【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンブレードなどを成形する精密鋳造方法および精密鋳造用鋳型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タービンブレードなどを成形する精密鋳造方法に、ロストワックス鋳造法がある。ロストワックス鋳造法は、（１）タービンブレードなどの製品形状の空洞部を有する金型にワックスを注入してワックスの模型を作成する。（２）そのワックス模型にセラミックスの粉末とバインダとを水で練り合わせたスラリーを数回にわたって塗布して鋳型を造型する。（３）造型が終了したらワックスを加熱して溶かして流出させた後、乾燥、焼成して空洞部を有するセラミックス鋳型を形成する。（４）この空洞部内に溶解金属を注入して製品を鋳造する。
【０００３】
ロストワックス鋳造法で製品を鋳造する際、常温の鋳型に溶解金属を注入すると、鋳型の組織内に外気から吸収した水分が多い場合に水蒸気爆発を起す恐れがある。また、冷えた鋳型に溶解金属を注入すると溶解金属が部分的に固まって空洞部内の隅々まで流れ込まない。そのため、通常、鋳型に溶解金属を注入する前に、あらかじめガス炉や電気炉などの予熱炉内で鋳型を１，０００℃程度まで加熱する。温められた鋳型は、作業者によって予熱炉から取り出されて溶解炉内に運び込まれる。溶解炉内に鋳型が運び込まれると、溶解炉内の空気を吸引して溶解炉内を真空状態にする。このとき鋳型は４００℃程度まで冷えている。溶解炉内の上方に設けられたるつぼを傾動してるつぼから溶解金属を鋳型の空洞部内に注入する。溶解金属が固化すると、鋳型を溶解炉から外部に移動し、鋳型を破壊してタービンブレードなどの製品を取り出す。なお、取り出された製品の表面は粗表面なので、その後、その表面を磨いたり機械加工を施して完成品とする。
【０００４】
図３は従来の予熱炉の概念図である。図４は従来の真空溶解炉の概念図である。図５は従来の鋳型の拡大断面図である。図３ないし図５において、１は鋳型である。２は鋳型１の空洞部である。この空洞部２は製品形状の模型をワックスで作成した後、そのワックスを溶かして流出させて形成したものである。３は予熱炉（電気炉）である。なお、予熱炉３はガス炉であってもよい。４は予熱炉３内底部に設けた鋳型１をセットするテーブルである。５は鋳型１を予熱する発熱体で、鋳型１を１，０００℃程度まで加熱して温める。発熱体５には、たとえば、スーパーカンタルが使用される。図４において、６は真空溶解炉である。真空溶解炉６は、一般に予熱炉３の近くに設置されている。７は真空溶解炉６の上方に設けた傾動可能なグラファイト製のるつぼである。８はるつぼ７を囲繞するように設けた高周波加熱コイルである。高周波加熱コイル８によってるつぼ７を加熱し、るつぼ７内に投入された金属を溶解する。なお、高周波加熱は、交流磁界中に置かれた導電体に磁束が貫通し、電磁誘導作用により渦電流が流れ、その電流と導電体自体の抵抗によりジュール熱が発生して導電体自身が自己加熱するものである。９は溶解金属である。１０は炉内を真空にするための空気吸引管である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鋳型に溶解金属を流入するには、鋳型は４００℃程度に加熱されていればよいが、注湯までの冷却を考慮して鋳型を予熱炉内で１，０００℃程度まで加熱するのは無駄である。また、作業者は加熱した鋳型を加熱炉内から真空溶解炉内に運び込む際、把持具を手に持ち、把持具の先端を鋳型の底面に差し込んで鋳型を持ち上げながら運び込むため重労働となるばかりか、安全性にも問題がある。さらに予熱炉と溶解炉とを別々に設けているので、設備コストが嵩む。
【０００６】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、鋳型の予熱を真空溶解炉内で行なうことによって鋳型予熱の無駄を省くとともに、作業者が鋳型を持ち上げて運ぶ作業を無くし、設備コストの低減と安全性の向上を図ることのできる精密鋳造方法および精密鋳造用鋳型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載発明の精密鋳造方法は、真空溶解炉内に高周波加熱コイルを設けて導電性のあるセラミックス鋳型を加熱してから鋳型内に溶解金属を流入するものである。
【０００８】
請求項２記載発明の精密鋳造用鋳型は、上記精密鋳造方法に使用されるロストワックス法により作成されるセラミックス鋳型であって、鋳型製造用のスラリー内に導電性酸化物を混入して製造したものである。
【０００９】
上記導電性酸化物は、ＳｎＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＬａＣｒＯ３、ＴｉＯ２、Ｆｅ３Ｏ４であるのが好ましい。
【００１０】
また、上記導電性酸化物の混入比率を変えたスラリーを多層に塗布してセラミックス鋳型を製造するようにしてもよい。
【００１１】
