JP2005046911A

JP2005046911A - 方向性凝固方法及び装置

Info

Publication number: JP2005046911A
Application number: JP2004218334A
Authority: JP
Inventors: Mark L Soderstrom; エル．ソーダーストロムマーク; Bradley Donaldson; ドナルドソンブラッドリー; John R Brinegar; アール．ブリネガージョン
Original assignee: Howmet Research Corp
Current assignee: Howmet Corp
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2005-02-24
Also published as: FR2858257A1; GB0416199D0; GB2404353A; GB2404353B; DE102004036350A1; FR2858257B1; US6896030B2; US20050022959A1

Abstract

【課題】指向性凝固において、各種の鋳造モールドに合う装置を提供し鋳造に必要な労力と時間およびコストを改善する。
【解決手段】鋳造用モールド２０が配備されたラム２８を、鋳造炉に関して移動させることにより、方向性凝固鋳造炉１１の開口下端部１３ｅに位置決め可能な１又は２以上のバッフル部材６０，１６０を使用するＤＳ鋳造装置及び方法である。使用する鋳造用モールドの種類に応じて、各々に適合するバッフル部材を用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モールド内の溶湯の熱を単一方向に除去することにより、柱状粒又は単結晶鋳造品を製造する方向性(指向性)凝固装置及び方法に関する。

例えば、ガスタービンエンジンにおけるニッケル基超合金タービンブレードやベーンのような部品を製造する際、エンジンのタービン部が曝される高温での機械的性質の向上を図るために、方向性凝固(Directional Solidification; ＤＳ)インベストメント鋳造技術により、柱状粒又は単結晶鋳造ミクロ構造にすることが行われている。

ＤＳ(方向性凝固)鋳造による「引出し(withdrawal)」技術は広く知られており、チルプレート上の溶湯充填インベストメントモールドを鋳造炉から引き出すことにより、タービンブレードやベーンが製造される。インベストモールドを鋳造炉から引き出すとき、溶融金属又は合金中の単一方向の熱勾配を改善するために、鋳造炉の近傍に、固定式のバッフルが用いられていた。バッフルは、モールドが鋳造炉から引き出されるとき、炉及び溶湯充填モールドから放射(radiation)による熱損失を低減する役割を有する。

外形が異なる鋳造品を鋳造するために、新たなモールドを使用する場合、これまでは、鋳造炉を停止し、鋳造炉を周囲温度まで冷却し、炉からバッフルを取り外し、新たな鋳造用モールドに適合するように設計された異なるバッフルと交換する必要があった。これは、鋳造部品の製造に必要な労働、時間及びコストが増加するという点で、大量生産には不利である。

熱勾配を改善するために、様々なバッフル構造が提案されている。例えば、米国特許第３７１４９７７号では、可動式の上バッフルと固定式の下バッフルが用いられている。米国特許第４１０８２３６号では、固定バッフルの下に浮動バッフルが配備され、浮動バッフルは、炉の下に配置された液体冷却槽に浮かんでいる。

米国特許第５４２９１７６号は、炉から引き出される際、周縁部が溶湯充填モールドに係合するスリット等の開口を有する布状バッフルを開示している。
米国特許第４８１９７０９号は、第１の可動式熱シールド部材と、これに対向する第２の可動式熱シールド部材の重なり部が、溶湯充填モールドを引き出す孔を構成している。熱シールド部材は、水平面内を互いに接近離間可能である。
ハウメット社の米国特許第６２７６４３２号(ＭＰ−２０５)は、複数の放射用バッフルを用いており、一方の放射用バッフルは鋳造炉の下端に固定され、他方の放射用バッフルは、炉から引き出されるとき、溶湯が充填された高温モールドと共に移動する。

