JP2002514508A - 注入カップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置及びその鋳造方法 - Google Patents
注入カップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置及びその鋳造方法Info
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- JP2002514508A JP2002514508A JP2000548107A JP2000548107A JP2002514508A JP 2002514508 A JP2002514508 A JP 2002514508A JP 2000548107 A JP2000548107 A JP 2000548107A JP 2000548107 A JP2000548107 A JP 2000548107A JP 2002514508 A JP2002514508 A JP 2002514508A
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould
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- B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
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Abstract
(57)【要約】
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鋳造チャンバに配置し、溶融金属注入カップ貯蔵部を鋳型に連通させ、その貯蔵部は、鋳型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。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、ガスが浸透可能なインベストメント鋳型に密封可能な圧力キャップ
を使用し、セラミック・インベストメント鋳型を使用するとともに、反転した溶
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注入カ
ップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置及びその鋳造方法に関する。
を使用し、セラミック・インベストメント鋳型を使用するとともに、反転した溶
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注入カ
ップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置及びその鋳造方法に関する。
【０００２】 （背景分野） 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。
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。
【０００３】 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のためのガスタービン製
造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で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ロ長・高さの増加やより高温の予熱は、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。
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のためのガスタービン製
造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で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ロ長・高さの増加やより高温の予熱は、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。
【０００４】 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、その鋳込み直後の、例えばセラミックの鋳型および／またはコアといった
、溶融金属と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。
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、その鋳込み直後の、例えばセラミックの鋳型および／またはコアといった
、溶融金属と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。
【０００５】 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。
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。
【０００６】 （発明の開示） インベストメント鋳型と、注入カップ貯蔵部がガス加圧される場合に、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入カップ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
。
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入カップ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
。
【０００７】 つまり、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
トメント鋳型を鋳造チャンバに配置し、溶融金属注入カップ貯蔵部を鋳型に連通
させ、その貯蔵部は、鋳型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。溶融金属が貯蔵部のガス加
力を受けて、貯蔵部の下側の領域から湾曲反転供給湯口を通って鋳型に送られる
ように、溶融金属注入カップ貯蔵部は、反転湾曲供給通路または湯口を経て、鋳
型に連通される。しかし、貯蔵部による加力がない場合に、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、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、注入カップ貯蔵部にある間に、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うけて送られるので、不利
益な溶融金属の損失がなくなる。
トメント鋳型を鋳造チャンバに配置し、溶融金属注入カップ貯蔵部を鋳型に連通
させ、その貯蔵部は、鋳型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。溶融金属が貯蔵部のガス加
力を受けて、貯蔵部の下側の領域から湾曲反転供給湯口を通って鋳型に送られる
ように、溶融金属注入カップ貯蔵部は、反転湾曲供給通路または湯口を経て、鋳
型に連通される。しかし、貯蔵部による加力がない場合に、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、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、注入カップ貯蔵部にある間に、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うけて送られるので、不利
益な溶融金属の損失がなくなる。
【０００８】 溶融金属が注入カップ貯蔵部に導入されたあと、圧力キャップまたは他のガス
加圧手段を注入カップと密封係合した状態で配置し、注入カップ貯蔵部の溶融金
属への個別的あるいは局部的なガス圧を供給し、反転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。そして、注入カ
ップ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。注入カップ貯蔵部の溶融金属に圧力
が加えられる間、相対真空の下で、または注入カップ貯蔵部の圧力とは異なる圧
力で、鋳造チャンバは維持される。
加圧手段を注入カップと密封係合した状態で配置し、注入カップ貯蔵部の溶融金
属への個別的あるいは局部的なガス圧を供給し、反転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。そして、注入カ
ップ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。注入カップ貯蔵部の溶融金属に圧力
が加えられる間、相対真空の下で、または注入カップ貯蔵部の圧力とは異なる圧
力で、鋳造チャンバは維持される。
【０００９】 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。本発明では、加
圧ガスは鋳造チャンバに導入されないので、相対真空（大気中より低い圧力）の
下で、または注入カップ貯蔵部の圧力とは異なる圧力で維持できる点において有
利である。
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。本発明では、加
圧ガスは鋳造チャンバに導入されないので、相対真空（大気中より低い圧力）の
下で、または注入カップ貯蔵部の圧力とは異なる圧力で維持できる点において有
利である。
【００１０】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明は、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、等軸単
一結晶あるいは円柱グレーン・ミクロ組織、チタンやその合金、あるいは他の一
般に金属や合金を使用したニッケル、コバルトおよび鉄ベース超合金の鋳造に特
に有用であるが、それらに限られない。例えば図１-３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、鋳造チャンバ１０と開口部ＯＰに連通
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
