JP2009125810A - System for centrifugally casting highly reactive titanium metal - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において説明される実施例は、一般に、高活性金属の遠心鋳造システムに関する。特に、本明細書の実施例は、一般に高活性チタン合金、特にチタンアルミナイド合金の遠心鋳造システムを説明するものである。 The embodiments described herein generally relate to centrifugal casting systems for highly active metals. In particular, the examples herein generally describe centrifugal casting systems for high activity titanium alloys, particularly titanium aluminide alloys.
タービンエンジンの設計者は、エンジンを軽量化でき高いエンジン運転温度を得られる、より優れた特性を有する新しい材料を探求している。チタン合金(Ti合金)、特にチタンアルミナイド基合金(TiAl合金)は、室温延性および靱性等の有望な低温機械特性を兼ね備えるとともに、高い中温強度および耐クリープ性とを有する。これらの理由から、TiAl合金には、数多くのタービンエンジン部品に現在用いられているニッケル基合金に代わる将来性がある。 Turbine engine designers are searching for new materials with better properties that can reduce the weight of the engine and achieve higher engine operating temperatures. Titanium alloys (Ti alloys), particularly titanium aluminide-based alloys (TiAl alloys), have promising low-temperature mechanical properties such as room temperature ductility and toughness, and also have high intermediate temperature strength and creep resistance. For these reasons, TiAl alloys have the potential to replace nickel-based alloys currently used in many turbine engine components.
空アーク溶解(VAR)は、Ti合金の溶解に一般に用いられる技術のひとつである。VARは、一般に、水冷式銅製るつぼ内に配置されるチタン合金電極とチタン合金片(たとえば電極片)との間においてアークをとばす段階を含む。溶融池が形成され、電極は漸進的に溶解される。十分な溶湯を得られると、電極が引き抜かれ、るつぼが傾けられて、溶湯が部品鋳造用の金型に注ぎ込まれる。 Empty arc melting (VAR) is one of the techniques commonly used for melting Ti alloys. VAR generally includes a step of arcing between a titanium alloy electrode and a titanium alloy piece (eg, electrode piece) placed in a water-cooled copper crucible. A molten pool is formed and the electrodes are gradually dissolved. When sufficient molten metal is obtained, the electrodes are pulled out, the crucible is tilted, and the molten metal is poured into a mold for casting parts.
VAR法は、いくつかの欠点を有する。VAR法において用いられるチタン電極は、チタンのビレット/鍛造素材が高額であることと、規格に準拠してスクラップまたは再生材料により電極を創出するのに必要な労働力に費用がかさむととにより、高額となる。また、プレアロイ電極に関する規格によって、規格外合金は生産が困難となり高額となる。さらにまた、水冷式るつぼを使用する必要があることによって、金属の過熱限界が狭まり、このことがさらまた流動性に影響を及ぼして、肉薄の鋳物の注湯が困難になる。さらに、アークと金属との当接位置を最高温度とする高い温度勾配が溶湯に生じる。このことも金型の注湯に影響を及ぼすとともに、凝固する鋳物に不都合な温度勾配を生じる恐れがある。 The VAR method has several drawbacks. Titanium electrodes used in the VAR process are expensive due to the high billet / forging material of titanium and the labor required to create electrodes with scrap or recycled materials according to the standard, It will be expensive. In addition, due to the standard regarding the pre-alloy electrode, production of non-standard alloy becomes difficult and expensive. Furthermore, the need to use a water-cooled crucible reduces the metal superheat limit, which further affects fluidity and makes it difficult to pour thin castings. Further, a high temperature gradient is generated in the molten metal with the maximum temperature at the contact position between the arc and the metal. This also affects the pouring of the mold and may cause an undesirable temperature gradient in the solidified casting.