＜発明の要旨＞
本発明は、ＤＳ鋳造炉の開口下端に位置決め可能なバッフル部材(thermal baffle member)を使用し、ラムを移動させることにより、鋳造用モールド(鋳型)を鋳造炉に関して移動させるＤＳ鋳造を行なう装置及び方法を提供するものである。特に調製したバッフル部材を使用し、モールドの特定の形状に合わせて鋳造を行なうものである。ＤＳ鋳造の間、バッフル部材は、加熱された鋳造炉の下端の第１動作位置に維持される。バッフル部材は、鋳造炉から、鋳造炉の下端から離れた第２位置へ移され、その位置で、別の形状の鋳造用モールドに適合する開口を有する別のバッフル部材との交換を容易に行なうことができる。バッフル部材の交換に際しては、鋳造炉を冷却する必要はないし、炉の部品を取り外す必要はない。高温の鋳造炉と、鋳造炉の下方の冷却部との間の熱遮断作用(thermal shielding action)は、このバッフル部材によって最大の効果が得られ、各モールドの特定の各形状に合わせて鋳造が行われる。

本発明に係る方向性凝固鋳造装置は、ラムの移動により、チル部材上に配置されたモールドが通る開口下端部を有する鋳造炉と、ラム上に支持され、ラムの鋳造炉の方への移動によって鋳造炉の下端に位置決め可能なバッフル部材と、ラムによりモールドが鋳造炉の中に配置されたときと、モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させるために、溶融金属材料が充填されたモールドがラムの後退によって鋳造炉から離れて行くときに、バッフル部材を鋳造炉の下端で保持するためのバネ手段と、を具えている。複数のバッフル部材を用いることもできるが、その場合、各バッフル部材は、ラムを鋳造炉方向へ移動させることによって鋳造炉の下端で位置決め可能であり、また、ラムによりモールドが鋳造炉の中に配置されたときと、モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させるために、溶融金属材料が充填されたモールドがラムの後退によって鋳造炉から離れて行くときに、バッフル部材を鋳造炉の下端で保持するためのバネ手段を具えている。

本発明の一実施例において、バッフルシステムは、モールドが載置されたチル部材を移動させるラムの上に配備される。バッフル部材は、ラムの上に配備されて、モールドが鋳造炉の中に配置されたとき、及び、鋳造炉から引き出されるときに、ラムと共に移動する支持部材を含んでいる。支持部材には、複数の支持要素が直立して配備され、該支持部材は、その上端の近傍で、モールド用開口を有するバッフル部材を支持する。少なくとも１つのコイルバネ(複数のコイルバネが望ましい)は、チル部材の下面に配備される。特に、各コイルバネは、チル部材の下面に取り付けられたハウジングと、一方の端部がハウジングに連繋され、他方の端部が、ラムに取り付けられた支持部材に連繋された可動コイルバネ要素とを有している。

本発明の装置の実施について説明すると、ラムを上昇させて、バッフル部材を、鋳造炉の下端に当接させる。次に、ラムをさらに上昇させて、モールドをバッフルの開口を通過させて、鋳造炉の中に配置する。ここで、溶融金属材料(溶湯)が、モールドの中に供給される。溶湯が充填されたモールドが鋳造炉の中に入れられると、コイルバネはアンコイルされて、夫々のハウジングから外に延びて、鋳造炉の下端の方へバネ張力を作用させて、バッフル部材を鋳造炉の下端に付勢し、前記下端との当接状態を保持する。ラムを下降させ、溶湯充填モールドを鋳造炉から引き出すと、コイルバネは、コイリングされ、夫々のハウジングの中へ巻き戻される。コイルバネは、完全に巻き戻されるまでは、バッフル部材を鋳造炉の下端に付勢し続けるので、バッフル部材は、鋳造炉の下端で保持される。コイルバネが完全に巻き戻された後、ラムがさらに下降すると、バッフル部材は、鋳造炉の下端から離れて移動する。

モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させるために、複数段のバッフルシステムを使用する場合、前述の如く、複数のバッフル部材並びにこれに関連する支持要素及びコイルバネを用いることができる。

