JP2015116588A

JP2015116588A - 精密鋳造方法並びに精密鋳造用の溶湯製造装置

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Publication number: JP2015116588A
Application number: JP2013261321A
Authority: JP
Inventors: 博内堀; Hiroshi Uchibori; 靖明品田; Yasuaki Shinada; 直美田辺; Naomi Tanabe; 浩史吉野; Hiroshi Yoshino; 貴大山崎; Takahiro Yamazaki; 池田　直樹; Naoki Ikeda; 直樹池田; 武彦栗原; Takehiko Kurihara
Original assignee: HAYAKAWA CO Ltd; TOKYO ROSUTO WAX KOGYO KK
Current assignee: HAYAKAWA CO Ltd; TOKYO ROSUTO WAX KOGYO KK
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP5806727B2

Abstract

【課題】高剛性，高耐磨耗性などの特性を有し、複雑な形状でも寸法精度の高い鋳造が行え、このようにニアネットシェイプのためたとえ高硬度であっても鋳造後の機械加工が少なくて済むため加工の問題も軽減され、表面粗度も改善でき、しかも、鋳造欠陥が少ないため、不良が生じにくい優れた品質の鋳造品を提供できる優れた精密鋳造方法並びに精密鋳造用の溶湯製造装置を提供すること。【解決手段】ロストワックス法で製造した鋳型１に、セラミックス粒子２を分散させたセラミックス粒子分散金属溶湯３を流し込み鋳造する精密鋳造方法であって、溶解させた金属４とセラミックス粒子２とを減圧状態下で攪拌混合した前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を、不活性ガス雰囲気状態の下で注出して鋳型１に流し込み鋳造する精密鋳造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ロストワックス法で製造した鋳型に金属溶湯（溶融金属）を流し込み鋳造する精密鋳造方法並びに精密鋳造用の溶湯製造装置に関するものである。

例えば、プリント基板製造装置であるチップマウンター装置の駆動部品や車両用ブレーキ材などは、軽量で高剛性，高耐磨耗性，高熱伝導性などの特性が要望されることから、アルミニウム合金にセラミックス粒子を混合したセラミックス粒子分散アルミニウム合金を用い、溶解鋳造法により製造しているものがある。

例えば、ＳｉＣ粒子などのセラミックス粒子とアルミニウム合金とを混合したセラミックス粒子分散アルミニウム合金（通称ＭＭＣ材）を用いれば、軽量で高剛性の鋳造品となるため、例えばチップマウンター装置の駆動部品などは、このＭＭＣ材の溶湯を砂型鋳造法で製造した鋳型に流し込んで鋳造している。

しかしながら、軽量且つ高剛性に鋳造できるが、砂型鋳物のため、ニアネットシェイプに鋳造できないために、即ち、所望の寸法精度に鋳造できず細かな形状を得ることができないために、鋳造後に多くの機械加工が必要となる。

また、その鋳造品には、砂型鋳造という製造方法に起因した多数のガスホール欠陥が内在しているため、不良品となったり、機械加工時にそのガスホール欠陥が刃物を破損するなどの問題がある。また更に、機械加工が多いためにコスト高にもなるし、砂型鋳物のため表面粗度も悪く外観も悪いなどの問題もある。

また一方、セラミックス粒子分散金属は、セラミックス粒子と金属溶湯との混合割合を変えることにより材料特性を変えることが可能であり、セラミックス粒子の混合割合を３０vol.％以上とすると更に高剛性・高耐磨耗性などの特性を向上させることができることから、この３０vol.％以上とした際の材料特性を活用する用途の部品をこのような材料で鋳造することが期待されている。

しかしながら、セラミックス粒子の体積率をこのように３０vol.％以上とすると、硬度が高くなり機械加工が非常に困難となり、工具にはダイヤモンドが必要で且つ剛性の高い機械加工設備が必要となる。

また、材料に含まれているセラミックス粒子（例えばＳｉＣ粒子）の影響で機械加工設備の磨耗も早くなったり、材料がこのように硬いため、機械加工設備に掛かる負担が大きく機械加工設備の寿命も短くなってしまう。

そこで、この鋳造後の機械加工を少なくて済むようにするために、寸法精度が良く、複雑な形状でも鋳造できニアネットシェイプの鋳造が行えるロストワックス法によって鋳型を製造し、このセラミックス鋳型にセラミックス粒子分散金属溶湯を流し込み鋳造する精密鋳造方法を用いることで、高剛性・高耐磨耗性などの鋳造品をニアネットシェイプに鋳造できるようにすることを考え、開発に取り組んだ。