VAR法に関する上述の問題に鑑み、Ti合金の溶解時に用いられるまた他の方法として、真空誘導溶解(VIM)法がある。VIMは、チタンやアルミニウム等の活性元素を含有し空気中で溶解および鋳造できない特別かつ特殊な合金を加工するために開発された。このような合金の使用は増加し続けているため、VIMはますます一般的になってきている。 In view of the above-mentioned problems related to the VAR method, there is a vacuum induction melting (VIM) method as another method used when melting a Ti alloy. VIM has been developed to process special and special alloys that contain active elements such as titanium and aluminum and that cannot be melted and cast in air. As the use of such alloys continues to increase, VIM is becoming increasingly common.
真空誘導溶解は一般に、耐火性を有する非導電性の合金酸化物により製作されるるつぼ内において、金属を、該るつぼ内の装入金属が液体状に溶解されるまで加熱する段階を含む。この技術において、固体チタン合金片は、通常は銅製の冷却式金属炉床内に配置されるとともに、不活性雰囲気において、アークまたはプラズマ等の非常に強力な熱源を用いて溶解される。装入チタンの内部および上面に溶融池がまず形成される一方で、銅製の炉床の密閉壁に隣接するチタンは、固体のままに保たれる。この形成された固体チタンの「スカル」は、純粋な液体チタン金属を含有する。低温壁誘導溶解の一般的考察については、ロウ(Rowe)による特許文献1を参照されたい。 Vacuum induction melting generally involves heating the metal in a crucible made of a refractory non-conductive alloy oxide until the charge metal in the crucible is dissolved in a liquid state. In this technique, solid titanium alloy pieces are typically placed in a cooled metal hearth made of copper and melted in an inert atmosphere using a very powerful heat source such as an arc or plasma. While a molten pool is first formed in and on the top of the charged titanium, the titanium adjacent to the closed wall of the copper hearth remains solid. The formed solid titanium “skull” contains pure liquid titanium metal. For a general discussion of cold wall induced melting, see US Pat.
上述のような数多くの理由により、銅製るつぼは、高活性合金の低温壁誘導溶解に最もよく用いられる。たとえば、陶製るつぼの場合、溶解および鋳造において該るつぼに高い熱応力がもたらされると、るつぼに割れが生じる恐れがある。このような割れによって、るつぼの寿命が短くなるともに、鋳造される部品に異物が混入する可能性が生じる。さらに、高活性TiAl合金によって陶製るつぼが破損するとともに、酸化物からなる耐火性合金と酸素との両方によりチタン合金が不純化する恐れがある。同様に、黒鉛るつぼが用いられる場合、該るつぼから大量の炭素がチタンアルミナイドに混入し、チタン合金が不純化する。このような不純化は、チタン合金の機械的特性の損失の原因となる。 For many reasons as described above, copper crucibles are most commonly used for cold wall induction melting of highly active alloys. For example, in the case of a ceramic crucible, cracks may occur in the crucible if the crucible is subjected to high thermal stresses during melting and casting. Such cracking shortens the life of the crucible and creates the possibility of foreign matter entering the part being cast. Furthermore, the ceramic crucible may be damaged by the highly active TiAl alloy, and the titanium alloy may be impure due to both the refractory alloy made of oxide and oxygen. Similarly, when a graphite crucible is used, a large amount of carbon is mixed into the titanium aluminide from the crucible and the titanium alloy is impure. Such impureness causes a loss of mechanical properties of the titanium alloy.
銅は、陶製および黒鉛るつぼに関する上述の問題を呈しにくく、低温壁誘導溶解による高活性合金の溶解には、銅製るつぼが一般に用いられる。 Copper is less likely to present the above-mentioned problems with ceramics and graphite crucibles, and copper crucibles are generally used for melting highly active alloys by cold wall induction melting.
しかし、銅製るつぼ内での低温るつぼ溶解には、上述のような高活性合金の加工処理における冶金的な利点がある一方で、低い過熱限界、スカル形成による歩留まりの損失および高い所要電力をはじめとする数多くの技術的および経済的制限がある。特に、低温壁誘導るつぼにおいて、るつぼへの電力印加が中止され、金属が金型の水冷式銅側に寄ると、熱損失が生じてしまう。 However, melting a low temperature crucible in a copper crucible has the metallurgical advantages in the processing of high activity alloys as described above, but it has a low superheat limit, yield loss due to skull formation and high power requirements. There are numerous technical and economic restrictions to do. In particular, in a cold wall induction crucible, when the application of electric power to the crucible is stopped and the metal approaches the water-cooled copper side of the mold, heat loss occurs.