＜発明の詳細な記述＞
本発明は、一実施例において、広く知られたＤＳ引出し鋳造装置及び方法に用いられるバネ付勢バッフルシステムを提供するものであり、例えば、ニッケル基、コバルト基及び鉄基などの超合金において、柱状粒又は単結晶鋳造ミクロ組織を得るのに特に有用である。図１は、本発明の一実施例であって、柱状粒又は単結晶鋳造ミクロ組織を有する超合金(例えば、ニッケル基、コバルト基及び鉄基)をＤＳ鋳造するための鋳造装置を示しており、該装置は、内部に公知の鋳造炉(11)が配備された真空鋳造チャンバー(10)を含んでいる。炉は、断熱部材(13a)(13b)によって囲まれており、下端(13e)は開口している。管状断熱部材(13a)の内部には、グラファイトの管状部材(15)が配備されており、これは、インダクションコイル(18)の通電によって加熱されるサセプタ(susceptor)を形成する。断熱部材(13b)は孔(13c)を有しており、該孔を通じて、例えば溶融超合金などの溶融金属又は溶融合金は、公知の要領にて、チャンバー(10)の中の鋳造炉(11)の上方の坩堝(図示せず)からモールド(20)の中へ導入される。

インダクションコイル(18)は、断熱部材(13a)に隣接して支持されており、公知の電力源(図示せず)によって励磁される。インダクションコイル(18)は、その内部に配置された管状グラファイトサセプタ(15)を加熱する。空のモールド(20)が炉(11)内に配置された後、モールドは、サセプタ(15)からの熱により、溶湯を入れるのに適当な鋳造温度まで予熱される。

モールド(20)は、一般的には、周知のロストワックス法によって形成されたセラミックインベストメントシェルモールドである。モールド(20)は、ギャング(gang)又はクラスタ(cluster)のセラミックインベストシェルモールドとして示されており、湯口カップ(20a)、湯道(20b)、及び複数のシェルモールド(20m)(２つを図示)を有し、各シェルモールドは、鋳造される物品の形状を有するモールドキャビティ(20c)を有している。図示された各モールドキャビティ(20c)は、ガスタービンエンジンブレードを反転させた形状であり、上部に基部Ｒがあり、底部にプラットフォーム部Ｐとエアフォイル部Ａがある。

鋳造炉の上に配置された坩堝(図示せず)より、溶融金属材料(溶湯)が湯口カップ(20a)に入れられる。湯口カップ(20a)は、湯道(20b)を介して、モールド内の１又は２以上のモールドキャビティ(20c)に連通している。各モールドキャビティ(20c)の下端部は、公知の要領にて、チル部材(26)(例えばチルプレート)に繋がっている。このチル部材は、モールド内の溶湯の熱を一方向に除去するので、モールド内の溶湯は、モールドの長軸方向に熱勾配を形成する。単結晶部品を鋳造する際、周知の如く、ピッグテールのような結晶セレクタ(図示せず)を、開口した下端部の上方にあるモールドの中へ組み込むことにより、溶湯の中を伝播する単結晶が選択される。モールド(20)には、モールドベース(20f)が一体に形成されており、図示の如くチル部材(26)の上に載置される。モールドベースは、所望により、公知の要領にて、チル部材(26)にクランプすることもできる。チル部材(26)は、流体アクチュエータ(図示せず)によって上下動するラム(28)の上に載っている。

炉支持用の第１の固定環状リング(30)は、鋳造炉の開口した下端部(13e)にて、炉支持用の第２固定環状リング(32)の上に配置される。なお、第２リング(32)は、真空チャンバー(10)の中の脚部(33)(一部を示している)の上に配置される。第１支持リング(30)は、グラファイト発泡体又はその他適当な材料で作られる。第２支持リング(32)は、銅又はその他の適当な材料で作られる。

本発明の一実施例において、バネ付勢されたバッフルシステム(50)は、図１〜図３に示されるように、モールド(20)が載置されたチル部材(26)を担持するラム(28)の上に配置される。バッフルシステム(50)は、平板として示された支持部材(52)を含んでおり、該支持部材は、ラム(28)に取り付けられた取付用カラー(54)の上に固定される。カラー(54)の軸心には、モールド(20)が鋳造炉(11)の中を出入りするときに、ラム(28)が通る通路が設けられている。取付カラー(54)は、上カラー部(54a)及び下カラー部(54b)を含んでおり、その間に、支持部材(52)の内側周辺部が固定される。

支持部材(52)は、例えばロッドのように、直立する支持要素(56)を複数含んでいる。該支持要素は、(例えば、支持部材(52)の孔に螺合することにより)下端が固定され、上端は、環状のバッフル支持リング(58)に対して同じ様に固定される。支持要素は、ステンレス鋼又はその他の耐熱材料で作られている。支持リング(58)により、一様な付勢力がバッフル部材に作用し、バッフル部材は支持リング(30)に接触して保持される。支持要素(56)は、支持部材(52)と支持リング(58)の間で、周方向に間隔をあけて配備される。支持要素(56)は、ステンレス鋼又はその他の耐熱材料で作られる。

