JP2004306044A - 精密鋳造装置およびこれを用いる精密鋳造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チタン合金などからなり比較的大型の精密鋳造品を、健全な組織で精度および効率良く製造するための精密鋳造装置、およびこれを用いる精密鋳造方法を提供する。
【解決手段】内部の減圧化または真空化が可能なチャンバ２と、係るチャンバ２内に配置される誘導コイル（加熱手段）７と、上記チャンバ２内および誘導コイル７の内側に出し入れ可能で且つ内部の下方に精密鋳造用のキャビティ８を内蔵し且つその上方に中空部１３を内蔵している通気性鋳型１０と、を含む、精密鋳造装置１。上記チャンバ２は、上記通気性鋳型１０を出し入れする開口部６ａおよびこれを閉鎖する蓋６を含んでいる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばチタン合金からなり比較的大型の精密鋳造品を製造するために用いられる精密鋳造装置、およびこれを用いる精密鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チタン合金からなる精密鋳造品を製造するには、例えば、図５（Ａ）に示すような重力鋳造方法が行われている。この方法は、図５（Ａ）に示すように、予め平面視が円形で且つ全体がほぼ円柱形を呈するキャビティ２１を内蔵する通気性鋳型２０を造型しておく。係る通気性鋳型２０は、上記キャビティ２１が、その軸方向の中間で外向きに張り出した断面ほぼ半円形の凹部２３をリング状に有するため、これとほぼ相似形で且つリング状の凸部２４を一体に有している。通気性鋳型２０は、キャビティ２１とほぼ同じ形状および寸法の図示しない模型の周囲に、耐火性のスラリを複数回被覆および乾燥した後、焼成したものである。
【０００３】
図示しない真空溶解炉などで真空溶解（ＶＡ）または電子ビーム溶解（ＥＢ）されたチタン合金の溶湯Ｍを、図５（Ａ）中の矢印で示すように、不活性ガス雰囲気下において、上記通気性鋳型２０のキャビティ２１に連通する湯道２５を有する湯口２６に注下する。湯道２５には、押湯となるレベルで溶湯Ｍが注がれる。係る溶湯Ｍが凝固することにより、キャビティ２１と同様の精密鋳造品が得られる。
以上の重力鋳造方法は、鋳造効率が良く生産性が高い利点を有する反面、注下された溶湯Ｍは、キャビティ２１内に乱流となって充填され且つガスを巻き込み易いととも共に、キャビティ２１の各部への湯回りが不十分となりがちとなる。このため、得られるチタン合金の精密鋳造品は、キャビティ２１に倣った形状に成らず且つ内部にガスホール（巣）などの欠陥を含み易い、という問題があった。
【０００４】
また、図５（Ｂ）に示すような遠心鋳造方法も行われている。これは、図示のように、前記通気性鋳型２０を円筒形で上部が開口した容器２７に挿入し、係る容器２７の底面中央に連結された回転軸２８を高速回転しつつ、前記同様に溶解したチタン合金の溶湯Ｍを、図５（Ｂ）中の矢印で示すように、不活性ガス雰囲気下において、湯道２５からキャビティ２１内に注下する方法である。
上記遠心鋳造方法によれば、溶湯Ｍは、遠心力を伴ってキャビティ２１内に充填されるため、湯回り性が良好となる。
しかし、溶湯Ｍは、乱流となり且つガスを巻き込みつつキャビティ２１内に充填されため、得られるチタン合金の精密鋳造品にガスホールなどの内部欠陥を含み易い。しかも、通気性鋳型２０には、遠心力に耐える高い強度とバランスとが必要となるため、その造型に工数および時間を要する、という問題があった。
【０００５】
