JP2003311391A - Apparatus for producing cast product - Google Patents

Apparatus for producing cast product

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JP2003311391A
JP2003311391A JP2002119626A JP2002119626A JP2003311391A JP 2003311391 A JP2003311391 A JP 2003311391A JP 2002119626 A JP2002119626 A JP 2002119626A JP 2002119626 A JP2002119626 A JP 2002119626A JP 2003311391 A JP2003311391 A JP 2003311391A
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Japan
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mold
heating mechanism
product
baffle
heating
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Application number
JP2002119626A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Ienaga
裕一 家永
貞文 ▲吉▼野
Sadafumi Yoshino
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To nicely and smoothly produce a simple crystal cast product while holding a desired temperature gradient from the one end part toward the other end part of the product part with a simple and inexpensive constitution. <P>SOLUTION: This apparatus for producing the cast product, is provided with a heating mechanism 36 for heating the product part 28 constituting a mold 22, a cooling mechanism 38 which absorbs the heat by bringing it into contact with the lower part 28c of the mold in the product part 28 and solidifies molten alloy in the product part 28 in the unidirection from the lower part 28c of the mold toward the upper part 28d of the mold by relatively shifting the mold 22 in the reverse direction against the solidifying direction to the heating mechanism 36, and an inner baffle 48 for preventing the portion where the product part 28 is separated from the heating mechanism 36 from being heated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳型内の溶融物を
一方向に凝固させて鋳造物を製造する鋳造物の製造装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a casting production apparatus for producing a casting by solidifying a melt in a mold in one direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、形状の複雑な製品を精密鋳造
する精密鋳造法として、インベストメント鋳造法が知ら
れている。このインベストメント鋳造法は、ロストワッ
クス法としても知られており、可溶性ろう、または、ポ
リスチレン樹脂等を用いて模型を作製し、この模型の周
囲に耐火物の泥状混合物を浸漬し、耐火物をコーティン
グして乾燥処理する工程を数回から数十回繰り返すこと
により耐火物を積層させた後、該模型を溶融流出させ、
さらに焼成鋳型として注湯するものである。
2. Description of the Related Art Generally, an investment casting method is known as a precision casting method for precision casting a product having a complicated shape. This investment casting method is also known as the lost wax method, in which a model is made using soluble wax or polystyrene resin, and a mud-like mixture of refractory is immersed around the model to form the refractory. After the refractory is laminated by repeating the steps of coating and drying several times to several tens of times, the model is melted and flowed out,
Further, it is poured as a baking mold.

【0003】ところで、この種の精密鋳造において、一
方向凝固(方向性凝固)により製品を製造することが行
われている。例えば、ガスタービンエンジンを構成する
タービンロータのブレードのような単結晶合金(例え
ば、Ni基合金単結晶)の温度勾配を適正化し、単結晶
素材の良品率を向上させるためである。
In this type of precision casting, products are manufactured by unidirectional solidification (directional solidification). This is, for example, to optimize the temperature gradient of a single crystal alloy (for example, Ni-based alloy single crystal) such as a blade of a turbine rotor that constitutes a gas turbine engine, and improve the yield rate of the single crystal material.

【0004】上記の一方向凝固を行う装置として、例え
ば、米国特許第4,609,029号公報に開示された
装置が知られている。この装置では、図8に示すよう
に、鋳型1がチルプレート2に載置されており、このチ
ルプレート2は、図示しないアクチュエータを介し加熱
機構3の内部に対して昇降可能である。鋳型1内には、
溶湯注入口4aからランナ(または、湯道)4bを介し
てキャビティ5が連通している。
As an apparatus for performing the above-mentioned unidirectional solidification, for example, an apparatus disclosed in US Pat. No. 4,609,029 is known. In this apparatus, as shown in FIG. 8, a mold 1 is placed on a chill plate 2, and the chill plate 2 can be raised and lowered with respect to the inside of the heating mechanism 3 via an actuator (not shown). In the mold 1,
A cavity 5 communicates with the molten metal inlet 4a through a runner (or runner) 4b.

【0005】加熱機構3は、誘導加熱コイル6が外装さ
れたサセプタ7と断熱材7aとを備えており、このサセ
プタ7の上部には、上板8を介して漏斗9が接続されて
いる。サセプタ7の下部には、加熱帯域と冷却帯域とを
分離するためにバッフル10が固定されている。
The heating mechanism 3 is provided with a susceptor 7 having an induction heating coil 6 exteriorly mounted and a heat insulating material 7a. A funnel 9 is connected to an upper portion of the susceptor 7 via an upper plate 8. A baffle 10 is fixed to the lower portion of the susceptor 7 to separate the heating zone and the cooling zone.

【0006】このような構成において、鋳型1を載置し
たチルプレート2が上昇し、この鋳型1が加熱室Sに配
置されて加熱機構3の作用下に所定の温度に加熱された
後、漏斗9から前記鋳型1の溶湯注入口4aに鋳造合金
の溶湯が注入される。この溶湯は、ランナ4bを介して
キャビティ5に充填される。その際、鋳型1がチルプレ
ート2に接触しており、このチルプレート2と接する溶
湯部分から上方に向かって一方向凝固が開始される。
In such a structure, the chill plate 2 on which the mold 1 is placed rises up, the mold 1 is placed in the heating chamber S and heated to a predetermined temperature under the action of the heating mechanism 3, and then the funnel. The molten metal of the casting alloy is injected from 9 into the molten metal injection port 4a of the mold 1. The molten metal is filled in the cavity 5 via the runner 4b. At that time, the mold 1 is in contact with the chill plate 2, and unidirectional solidification starts upward from the molten metal portion in contact with the chill plate 2.