支持リング(58)の上には、環状のバッフル部材(60)が配置され、該バッフル部材は、モールド(20)が通る開口(60a)を有している。バッフル部材(60)は、例えばシート状の金属留め具、ピン及びその他適当な固定具によって、支持リング(58)の上に保持される。開口(60a)は、モールド(20)が鋳造炉(11)から引き出されるとき、モールド(20)の外部周壁ができるだけすっぽりと嵌まるように作られており、鋳造炉(11)から、該鋳造炉下端部(13e)の下方の冷却部ＣＲへの熱損失は低減される。バッフル部材(60)は、グラファイトフォーム、グラファイトフェルト又はその他適当な高温用断熱材料で作られている。

チル部材(26)の下側には、１又は２以上のコイルバネ(70)が配備される。一例として、チル部材(26)の下側には、４つのコイルバネ(70)が、周方向に間隔をあけて配備されるが、本発明はこの数に限定するものではない。バネ(70)として、予め圧縮応力が与えられたスパイラルバネ、定トルクバネ、その他適当なコイルバネを挙げることができる。具体的には、各コイルバネ(70)のハウジング(70a)がチル部材の下面に取り付けられる。該ハウジングにはアーバ(70c)が取り付けられており、該アーバ(70c)に、平らな可動コイルバネ要素(70b)の一方の端部が取り付けられている。ハウジング(70a)は、環状ガイドプレート(71)に取り付けられる。該環状ガイドプレートのフランジ(71a)には、チル部材(26)の移動を案内するために、支持要素(56)が通る開口(71b)を有している。

コイルバネ要素(70b)の他端は、ラムに取り付けられた支持部材(52)に連繋されている。コイルバネ要素(70b)はハウジング(70a)からアンコイルされるとき、バネ力が支持部材(52)に作用する。コイルバネ要素(70)の端部(70e)は、例えばボルト、ネジなどの適当な締結具により、支持部材(52)へ取り付けることができる。適当なコイルバネ(70)は、アメリカ合衆国１８９６０ペンシルベニア、セラーズビル、クライマーアベニュー９００所在のアメテックハンター社(Ametek Hunter Company)から入手することができる。

実施について説明すると、一般的には、モールド(20)は、図１に示す鋳造炉(11)から離れた位置でチル部材(26)に配置する前に、適当な鋳造温度まで予熱される。次に、バッフル部材(60)の位置が、鋳造炉(11)の下端(13e)の支持リング(30)(32)の近くになるまで、ラム(28)を上昇させる。次に、ラム(28)をさらに上昇させて、空のモールド(20)をバッフルの開口(60a)を通過させて、鋳造炉(11)の中に配置する。ラムが上昇すると、支持リング(58)は、鋳造炉(11)の下の炉支持用第２リング(32)に当接する。第２リング(32)は、支持リング(58)のストッパーとして作用し、図２に示されるように、バッフル部材(60)の位置は炉支持用リング(30)の近傍にある。コイルバネ要素(70b)は、カラー(54)、支持要素(56)及び支持リング(58)を上向きに付勢する。従ってバッフル部材(60)もこの位置で付勢される。

バッフル部材(60)は停止しているが、ラム(28)をさらに上昇させて、予熱されたモールド(20)を鋳造炉(11)の中に配置する。この位置で、溶融金属材料(溶湯)が、その上の坩堝からモールド(20)の湯口カップ(20a)の中へ注湯される。或はまた、湯口カップ(20a)の中に固体材料を投入し、サセプタ(15)への通電によって鋳造炉内で溶解し、溶湯にすることもできる。溶湯は、湯道(20b)を通ってモールドキャビティ(20c)に入り、キャビティを満たす。

