JP2012040590A - Centrifugal casting apparatus - Google Patents

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大介 松尾
Hirobumi Taniguchi
博文 谷口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow heating of a die to be inhibited and lowering of cooling speed to be reduced, even when molten metal is formed by performing induction heating above the die, in a centrifugal casting apparatus.SOLUTION: The centrifugal casting apparatus 1 includes: an induction heating coil 7 for obtaining the molten metal 10 by induction heating of a metallic material; the die 4 which has a cavity 4c in which casting is performed by injecting the molten metal 10 and a molten metal inlet 4a for injecting the molten metal 10 to the cavity 4c, and in which the molten metal inlet 4a is arranged below the induction heating coil 7; and electromagnetic shielding 5 which is provided between the induction heating coil 7 and the die 4. The electromagnetic shielding 5 is provided at least in an area outside in a radial direction from an internal circumference of the minimum coil of the die 4 side of the induction heating coil 7 in view of a direction along the center axis Oof the induction heating coil 7.

Description

本発明は、遠心鋳造装置に関する。   The present invention relates to a centrifugal casting apparatus.

従来、回転する金型に金属溶湯を流し込んで鋳造を行う遠心鋳造装置が知られている。例えば、特許文献1には、このような遠心鋳造装置に用いる回転鋳型が記載されている。
また、金属溶湯を得る技術としては、誘導加熱コイルに高周波電流を流すことにより磁界を発生させて金属材料を加熱する電磁誘導加熱が知られている。電磁誘導加熱による金属溶湯を遠心鋳造装置に注入する方式としては、電磁誘導加熱を金型の上方で行い、金属溶湯が形成されたら誘導加熱を停止することによって、金属溶湯を金型の溶湯注入口に落下させて、金型に金属溶湯を注入する方式が知られている。
Conventionally, a centrifugal casting apparatus that performs casting by pouring a molten metal into a rotating mold is known. For example, Patent Document 1 describes a rotary mold used in such a centrifugal casting apparatus.
As a technique for obtaining a molten metal, electromagnetic induction heating is known in which a metal material is heated by generating a magnetic field by passing a high-frequency current through an induction heating coil. As a method of injecting molten metal by electromagnetic induction heating into the centrifugal casting machine, electromagnetic induction heating is performed above the mold, and when the molten metal is formed, induction heating is stopped, so that the molten metal is poured into the mold. There is known a system in which a metal melt is poured into a mold by dropping it at an inlet.

特開2008−126313号公報JP 2008-126313 A

しかしながら、上記のような従来の誘導加熱を用いた遠心鋳造装置には、以下のような問題があった。
遠心鋳造装置に用いる金型は、回転中に金属溶湯が固化するように金属溶湯を急冷できる材質で構成する必要がある。このため、金型は、例えば、特許文献1に記載の技術のように金属材料で構成される。
また、誘導加熱を用いた遠心鋳造装置では、金属溶湯の落下中に金属溶湯が冷却されすぎると、金型内での流動性が悪化するため、誘導加熱コイルを金型の近くに配置する必要がある。
このため、従来の誘導加熱を用いた遠心鋳造装置では、誘導加熱コイルで発生する磁束の一部が金型に漏れるため、誘導加熱を行う間に金型が加熱されてしまう。この結果、金型に注入された金属溶湯の冷却速度が低下して固化に時間がかかってしまうという問題がある。
また、例えば、特許文献1に記載されたように非晶質合金を鋳造する場合には、一定速度以上の冷却速度で急冷する必要があるため、誘導加熱によって金型が加熱されると、金型内に冷却水を流すなどして金型を強制冷却しなければならず金型構成が複雑になるという問題もある。
However, the centrifugal casting apparatus using the conventional induction heating as described above has the following problems.
The mold used for the centrifugal casting apparatus needs to be made of a material that can quench the molten metal so that the molten metal is solidified during rotation. For this reason, a metal mold | die is comprised with a metal material like the technique of patent document 1, for example.
Moreover, in the centrifugal casting apparatus using induction heating, if the molten metal is cooled too much during the fall of the molten metal, the fluidity in the mold deteriorates, so it is necessary to place the induction heating coil near the mold. There is.
For this reason, in the conventional centrifugal casting apparatus using induction heating, a part of the magnetic flux generated by the induction heating coil leaks to the mold, so that the mold is heated during induction heating. As a result, there is a problem that the cooling rate of the molten metal injected into the mold is reduced and solidification takes time.
In addition, for example, when casting an amorphous alloy as described in Patent Document 1, it is necessary to rapidly cool at a cooling rate equal to or higher than a constant rate. Therefore, when the mold is heated by induction heating, There is also a problem that the mold configuration is complicated because the mold must be forcibly cooled by flowing cooling water into the mold.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、金型の上方で誘導加熱を行って金属溶湯を形成する場合でも金型の加熱を抑制することができ、冷却速度の低下を低減することができる遠心鋳造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even when induction heating is performed above a mold to form a molten metal, the heating of the mold can be suppressed, and the cooling rate is lowered. An object of the present invention is to provide a centrifugal casting apparatus capable of reducing the above.

上記の課題を解決するために、本発明の遠心鋳造装置は、金属材料を電磁誘導加熱して溶湯を得るための誘導加熱コイルと、前記溶湯を注入して鋳造成形を行うキャビティと該キャビティに前記溶湯を注入するための溶湯注入口とを有し、該溶湯注入口が前記誘導加熱コイルの下方に配置された金型と、前記誘導加熱コイルと前記金型との間に設けられた電磁シールドとを備え、該電磁シールドは、前記誘導加熱コイルの中心軸に沿う方向から見て、少なくとも前記誘導加熱コイルの前記金型側の最小のコイル内周よりも径方向外側の領域に設けられた構成とする。   In order to solve the above problems, a centrifugal casting apparatus of the present invention includes an induction heating coil for obtaining a molten metal by electromagnetic induction heating of a metal material, a cavity for injecting the molten metal to perform casting, and the cavity A molten metal injection port for injecting the molten metal, the molten metal injection port disposed below the induction heating coil, and an electromagnetic wave provided between the induction heating coil and the mold A shield, and the electromagnetic shield is provided at least in a region radially outside the smallest coil inner circumference on the mold side of the induction heating coil as viewed from the direction along the central axis of the induction heating coil. The configuration is as follows.

また、本発明の遠心鋳造装置では、前記誘導加熱コイルは、前記溶湯を誘導浮遊させる誘導浮遊加熱コイルであり、前記電磁シールドは、前記誘導加熱コイルの中心軸に沿う方向から見て、前記コイル内周よりも径方向内側の領域にも設けられるとともに、前記溶湯を通過させる貫通口を有することが好ましい。   In the centrifugal casting apparatus of the present invention, the induction heating coil is an induction floating heating coil that induces and floats the molten metal, and the electromagnetic shield is the coil as viewed from a direction along a central axis of the induction heating coil. It is preferable to have a through-hole through which the molten metal passes while being provided in a region radially inward from the inner periphery.

また、本発明の遠心鋳造装置では、前記電磁シールドの少なくとも一部の配置位置を前記金型に対して前記誘導浮遊コイルの径方向に移動するシールド移動機構を備えることが好ましい。   In the centrifugal casting apparatus of the present invention, it is preferable to include a shield moving mechanism that moves at least a part of the electromagnetic shield in the radial direction of the induction floating coil with respect to the mold.

また、本発明の遠心鋳造装置では、前記電磁シールドと前記金型との間に、前記電磁シールドに比べて比透磁率が低い低透磁率層を有することが好ましい。   In the centrifugal casting apparatus of the present invention, it is preferable that a low permeability layer having a lower relative permeability than the electromagnetic shield is provided between the electromagnetic shield and the mold.

また、本発明の低透磁率層を有する遠心鋳造装置では、前記電磁シールドは、前記低透磁率層を介して、前記金型上に固定されていることが好ましい。   In the centrifugal casting apparatus having the low magnetic permeability layer of the present invention, it is preferable that the electromagnetic shield is fixed on the mold through the low magnetic permeability layer.

また、本発明の低透磁率層を有する遠心鋳造装置では、前記低透磁率層は、前記電磁シールドからの伝熱を抑制する断熱層を有することが好ましい。   In the centrifugal casting apparatus having the low magnetic permeability layer of the present invention, it is preferable that the low magnetic permeability layer has a heat insulating layer that suppresses heat transfer from the electromagnetic shield.

また、本発明の遠心鋳造装置では、前記電磁シールドは、前記誘導加熱コイルと前記金型との間の中間よりも前記誘導加熱コイル側に配置されたことが好ましい。   In the centrifugal casting apparatus of the present invention, it is preferable that the electromagnetic shield is disposed on the induction heating coil side with respect to the middle between the induction heating coil and the mold.

また、本発明の前記電磁シールドが前記誘導加熱コイルと前記金型との間の中間よりも前記誘導加熱コイル側に配置された遠心鋳造装置では、前記電磁シールドの前記金型側に、前記電磁シールドに比べて比透磁率が低い低透磁率層が設けられたことが好ましい。   Moreover, in the centrifugal casting apparatus in which the electromagnetic shield of the present invention is disposed on the induction heating coil side with respect to the middle between the induction heating coil and the mold, the electromagnetic shield is disposed on the mold side of the electromagnetic shield. It is preferable that a low permeability layer having a lower relative permeability than that of the shield is provided.

本発明の遠心鋳造装置によれば、誘導加熱コイルから金型側に漏れる磁束を電磁シールドによって遮蔽することができるため、金型の上方で誘導加熱を行って金属溶湯を形成する場合でも金型の温度上昇を抑制することができ、冷却速度の低下を低減することができるという効果を奏する。   According to the centrifugal casting apparatus of the present invention, since the magnetic flux leaking from the induction heating coil to the mold side can be shielded by the electromagnetic shield, the mold is used even when the metal melt is formed by induction heating above the mold. The temperature rise can be suppressed, and the effect of reducing the cooling rate can be achieved.

本発明の第1の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な部分断面図である。It is a typical fragmentary sectional view showing the composition of the centrifugal casting device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図2におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 電磁シールドの作用を説明するための模式的な磁力線図である。It is a typical magnetic force line figure for demonstrating the effect | action of an electromagnetic shield. 本発明の第2の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図5におけるB視図である。FIG. 6 is a B view in FIG. 5. 本発明の第3の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図7におけるC−C断面図である。It is CC sectional drawing in FIG. 本発明の第3の実施形態の第1変形例に係る遠心鋳造装置の主要部を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the principal part of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の第2変形例に係る遠心鋳造装置の主要部を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the principal part of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 2nd modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図11におけるD視図、および金型の回転時の図11におけるD視図である。FIG. 12 is a view as viewed in FIG. 11 and a view as viewed in FIG. 11 when the mold is rotating.