。多孔質性でありガス浸透可能な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。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１２ａ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セラ
ミックのコア（図示せず）を有しうる。
一結晶あるいは円柱グレーン・ミクロ組織、チタンやその合金、あるいは他の一
般に金属や合金を使用したニッケル、コバルトおよび鉄ベース超合金の鋳造に特
に有用であるが、それらに限られない。例えば図１-３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、鋳造チャンバ１０と開口部ＯＰに連通
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
。多孔質性でありガス浸透可能な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。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１２ａ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セラ
ミックのコア（図示せず）を有しうる。
【００１１】 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注入カ
ップ貯蔵部１３ａを有する。たとえば、注入カップ貯蔵部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。
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注入カ
ップ貯蔵部１３ａを有する。たとえば、注入カップ貯蔵部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。
【００１２】 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。後述の如く、溶融金属
が、注入カップ貯蔵部のガス加力を受けて、貯蔵部１３ａの下部領域１３ｂから
反転湾曲供給通路または湯口１５と湯道１７とを通って鋳型空洞１２ｃに供給さ
れるように、注入カップ貯蔵部１３ａは、溶融金属流動のため、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
。
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。後述の如く、溶融金属
が、注入カップ貯蔵部のガス加力を受けて、貯蔵部１３ａの下部領域１３ｂから
反転湾曲供給通路または湯口１５と湯道１７とを通って鋳型空洞１２ｃに供給さ
れるように、注入カップ貯蔵部１３ａは、溶融金属流動のため、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
。
【００１３】 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ような方法によって、貯蔵部から鋳型１
２への溶融金属の流れは、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。
通路部１５ｃを有するように構成されるような方法によって、貯蔵部から鋳型１
２への溶融金属の流れは、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。
【００１４】 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１９とへ連通し、順に湯道１７
へ連通し鋳型空洞成形部１２ａに至る横方向部１５ｄとからなる。
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１９とへ連通し、順に湯道１７
へ連通し鋳型空洞成形部１２ａに至る横方向部１５ｄとからなる。
【００１５】 注入カップ貯蔵部１３は、鋳造チャンバ１０に配置されるるつぼ５４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。
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。
【００１６】 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な方法によって、溶融金属が注入カップ貯蔵部
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。
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な方法によって、溶融金属が注入カップ貯蔵部
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。
【００１７】 鋳造チャンバ１０は、例えばニッケル、コバルトあるいは、鉄ベース超合金、
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。
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。
【００１８】 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通気性
とを示す。セラミックの注入カップ１３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は、鋳型１２とは別に形成でき、これへの機械的結合の有無にかかわ
らず、これに連通できる。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。
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通気性
とを示す。セラミックの注入カップ１３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は、鋳型１２とは別に形成でき、これへの機械的結合の有無にかかわ
らず、これに連通できる。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。
【００１９】 鋳型１２および注入カップ１３は、図２に示すように、つば３２を有する把持
具３０で配置され、つば３２は、少なくとも部分的に注入カップ１３のまわりに
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のラム３７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栓受け３５ａを規定する。
具３０で配置され、つば３２は、少なくとも部分的に注入カップ１３のまわりに
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のラム３７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栓受け３５ａを規定する。
【００２０】 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。
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。
【００２１】 流体アクチュエータ４５は、注入カップ１３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。
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。
【００２２】 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、環状の注入カップ口先１３ｄ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、溶融金属上に下方へと均等に広がるよう、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
口先１３ｄに密封状態に押し付ける。
、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、環状の注入カップ口先１３ｄ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、溶融金属上に下方へと均等に広がるよう、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
口先１３ｄに密封状態に押し付ける。
【００２３】 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
。
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
。
【００２４】 溶融金属が、るつぼ５４から、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に導入されたあと、圧力キャップ４０は、上述のピボット式
機械装置によって、環状の注入カップ口先１３ｄに密封して押し付けられるよう
動かされる。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）、鋳造チャンバ１０の相対真空（例えば１５のミクロン
）の下で、注入カップ貯蔵部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。
カップ貯蔵部１３ａに導入されたあと、圧力キャップ４０は、上述のピボット式
機械装置によって、環状の注入カップ口先１３ｄに密封して押し付けられるよう
動かされる。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）、鋳造チャンバ１０の相対真空（例えば１５のミクロン
）の下で、注入カップ貯蔵部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。
【００２５】 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１５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。
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１５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。