更に、図６（Ａ）に示すような溶解・鋳造装置３０を用いる減圧吸い上げ鋳造方法も行われている。溶解・鋳造装置３０は、図６（Ａ）に示すように、コールドクルーシブル誘導溶解装置３２と、その上方に配置した真空チャンバ４０とを含む。上記誘導溶解装置３２は、銅製で全体が円筒形のルツボ３３と、その周囲に螺旋形状に巻き付けた誘導コイル３８とを備えている。上記ルツボ３３は、円形の炉底３７および円筒形の側壁からなり、係る側壁は、平面視で円周方向に等間隔に配置した複数の絶縁スリット３４にて複数のセグメントに分割され、各セグメントには、冷却水を循環させる通水路３５が垂直方向に沿って内設されている。
【０００６】
一方、図６（Ａ）に示すように、上記誘導溶解装置３２の上方に図示しない絶縁リングなどを介して配置される真空チャンバ４０は、偏平な円筒形の本体４２、その底面４３中央に開設した通し孔４４、および排気口４６を有し且つ本体４２の開口部４５を閉鎖する円形の蓋板４８からなる。
予め、図６（Ａ）に示すように、真空チャンバ４０内に前記キャビティ２１を有する通気性鋳型２０を挿入する。係る鋳型２０には、キャビティ２１に連通するノズル２９が垂下していると共に、係るノズル２９は、上記通し孔４４から突出し、上記ルツボ３２の内側に垂下する。
【０００７】
次に、誘導コイル３８に高周波電流を通電し、これにて形成される磁界により、予めルツボ３３内に装入した図示しないチタン合金の原料を誘導加熱して溶解する。この際、図６（Ａ）に示すように、Ａｒなどの不活性ガス中で溶解されたチタン合金の溶湯Ｍは、上記磁界によるルツボ３３の中心に向くローレンツ斥力によって立ち上がる半磁気浮揚溶解とされ、ルツボ３３の内壁面３６には接触しない。同時に、ルツボ３３の炉底３７付近には、上記溶湯Ｍの凝固シェルＳが形成される。係る状態で排気口４６から真空チャンバ４０内の不活性ガスを図示しない真空ポンプにて排出し、真空チャンバ４０内を減圧雰囲気または真空にする。
【０００８】
その結果、図６（Ｂ）中の一点鎖線の矢印で示すように、ルツボ３３内の溶湯Ｍは、ノズル２９を介して通気性鋳型２０のキャビティ２１内に吸い上げられ且つ充填される。減圧状態などを所要時間保った後、解除すると、キャビティ２１内の溶湯Ｍは凝固し、且つノズル２９中の溶湯Ｍは、ルツボ３３内に流下する。
以上のような減圧吸い上げ鋳造方法によれば、溶湯Ｍは、層流となってキャビティ２１内に充填され且つガスの巻き込みも少なく、湯回り性も良いため、キャビティ２１に倣った形状のチタン合金からなる精密鋳造品を製造できる。
しかし、溶湯Ｍをキャビティ２１内に吸い上げた状態で所要時間保持し凝固させる工程が必要となると共に、キャビティ２１の容積が大きいと、図６（Ｂ）に示すように、ルツボ３３内の溶湯Ｍが直ぐに減少するため、連続的な鋳造作業がしにくい。このため、比較的大型の精密鋳造品には、不向きであった。
【０００９】
【発明が解決すべき課題】
本発明は、以上にて説明した従来の技術における問題点を解決し、チタン合金などからなり比較的大型の精密鋳造品を、健全な組織にして精度および効率良く製造するための精密鋳造装置、およびこれを用いる精密鋳造方法を提供する、ことを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、上記課題を解決するため、所要形状のキャビティを内蔵する通気性鋳型および誘導コイルなどの加熱手段を減圧化などが可能なチャンバ内に配置し、上記キャビティ内に予め金属素材を装入し且つ係るキャビティ内で係る素材を減圧下などで溶解し且つ鋳造する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の