ラム(28)が、バッフル部材(60)及びその支持部品(例えば支持部材(32)、支持要素(56)、支持リング(58))からさらに上昇すると、図２に示されるように、コイルバネ要素(70b)はアンコイルされて、夫々のハウジング(70a)から外に延びて、上向き(下端(13e)の方へ)のバネ張力を作用させて、支持リング(58)を付勢し、保持する。これにより、バッフル部材(60)は、鋳造炉の下端(13e)にて、支持リング(32)に対して上向きに当接する。支持リング(58)はこのバネ付勢力によって保持され、バッフル部材(60)は、鋳造炉の下端(13e)にて支持リング(30)に密着する(tightly)。

溶湯の方向性凝固を行なうために、ラム(28)を下降させ、溶湯充填モールド(20)を鋳造炉から引き出すと、コイルバネ要素(70b)は、コイリングされ、夫々のハウジング(70a)の中へ巻き戻されるが、コイルバネ要素(70b)は、支持リング(58)を付勢し続けるので、バッフル部材(60)は、鋳造炉の下端で、支持リング(30)との当接状態が保持される。モールドの引出し作業が行われる間、コイルバネ要素(70b)は、カラー(54)、支持要素(56)及び支持リング(58)、ひいてはバッフル部材(60)に対して上向きの付勢力を作用し続ける。

ラムが下降するとき、コイルバネ要素(70b)が完全に巻き戻されるまでは、バッフル部材(60)は付勢され、鋳造炉の下端で保持される。ラム(28)がさらに下降すると、バッフル部材(60)は、鋳造炉の下端から離れて、図１に示される位置まで移動する。ラム(28)が下降すると、バッフル部材(60)とその支持部品は、図１に示すように、鋳造炉の下端から離れた位置まで移動する。

外形が異なるモールド(20)を用いてさらに鋳造を行なう場合、この位置で、バッフル部材を取り除いて交換することもできる。具体的には、次工程のモールドで鋳造を行なうために、該モールドの外形に合わせて特に準備されたバッフル部材を支持リング(58)の上に取り付ける。使用するモールドに応じてバッフル部材(60)の交換を行なう場合、鋳造炉を冷却して炉の部品を取り外す必要はない。新たなバッフル部材は、次に使用する鋳造用モールドの外形に適合する形状に作られた開口(60a)を有している。このバッフル部材により、高温の鋳造炉(11)と、鋳造炉の下の冷却部ＣＲとの間の熱遮断作用は、鋳造用モールドの夫々の具体的形状に合わせて最適化される。
また、必要に応じて、鋳造炉の下端から離れた位置にて、バッフル部材の損傷具合の検査を行なうこともできる。

本発明はまた、１又は２以上のコイルバネ要素(70b)の近傍に、それらの位置を検知するための位置センサーを配置することにより、バネ要素の位置と移動に関するフィードバックデータを提供することができる。
本発明はまた、前述したように、２以上のバッフル部材(60)とその支持部品を使用することを含んでいる。例えば、第２及び第３のバッフル部材を配備し、ラム(28)の周りで周方向に互いにずれた(circumferentially offset)位置にある前記部品を支持することにより、第２及び第３のバッフル部材はラム(28)の周りで支持される。これにより、複数のバッフル部材を、鋳造炉(11)の下端(13e)に配置することができる。

例えば、図５、図６及び図７(これらの図には、図１〜図４と同様な要素には同じ要領で符号を付している)を参照すると、鋳造炉(11)の下端に、バッフル部材(60)と共に配置するために、支持リング(158)の上に配備した第２バッフル部材(160)を示している。第２バッフル部材(160)は、下端部が支持プレート(152)に取り付けられた案内ロッド(156)上を上下に移動するように案内される。支持プレート(152)は、ラム(28)の移動に応じて、支持プレート(52)に関して上下方向に移動可能であり、図６に示されるように、第１バッフル部材(60)と第２バッフル部材(160)を鋳造炉の下端に配置することができる。プレート(152)は、バネ(70)のバネ要素(70b)と案内ロッド(56)が通る孔(152a)(152b)を有している。前記バネ(70)と同様な複数のコイルバネ(170)が、プレート(71)を介してチルプレートの下面に取り付けられている。コイルバネ(170)はバネ要素(170b)を含んでおり、該バネ要素は、支持プレート(152)まで延び、該支持プレートに取り付けられている。