【００２６】 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が注入カップ口先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、注入カップ口先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。
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が注入カップ口先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、注入カップ口先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。
【００２７】 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、注入カップ口先１３
ｄから離れた位置に移動される。
、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、注入カップ口先１３
ｄから離れた位置に移動される。
【００２８】 本発明は、溶融金属を貯蔵部の底から供給することと、適切な溶融金属フィル
タの使用を任意に許容することとによって、貯蔵部の加力の結果として、溶融金
属流動度低減なしに、鋳型空洞に供給される溶融金属の異物成形粒子の量を減ら
す点で有利である。鋳型および注入カップが、図に示すように密封して連結され
る場合、本発明は、なお一層、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細かい充填を助け、そうでなければ、 溶融金属で
充填するのは困難である。本発明は、加圧ガスは鋳造チャンバに導入されず、相
対真空（大気中より低い圧力）の下で、あるいは、鋳型において現れる圧力とは
異なる圧力で、維持されることができる点において有利である。注入カップに局
所化した圧力を加えることは、鋳造チャンバ全体がガス加圧される場合、既存よ
り早くより高いガス圧を供給する。さらに、鋳造チャンバ全体が排気される場合
、次に鋳造される鋳型のために、鋳造チャンバの真空が既存よりもより急速に回
復するとともに、ガス加力による鋳造炉構成部品への損傷は、減らされる。
タの使用を任意に許容することとによって、貯蔵部の加力の結果として、溶融金
属流動度低減なしに、鋳型空洞に供給される溶融金属の異物成形粒子の量を減ら
す点で有利である。鋳型および注入カップが、図に示すように密封して連結され
る場合、本発明は、なお一層、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細かい充填を助け、そうでなければ、 溶融金属で
充填するのは困難である。本発明は、加圧ガスは鋳造チャンバに導入されず、相
対真空（大気中より低い圧力）の下で、あるいは、鋳型において現れる圧力とは
異なる圧力で、維持されることができる点において有利である。注入カップに局
所化した圧力を加えることは、鋳造チャンバ全体がガス加圧される場合、既存よ
り早くより高いガス圧を供給する。さらに、鋳造チャンバ全体が排気される場合
、次に鋳造される鋳型のために、鋳造チャンバの真空が既存よりもより急速に回
復するとともに、ガス加力による鋳造炉構成部品への損傷は、減らされる。
【００２９】 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。
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。
【００３０】 本発明は、特定の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。
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。
【００３１】 （産業上の利用可能性） 以上のように、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、また、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、更に、
加圧ガスは鋳造チャンバに導入されないので、相対真空（大気中より低い圧力）
の下で、または注入カップ貯蔵部の圧力とは異なる圧力で維持できる点において
有利である。
れる鋳型空洞への精密な充填を促進させ、また、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、更に、
加圧ガスは鋳造チャンバに導入されないので、相対真空（大気中より低い圧力）
の下で、または注入カップ貯蔵部の圧力とは異なる圧力で維持できる点において
有利である。
【図１】 本発明の実施例に従うインベストメント鋳造装置の概略図である。
【図２】 本発明の実施例に従う特徴を示す、鋳型空洞への底供給溶融金属の装置の拡大立
面図である。
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・インベストメント鋳造鋳型の拡大
立面図である。
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。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１２月２８日（１９９９．１２．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ストライカー レスター ジー． 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 Ｆターム(参考） 4E014 LA09 NA08
Claims (8)
- 【請求項１】 鋳造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、鋳型に連通する注入カップ貯蔵部であって、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
積を有する前記注入カップ貯蔵部と、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溶融金属注入カップ貯蔵部と、
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注入カップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置。 - 【請求項２】 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
するために前記注入カップ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
の注入カップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置。 - 【請求項３】 前記圧力キャップは、注入カップ貯蔵部を密封するためのシ
ーリング・ガスケットを含むことを特徴とする請求項２に記載の注入カップ貯蔵
部を使用したインベストメント鋳造装置。 - 【請求項４】 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に記載の注入カップ貯蔵部を使用したインベスト
メント鋳造装置。 - 【請求項５】 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注入カップ貯蔵部を使用
したインベストメント鋳造方法。 - 【請求項６】 貯蔵部による溶融金属の上面への浮動によって、異物成形粒
子を除去し、前記貯蔵部から前記一つ以上の鋳型空洞まで、前記上面より下方の
溶融金属を供給することを含むことを特徴とする請求項５に記載の注入カップ貯
蔵部を使用したインベストメント鋳造方法。 - 【請求項７】 相対真空の下で、または前記貯蔵部に局所的に現れる圧力と
は異なる圧力で、鋳造チャンバを維持する方法を含むことを特徴とする請求項５
に記載の注入カップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造方法。 - 【請求項８】 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５に記載の注入カップ貯蔵部を使用したインベス
トメント鋳造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/253,982 US6019158A (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Investment casting using pour cup reservoir with inverted melt feed gate |
| US09/253,982 | 1998-05-14 | ||
| PCT/US1999/010306 WO1999058270A1 (en) | 1998-05-14 | 1999-05-11 | Investment casting using pour cup reservoir with inverted melt feed gate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002514508A true JP2002514508A (ja) | 2002-05-21 |
Family
ID=22962466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000548107A Pending JP2002514508A (ja) | 1998-05-14 | 1999-05-11 | 注入カップ貯蔵部を使用したインベストメント鋳造装置及びその鋳造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6019158A (ja) |
| EP (1) | EP1085955B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002514508A (ja) |
| DE (1) | DE69924992T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999058270A1 (ja) |
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| US6640877B2 (en) | 1998-05-14 | 2003-11-04 | Howmet Research Corporation | Investment casting with improved melt filling |
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