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る遠心鋳造装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な部分断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。図3は、図2におけるA−A断面図である。
なお、各図面は、模式図のため形状や寸法は誇張されている(以下の図面も同じ)。
[First Embodiment]
A centrifugal casting apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic partial sectional view showing the configuration of a centrifugal casting apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the centrifugal casting apparatus according to the first embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
In addition, since each drawing is a schematic diagram, the shape and dimension are exaggerated (the following drawings are also the same).

本実施形態の遠心鋳造装置1の概略構成は、図1〜3に示すように、誘導加熱コイル7、金型4、電磁シールド5、および放射温度計9を備え、これらが、内部を真空状態または不活性ガスが注入された低圧雰囲気に調整可能なチャンバー2内に収容されたものである。
誘導加熱コイル7は、遠心鋳造を行うための金属材料を電磁誘導加熱して溶湯10(図2参照)を得るためのもので、内部に、例えば水などの冷媒を通す冷媒流路7cが設けられた金属管を巻いてコイル巻線部が形成されている。また、コイル巻線部の上端および下端では、同様の金属管からなる上側配線部7aおよび下側配線部7bが、コイル巻線部の側方に延出されている。
誘導加熱コイル7のコイル巻線部の中心軸O(以下、単に、誘導加熱コイル7の中心軸Oと称する)は、本実施形態では鉛直軸に沿って配置されている。
上側配線部7a、下側配線部7bは、誘導加熱コイル7の側方においてチャンバー2の底面から鉛直方向に立設された支持部材である誘導加熱コイル支持部8に接続されている。
すなわち、図示は省略しているが、誘導加熱コイル支持部8の内部には、チャンバー2の外部に設けられ高周波電流を供給する電源部との電気的な接続をとるコネクタ部と、チャンバー2の外部に設けられ冷媒流路7c内に冷媒を循環させる冷媒循環部に冷媒流路7cを接続する管路接続部とが設けられており、上側配線部7a、下側配線部7bは、コネクタ部に電気的に接続されるとともに、管路連結部に機械的に接続されている。
誘導加熱コイル7を構成する金属管の材料は特に限定されないが、本実施形態では一例として、銅管を用いている。
The schematic configuration of the centrifugal casting apparatus 1 of the present embodiment includes an induction heating coil 7, a mold 4, an electromagnetic shield 5, and a radiation thermometer 9, as shown in FIGS. Or it is accommodated in the chamber 2 which can be adjusted to the low pressure atmosphere in which the inert gas was inject | poured.
The induction heating coil 7 is for obtaining a molten metal 10 (see FIG. 2) by electromagnetic induction heating of a metal material for centrifugal casting, and a refrigerant flow path 7c for passing a refrigerant such as water is provided therein. A coil winding portion is formed by winding the metal tube. Further, at the upper end and the lower end of the coil winding portion, an upper wiring portion 7a and a lower wiring portion 7b made of the same metal tube are extended to the side of the coil winding portion.
The center axis O 1 of the coil winding part of the induction heating coil 7 (hereinafter referred to simply as the central axis O 1 of the induction heating coil 7), in the present embodiment are arranged along the vertical axis.
The upper wiring portion 7 a and the lower wiring portion 7 b are connected to the induction heating coil support portion 8, which is a support member erected in the vertical direction from the bottom surface of the chamber 2 on the side of the induction heating coil 7.
That is, although illustration is omitted, inside the induction heating coil support portion 8, a connector portion that is provided outside the chamber 2 and is electrically connected to a power source portion that supplies a high-frequency current, A pipe line connecting part for connecting the refrigerant flow path 7c is provided in a refrigerant circulation part that is provided outside and circulates the refrigerant in the refrigerant flow path 7c. The upper wiring part 7a and the lower wiring part 7b are connected to the connector part. And is mechanically connected to the pipe connecting portion.
Although the material of the metal tube which comprises the induction heating coil 7 is not specifically limited, In this embodiment, the copper tube is used as an example.

本実施形態では、誘導加熱コイル7は、金属材料を電磁誘導加熱して溶湯10を得るとともに、溶湯10を誘導加熱コイル7の内部に誘導浮遊させることができる誘導浮遊加熱コイルを用いている。
誘導加熱コイル7のコイル巻線部の構成は、上側配線部7aの端部に接続され、上側から下側に向かって拡径する螺旋状に巻かれた上側コイル部7Aと、上側コイル部7Aの下方に配置され上側から下側に向かって縮径するとともに、上側コイル部7Aとは反対方向の螺旋状に巻かれた下側コイル部7Bと、上側コイル部7Aの下端部と下側コイル部7Bの上端部とを連結する巻き方向反転部7Cとからなる。また、下側コイル部7Bの下端部には、下側配線部7bが接続されている。
このような構成により、誘導加熱コイル7のコイル巻線部の巻き径は、図2に示すように、上側コイル部7Aの下端または下側コイル部7Bの上端において、最大外径Dmaxを有し、上側コイル部7Aの上端部のコイル内周の直径がD(ただし、D<Dmax)、下側コイル部7Bの下端部のコイル内周の直径がD(ただし、D<Dmax)とされている。また、本実施形態では、D>Dである。
In the present embodiment, the induction heating coil 7 uses an induction floating heating coil that can obtain a molten metal 10 by electromagnetic induction heating of a metal material and can induce and float the molten metal 10 inside the induction heating coil 7.
The structure of the coil winding part of the induction heating coil 7 is connected to the end part of the upper wiring part 7a, and the upper coil part 7A wound in a spiral shape whose diameter increases from the upper side to the lower side, and the upper coil part 7A. The lower coil portion 7B wound in a spiral shape opposite to the upper coil portion 7A, the lower end portion of the upper coil portion 7A, and the lower coil It comprises a winding direction reversing part 7C that connects the upper end part of the part 7B. A lower wiring portion 7b is connected to the lower end portion of the lower coil portion 7B.
With such a configuration, the winding diameter of the coil winding portion of the induction heating coil 7 has a maximum outer diameter Dmax at the lower end of the upper coil portion 7A or the upper end of the lower coil portion 7B, as shown in FIG. The diameter of the inner circumference of the coil at the upper end of the upper coil portion 7A is D A (where D A <D max ), and the diameter of the inner circumference of the coil at the lower end of the lower coil portion 7B is D B (where D B <D max ). In the present embodiment, D A > D B.

金型4は、図2に示すように、溶湯10を注入して鋳造成形を行うキャビティ4cと、金型4に溶湯10を注入するための溶湯注入口4aとを内部に有する円板状の部材であり、誘導加熱コイル7の下方において金型上面4dが水平面に沿うように配置されている。
溶湯注入口4aは、本実施形態では、金型4の金型上面4dの平面視の中心に直径Dの円開口を有する縦穴部からなる。溶湯注入口4aの直径Dは、下側コイル部7Bの下端部のコイル内周の直径Dよりも小径とされている。
また、キャビティ4cは、成形品の形状に応じた適宜形状に設けられ、溶湯注入口4aの側方に配置されている。そして、キャビティ4cは、溶湯注入口4aの中心から金型4の径方向に延ばされた管状の溶湯流路4bによって溶湯注入口4aの内部と連通されている。
なお、図2は模式図のため、金型4を一部材で構成しているように描いているが、キャビティ4c内で固化した成形品を脱型するため、複数の金型部材に分割できるようになっている。
As shown in FIG. 2, the mold 4 has a disk-like shape having a cavity 4 c for injecting the molten metal 10 for casting and a molten metal inlet 4 a for injecting the molten metal 10 into the mold 4. It is a member, and below the induction heating coil 7, the mold upper surface 4d is arranged along the horizontal plane.
Melt inlet 4a, in this embodiment, it consists of a vertical hole portion in the center of the plan view of the mold top surface 4d of the die 4 has a circular opening with a diameter D 0. The diameter D of the molten metal inlet 4a 0 is a diameter smaller than the diameter D B of the inner circumference coil of the lower end of the lower coil portion 7B.
The cavity 4c is provided in an appropriate shape according to the shape of the molded product, and is disposed on the side of the molten metal injection port 4a. The cavity 4c is communicated with the inside of the molten metal inlet 4a by a tubular molten metal channel 4b extending in the radial direction of the mold 4 from the center of the molten metal inlet 4a.
Note that FIG. 2 is a schematic diagram, and the mold 4 is drawn as a single member. However, since the molded product solidified in the cavity 4c is removed, it can be divided into a plurality of mold members. It is like that.

金型4の材質としては、遠心鋳造に用いることができる適宜の金属を採用することができる。本実施形態では、一例として、銅(比透磁率:0.999991)を用いている。   As a material of the mold 4, an appropriate metal that can be used for centrifugal casting can be employed. In this embodiment, copper (relative magnetic permeability: 0.999991) is used as an example.

また、金型4は、下面側の中心位置において、チャンバー2の外部に設けられた不図示のモータによって鉛直軸に沿う回転中心軸O回りに回転される回転駆動部3と連結されている。回転駆動部3の回転中心軸Oは、誘導加熱コイル7の中心軸Oと整列されている。
このため、金型4は、回転駆動部3によって回転中心軸O回りに回転されると、溶湯注入口4aが誘導加熱コイル7の中心軸Oと同軸の状態で回転される。
回転駆動部3の回転数は、0rpm〜10000rpmの範囲で可変できるようになっている。
In addition, the mold 4 is connected to the rotation drive unit 3 that is rotated around the rotation center axis O 2 along the vertical axis by a motor (not shown) provided outside the chamber 2 at the center position on the lower surface side. . The rotation center axis O 2 of the rotation drive unit 3 is aligned with the center axis O 1 of the induction heating coil 7.
For this reason, when the mold 4 is rotated around the rotation center axis O 2 by the rotation drive unit 3, the molten metal injection port 4 a is rotated in a state coaxial with the center axis O 1 of the induction heating coil 7.
The rotation speed of the rotation drive unit 3 can be varied in the range of 0 rpm to 10000 rpm.

電磁シールド5は、誘導加熱コイル7による誘導加熱時に発生する電磁界のうち、磁力線(磁束)を内部にトラップして、金型4を電磁シールドするための部材である。本実施形態では、図3に示すように、中心に円状の貫通口5aが設けられた孔あき円板からなる。
電磁シールド5の外径Dは、誘導加熱コイル7の最大外径Dmax以上とされている。また、貫通口5aの内径Dは、溶湯注入口4aの内径Dよりも大径、かつ下側コイル部7Bの下端部のコイル内周の直径Dよりも小径とされている。
The electromagnetic shield 5 is a member for electromagnetically shielding the mold 4 by trapping magnetic lines (magnetic flux) in the electromagnetic field generated during induction heating by the induction heating coil 7. In this embodiment, as shown in FIG. 3, it consists of a perforated disk provided with a circular through-hole 5a in the center.
The outer diameter of the electromagnetic shielding 5 D 2 is the maximum outer diameter D max or more induction heating coils 7. The inner diameter D 1 of the through-hole 5a is smaller in diameter than the large diameter and the diameter D B of the inner circumference coil of the lower end of the lower coil portions 7B, than the inner diameter D 0 of the molten metal inlet 4a.