【0007】次いで、チルプレート2が所定の速度で下
方向に移動することにより、キャビティ5内の溶湯は、
上方向に向かって結晶の成長が推進され、前記キャビテ
ィ5内では、一方向凝固により鋳造物(製品)が製造さ
れる、としている。
Then, the chill plate 2 is moved downward at a predetermined speed so that the molten metal in the cavity 5 is
It is stated that crystal growth is promoted in the upward direction, and a cast product (product) is manufactured in the cavity 5 by directional solidification.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、チルプレート2が下降するのに伴って、
バッフル10と鋳型1との間から輻射や対流による熱の
出入りが多くなる。このため、鋳型1は、冷却すべき製
品部下部側の温度が上昇する一方、製品部上部側の温度
が下降する。これにより、溶湯の凝固に時間がかかって
しまうとともに、単結晶化に必要な温度勾配を得ること
ができず、単結晶の結晶方位がずれたり、新たな結晶が
発生したりするという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional technique, as the chill plate 2 descends,
A large amount of heat enters and leaves between the baffle 10 and the mold 1 due to radiation and convection. Therefore, in the mold 1, the temperature on the lower side of the product part to be cooled rises, while the temperature on the upper side of the product part decreases. As a result, there is a problem in that it takes time to solidify the molten metal, a temperature gradient necessary for single crystallization cannot be obtained, and the crystal orientation of the single crystal shifts or a new crystal is generated. .

【0009】特に、温度勾配が一層必要となる大型翼を
鋳造する際には、1枚のブレードしか配置できない場合
があり、バッフルと鋳型の隙間が非常に大きく、単結晶
化に必要な温度勾配が得られ難い。従って、単結晶鋳造
物を鋳造することができないという問題がある。
In particular, when casting a large blade that requires a further temperature gradient, only one blade may be arranged in some cases, and the gap between the baffle and the mold is very large, so that the temperature gradient required for single crystallization is large. Is difficult to obtain. Therefore, there is a problem that a single crystal cast cannot be cast.

【0010】その際、鋳型の外形寸法に対応したバッフ
ルを用意し、このバッフルを交換して使用することが考
えられている。ところが、バッフルは、通常、冷却部と
サセプタとの間に挟持されているため、このバッフルの
交換作業が相当に煩雑である。
At this time, it is considered that a baffle corresponding to the outer dimensions of the mold is prepared and this baffle is exchanged for use. However, since the baffle is usually sandwiched between the cooling section and the susceptor, the replacement work of this baffle is considerably complicated.

【0011】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、簡単かつ安価な構成で、製品部の一端部から他端部
に向かって所望の温度勾配を維持することができ、単結
晶鋳造物を良好かつ円滑に製造することが可能な鋳造物
の製造装置を提供することを目的とする。
The present invention solves this kind of problem and is capable of maintaining a desired temperature gradient from one end to the other end of a product part with a simple and inexpensive structure, and single crystal casting An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a cast product, which is capable of producing a good product smoothly.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋳造物の製
造装置では、鋳型を構成する製品部を加熱する加熱機構
と、前記製品部の一端部に接触して吸熱するとともに、
前記鋳型を前記加熱機構に対して凝固方向とは反対方向
に相対的に移動させることにより、該製品部内の前記溶
融物を前記一端部から他端部に向かって一方向に凝固さ
せる冷却機構と、該鋳型と前記加熱機構とを相対的に移
動させる際に、前記製品部の該加熱機構から離脱する部
分が加熱されることを阻止する熱遮蔽部材とを備えてい
る(請求項1記載の発明)。
In a casting manufacturing apparatus according to the present invention, a heating mechanism for heating a product part constituting a mold and one end of the product part for contacting and absorbing heat,
A cooling mechanism for solidifying the melt in the product portion in one direction from the one end to the other end by moving the mold relative to the heating mechanism in a direction opposite to the solidification direction; And a heat shield member for preventing heating of a portion of the product portion that is separated from the heating mechanism when the mold and the heating mechanism are moved relative to each other (claim 1). invention).

【0013】このため、鋳型と加熱機構とが反対方向に
相対的に移動し、前記鋳型を構成する製品部が一端部か
ら他端部に向かって冷却される際に、前記加熱機構から
離脱する部分、すなわち、前記一端部側が加熱されるこ
とがない。従って、製品部では、一端部と他端部とに比
較的大きな温度差が発生し、結晶方位を良好に制御する
ことができ、特に単結晶鋳造物の品質および強度が有効
に向上する。
Therefore, the mold and the heating mechanism relatively move in opposite directions, and when the product part constituting the mold is cooled from one end to the other end, it is separated from the heating mechanism. The part, that is, the one end side is not heated. Therefore, in the product part, a relatively large temperature difference occurs between the one end and the other end, and the crystal orientation can be well controlled, and the quality and strength of the single crystal cast are effectively improved.

