Ｏ3 ）系骨材の内、マグネシア系は保湿作用が
大きく金型へ使用する際に水分の除去が難しく、残留水
分によるピンホール欠陥を生じてしまう。また、クロマ
イト系ではコーティング層の成形が難しくコーティング
の強度が低くなるためモールドの保護機能が損なわれ
る。これに対し、ジルコニア系はそのような問題はな
い。このため、鉄系形状記憶合金鋳造用金型コーティン
グ材としては、ジルコニア系が好ましく、これにより、
鋳肌外面のピンホール発生を抑制し、内面のドロス発生
も抑制する。しかし、そのジルコニア系の内、ジルコニ
ア（ＺｒＯ2 ）は純度が高く高価なため、天然に産出さ
れ、比較的安価なジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）骨材がより
好ましい。このとき、ジルコン骨材（ジルコン９０重量
％以上）には、珪酸成分を含有しているが少量のため問
題はない。
（ＺｒＯ2 ）系、マグネシア（ＭｇＯ）系、クロマイト
（Ｃｒ2 Ｏ3 ）系骨材の内、マグネシア系は保湿作用が
大きく金型へ使用する際に水分の除去が難しく、残留水
分によるピンホール欠陥を生じてしまう。また、クロマ
イト系ではコーティング層の成形が難しくコーティング
の強度が低くなるためモールドの保護機能が損なわれ
る。これに対し、ジルコニア系はそのような問題はな
い。このため、鉄系形状記憶合金鋳造用金型コーティン
グ材としては、ジルコニア系が好ましく、これにより、
鋳肌外面のピンホール発生を抑制し、内面のドロス発生
も抑制する。しかし、そのジルコニア系の内、ジルコニ
ア（ＺｒＯ2 ）は純度が高く高価なため、天然に産出さ
れ、比較的安価なジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）骨材がより
好ましい。このとき、ジルコン骨材（ジルコン９０重量
％以上）には、珪酸成分を含有しているが少量のため問
題はない。
【００１９】そのコーティング材の成分重量比は、水：
骨材：粘結材＝１００：３０〜５０：１．０〜３．０と
するとよい。骨材が重量比で水１００に対して３０未満
では、コーティング被膜層厚さが薄くモールドの保護性
能が小さい。また、適切な被膜厚さを得るために繰り返
しスプレーコーテイングしなければならず、生産性の面
で問題となる。一方、５０を越えると、コーティング材
をスプレーすることが困難になる。粘結材は、重量比で
水１００に対して１．０未満では、骨材の結合力が弱く
コーティング被膜が容易に剥離するため、モールド保護
ができなくなる。一方、３．０を越えると、粘結材中に
含有する結晶水量が多くなりピンホール欠陥が増大す
る。
骨材：粘結材＝１００：３０〜５０：１．０〜３．０と
するとよい。骨材が重量比で水１００に対して３０未満
では、コーティング被膜層厚さが薄くモールドの保護性
能が小さい。また、適切な被膜厚さを得るために繰り返
しスプレーコーテイングしなければならず、生産性の面
で問題となる。一方、５０を越えると、コーティング材
をスプレーすることが困難になる。粘結材は、重量比で
水１００に対して１．０未満では、骨材の結合力が弱く
コーティング被膜が容易に剥離するため、モールド保護
ができなくなる。一方、３．０を越えると、粘結材中に
含有する結晶水量が多くなりピンホール欠陥が増大す
る。
【００２０】このような方法で製造される鉄系形状記憶
合金管は、そのマクロ組織が断面積において８０％以上
の柱状晶からなるものとすれば、形状回復率を３．０％
近くからそれ以上を得ることができ、降伏強度も３００
ＭＰａ以上となる。
合金管は、そのマクロ組織が断面積において８０％以上
の柱状晶からなるものとすれば、形状回復率を３．０％
近くからそれ以上を得ることができ、降伏強度も３００
ＭＰａ以上となる。
【００２１】
【実施例】図１に示す遠心鋳造機により、鉄系形状記憶
合金（Ｆｅ−０．０５％Ｃ−２８％Ｍｎ−６％Ｓｉ−５
％Ｃｒ）によってパイプを製造した。まず、コーティン
グ材ｂとして、表１に示す骨材、粘結材はベントナイト
を使用し、配合割合は水：骨材：粘結材＝１００：３０
〜５０：１．０〜３．０（重量比）のものを使用した。
合金（Ｆｅ−０．０５％Ｃ−２８％Ｍｎ−６％Ｓｉ−５
％Ｃｒ）によってパイプを製造した。まず、コーティン
グ材ｂとして、表１に示す骨材、粘結材はベントナイト
を使用し、配合割合は水：骨材：粘結材＝１００：３０
〜５０：１．０〜３．０（重量比）のものを使用した。
【００２２】
【表１】
【００２３】このコーティング材ｂをポンプ６からホー
ス６ａを介してノズル８に送り込み、台車７を前後動さ
せるとともに、モールド１を回転させ、ノズル８からモ
ールド１内面にコーティング材ｂを噴出（スプレー）し
て、コーティング層を６００μｍ厚程度に形成した。こ
のとき、スプレー前にモールド１は１５０〜２５０℃に
予熱した。
ス６ａを介してノズル８に送り込み、台車７を前後動さ
せるとともに、モールド１を回転させ、ノズル８からモ
ールド１内面にコーティング材ｂを噴出（スプレー）し
て、コーティング層を６００μｍ厚程度に形成した。こ
のとき、スプレー前にモールド１は１５０〜２５０℃に
