JP2016153130A - Ultrasonic casting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳型に注入される前の溶湯に超音波振動を付与する超音波鋳造装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic casting apparatus that applies ultrasonic vibration to a molten metal before being poured into a mold.
従来から、鋳型に注入される前の溶湯に超音波振動を付与することによって、鋳造時に生成される結晶粒を微細化させることができることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。近年では、それを実現する超音波鋳造装置の開発が進められつつある。 Conventionally, it is known that crystal grains generated during casting can be refined by applying ultrasonic vibration to a molten metal before being poured into a mold (see, for example, Non-Patent Document 1). In recent years, development of an ultrasonic casting apparatus that achieves this has been underway.
例えば、鋳型への溶湯の注入に加圧気体(例えば、空気)を用いる低圧鋳造法では、鋳型が取り付けられたハウジングを含む鋳造装置が用いられる。ハウジングには、溶湯を保持するとともに溶湯の上方空間に鋳型への注入用の加圧気体が供給される加圧室が形成される。このような鋳造装置において、例えば、以下のような構成を採用すれば、超音波鋳造装置を得ることができる。 For example, in a low pressure casting method using pressurized gas (for example, air) for pouring molten metal into a mold, a casting apparatus including a housing to which the mold is attached is used. The housing is formed with a pressurizing chamber that holds the molten metal and is supplied with a pressurized gas for injection into the mold in a space above the molten metal. In such a casting apparatus, for example, if the following configuration is adopted, an ultrasonic casting apparatus can be obtained.
まず、超音波振動を発生する振動発生器を設ける必要がある。振動発生器は、熱による影響を回避するために、ハウジングの外部に配置することが望ましい。このため、振動発生器からハウジングおよび溶湯の上方空間を通過して溶湯まで延びる振動伝達体が設けられる。そうすると、振動伝達体とハウジングとの間で気密性を確保する必要がある。 First, it is necessary to provide a vibration generator that generates ultrasonic vibrations. The vibration generator is preferably arranged outside the housing in order to avoid the influence of heat. For this reason, a vibration transmission body is provided that extends from the vibration generator through the upper space of the housing and the molten metal to the molten metal. If it does so, it is necessary to ensure airtightness between a vibration transmission body and a housing.
一般的に、超音波振動の伝達に用いられる振動伝達体には、超音波振動による伸縮波形の節となる位置にフランジが設けられることがある。そこで、このフランジを利用してハウジングと振動伝達体との間をシールすることが考えられる。例えば、フランジとハウジングの間にシール部材を介在させ、フランジをボルトなどでハウジングに固定することによってフランジによりシール部材をハウジングに押し付ける。 Generally, a vibration transmission body used for transmission of ultrasonic vibration may be provided with a flange at a position that becomes a node of an expansion / contraction waveform due to ultrasonic vibration. Therefore, it is conceivable to seal between the housing and the vibration transmitting body using this flange. For example, a seal member is interposed between the flange and the housing, and the flange is fixed to the housing with a bolt or the like, whereby the seal member is pressed against the housing by the flange.
しかしながら、低圧鋳造法では、鋳型への溶湯の注入時に、引け巣や湯廻り不良といった鋳造欠陥を防止するために、加圧室の圧力を精密に制御する必要がある。そのためには、振動伝達体とハウジングとの間に非常に高い気密性が求められる。 However, in the low pressure casting method, it is necessary to precisely control the pressure in the pressurizing chamber in order to prevent casting defects such as shrinkage cavities and poor hot water circulation when pouring molten metal into the mold. For that purpose, very high airtightness is required between the vibration transmitting body and the housing.
上述したようなフランジによってシール部材をハウジングに押し付ける構成において高い気密性を得るには、シール部材のハウジングへの押付面積を大きく確保すればよい。そのためには、フランジを大型化しなければならない。 In order to obtain high airtightness in the configuration in which the seal member is pressed against the housing by the flange as described above, a large pressing area of the seal member to the housing may be ensured. For that purpose, the flange must be enlarged.