【0014】また、加熱機構は、鋳型を囲繞して配設さ
れており、冷却機構に近接して配置されるバッフルを備
え、熱遮蔽部材は、前記バッフルに近接して配置され、
前記鋳型と前記加熱機構とを相対的に移動させる際に、
該加熱機構からの熱が前記バッフルの内方を通って前記
製品部側に伝わることを阻止している(請求項2記載の
発明)。
Further, the heating mechanism is arranged so as to surround the mold and has a baffle arranged in the vicinity of the cooling mechanism, and the heat shield member is arranged in the vicinity of the baffle.
When relatively moving the mold and the heating mechanism,
The heat from the heating mechanism is prevented from being transmitted to the product portion side through the inside of the baffle (the invention according to claim 2).

【0015】これにより、加熱機構からの熱がバッフル
および熱遮蔽部材を介して確実に遮蔽されるため、簡単
な構成で、製品部の一端部側と他端部側との温度差を有
効に広げることが可能になる。
With this, the heat from the heating mechanism is surely shielded through the baffle and the heat shield member, so that the temperature difference between the one end side and the other end side of the product portion can be effectively made with a simple structure. It becomes possible to spread.

【0016】さらに、熱遮蔽部材は、バッフルよりも鋳
型側に突出するプレート形状に設定されている(請求項
3記載の発明)。従って、熱遮蔽部材の加工性が高くな
り、形状や寸法の異なる種々の鋳型にも容易に対応する
ことが可能になる。このため、汎用性に優れるととも
に、種々の熱遮蔽部材を用意する必要がなく経済的であ
る。
Further, the heat shield member is set in the shape of a plate protruding toward the mold side with respect to the baffle (the invention according to claim 3). Therefore, the workability of the heat shield member is improved, and it becomes possible to easily cope with various molds having different shapes and dimensions. Therefore, it is excellent in versatility and economical because it is not necessary to prepare various heat shielding members.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態に係る
鋳造物の製造装置20の概略構成説明図であり、図2
は、前記製造装置20の要部分解斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic structural explanatory view of a casting manufacturing apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the main part of the manufacturing apparatus 20.

【0018】製造装置20は、例えば、タービンロータ
のブレードを鋳造するための鋳型22を備えている。こ
の鋳型22は、湯口部24と、この湯口部24から放射
状に設けられる複数個、例えば、18個のランナ部26
と、前記ランナ部26の下端側に設けられるブレード用
製品部28とを備える。
The manufacturing apparatus 20 is equipped with a mold 22 for casting the blades of a turbine rotor, for example. The casting mold 22 includes a sprue portion 24 and a plurality of, for example, 18 runner portions 26 radially provided from the sprue portion 24.
And a blade product portion 28 provided on the lower end side of the runner portion 26.

【0019】各製品部28には、セレクタ30およびス
タータ32が設けられ、前記スタータ32には、円盤状
ベース34が一体的に設けられている。スタータ32
は、溶融金属から結晶核(柱状晶)を生成させる部分で
あり、セレクタ30は、生成した結晶核の中から一つの
結晶を成長させて単結晶とする部分である。
Each product section 28 is provided with a selector 30 and a starter 32, and the starter 32 is integrally provided with a disk-shaped base 34. Starter 32
Is a portion for generating crystal nuclei (columnar crystals) from the molten metal, and the selector 30 is a portion for growing one crystal from the generated crystal nuclei to obtain a single crystal.

【0020】製造装置20は、鋳型22を構成する各製
品部28の鋳型外側面28aおよび鋳型内側面28bを
含む周面を加熱する加熱機構36と、前記鋳型22に接
触して吸熱するとともに、前記鋳型22を前記加熱機構
36に対して凝固方向(矢印A方向)とは反対方向(矢
印B方向)に移動させることにより、該鋳型22内の溶
融金属を一方向に凝固させる冷却機構38と、前記鋳型
22に設けられる熱遮蔽傘部材40と、後述するインナ
ーバッフル(熱遮蔽部材)48とを備える。
The manufacturing apparatus 20 includes a heating mechanism 36 for heating the peripheral surfaces of the product parts 28 constituting the mold 22 including the mold outer side surface 28a and the mold inner side surface 28b; A cooling mechanism 38 for solidifying the molten metal in the mold 22 in one direction by moving the mold 22 in the direction opposite to the heating mechanism 36 (direction of arrow A) (direction of arrow B). The mold 22 includes a heat shield umbrella member 40 and an inner baffle (heat shield member) 48 described later.

【0021】加熱機構36は、鋳型22を囲繞して配設
され、高周波コイル42により高周波加熱されるカーボ
ンサセプタ44と断熱材45とを備える。カーボンサセ
プタ44は、略円筒形状に設定されており、その下部に
リング状バッフル46が支持される。カーボンサセプタ
44の内周面には、バッフル46上に支持されてインナ
ーバッフル48が挿入される。
The heating mechanism 36 is provided so as to surround the mold 22 and includes a carbon susceptor 44 and a heat insulating material 45 which are heated by the high frequency coil 42 at a high frequency. The carbon susceptor 44 has a substantially cylindrical shape, and a ring-shaped baffle 46 is supported on the lower portion thereof. An inner baffle 48 is inserted on the inner peripheral surface of the carbon susceptor 44 while being supported on a baffle 46.