また、電磁シールド5は、本実施形態では、一例として、比透磁率が3.9である電磁鋼板によって構成されている。ただし、電磁シールド5の材質は、金型4よりも比透磁率が高い適宜の材質を採用することができ、電磁鋼板には限定されない。
電磁シールド5として好適な材質の例としては、金型4の材質に応じて、SUS304(比透磁率:1.007〜1.8)、SKD61(比透磁率:2000〜7000)、パーマロイ(比透磁率:14000〜45000)、ニッケル(比透磁率:600)、MnZnフェライト(比透磁率:2000)、純鉄(比透磁率:200000)、コバルト(比透磁率:270)などを挙げることができる。
なお、「電磁シールド」は、例えば、電波、光、X線などのエネルギー波をトラップするため、導電性を有する網や板などで構成される「電磁波シールド」と区別され、「磁界シールド」とも呼ばれる。
Moreover, in this embodiment, the electromagnetic shield 5 is comprised with the electromagnetic steel plate whose relative permeability is 3.9 as an example. However, the material of the electromagnetic shield 5 can employ | adopt the appropriate material whose relative magnetic permeability is higher than the metal mold | die 4, and is not limited to an electromagnetic steel plate.
Examples of suitable materials for the electromagnetic shield 5 include SUS304 (relative magnetic permeability: 1.007 to 1.8), SKD61 (relative magnetic permeability: 2000 to 7000), permalloy (ratio) depending on the material of the mold 4. Magnetic permeability: 14000-45000), nickel (relative magnetic permeability: 600), MnZn ferrite (relative magnetic permeability: 2000), pure iron (relative magnetic permeability: 200000), cobalt (relative magnetic permeability: 270) and the like. it can.
Note that “electromagnetic shield” is distinguished from “electromagnetic shield” composed of a conductive net or plate to trap energy waves such as radio waves, light, and X-rays, and is also referred to as “magnetic field shield”. be called.

また、電磁シールド5は、誘導加熱コイル支持部8から側方に延出された棒状の電磁シールド支持部材6によって水平方向に支持され、誘導加熱コイル7と金型4との間において貫通口5aの中心が、回転駆動部3の回転中心軸Oを通る位置に配置されている。
電磁シールド支持部材6の材質は、誘導加熱コイル7による磁界分布に大きな影響を与えないように、電磁シールド5に比べて比透磁率が低い材質を用いることが好ましい。
The electromagnetic shield 5 is supported in the horizontal direction by a bar-shaped electromagnetic shield support member 6 extending laterally from the induction heating coil support portion 8, and the through hole 5 a is interposed between the induction heating coil 7 and the mold 4. Is disposed at a position passing through the rotation center axis O 2 of the rotation drive unit 3.
The material of the electromagnetic shield support member 6 is preferably a material having a lower relative permeability than that of the electromagnetic shield 5 so that the magnetic field distribution by the induction heating coil 7 is not greatly affected.

放射温度計9は、誘導加熱コイル7の内部に誘導浮遊される溶湯10の温度を溶湯10からの放射光強度に基づいて測定するものである。本実施形態では、溶湯10の浮遊位置の側方におけるチャンバー2の内壁部に固定され、誘導加熱コイル7の巻線間の隙間を通過する放射光を受光できるようになっている。
このように、本実施形態では、電磁シールド5は、溶湯10の浮遊位置における誘導加熱コイル7の側方を覆っていないため、放射温度計9によって誘導加熱コイル7の側方から溶湯10の温度測定を行うことができる。
The radiation thermometer 9 measures the temperature of the molten metal 10 that is inductively suspended inside the induction heating coil 7 based on the intensity of the radiated light from the molten metal 10. In the present embodiment, radiation light that is fixed to the inner wall portion of the chamber 2 at the side of the floating position of the molten metal 10 and passes through the gap between the windings of the induction heating coil 7 can be received.
Thus, in this embodiment, since the electromagnetic shield 5 does not cover the side of the induction heating coil 7 at the floating position of the molten metal 10, the temperature of the molten metal 10 from the side of the induction heating coil 7 is measured by the radiation thermometer 9. Measurements can be made.

次に、遠心鋳造装置1の動作について、電磁シールド5の作用を中心に説明する。
図4は、電磁シールドの作用を説明するための模式的な磁力線図である。
Next, the operation of the centrifugal casting apparatus 1 will be described focusing on the action of the electromagnetic shield 5.
FIG. 4 is a schematic magnetic field diagram for explaining the operation of the electromagnetic shield.

遠心鋳造装置1によって、鋳造成形を行うには、誘導加熱コイル7の内部に、成形に必要な金属材料を配置し、誘導加熱コイル7の冷媒流路7cに冷媒を流して誘導加熱コイル7を冷却しつつ、誘導加熱コイル7に高周波電流を通電する。このとき、金属材料の量は、溶融されたときの外径が溶湯注入口4aの内径Dよりも小さくなる量に設定しておく。
これにより、誘導加熱コイル7の周囲に磁界が発生し、金属材料が誘導加熱され、溶湯10が形成される。
誘導加熱コイル7は、上側コイル部7Aと下側コイル部7Bとでコイル巻き方向が反対であるため、上側コイル部7Aと下側コイル部7Bとでは、それぞれ反対方向の磁界が発生する。このため、溶湯10は、これらの磁界から斥力を受けて、誘導加熱コイル7の中心軸O上において上側コイル部7Aと下側コイル部7Bとの境界の位置に誘導浮遊される。
In order to perform casting with the centrifugal casting apparatus 1, a metal material necessary for forming is placed inside the induction heating coil 7, and the induction heating coil 7 is made to flow through the refrigerant flow path 7 c of the induction heating coil 7. A high frequency current is passed through the induction heating coil 7 while cooling. At this time, the amount of metal material, the outer diameter is set to be smaller amount than the inner diameter D 0 of the molten metal inlet 4a when it is melted.
Thereby, a magnetic field is generated around the induction heating coil 7, the metal material is induction heated, and the molten metal 10 is formed.
In the induction heating coil 7, the upper coil portion 7A and the lower coil portion 7B have opposite coil winding directions, and thus the upper coil portion 7A and the lower coil portion 7B generate magnetic fields in opposite directions. Thus, the melt 10 receives repulsive force from these magnetic fields are induced suspended in the position of the boundary between the upper coil portion 7A and a lower coil portion 7B on the center axis O 1 of the induction heating coil 7.

一方、操作者は、溶湯10が予め決められた成形開始温度に達する前に、予め決められた回転数となるように、回転駆動部3の回転を開始させておく。
次に操作者は、放射温度計9によって測定された溶湯10の温度が成形開始温度に達した時点で、誘導加熱コイル7への高周波電流を遮断する。
これにより、誘導加熱コイル7による磁界が消失し、浮遊力を失った溶湯10は自由落下する。
溶湯10は、下側コイル部7Bの下端側のコイル内周を抜けて、電磁シールド5の貫通口5aの内側を通過して、溶湯注入口4aの内部に落下する。
溶湯注入口4aに落下した溶湯10は、遠心力によって径方向外側に付勢され、溶湯流路4bを通してキャビティ4c内に充填される。この間、溶湯10は、金型4と接触して冷却されていき、キャビティ4c内でキャビティ4cの形状に沿って固化していく。
キャビティ4c内のすべての溶湯10が固化温度以下に冷却されたら、回転駆動部3を停止し、金型4を分解するなどして、成形品を脱型する。
以上で、遠心鋳造装置1による遠心鋳造成形が終了する。
On the other hand, the operator starts the rotation of the rotation driving unit 3 so that the number of rotations reaches a predetermined value before the molten metal 10 reaches a predetermined molding start temperature.
Next, the operator cuts off the high frequency current to the induction heating coil 7 when the temperature of the molten metal 10 measured by the radiation thermometer 9 reaches the molding start temperature.
Thereby, the magnetic field by the induction heating coil 7 disappears, and the molten metal 10 that has lost its buoyancy falls freely.
The molten metal 10 passes through the inner circumference of the through hole 5a of the electromagnetic shield 5 through the inner circumference of the coil on the lower end side of the lower coil portion 7B, and falls into the molten metal inlet 4a.
The molten metal 10 that has fallen into the molten metal inlet 4a is urged radially outward by centrifugal force, and is filled into the cavity 4c through the molten metal flow path 4b. During this time, the molten metal 10 is cooled in contact with the mold 4 and solidifies in the cavity 4c along the shape of the cavity 4c.
When all the molten metal 10 in the cavity 4c has been cooled below the solidification temperature, the rotational drive unit 3 is stopped, the mold 4 is disassembled, and the molded product is demolded.
The centrifugal casting with the centrifugal casting device 1 is thus completed.

次に、図4を参照して誘導加熱時における誘導加熱コイル7の周囲の磁力線について、電磁シールド5の有無による違いを説明する。
図4は、本実施形態の電磁シールド5の半分(図示右半分)を欠落させた場合に、中心軸Oを含む鉛直断面に発生する磁力線の分布を模式的に表している。
上側コイル部7Aの周囲に発生する磁界分布は略左右対称であるが、下側コイル部7Bの周囲に発生する磁界分布は、電磁シールド5の有無によって異なる。
電磁シールド5が配置されている場合には、図示左半分に示すように、下側コイル部7Bの内周部から鉛直下方に延びる磁力線M、Mは、貫通口5aの内側面から比透磁率の大きな電磁シールド5の内部に侵入し、電磁シールド5の外周側の側面から抜け出して下側コイル部7Bの上端側に向かう。
これにより、下側コイル部7Bの内周側および外周側を周回する磁力線分布が形成される。
電磁シールド5は、金型4よりも比透磁率が高いため、電磁シールド5の近傍を通る磁力線は、ほとんど電磁シールド5に侵入し、電磁シールド5よりも下方の金型4にはほとんど到達しない。すなわち、金型4は、下側コイル部7Bで形成される磁界に対しては、電磁シールド5によって電磁シールドされている。
Next, with reference to FIG. 4, the difference by the presence or absence of the electromagnetic shield 5 is demonstrated about the magnetic force line around the induction heating coil 7 at the time of induction heating.
FIG. 4 schematically shows the distribution of the lines of magnetic force generated in the vertical cross section including the central axis O 1 when the half (right half in the figure) of the electromagnetic shield 5 of this embodiment is omitted.
The magnetic field distribution generated around the upper coil portion 7A is substantially bilaterally symmetric, but the magnetic field distribution generated around the lower coil portion 7B differs depending on the presence or absence of the electromagnetic shield 5.
When the electromagnetic shield 5 is disposed, as shown in the left half of the figure, the magnetic lines M 1 and M 2 extending vertically downward from the inner peripheral portion of the lower coil portion 7B are compared with the inner surface of the through-hole 5a. It penetrates into the inside of the electromagnetic shield 5 having a large magnetic permeability, exits from the outer peripheral side surface of the electromagnetic shield 5, and moves toward the upper end side of the lower coil portion 7B.
Thereby, the magnetic force line distribution which circulates the inner peripheral side and outer peripheral side of the lower coil part 7B is formed.
Since the electromagnetic shield 5 has a higher relative permeability than the mold 4, the magnetic field lines passing through the vicinity of the electromagnetic shield 5 almost enter the electromagnetic shield 5 and hardly reach the mold 4 below the electromagnetic shield 5. . That is, the mold 4 is electromagnetically shielded by the electromagnetic shield 5 against the magnetic field formed by the lower coil portion 7B.