次に本発明の作用を説明する。真空溶解炉内の床上に設けたテーブル上にセラミックス鋳型を載置する。セラミックス鋳型は、導電性酸化物、すなわち、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｃｒ２Ｏ３（酸化クロム）、ＬａＣｒＯ３（ランタン酸化クロム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄）などをスラリー内に混入して成形する。同一の濃度のものを何回にもわけて成形してもよいが、これらの導電性酸化物の混入比率を変えてスラリーを多層に塗布して成形してもよい。導電性酸化物を混入したセラミックス鋳型は導電性があるので、微弱ながら電流を流すことができ、したがって、高周波加熱することが可能である。これら導電性酸化物を混入したセラミックス鋳型の電気抵抗は、グラファイト（１３７５Ω・ｍ）よりも小さければよい。真空溶解炉内の上方には外側面を高周波加熱コイルで囲繞した傾動可能なるつぼを懸吊していて、高周波加熱コイルによってるつぼを加熱し、発熱したるつぼによってるつぼ内に投入された金属を溶解する。金属が溶解するとるつぼを傾動してセラミックス鋳型の空洞部内に溶解金属を流入する。
【００１２】
このようにスラリー内に一様に導電性酸化物を混入したものを多層に塗布するか、混入比率の異なるものを多層に塗布してセラミックス鋳型を成形したので、微弱ながら電流を流すことができる。したがって、高周波加熱コイル内に載置して加熱することができる。セラミックス鋳型の予熱とセラミックス鋳型への溶解金属の流入作業とを同じ真空溶解炉内で行なうので、設備コストの低減を図ることができる。セラミックス鋳型を真空溶解炉内で４００℃以上に加熱すればよいので、予熱エネルギーと時間の無駄を省ける。作業者がセラミックス鋳型を持ち上げて運ぶ作業を無くすことができるので、安全性の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本願請求項２記載発明の精密鋳造用鋳型の拡大断面図である。図２は本願請求項１記載発明の精密鋳造方法の概念図である。なお、図において、図３および図４の説明に使用したのと共通の部分については同一の符号を付して説明する。図１および図２において、１Ａはセラミックス鋳型である。２はセラミックス鋳型１Ａの空洞部である。１１はスラリー内に混入した導電性酸化物で、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｃｒ２Ｏ３（酸化クロム）、ＬａＣｒＯ３（ランタン酸化クロム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄）などをスラリー内に混入して成形する。なお、導電性酸化物１１は、同一の濃度のものを何回にもわけて成形してもよいが、混入比率を変えてスラリーを多層に塗布して成形してもよい。４はセラミックス鋳型１Ａをセットするテーブルである。６は真空溶解炉である。７は真空溶解炉６の上方に設けた傾動可能なグラファイト製のるつぼである。８はるつぼ７を囲繞するように設けた高周波加熱コイルである。高周波加熱コイル８によってるつぼ７を加熱し、るつぼ７内に投入した金属を溶解する。９は溶解金属である。１０は空気吸引管である。１２はセラミックス鋳型１Ａを加熱する高周波加熱コイルで、真空溶解炉６内でセラミックス鋳型１Ａを４００℃以上に加熱できればよい。
【００１４】
次に本実施形態の作用を説明する。真空溶解炉６内の床上に設けたテーブル４上にセラミックス鋳型１Ａを載置する。セラミックス鋳型１Ａは、導電性酸化物１１、すなわち、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｃｒ２Ｏ３（酸化クロム）、ＬａＣｒＯ３（ランタン酸化クロム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄）などをスラリー内に混入して成形する。同一の濃度のものを何回にもわけて成形してもよいが、これらの導電性酸化物１１の混入比率を変えてスラリーを多層に塗布して成形してもよい。導電性酸化物１１を混入したセラミックス鋳型１Ａは導電性があるので、微弱ながら電流を流すことができ、したがって、高周波加熱することが可能である。これら導電性酸化物１１を混入したセラミックス鋳型１Ａの電気抵抗は、グラファイト（１３７５Ω・ｍ）よりも小さければよい。真空溶解炉６内の上方には外側面を高周波加熱コイル８で囲繞した傾動可能なるつぼ７を懸吊していて、高周波加熱コイル８によってるつぼ７を加熱し、るつぼ７内に投入された金属を溶解する。金属が溶解するとるつぼ７を傾動してセラミックス鋳型１Ａの空洞部２内に溶解金属９を流入する。
【００１５】
このようにスラリー内に一様に導電性酸化物１１を混入したものを多層に塗布するか、混入比率の異なるものを多層に塗布してセラミックス鋳型１Ａを成形したので、微弱ながら電流を流すことができる。したがって、高周波加熱コイル１２内に載置して加熱することができる。セラミックス鋳型１Ａの予熱とセラミックス鋳型１Ａへの溶解金属９の流入作業とを同じ真空溶解炉６内で行なうので、設備コストの低減を図ることができる。セラミックス鋳型１Ａを真空溶解炉６内で４００℃以上に加熱できればよいので、従来のように１，０００℃まで加熱する必要がなく、予熱エネルギーと時間の無駄を省ける。作業者がセラミックス鋳型１Ａを持ち上げて運ぶ作業を無くすことができるので、安全性の向上を図ることができる。
【００１６】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の精密鋳造方法および精密鋳造用鋳型は、スラリーの中に導電性酸化物を混入するか、多層に塗布してセラミックス鋳型を成形するとともに、同じ真空溶解炉内でセラミックス鋳型の予熱と溶解金属の流入作業を行なうので、設備コストの低減、鋳型の予熱時間の削減および安全性の向上を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願請求項２記載発明の精密鋳造用鋳型の拡大断面図である。