【0022】インナーバッフル48は、略円盤状を有し
ており、その内周面48aの直径が、鋳型22を構成す
る円盤状ベース34の直径と同等以下に設定されてい
る。具体的には、インナーバッフル48は、厚さ10m
mで、外径500mmで、内径380mmである一方、
鋳型22の外径が360mmである。インナーバッフル
48は、例えば、グラファイト製の断熱成形体により構
成されている。なお、インナーバッフル48は、断熱効
果を有していればよく、例えば、アルミナ系耐火物を用
いて構成することができる。
The inner baffle 48 has a substantially disc shape, and the diameter of the inner peripheral surface 48a thereof is set to be equal to or smaller than the diameter of the disc base 34 which constitutes the mold 22. Specifically, the inner baffle 48 has a thickness of 10 m.
m, outer diameter 500 mm, inner diameter 380 mm,
The outer diameter of the mold 22 is 360 mm. The inner baffle 48 is made of, for example, a heat insulating molded body made of graphite. The inner baffle 48 only needs to have a heat insulating effect, and can be made of, for example, an alumina refractory material.

【0023】カーボンサセプタ44の上部には上板50
が設けられ、この上板50に溶湯供給部52が設けられ
るとともに、この溶湯供給部52は、カバー54を介し
て開閉可能である。カーボンサセプタ44の内部には、
鋳型22を配置するための加熱室55が設けられてい
る。この加熱室55は、真空雰囲気に維持される。
An upper plate 50 is provided above the carbon susceptor 44.
The upper plate 50 is provided with a molten metal supply part 52, and the molten metal supply part 52 can be opened and closed via a cover 54. Inside the carbon susceptor 44,
A heating chamber 55 for disposing the mold 22 is provided. The heating chamber 55 is maintained in a vacuum atmosphere.

【0024】冷却機構38は、鋳型22を載置するため
のチルプレート56を備える。このチルプレート56
は、内部に冷却水が供給されて水冷により冷却されてお
り、上面56aには、鋳型22を構成する円盤状ベース
34を配置するための凹部58が形成される(図2参
照)。チルプレート56には、円盤状ベース34が複数
のストッパ(図示せず)を介して取り付けられている。
The cooling mechanism 38 includes a chill plate 56 on which the mold 22 is placed. This chill plate 56
Is cooled by water cooling by supplying cooling water to the inside, and a concave portion 58 for arranging the disk-shaped base 34 forming the mold 22 is formed on the upper surface 56a (see FIG. 2). The disk-shaped base 34 is attached to the chill plate 56 via a plurality of stoppers (not shown).

【0025】チルプレート56には、図示しないアクチ
ュエータに連結された昇降ロッド59が設けられてい
る。この昇降ロッド59が矢印A方向および矢印B方向
に移動することによって、鋳型22が加熱機構36に対
して移動可能である。
The chill plate 56 is provided with a lifting rod 59 connected to an actuator (not shown). The mold 22 can move with respect to the heating mechanism 36 by moving the elevating rod 59 in the directions of arrow A and arrow B.

【0026】チルプレート56の外周には、カーボンサ
セプタ44と同軸的にリング状の冷却配管64が配設さ
れる。この冷却配管64には、冷却水が循環供給されて
冷却帯域を構成している。
On the outer periphery of the chill plate 56, a ring-shaped cooling pipe 64 is arranged coaxially with the carbon susceptor 44. Cooling water is circulated and supplied to the cooling pipe 64 to form a cooling zone.

【0027】熱遮蔽傘部材40は、耐熱性布状部材、例
えば、アルミナウールやカーボンフェルト等を布状に構
成している。なお、熱遮蔽傘部材40としては、加熱温
度(例えば、1500℃〜1600℃)に耐えて形状を
維持し得るものであれば、種々の材質が適用可能であ
る。熱遮蔽傘部材40は、略リング状に形成されてお
り、鋳型22の湯口部24からランナ部26の上部を覆
って配設されている。
The heat-shielding umbrella member 40 is made of a heat-resistant cloth-like member such as alumina wool or carbon felt in a cloth shape. As the heat shield umbrella member 40, various materials can be applied as long as they can withstand a heating temperature (for example, 1500 ° C to 1600 ° C) and maintain their shape. The heat shield umbrella member 40 is formed in a substantially ring shape, and is disposed so as to cover the sprue portion 24 of the mold 22 and the upper portion of the runner portion 26.

【0028】図3に示すように、鋳型外周面28a側に
は、チルプレート56の上面56aから30mm、60
mm、90mmおよび105mmの高さ位置にそれぞれ
B型熱電対66a、66b、66cおよび66dが接着
されるとともに、鋳型内側面28b側には、60mmお
よび90mmの高さ位置にそれぞれB型熱電対68aお
よび68bが接着される。60mmおよび90mmの高
さ位置は、製品部28で鋳造されるブレードの翼端およ
び付け根に対応するものである。
As shown in FIG. 3, on the mold outer peripheral surface 28a side, 30 mm and 60 mm from the upper surface 56a of the chill plate 56.
B type thermocouples 66a, 66b, 66c and 66d are respectively bonded to the height positions of mm, 90 mm and 105 mm, and the B type thermocouple 68a is positioned at the height positions of 60 mm and 90 mm on the mold inner side surface 28b side. And 68b are glued together. The 60 mm and 90 mm height positions correspond to the tips and roots of the blades cast in the product section 28.