図７に示されるように、溶湯の方向性凝固を行なうために、ラム(28)を下降させ、溶湯充填モールド(20)を鋳造炉から引き出すと、コイルバネ要素(70b)は、コイリングされ、夫々のハウジング(70a)の中へ巻き戻され、コイルバネ要素(70b)は、バッフル部材(60)の支持リング(58)を、鋳造炉の下端の支持リング(30)を付勢し続けて、支持リング(30)との当接状態が保持される。コイルバネ要素(170b)は、コイリングされ、夫々のハウジング(170a)の中は巻き戻されるので、バッフル部材(160)を、付勢された支持リング(58)に付勢し続け、第１バッフル部材(60)に隣接した状態で保持される。熱の流れを調整するために、第２バッフル部材(160)は、内側に、モールド(20)のエアフォイル領域Ａに略対応する形状の開口(160a)を有しており、バッフル部材(60)は、モールド(20)のプラットフォーム部Ｐに略対応する形状の開口(60a)を有している。モールドの引出し作業が行われる間、コイルバネ要素(70b)(170b)は、プラットフォーム部Ｐがバッフル部材(160)に当接するまで、バッフル部材(60)(160)に対して上向きの付勢力を作用し続ける。図７に示されるように、プラットフォーム部Ｐがバッフル部材(160)に当接すると、バネ(170)の付勢力に抗して該バッフル部材を下向きに移動させる。ラムが下降を始めても、コイルバネ要素が完全に巻き戻されるまで、バッフル部材(60)は、鋳造炉の下端の支持リングに対する付勢及び保持状態が保持される。コイルバネ要素が完全に巻き戻された後、ラム(28)がさらに下降すると、図１に関して説明したように、バッフル部材(60)は、鋳造炉の下端から離れる。ラム(28)がさらに下降すると、バッフル部材(60)(160)とその支持部品は、鋳造炉の下端から離れた位置まで移動する。

外形が異なるモールド(20)を用いてさらに鋳造を行なう場合、この位置で、バッフル部材の一方又は両方を取り除いて交換することもできる。具体的には、次工程の鋳造用モールドを使用するために、新たなモールドの外形に合わせて作られたバッフル部材(60)(160)を支持リング(58)(158)に取り付ける。各工程間で、バッフル部材(60)(160)の交換を行なう場合、鋳造炉を冷却して炉の部品を取り外す必要はない。新たなバッフル部材は、次工程の鋳造用モールドの新たな外形に適合する形状に開口(60a)(160a)が作られている。このように、高温の鋳造炉(11)と、鋳造炉の下の冷却部ＣＲとの間では、夫々の鋳造用モールドの具体的形状に合わせて、最も効果的な熱遮断作用が達成される。
また、必要に応じて、鋳造炉の下端から離れた位置にて、バッフル部材(60)(160)の損傷具合の検査を行なうこともできる。

本発明は、具体的実施例に関して説明したが、それら実施例は例示であって、それら実施例に限定するものでないことは理解されるべきである。本発明は、特許請求の範囲に開示された発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変形、変更等を成すことはできるであろう。

ＤＳ鋳造装置の概略断面図であって、本発明の実施例に係るバッフルシステムが、鋳造炉から離れた位置にある状態を示している。図１と同様な図であって、本発明の実施例に係るバッフルシステムが、鋳造炉の近傍位置にある状態を示している。図２と同様な図であって、溶湯が充填されたモールドが、鋳造炉から引き出されるときの状態を示している。ＤＳ鋳造装置の概略断面図であって、本発明の実施例に係るバッフルシステムが、鋳造炉の近傍位置にある状態を示している。本発明の他の実施例のＤＳ鋳造装置の概略断面図であって、本発明の実施例に係る複数段式バッフルシステムのモールドが、鋳造炉から離れた位置にある状態を示している。図５と同様な図であって、本発明の実施例に係るバッフルシステムが、鋳造炉の近傍位置にある状態を示している。図６と同様な図であって、溶湯が充填されたモールドが、鋳造炉から引き出されるときの状態を示している。コイルバネが配備された支持部材の説明図である。

符号の説明

(11) 鋳造炉
(13e) 鋳造炉の下端
(20) モールド
(26) チル部材
(28) ラム
(52)(152) 支持部材
(58)(158) バッフル支持リング
(60)(160) バッフル部材
(70)(170) コイルバネ
(70b)(170b) コイルバネ要素