予熱した。
【００２４】つぎに、高周波溶解炉３から、三角取鍋４
に形状記憶合金の溶湯ａを注入して、その取鍋４をモー
ルド１に対して所要位置までレール９上を移動させる。
この後、取鍋４を矢印のごとく傾動するとともに、台車
７を矢印のごとく後退（１回）させて、トラフ５からモ
ールド１内面に約７０ｋｇの溶湯ａを鋳込んだ。
に形状記憶合金の溶湯ａを注入して、その取鍋４をモー
ルド１に対して所要位置までレール９上を移動させる。
この後、取鍋４を矢印のごとく傾動するとともに、台車
７を矢印のごとく後退（１回）させて、トラフ５からモ
ールド１内面に約７０ｋｇの溶湯ａを鋳込んだ。
【００２５】この方法において、表２に示すように、各
条件を設定し、その各条件下の管をそれぞれ鋳造後、１
１００℃で溶体化処理を施し、それらの形状回復率を測
定した。
条件を設定し、その各条件下の管をそれぞれ鋳造後、１
１００℃で溶体化処理を施し、それらの形状回復率を測
定した。
【００２６】その方法は、形状回復率測定試験片（全
長：５５ｍｍ、平行部：φ４×２３Ｌ、標点距離：２０
ｍｍ、Ｍ１０ネジ加工）内の加工ひずみを取り除くた
め、測定前に応力除去焼鈍（８７３Ｋ×１０ｍｉｎ→炉
冷、Ａｒ雰囲気）を施した。回復率の測定は、以下の
〜を２度繰り返すことによって行った（トレーニング
処理）。
長：５５ｍｍ、平行部：φ４×２３Ｌ、標点距離：２０
ｍｍ、Ｍ１０ネジ加工）内の加工ひずみを取り除くた
め、測定前に応力除去焼鈍（８７３Ｋ×１０ｍｉｎ→炉
冷、Ａｒ雰囲気）を施した。回復率の測定は、以下の
〜を２度繰り返すことによって行った（トレーニング
処理）。
【００２７】 引張歪み付与 各試料ごとに定められた歪量（６％、８％）を引張試験
機で付与した後、試験片のケガキ線（２０ｍｍ）を標点
間距離として、それをデジタルノギスにて測定した。引
張速度は、試験機のクロスヘッド速度＝１．０ｍｍ／ｍ
ｉｎ（歪み速度＝８．３×１０-4）とし、恒温室（３０
０Ｋ）にて行った。０．２％耐力も同時に測定した。
機で付与した後、試験片のケガキ線（２０ｍｍ）を標点
間距離として、それをデジタルノギスにて測定した。引
張速度は、試験機のクロスヘッド速度＝１．０ｍｍ／ｍ
ｉｎ（歪み速度＝８．３×１０-4）とし、恒温室（３０
０Ｋ）にて行った。０．２％耐力も同時に測定した。
【００２８】 加熱処理 試験片に歪みを付与した後、小型熱処理炉を用いて、Ａ
ｒ雰囲気中で８７３Ｋ×１０ｍｉｎ（２度目は、５７３
Ｋ×１０ｍｉｎ）の熱処理を行った。処理後は空冷とし
た。
ｒ雰囲気中で８７３Ｋ×１０ｍｉｎ（２度目は、５７３
Ｋ×１０ｍｉｎ）の熱処理を行った。処理後は空冷とし
た。
【００２９】 形状回復率測定 試料を放冷させた後、標点間距離を再度測定し、その収
縮量を計算した。
縮量を計算した。
【００３０】
【表２】
【００３１】この表２に示す測定結果によれば、上述の
鋳込温度などの各要素が特定値内に入る各実施例１〜７
は、十分に使用に耐え得るものであるのに対し、その特
定値内に入らない比較例１〜４は、何らかの欠陥があっ
て、使用に耐え得ないものであることがわかる。
鋳込温度などの各要素が特定値内に入る各実施例１〜７
は、十分に使用に耐え得るものであるのに対し、その特
定値内に入らない比較例１〜４は、何らかの欠陥があっ
て、使用に耐え得ないものであることがわかる。
【００３２】また、図２（ａ）には実施例２の鋳肌表面
写真を、同図（ｂ）には、同条件で、シリカ系コーティ
ング材を使用した場合の鋳肌表面写真をそれぞれ示す。
また、図３には、実施例２の金属組織写真を示す。
写真を、同図（ｂ）には、同条件で、シリカ系コーティ
ング材を使用した場合の鋳肌表面写真をそれぞれ示す。
また、図３には、実施例２の金属組織写真を示す。
【００３３】その図２（ａ）と（ｂ）の比較から、鋳肌
について、前者は全域が均一な点模様を呈しているのに
対し、後者は焼着やピンホールなどの欠陥が認められ
る。これにより、この発明に係るものが優れていること
が理解できる。また、下記表３に示すように、シリカ系
に比べジルコニア系のコーティング材は、熱伝導率のよ
い溶融状態から凝固に至る速度が速くなるため、図３に
示すように、形状記憶効果の発現に必要な一方向凝固組
織が生成しやすくなる。この一方向凝固組織が得られる
ことにより、図４に示すように、形状記憶特性におい
て、シリカ系に比べ、ジルコニア系のコーティング材ｂ
によるものは、同等もしくはそれ以上の性能が得られ
た。
について、前者は全域が均一な点模様を呈しているのに
対し、後者は焼着やピンホールなどの欠陥が認められ
る。これにより、この発明に係るものが優れていること
が理解できる。また、下記表３に示すように、シリカ系
に比べジルコニア系のコーティング材は、熱伝導率のよ
い溶融状態から凝固に至る速度が速くなるため、図３に
示すように、形状記憶効果の発現に必要な一方向凝固組
織が生成しやすくなる。この一方向凝固組織が得られる
ことにより、図４に示すように、形状記憶特性におい
て、シリカ系に比べ、ジルコニア系のコーティング材ｂ
によるものは、同等もしくはそれ以上の性能が得られ
た。