精密鋳造装置（請求項１）は、内部の減圧化または真空化が可能なチャンバと、係るチャンバ内に配置される加熱手段と、前記チャンバ内に出し入れされ且つ上記加熱手段の付近に配置可能であって且つ内部の下方に精密鋳造用のキャビティを内蔵する通気性鋳型と、を含む、ことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、減圧または真空雰囲気としたチャンバ内で且つ加熱手段の付近に挿入した上記通気性鋳型キャビティ内に予め装入されたチタン合金などからなる金属素材を、上記加熱手段により加熱して溶解し、係る加熱を停止すると、上記溶湯は、上記キャビティ内で凝固して所要形状の精密鋳造品となる。この間において、上記溶湯は、減圧または真空化で溶解し凝固するため、キャビティの細部に湯回り良く静かに充填され且つガスを巻き込みにくくなる。
しかも、従来の減圧吸い上げ鋳造方法のように、減圧または真空状態で溶湯を保持する時間も不要となるため、製品１個当たりの鋳造時間を短縮することも可能となる。従って、ガスホールなどのない健全な組織で且つ所要の形状を有する比較的大型の精密鋳造品を、精度および良く製造することが可能となる。
【００１２】
尚、本発明が対象とする比較的大型の精密鋳造品は、製品１個当たりの重量がほぼ５ｋｇ以上のものである。また、前記通気性鋳型は、キャビティを囲む全周面で通気性を有する形態のほか、一部分で且つチャンバ内との間で通気性を有する形態であっても良い。更に、前記キャビティに装入する金属素材の全容積は、キャビティの容積に対し、更に約５〜４０ｖｏｌ％程度加えた範囲である。係る金属素材の形態には、インゴットのほか、多数の塊片または粒塊も含まれる。付言すれば、前記精密鋳造装置は、溶解・精密鋳造装置と称することも可能である。
また、本発明には、前記加熱手段は、誘導コイルであり、係る誘導コイルの内側に前記通気性鋳型が出し入れ可能に配置される、精密鋳造装置（請求項２）も含まれる。これによれば、誘導コイルに高周波電流を通電した際に、係る誘導コイルの周辺に形成される磁界により、通気性鋳型内に挿入した前記金属素材を誘導加熱して急速に溶解することができる。尚、加熱手段には、上記誘導コイルに限らず、例えばヒータなどを用いる抵抗加熱機器も含まれる。
【００１３】
更に、本発明には、前記通気性鋳型は、前記キャビティの上方にこれと連通する中空部を内蔵している、精密鋳造装置（請求項３）も含まれる。
これによれば、上記中空部を介して前記金属素材をキャビティ内に装入できると共に、係る金属素材を溶解した際に、その一部を上記中空部内に位置せしめ且つキャビティ内の溶湯に対し、押湯として作用させることができる。この結果、得られる精密鋳造品の組織をガスホールなどのない一層健全なものにし得る。
また、本発明には、前記通気性鋳型は、前記キャビティの内部に突出する中子を有している、精密鋳造装置（請求項４）も含まれる。これによれば、任意形状の貫通孔などを有する精密鋳造品を確実に鋳造することが可能となる。尚、貫通孔を形成する中子の一部（先端部）は、前記中空部に位置していることが望ましい。
【００１４】
加えて、本発明には、前記チャンバは、前記通気性鋳型を出し入れする開口部および係る開口部を閉塞する蓋を有する、精密鋳造装置（請求項５）も含まれる。
これによれば、前記金属素材をキャビティ内などに装入した通気性鋳型をチャンバ内で且つ誘導コイルの内側などに挿入して、前記溶解および鋳造を成さしめると共に、キャビティ内で溶湯が凝固し始めた通気性鋳型をチャンバから容易に取り出すことができる。このため、次の通気性鋳型をチャンバ内に挿入して溶解・鋳造を成さしめ得る。従って、精密鋳造品の生産性の向上に寄与し得る。
