JP2971068B2 - オスプレイ法によるプリフォームの製造方法 - Google Patents
オスプレイ法によるプリフォームの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、タンディシュなどのノズルより細く流下さ
せた金属溶湯へ、アトマイザーから噴出した低温の高圧
ガスを吹付けて溶湯を霧化し、これを捕集器へ急冷して
堆積させて半凝固状または凝固状のプリフォーム（半成
形品）金属の製造方法、いわゆるオスプレイ法に関する
ものである。
せた金属溶湯へ、アトマイザーから噴出した低温の高圧
ガスを吹付けて溶湯を霧化し、これを捕集器へ急冷して
堆積させて半凝固状または凝固状のプリフォーム（半成
形品）金属の製造方法、いわゆるオスプレイ法に関する
ものである。
従来、金属の粉末製造方法として、金属溶湯をタンデ
ィシュの下部に設けたノズルを通して細く流下させ、そ
の途中の溶湯流に対し不活性ガス（窒素、アルゴン）な
どの高速噴霧ガスを吹付けで溶湯を剪断して粉末化し、
金属粉末を製造するアトマイズ法が知られている。
ィシュの下部に設けたノズルを通して細く流下させ、そ
の途中の溶湯流に対し不活性ガス（窒素、アルゴン）な
どの高速噴霧ガスを吹付けで溶湯を剪断して粉末化し、
金属粉末を製造するアトマイズ法が知られている。
一方、かかるアトマイズ法とは異なり、溶湯金属をノ
ズルから細く流下させ、その途中の溶湯流に不活性ガス
などを吹付けて熱を奪いながら霧化し、これを捕集器へ
堆積させて半凝固状または凝固状のプリフォームを製造
する方法が知られている。
ズルから細く流下させ、その途中の溶湯流に不活性ガス
などを吹付けて熱を奪いながら霧化し、これを捕集器へ
堆積させて半凝固状または凝固状のプリフォームを製造
する方法が知られている。
例えば、特公昭54−29985号公報によれば、かかるプ
リフォームの製造方法には、不活性ガスを噴出するため
の、例えば回転ディスクアトマイザーを用いることや、
所望の堆積面積（例えば、自動車のコンロッド形状）を
得るために、捕集器と霧化流との間に相対運動（縦また
は横、もしくは回転または振動）をさせることや、更に
過剰噴霧を防止するため、不活性ガスの噴霧形状を改良
することが提案されている。
リフォームの製造方法には、不活性ガスを噴出するため
の、例えば回転ディスクアトマイザーを用いることや、
所望の堆積面積（例えば、自動車のコンロッド形状）を
得るために、捕集器と霧化流との間に相対運動（縦また
は横、もしくは回転または振動）をさせることや、更に
過剰噴霧を防止するため、不活性ガスの噴霧形状を改良
することが提案されている。
しかしながら、かかる提案では捕集器ないし最終の成
形品の形状に対する過剰噴霧の防止という課題が投げか
けられているに止まり、かかる課題を解決するための具
体的手段が開示されていない。
形品の形状に対する過剰噴霧の防止という課題が投げか
けられているに止まり、かかる課題を解決するための具
体的手段が開示されていない。
勿論、板状プリフォームの巾方向について板厚を均一
にするという具体的手段は開示されていない。そこで、
本発明者らは、次のような板状プリフォームの製造方法
を試みた。すなわち、タンディシュなどのノズルから細
く流下させた金属溶湯へ、アトマイザーから噴出した低
温の高圧ガスを吹付けて、この金属溶湯を霧化し、これ
を捕集器へ急冷しながら堆積させてプリフォームを製造
するにあたり、このアトマイザーを、板状プリフォーム
の巾方向に揺動させ、かつ捕集器を巾方向と直交一方向
に移動させることにより、板状プリフォームの製造を試
みた。
にするという具体的手段は開示されていない。そこで、
本発明者らは、次のような板状プリフォームの製造方法
を試みた。すなわち、タンディシュなどのノズルから細
く流下させた金属溶湯へ、アトマイザーから噴出した低
温の高圧ガスを吹付けて、この金属溶湯を霧化し、これ
を捕集器へ急冷しながら堆積させてプリフォームを製造
するにあたり、このアトマイザーを、板状プリフォーム
の巾方向に揺動させ、かつ捕集器を巾方向と直交一方向
に移動させることにより、板状プリフォームの製造を試
みた。
ところが、かかる板状プリフォームの製造方法では、
アトマイザーによる噴霧流の流れが振り角や高圧ガスの