ところで、フランジでは、振動伝達体の超音波振動による部分的な伸縮により、フランジの外周面が振動伝達体の径方向に振動する。このフランジの外周面の振幅は、フランジが大型化すれば大きくなる。逆に言えば、上述したようにシール部材のハウジングへの押付面積を大きく確保するためにフランジを大型化すると、気密性は高くなるものの、フランジの外周面の大きな振幅がフランジのハウジングへの固定によって拘束されることになり、これにより振動伝達体に本来必要な軸方向の振動が減衰する。一方、フランジを小型化すれば、振動伝達体の軸方向の振動の減衰は抑制することはできるが、気密性が低下する。 By the way, in a flange, the outer peripheral surface of a flange vibrates to the radial direction of a vibration transmission body by the partial expansion-contraction by the ultrasonic vibration of a vibration transmission body. The amplitude of the outer peripheral surface of the flange increases as the flange increases in size. In other words, as described above, when the flange is enlarged in order to ensure a large pressing area of the seal member to the housing, the airtightness increases, but the large amplitude of the outer peripheral surface of the flange causes the flange to be fixed to the housing. As a result, the axial vibration originally required for the vibration transmitting body is attenuated. On the other hand, if the flange is downsized, the attenuation of vibration in the axial direction of the vibration transmitting body can be suppressed, but the airtightness is lowered.
そこで、本発明は、振動伝達体の軸方向の振動の減衰を抑制しながら高い気密性を得ることができる超音波鋳造装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the ultrasonic casting apparatus which can obtain high airtightness, suppressing the attenuation | damping of the vibration of the axial direction of a vibration transmission body.
前記課題を解決するために、本発明の超音波鋳造装置は、超音波振動を発生する振動発生器と、溶湯を保持するとともに前記溶湯の上方空間に鋳型への注入用の加圧気体が供給される加圧室を含むハウジングと、前記振動発生器から前記ハウジングおよび前記溶湯の上方空間を通過して前記溶湯まで延びる振動伝達体と、前記振動伝達体における超音波振動による伸縮波形の節となる位置に設けられた、前記ハウジングの外側で前記ハウジングと対向するフランジと、前記ハウジングと前記フランジの間に配置された、前記フランジの周囲に張り出す環状のシール部材と、前記ハウジングに固定されるホルダであって、前記フランジの外周面との間に隙間を形成し、前記シール部材の外周縁部を前記ハウジングに押し付ける周壁、および前記周壁と前記フランジの外周面との間の隙間を覆うように前記周壁から内向きに突出し、前記フランジと全周に亘って接触して前記フランジを前記シール部材を介して前記ハウジングに押し付けるリング部、を含むホルダと、を備える、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an ultrasonic casting apparatus of the present invention includes a vibration generator that generates ultrasonic vibrations, a molten metal that is held, and a pressurized gas that is injected into a mold is supplied to an upper space of the molten metal. A housing including a pressurized chamber, a vibration transmission body extending from the vibration generator through the housing and the upper space of the molten metal to the molten metal, and a node of an expansion and contraction waveform due to ultrasonic vibration in the vibration transmission body; A flange facing the housing outside the housing, an annular seal member projecting around the flange disposed between the housing and the flange, and fixed to the housing. A peripheral wall that forms a gap with the outer peripheral surface of the flange and presses the outer peripheral edge of the seal member against the housing; and A ring portion that protrudes inward from the peripheral wall so as to cover a gap between the wall and the outer peripheral surface of the flange, contacts the flange over the entire circumference, and presses the flange against the housing via the seal member And a holder including:
上記の構成によれば、シール部材はフランジとホルダの周壁とによってハウジングに押し付けられるため、シール部材のハウジングへの押付面積を大きく確保することができる。このため、フランジを小型化して振動伝達体の軸方向の振動の減衰を抑制することができ、このようにしても、シール部材とハウジングの間では高い気密性を得ることができる。さらに、ホルダの周壁とフランジの外周面との間の隙間によって振動伝達体の径方向におけるフランジの外周面の振動が許容されるため、振動伝達体の軸方向の振動の減衰をより効果的に抑制することができる。一方、フランジを小型化すると、フランジとシール部材の接触面積が減少するが、この接触面積の減少によるシール性の低下は、ホルダのリング部とフランジとの接触面積でカバーすることができる。従って、シール部材の両側で高い気密性を得ることができる。 According to the above configuration, since the seal member is pressed against the housing by the flange and the peripheral wall of the holder, a large pressing area of the seal member to the housing can be secured. For this reason, it is possible to reduce the size of the flange to suppress the vibration attenuation in the axial direction of the vibration transmitting body, and even in this case, high airtightness can be obtained between the seal member and the housing. In addition, since the vibration between the outer peripheral surface of the flange in the radial direction of the vibration transmission body is allowed by the gap between the peripheral wall of the holder and the outer peripheral surface of the flange, it is possible to more effectively attenuate the vibration in the axial direction of the vibration transmission body. Can be suppressed. On the other hand, when the flange is downsized, the contact area between the flange and the seal member decreases. However, the reduction in the sealing performance due to the decrease in the contact area can be covered by the contact area between the ring portion of the holder and the flange. Therefore, high airtightness can be obtained on both sides of the seal member.
