JP4768974B2 - ロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ターボチャージャーのタービンあるいはファンのような芯軸の外周面に多数のブレードを形成したロストワックス鋳物内に発生した巣などの内部欠陥をＨＩＰ（熱間静水圧プレス）処理によって除去するための方法、とくに、係るロストワックス鋳物をＨＩＰ装置内に収納するための方法に関する。

従来、ターボチャージャーのタービンあるいはファンのように、複雑な外形を有し、かつ寸法精度が要求される部材は、ロストワックス鋳造法によって鋳造される。

そして、鋳物に発生した微少な巣のような欠陥は、例えば、特許文献１に記載のように、僅かに雰囲気ガスの流れを形成しつつ、鋳物外表面に均等に圧力が付加されるＨＩＰ装置によって内部欠陥を潰すための後処理が施される。

このロストワックス鋳物の生産効率を上げるためには、ＨＩＰ装置の処理能力を上げる必要があり、そのためにはＨＩＰ装置へのロストワックス鋳物の収納量を増す必要がある。

このような場合、ロストワックス鋳物のＨＩＰ装置への収納は、例えば、ＨＩＰ装置の収納空間内にスペーサあるいはトレイを配置したやぐらを置き、そこに、鋳物を配置する方式が採用されてきた。
特開平９−６０５１０号公報

上述のように、そのＨＩＰ装置への多量のロストワックス鋳物の収納に際しては、特殊形状であるロストワックス鋳物の収納量を増すことが、それの処理能力を上げ、そのロストワックス鋳物の生産効率を上げるためには必要ではあるが、その装入の形態がＨＩＰ処理における気流の流れと鋳物表面への均等静圧の付加に悪影響を及ぼすものであってはならない。

この意味から、前記の従来のロストワックス鋳物のＨＩＰ装置への装入方式は、ＨＩＰ装置の収納能力から云っても無駄があり、また、収納に人手を要するものであり、ＨＩＰ装置による鋳物表面への均等静圧の付加が均一に、かつ、効率良く行われるものではなかった。

本発明が解決しようとする課題は、ロストワックス鋳物のＨＩＰ装置による後処理において、処理上からも、また、収納上からも最も効率の良いＨＩＰ装置への装入方法を提供することにある。

本発明は、ロストワックス鋳物をＨＩＰ装置において後処理するに際してのロストワックス鋳物の装入方法であって、それぞれのロストワックス鋳物の芯軸を支持して、それぞれのロストワックス鋳物が上下位置に配置されるように支持固定してなる装入列を複数形成し、これらの装入列をそれぞれの装入列どうしの間でロストワックス鋳物が接触しないように熱間静水圧プレスの収納空間に配列することを特徴とする。

そして、芯軸上に上下位置に配置された状態で装入されたロストワックス鋳物の上下方向の列を、それぞれの列のロストワックス鋳物が接触しない間隔でＨＩＰ装置の収納空間内に配列することによって、ＨＩＰ能力を減じることなく装置の収納容量を最大限利用することができる。

このように、芯軸を支持して上下位置に配置することによって、その収納容量に制限があり、しかも、その収納対象物が複雑な形状のロストワックス鋳物をＨＩＰ処理による内部巣の圧縮解消に影響を与えることがない予め設定された間隙を形成した状態で、多量に、しかも、簡単に装入できる。

１．複雑な形状を持つ複数のロストワックス鋳物を、その芯軸を中心にして、上下方向に最小限の間隔を持った真直ぐな装入列を形成できるので、限られたＨＩＰ装置内に最大量収納でき、しかも、簡単に収納できる。

２．本発明の装入方法で装入された圧媒ガスによるＨＩＰ処理において、外表面に均一な圧力がかかり、被処理物の間に十分な圧媒ガスの通路が確保されているので、多量の収納ロストワックス鋳物のＨＩＰ処理が、むらなく行われる。

以下に、本発明の実施の形態を、図１に示すロストワックス鋳物のＨＩＰ処理によって内部巣を除去する場合に、本発明の装入方法を適用した実施例によって説明する。

図１に示すロストワックス鋳物１は、ターボチャージャーのタービンとして用いる外径が５２ｍｍ、高さが３９ｍｍのブレード付き回転ロストワックス鋳物であり、芯軸１１の周りに複数のブレード１２が形成されているものである。