流れなどにより、アトマイザーの揺動の各位相において
微妙に異なることを発見し、かかる原因により、板状プ
リフォームの巾方向について正確な均一の板厚が得られ
ないことを解明した。
アトマイザーによる噴霧流の流れが振り角や高圧ガスの
流れなどにより、アトマイザーの揺動の各位相において
微妙に異なることを発見し、かかる原因により、板状プ
リフォームの巾方向について正確な均一の板厚が得られ
ないことを解明した。
そこで本発明は、かかる板状プリフォームの巾方向に
対して板厚を正確な均一性をもたらせようと、鋭意試行
錯誤したところ、板厚を均一にすることも勿論、巾方向
の板厚を任意に変化させることも可能となったので、こ
こに提供するが、その要旨とするところは、タンディシ
ュなどに設けたノズルより細く流下させた金属溶湯へ、
アトマイザーから噴出した高圧ガスを吹付けて金属溶湯
を霧化し、これを捕集器へ堆積させて半凝固状または凝
固状のプリフォームを製造するオスプレイ法における、
前記アトマイザーをプリフォームの巾方向に揺動させる
とともに、該巾方向と直交一方向に前記捕集器を移動さ
せ、該捕集器の移動速度を前記アトマイザーの揺動と連
動させるオスプレイ法において、前記アトマイザーの揺
動角の分割数、各分割の角度、各分割角度の角速度およ
びサイクル数を設定する設定器と、前記設定器からの信
号に基づいてアトマイザーの運動波形を生成する波形生
成器と、捕集器の運動の位置検出器またはプリフォーム
の形状を検出する画像処理装置とを有し、前記波形生成
器からの信号に基づいて捕集器の移動速度を演算し、こ
の演算信号を受けて捕集器の駆動装置を駆動制御してい
ることを特徴とするオスプレイ法によるプリフォームの
製造方法にある。
対して板厚を正確な均一性をもたらせようと、鋭意試行
錯誤したところ、板厚を均一にすることも勿論、巾方向
の板厚を任意に変化させることも可能となったので、こ
こに提供するが、その要旨とするところは、タンディシ
ュなどに設けたノズルより細く流下させた金属溶湯へ、
アトマイザーから噴出した高圧ガスを吹付けて金属溶湯
を霧化し、これを捕集器へ堆積させて半凝固状または凝
固状のプリフォームを製造するオスプレイ法における、
前記アトマイザーをプリフォームの巾方向に揺動させる
とともに、該巾方向と直交一方向に前記捕集器を移動さ
せ、該捕集器の移動速度を前記アトマイザーの揺動と連
動させるオスプレイ法において、前記アトマイザーの揺
動角の分割数、各分割の角度、各分割角度の角速度およ
びサイクル数を設定する設定器と、前記設定器からの信
号に基づいてアトマイザーの運動波形を生成する波形生
成器と、捕集器の運動の位置検出器またはプリフォーム
の形状を検出する画像処理装置とを有し、前記波形生成
器からの信号に基づいて捕集器の移動速度を演算し、こ
の演算信号を受けて捕集器の駆動装置を駆動制御してい
ることを特徴とするオスプレイ法によるプリフォームの
製造方法にある。
本発明のオスプレイ法による板状プリフォームの製造
方法を添付図面にしたがって詳細に述べる。
方法を添付図面にしたがって詳細に述べる。
第１図は本発明の実施例の全体側面図、第２図は制御
系統図、第３図は揺動角分割説明図、第４図は波形パタ
ーングラフ、第５図はプリフォームの例示図である。
系統図、第３図は揺動角分割説明図、第４図は波形パタ
ーングラフ、第５図はプリフォームの例示図である。
図中、１はタンディシュ、２は溶湯金属（例えばAl合
金）を示し、本実施例のオスプレイ法は次のようにして
行われる。溶湯金属２をタンディシュ１の下部に設けら
れたノズル３から細く流下させる。次いで、この流下の
途中で、低温でかつ高圧の不活性ガスを、例えばディス
クアトマイザー４から噴出して吹付け、溶湯金属２を霧
化する。この霧化された金属粒子は捕集器６上に堆積し
てプリフォーム５を成形する。以上は、いわゆるオスプ
レイ法と呼ばれる公知の方法である。
金）を示し、本実施例のオスプレイ法は次のようにして
行われる。溶湯金属２をタンディシュ１の下部に設けら
れたノズル３から細く流下させる。次いで、この流下の
途中で、低温でかつ高圧の不活性ガスを、例えばディス
クアトマイザー４から噴出して吹付け、溶湯金属２を霧
化する。この霧化された金属粒子は捕集器６上に堆積し
てプリフォーム５を成形する。以上は、いわゆるオスプ