真空誘導溶解に関する上述の問題に対処するために開発され用いられてきた形態のひとつとして、低温炉溶解システムからのノズルを介した下注鋳造がある。ロウ(Rowe)による特許文献1とワン(Wang)らによる特許文献2とを参照されたい。一般に用いられるノズル材料は、熱伝導材料として好適とされる銅または黄銅であるが、黒鉛および断熱材料もノズル材料として用いられるとここでは記載されている。 One form that has been developed and used to address the above-mentioned problems associated with vacuum induction melting is subcast casting through a nozzle from a cryogenic furnace melting system. See U.S. Pat. Nos. 5,099,049 to Rowe and U.S. Pat. The commonly used nozzle material is copper or brass, which is suitable as a heat conducting material, but it is described here that graphite and heat insulating materials are also used as the nozzle material.
ノズルを使用すると、その他の一般的な実践方法を上回る多くの利点が得られるものの、複雑な問題が完全に解消されるわけではない。たとえば、チタン等の活性金属の低温炉床溶解および下注鋳造では、溶湯が凝結してノズルを閉塞する不都合を生じることがある。加えて、多くのるつぼ/ノズル装置において、液体流量を望ましく制御し、ノズルの壊食を最小限に抑え、溶湯の不純化を最小限に抑えるには相当の努力が必要である。 Using nozzles offers many advantages over other common practices, but does not completely eliminate complex problems. For example, in low-temperature hearth melting and subcast casting of an active metal such as titanium, there is a case where the molten metal condenses and clogs the nozzle. In addition, in many crucible / nozzle devices, considerable effort is required to desirably control liquid flow, minimize nozzle erosion, and minimize melt depletion.
真空誘導溶解に関する上述の問題に対処するために開発され用いられてきたまた他の形態は、一般に誘導コイルからのエネルギーを用いて、溶解する金属を電磁的に浮揚させる段階を含む浮揚溶解である。浮揚溶解の一般的考察については、フィッシュマン(Fishman)らによる特許文献3を参照されたい。しかし、誘導磁界では、金属の加熱とるつぼ内の空間に浮揚する溶湯の保持との両方が可能であるものの、一旦システムの電源をOFFにすると、溶湯は注湯される前に水冷式るつぼ内に戻って再び冷えてしまう。これにより、金型に不都合に注湯されてしまう恐れがある。
このような進歩状況に鑑み、注湯時に合金が溶融している状態を保つともに、従来の溶解法に付随する問題の発生を減少させるよう改良された、TiAl等の高活性合金の有用な溶解システムが求められている。 In view of these advances, the useful melting of highly active alloys such as TiAl, which has been improved to reduce the occurrence of problems associated with conventional melting methods while keeping the alloy molten during pouring A system is needed.
本明細書における実施例は概して、高活性チタン金属の遠心鋳造システムに関し、該システムは、複数の誘導コイルと取り外し可能な底板とを有する、装入チタン金属を担持する低温壁誘導るつぼと;前記誘導るつぼ内において装入チタン金属を加熱して溶湯を得るための電源と;前記取り外し可能な底板が引き抜かれるとともに前記電源がOFFされた後、前記誘導るつぼから落下する前記溶湯を受けるための予熱された二次るつぼと;前記二次るつぼを保持するとともに、遠心力をかけて前記溶湯を鋳型内に流入し鋳造部品を製造することができるよう前記二次るつぼを加速的に回転させる遠心鋳造機とを有する。 Embodiments herein generally relate to a high activity titanium metal centrifugal casting system, the system having a plurality of induction coils and a removable bottom plate, and a cold wall induction crucible carrying a charged titanium metal; A power source for heating the charged titanium metal in the induction crucible to obtain a molten metal; and preheating for receiving the molten metal falling from the induction crucible after the removable bottom plate is pulled out and the power source is turned off. A secondary casting crucible; and a centrifugal casting that holds the secondary crucible and rotates the secondary crucible at an accelerated speed so that a centrifugal force can be applied to flow the molten metal into the mold to produce a cast part. Machine.