【0029】このように構成される製造装置20の動作
について、以下に説明する。
The operation of the manufacturing apparatus 20 thus constructed will be described below.

【0030】まず、図2に示すように、チルプレート5
6の凹部58に鋳型22の円盤状ベース34が配置さ
れ、この円盤状ベース34がストッパ(図示せず)を介
して前記チルプレート56に支持される。鋳型22のラ
ンナ部26には、熱遮蔽傘部材40が配置される。この
熱遮蔽傘部材40は、ランナ部26のR部(角部)近傍
に至る位置まで前記ランナ部26上を覆っている。
First, as shown in FIG. 2, the chill plate 5
The disk-shaped base 34 of the mold 22 is disposed in the recess 58 of the mold 6, and the disk-shaped base 34 is supported by the chill plate 56 via a stopper (not shown). The heat shield umbrella member 40 is disposed on the runner portion 26 of the mold 22. The heat shield umbrella member 40 covers the runner portion 26 up to a position near the R portion (corner portion) of the runner portion 26.

【0031】そこで、鋳型22を支持したチルプレート
56は、図示しないアクチュエータの作用下に、加熱機
構36内に移動して前記鋳型22が加熱室55に配置さ
れるとともに、前記加熱機構36が駆動される(図1参
照)。このため、カーボンサセプタ44が、高周波コイ
ル42を介して高周波加熱され、このカーボンサセプタ
44から発生する輻射熱により鋳型22が加熱される。
Therefore, the chill plate 56 supporting the mold 22 moves into the heating mechanism 36 under the action of an actuator (not shown) so that the mold 22 is placed in the heating chamber 55 and the heating mechanism 36 is driven. (See FIG. 1). Therefore, the carbon susceptor 44 is heated at a high frequency through the high frequency coil 42, and the mold 22 is heated by the radiant heat generated from the carbon susceptor 44.

【0032】その際、加熱雰囲気は真空であり、鋳型2
2が1500℃に加熱されて型温度が安定した後、高周
波溶解炉(図示せず)で溶解したニッケル基耐熱合金
が、溶湯供給部52から前記鋳型22の湯口部24に注
湯される。なお、注湯温度は1550℃である。
At that time, the heating atmosphere is a vacuum, and the mold 2
After 2 is heated to 1500 ° C. and the mold temperature is stabilized, the nickel-base heat-resistant alloy melted in a high-frequency melting furnace (not shown) is poured from the melt supply part 52 into the gate part 24 of the mold 22. The pouring temperature is 1550 ° C.

【0033】湯口部24に注湯された溶融合金は、複数
のランナ部26から製品部28に充填され、チルプレー
ト56の冷却作用下でスタータ32に上向きに柱状晶が
発生する。さらに、スタータ32の上方のセレクタ30
では、多数の柱状晶が導入され、屈曲部位を介し最終的
に1つの結晶が選択的に成長して製品部28内で単結晶
となる。
The molten alloy poured into the sprue portion 24 is filled into the product portion 28 from the plurality of runner portions 26, and columnar crystals are generated upward in the starter 32 under the cooling action of the chill plate 56. Furthermore, the selector 30 above the starter 32
Then, a large number of columnar crystals are introduced, and finally one crystal selectively grows through the bent portion to become a single crystal in the product portion 28.

【0034】鋳型22内で合金温度が安定した後、図示
しないアクチュエータの作用下に、昇降ロッド59が矢
印B方向に移動する。具体的には、鋳型22の引き下げ
速度は、チルプレート56の上面56aから30mmの
高さまでが350mm/hrであり、その後、200m
m/hrである。
After the alloy temperature stabilizes in the mold 22, the elevating rod 59 moves in the direction of arrow B under the action of an actuator (not shown). Specifically, the lowering speed of the mold 22 is 350 mm / hr from the upper surface 56a of the chill plate 56 to a height of 30 mm, and then 200 m
m / hr.

【0035】この場合、図1に示すように、鋳型22が
加熱室55に配置されている状態では、カーボンサセプ
タ44から発生する輻射熱により、製品部28の鋳型外
側面28aおよび鋳型内側面28bを含む周面が良好に
加熱される。
In this case, as shown in FIG. 1, when the mold 22 is arranged in the heating chamber 55, the radiant heat generated from the carbon susceptor 44 causes the mold outer surface 28a and the mold inner surface 28b of the product part 28 to move. The peripheral surface including it is heated well.