【００１５】
一方、本発明の精密鋳造方法（請求項６）は、前記精密鋳造装置における通気性鋳型のキャビティ内に金属素材を装入する装入工程と、前記チャンバの内部を減圧または真空雰囲気にし、且つ前記加熱手段により、上記金属素材を加熱して溶解する溶解工程と、溶解して得られた溶湯を上記キャビティ内で凝固する凝固工程と、を含む、ことを特徴とする。
これによれば、上記通気性鋳型のキャビティ内に予め装入されたチタン合金などからなる金属素材は、減圧雰囲気などとしたチャンバ内で加熱手段により加熱し溶解されると共に、係る加熱を停止すると、得られた溶湯は、上記キャビティ内で凝固して所要形状の精密鋳造品となる。
【００１６】
また、凝固工程では、前記加熱を停止することにより、金属素材から溶解した溶湯を凝固させる。この間において、上記溶湯を減圧または真空化で溶解するため、キャビティの細部に湯回り良く静かに充填され且つガスを巻き込みにくい。また、前述した従来の減圧吸い上げ鋳造方法のように、減圧状態などで溶湯を保持する時間も不要となるため、製品１個当たりの鋳造時間を短縮することも可能となる。しかも、上記溶湯は、装入されたキャビティ内で溶解されるため、湯当たりやこれに伴う砂噛みなどの欠陥も生じない。従って、ガスホールなどの内部欠陥ない健全な組織で且つ所要の形状を有する精密鋳造品を、精度および効率良く鋳造することできる。
尚、チャンバ内部の減圧または真空雰囲気は、凝固工程でも引き続き行っても良い。また、本発明の上記精密鋳造方法は、溶解・精密鋳造方法とも称し得る。更に、前記装入工程は、前記チャンバ外における通気性鋳型に、あるいはチャンバの内部に配置した通気性鋳型に金属素材を装入する形態の双方を含む。
【００１７】
また、本発明には、前記溶解工程で用いる加熱手段は誘導加熱コイルであり、係る誘導コイルに高周波電流を通電して生じる磁界により、前記金属素材を誘導加熱して溶解する、精密鋳造方法（請求項７）も含まれる。これによれば、上記誘導コイルに高周波電流を通電して生じる磁界により、当該誘導コイルの内側に挿入された通気性鋳型内の金属素材を誘導加熱して急速に溶解することができる。
更に、本発明には、前記各工程の後に、前記通気性鋳型を型ばらしする工程と、得られた精密鋳造品における前記中空部内に位置していた押湯部分を除去する工程と、を有する、精密鋳造方法（請求項８）も含まれる。
これによれば、チャンバから取り出した通気性鋳型を型ばらしし、露出した精密鋳造品において上向きに突出する押湯部分を切削などで除去することにより、少ない工程で所要の形状と健全な組織を有する比較的大型の精密鋳造品を、確実に提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。
図１（Ａ）は、本発明の一形態である精密鋳造装置１を示す垂直断面である。
精密鋳造装置１は、図１（Ａ）に示すように、内部の減圧化または真空化が可能なチャンバ２と、係るチャンバ２内に配置される誘導コイル（加熱手段）７と、前記チャンバ２内および誘導コイル７の内側に出し入れ可能で且つ内部の下方に精密鋳造用のキャビティ８を内蔵する通気性鋳型１０と、を含んでいる。
上記チャンバ２は、図１（Ａ）に示すように、金属製の密閉容器であり、係る容器の側壁３に設けた排気口４と、上記通気性鋳型１０を出し入れする開口部６ａおよびこれを閉塞する蓋６と、を備えている。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示すように、上記誘導コイル７は、チャンバ２の底板５寄りに位置し、平面視が円形で且つ螺旋形状を呈する。更に、上記通気性鋳型１０は、精密鋳造用のキャビティ８を内蔵する本体１１と、係る本体１１から立設し且つ中空部１３を内設する筒部１４と、係る筒部１４の上端から斜め上向きにカーブして拡がる装入部１６およびその内側の装入口１５と、を備えている。