Claims

方向性凝固鋳造装置であって、ラムの移動により、チル部材上に配置されたモールドが通る開口下端を有する鋳造炉と、ラム上に支持され、ラムの鋳造炉方向への移動によって鋳造炉の下端に位置決め可能なバッフル部材と、ラムの移動によりモールドが鋳造炉の中に配置されたときと、モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させるために、溶融金属材料が充填されたモールドがラムの後退によって鋳造炉から離れて行くときに、バッフル部材を鋳造炉の下端で保持するためのバネ手段と、を具えている方向性凝固鋳造装置。
ラムは、モールドが配備されたチル部材を移動させる請求項１に記載の装置。
ラムの上に配備されており、モールドが鋳造炉の中に配置されたとき、及び鋳造炉から引き出されるときに、ラムと共に移動する支持部材を含んでいる請求項２に記載の装置。
支持部材に直立して配備された複数の支持要素を含んでおり、該支持要素は、その上端の近傍でバッフル部材を支持する請求項３に記載の装置。
バネ手段は、チル部材と支持部材の間に配備される請求項３に記載の装置。
バネ手段は、１又は２以上のコイルバネを具えており、チル部材の下面に取り付けられたハウジングと、一方の端部がハウジングに連繋され、他方の端部が支持部材に連繋された可動コイルバネ要素とを有している請求項５に記載の装置。
前記バッフル部材に隣接し、鋳造炉の下端に位置決め可能な第２バッフル部材と、モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させるために、溶融金属材料が充填されたモールドがラムの後退によって鋳造炉から離れて行くときに、第２バッフル部材を鋳造炉の下端で保持するバネ手段とを含んでいる請求項１に記載の装置。
第２バッフル部材は、モールドが通る開口を含んでおり、前記バッフル部材のモールド用開口とは異なる輪郭を有している請求項７に記載の装置。
モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させる方法であって、モールドが配備されたラムを、鋳造炉の開口下端に向けて移動させる工程、ラムを鋳造炉の下端に向けて移動させることにより、ラム上のバッフル部材を移動させて、該バッフル部材を鋳造炉の下端に位置決めする工程、鋳造炉の下端位置にあるバッフル部材に関してラムを移動し続けて、モールドを鋳造炉の中に配置する工程、溶融金属材料をモールドの中に供給する工程、モールド内の溶融金属材料を方向性凝固させるために、溶融金属材料が充填されたモールドを鋳造炉から引き出すことを含んでおり、その際、バネ手段により、バッフル部材は鋳造炉の下端に向けて付勢され、バッフル部材は鋳造炉の下端で保持されている方法。
チル部材上のモールドをラムに配置することを含んでいる請求項９に記載の方法。
バネ手段をチル部材と支持部材の間に配備し、バッフル部材への付勢を維持することを含んでいる請求項９に記載の方法。
バネ手段は、１又は２以上のコイルバネを具えており、チル部材の下面に取り付けられたハウジングと、一方の端部がハウジングに連繋され、他方の端部が支持部材に連繋された可動コイルバネ要素を有している請求項１１に記載の方法。
各コイルバネ手段が巻き戻されるまで、バッフル部材を鋳造炉の下端に付勢し続けることを含んでいる請求項１２に記載の方法。
ラムをさらに下降させて、バッフル部材を鋳造炉下端から移動させることを含んでいる請求項１３に記載の方法。
バッフル部材を、別の新たなバッフル部材と取り替えることを含んでいる請求項１４に記載の方法。
ラムを鋳造炉の下端に向けて移動させることにより、第２バッフル部材を移動させて、第２バッフル部材を、鋳造炉の下端の前記バッフル部材に隣接する位置に配置することを含んでいる請求項９に記載の方法。
モールドが鋳造炉から引き出されるとき、第２バッフル部材を、鋳造炉の下端に向けて付勢するバネを含んでいる請求項１６に記載の方法。
モールドが引き出されるとき、モールドと第２バッフル部材を接触させて、第２バッフル部材を鋳造炉の下端から離間させることを含んでいる請求項１７に記載の方法。