【0036】具体的には、鋳型外側面28aは、この鋳
型外側面28aが近接して対向するカーボンサセプタ4
4からの輻射熱により加熱されるとともに、鋳型内側面
28bは、この鋳型内側面28bが離間して対向する前
記カーボンサセプタ44からの輻射熱によって加熱され
る。これにより、製品部28では、鋳型外側面28aお
よび鋳型内側面28bが均一な温度に加熱されるととも
に、鋳型下部(一端部)28cおよび鋳型上部(他端
部)28dも均一な温度に加熱される。
Specifically, the outer surface 28a of the mold is the carbon susceptor 4 which the outer surface 28a of the mold closely faces.
The mold inner side surface 28b is heated by the radiant heat from the carbon susceptor 44, and the mold inner side surface 28b is heated by the radiant heat from the carbon susceptor 44 opposed to the mold inner side surface 28b. As a result, in the product portion 28, the outer mold surface 28a and the inner mold surface 28b are heated to a uniform temperature, and the lower mold part (one end) 28c and the upper mold part (the other end) 28d are also heated to a uniform temperature. It

【0037】そこで、チルプレート56と一体的に鋳型
22が矢印B方向に移動すると、図4に示すように、こ
の鋳型22の製品部28が、加熱機構36から離脱して
冷却配管64側に移動する。このため、製品部28内で
は、冷却配管64の冷却作用により鋳型下部28c側か
ら鋳型上部28d側に向かって指向性凝固(一方向凝
固)が行われ、単結晶が生成されて前記製品部28内で
単結晶ブレードが製造される。その際、チルプレート5
6がバッフル46から離間するため、このバッフル46
と鋳型22との間から輻射や対流による熱の出入りが多
くなり易い。
When the mold 22 moves integrally with the chill plate 56 in the direction of the arrow B, the product portion 28 of the mold 22 is separated from the heating mechanism 36 to the cooling pipe 64 side, as shown in FIG. Moving. Therefore, in the product part 28, the cooling action of the cooling pipe 64 causes directional solidification (unidirectional solidification) from the mold lower part 28c side toward the mold upper part 28d side, and a single crystal is generated to produce the product part 28. A single crystal blade is manufactured in. At that time, chill plate 5
Since 6 is separated from the baffle 46, this baffle 46
A large amount of heat enters and leaves between the mold and the mold 22 due to radiation and convection.

【0038】ここで、本実施形態では、バッフル46に
近接して鋳型22側に突出するインナーバッフル48が
設けられている。従って、鋳型22を構成する製品部2
8がチルプレート56側の鋳型下部28cから鋳型上部
28dに向かって冷却される際、加熱機構36から離脱
する部分、すなわち、前記鋳型下部28c側への入熱が
惹起されることがない。
Here, in this embodiment, an inner baffle 48 is provided which is close to the baffle 46 and projects toward the mold 22. Therefore, the product part 2 that constitutes the mold 22
When 8 is cooled from the lower mold part 28c on the chill plate 56 side toward the upper mold part 28d, heat input to the part separated from the heating mechanism 36, that is, the lower mold part 28c side is not induced.

【0039】これにより、製品部28では、加熱帯域で
ある加熱室55から冷却帯域である冷却配管64の内方
に移動する鋳型下部28cと、前記加熱室55に配置さ
れている鋳型上部28dとの間に、相当に大きな温度差
が発生する。このため、製品部28内で溶融合金が凝固
する際に、結晶方位を良好に制御することができ、特
に、単結晶鋳造物の品質および強度が良好に向上すると
いう効果が得られる。
As a result, in the product section 28, the lower mold part 28c moving from the heating chamber 55, which is the heating zone, to the inside of the cooling pipe 64, which is the cooling zone, and the upper mold part 28d, which is disposed in the heating chamber 55, are provided. During that time, a considerably large temperature difference occurs. Therefore, when the molten alloy is solidified in the product portion 28, the crystal orientation can be controlled well, and in particular, the effect of improving the quality and strength of the single crystal cast can be obtained.

【0040】さらに、インナーバッフル48は、バッフ
ル46上に載置されており、このインナーバッフル48
を交換する際に、製造装置20の分解作業等が不要にな
る。従って、鋳型22を設置する際に、その鋳型形状に
応じたインナーバッフル48を配置するだけでよく、前
記インナーバッフル48の設置作業が簡単かつ迅速に遂
行される。これにより、鋳型形状に応じてカーボンサセ
プタ44と冷却配管64との間に挟持されているバッフ
ル46を交換する作業に比べ、インナーバッフル48の
交換作業が一挙に簡素化し、作業の簡素化と該作業にか
かるコストの抑制が有効に図られる。
Further, the inner baffle 48 is placed on the baffle 46.
When exchanging, the disassembling work of the manufacturing apparatus 20 becomes unnecessary. Therefore, when installing the mold 22, it is only necessary to arrange the inner baffle 48 corresponding to the shape of the mold, and the installation work of the inner baffle 48 can be performed simply and quickly. This simplifies the work of replacing the inner baffle 48 at once, as compared with the work of replacing the baffle 46 sandwiched between the carbon susceptor 44 and the cooling pipe 64 according to the shape of the mold, and simplifies the work. The cost for work can be effectively suppressed.