【図２】本願請求項１記載発明の精密鋳造方法の概念図である。
【図３】従来の予熱炉の概念図である。
【図４】従来の溶解炉の概念図である。
【図５】従来の鋳型の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 鋳型
１Ａ セラミックス鋳型
２ 空洞部
３ 予熱炉（電気炉）
４ テーブル
５ 発熱体（スーパーカンタル）
６ 溶解炉
７ るつぼ
８、１２ 高周波加熱コイル
９ 溶融金属
１０ 空気吸引管
１１ 導電性酸化物[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a precision casting method for molding a turbine blade and the like, and a precision casting mold.
[0002]
[Prior art]
As a precision casting method for forming a turbine blade or the like, there is a lost wax casting method. In the lost wax casting method, (1) wax is poured into a mold having a hollow portion having a product shape such as a turbine blade to create a wax model. (2) A slurry in which ceramic powder and a binder are kneaded with water is applied several times to the wax model to form a mold. (3) When the molding is completed, the wax is heated and melted to flow out, and then dried and fired to form a ceramic mold having a cavity. (4) A molten metal is injected into the cavity to cast a product.
[0003]
In casting a product by the lost wax casting method, if a molten metal is injected into a mold at normal temperature, a steam explosion may occur when a large amount of water is absorbed from the outside air in the structure of the mold. Further, when the molten metal is poured into a cold mold, the molten metal is partially solidified and does not flow to every corner in the cavity. Therefore, usually, before pouring a molten metal into a mold, the mold is heated to about 1,000 ° C. in a preheating furnace such as a gas furnace or an electric furnace in advance. The warmed mold is taken out of the preheating furnace by an operator and carried into the melting furnace. When the mold is carried into the melting furnace, the air in the melting furnace is sucked, and the inside of the melting furnace is evacuated. At this time, the mold is cooled to about 400 ° C. The molten metal is poured into the cavity of the mold from the crucible by tilting the crucible provided above in the melting furnace. When the molten metal solidifies, the mold is moved out of the melting furnace, where the mold is broken and products such as turbine blades are taken out. Since the surface of the product taken out is a rough surface, the surface is thereafter polished or machined to obtain a finished product.