この結果、金型4は下側コイル部7Bの磁界によって誘導加熱を受けることはほとんどなく、溶湯10の誘導加熱が続く間も、誘導加熱前の温度がほぼ維持されている。
したがって、誘導加熱終了後に、溶湯注入口4aに落下した溶湯10は、溶湯10の温度と金型4の温度との間の温度差に応じた冷却速度(単位時間当たりの温度下降量)で急冷されることになる。このため、溶湯10は迅速に固化していく。
As a result, the mold 4 is hardly subjected to induction heating by the magnetic field of the lower coil portion 7B, and the temperature before induction heating is substantially maintained while the induction heating of the molten metal 10 continues.
Therefore, after the induction heating is finished, the molten metal 10 that has dropped into the molten metal inlet 4a is rapidly cooled at a cooling rate (temperature decrease per unit time) according to the temperature difference between the temperature of the molten metal 10 and the temperature of the mold 4. Will be. For this reason, the molten metal 10 solidifies quickly.

本実施形態では、電磁シールド5の外径が、誘導加熱コイル7の最大外径Dmax(図3に円Cで示す)以上で、貫通口5aの内径が下側コイル部7Bの下端部のコイル内周の直径D(図3に円Cで示す)よりも小さい。このため、中心軸Oに沿う方向から見たときに、電磁シールド5が誘導加熱コイル7のコイル巻線部と重なる範囲に位置し、高い電磁シールドの効果が得られる。
また、電磁シールド5の配置は、誘導加熱コイル7と金型4との中間よりも誘導加熱コイル7側に配置すると、電磁シールド5が小サイズであっても良好な電磁シールドの効果を得ることができる。
In this embodiment, the outer diameter of the electromagnetic shield 5, an induction maximum outer diameter D max of the heating coils 7 (shown in Figure 3 circularly C 2) above, the lower end portion of the inner diameter of the through hole 5a is lower coil portion 7B Is smaller than the diameter D B (indicated by a circle C 1 in FIG. 3) of the inner circumference of the coil. For this reason, when viewed from the direction along the central axis O 1 , the electromagnetic shield 5 is located in a range where it overlaps the coil winding portion of the induction heating coil 7, and a high electromagnetic shielding effect is obtained.
Further, when the electromagnetic shield 5 is arranged on the induction heating coil 7 side from the middle between the induction heating coil 7 and the mold 4, a good electromagnetic shielding effect can be obtained even if the electromagnetic shield 5 is a small size. Can do.

これに対して、電磁シールド5が配置されていない場合には、図示右半分に示すように、下側コイル部7Bの内周部から鉛直下方に延びる磁力線M、Mは、金型4の内部に侵入し、誘導加熱コイル7の磁束の一部が、金型4に漏れることになる。このため、金型4の内部には侵入した磁力線による渦電流が発生し、そのジュール熱によって金型4が加熱される。すなわち、金型4が誘導加熱を受けることになる。 On the other hand, when the electromagnetic shield 5 is not arranged, as shown in the right half of the figure, the magnetic lines of force M 3 and M 4 extending vertically downward from the inner peripheral portion of the lower coil portion 7B are the mold 4 And a part of the magnetic flux of the induction heating coil 7 leaks into the mold 4. For this reason, an eddy current is generated inside the mold 4 due to the intruding lines of magnetic force, and the mold 4 is heated by the Joule heat. That is, the mold 4 is subjected to induction heating.

この結果、溶湯10の誘導加熱が続く間、金型4も徐々に誘導加熱される。これにより金型4の温度が上昇していく。
このため、溶湯注入口4aに溶湯10が落下した際には、本実施形態の遠心鋳造装置1に比べて金型4の温度が高温になっているため、溶湯10と金型4との温度差が本実施形態に比べて小さくなり、冷却速度が低下してしまう。
冷却速度が低下すると、溶湯10の固化に要する時間が長くなり、成形時間が長くなってしまう。また、例えば、非晶質合金を鋳造する場合のように、一定速度以上の冷却速度が必要となる場合には、非晶質性にバラツキが生じてしまうおそれがある。
As a result, while the induction heating of the molten metal 10 continues, the mold 4 is also gradually induction heated. Thereby, the temperature of the mold 4 rises.
For this reason, when the molten metal 10 falls to the molten metal inlet 4a, the temperature of the mold 4 is higher than that of the centrifugal casting apparatus 1 of the present embodiment. The difference is smaller than that of the present embodiment, and the cooling rate is reduced.
When the cooling rate decreases, the time required for solidification of the molten metal 10 becomes longer, and the molding time becomes longer. In addition, for example, when a cooling rate of a certain speed or more is required as in the case of casting an amorphous alloy, there is a possibility that the amorphousness varies.

このように、遠心鋳造装置1によれば、誘導加熱コイル7から金型4側に漏れる磁束を電磁シールド5によって遮蔽することができるため、金型4の上方で誘導加熱を行って溶湯10を形成する場合でも金型4の温度上昇を抑制することができ、冷却速度の低下を低減することができる。   Thus, according to the centrifugal casting apparatus 1, since the magnetic flux leaking from the induction heating coil 7 to the mold 4 side can be shielded by the electromagnetic shield 5, induction heating is performed above the mold 4 so that the molten metal 10 is formed. Even in the case of forming, the temperature rise of the mold 4 can be suppressed, and the decrease in the cooling rate can be reduced.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る遠心鋳造装置について説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。図6は、図5におけるB視図である。
[Second Embodiment]
Next, a centrifugal casting apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a centrifugal casting apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view as seen from B in FIG.

本実施形態の遠心鋳造装置1Aは、図5、6に示すように、上記第1の実施形態の遠心鋳造装置1の電磁シールド5、電磁シールド支持部材6に代えて、電磁シールド12、低透磁率層11を備える。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。   As shown in FIGS. 5 and 6, the centrifugal casting apparatus 1 </ b> A of this embodiment is replaced with an electromagnetic shield 12, a low-permeability instead of the electromagnetic shield 5 and the electromagnetic shield support member 6 of the centrifugal casting apparatus 1 of the first embodiment. A magnetic layer 11 is provided. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

電磁シールド12は、電磁シールド5と同様の材質からなり、金型4の同様な外径を有し、中心部に貫通口5aと同様な内径Dを有する貫通口12aが設けられた孔あき円板状に形成された部材であり、金型4の金型上面4d上に、低透磁率層11を間に挟んで固定されている。
電磁シールド12の金型4への固定方法としては、例えば、外周部においてのネジによる締結や、接着、ロウ付けなどを挙げることができる。
特に金型4にネジを使用して締結する場合には、電磁シールド5からネジを介して金型4に磁気が漏れるのを避けるために、比透磁率が低いアルミナセラミックネジなどが好適である。
低透磁率層11は、電磁シールド12から磁力線が金型4側に漏れないようにすることで、金型4上に固定された電磁シールド12と金型4とを磁気的に分離するためのものであり、少なくとも、電磁シールド12よりも比透磁率が低い材料で構成される。電磁シールド12の比透磁率と低透磁率層11の比透磁率との差は大きいほど好ましい。
また、低透磁率層11の形状は、金型4の同様な外径を有し、中心部に溶湯注入口4aと同様な内径Dを有する貫通口11aが設けられた孔あき円板状とされる。このため、本実施形態では、低透磁率層11は、金型4の金型上面4dをすべて覆うように設けられている。
低透磁率層11の材質としては、比透磁率が1.05以下の材質が好適である。このような材質の例としては、アルミナ(Al)、窒化アルミ(AlN)、炭化珪素(SiC)、窒化ボロン(BN)、窒化珪素(Si)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)などを挙げることができる。また、低透磁率層11は、空気層から構成されていてもよい。
Electromagnetic shield 12 is made of the same material as the electromagnetic shield 5 has the same outer diameter of the die 4, holes through hole 12a is provided with similar internal diameter D 1 and the through-hole 5a in the center autumn It is a member formed in a disk shape, and is fixed on the upper surface 4 d of the mold 4 with the low magnetic permeability layer 11 interposed therebetween.
Examples of the method for fixing the electromagnetic shield 12 to the mold 4 include fastening with screws at the outer periphery, adhesion, and brazing.
In particular, when a screw is used to fasten the mold 4, an alumina ceramic screw having a low relative permeability is suitable in order to prevent magnetism from leaking from the electromagnetic shield 5 to the mold 4 via the screw. .
The low magnetic permeability layer 11 is for magnetically separating the electromagnetic shield 12 and the mold 4 fixed on the mold 4 by preventing magnetic field lines from leaking from the electromagnetic shield 12 to the mold 4 side. It is made of a material having a relative permeability lower than that of the electromagnetic shield 12 at least. The larger the difference between the relative permeability of the electromagnetic shield 12 and the relative permeability of the low permeability layer 11, the better.
The shape of the low permeability layer 11 has the same outer diameter of the mold 4, the central portion to the molten metal inlet 4a and the through hole 11a is perforated disk-shaped provided with an inner diameter D 0 similar It is said. For this reason, in this embodiment, the low magnetic permeability layer 11 is provided so as to cover the entire upper surface 4 d of the mold 4.
As a material of the low magnetic permeability layer 11, a material having a relative magnetic permeability of 1.05 or less is suitable. Examples of such materials include alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), boron nitride (BN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum (Al), copper (Cu) etc. can be mentioned. Moreover, the low magnetic permeability layer 11 may be comprised from the air layer.