さらに、本明細書における実施例は概して、高活性チタン金属の遠心鋳造システムに関し、該システムは、複数の誘導コイルと取り外し可能な底板とを有する、装入チタン金属を担持する低温壁誘導るつぼと;前記誘導るつぼ内において装入チタン金属を加熱して溶湯を得るための電源と;前記取り外し可能な底板が引き抜かれるとともに前記電源がOFFされた後、前記誘導るつぼから落下する前記溶湯を受けるための予熱された二次るつぼと;前記溶湯を前記誘導るつぼから前記二次るつぼ内に移すための漏斗と;前記二次るつぼを保持するとともに、遠心力をかけて前記溶湯を鋳型内に流入し鋳造部品を製造することができるよう前記二次るつぼを加速的に回転させる遠心鋳造機とを有する。 Further, the examples herein generally relate to a centrifugal casting system for high activity titanium metal, the system comprising a cold wall induction crucible carrying a charged titanium metal having a plurality of induction coils and a removable bottom plate. A power source for heating the charged titanium metal in the induction crucible to obtain a molten metal; for receiving the molten metal falling from the induction crucible after the removable bottom plate is pulled out and the power is turned off; A preheated secondary crucible; a funnel for transferring the molten metal from the induction crucible into the secondary crucible; holding the secondary crucible and applying centrifugal force to flow the molten metal into the mold A centrifugal casting machine that rotates the secondary crucible at an accelerated speed so that a cast part can be manufactured.
さらにまた、本明細書における実施例は概して、高活性チタンアルミナイドの遠心鋳造システムに関し、該システムは、複数の誘導コイルと摺動的に取り外し可能な底板とを有する、装入チタン金属を担持する低温壁誘導るつぼと;前記るつぼ内において装入チタンアルミナイドを加熱して溶融チタンアルミナイドを得るための電源と;前記取り外し可能な底板が引き抜かれるとともに前記電源がOFFされた後、前記誘導るつぼから落下する前記溶融チタンアルミナイドを受けるための予熱された二次るつぼと;前記溶融チタンアルミナイドを前記誘導るつぼから前記二次るつぼ内に移すためのニオブ製漏斗と;前記溶融チタンアルミナイドが二次るつぼ内に落下した後に約0.5〜約2秒間にわたって前記二次るつぼを静止状態に保持し、さらにその後に、前記二次るつぼの回転を約1秒〜約2秒以内に約100rpm〜約600rpmまで加速させ、遠心力をかけて前記溶融チタンアルミナイドを鋳型内に流入することによって鋳造部品を鋳造する遠心鋳造機とを有する。 Still further, the examples herein generally relate to a centrifugal casting system of high activity titanium aluminide that carries a charged titanium metal having a plurality of induction coils and a slidably removable bottom plate. A cold wall induction crucible; a power source for heating the charged titanium aluminide in the crucible to obtain molten titanium aluminide; and dropping from the induction crucible after the removable bottom plate is withdrawn and the power is turned off A preheated secondary crucible for receiving the molten titanium aluminide; a niobium funnel for transferring the molten titanium aluminide from the induction crucible into the secondary crucible; and the molten titanium aluminide in the secondary crucible Hold the secondary crucible stationary for about 0.5 to about 2 seconds after falling Thereafter, the rotation of the secondary crucible is accelerated to about 100 rpm to about 600 rpm within about 1 second to about 2 seconds, and the molten titanium aluminide is poured into the mold by applying centrifugal force to cast a cast part. A centrifugal casting machine.
当業者には、前記およびその他の特徴と態様と利点とが、以下の開示から明らかになろう。 These and other features, aspects, and advantages will become apparent to those skilled in the art from the following disclosure.