【0041】しかも、インナーバッフル48は、グラフ
ァイト製の断熱成形体で構成されている。このため、イ
ンナーバッフル48は、カッターナイフ等で容易に切断
することができ、例えば、製品形状によって鋳型方案が
加わった際にも、容易に対応することが可能になる。こ
れにより、汎用性に優れるとともに、種々の異なる鋳型
22に応じて種々のインナーバッフル48を用意する必
要がなく、極めて経済的である。
Moreover, the inner baffle 48 is composed of a heat insulating molded body made of graphite. Therefore, the inner baffle 48 can be easily cut with a cutter knife or the like, and, for example, even when a mold plan is added depending on the product shape, it can be easily dealt with. Thereby, it is excellent in general versatility and it is not necessary to prepare various inner baffles 48 according to various different molds 22, which is extremely economical.

【0042】さらにまた、鋳型22に溶融合金を注湯す
る際に、この溶融合金が飛散しても、インナーバッフル
48に保護されてバッフル46に付着することはない。
これにより、バッフル46を有効に保護することがで
き、前記バッフル46のメンテナンスや交換作業の頻度
を削減することが可能になる。
Furthermore, when the molten alloy is poured into the mold 22, even if the molten alloy is scattered, it is protected by the inner baffle 48 and does not adhere to the baffle 46.
As a result, the baffle 46 can be effectively protected, and the frequency of maintenance and replacement work of the baffle 46 can be reduced.

【0043】ところで、本実施形態では、具体的に、イ
ンナーバッフル48の有無による鋳型下部28c(60
mmの位置)と、鋳型上部28d(90mmの位置)と
の温度差を検出する実験を行った。
By the way, in this embodiment, specifically, the lower mold part 28c (60) depending on the presence or absence of the inner baffle 48 is used.
An experiment was performed to detect the temperature difference between the position (mm position) and the upper part of the mold 28d (position 90 mm).

【0044】図5は、インナーバッフル48を用いずに
上記の鋳造作業を行った際、鋳型22に接着されている
熱電対66a〜66dおよび68a、68bを介してモ
ニタされた各高さ位置における温度変化を示している。
これにより、製品部28の鋳型下部28cが液相温度に
なった時点で、鋳型上部28dとの温度差は20℃であ
った。
FIG. 5 shows that at the height positions monitored through the thermocouples 66a to 66d and 68a and 68b bonded to the mold 22, when the above casting operation is performed without using the inner baffle 48. It shows the temperature change.
As a result, when the lower mold part 28c of the product part 28 reached the liquidus temperature, the temperature difference from the upper mold part 28d was 20 ° C.

【0045】これに対して、インナーバッフル48を用
いる本実施形態では、図6に示すように、鋳型下部28
cが液相温度になった時点で、鋳型上部28dとの温度
差が約60℃となり、鋳型22の上下で温度差が有効に
拡大した。
On the other hand, in this embodiment using the inner baffle 48, as shown in FIG.
When c reached the liquidus temperature, the temperature difference with the upper part 28d of the mold was about 60 ° C., and the temperature difference above and below the mold 22 effectively expanded.

【0046】次いで、インナーバッフル48を用いない
場合と用いた場合とにおいて、溶湯凝固が終了した後、
鋳型22からの鋳造素材であるブレードを取り出してエ
ッチング処理を施し、それぞれの結晶形態を観測した。
その結果が、図7に示されている。
Then, after the solidification of the molten metal is completed with and without the inner baffle 48,
The blade, which is a casting material, was taken out of the mold 22 and subjected to etching treatment to observe the respective crystal morphology.
The result is shown in FIG.

【0047】すなわち、インナーバッフル48を用いな
い場合(比較例1、2)には、18枚のブレード中、8
枚(44%)に異結晶が発生したのに対し、インナーバ
ッフル48を用いた場合には、18枚のブレード全てに
異結晶の発生がなく、良好な単結晶形態が得られた。そ
の後、20回以上の鋳造を行ったところ、インナーバッ
フル48を用いた場合には、異結晶の発生がトータルで
3%以下となった。
That is, when the inner baffle 48 is not used (Comparative Examples 1 and 2), 8 out of 18 blades are used.
In contrast to the case where abnormal crystals were generated in 44 sheets (44%), no abnormal crystals were generated in all of the 18 blades when the inner baffle 48 was used, and a good single crystal morphology was obtained. After that, when casting was performed 20 times or more, when the inner baffle 48 was used, the generation of foreign crystals was 3% or less in total.

【0048】さらに、インナーバッフル48を用いない
場合には、単結晶が成長する結晶方位に不良が発生して
いた。この結晶方位とは、チルプレート56に接するス
タータ32からセレクタ30にかけて一方向に凝固して
いく凝固方向をいう。一方、インナーバッフル48を用
いた場合には、結晶方位も良好となった。
Further, when the inner baffle 48 was not used, there was a defect in the crystal orientation in which the single crystal grew. This crystal orientation means a solidification direction in which solidification proceeds in one direction from the starter 32 in contact with the chill plate 56 to the selector 30. On the other hand, when the inner baffle 48 was used, the crystal orientation was also good.