しかしながら、セラミックス粒子の体積率（混合割合）を大きくして高剛性・高耐磨耗性を向上させると、金属溶湯（溶融金属）の粘性が高まり、複雑な形状でも精度良くニアネットシェイプに鋳造する精密鋳造においては、混合時や鋳造時に空気を巻き込んでガスホールなどによる鋳造欠陥が生じるおそれがあり、また溶融金属の押し湯不足によるポロシティなどの鋳造欠陥も多くなり、製品化（実用化）が困難となることを見い出した。

本発明は、このような問題をも解決したもので、高剛性，高耐磨耗性などの特性を有し、複雑な形状でも寸法精度の高い鋳造が行え、このようにニアネットシェイプのためたとえ高硬度であっても鋳造後の機械加工が少なくて済むため加工の問題も軽減され、表面粗度も改善でき、しかも、鋳造欠陥が少ないため、不良が生じにくい優れた品質の鋳造品を提供できる優れた精密鋳造方法並びに精密鋳造用の溶湯製造装置を提供することを目的としている。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

ロストワックス法で製造した鋳型１に、セラミックス粒子２を分散させたセラミックス粒子分散金属溶湯３を流し込み鋳造する精密鋳造方法であって、溶湯製造装置Ａを用いて、溶解させた金属４とセラミックス粒子２とを減圧状態の下で攪拌混合して前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を製造する溶湯製造工程Ｃ１と、前記溶湯製造装置Ａを傾動して注口７より前記セラミック粒子分散金属溶湯３を注出して前記鋳型１に流し込み鋳造する鋳造工程Ｃ２とから成り、前記溶湯製造工程Ｃ１は、前記溶解させた金属４と前記セラミックス粒子２とを収納する前記溶湯製造装置Ａの収納部８を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部８内を減圧させる減圧装置９を設けて、この収納部８を真空チャンバー５に設けた構成とし、この収納部８に攪拌装置10を設けて、前記攪拌混合を前記真空チャンバー５内で行う工程とし、前記鋳造工程Ｃ２は、前記溶湯製造装置Ａの前記収納部８を設けた前記真空チャンバー５を傾動自在に設けると共に、この真空チャンバー５に前記収納部８内の前記セラミック粒子分散金属溶湯３を注出する注口７を開閉自在に設けて、この真空チャンバー５を注湯自在な真空チャンバー注湯器５に構成し、この真空チャンバー注湯器５を傾けることで、前記開口させた注口７から真空チャンバー注湯器５の前記収納部８内に収納している前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出する際、この収納部８内の前記セラミックス粒子分散金属溶湯３の溶湯表面を真空チャンバー注湯器５内に送り込む不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出して前記鋳型１に流し込み鋳造する工程とすることを特徴とする精密鋳造方法に係るものである。

また、前記溶湯製造装置Ａの本体部となる前記真空チャンバー注湯器５を傾けて、この真空チャンバー注湯器５内に設けた溶解ルツボたる前記収納部８内に収納している前記セラミック粒子分散金属溶湯３を、前記開口させた注口７より注出して、前記鋳型１に直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段６を用いて流し込み鋳造する前記鋳造工程Ｃ２は、前記真空チャンバー注湯器５内の減圧を解除して、この真空チャンバー注湯器５内に前記不活性ガスを注入する不活性ガス供給装置11により、この真空チャンバー注湯器５内に不活性ガスを送り込み前記収納部８内のセラミックス粒子分散金属溶湯３の溶湯表面を不活性ガスで覆いながら、この真空チャンバー注湯器５内の前記収納部８内に収納している前記セラミック粒子分散金属溶湯３を、前記開口させた注口７より注出することを特徴とする請求項１記載の精密鋳造方法に係るものである。

また、前記溶湯製造装置Ａの本体部となる前記真空チャンバー注湯器５を傾けて前記注口７より注出した前記セラミック粒子分散金属溶湯３を、ロストワックス法で製造した前記鋳型１に流し込み鋳造する際、この鋳型１への流し込み鋳造も減圧状態の下で行うことを特徴とする請求項２記載の精密鋳造方法に係るものである。

また、前記金属４はアルミニウム若しくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の精密鋳造方法に係るものである。