本明細書において説明される実施例は、一般に、高活性金属、特にチタン合金とチタンアルミナイド合金とを遠心鋳造してネットシェイプ部品を得るシステムに関するが、以下の説明は、これに制限されるべきではない。 The embodiments described herein generally relate to a system for obtaining a net shape part by centrifugal casting of a highly active metal, particularly a titanium alloy and a titanium aluminide alloy, but the following description should be limited thereto is not.
本明細書の以下の説明によれば、本体12を有する低温壁誘導るつぼ10は、図1に示すように用意される。本体12は、たとえば銅等の、良好な熱伝導性と導電性とを有する何らかの金属により製作される。本体12は、るつぼの加熱時に銅が溶解することを防ぐよう水冷される。具体的には、銅は、一般に約1900°F(約1038°C)で溶解し、TiAlは約2600°F(約1427°C)で溶解し、るつぼ内の銅は、チタンとともに低融点共融混合物を形成する。るつぼを水冷することによって、これらを防ぐことができる。水冷入口24および出口26を用いて、本体12のまわりに配置される複数のチャネル28を介して冷却水を循環させることができる。本体12は、誘導溶解に適用可能ないかなる所望の形状を有しても良いが、ひとつの実施例では、本体12は、概して中空筒体として整形される。本体12のまわりには、電源21を用いて加熱される複数の誘導コイル14が配置される。コイル14は、熱源としての役割を果たし、本明細書において以下に説明されるように、るつぼ内に配置される装入金属を溶解させるとともに、その溶融状態を維持する。
According to the following description of the present specification, a cold
さらにるつぼ10は、図1に示す取り外し可能な底板16を有して良い。るつぼ10と同様に、底板16は、良好な熱伝導性と導電性とを有するいずれの金属製であっても良いが、ひとつの実施例では銅製である。底板16も水冷されるとともに、複数の誘導コイル14がその下に配置されており、誘導コイル14は、るつぼ10内に装入される金属を溶解させ、その溶融状態を維持するのを助ける。加えて、電気絶縁板19が、底板16の外面を構成して、るつぼ10の底部において熱維持を助ける。本明細書において以下に説明するように、底板16は、本体12から、摺動(図2および3に図示)、回転および脱落等を含むがこれらに制限されないさまざまな態様で取り外し可能である。
Further, the
使用時において、高活性合金を含む装入金属18は、図1に示すように、るつぼ10の本体12内に配置される。ひとつの実施例では、装入金属18は、チタン合金、特にチタンアルミナイド合金製であるとともに、塊状、インゴット状、粒状、板状、粉状およびこれらを組み合わせたものを含むが、これらに制限されることなく、許容可能なあらゆる形態をとりうる。当業者には、るつぼ10内に装入される金属18の量は、意図する用途によって変動することが理解できるであろうが、ひとつの実施例では約1ポンド(約454グラム)〜約3.5ポンド(約1588グラム)、また他の実施例では約1.25ポンド(約567グラム)〜約3.3ポンド(約1497グラム)の装入金属18が用いられて、本明細書において以下に説明するようにネットシェイプの低圧タービン翼が製作される。
In use, a
一旦装入金属18がるつぼ10内に配置されると、ひとつの実施例ではるつぼ10と同じ金属により製作される蓋20が本体12の上部に配置されるとともに、蓋リング22を用いて正位置に保持されて、るつぼ10が確実に密封される。電源21をONにすると、装入金属18は、ひとつの実施例では約2700°F〜約2835°F(約1480°C〜約1557°C)である適切な温度に達すると、溶解する。当業者には、誘導コイルによって磁界を印加すると、装入金属内の電流による抵抗加熱によって、装入金属が自発的に加熱することが理解されよう。装入金属18が溶解し始めると、その結果として得られる溶湯30は、るつぼ10の本体12内において浮揚して、電力がるつぼ10に供給されている限り、溶湯30が本体12の内側と接触することはない。この溶湯30の浮揚は、スカルの形成を防ぐ。
Once the
誘導るつぼ10内における装入金属の溶解と同時に、二次つるぼ32またはその他の同様の保持装置は、マイクロ波または放射エネルギー等であるがこれらに制限されない何らかの許容可能な手段を用いて予熱される。二次るつぼは、黒鉛または陶磁器製であるとともに、任意で、たとえばニオブ等の金属ライナを有する。二次るつぼ32は、誘導るつぼ10内における誘導溶解時に生じる溶湯の過熱状態を全く損失することなく、溶湯を鋳型に移すのに役立つ。特に、二次るつぼ32は、ニオブ製の場合、少なくとも約1832°F(約1000°C)、ひとつの実施例では約1832°F〜約2200°F(1000°C〜約1200°C)に、陶磁器製の場合、少なくとも約1980°F(約1082°C)、ひとつの実施例では約1980°F〜約2400°F(1082°C〜約1316°C)に予熱される。予熱は二次るつぼ32の熱衝撃と割れとを防ぐので、るつぼの再利用が可能になる。予熱された二次るつぼ32は、その後、図3に概略的に示すように、遠心鋳造機36の回転アーム34に取り付けられるとともに、誘導るつぼ10の下に配置される。たとえばリン・ハイサーム社(ドイツ)製チタンキャスト700(Linn High−Therm Titancast 700)またはSEIT社(イタリア)製スーパーキャスト(SEIT Supercast)等のあらゆる従来式遠心鋳造機が、本発明に適用可能である。