上記の超音波鋳造装置は、前記ホルダのリング部と前記フランジとの間に介在する環状のシール材をさらに備えてもよい。この構成によれば、ホルダのリング部とフランジとの間に介在するシール材の弾性変形によってそれらのスムーズな相対移動が可能になる。従って、振動伝達体の軸方向の振動の減衰をいっそう抑制することができる。 The ultrasonic casting apparatus may further include an annular sealing material interposed between the ring portion of the holder and the flange. According to this configuration, the relative relative movement of the seal member interposed between the ring portion and the flange of the holder can be performed smoothly by elastic deformation thereof. Therefore, attenuation of vibration in the axial direction of the vibration transmitting body can be further suppressed.
本発明によれば、振動伝達体の軸方向の振動の減衰を抑制しながら高い気密性を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, high airtightness can be acquired, suppressing attenuation | damping of the vibration of the axial direction of a vibration transmission body.
図1に、本発明の一実施形態に係る超音波鋳造装置1を示す。この超音波鋳造装置1は、鋳型11が取り付けられたハウジング3と、超音波振動を発生する振動発生器13と、振動発生器13に接合された振動伝達体6を含む。
FIG. 1 shows an
ハウジング3は、高温を維持可能な断熱構造を有する炉体である。ハウジング3には、鋳型11の内部と注入路32を介して連通する加圧室5と、加圧室5と供給路31を介して連通する保持室4が形成されている。保持室4および加圧室5は、溶湯2を保持する。また、ハウジング3には、供給路31を開閉するゲート装置12が設けられており、ゲート装置12による供給路31の開閉によって保持室4から加圧室5への溶湯2の供給のオンオフが切り換えられる。
The
本実施形態では、鋳型11の注入口が下方に向かって開口しており、溶湯2が鋳型11内へ上向きに注入される。ただし、鋳型11内への溶湯2の注入方向は上向きに限られるものではなく、例えば横向きや下向きなどであってもよい。鋳型11は、特に限定されるものではなく、例えば、砂型であっても金型であってもよい。
In the present embodiment, the casting inlet of the
溶湯2を構成する金属は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金などである。
Although the metal which comprises the
加圧室5における溶湯2の上方空間51には、鋳型11への注入用の加圧気体が供給される。加圧気体は、空気であってもよいし、その他の気体(例えば、不活性ガス)であってもよい。本実施形態では、ハウジング3が加圧室5の天井を構成する蓋体52を含み、この蓋体52に加圧路53が設けられている。そして、加圧路53を通じて、溶湯2の上方空間51に加圧気体が供給される。なお、加圧路53は、必ずしも蓋体52に設けられている必要はなく、ハウジング3における加圧室5の壁面を構成する胴部に設けられていてもよい。
A pressurized gas for injection into the
上述した振動伝達体6は、振動発生器13から蓋体52および溶湯2の上方空間51を通過して溶湯2まで延びている。ただし、振動伝達体6は、必ずしも蓋体52を通過する必要はなく、ハウジング3における加圧室5の壁面を構成する胴部を通過してもよい。
The above-described
図2に示すように、振動伝達体6にはフランジ65が設けられている。フランジ65は、振動伝達体6における超音波振動による伸縮波形の節となる位置に配置されている。また、フランジ65は、ハウジング3の外側で蓋体52と対向している。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、振動伝達体6が、振動発生器13に連結されたブースタ61と、ブースタ61に連結されたホーン64を含む。そして、ブースタ61に、上述したフランジ65が一体的に形成されている。
In the present embodiment, the
振動発生器13は、振動子を内蔵しており、電圧変化を振動に変換する。ブースタ61およびフランジ65は、例えば、熱伝導率の低いチタン合金からなる。ブースタ61は、フランジ65から振動発生器13側に位置する大径部62と、フランジ65からホーン64側に位置する小径部63を含む。ただし、ブースタ61は、全長に亘って一定の径を有していてもよい。ホーン64は、溶湯2に浸かったときに溶存しない材料(例えば、セラミックス)からなる。
The
フランジ65の形状は、円形状であってもよいし、四角形以上の多角形状であってもよい。フランジ65と蓋体52の間には、振動伝達体6に挿通される中心穴を有する環状のシール部材8が配置されている。また、フランジ65の周囲には、環状のホルダ7が配置されている。シール部材8およびホルダ7の環状は、フランジ65の形状と一致する形状(円形状または多角形状)である。