また、溶解した若しくは溶解する金属４とセラミックス粒子２とを収納する収納部８と、この収納部８に収納した金属４とセラミックス粒子２とを加熱する加熱装置12と、この加熱装置12により前記溶解した若しくは溶解保持する金属４とセラミックス粒子２とを攪拌混合する攪拌装置10とを備えてセラミックス粒子分散金属溶湯３を製造する溶湯製造装置であって、前記収納部８を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部８内を減圧する減圧装置９を備えて、この収納部８を真空チャンバー５に設けた構成として、減圧状態の下で前記攪拌装置10により前記収納部８内の前記溶解した金属４と前記セラミックス粒子２との攪拌混合を行うように構成し、前記収納部８内で混合した前記セラミック粒子分散金属溶湯３を注出する注口７を開閉自在に設けると共に、傾けることで前記開口させた注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出する傾動装置13を備えて、前記真空チャンバー５を注湯自在な真空チャンバー注湯器５として構成し、この真空チャンバー注湯器５内に前記減圧装置９による減圧を解除した後不活性ガスを注入して、この真空チャンバー注湯器５の前記収納部８内に収納した前記セラミック粒子分散金属溶湯３の溶湯表面上を不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出する不活性ガス供給装置11を備えたことを特徴とする精密鋳造用の溶湯製造装置に係るものである。

また、前記減圧装置９との連結を解除し、前記真空チャンバー注湯器５内に前記不活性ガス供給装置11により不活性ガスを送り込んでいる状態で前記傾動装置13により真空チャンバー注湯器５を傾動させて、前記開口させた注口７からロストワックス法で製造した前記鋳型１に、前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段６を用いて流し込み鋳造するように構成したことを特徴とする請求項５記載の精密鋳造用の溶湯製造装置に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、高剛性，高耐磨耗性などの特性を有し、複雑な形状でも寸法精度の高い鋳造が行え、このようにニアネットシェイプのためたとえ高硬度であっても鋳造後の機械加工が少なくて済むため加工の問題も軽減され、表面粗度も改善でき、しかも、鋳造欠陥が少ないため、不良が生じにくい優れた品質の鋳造品を提供できる優れた精密鋳造方法となる。

即ち、本発明は、セラミックス粒子と金属溶湯との攪拌混合時に空気の巻き込みを防止できるため、ガスホールなどの鋳造欠陥を防止でき、特にこの攪拌混合を真空状態（減圧状態）の下で行うと共に、攪拌混合後、そのまま傾けることで注出し、そのまま直接あるいは樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段を介して鋳型に流し込むことができるため、注出する際にも空気が入り込むことが防止できる。

言い換えると、本発明は、溶湯製造装置の溶解ルツボ（収納部）を密閉自在にして減圧可能な真空チャンバーに設けた構成とすると共に、この真空チャンバーを傾けることで注湯できる注湯自在な真空チャンバー注湯器として構成し、この真空チャンバー注湯器の収納部内で攪拌混合を行い、減圧解除後にこの溶湯製造装置の本体部たる真空チャンバー注湯器を傾けることで、開口させた注口から攪拌混合したセラミック粒子分散金属溶湯を注出できるため、攪拌混合後、注出のために真空チャンバーから取り出す作業も不要となるため、注出する際にも空気が入り込むことが防止でき、また作業効率も良く、一層優れた精密鋳造方法となる。

しかも本発明は、この注出時に不活性ガスを真空チャンバー注湯器内に送り込んで収納部内のセラミック粒子分散金属溶湯の溶湯表面を覆い、この不活性ガス雰囲気状態の下で開口した注口から注出できるため、このような簡易な手法で空気の入り込みを一層防止でき、一層鋳物欠陥が生じにくい優れた品質の鋳造品を得ることができる精密鋳造方法となる。

また、請求項２記載の発明においては、簡易な構成で本発明を実現でき、一層実用性に優れた精密鋳造方法となる。

また、請求項３記載の発明においては、攪拌混合後、鋳型に流し込み鋳造する際にも、空気の入り込みを防止でき、一層鋳物欠陥が生じにくい優れた品質の鋳造品を得ることができる精密鋳造方法となる。