[0004]
FIG. 3 is a conceptual diagram of a conventional preheating furnace. FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional vacuum melting furnace. FIG. 5 is an enlarged sectional view of a conventional mold. 3 to 5, reference numeral 1 denotes a mold. Reference numeral 2 denotes a cavity of the mold 1. The cavity 2 is formed by creating a model of a product shape with wax, and then dissolving and flowing the wax. 3 is a preheating furnace (electric furnace). Note that the preheating furnace 3 may be a gas furnace. Reference numeral 4 denotes a table for setting the mold 1 provided at the bottom of the preheating furnace 3. Reference numeral 5 denotes a heating element for preheating the mold 1, and heats the mold 1 by heating it to about 1,000 ° C. For the heating element 5, for example, Super Kanthal is used. In FIG. 4, reference numeral 6 denotes a vacuum melting furnace. The vacuum melting furnace 6 is generally installed near the preheating furnace 3. Reference numeral 7 denotes a tiltable graphite crucible provided above the vacuum melting furnace 6. Reference numeral 8 denotes a high-frequency heating coil provided so as to surround the crucible 7. The crucible 7 is heated by the high-frequency heating coil 8, and the metal put in the crucible 7 is melted. In high-frequency heating, magnetic flux penetrates a conductor placed in an alternating magnetic field, an eddy current flows by electromagnetic induction, and Joule heat is generated by the current and the resistance of the conductor itself, and the conductor itself becomes self-conductive. It is to be heated. 9 is a molten metal. Reference numeral 10 denotes an air suction tube for evacuating the inside of the furnace.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order for molten metal to flow into the mold, the mold only needs to be heated to about 400 ° C, but it is wasteful to heat the mold to about 1,000 ° C in the preheating furnace in consideration of cooling until pouring. It is. In addition, when carrying the heated mold from the heating furnace into the vacuum melting furnace, the worker holds the holding tool in his hand, inserts the tip of the holding tool into the bottom of the mold, and lifts the mold to carry the mold. There is also a problem with safety. Further, since the preheating furnace and the melting furnace are separately provided, equipment costs increase.
[0006]
The present invention has been devised in view of such problems of the related art, and eliminates waste of mold preheating by performing preheating of the mold in a vacuum melting furnace, and eliminates an operation of lifting and carrying a mold by an operator, It is an object of the present invention to provide a precision casting method and a precision casting mold capable of reducing equipment costs and improving safety.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the precision casting method according to the first aspect of the present invention is to provide a high-frequency heating coil in a vacuum melting furnace to heat a conductive ceramic mold and then to flow molten metal into the mold. is there.
[0008]
The precision casting mold according to the second aspect of the present invention is a ceramic mold produced by a lost wax method used in the precision casting method, and is manufactured by mixing a conductive oxide into a slurry for mold production. Things.
[0009]
Preferably, the conductive oxide is SnO 2 , Cr 2 O 3 , LaCrO 3 , TiO 2 , Fe 3 O 4 .
[0010]
Further, a ceramic mold may be manufactured by applying a slurry in which the mixing ratio of the conductive oxide is changed in multiple layers.
[0011]
Next, the operation of the present invention will be described. A ceramic mold is placed on a table provided on a floor in a vacuum melting furnace. The ceramic mold is made of a conductive oxide, that is, SnO 2 (tin oxide), Cr 2 O 3 (chromium oxide), LaCrO 3 (chromium lanthanum oxide), TiO 2 (titanium oxide), and Fe 3 O 4 (iron oxide). And the like are mixed into the slurry and molded. The same concentration may be formed in any number of times, but the slurry may be applied in multiple layers by changing the mixing ratio of these conductive oxides. Since the ceramic mold mixed with the conductive oxide has conductivity, a current can be applied though it is weak, and therefore, high-frequency heating can be performed. The electric resistance of the ceramic mold containing these conductive oxides may be smaller than graphite (1375 Ω · m). A tiltable crucible whose outer surface is surrounded by a high-frequency heating coil is suspended above the vacuum melting furnace, the crucible is heated by the high-frequency heating coil, and the metal put into the crucible is melted by the heated crucible. I do. When the metal is melted, the crucible is tilted and the molten metal flows into the cavity of the ceramic mold.