上記キャビティ８は、平面視が円形で且つ全体がほぼ円柱形を呈し、その軸方向（図示で垂直方向）の中間で外向きに張り出した断面ほぼ半円形の凹部９をリング状に有する。このため、通気性鋳型１０は、上記凹部９に倣った断面半円形の凸部１２を本体１１の周囲にリング状にして有する。
【００２０】
以上のような通気性鋳型１０は、キャビティ８とほぼ同じ形状および寸法の図示しない模型の周囲に、耐火性乳液のスラリと砂（スタッコサンド）とを複数回にわたり被覆および乾燥した後、焼成したものである。
図１（Ａ）に示すように、前記中空部１３および装入口１５は、キャビティ８に連通し、後述する金属素材の装入などに活用される。
尚、以上のような通気性鋳型１０のうち、少なくともキャビティ８を内蔵する本体１１は、通気性および耐火性を有する。一方、筒部１４および装入部１６は、少なくとも耐火性を有すれば良く、セラミック製としても良い。
【００２１】
以下において、前述した精密鋳造装置１を用いる精密鋳造方法について説明する。図１（Ｂ）に示すように、予め、通気性鋳型１０のキャビティ８および中空部１３内に、例えばチタン合金からなる円柱形のインゴット（金属素材）Ｗ１を装入する（装入工程）。尚、上記インゴットＷ１の容積は、キャビティ８の容積よりも約５〜４０ｖｏｌ％大きいものであり、係るインゴットＷ１の重量は、少なくとも６ｋｇまたはそれ以上である。また、上記チタン合金には、ＴｉＡｌのような金属間化合物も含まれる。
次に、図１（Ｂ）に示すように、インゴットＷ１をキャビティ８などに装入した通気性鋳型１０を、開口部６ａからチャンバ２内に入れ且つ誘導コイル７の内側に挿入（配置）した後、蓋６で開口部６ａを閉塞する。尚、通気性鋳型１０とチャンバ２の底板５との間には、図示しない耐火材が配置されている。
【００２２】
係る状態で、チャンバ２内に予め封入したＡｒなど不活性ガスを、図１（Ｂ）中の矢印で示すように、排気口４から図示しない真空ポンプを介して排出し、チャンバ２の内部およびキャビティ８を減圧（約０．０５ＭＰａ）またはほぼ真空の雰囲気にする。
次いで、誘導コイル７に所定の高周波電流を通電すると、これにより係るコイル７の周囲で且つその軸方向に沿って、多数の磁界が形成される。係る磁界は、通気性鋳型１０に内蔵されたチタン合金のインゴットＷ１に浸透しつつ、これを誘導加熱する。係る誘導加熱を所要時間にわたって行うと、上記インゴットＷ１は溶解され、図２（Ａ）に示すように、通気性鋳型１０のキャビティ８内を湯回り良く満たす溶湯Ｍとなる（溶解工程）。溶湯Ｍは、キャビティ８に倣ったほぼ円柱形の本体ｍ１、その周辺からリング状に突出する凸部ｍ２、および中空部１３内に盛り上がった押湯部分ｍ３からなる。この押湯部分ｍ３は、キャビティ８の容積よりも多かった前記インゴットＷ１の一部である。
【００２３】
次に、誘導コイル７への通電を停止すると、上記溶湯Ｍは、徐々に凝固し始める。この間において、チャンバ２の内部およびキャビティ８は減圧または真空雰囲気に保たれているため、溶湯Ｍは、押湯部分ｍ３による圧力を受けつつ、キャビティ８の形状に倣って凝固する（凝固工程）。
次いで、チャンバ２内を複圧し、その蓋６を開いて開口部６ａから通気性鋳型１０を取り出すと共に、これを型ばらしすると、図２（Ｂ）に示すように、前記本体ｍ１、凸部ｍ２、および押湯部分ｍ３からなる精密鋳造品Ｗ２が得られる。係る精密鋳造品Ｗ２は、前記のような溶解・凝固工程を経ているため、内部にガスホールがなく、砂噛みなどのような欠陥も含まない健全な金属組織を有する。