また、請求項４記載の発明においては、軽量で用途の多いアルミ鋳造に前記作用・効果が発揮されるため、極めて実用性に優れた精密鋳造方法となる。

また、請求項５，６記載の発明においては、前記発明を実現できる画期的な精密鋳造用の溶湯製造装置となる。

本実施例の溶湯製造装置の概略構成説明正面図である。本実施例の溶湯製造装置の本体部たる真空チャンバー注湯器の上部を開口した材料投入時の説明正面図である。本実施例の溶湯製造装置の減圧状態下での攪拌混合時の説明正断面図である。本実施例の溶湯製造装置の本体部たる真空チャンバー注湯器内に、攪拌混合後減圧を解除した後不活性ガスを送り込みながら注口から傾動注出する際の説明側面図である。本実施例の溶湯製造装置の本体部たる真空チャンバー注湯器内に、攪拌混合後減圧を解除した後不活性ガスを送り込みながら注ぎ口から傾動注出して、減圧状態下で鋳型に導入手段を介して誘導注出することを示す概略構成説明図である。本実施例の溶湯製造装置の真空チャンバー注湯器と減圧装置とを分断部で分断することを示す分断部の説明分解斜視図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

ロストワックス法により製造した鋳型にて鋳造するため、寸法精度の高い鋳造品が提供でき、ニアネットシェイプのため機械加工が少なくて済む。

また、セラミックス粒子と金属溶湯（溶融金属）とを均一に混合したセラミックス粒子分散金属溶湯を鋳型に流し込み鋳造するため、高剛性・高耐磨耗性を高めることができ、セラミックス粒子の体積率（混合割合）を例えば３０vol.％以上とすれば、更に前記特性が高まる。

従って、寸法精度の高い精密鋳造のため、たとえこのようにセラミックス粒子の体積率を大きくして高剛性となり鋳造後の機械加工が困難となっても、ニアネットシェイプのため機械加工もわずかで済み、ニーズに応じた特性の鋳造品を提供できることとなる。

しかも、このようにセラミックス粒子分散金属を用いて鋳造品の高剛性・高耐磨耗性を高めることでその金属溶湯の粘度が上がっても、このセラミックス粒子分散金属溶湯を製造する際に、減圧状態の下攪拌混合し、注出する際には、不活性ガス雰囲気状態の下、即ちセラミック粒子分散金属溶湯の表面へ不活性ガスを送り込んでセラミック粒子分散金属溶湯の表面を不活性ガスで覆った状態で開口した注口から注出するため、空気の巻き込みが効率良く確実に防止され、ガスホールなどの鋳造欠陥の極めて少ない高品位な精度の高い鋳物品を製造できることとなる。

また、ロストワックス法によりセラミックス鋳型により鋳造するため、鋳型からのガス吸収もなく、また鋳型は耐熱性を有し１０００℃まで鋳型温度を変えることが可能であるから、保温や冷却を工夫すれば、鋳造後の鋳造品の凝固コントロールもでき、引き巣の少ない健全な鋳造品を得られ、表面粗度も良好な寸法精度の高い鋳造品を提供できることとなる。

しかも、このように鋳型を鋳造時に適切な温度に加熱しておくことで、たとえこの金属溶湯の粘性が高くても湯回り不足による形状不良も一層防止できる。

また、例えばこの金属をアルミニウムやアルミニウム合金とすれば、軽量化も図れ、様々な用途に活用でき、極めて実用性に優れる。

また、例えばこのアルミニウムやアルミニウム合金の場合、溶湯の表面に酸化被膜が形成されるため、通常空気を巻き込むおそれも少ないが、本発明の如く高剛性・高耐磨耗性のためにセラミックス粒子を均一に攪拌混合する場合には、この攪拌混合により、表面の酸化被膜は破れ空気の巻き込みを生じるおそれが高まり、このセラミックス粒子の体積率（混合割合）を高めれば更に粘性が高まるから、この攪拌混合時や注出時の空気の入り込みのおそれは一層高まることになる。しかし本発明は、この攪拌混合を減圧状態の下で行うため、このような問題を解決できることとなる。

また、更に本発明は、セラミックス粒子と金属溶湯との攪拌混合時に空気の巻き込みを防止できるため、ガスホールなどの鋳造欠陥を防止でき、特にこの攪拌混合を真空状態（減圧状態）の下で行うと共に、攪拌混合後、注出のために真空チャンバーから取り出す作業も不要となり、そのまま傾けることで注出し鋳型に直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段を用いて流し込むことができるため、注出する際にも空気が入り込むことが防止でき、更に注出時に不活性ガスを送り込んで表面を覆う簡易な手法でこの空気の入り込みを更に一層防止でき、一層鋳物欠陥が生じにくい優れた品質の鋳造品を得ることができる精密鋳造方法並びに精密鋳造用の溶湯製造装置となる。