The shape of the
より詳しくは、シール部材8は、フランジ65の輪郭よりも大きな輪郭を有しており、フランジ65の周囲に張り出している。シール部材8は、特に限定されるものではないが、例えば織布系ガスケットである。
More specifically, the
ホルダ7は、例えば鋼からなり、ボルト9により蓋体52に固定される。ただし、ホルダ7の蓋体52への固定手段としては、ボルト9以外にも種々の手段(例えば、磁力)が採用可能である。ホルダ7は、フランジ65を取り巻く周壁71と、周壁71の上端部から内向きに突出するリング部72を含む。
The
周壁71の内側面は、フランジ65の外周面から離間しており、周壁71とフランジ65の外周面との間には隙間が形成される。例えば、フランジ65およびホルダ7が円形状である場合、周壁71は、フランジ65の外径よりも大きな内径を有する。周壁71は、ボルト9によるホルダ7の蓋体52への固定により、シール部材8の外周縁部を蓋体52に押し付ける。
The inner surface of the
リング部72は、周壁71とフランジ65の外周面との間の隙間を覆うように周壁71の上端部から内向きに突出している。また、リング部72は、フランジ65と全周に亘って接触する。換言すれば、ホルダ7は、周壁71とフランジ65の外周面との間の隙間を密閉するように構成されている。本実施形態では、リング部72が一定の厚さを有しており、フランジ65の外周縁部と接触する。リング部72は、ボルト9によるホルダ7の蓋体52への固定により、フランジ65の外周縁部をシール部材8を介して蓋体52に押し付ける。
The
以上説明したように、本実施形態の超音波鋳造装置1では、シール部材8がフランジ65とホルダ7の周壁71とによって蓋体52に押し付けられるため、シール部材8の蓋体52への押付面積Aを大きく確保することができる。このため、フランジ65を小型化して振動伝達体6の軸方向の振動の減衰を抑制することができ、このようにしても、シール部材8と蓋体52の間では高い気密性を得ることができる。さらに、ホルダ7の周壁71とフランジ65の外周面との間の隙間によって振動伝達体6の径方向におけるフランジ65の外周面の振動が許容されるため(実際のフランジ65の外周面の振動は、ホルダ7のリング部72とフランジ65の外周縁部との摺動に由来する)、振動伝達体6の軸方向の振動の減衰をより効果的に抑制することができる。一方、フランジ65を小型化すると、フランジ65とシール部材8の接触面積Bが減少するが、この接触面積Bの減少によるシール性の低下は、ホルダ7のリング部72とフランジ65との接触面積Cでカバーすることができる。従って、シール部材8の両側で高い気密性を得ることができる。
As described above, in the
<変形例>
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、振動伝達体6は、必ずしもブースタ61とホーン64で構成されている必要はなく、全長に亘って一定の直径の棒状体であってもよい。
For example, the
また、前記実施形態では、フランジ65とホルダ7のリング部72とがメタルタッチになっていたが、図3に示すように、ホルダ7のリング部72とフランジ65の外周縁部との間に環状のシール材85が介在していてもよい。この構成によれば、シール材85の弾性変形によってホルダ7のリング部72とフランジ65とのスムーズな相対移動が可能になる。従って、振動伝達体6の軸方向の振動の減衰をいっそう抑制することができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、ホルダ7のリング部72は、必ずしも一定の厚さを有している必要はなく、図4に示すように、リング部72の内周縁部がフランジ65に向かって突出していてもよい。すなわち、リング部72は、フランジ65の外周縁部ではなく中間部や内周縁部に接触してもよい。
Further, the
また、図5に示すように、鋳型11が加圧室5の天井を構成する蓋体52に取り付けられていて、加圧室5内に、鋳型11へ溶湯2を注入するための注入管15が設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 5, the casting
1 超音波鋳造装置
11 鋳型
13 振動発生器
2 溶湯
3 ハウジング
5 加圧室
51 溶湯の上方空間
6 振動伝達体
65 フランジ
7 ホルダ
71 周壁
72 リング部
8,85 シール材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
溶湯を保持するとともに前記溶湯の上方空間に鋳型への注入用の加圧気体が供給される加圧室を含むハウジングと、
前記振動発生器から前記ハウジングおよび前記溶湯の上方空間を通過して前記溶湯まで延びる振動伝達体と、
前記振動伝達体における超音波振動による伸縮波形の節となる位置に設けられた、前記ハウジングの外側で前記ハウジングと対向するフランジと、
前記ハウジングと前記フランジの間に配置された、前記フランジの周囲に張り出す環状のシール部材と、
前記ハウジングに固定されるホルダであって、前記フランジの外周面との間に隙間を形成し、前記シール部材の外周縁部を前記ハウジングに押し付ける周壁、および前記周壁と前記フランジの外周面との間の隙間を覆うように前記周壁から内向きに突出し、前記フランジと全周に亘って接触して前記フランジを前記シール部材を介して前記ハウジングに押し付けるリング部、を含むホルダと、
を備える、超音波鋳造装置。 A vibration generator that generates ultrasonic vibrations;
A housing that includes a pressurizing chamber that holds the molten metal and is supplied with a pressurized gas for injection into the mold in an upper space of the molten metal;