そして、押湯部分ｍ３を切削などによって除去することにより、図２（Ｃ）に示すように、前記凹部９を含むキャビティ８に精緻に倣ったほぼ円柱形の本体ｍ１および凸部ｍ２からなる比較的大型のチタン合金の精密鋳造品Ｗ３が得られる。
【００２４】
以上のような精密鋳造装置１およびこれを用いる精密鋳造方法によれば、前記通気性鋳型１０のキャビティ８内などに予め装入されたチタン合金のインゴット（金属素材）Ｗ１は、減圧雰囲気などとしたチャンバ２内で且つ誘導コイル７の内側に挿入され、係る誘導コイル７に高周波電流を通電することで形成される磁界により加熱し溶解される。次いで、上記通電を停止すると、得られた溶湯Ｍは、減圧雰囲気下などのキャビティ８内で凝固して所要形状の精密鋳造品Ｗ２となる。この際、キャビティ８の容積よりも多いインゴットＷ１の一部は、係るキャビティ８の上方に連通する中空部１３内に盛り上がって押湯部分ｍ３となり且つ本体ｍ１６および凸部ｍ２を上記キャビティ８の内面寄りに押圧する。この溶湯Ｍを凝固させ、前記通気性鋳型１０をチャンバ２から取り出して型ばらした後、凝固した押湯部分ｍ３を除去することで、チタン合金などからなり比較的大型で且つ健全な組織の精密鋳造品Ｗ３を、精度および効率良く製造することができる。
【００２５】
図３（Ａ）は、異なる形態の通気性鋳型１０ａを用いた精密鋳造装置１を示す。
通気性鋳型１０ａは、図３（Ａ）に示すように、前記と同様のキャビティ８を内蔵し、前記通気性鋳型１０に対して、上記キャビティ８の底面中央からその軸方向に沿って立設（突出）するほぼ円柱形の中子８ａを更に追加したものである。係る中子８ａの上端部は、湯道１４内側の中空部１３の中心部に位置している。
次に、通気性鋳型１０ａを含む精密鋳造装置１を用いる精密鋳造方法について、図３（Ｂ）および図４（Ａ）〜（Ｃ）に基づき説明する。
【００２６】
図３（Ｂ）に示すように、予め、通気性鋳型１０ａのキャビティ８および中空部１３内に、例えばチタン合金からなる多数の粒塊（金属素材）Ｗ４を装入し、且つ装入部１６の上端に蓋板１８を固定する（装入工程）。この際、粒塊Ｗ４の上端は、中空部１３のほぼ全体を満たすレベルとなる。尚、上記粒塊Ｗ４は、数ｍｍ〜数ｃｍの大きさで且つ全体の容積は、キャビティ８の容積よりも約１０〜４０ｖｏｌ％大きく、その重量は、少なくとも６ｋｇ以上である。また、上記蓋板１８は、チャンバ２を減圧または真空化した際に、粒塊Ｗ４が通気性鋳型１０ａから外に吸引されるのを防ぎ且つキャビティ８を囲む本体１１からの吸引を促進する。
次に、図３（Ｂ）に示すように、多数の上記粒塊Ｗ４をキャビティ８および中空部１３に装入した通気性鋳型１０ａを、開口部６ａからチャンバ２内に入れ且つ誘導コイル７の内側に挿入した後、蓋６により開口部６ａを閉塞する。これにより、精密鋳造装置１が形成される。
【００２７】
係る状態で、チャンバ２内に予め封入したＡｒなど不活性ガスを、図３（Ｂ）中の矢印で示すように、排気口４から図示しない真空ポンプを介して排出し、チャンバ２の内部およびキャビティ８を減圧またはほぼ真空の雰囲気にする。
次いで、誘導コイル７に所定の高周波電流を通電すると、係る誘導コイル７の周囲で且つその軸方向に沿って形成される磁界は、通気性鋳型１０に内蔵されたチタン合金の粒塊Ｗ４全体に浸透しつつ、これを誘導加熱する。係る誘導加熱を所要時間にわたって行うと、上記粒塊Ｗ４は溶解され、図４（Ａ）に示すように、通気性鋳型１０のキャビティ８内を湯回り良く満たす溶湯Ｍとなる（溶解工程）。