言い換えると、本発明は、溶湯製造装置の溶解ルツボ（収納部）を密閉自在にして減圧可能な真空チャンバーに設けた構成とすると共に、この真空チャンバーを傾けることで注湯できる注湯自在な真空チャンバー注湯器として構成し、この真空チャンバー注湯器の収納部内で攪拌混合を行い、減圧解除後にこの溶湯製造装置の本体部たる真空チャンバー注湯器を傾けることで、開口させた注口から攪拌混合したセラミック粒子分散金属溶湯を注出できるため、攪拌混合後、注出のために真空チャンバーから取り出す作業も不要となるため、注出する際にも空気が入り込むことが防止でき、また作業効率も良く、一層優れた精密鋳造方法並びに精密鋳造用の溶湯製造装置となる。

更に前述のように、攪拌混合後注出する際には、不活性ガス雰囲気状態の下、即ち真空チャンバー注湯器内へ不活性ガスを送り込んで収納部内のセラミック粒子分散金属溶湯の表面を不活性ガスで覆った状態で、開口した注口から注出するため、一層空気の巻き込みが効率良く確実に防止され、ガスホールなどの鋳造欠陥の極めて少ない高品位な精度の高い鋳物品を製造できることとなる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

ロストワックス法で製造したセラミックス鋳型１に、セラミックス粒子２を均一に混合（分散）させたセラミックス粒子分散金属溶湯３を流し込み鋳造する精密鋳造方法であって、具体的には軽量化等のためアルミニウム４を溶解させた溶湯とセラミックス粒子２とを攪拌混合して前記セラミックス粒子分散アルミニウム金属の溶湯３を製造する際、この攪拌混合を減圧状態（真空状態）の下で行う精密鋳造方法としている。

具体的に本実施例では、前記攪拌混合を真空チャンバー５内で行うが、単に、前記アルミニウム４とセラミックス粒子２とを加熱溶融し、攪拌して均一に混合する溶解ルツボを、取り出し自在に真空チャンバー内に設けて、この攪拌混合を真空チャンバー内で行うのではなく、本実施例では、この溶湯製造装置Ａの収納攪拌部分となる溶解ルツボを密閉自在な構成、具体的には溶解ルツボを真空チャンバー５内に設けた構成としている。

即ち、本実施例では、前記溶解させる金属４と前記セラミックス粒子２とを収納し攪拌混合する収納部８（溶解ルツボ）を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部８を減圧させる減圧装置９（真空ポンプ９）を設けて、この収納部８を前記真空チャンバー５に設けた構成とし、この収納部８に設けた攪拌装置10により前記攪拌混合を前記真空チャンバー５内で行うように構成した溶湯製造装置Ａにより本方法を行うように構成している。

具体的には、前記溶湯製造装置Ａの収納部８（溶解ルツボ）を用いて溶解させた金属４とセラミックス粒子２とを減圧状態の下で攪拌混合して前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を製造する溶湯製造工程Ｃ１と、前記溶解させた金属４と前記セラミックス粒子２とを収納する前記収納部８（溶解ルツボ）を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部８を減圧させる減圧装置９を設けて、この収納部８（溶解ルツボ）を真空チャンバー５内に収めた構成とし、この収納部８に攪拌装置10を設けて、前記攪拌混合を前記真空チャンバー５内で行う工程としている。

また、この真空チャンバー５の注口７より前記セラミック粒子分散金属溶湯３を注出して前記鋳型１に流し込み鋳造する鋳造工程Ｃ２は、この真空チャンバー５を傾動自在に設けると共に、この真空チャンバー５に注口７を開閉自在に設けて、この真空チャンバー５を傾けることで注湯自在な真空チャンバー注湯器５として構成し、更にこの真空チャンバー注湯器５を傾けることで、前記開口させた注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出する際、前記真空チャンバー注湯器５内の収納部８内に収納した前記セラミックス粒子分散金属溶湯３の溶湯表面を真空チャンバー注湯器５内に送り込む不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出して前記鋳型１に流し込み鋳造する工程としている。