A vibration transmission body extending from the vibration generator to the molten metal through the housing and the upper space of the molten metal;
A flange facing the housing outside the housing, provided at a position that becomes a node of an expansion / contraction waveform by ultrasonic vibration in the vibration transmitting body;
An annular sealing member disposed between the housing and the flange and extending around the flange;
A holder fixed to the housing, wherein a gap is formed between the outer peripheral surface of the flange and the outer peripheral edge of the seal member is pressed against the housing; and the peripheral wall and the outer peripheral surface of the flange A holder including a ring portion that protrudes inward from the peripheral wall so as to cover a gap therebetween, and that contacts the flange over the entire circumference and presses the flange against the housing via the seal member;
An ultrasonic casting apparatus comprising:
The ultrasonic casting apparatus according to claim 1, further comprising an annular sealing material interposed between the ring portion of the holder and the flange.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015031633A JP2016153130A (en) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Ultrasonic casting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015031633A JP2016153130A (en) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Ultrasonic casting device |
Publications (1)
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Family
ID=56760300
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JP2015031633A Pending JP2016153130A (en) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | Ultrasonic casting device |
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Country | Link |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10919659B2 (en) | 2018-11-07 | 2021-02-16 | Bellisio Foods, Inc. | Systems and methods for packaging food products in containers and containers packaged by such systems and methods |
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2015
- 2015-02-20 JP JP2015031633A patent/JP2016153130A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10919659B2 (en) | 2018-11-07 | 2021-02-16 | Bellisio Foods, Inc. | Systems and methods for packaging food products in containers and containers packaged by such systems and methods |
US11247799B2 (en) | 2018-11-07 | 2022-02-15 | Bellisio Foods, Inc. | Food containers |
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