[0012]
In this way, a slurry in which the conductive oxide is uniformly mixed in the slurry is applied in multiple layers, or a mixture having different mixing ratios is applied in multiple layers to form a ceramic mold, so that a small amount of current can flow. . Therefore, it can be placed and heated in the high-frequency heating coil. Since the preheating of the ceramic mold and the operation of injecting the molten metal into the ceramic mold are performed in the same vacuum melting furnace, equipment costs can be reduced. Since the ceramic mold may be heated to 400 ° C. or more in the vacuum melting furnace, waste of preheating energy and time can be saved. Since the operation of lifting and carrying the ceramics mold by the operator can be eliminated, safety can be improved.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged sectional view of a precision casting mold according to the second aspect of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of the precision casting method according to the first aspect of the present invention. In the drawings, portions common to those used in the description of FIGS. 3 and 4 are given the same reference numerals and described. 1 and 2, 1A is a ceramic mold. Reference numeral 2 denotes a cavity of the ceramic mold 1A. Reference numeral 11 denotes a conductive oxide mixed in the slurry, such as SnO 2 (tin oxide), Cr 2 O 3 (chromium oxide), LaCrO 3 (chromium lanthanum oxide), TiO 2 (titanium oxide), and Fe 3 O 4 (oxidation Iron) is mixed into the slurry and molded. The conductive oxide 11 may be formed in the same concentration in any number of times, or may be formed by applying a slurry in multiple layers at different mixing ratios. Reference numeral 4 denotes a table on which the ceramic mold 1A is set. 6 is a vacuum melting furnace. Reference numeral 7 denotes a tiltable graphite crucible provided above the vacuum melting furnace 6. Reference numeral 8 denotes a high-frequency heating coil provided so as to surround the crucible 7. The crucible 7 is heated by the high-frequency heating coil 8, and the metal put into the crucible 7 is melted. 9 is a molten metal. 10 is an air suction tube. Reference numeral 12 denotes a high-frequency heating coil for heating the ceramic mold 1A, as long as the ceramic mold 1A can be heated to 400 ° C. or more in the vacuum melting furnace 6.
[0014]
Next, the operation of the present embodiment will be described. The ceramic mold 1A is placed on the table 4 provided on the floor in the vacuum melting furnace 6. The ceramic mold 1A is made of a conductive oxide 11, that is, SnO 2 (tin oxide), Cr 2 O 3 (chromium oxide), LaCrO 3 (lanthanum chromium oxide), TiO 2 (titanium oxide), Fe 3 O 4 (oxidation Iron) is mixed into the slurry and molded. The same concentration may be formed in any number of times, or the slurry may be applied in multiple layers while changing the mixing ratio of these conductive oxides 11 to form. Since the ceramic mold 1A into which the conductive oxide 11 is mixed has conductivity, a current can be applied to the ceramic mold 1A even though it is weak, and therefore, high-frequency heating can be performed. The electric resistance of the ceramic mold 1A into which the conductive oxide 11 is mixed may be smaller than that of graphite (1375 Ω · m). A tiltable crucible 7 whose outer surface is surrounded by a high-frequency heating coil 8 is suspended above the vacuum melting furnace 6, the crucible 7 is heated by the high-frequency heating coil 8, and the metal put in the crucible 7 is heated. Dissolve. When the metal is melted, the crucible 7 is tilted and the molten metal 9 flows into the cavity 2 of the ceramic mold 1A.
[0015]
Since the slurry in which the conductive oxide 11 is uniformly mixed in the slurry is applied in multiple layers, or the mixture having different mixing ratios is applied in multiple layers to form the ceramic mold 1A. Can be. Therefore, it can be placed in the high-frequency heating coil 12 and heated. Since the preheating of the ceramic mold 1A and the work of flowing the molten metal 9 into the ceramic mold 1A are performed in the same vacuum melting furnace 6, the equipment cost can be reduced. Since it is sufficient that the ceramic mold 1A can be heated to 400 ° C. or higher in the vacuum melting furnace 6, it is not necessary to heat the ceramic mold 1A to 1,000 ° C. as in the related art, and waste of preheating energy and time can be omitted. Since the operation of lifting and carrying the ceramic mold 1A by the operator can be eliminated, safety can be improved.
[0016]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, the precision casting method and the precision casting mold of the present invention mix a conductive oxide in a slurry or apply a multilayer to form a ceramic mold, and in the same vacuum melting furnace. Since the pre-heating of the ceramic mold and the inflow of the molten metal are performed, excellent effects such as reduction of equipment cost, reduction of pre-heating time of the mold and improvement of safety can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a precision casting mold according to the second aspect of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of the precision casting method according to the first aspect of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a conventional preheating furnace.
FIG. 4 is a conceptual diagram of a conventional melting furnace.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a conventional mold.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 mold 1A ceramic mold 2 cavity 3 preheating furnace (electric furnace)
4 Table 5 Heating element (Super Kanthal)
6 melting furnace 7 crucible 8, 12 high frequency heating coil 9 molten metal 10 air suction pipe 11 conductive oxide