レイ法と呼ばれる公知の方法である。
ここにおいて、本実施例では前記ディスクアトマイザ
ー４を捕集器６の巾方向（第１図中左右方向）に揺動さ
せ、巾Ｂの板状プリフォーム５を成形する。
ー４を捕集器６の巾方向（第１図中左右方向）に揺動さ
せ、巾Ｂの板状プリフォーム５を成形する。
そして、この揺動角をθ、ディスクアトマイザー４か
らプリフォーム５迄の距離をＨとすると、巾Ｂは Ｂ≒Ｈθ となり、この揺動角θを変えることに任意の巾Ｂのプリ
フォーム５が得られるので、このプリフォーム５の一方
向移動速度をＶ、プリフォーム５の厚さをｄとし、距離
Ｈを一定とし、流下する溶湯金属２の流量Ｑが一定であ
れば、 BVd＝一定 ∴θVd≒一定 となる。
らプリフォーム５迄の距離をＨとすると、巾Ｂは Ｂ≒Ｈθ となり、この揺動角θを変えることに任意の巾Ｂのプリ
フォーム５が得られるので、このプリフォーム５の一方
向移動速度をＶ、プリフォーム５の厚さをｄとし、距離
Ｈを一定とし、流下する溶湯金属２の流量Ｑが一定であ
れば、 BVd＝一定 ∴θVd≒一定 となる。
したがって、本実施例では揺動角θと移動速度Ｖとを
同時に制御して種々の形状の板状のプリフォーム５を成
形することができる。
同時に制御して種々の形状の板状のプリフォーム５を成
形することができる。
その制御は、例えば第２図に示す系統図で行われる。
すなわち、10はパソコン等のデータ設定器、11はマイコ
ンによる波形成形器、12は演算器、13はサーボアンプか
らなるドライバー、14はACサーボや油圧サーボからなる
駆動装置、15はリニアセンサまたはPGなどからなる位置
検出器である。そして、データ検出器10にインプットさ
れたアトマイザー４の揺動角θの信号によって、アトマ
イザー４の揺動角θの運動が波形生成器11により決定さ
れる。そして、該波形生成器11からの信号にもとづいて
演算器12によって捕集器６の移動（引抜）速度Ｖが決め
られ、駆動装置14を適宜駆動することになる。
すなわち、10はパソコン等のデータ設定器、11はマイコ
ンによる波形成形器、12は演算器、13はサーボアンプか
らなるドライバー、14はACサーボや油圧サーボからなる
駆動装置、15はリニアセンサまたはPGなどからなる位置
検出器である。そして、データ検出器10にインプットさ
れたアトマイザー４の揺動角θの信号によって、アトマ
イザー４の揺動角θの運動が波形生成器11により決定さ
れる。そして、該波形生成器11からの信号にもとづいて
演算器12によって捕集器６の移動（引抜）速度Ｖが決め
られ、駆動装置14を適宜駆動することになる。
ここにおいて、本実施例では特に次のような制御を行
っている。すなわち、第３図に示すように、アトマイザ
ー４の揺動角θを分割して、各分割について、それぞれ
分割の巾（分割の角度）θ1,θ2,…θｎおよび、各分割
の角速度ω1,ω2,…ωｎをインプットするようにしてい
る。したがって、データ設定器10にインプットする事項
は、揺動角θの分割数ｎ、各分割の角度θ1,θ2,…
θｎ、各分割の角速度ω1,ω2,…ωｎおよびサイクル数
Ccps（毎秒周期）であって、そのインプットされた結
果、アトマイザー４の波形パターンは第４図に示すよう
になる。なお、第４図に示すｔは時間（sec）を示し、
また、第４図に示す揺動角θは左右同一（θ/2）で制御
しているが、左右を変えることもできる。更に、本実施
例の設備にプリフォームの形状を検出する画像処理装置
を位置検出器に代えて設置すれば、成形されたプリフォ
ームの形状から前記インプット事項の値を修正すること
ができるので、第２図に示すような制御における位置検
出器によってフィードバックする方法を用いなくてもよ
い。
っている。すなわち、第３図に示すように、アトマイザ
ー４の揺動角θを分割して、各分割について、それぞれ
分割の巾（分割の角度）θ1,θ2,…θｎおよび、各分割
の角速度ω1,ω2,…ωｎをインプットするようにしてい
る。したがって、データ設定器10にインプットする事項
は、揺動角θの分割数ｎ、各分割の角度θ1,θ2,…
θｎ、各分割の角速度ω1,ω2,…ωｎおよびサイクル数
Ccps（毎秒周期）であって、そのインプットされた結
果、アトマイザー４の波形パターンは第４図に示すよう
になる。なお、第４図に示すｔは時間（sec）を示し、