即ち、本実施例は前述のように溶湯製造装置Ａの本体部たる前記真空チャンバー注湯器５内に設けた収納部８内で前記溶解させた金属４と前記セラミックス粒子２とを攪拌混合するものであり、本実施例のこの真空チャンバー注湯器５は、上部開口形の収納部８自体に閉塞蓋を設けるなどして開閉自在に密閉する構成としても良いが、本実施例では、上部開口形の収納部８を密閉自在で注湯可能な真空チャンバー注湯器５内に収めた構成とし、この収納部８を収めた真空チャンバー注湯器５を減圧装置９により減圧させて、この収納部８に設けた攪拌装置10により前記攪拌混合を減圧状態下で行い、この収納部８内で攪拌混合して製造した前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を、この収納部８を収めた構成の真空チャンバー注湯器５を傾け、前記開口させた注口７より前記鋳型１に直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段６を用いて流し込み鋳造する構成としている。

また、この注出の際、前記真空チャンバー注湯器５内の減圧を解除した後、この真空チャンバー注湯器５内に前記不活性ガスを注入する不活性ガス供給装置11により、この真空チャンバー注湯器５内の不活性ガスを送り込み、収納部８内のセラミックス粒子分散金属溶湯３の溶湯表面を不活性ガスで覆いながら、この傾けた真空チャンバー注湯器５の前記開口させた注口７よりセラミック粒子分散金属溶湯３を注出する精密鋳造方法としている。

更にこの本実施例の溶湯製造装置Ａについて説明する。

この溶湯製造装置Ａは、前述のように溶解した若しくは溶解する金属４とセラミックス粒子２とを収納する収納部８と、これを加熱する加熱装置12と、この溶解した金属４とセラミックス粒子２とを攪拌混合する攪拌装置10とを備えてセラミックス粒子分散金属溶湯３を製造する溶湯製造装置であって、これらを前述のように真空チャンバー注湯器５に設けた構成としている。

即ち、前述のように前記収納部８を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部８内を減圧する減圧装置９を備えて、この収納部８を真空チャンバー５内に設けた構成として、減圧状態の下で前記攪拌装置10により前記収納部８内の前記溶解した金属４と前記セラミックス粒子２との攪拌混合を行うように構成している。

そして、前記収納部８内で混合した前記セラミック粒子分散金属溶湯３を注出する注口７を開閉自在に設けると共に、傾けることで前記開口させた注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出する傾動装置13を備えて、前記真空チャンバー５を注湯自在な真空チャンバー注湯器５として構成している。

従って、真空チャンバー注湯器５内に収納部８（溶解ルツボ）を収めた構成とすることで、減圧状態の下で前記攪拌装置10により前記溶解した金属４と前記セラミックス粒子２との攪拌混合を行うことができるように構成している。

また、更にこの真空チャンバー注湯器５内に前記減圧装置９による減圧を解除した後不活性ガスを注入して、この真空チャンバー注湯器５の前記収納部８内に収納した前記セラミック粒子分散金属溶湯３の溶湯表面上を不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出する不活性ガス供給装置11を備えている。

即ち、この真空チャンバー注湯器５の前記収納部８内に収納した前記セラミック粒子分散金属溶湯３の溶湯表面上を不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口７から前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を注出することができる構成としている。

従って、本実施例では、前記減圧装置９との連結を解除し、前記真空チャンバー注湯器５内に前記不活性ガス供給装置11により不活性ガスを送り込んでいる状態で前記傾動装置13により真空チャンバー注湯器５を傾動させて、前記開口させた注口７からロストワックス法で製造した前記鋳型１に、前記セラミックス粒子分散金属溶湯３を直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段６を用いて流し込み鋳造するように構成している。

更に具体的に説明すると、傾動装置13は、支持台に溶湯製造装置Ａの本体部たる真空チャンバー注湯器５の両側部を枢着して傾動自在に支持固定し、注出に際して傾動駆動装置14を駆動させてこの真空チャンバー注湯器５を９０度傾動するように構成している。

また、この真空チャンバー注湯器５は、前述のように、前記上部開口形の収納部８を密閉自在に収めた構成とすると共に、この収納部８内のアルミニウム４を溶解し又は溶解状態を保持する温度に加熱可能なヒーターにより構成した前記加熱装置12を収納部８の周囲に設けた構成としている。