【００２８】
係る溶湯Ｍは、キャビティ８に倣ったほぼ円柱形の本体ｍ１、その周辺からリング状に突出する凸部ｍ２、および中空部１３内に盛り上がった押湯部分ｍ３からなり、本体ｍ１および押湯部分ｍ３の中心部を中子８ａが貫通する。尚、押湯部分ｍ３は、キャビティ８の容積よりも多かった前記粒塊Ｗ４の一部である。
次に、誘導コイル７への通電を停止すると、上記溶湯Ｍは、押湯部分ｍ３の圧力を受けつつ、徐々に凝固し始める。この間において、チャンバ２の内部およびキャビティ８は減圧または真空雰囲気に保たれているため、溶湯Ｍは、キャビティ８および中子８ａの形状に倣って凝固する（凝固工程）。
【００２９】
次いで、チャンバ２内を複圧し、その蓋６を開いて開口部６ａから通気性鋳型１０ａを取り出し且つこれを型ばらしすると、図４（Ｂ）に示すように、前記本体ｍ１、凸部ｍ２、押湯部分ｍ３、および円柱形の貫通孔ｈからなる精密鋳造品Ｗ５が得られる。係る貫通孔ｈは、前記中子８ａを型ばらしした跡である。係る精密鋳造品Ｗ５も、前記のような溶解・凝固工程を経ているため、内部にガスホールがなく、且つ砂噛みなどの欠陥がない健全な金属組織を有している。
そして、押湯部分ｍ３を切削などで除去すると、図４（Ｃ）に示すように、前記凹部９を含むキャビティ８に精緻に倣ったほぼ円柱形の本体ｍ１、凸部ｍ２、および貫通孔ｈからなる比較的大型のチタン合金の精密鋳造品Ｗ６が得られる。
【００３０】
以上の通気性鋳型１０ａを含む精密鋳造装置１およびこれを用いる精密鋳造方法によっても、上記通気性鋳型１０ａのキャビティ８内などに予め装入されたチタン合金の粒塊（金属素材）Ｗ４は、減圧雰囲気などとしたチャンバ２内で且つ誘導コイル７の内側に挿入され、係る誘導コイル７に高周波電流を通電して形成される磁界により加熱し溶解される。次いで、上記通電を停止すると、得られた溶湯Ｍは、減圧雰囲気下などのキャビティ８内で凝固して所要形状の精密鋳造品Ｗ５となる。この際、キャビティ８の容積よりも多い粒塊Ｗ４の一部は、係るキャビティ８の上方に連通する中空部１３内に盛り上がって押湯部分ｍ３となり、且つ本体ｍ１６および凸部ｍ２を押圧する。係る溶湯Ｍを凝固させ、前記通気性鋳型１０ａをチャンバ２から出して型ばらした後、凝固した押湯部分ｍ３を除去することにより、チタン合金などからなり比較的大型で貫通孔ｈを有し且つ健全な組織の精密鋳造品Ｗ６を、精度および効率良く製造することができる。
【００３１】
本発明は、以上において説明した実施の形態に限定されるものではない。
例えば、通気性鋳型に内蔵するキャビティには、前記の各形態に限らず、精密鋳造品に応じた任意の形状のものを適用できる。係るキャビティの上方に連通する中空部は、キャビティのサイズに対して特に制約されず、係るキャビティ内に装入すべき金属素材のサイズや形態に応じて、その内径などが設定される。
また、中子は、前記円柱形の中子８ａに限らず、中央部が太径で且つ両端部が細径の形態や、逆に中央部が細径で且つ両端部が太径の形態であっても良い。
更に、前記通気性鋳型１０の装入部１６の上端にも、前記蓋板１８を固定するようにしても良い。
また、チャンバの形状は、立方体または直方体でも良く、係る形態では、前記開口部およびこれを閉塞する蓋は、上記直方体などの側壁に設けても良い。