また、第４図に示す揺動角θは左右同一（θ/2）で制御
しているが、左右を変えることもできる。更に、本実施
例の設備にプリフォームの形状を検出する画像処理装置
を位置検出器に代えて設置すれば、成形されたプリフォ
ームの形状から前記インプット事項の値を修正すること
ができるので、第２図に示すような制御における位置検
出器によってフィードバックする方法を用いなくてもよ
い。
以上の板状プリフォームの製造方法により成形された
プリフォーム５は、例えば第５図（Ａ），（Ｂ）に示す
ような形状のものがある。
プリフォーム５は、例えば第５図（Ａ），（Ｂ）に示す
ような形状のものがある。
本実施例をAl合金を例にとり、次のようなデータにも
とづき試験したところ、得られた板状プリフォームは、
176mm（Ｂ＝500mm（Ｈ）×２×tan20/2（θ/2））の巾
Ｂの範囲で、ｄ＝９±0.15mmの厚さのプリフォームが成
形できた。
とづき試験したところ、得られた板状プリフォームは、
176mm（Ｂ＝500mm（Ｈ）×２×tan20/2（θ/2））の巾
Ｂの範囲で、ｄ＝９±0.15mmの厚さのプリフォームが成
形できた。
すなわち、ノズル３からの溶湯金属流量Ｑ＝20kg/mi
n、θ＝20゜、ｎ＝10、4cps、ｔ＝40sec、Ｖ＝15mm/se
c、Ｈ＝500mmにおいて、 ω1,ω10＝１ ω2,ω９＝0.98 ω3,ω８＝0.97 ω4,ω７＝0.95 ω5,ω６＝0.93 θ1,θ２…θ10＝２゜ でもって制御した結果、かかるプリフォームが成形でき
た。
n、θ＝20゜、ｎ＝10、4cps、ｔ＝40sec、Ｖ＝15mm/se
c、Ｈ＝500mmにおいて、 ω1,ω10＝１ ω2,ω９＝0.98 ω3,ω８＝0.97 ω4,ω７＝0.95 ω5,ω６＝0.93 θ1,θ２…θ10＝２゜ でもって制御した結果、かかるプリフォームが成形でき
た。
本発明の、いわゆるオスプレイ法によれは、過剰噴霧
をなくして歩留りを向上させることは勿論、アトマイザ
ーの揺動角と、捕集器の一方向への移動とを同時に組合
せた制御を行うので、異形の板状プリフォームが能率よ
く製造できるものである。
をなくして歩留りを向上させることは勿論、アトマイザ
ーの揺動角と、捕集器の一方向への移動とを同時に組合
せた制御を行うので、異形の板状プリフォームが能率よ
く製造できるものである。
しかも、アトマイザーの揺動角を複数に分割し、かつ
分割された揺動角のそれぞれの角速度を変化させるの
で、任意の板状プリフォームの板厚が成形でき、殊に、
板厚一定の板状プリフォームが精度よく成形できるもの
である。
分割された揺動角のそれぞれの角速度を変化させるの
で、任意の板状プリフォームの板厚が成形でき、殊に、
板厚一定の板状プリフォームが精度よく成形できるもの
である。
第１図は本発明の実施例の全体側面図、第２図は制御系
統図、第３図は揺動角分割説明図、第４図は波形パター
ングラフ、第５図はプリフォームの例示図である。 １……タンディシュ、２……溶湯金属、３……ノズル、
４……ディスクアトマイザー、５……プリフォーム、６
……捕集器、Ｂ……巾、Ｖ……移動速度、θ……揺動
角、ω1,ω2,…ωｎ……角速度。
統図、第３図は揺動角分割説明図、第４図は波形パター
ングラフ、第５図はプリフォームの例示図である。 １……タンディシュ、２……溶湯金属、３……ノズル、
４……ディスクアトマイザー、５……プリフォーム、６
……捕集器、Ｂ……巾、Ｖ……移動速度、θ……揺動
角、ω1,ω2,…ωｎ……角速度。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 23/00 B22F 9/08
Claims (1)
- 【請求項１】タンディシュなどに設けたノズルより細く
流下させた金属溶湯へ、アトマイザーから噴出した高圧
ガスを吹付けて金属溶湯を霧化し、これを捕集器へ堆積
させて半凝固状または凝固状のプリフォームを製造する
オスプレイ法における、前記アトマイザーをプリフォー
ムの巾方向に揺動させるとともに、該巾方向と直交一方
向に前記捕集器を移動させ、該捕集器の移動速度を前記
アトマイザーの揺動と連動させるオスプレイ法におい
て、前記アトマイザーの揺動角の分割数、各分割の角
度、各分割角度の角速度およびサイクル数を設定する設