【0049】なお、本実施形態では、冷却機構38を構
成するチルプレート56が、図示しないアクチュエータ
を介して矢印A方向および矢印B方向に移動可能に構成
されているが、これに代えて加熱機構36を移動可能に
構成してもよい。
In the present embodiment, the chill plate 56 that constitutes the cooling mechanism 38 is configured to be movable in the directions of arrow A and arrow B via an actuator (not shown), but instead of this, a heating mechanism is used. 36 may be configured to be movable.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明に係る鋳造物の製造装置では、鋳
型と加熱機構とが相対的に移動して、前記鋳型を構成す
る製品部が一端部から他端部に向かって冷却される際、
前記一端部が加熱されることを阻止する。このため、製
品部の一端部と他端部とに比較的大きな温度差が発生し
て結晶方位を良好に制御することができ、特に単結晶鋳
造物の品質および強度が有効に向上する。
In the casting manufacturing apparatus according to the present invention, when the mold and the heating mechanism are moved relative to each other and the product part constituting the mold is cooled from one end to the other end. ,
Preventing the one end from being heated. Therefore, a relatively large temperature difference is generated between the one end and the other end of the product part, and the crystal orientation can be controlled well, and the quality and strength of the single crystal cast are effectively improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る鋳造物の製造装置の概
略構成説明図である。
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory diagram of a casting manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記製造装置の要部分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of essential parts of the manufacturing apparatus.

【図3】前記製造装置を構成する鋳型の熱電対取り付け
位置の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a thermocouple mounting position of a mold that constitutes the manufacturing apparatus.

【図4】前記製造装置を構成するチルプレートが加熱機
構に対して下降した際の動作説明図である。
FIG. 4 is an operation explanatory diagram when a chill plate constituting the manufacturing apparatus is lowered with respect to a heating mechanism.

【図5】インナーバッフルを用いない場合の鋳型の各部
位の温度変化説明図である。
FIG. 5 is a temperature change explanatory diagram of each part of the mold when the inner baffle is not used.

【図6】前記インナーバッフルを用いた場合の前記鋳型
の各部位の温度変化説明図である。
FIG. 6 is a temperature change explanatory diagram of each part of the mold when the inner baffle is used.

【図7】前記インナーバッフルの有無による各種欠陥の
発生率の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an occurrence rate of various defects depending on the presence or absence of the inner baffle.

【図8】従来技術に係る装置の概略構成説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a schematic configuration of an apparatus according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…製造装置 22…鋳型 24…湯口部 26…ランナ部 28…製品部 28a…鋳型外側
面 28b…鋳型内側面 30…セレクタ 32…スタータ 36…加熱機構 38…冷却機構 40…熱遮蔽傘部
材 44…カーボンサセプタ 46…バッフル 48…インナーバッフル 56…チルプレー
ト 64…冷却配管
20 ... Manufacturing apparatus 22 ... Mold 24 ... Gate section 26 ... Runner section 28 ... Product section 28a ... Mold outside surface 28b ... Mold inside surface 30 ... Selector 32 ... Starter 36 ... Heating mechanism 38 ... Cooling mechanism 40 ... Heat shielding umbrella member 44 … Carbon susceptor 46… Baffle 48… Inner baffle 56… Chill plate 64… Cooling pipe

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】鋳型内の溶融物を一方向に凝固させて鋳造
物を製造する鋳造物の製造装置であって、 前記鋳型を構成する製品部を加熱する加熱機構と、 前記製品部の一端部に接触して吸熱するとともに、前記
鋳型を前記加熱機構に対して凝固方向とは反対方向に相
対的に移動させることにより、該製品部内の前記溶融物
を前記一端部から他端部に向かって一方向に凝固させる
冷却機構と、 該鋳型と前記加熱機構とを相対的に移動させる際に、前
記製品部の該加熱機構から離脱する部分が加熱されるこ
とを阻止する熱遮蔽部材と、 を備えることを特徴とする鋳造物の製造装置。
1. A casting production apparatus for producing a casting by solidifying a molten material in a casting mold in one direction, comprising: a heating mechanism for heating a product portion constituting the mold; and one end of the product portion. While contacting the part to absorb heat, the mold is moved relative to the heating mechanism in a direction opposite to the solidification direction, thereby moving the melt in the product part from the one end to the other end. A cooling mechanism for solidifying in one direction by means of heat, and a heat shield member for preventing heating of a part of the product portion that is separated from the heating mechanism when the mold and the heating mechanism are moved relative to each other, An apparatus for manufacturing a casting, comprising:
【請求項2】請求項1記載の製造装置において、前記加
熱機構は、前記鋳型を囲繞して配設されており、前記冷
却機構に近接して配置されるバッフルを備え、 前記熱遮蔽部材は、前記バッフルに近接して配置され、
前記鋳型と前記加熱機構とを相対的に移動させる際に、
該加熱機構からの熱が前記バッフルの内方を通って前記
製品部側に伝わることを阻止することを特徴とする鋳造
物の製造装置。
2. The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the heating mechanism is disposed so as to surround the mold, and includes a baffle arranged in proximity to the cooling mechanism, wherein the heat shield member is , Located in close proximity to the baffle,
When relatively moving the mold and the heating mechanism,
A casting manufacturing apparatus, wherein heat from the heating mechanism is prevented from being transmitted to the product portion side through the inside of the baffle.
【請求項3】請求項2記載の製造装置において、前記熱
遮蔽部材は、前記バッフルよりも前記鋳型側に突出する
プレート形状に設定されることを特徴とする鋳造物の製
造装置。
3. The manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the heat shield member is set in a plate shape projecting toward the mold side with respect to the baffle.
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Cited By (4)

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