【００３４】
【表３】
【００３５】
【発明の効果】この発明は、以上のように各鋳造条件を
特定したので、優れた品質の鉄系形状記憶管が得られ、
産業上に及ぼす効果は極めて大きい。
特定したので、優れた品質の鉄系形状記憶管が得られ、
産業上に及ぼす効果は極めて大きい。
【図１】一実施例に係る遠心鋳造機の概略図
【図２（ａ）】一実施例による鋳肌表面写真
【図２（ｂ）】比較例の鋳肌表面写真
【図３】同実施例による鋳物金属組織写真
【図４】形状記憶効果回復率図
【図５】従来の遠心鋳造機の概略図
１ 円筒型（モールド） ２ 回転用ローラ ３ 高周波溶解炉 ４ 三角取鍋 ５ 鋳込用トレイ ６ コーティングポンプ ７ 移動台車 ８ コーティングノズル ９ レール ａ 鉄系形状記憶合金溶湯 ｂ コーティング材
───────────────────────────────────────────────────── 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 13/10 ５０３ Ｂ２２Ｄ 13/10 ５０３Ｅ ５０５ ５０５Ａ 27/18 27/18 Ｂ Ｅ２１Ｄ 9/06 ３１１ Ｅ２１Ｄ 9/06 ３１１Ａ Ｆ１６Ｌ 9/02 Ｆ１６Ｌ 9/02 (72)発明者 道浦 吉貞 大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会 社栗本鐵工所内 (72)発明者 喜多川 眞好 大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会 社栗本鐵工所内 (72)発明者 久保 紘 仙台市青葉区川内元支倉35番 川内住宅11 −204 Ｆターム(参考） 2D054 AD27 3H111 AA01 BA03 EA07 4E092 AA03 AA06 BA13 CA03 DA02 EA10 FA10 GA03 4E093 NA10 NB10 4E094 CC55
Claims (5)
- 【請求項１】 回転する横向き円筒状モールド１内にト
ラフ５を介して鉄系形状記憶合金溶湯ａを鋳込んで、そ
のモールド１内面に前記溶湯ａから成る管状体ｃを形成
する金型遠心鋳造による鉄系形状記憶合金管の製造方法
であって、 上記モールド１内面にその内面保護用コーティング層を
２０〜１０００μｍ厚に形成した後、モールド１を回転
数（ＧＮｏ．）５０〜１５０Ｇで回転させるとともに、
上記トラフ５とモールド１をその筒軸方向に相対的に速
度５０〜１５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させ、その状態で、
上記鉄系形状記憶合金溶湯ａを鋳込温度１４００℃以
上、溶湯流出量３．０〜１０．０ｋｇ／ｓｅｃで前記モ
ールド１内面に鋳込むとともに、その鋳込まれた溶湯ａ
の冷却速度を１〜３０℃／ｓｅｃとすることを特徴とす
る鉄系形状記憶合金管の製造方法。 - 【請求項２】 上記コーティング層を、コーティング材
噴出ノズル８と上記モールド１をその筒軸方向に相対的
に移動させるとともにそのモールド１を回転させなが
ら、前記ノズル８からコーティング材ｂをモールド１内
面に噴出して形成することを特徴とする請求項１に記載
の鉄系形状記憶合金管の製造方法。 - 【請求項３】 上記コーティング層用コーティング材ｂ
は、主成分がジルコニア系骨材であるものを使用するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄系形状記憶合
金管の製造方法。 - 【請求項４】 上記コーティング材ｂの成分重量比が、
水：骨材：粘結材＝１００：３０〜５０：１．０〜３．
０であることを特徴とする請求項３に記載の鉄系形状記
憶合金管の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の製造
方法により製造された鉄系形状記憶合金管であって、そ
のマクロ組織が断面積において８０％以上の柱状晶から
なるものであることを特徴とする鉄系形状記憶合金管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082752A JP4132698B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 鉄系形状記憶合金管及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001082752A JP4132698B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 鉄系形状記憶合金管及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002283025A true JP2002283025A (ja) | 2002-10-02 |
| JP4132698B2 JP4132698B2 (ja) | 2008-08-13 |
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|---|---|---|---|