Simultaneously with the melting of the charge metal in the
取り外し可能な底板16はその後、上述したように、るつぼ10の本体12から引き抜かれる。図2および3に示す実施例では、底板16は、軌道または案内部等であるがこれらに制限されない何らかの許容可能な機構を用いて、るつぼ10から摺動的に取り外される。底板16は取り外されるが、誘導コイル14により生じる磁界によって、図2に示すように、さらなる加工処理までるつぼ10の本体12内において溶湯30が浮揚状態に維持される。
The
電源21をOFFにすると、溶湯30は、予熱された二次るつぼ32へと落下する。二次るつぼ32は、溶湯30が誘導るつぼ10からニオブ製漏斗33を介して二次るつぼ32内へ移動を完了するまでの時間長にわたって鋳造機36内において静止状態に保たれる。この時間長は、ひとつの実施例では約0.5〜約2秒である。一旦溶湯30の移動が完了すると、二次るつぼ32は、約100rpmから全速の約600rpmまで急速に(約1〜約2秒)加速して回転される。鋳造機36は、溶湯30に遠心力をかけて、溶湯30を二次るつぼ32から鋳型38内へと、スリット、穴、管またはこれらを組み合わせたものの少なくともひとつからなるポート40を介して送出する。このように、溶湯30を二次るつぼ32から鋳型38へ速やかに移動させることによって、両者の接触時間は、約5秒未満となる。接触時間を短くすることによって、熱損失が著しく減少するだけではなく、二次るつぼ32の構成に用いられる黒鉛または陶磁器と溶湯とが不都合に反応する問題を確実に解消できる。
When the
鋳型38は不活性な表面被覆と断熱性背側材料とを備える何らかの陶製インベストメント鋳造システムからなりうる。一例として、ひとつの実施例では、鋳型38は、酸化物を含む表面被覆を含む。本明細書において、「酸化物」という用語は、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタノイドおよびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される組成物を指す。さらに、酸化ランタノイド(「希土類」組成物としても知られる)は、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化プロメチウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウムおよびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される酸化物からなる。鋳型38は、コロイドシリカ懸濁液中の酸化アルミニウム、ケイ酸ジルコニウム、二酸化ケイ素およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される耐火材料を含む背側部を含む。
The
一旦溶湯が実質的に鋳型38内に移動し終えると、遠心鋳造機36の電源がOFFになる。その結果得られる部品、ひとつの実施例としては図4に示す低圧タービン翼42は、従来の方法を用いて鋳型38から取り出される。遠心鋳造によるものなので、翼42は、鋳造後の加工処理をほとんど必要としない。鋳造機36により生じる遠心力によって、鋳型の細い部分へも注湯し易くなり、鋳型38へ最適に注湯される。その結果、ネットシェイプ部品を得ることができる。
Once the molten metal has substantially moved into the
さらにまた、装入金属の溶解には低温壁るつぼを用いるため、るつぼに対する熱応力が低下し、るつぼの割れが減少する。これにより、るつぼを再利用できるとともに、鋳造部品への異物混入を減少させることができる。加えて、溶湯と二次るつぼとの接触が制限されるので、るつぼの破損により溶湯が不純化する可能性が低下する。溶湯が不純化しにくくなることは、チタン合金の機械特性の向上に繋がる。 Furthermore, since a low-temperature wall crucible is used for melting the charged metal, the thermal stress on the crucible is reduced and cracking of the crucible is reduced. Thereby, while being able to reuse a crucible, the foreign material mixing in a casting component can be reduced. In addition, since the contact between the molten metal and the secondary crucible is limited, the possibility that the molten metal is impure due to breakage of the crucible is reduced. It becomes difficult to impure the molten metal, which leads to an improvement in the mechanical properties of the titanium alloy.