また、低透磁率層11は、電磁シールド12の材質が渦電流損失の大きい材質である場合には、電磁シールド12に比べて熱伝導率が低い材質を採用することが好ましい。
例えば、電磁シールド12として、電磁鋼板を採用する場合、電磁鋼板に発生する渦電流によって電磁鋼板が発熱する。このため、低透磁率層11としては、例えば、アルミナなどの熱伝導率が低い材質を採用することによって低透磁率層11に断熱層としての機能を持たせ、これにより、電磁鋼板からの金型4への伝熱を抑制することが好ましい。
なお、電磁シールド12として、例えば、フェライトのように、渦電流損失が小さいため加熱されにくい材質を採用する場合には、渦電流による発熱がほとんどないため、低透磁率層11としては、比透磁率の大きさのみによって材質を選定すればよい。例えば、アルミニウムなどの熱伝導率が大きい材質を採用してもよい。
In addition, when the material of the electromagnetic shield 12 is a material having a large eddy current loss, the low magnetic permeability layer 11 is preferably made of a material having a lower thermal conductivity than the electromagnetic shield 12.
For example, when an electromagnetic steel plate is employed as the electromagnetic shield 12, the electromagnetic steel plate generates heat due to an eddy current generated in the electromagnetic steel plate. For this reason, as the low magnetic permeability layer 11, for example, a material having a low thermal conductivity such as alumina is used to give the low magnetic permeability layer 11 a function as a heat insulating layer. It is preferable to suppress heat transfer to the mold 4.
Note that when the electromagnetic shield 12 is made of a material that is difficult to be heated due to low eddy current loss, such as ferrite, for example, since the heat generation due to the eddy current hardly occurs, the low permeability layer 11 has a specific permeability. The material may be selected only by the magnitude of the magnetic susceptibility. For example, a material having a high thermal conductivity such as aluminum may be adopted.

遠心鋳造装置1Aによれば、上記第1の実施形態の遠心鋳造装置1と同様に、遠心鋳造を行うことができる。
誘導加熱を行う際に誘導加熱コイル7で発生する磁界は、金型4とともに回転する電磁シールド12に侵入してトラップされる。また、電磁シールド12と金型4とは、低透磁率層11を間に介することによって、磁気的に分離されているため、電磁シールド12から出た磁力線は、低透磁率層11を透過して金型4に侵入することはない。
このため、上記第1の実施形態と同様に、金型4の温度上昇を抑制することができ、冷却速度の低下を低減することができる。
According to the centrifugal casting apparatus 1A, centrifugal casting can be performed in the same manner as the centrifugal casting apparatus 1 of the first embodiment.
The magnetic field generated by the induction heating coil 7 when performing induction heating enters the electromagnetic shield 12 that rotates together with the mold 4 and is trapped. Further, since the electromagnetic shield 12 and the mold 4 are magnetically separated by interposing the low permeability layer 11 between them, the magnetic lines of force emitted from the electromagnetic shield 12 are transmitted through the low permeability layer 11. The mold 4 does not enter.
For this reason, the temperature rise of the metal mold | die 4 can be suppressed similarly to the said 1st Embodiment, and the fall of a cooling rate can be reduced.

また、本実施形態では、電磁シールド12を、低透磁率層11を介して金型4の金型上面4d上に固定しているため、電磁シールド12自体の剛性は低くてもよい。このため、金型上面4dの略全面が覆う大きさであっても板厚を薄くすることができ、厚さ方向の配置スペースを低減できるとともに、材料費を低減することができる。
このように、本実施形態では、薄肉の電磁シールド12によって、金型上面4dの略全面を覆うことができるため、誘導加熱コイル7と金型4との距離を上記第1の実施形態に比べて近づけることができ、しかも金型4を良好に電磁シールドすることができる。
Moreover, in this embodiment, since the electromagnetic shield 12 is being fixed on the metal mold | die upper surface 4d of the metal mold | die 4 through the low magnetic permeability layer 11, the rigidity of electromagnetic shield 12 itself may be low. For this reason, even if it is the magnitude | size which substantially the whole mold upper surface 4d covers, plate | board thickness can be made thin, the arrangement space of a thickness direction can be reduced, and material cost can be reduced.
Thus, in this embodiment, since the thin electromagnetic shield 12 can cover substantially the entire upper surface 4d of the mold, the distance between the induction heating coil 7 and the mold 4 is compared with that of the first embodiment. In addition, the mold 4 can be electromagnetically shielded satisfactorily.

また、本実施形態では、誘導加熱コイル7と金型4との距離を上記第1の実施形態に比べて近づけることができるため、溶湯10の落下距離を上記第1の実施形態に比べて低減することができる。
このため、溶湯10の落下中の温度低下を低減することができ、誘導加熱コイル7内での溶湯10の温度の低温化を図ることができる。この結果、より短時間に溶湯10を得ることができる。
また、上記第1の実施形態に比べて、チャンバー2の高さをより低減することができるため、チャンバー2を小型化し、チャンバー2内の雰囲気調整に要する時間などを短縮することができる。
このように、本実施形態では、溶湯10の形成時間を短縮したり、チャンバー2の雰囲気調整時間を短縮できたりするため、成形の効率を向上することができる。
Moreover, in this embodiment, since the distance of the induction heating coil 7 and the metal mold | die 4 can be approached compared with the said 1st Embodiment, the fall distance of the molten metal 10 is reduced compared with the said 1st Embodiment. can do.
For this reason, the temperature drop during the fall of the molten metal 10 can be reduced, and the temperature of the molten metal 10 in the induction heating coil 7 can be lowered. As a result, the molten metal 10 can be obtained in a shorter time.
In addition, since the height of the chamber 2 can be further reduced as compared with the first embodiment, the chamber 2 can be downsized and the time required for adjusting the atmosphere in the chamber 2 can be shortened.
Thus, in this embodiment, since the formation time of the molten metal 10 can be shortened or the atmosphere adjustment time of the chamber 2 can be shortened, the molding efficiency can be improved.

また、電磁シールド12が、金型4上に固定されるため、貫通口12aと溶湯注入口4aとの位置関係が固定されており、金型4を回転駆動部3に連結する際の位置決めによって、貫通口12aと誘導加熱コイル7の中心軸Oとの位置決めも同時に行われる。 Further, since the electromagnetic shield 12 is fixed on the mold 4, the positional relationship between the through-hole 12 a and the molten metal injection port 4 a is fixed, and by positioning when the mold 4 is connected to the rotation drive unit 3. , also the positioning of the center axis O 1 of the induction heating coil 7 and the through hole 12a are performed simultaneously.

また、溶湯10の落下距離を短くできるため、溶湯10を溶湯注入口4a内に確実に落下させることができる。また、溶湯10の跳ね上がりを低減することができる。
また、貫通口12aは溶湯注入口4aの近傍に形成できるため、貫通口12aの大きさも溶湯注入口4aと同じ大きさにすることもできる(D=D)。このため、電磁シールドの効率を高めることができる。
Moreover, since the fall distance of the molten metal 10 can be shortened, the molten metal 10 can be reliably dropped in the molten metal inlet 4a. Moreover, the splash of the molten metal 10 can be reduced.
Moreover, since the through-hole 12a can be formed in the vicinity of the molten metal injection port 4a, the size of the through-hole 12a can also be made the same size as the molten metal injection port 4a (D 1 = D 0 ). For this reason, the efficiency of an electromagnetic shield can be improved.

また、低透磁率層11として、熱伝導率が低い材質を採用した場合には、低透磁率層11が断熱層として機能するため、電磁シールド12からの熱伝導による金型4の温度上昇も低減することができる。   In addition, when a material having low thermal conductivity is adopted as the low magnetic permeability layer 11, the low magnetic permeability layer 11 functions as a heat insulating layer, and therefore the temperature rise of the mold 4 due to heat conduction from the electromagnetic shield 12 is also increased. Can be reduced.

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係る遠心鋳造装置について説明する。
図7は、本発明の第3の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。図8は、図7におけるC−C断面図である。
[Third Embodiment]
Next, a centrifugal casting apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a centrifugal casting apparatus according to the third embodiment of the present invention. 8 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.

本実施形態の遠心鋳造装置1Bは、図7、8に示すように、上記第1の実施形態の遠心鋳造装置1の電磁シールド5に代えて、電磁シールド13を備える。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。   As shown in FIGS. 7 and 8, the centrifugal casting apparatus 1 </ b> B of the present embodiment includes an electromagnetic shield 13 instead of the electromagnetic shield 5 of the centrifugal casting apparatus 1 of the first embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

電磁シールド13は、電磁シールド5と同様の材質からなり、内径D(ただし、D<D<Dmax)を有する上側開口部13aから、内径Dを有する下側開口部13b(貫通口)まで、円状の管内径が漸次縮径された管状に形成された部材である。本実施形態では、一例として、図7に示すように、管内径が一定の割合で縮径され、管内面が円錐面状とされた形状を採用している。
電磁シールド13は、内周面の中心軸が誘導加熱コイル7の中心軸Oと整列されるとともに、下側コイル部7Bの下端側のコイル巻線を下方側から覆う位置に配置され、外側部において誘導加熱コイル支持部8から延出された電磁シールド支持部材6に支持されている。
本実施形態では、電磁シールド13は、誘導加熱コイル7と金型4との間の中間よりも誘導加熱コイル7側に配置され、金型4よりも誘導加熱コイル7側に近接されている。
Electromagnetic shield 13 is made of the same material as the electromagnetic shield 5, the inner diameter D 3 (however, D B <D 3 <D max) from the upper opening 13a having a lower opening 13b with an inner diameter D 1 (through It is a member formed in a tubular shape whose inner diameter of the circular tube is gradually reduced. In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 7, a shape in which the inner diameter of the tube is reduced at a constant rate and the inner surface of the tube is conical is employed.
Electromagnetic shield 13 is, together with the central axis of the inner peripheral surface is aligned with the center axis O 1 of the induction heating coil 7 is arranged at a position covering the lower end side of the coil winding of the lower coil portion 7B from the lower side, the outer The part is supported by the electromagnetic shield support member 6 extended from the induction heating coil support part 8.
In the present embodiment, the electromagnetic shield 13 is disposed closer to the induction heating coil 7 than the middle between the induction heating coil 7 and the mold 4, and is closer to the induction heating coil 7 than the mold 4.

遠心鋳造装置1Bによれば、上記第1の実施形態と同様に、遠心鋳造を行うことができる。
誘導加熱を行う際に誘導加熱コイル7で発生する磁界は、電磁シールド13に侵入してトラップされる。
このため、上記第1の実施形態と同様に、金型4の温度上昇を抑制することができ、冷却速度の低下を低減することができる。
According to the centrifugal casting apparatus 1B, centrifugal casting can be performed as in the first embodiment.
A magnetic field generated by the induction heating coil 7 when performing induction heating enters the electromagnetic shield 13 and is trapped.
For this reason, the temperature rise of the metal mold | die 4 can be suppressed similarly to the said 1st Embodiment, and the fall of a cooling rate can be reduced.

また、遠心鋳造装置1Bによれば、電磁シールド13が、下側コイル部7Bの下方を覆うとともに、側方も覆う形状を有しているため、誘導加熱コイル7の下方に水平に配置された上記第1の実施形態の電磁シールド5に比べて、下側コイル部7Bの外周側に発生する磁力線をより効率的に侵入させることができる。このため、下側コイル部7Bによって発生する磁界を下側コイル部7Bのより近傍に閉じ込めやすくなり、金型4に漏れる磁束をより低減することができる。   In addition, according to the centrifugal casting apparatus 1B, the electromagnetic shield 13 has a shape that covers the lower side of the lower coil portion 7B and also covers the side, and is thus disposed horizontally below the induction heating coil 7. Compared with the electromagnetic shield 5 of the first embodiment, the magnetic force lines generated on the outer peripheral side of the lower coil portion 7B can be more efficiently penetrated. For this reason, the magnetic field generated by the lower coil portion 7B can be easily confined in the vicinity of the lower coil portion 7B, and the magnetic flux leaking to the mold 4 can be further reduced.