| JP2001082752A Expired - Fee Related JP4132698B2 (ja) | 2001-03-22 | 2001-03-22 | 鉄系形状記憶合金管及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4132698B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007081241A2 (fr) | 2006-01-16 | 2007-07-19 | Oleg Vladimirovich Anisimov | Procede de modification de granularite des pieces coulees obtenues a partir de masses fondues intermediaires |
| JP2010201470A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Kurimoto Ltd | 遠心鋳造方法 |
| JP2014226707A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 本田技研工業株式会社 | 遠心鋳造方法 |
| JP2016509629A (ja) * | 2013-01-09 | 2016-03-31 | ザ・ナノスティール・カンパニー・インコーポレーテッド | 管状製品用の新しいクラスの鋼 |
| CN106862515A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 沈阳工业大学 | 一种大直径轻合金长管坯的制备装置和方法 |
| CN111778853A (zh) * | 2019-04-06 | 2020-10-16 | 广州振中建设有限公司 | 一种具有封闭式内腔混凝土结构的内腔模板回收施工方法 |
| CN113426977A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-09-24 | 广东新兴铸管有限公司 | 一种高效热模离心铸造球墨铸铁管生产工艺 |
-
2001
- 2001-03-22 JP JP2001082752A patent/JP4132698B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2007081241A2 (fr) | 2006-01-16 | 2007-07-19 | Oleg Vladimirovich Anisimov | Procede de modification de granularite des pieces coulees obtenues a partir de masses fondues intermediaires |
| EP2060341A2 (en) * | 2006-01-16 | 2009-05-20 | Ansimov, Oleg Vladimirovich | Method for modifying the grain size of cast products obtained from commercial melts |
| EP2060341A4 (en) * | 2006-01-16 | 2010-03-03 | Advanced Alloys Sa | METHOD OF MODIFYING GRANULARITY OF CAST PARTS OBTAINED FROM INTERMEDIATE MELT MASSES |
| JP2010201470A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Kurimoto Ltd | 遠心鋳造方法 |
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| CN106862515A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-06-20 | 沈阳工业大学 | 一种大直径轻合金长管坯的制备装置和方法 |
| CN106862515B (zh) * | 2017-03-29 | 2018-08-14 | 沈阳工业大学 | 一种大直径轻合金长管坯的制备装置和方法 |
| CN111778853A (zh) * | 2019-04-06 | 2020-10-16 | 广州振中建设有限公司 | 一种具有封闭式内腔混凝土结构的内腔模板回收施工方法 |
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| CN113426977A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-09-24 | 广东新兴铸管有限公司 | 一种高效热模离心铸造球墨铸铁管生产工艺 |
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