定器と、前記設定器からの信号に基づいてアトマイザー
の運動波形を生成する波形生成器と、捕集器の運動の位
置検出器またはプリフォームの形状を検出する画像処理
装置とを有し、前記波形生成器からの信号に基づいて捕
集器の移動速度を演算し、この演算信号を受けて捕集器
の駆動装置を駆動制御していることを特徴とするオスプ
レイ法によるプリフォームの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150232A JP2971068B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | オスプレイ法によるプリフォームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150232A JP2971068B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | オスプレイ法によるプリフォームの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319604A JPH01319604A (ja) | 1989-12-25 |
| JP2971068B2 true JP2971068B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15492440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63150232A Expired - Lifetime JP2971068B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | オスプレイ法によるプリフォームの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971068B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100479951C (zh) * | 2007-03-26 | 2009-04-22 | 哈尔滨工业大学 | 适于制备大尺寸喷射沉积坯锭的机械摆动式雾化导液系统 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3020291B1 (fr) * | 2014-04-29 | 2017-04-21 | Saint Jean Ind | Procede de fabrication de pieces metalliques ou en composite a matrice metallique issues de fabrication additive suivie d'une operation de forgeage desdites pieces |
| CN107321985A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-11-07 | 太仓优捷特机械有限公司 | 用于气动冲压机的高强度喷射成型金属 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8527852D0 (en) * | 1985-11-12 | 1985-12-18 | Osprey Metals Ltd | Atomization of metals |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP63150232A patent/JP2971068B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100479951C (zh) * | 2007-03-26 | 2009-04-22 | 哈尔滨工业大学 | 适于制备大尺寸喷射沉积坯锭的机械摆动式雾化导液系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01319604A (ja) | 1989-12-25 |
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