本明細書は、最良の形態を含む例を用いて本発明を開示するとともに、当業者が本発明を具現化し、活用することを可能にするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定められるとともに、当業者に連想可能なその他の例を含む。かかるその他の例は、特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と微々たる相違しか有さない同等の構造的要素を含む場合には、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。 This written description discloses the invention using examples, including the best mode, and also enables those skilled in the art to implement and utilize the invention. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Where such other examples have structural elements that do not differ from the language of the claims, or include equivalent structural elements that have only minor differences from the language of the claims, Within the scope of the following claims.
10 低温壁誘導るつぼ
12 本体
14 コイル
16 取り外し可能な底板
18 装入金属
19 電気絶縁板
20 蓋
21 電源
22 蓋リング
24 水冷入口
26 水冷出口
28 チャネル
30 溶湯
32 二次るつぼ
33 漏斗
34 回転アーム
36 鋳造機
38 鋳型
40 ポート
42 低圧タービン翼
DESCRIPTION OF
Claims (20)
複数の誘導コイルと取り外し可能な底板とを有する、装入チタン金属を担持する低温壁誘導るつぼと;
前記誘導るつぼ内において装入チタン金属を加熱して溶湯を得るための電源と;
前記取り外し可能な底板が引き抜かれるとともに前記電源がOFFされた後、前記誘導るつぼから落下する前記溶湯を受けるための予熱された二次るつぼと;
前記二次るつぼを保持するとともに、遠心力をかけて前記溶湯を鋳型内に流入し鋳造部品を製造することができるよう前記二次るつぼを加速的に回転させる遠心鋳造機と
を有するシステム。 A highly active titanium metal centrifugal casting system comprising:
A cold wall induction crucible carrying a charged titanium metal having a plurality of induction coils and a removable bottom plate;
A power source for heating the charged titanium metal in the induction crucible to obtain a molten metal;
A preheated secondary crucible for receiving the molten metal falling from the induction crucible after the removable bottom plate is withdrawn and the power is turned off;
A centrifugal casting machine that holds the secondary crucible and that rotates the secondary crucible at an accelerated speed so that a centrifugal force can be applied to flow the molten metal into a mold to produce a cast part.
その後に、前記遠心鋳造機は、前記二次るつぼの回転を1秒〜2秒以内に100rpm〜600rpmまで加速させ、遠心力をかけて前記溶湯を鋳型内に流入することによって鋳造部品を製造する請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシステム。 The centrifugal casting machine holds the secondary crucible in a stationary state for 0.5 to 2 seconds after the molten metal has dropped into the secondary crucible;
Thereafter, the centrifugal casting machine accelerates the rotation of the secondary crucible to 100 rpm to 600 rpm within 1 second to 2 seconds, and applies the centrifugal force to flow the molten metal into the mold to produce a cast part. The system according to any one of claims 1 to 7.