この収納部８等を収めた真空チャンバー注湯器５は、断熱部を備えた上側蓋部15が、起伏回動して上部開口部が密閉自在に開口する構成とし、この上側蓋部15に前記攪拌装置10を着脱自在に装着して収納部８を攪拌できる構成としている。

この上部開口部から収納部８内に、例えば溶解したアルミニウム４と所定量のセラミックス粒子２とを収納した状態で、上側蓋部15を閉塞し、攪拌装置10を装着することで収納部８を密閉し、この攪拌装置10の回転駆動部21の駆動により上側蓋部15から収納部８内に垂下した攪拌部16を回転することで収納部８内のセラミック粒子分散金属溶湯３を加熱保持しながら、前述のように減圧装置９による減圧状態下で攪拌混合できるように構成としている。

また、この真空チャンバー注湯器５の横部には開閉自在に構成した前記注口７を設け、この真空チャンバー注湯器５を傾動することでこの開口させた注口７から注出する構成としている。

本実施例では、この注口７からセラミック粒子分散金属溶湯３を注出する際には、不活性ガス供給装置11により不活性ガスを真空チャンバー注湯器５内に注入すると共に、注口７を閉塞していた閉塞キャップ22を取り外して開口させ、これに導入手段６、具体的には注出誘導管19を連結する構成としている。

また、この真空チャンバー注湯器５の上側蓋部15には、減圧装置９（真空ポンプ９）により減圧するための減圧用排気管17と、前記不活性ガス供給装置11により不活性ガス（例えばアルゴンガス）を真空チャンバー注湯器５内に注入するための不活性ガス注入管18とを連結している。

また、このように攪拌装置10によって減圧状態下（真空状態下）で攪拌混合してセラミック粒子分散金属溶湯３を製造した後注出する際、減圧装置９による減圧を解除すると共にこの減圧装置９との連結を解除し、不活性ガス供給装置11から真空チャンバー注湯器５内の収納部８内に不活性ガスを送り込み続けて、開口した注口７から不活性ガスを漏れ出させながら、この不活性ガスを真空チャンバー注湯器５内に充満させ収納部８内のセラミック粒子分散金属溶湯３の表面を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、セラミック粒子分散金属溶湯３を傾動注出するように構成している。

また、本実施例では、このように減圧装置９による減圧を解除しこの減圧装置９の本体部23（真空ポンプ）との連結を解除して、真空チャンバー注湯器５を９０度傾動できるようにするために、本体部23（真空ポンプ）と上側蓋部15と連結している減圧用排気管17とを遮断弁24で遮断し分断部25から分断されるように構成している。

また、不活性ガス供給装置11の不活性ガス供給部26と不活性ガス注入管18とにも遮断後に分断できる分断部25を同様に設けている。

また、この注口７からセラミック粒子分散金属溶湯３を注器（取り鍋）に注出し、この注器を移動して鋳型１に注出しても良いが、本実施例では、この注口７に前述のように注出誘導管19（樋）を連結し、この注出誘導管19を別の駆動用減圧装置27により減圧する鋳造用真空チャンバー20に配設し、この注出誘導管19を介して鋳造用真空チャンバー20内のタンディッシュ28に、セラミック粒子分散金属溶湯３を誘導注出して、この鋳造用真空チャンバー20内に配設した鋳型１に注出誘導管19やタンディッシュ28などの導入手段６を介して流し込むように構成して、鋳型１への流し込みも減圧状態下（真空状態下）で行うように構成しても良い。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

Ａ溶湯製造装置
Ｃ１溶湯製造工程
Ｃ２鋳造工程
１鋳型
２セラミックス粒子
３セラミックス粒子分散金属溶湯
４金属
５真空チャンバー，真空チャンバー注湯器
６導入手段
７注口
８収納部
９減圧装置
10 攪拌装置
11 不活性ガス供給装置
12 加熱装置
13 傾動装置