尚、本発明の対象となる比較的大型の精密鋳造品には、例えばボールバルブのケーシングや、ジェットエンジンなどのタービンブレードなどが含まれ、その材質には、前記チタン合金に限らず、鋳鋼、ステンレス鋼、高合金鋼、銅または銅合金、あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金などが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の精密鋳造装置の概略を示す垂直断面図、（Ｂ）はこれを用いる精密鋳造方法の工程を示す概略図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１（Ｂ）に続く精密鋳造方法の各工程を示す概略図。
【図３】（Ａ）は異なる形態の通気性鋳型を含む精密鋳造装置の概略を示す垂直断面図、（Ｂ）はこれを用いる精密鋳造方法の工程を示す概略図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は図３（Ｂ）に続く精密鋳造方法の各工程を示す概略図。
【図５】（Ａ），（Ｂ）は従来の鋳造方法を示す概略図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は異なる従来の鋳造方法を示す概略図。
【符号の説明】
１………………精密鋳造装置
２………………チャンバ
６………………蓋
６ａ……………開口部
７………………誘導コイル（加熱手段）
８………………キャビティ
８ａ……………中子
１０，１０ａ…通気性鋳型
１３……………中空部
Ｗ１……………インゴット（金属素材）
Ｗ２，Ｗ５……精密鋳造品
Ｗ４……………粒塊（金属素材）
Ｍ………………溶湯
ｍ３……………押湯部分

Claims (8)

1. 内部の減圧化または真空化が可能なチャンバと、
   上記チャンバ内に配置される加熱手段と、
   上記チャンバ内に出し入れされ且つ上記加熱手段の付近に配置可能であって内部の下方に精密鋳造用のキャビティを内蔵する通気性鋳型と、を含む、
   ことを特徴とする精密鋳造装置。
2. 前記加熱手段は、誘導コイルであり、係る誘導コイルの内側に前記通気性鋳型が出し入れ可能に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の精密鋳造装置。
3. 前記通気性鋳型は、前記キャビティの上方にこれと連通する中空部を内蔵している、ことを特徴とする請求項１または２に記載の精密鋳造装置。
4. 前記通気性鋳型は、前記キャビティの内部に突出する中子を有している、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の精密鋳造装置。
5. 前記チャンバは、前記通気性鋳型を出し入れする開口部および係る開口部を閉塞する蓋を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の精密鋳造装置。
6. 請求項１乃至５の何れかの精密鋳造装置における前記通気性鋳型のキャビティ内に金属素材を装入する装入工程と、
   前記チャンバの内部を減圧または真空雰囲気にし、且つ前記加熱手段により、上記金属素材を加熱して溶解する溶解工程と、
   溶解して得られた溶湯を上記キャビティ内で凝固する凝固工程と、を含む、
   ことを特徴とする精密鋳造方法。
7. 前記溶解工程で用いる加熱手段は誘導コイルであり、係る誘導コイルに高周波電流を通電して生じる磁界により、前記金属素材を誘導加熱して溶解する、ことを特徴とする請求項６の精密鋳造方法。
8. 前記各工程の後に、前記通気性鋳型を型ばらしする工程と、得られた精密鋳造品における前記中空部内に位置していた押湯部分を除去する工程と、を有する、ことを特徴とする請求項６または７に記載の精密鋳造方法。

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