また、電磁シールド13は、下側コイル部7Bの下端部および側方を覆っているため、溶湯注入口4aに落下した溶湯10が跳ね上がった場合に、跳ね上がった高温の溶湯10が、下側コイル部7Bに付着することを防止する保護部材の機能を有している。
すなわち、下側コイル部7Bの表面に跳ね上がった溶湯10が付着すると、付着した溶湯10が誘導加熱を受けて再溶融して、下側コイル部7Bの表面に孔をあけてしまい、冷媒が漏れ出すおそれがある。本実施形態では、跳ね上がった溶湯10は、電磁シールド13によって阻止され、下側コイル部7Bに付着しないため、このような不具合を防止することができる。
Moreover, since the electromagnetic shield 13 covers the lower end portion and the side of the lower coil portion 7B, when the molten metal 10 that has fallen to the molten metal injection port 4a jumps up, the high-temperature molten metal 10 that has jumped up becomes lower coil. It has a function of a protective member for preventing the portion 7B from adhering.
That is, when the molten metal 10 that jumps up on the surface of the lower coil portion 7B adheres, the adhered molten metal 10 is subjected to induction heating and remelted, and a hole is made in the surface of the lower coil portion 7B, so that the refrigerant leaks. There is a risk of release. In the present embodiment, the molten metal 10 that has bounced up is blocked by the electromagnetic shield 13 and does not adhere to the lower coil portion 7B, so that such a problem can be prevented.

[第1変形例]
次に、本実施形態の第1変形例について説明する。
図9は、本発明の第3の実施形態の第1変形例に係る遠心鋳造装置の主要部を示す模式的な断面図である。
[First Modification]
Next, a first modification of the present embodiment will be described.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the main part of a centrifugal casting apparatus according to a first modification of the third embodiment of the present invention.

本変形例の遠心鋳造装置1Cは、図9に示すように、上記第3の実施形態の電磁シールド13に代えて、電磁シールド13Aを備える。以下、上記第3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
電磁シールド13Aは、上記第3の実施形態の電磁シールド13の外周側面に、低透磁率層13cを設けたものである。
低透磁率層13cの材質は、上記第2の実施形態の低透磁率層11と同様の材質を採用することができる。
As shown in FIG. 9, the centrifugal casting apparatus 1 </ b> C of this modification includes an electromagnetic shield 13 </ b> A instead of the electromagnetic shield 13 of the third embodiment. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the third embodiment.
The electromagnetic shield 13A is provided with a low permeability layer 13c on the outer peripheral side surface of the electromagnetic shield 13 of the third embodiment.
The material of the low magnetic permeability layer 13c can be the same material as that of the low magnetic permeability layer 11 of the second embodiment.

本変形例によれば、電磁シールド13Aは、内周側に電磁シールド13を備え、外周側に低透磁率層13cを備えるため、上記第3の実施形態に比べて、電磁シールド13と金型4との間の磁気的に分離することができる。このため、電磁シールド13Aおよび誘導加熱コイル7をより金型4側に近づけることができる。したがって、上記第2の実施形態に述べたのと同様の理由によって、上記第3の実施形態に比べて、チャンバー2を小型化したり、成形の効率を向上したりすることができる。   According to this modification, the electromagnetic shield 13A includes the electromagnetic shield 13 on the inner peripheral side and the low magnetic permeability layer 13c on the outer peripheral side, so that the electromagnetic shield 13 and the mold are compared with the third embodiment. 4 can be separated magnetically. For this reason, the electromagnetic shield 13A and the induction heating coil 7 can be brought closer to the mold 4 side. Therefore, for the same reason as described in the second embodiment, the chamber 2 can be downsized and the molding efficiency can be improved as compared with the third embodiment.

また、低透磁率層13cとして、例えば、アルミナ、窒化アルミ、炭化珪素、窒化ボロン、窒化珪素などの耐熱性を有するセラミックスを採用することが好ましい。この場合、跳ね上がった高温の溶湯10が低透磁率層13cに付着しても、電磁シールド13には熱が伝わりにくいため、電磁シールド13が溶融することがなく、電磁シールド13Aの耐久性を向上することができる。   Moreover, it is preferable to employ ceramics having heat resistance such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide, boron nitride, and silicon nitride as the low magnetic permeability layer 13c. In this case, even if the high-temperature molten metal 10 that jumps up adheres to the low magnetic permeability layer 13c, heat is not easily transmitted to the electromagnetic shield 13, so the electromagnetic shield 13 does not melt and the durability of the electromagnetic shield 13A is improved. can do.

[第2変形例]
次に、本実施形態の第2変形例について説明する。
図10は、本発明の第3の実施形態の第2変形例に係る遠心鋳造装置の主要部を示す模式的な断面図である。
[Second Modification]
Next, a second modification of the present embodiment will be described.
FIG. 10: is typical sectional drawing which shows the principal part of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 2nd modification of the 3rd Embodiment of this invention.

本変形例の遠心鋳造装置1Dは、図10に示すように、上記第3の実施形態の金型4上に、上記第2の実施形態と同様にして、低透磁率層11および電磁シールド12を固定したものである。以下、上記第3の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例によれば、上記第2の実施形態の遠心鋳造装置1Bにおいて、さらに電磁シールド13を備えているため、金型4が、上記第2、第3の実施形態に比べて、より確実に電磁シールドされる。
かつ、電磁シールド13を備えることにより、上記第3の実施形態と同様にして、溶湯10が跳ね上がっても下側コイル部7Bに付着することを防止することができる。
As shown in FIG. 10, the centrifugal casting apparatus 1D of the present modification has a low magnetic permeability layer 11 and an electromagnetic shield 12 on the mold 4 of the third embodiment as in the second embodiment. Is fixed. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the third embodiment.
According to this modification, in the centrifugal casting apparatus 1B of the second embodiment, since the electromagnetic shield 13 is further provided, the mold 4 is more reliable than the second and third embodiments. Shielded electromagnetically.
And by providing the electromagnetic shield 13, it can prevent adhering to the lower coil part 7B, even if the molten metal jumps up similarly to the said 3rd Embodiment.

[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態に係る遠心鋳造装置について説明する。
図11は、本発明の第4の実施形態に係る遠心鋳造装置の構成を示す模式的な断面図である。図12(a)は、図11におけるD視図である。図12(b)は、金型の回転時の図11におけるD視図である。
[Fourth Embodiment]
Next, a centrifugal casting apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11: is typical sectional drawing which shows the structure of the centrifugal casting apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. Fig.12 (a) is D view in FIG. FIG.12 (b) is D view in FIG. 11 at the time of rotation of a metal mold | die.

本実施形態の遠心鋳造装置1Eは、図11、図12(a)に示すように、上記第2の実施形態の遠心鋳造装置1Aに、電磁シールド板15(電磁シールド)と、シールド退避機構16(シールド移動機構)とを追加したものである。以下、上記第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。   As shown in FIGS. 11 and 12A, the centrifugal casting apparatus 1E of the present embodiment is similar to the centrifugal casting apparatus 1A of the second embodiment in that an electromagnetic shield plate 15 (electromagnetic shield) and a shield retracting mechanism 16 are used. (Shield moving mechanism). Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the second embodiment.

電磁シールド板15は、電磁シールド12と同様の材質からなり、外径D(ただし、D>D)を有する円板部材であり、側部がシールド退避機構16に接続されている。
シールド退避機構16は、電磁シールド板15の配置位置を、金型4に固定された電磁シールド12上で、貫通口12aの全体を覆う位置(以下、第1の位置と称する)と、径方向外側に退避して貫通口12aの全体を開放する位置(以下、第2の位置と称する)との間で移動するものである。
The electromagnetic shield plate 15 is made of the same material as the electromagnetic shield 12 and is a disc member having an outer diameter D 4 (where D 4 > D 1 ), and the side portion is connected to the shield retracting mechanism 16.
The shield retracting mechanism 16 has a position where the electromagnetic shield plate 15 is disposed on the electromagnetic shield 12 fixed to the mold 4 so as to cover the entire through-hole 12a (hereinafter referred to as a first position), and a radial direction. It moves between a position (hereinafter referred to as a second position) where the entire through-hole 12a is opened by retracting to the outside.

本実施形態では、シールド退避機構16の概略構成は、金型4に固定され電磁シールド12から上側に突出された回動支軸16cと、回動支軸16cによって電磁シールド12上で回動可能に支持されるとともに一端が電磁シールド板15の側部に固定され他端が電磁シールド12および金型4の径方向外側に配置されたL字アーム16aと、L字アーム16aの他端に固定された錘16bと、錘16bが金型4の側面に近接する方向に回動支軸16c回りのモーメントを加えるコイルバネ16fとを備える。
また、回動支軸16cと錘16bとの間のL字アーム16a上には、コイルバネ16fの一端を係止するスタッド16dが立設されている。
また、金型4上には、コイルバネ16fの他端を係止するスタッド16eと、コイルバネ16fからモーメントを受けるL字アーム16aの回動方向の位置に規制するストッパ16gとが、それぞれ金型4に固定され電磁シールド12から上側に突出された状態に設けられている。
ストッパ16gの設置位置は、図12(a)に示すように、金型4の回転が停止されている時に、コイルバネ16fからモーメントを受けて図示時計回りに回動しようとするL字アーム16aの位置を規制し、L字アーム16aに固定された電磁シールド板15が第1の位置に位置するように設けられている。
In the present embodiment, the schematic configuration of the shield retracting mechanism 16 is such that the rotating support shaft 16c fixed to the mold 4 and protruded upward from the electromagnetic shield 12 can be rotated on the electromagnetic shield 12 by the rotating support shaft 16c. And an L-shaped arm 16a disposed at one end of the electromagnetic shield plate 15 and having the other end disposed radially outside the electromagnetic shield 12 and the mold 4, and fixed to the other end of the L-shaped arm 16a. And a coil spring 16f that applies a moment about the rotation support shaft 16c in a direction in which the weight 16b approaches the side surface of the mold 4.
Further, a stud 16d that locks one end of the coil spring 16f is provided upright on the L-shaped arm 16a between the rotation support shaft 16c and the weight 16b.
Further, on the mold 4, a stud 16 e that locks the other end of the coil spring 16 f and a stopper 16 g that restricts the position of the L-shaped arm 16 a that receives a moment from the coil spring 16 f in the rotational direction, respectively. And is provided in a state of protruding upward from the electromagnetic shield 12.
As shown in FIG. 12A, the position of the stopper 16g is such that when the rotation of the mold 4 is stopped, the stopper 16g receives a moment from the coil spring 16f and rotates clockwise in the figure. The electromagnetic shield plate 15 that regulates the position and is fixed to the L-shaped arm 16a is provided so as to be positioned at the first position.