Claims

ロストワックス法で製造した鋳型に、セラミックス粒子を分散させたセラミックス粒子分散金属溶湯を流し込み鋳造する精密鋳造方法であって、溶湯製造装置を用いて、溶解させた金属とセラミックス粒子とを減圧状態の下で攪拌混合して前記セラミックス粒子分散金属溶湯を製造する溶湯製造工程と、前記溶湯製造装置を傾動して注口より前記セラミック粒子分散金属溶湯を注出して前記鋳型に流し込み鋳造する鋳造工程とから成り、前記溶湯製造工程は、前記溶解させた金属と前記セラミックス粒子とを収納する前記溶湯製造装置の収納部を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部内を減圧させる減圧装置を設けて、この収納部を真空チャンバーに設けた構成とし、この収納部に攪拌装置を設けて、前記攪拌混合を前記真空チャンバー内で行う工程とし、前記鋳造工程は、前記溶湯製造装置の前記収納部を設けた前記真空チャンバーを傾動自在に設けると共に、この真空チャンバーに前記収納部内の前記セラミック粒子分散金属溶湯を注出する注口を開閉自在に設けて、この真空チャンバーを注湯自在な真空チャンバー注湯器に構成し、この真空チャンバー注湯器を傾けることで、前記開口させた注口から真空チャンバー注湯器の前記収納部内に収納している前記セラミックス粒子分散金属溶湯を注出する際、この収納部内の前記セラミックス粒子分散金属溶湯の溶湯表面を真空チャンバー注湯器内に送り込む不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口から前記セラミックス粒子分散金属溶湯を注出して前記鋳型に流し込み鋳造する工程とすることを特徴とする精密鋳造方法。
前記溶湯製造装置の本体部となる前記真空チャンバー注湯器を傾けて、この真空チャンバー注湯器内に設けた溶解ルツボたる前記収納部内に収納している前記セラミック粒子分散金属溶湯を、前記開口させた注口より注出して、前記鋳型に直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段を用いて流し込み鋳造する前記鋳造工程は、前記真空チャンバー注湯器内の減圧を解除して、この真空チャンバー注湯器内に前記不活性ガスを注入する不活性ガス供給装置により、この真空チャンバー注湯器内に不活性ガスを送り込み前記収納部内のセラミックス粒子分散金属溶湯の溶湯表面を不活性ガスで覆いながら、この真空チャンバー注湯器内の前記収納部内に収納している前記セラミック粒子分散金属溶湯を、前記開口させた注口より注出することを特徴とする請求項１記載の精密鋳造方法。
前記溶湯製造装置の本体部となる前記真空チャンバー注湯器を傾けて前記注口より注出した前記セラミック粒子分散金属溶湯を、ロストワックス法で製造した前記鋳型に流し込み鋳造する際、この鋳型への流し込み鋳造も減圧状態の下で行うことを特徴とする請求項２記載の精密鋳造方法。
前記金属はアルミニウム若しくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の精密鋳造方法。
溶解した若しくは溶解する金属とセラミックス粒子とを収納する収納部と、この収納部に収納した金属とセラミックス粒子とを加熱する加熱装置と、この加熱装置により前記溶解した若しくは溶解保持する金属とセラミックス粒子とを攪拌混合する攪拌装置とを備えてセラミックス粒子分散金属溶湯を製造する溶湯製造装置であって、前記収納部を密閉自在に構成すると共に、この密閉した収納部内を減圧する減圧装置を備えて、この収納部を真空チャンバーに設けた構成として、減圧状態の下で前記攪拌装置により前記収納部内の前記溶解した金属と前記セラミックス粒子との攪拌混合を行うように構成し、前記収納部内で混合した前記セラミック粒子分散金属溶湯を注出する注口を開閉自在に設けると共に、傾けることで前記開口させた注口から前記セラミックス粒子分散金属溶湯を注出する傾動装置を備えて、前記真空チャンバーを注湯自在な真空チャンバー注湯器として構成し、この真空チャンバー注湯器内に前記減圧装置による減圧を解除した後不活性ガスを注入して、この真空チャンバー注湯器の前記収納部内に収納した前記セラミック粒子分散金属溶湯の溶湯表面上を不活性ガスで覆って、少なくともこの溶湯表面上を不活性ガスで覆った不活性ガス雰囲気状態の下で、前記注口から前記セラミックス粒子分散金属溶湯を注出する不活性ガス供給装置を備えたことを特徴とする精密鋳造用の溶湯製造装置。
前記減圧装置との連結を解除し、前記真空チャンバー注湯器内に前記不活性ガス供給装置により不活性ガスを送り込んでいる状態で前記傾動装置により真空チャンバー注湯器を傾動させて、前記開口させた注口からロストワックス法で製造した前記鋳型に、前記セラミックス粒子分散金属溶湯を直接又は樋・取り鍋若しくはタンディッシュなどの導入手段を用いて流し込み鋳造するように構成したことを特徴とする請求項５記載の精密鋳造用の溶湯製造装置。