複数の誘導コイルと取り外し可能な底板とを有する、装入チタン金属を担持する低温壁誘導るつぼと;
前記誘導るつぼ内において装入チタン金属を加熱して溶湯を得るための電源と;
前記取り外し可能な底板が引き抜かれるとともに前記電源がOFFされた後、前記誘導るつぼから落下する前記溶湯を受けるための予熱された二次るつぼと;
前記溶湯を前記誘導るつぼから前記二次るつぼ内に移すための漏斗と;
前記二次るつぼを保持するとともに、遠心力をかけて前記溶湯を鋳型内に流入し鋳造部品を製造することができるよう前記二次るつぼを加速的に回転させる遠心鋳造機と
を有するシステム。 A highly active titanium metal centrifugal casting system comprising:
A cold wall induction crucible carrying a charged titanium metal having a plurality of induction coils and a removable bottom plate;
A power source for heating the charged titanium metal in the induction crucible to obtain a molten metal;
A preheated secondary crucible for receiving the molten metal falling from the induction crucible after the removable bottom plate is withdrawn and the power is turned off;
A funnel for transferring the molten metal from the induction crucible into the secondary crucible;
A centrifugal casting machine that holds the secondary crucible and that rotates the secondary crucible at an accelerated speed so that a centrifugal force can be applied to flow the molten metal into a mold to produce a cast part.
その後に、前記遠心鋳造機は、前記二次るつぼの回転を1秒〜2秒以内に100rpm〜600rpmまで加速させ、遠心力をかけて前記溶湯を前記鋳型内に流入することによって鋳造部品を製造する請求項9に記載のシステム。 The centrifugal casting machine holds the secondary crucible in a stationary state for 0.5 to 2 seconds after the molten metal has dropped into the secondary crucible;
Thereafter, the centrifugal casting machine accelerates the rotation of the secondary crucible to 100 rpm to 600 rpm within 1 second to 2 seconds, and applies a centrifugal force to flow the molten metal into the mold to produce a cast part. The system according to claim 9.
複数の誘導コイルと摺動的に取り外し可能な底板とを有する、装入チタン金属を担持する低温壁誘導るつぼと;
前記るつぼ内において装入チタンアルミナイドを加熱して溶融チタンアルミナイドを得るための電源と;
前記取り外し可能な底板が引き抜かれるとともに前記電源がOFFされた後、前記誘導るつぼから落下する前記溶融チタンアルミナイドを受けるための予熱された二次るつぼと;
前記溶融チタンアルミナイドを前記誘導るつぼから前記二次るつぼ内に移すためのニオブ製漏斗と;
前記溶融チタンアルミナイドが二次るつぼ内に落下した後に0.5〜2秒間にわたって前記二次るつぼを静止状態に保持し、さらにその後に、前記二次るつぼの回転を1秒〜2秒以内に100rpm〜600rpmまで加速させ、遠心力をかけて前記溶融チタンアルミナイドを鋳型内に流入することによって鋳造部品を鋳造する遠心鋳造機
とを有するシステム。 A highly active titanium aluminide centrifugal casting system comprising:
A cold wall induction crucible carrying a charged titanium metal having a plurality of induction coils and a slidably removable bottom plate;
A power source for heating the charged titanium aluminide in the crucible to obtain molten titanium aluminide;
A preheated secondary crucible for receiving the molten titanium aluminide falling from the induction crucible after the removable bottom plate is withdrawn and the power is turned off;
A niobium funnel for transferring the molten titanium aluminide from the induction crucible into the secondary crucible;
After the molten titanium aluminide has fallen into the secondary crucible, the secondary crucible is held stationary for 0.5 to 2 seconds, and then the rotation of the secondary crucible is 100 rpm within 1 to 2 seconds. And a centrifugal casting machine that casts a cast part by accelerating to 600 rpm and applying centrifugal force to flow the molten titanium aluminide into the mold.
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