遠心鋳造装置1Eによれば、回転駆動部3を停止し、金型4の回転が停止されている間は、図12(a)に示すように、電磁シールド板15が第1の位置に位置される。これにより、貫通口12aの全体が電磁シールド板15に覆われる。したがって、金型4の金型上面4dは、溶湯注入口4aの部分も含めて、電磁シールド12および電磁シールド板15のいずれかで覆われるため、金型4の上面側全体が電磁シールドされている。   According to the centrifugal casting apparatus 1E, while the rotation drive unit 3 is stopped and the rotation of the mold 4 is stopped, the electromagnetic shield plate 15 is positioned at the first position as shown in FIG. Is done. As a result, the entire through-hole 12 a is covered with the electromagnetic shield plate 15. Therefore, since the mold upper surface 4d of the mold 4 is covered with either the electromagnetic shield 12 or the electromagnetic shield plate 15 including the melt inlet 4a, the entire upper surface side of the mold 4 is electromagnetically shielded. Yes.

一方、回転駆動部3を駆動し、金型4の回転を開始すると、図12(b)に示すように、錘16bに遠心力Fが作用する。この遠心力Fは、回動支軸16cに関して図示反時計回りのモーメントをL字アーム16aに作用させるため、コイルバネ16fが引っ張られてコイルバネ16fの弾性復元力による図示時計回りのモーメットとつり合う位置まで、L字アーム16aが回動する。ここで、コイルバネ16fは、回転時に錘16bに作用する遠心力に抗して錘16bを径方向内側に向けて付勢する付勢手段を構成している。
したがって、コイルバネ16fのバネ定数を適宜設定することにより、金型4が一定回転数に達したときに、電磁シールド板15を第2の位置に移動させることができる。
したがって、貫通口12aを通して、溶湯10を下方に通過させることができる。
また、回転駆動部3を停止して金型4の回転を停止すれば、コイルバネ16fの弾性復元力によって、電磁シールド板15が第1の位置に移動する。
On the other hand, when the rotation drive unit 3 is driven and rotation of the mold 4 is started, centrifugal force F acts on the weight 16b as shown in FIG. This centrifugal force F causes the counterclockwise moment shown in the figure to act on the L-shaped arm 16a with respect to the rotating support shaft 16c. The L-shaped arm 16a rotates. Here, the coil spring 16f constitutes an urging means for urging the weight 16b radially inward against the centrifugal force acting on the weight 16b during rotation.
Therefore, by appropriately setting the spring constant of the coil spring 16f, the electromagnetic shield plate 15 can be moved to the second position when the mold 4 reaches a certain rotational speed.
Therefore, the molten metal 10 can be passed through the through-hole 12a.
Moreover, if the rotation drive part 3 is stopped and rotation of the metal mold | die 4 is stopped, the electromagnetic shielding board 15 will move to a 1st position with the elastic restoring force of the coil spring 16f.

遠心鋳造装置1Eによって、鋳造成形を行うには、まず、回転駆動部3を停止した状態で、金属材料の誘導加熱を行い、溶湯10を形成する。
このとき、金型4の上面側は全体が電磁シールドされているため、溶湯注入口4aを通して磁力線が金型4内に侵入することを確実に防止できる。この結果、誘導加熱による金型4の温度上昇を確実に防止することができる。
次に、溶湯10が成形開始温度の近傍に達したときに、回転駆動部3の回転を開始し、金型4を回転させる。金型4が一定回転数に達すると、電磁シールド板15が第2の位置に移動するため、貫通口12aの上方が開放される。
溶湯10が成形開始温度に達し、かつ貫通口12aの上方が開放されたら、誘導加熱を停止し、溶湯10を落下させる。
以下、上記第2の実施形態と同様に、溶湯10が固化した後、成形品を脱型することができる。
In order to perform casting with the centrifugal casting apparatus 1E, first, the molten metal 10 is formed by performing induction heating of the metal material in a state where the rotation driving unit 3 is stopped.
At this time, since the entire upper surface side of the mold 4 is electromagnetically shielded, it is possible to reliably prevent the magnetic lines of force from entering the mold 4 through the molten metal inlet 4a. As a result, the temperature rise of the mold 4 due to induction heating can be reliably prevented.
Next, when the molten metal 10 reaches the vicinity of the molding start temperature, the rotation driving unit 3 starts to rotate and the mold 4 is rotated. When the mold 4 reaches a certain number of revolutions, the electromagnetic shield plate 15 moves to the second position, so that the upper part of the through-hole 12a is opened.
When the molten metal 10 reaches the molding start temperature and the upper part of the through-hole 12a is opened, induction heating is stopped and the molten metal 10 is dropped.
Hereinafter, similarly to the second embodiment, after the molten metal 10 is solidified, the molded product can be removed.

遠心鋳造装置1Eによれば、第2の実施形態に比べて、誘導加熱時の磁束の漏れによる金型4の温度上昇をさらに抑制することができるため、冷却速度の低下をさらに低減することができる。
また、シールド退避機構16は、金型4の回転に伴って錘16bに作用する遠心力によって、電磁シールド板15の移動を行うため、シールド退避機構16に専用の動力源や制御手段を備える必要がない。このため装置構成が簡素となる。
また、遠心鋳造装置1Eでは、例えば、装置のトラブルによって金属材料の誘導浮遊に失敗し、金属材料や加熱途中の溶湯が落下してしまった場合でも、電磁シールド板15によって、これらの金属材料や加熱途中の溶湯が溶湯注入口4a内に入り込むことがない。このため、金型4内を清掃したり、金型4をセットし直したりする必要がないため、成形のやり直しが容易となる。
According to the centrifugal casting apparatus 1E, the temperature increase of the mold 4 due to the leakage of magnetic flux during induction heating can be further suppressed as compared with the second embodiment, so that the decrease in the cooling rate can be further reduced. it can.
Further, since the shield retracting mechanism 16 moves the electromagnetic shield plate 15 by the centrifugal force acting on the weight 16b as the mold 4 rotates, the shield retracting mechanism 16 needs to have a dedicated power source and control means. There is no. This simplifies the apparatus configuration.
Further, in the centrifugal casting apparatus 1E, for example, even if the metal material fails to be inductively floated due to troubles of the apparatus, and the metal material or the molten metal in the middle of heating falls, the electromagnetic shield plate 15 causes these metal materials or The molten metal in the middle of heating does not enter the molten metal inlet 4a. For this reason, since it is not necessary to clean the inside of the metal mold | die 4 or to reset the metal mold | die 4, it becomes easy to redo shaping | molding.

なお、上記の第1の実施形態の説明では、電磁シールド5は、中心軸Oに沿う方向から見たときに、金型4側の最小のコイル内周よりも径方向外側の領域(図3における円Cよりも径方向外側)に設けられるとともに、金型4側の最小のコイル内周よりも径方向内側の領域にも電磁シールド5が設けられている場合の例で説明した。
電磁シールド5は、少なくとも、中心軸Oに沿う方向から見たときに、金型4側の最小のコイル内周よりも径方向外側の領域に位置していれば、下側コイル部7Bによる磁力線が電磁シールド5に侵入することが可能である。したがって、貫通口5aの内径Dを金型4側の最小のコイル内周の内径Dよりも大きくした構成としてもよい。
また、電磁シールド5は、中心軸Oに沿う方向から見たときに、誘導加熱コイル7の最大外径Dmaxを外径とし、金型4側の最小のコイル内周の内径Dを内径とする輪帯状の領域と重なる範囲に設けることがより好ましい。
また、他の実施形態における貫通口12aの内径Dも同様である。
In the description of the first embodiment, the electromagnetic shield 5 is a region radially outward from the smallest coil inner periphery on the mold 4 side when viewed from the direction along the central axis O 1 (see FIG. together provided radially outward) than circle C 1 of 3, described in the example in which the electromagnetic shield 5 is provided in the radially inner region than the inner circumference of the smallest coil of the mold 4.
Electromagnetic shield 5, at least when viewed from the direction along the center axis O 1, if positioned radially outer region than the peripheral within the smallest coil of the die 4 side due to the lower coil section 7B Magnetic field lines can penetrate the electromagnetic shield 5. Therefore, it may be an inner diameter D 1 of the through-hole 5a as a configuration in which greater than the inner diameter D B of the inner periphery of the smallest coil of the mold 4.
The electromagnetic shield 5, when viewed from the direction along the center axis O 1, the maximum outer diameter D max of the induction heating coil 7 to the outer diameter, the inner periphery of the smallest coil of the die 4 side inner diameter D B More preferably, it is provided in a range that overlaps the ring-shaped region having an inner diameter.
The same applies internal diameter D 1 of the through hole 12a in the other embodiments.

また、上記の第1の実施形態の説明では、電磁シールド5の形状が、円環状の場合の例で説明したが、電磁シールド5は、内周および外周が多角形状を有する孔あき板であってもよい。この場合、多角形形状は、中心軸に関して回転対称であればより好ましい。   In the description of the first embodiment, the electromagnetic shield 5 has been described as an example in which the shape of the electromagnetic shield 5 is an annular shape. However, the electromagnetic shield 5 is a perforated plate having a polygonal inner periphery and outer periphery. May be. In this case, it is more preferable if the polygonal shape is rotationally symmetric with respect to the central axis.

また、上記第3の実施形態では、電磁シールド13の管内径が一定の割合で縮径された場合の例で説明したが、縮径の割合は軸方向に変化していてもよい。
また、電磁シールド13の管形状は、軸方向に下側に縮径される形状には限定されず、誘導加熱コイル7の下端部を下方側および側方を覆う適宜の断面形状を採用することができる。
また、電磁シールド13は、下側に底面を有する有底管状部材とし、この底面の中心部に貫通孔を設けて下側開口部13bとした形状を採用してもよい。
また、図7では、電磁シールド13は、下側コイル部7Bの最下段のコイル巻線の側方を覆うように描かれているが、上側開口部13aはさらに上方に延ばされ、複数段のコイル巻線の側方を覆う形状としてもよい。放射温度計9による測定を妨げない限り、下側コイル部7Bの全体の側方を覆う形状に設けてもよい。
In the third embodiment, the example in which the pipe inner diameter of the electromagnetic shield 13 is reduced at a constant rate has been described. However, the ratio of the reduced diameter may be changed in the axial direction.
Moreover, the tube shape of the electromagnetic shield 13 is not limited to a shape whose diameter is reduced downward in the axial direction, and an appropriate cross-sectional shape that covers the lower side and the side of the lower end portion of the induction heating coil 7 is adopted. Can do.
Further, the electromagnetic shield 13 may be a bottomed tubular member having a bottom surface on the lower side, and a shape in which a through hole is provided at the center of the bottom surface to form the lower opening 13b.
Further, in FIG. 7, the electromagnetic shield 13 is drawn so as to cover the side of the lowermost coil winding of the lower coil portion 7B, but the upper opening 13a is further extended upward to form a plurality of steps. It is good also as a shape which covers the side of this coil winding. As long as the measurement by the radiation thermometer 9 is not disturbed, it may be provided in a shape that covers the entire side of the lower coil portion 7B.

また、上記第3の実施形態の第2変形例の説明では、遠心鋳造装置1Dが、電磁シールド13と電磁シールド12とを備える場合の例で説明したが、電磁シールド12のみで、必要な電磁シールド効果が得られる場合には、電磁シールド13は、比透磁率が低い材質で形成された部材に置き換え、単に、溶湯10の跳ね上がりから下側コイル部7Bを保護する保護部材としてもよい。   In the description of the second modification of the third embodiment, the centrifugal casting apparatus 1D has been described as an example in which the electromagnetic shield 13 and the electromagnetic shield 12 are provided. When the shielding effect is obtained, the electromagnetic shield 13 may be replaced with a member formed of a material having a low relative permeability, and may simply be a protective member that protects the lower coil portion 7B from the splash of the molten metal 10.

また、上記第4の実施形態の説明では、誘導加熱開始時には、金型4の回転を停止しておく場合の例で説明したが、錘16bに作用するによって、電磁シールド板15が貫通口12aを覆う位置からずれない程度の速度で金型4を回転させておき、誘導加熱を終了する直前に回転を加速して、電磁シールド板15が第2の位置に移動するようにしてもよい。
また、第1の位置から第2の位置までの移動時間を、溶湯10の落下時間よりも短くすることができる場合には、誘導加熱を終了すると同時に、回転を開始または加速するようにしてもよい。
In the description of the fourth embodiment, the example in which the rotation of the mold 4 is stopped at the start of induction heating has been described. However, the electromagnetic shield plate 15 acts on the weight 16b to cause the electromagnetic shield plate 15 to pass through the through-hole 12a. Alternatively, the mold 4 may be rotated at a speed that does not deviate from the position where the electromagnetic shield is covered, and the electromagnetic shield plate 15 may be moved to the second position by accelerating the rotation immediately before finishing the induction heating.
Moreover, when the moving time from the first position to the second position can be made shorter than the dropping time of the molten metal 10, the induction heating is finished and the rotation is started or accelerated at the same time. Good.

また、上記第4の実施形態の説明では、錘16bが、遠心力によって回転移動することによって、径方向外側および周方向に沿って移動する場合の例で説明したが、錘16bおよびコイルバネ16fを金型4上で径方向に沿って配置し、錘16b、電磁シールド板15が径方向に沿ってスライド移動する構成としてもよい。   In the description of the fourth embodiment, the example in which the weight 16b moves along the radially outer side and the circumferential direction by rotating and moving by centrifugal force has been described. However, the weight 16b and the coil spring 16f are replaced with each other. It is good also as a structure arrange | positioned along the radial direction on the metal mold | die 4, and the weight 16b and the electromagnetic shielding board 15 slide-moving along a radial direction.

また、上記第4の実施形態の説明では、シールド退避機構16が、電磁シールドの一部である電磁シールド板15を金型4の溶湯注入口4a上から退避するように移動する場合の例で説明した。
ただし、シールド移動機構は、金型と誘導加熱コイルとの間に配置された電磁シールドの全部を、金型に対して誘導加熱コイルの径方向に移動して、金型上から退避させる構成としてもよい。
例えば、上記第1の実施形態において、電磁シールド5を、貫通口5aが削除された円板状の電磁シールドに置き換え、電磁シールド支持部材6に代えて電磁シールドを誘導加熱コイル7の径方向に進退させるマニピュレータを設けてシールド移動機構とし、溶湯10を落下させる直前に、このシールド移動機構によって電磁シールド全体を溶湯注入口4a上から退避させる構成としてもよい。また、電磁シールドの外径を金型4の外径と一致させておくと、上記第4の実施形態と同様に、金型4の全体を電磁シールドできるため、より好ましい。
In the description of the fourth embodiment, the shield retracting mechanism 16 is an example in which the electromagnetic shield plate 15, which is a part of the electromagnetic shield, moves so as to retract from the molten metal inlet 4 a of the mold 4. explained.
However, the shield moving mechanism is configured to move all of the electromagnetic shield arranged between the mold and the induction heating coil in the radial direction of the induction heating coil with respect to the mold and retract from the mold. Also good.
For example, in the first embodiment, the electromagnetic shield 5 is replaced with a disk-shaped electromagnetic shield from which the through-hole 5 a is deleted, and the electromagnetic shield is replaced with the electromagnetic shield support member 6 in the radial direction of the induction heating coil 7. A manipulator for advancing and retreating may be provided as a shield moving mechanism, and the entire electromagnetic shield may be retracted from the molten metal inlet 4a by the shield moving mechanism immediately before the molten metal 10 is dropped. In addition, it is more preferable to make the outer diameter of the electromagnetic shield coincide with the outer diameter of the mold 4 because the entire mold 4 can be electromagnetically shielded as in the fourth embodiment.

また、上記の各実施形態の説明では、誘導加熱コイル7が誘導浮遊加熱コイルの場合の例で説明したが、溶湯を浮遊させない誘導加熱コイルを用いて、るつぼ内に溶湯を形成し、成形開始温度に達した溶湯をるつぼから落下させる構成としてもよい。   In the above description of each embodiment, the induction heating coil 7 is an induction floating heating coil. However, the induction heating coil that does not float the molten metal is used to form the molten metal in the crucible and start forming. It is good also as a structure which drops the molten metal which reached temperature from a crucible.

また、上記の各実施形態、変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。   In addition, all the constituent elements described in the above embodiments and modifications can be implemented in appropriate combination within the scope of the technical idea of the present invention.

1、1A、1B、1C、1D、1E 遠心鋳造装置
3 回転駆動部
4 金型
4a 溶湯注入口
4c キャビティ
4d 金型上面
5、12、13、13A 電磁シールド
5a、12a 貫通口
7 誘導加熱コイル
7A 上側コイル部
7B 下側コイル部
10 溶湯
11、13c 低透磁率層
11a 貫通口
13b 下側開口部(貫通口)
15 電磁シールド板(電磁シールド)
16 シールド退避機構(シールド移動機構)
16b 錘
16f コイルバネ
F 遠心力
、M、M、M 磁力線
中心軸
回転中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E Centrifugal casting apparatus 3 Rotation drive part 4 Mold 4a Molten metal injection port 4c Cavity 4d Mold upper surface 5, 12, 13, 13A Electromagnetic shield 5a, 12a Through-hole 7 Induction heating coil 7A Upper coil part 7B Lower coil part 10 Molten metal 11, 13c Low magnetic permeability layer 11a Through-hole 13b Lower-side opening (through-hole)
15 Electromagnetic shield plate (electromagnetic shield)
16 Shield retraction mechanism (shield movement mechanism)
16b spindle 16f coil spring F the centrifugal force M 1, M 2, M 3 , M 4 field lines O 1 the center axis O 2 rotation axis

Claims (8)

金属材料を電磁誘導加熱して溶湯を得るための誘導加熱コイルと、
前記溶湯を注入して鋳造成形を行うキャビティと該キャビティに前記溶湯を注入するための溶湯注入口とを有し、該溶湯注入口が前記誘導加熱コイルの下方に配置された金型と、
前記誘導加熱コイルと前記金型との間に設けられた電磁シールドとを備え、
該電磁シールドは、前記誘導加熱コイルの中心軸に沿う方向から見て、少なくとも前記誘導加熱コイルの前記金型側の最小のコイル内周よりも径方向外側の領域に設けられた
ことを特徴とする遠心鋳造装置。
An induction heating coil for obtaining a molten metal by electromagnetic induction heating of a metal material;
A mold for injecting the molten metal to perform casting and a molten metal inlet for injecting the molten metal into the cavity, and a mold in which the molten metal inlet is disposed below the induction heating coil;
An electromagnetic shield provided between the induction heating coil and the mold,
The electromagnetic shield is provided at least in a region radially outside the smallest coil inner circumference on the mold side of the induction heating coil as viewed from the direction along the central axis of the induction heating coil. Centrifugal casting equipment.
前記誘導加熱コイルは、前記溶湯を誘導浮遊させる誘導浮遊加熱コイルであり、
前記電磁シールドは、前記誘導加熱コイルの中心軸に沿う方向から見て、前記コイル内周よりも径方向内側の領域にも設けられるとともに、前記溶湯を通過させる貫通口を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の遠心鋳造装置。
The induction heating coil is an induction floating heating coil that induces and floats the molten metal,
The electromagnetic shield is provided in a region radially inward from the inner circumference of the coil when viewed from the direction along the central axis of the induction heating coil, and has a through-hole through which the molten metal passes. The centrifugal casting apparatus according to claim 1.
前記電磁シールドの少なくとも一部の配置位置を前記金型に対して前記誘導浮遊コイルの径方向に移動するシールド移動機構を備える
ことを特徴とする請求項1または2に記載の遠心鋳造装置。
The centrifugal casting apparatus according to claim 1, further comprising a shield moving mechanism that moves an arrangement position of at least a part of the electromagnetic shield in a radial direction of the induction floating coil with respect to the mold.
前記電磁シールドと前記金型との間に、前記電磁シールドに比べて比透磁率が低い低透磁率層を有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の遠心鋳造装置。
The centrifugal casting apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a low permeability layer having a relative permeability lower than that of the electromagnetic shield between the electromagnetic shield and the mold. .
前記電磁シールドは、前記低透磁率層を介して、前記金型上に固定されている
ことを特徴とする請求項4に記載の遠心鋳造装置。
The centrifugal casting apparatus according to claim 4, wherein the electromagnetic shield is fixed on the mold through the low magnetic permeability layer.
前記低透磁率層は、前記電磁シールドからの伝熱を抑制する断熱層を有する
ことを特徴とする請求項4または5に記載の遠心鋳造装置。
The centrifugal casting apparatus according to claim 4, wherein the low magnetic permeability layer has a heat insulating layer that suppresses heat transfer from the electromagnetic shield.
前記電磁シールドは、前記誘導加熱コイルと前記金型との間の中間よりも前記誘導加熱コイル側に配置された
ことを特徴とする請求項2に記載の遠心鋳造装置。
The centrifugal casting apparatus according to claim 2, wherein the electromagnetic shield is disposed closer to the induction heating coil than an intermediate between the induction heating coil and the mold.
前記電磁シールドの前記金型側に、前記電磁シールドに比べて比透磁率が低い低透磁率層が設けられた
ことを特徴とする請求項7に記載の遠心鋳造装置。
The centrifugal casting apparatus according to claim 7, wherein a low permeability layer having a lower relative permeability than that of the electromagnetic shield is provided on the mold side of the electromagnetic shield.
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