図２は、本発明による装入方法を実施するためのロストワックス鋳物１の第１の装入支持手段１００を示す。図３は、図２におけるロストワックス鋳物１の上下の配置を断面によって示す。

図２及び図３に示すように、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の中心位置に貫通孔１３を形成し、複数のロストワックス鋳物１を上下方向に同じ向きとして、その貫通孔１３に支持棒２を挿入する。そして、この支持棒２を挿入したそれぞれの上下位置のロストワックス鋳物１が接触しないように、それぞれのロストワックス鋳物１の下位置に留め具又はスペーサー３を取り付けて固定あるいは配置することによって、上下位置にあるロストワックス鋳物１同士が接触しない程度の間隔を有する第１の装入列Ａを形成する。

そして、この第１の装入列Ａと同じ要領で、第１の装入列Ａとは鋳物の向きが異なる第２の装入列Ｂを形成する。

そして、さらに、これらの第１の装入列Ａと第２の装入列ＢをＨＩＰ装置の収納空間４に、それぞれの装入列の上下方向に配置された鋳物同士が接触しないように水平配置する。

かかる装入列の配置のためには、配置具５を用いることができる。この配置具５は、ＨＩＰ装置の水平断面が円形の筒状の収納空間４に合わせた上下の円板５１，５２と、この上下円板の間を支持する複数本の支柱５３とからなる。

図４は、配置具５の円板５１，５２の平面図を示す。配置具５の円板５１，５２の外径は６５０ｍｍであり、それぞれには、支柱５３を装着する支柱装着孔５４が設けられており、そこに支柱５３を装着することによって、ＨＩＰ装置の収納空間４に合った配置具５が形成される。また、円板５１，５２には、第１の装入列Ａと第２の装入列Ｂの支持棒２を装着する支持棒装着孔５５が設けられており、そこにそれぞれの支持棒２を固定することによって、ＨＩＰ装置の収納空間４内に各装入列が最大数配置され、しかも、全てのロストワックス鋳物１がＨＩＰ作業に支障のない位置に配置された状態が得られる。

図５は、ロストワックス鋳物１の上下配置の第２の方式を示す。この方式では、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の上下面に支持穴１４を形成し、それぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物１の支持穴１４の間に棒状の支持器具６を挿入し、これによって、それぞれのロストワックス鋳物１が上下位置に配置されて支持固定され、第１の装入列Ａが形成される。

そして、この第１の装入列Ａと同じ要領で、第１の装入列Ａとは鋳物の向きが異なる第２の装入列Ｂを形成する。

そして、さらに、これらの第１の装入列Ａと第２の装入列Ｂの上端及び下端に位置する支持器具６を図２に示した配置具５の円板５１，５２に固定することによって、ＨＩＰ装置の収納空間４内に各装入列が配置される。

図６は、ロストワックス鋳物１の上下配置の第３の方式を示す。この方式では、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の上面に支持突起１５を形成するとともに下面に支持穴１４を形成し、支持器具６１の上端を支持穴１４に挿入するとともに下端を支持突起１５に嵌合し、これによって、それぞれのロストワックス鋳物１が上下位置に配置されて支持固定され、第１の装入列Ａが形成される。

そして、この第１の装入列Ａと同じ要領で、第１の装入列Ａとは鋳物の向きが異なる第２の装入列Ｂを形成する。

そして、さらに、これらの第１の装入列Ａと第２の装入列Ｂの上端及び下端を図２に示した配置具５の円板５１，５２に固定することによって、ＨＩＰ装置の収納空間４内に各装入列が配置される。

なお、図６では、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の上面に支持突起１５を形成し下面に支持穴１４を形成したが、逆に、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の上面に支持穴１４を形成し下面に支持突起１５を形成して支持器具を挿入するようにしても良い。

図７は、ロストワックス鋳物１の上下配置の第４の方式を示す。この方式では、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の上面に支持穴１４を形成し、支持器具６２の下端を支持穴に挿入し上端を芯軸１１の下面部に嵌合し、これによって、それぞれのロストワックス鋳物１が上下位置に配置されて支持固定され、第１の装入列Ａが形成される。

その後、実施例３と同じ要領で、ＨＩＰ装置の収納空間４内にロストワックス鋳物１の各装入列が配置される。

図８は、ロストワックス鋳物１の上下配置の第５の方式を示す。この方式では、上方位置にあるロストワックス鋳物１の下面の芯軸１１外周に嵌合し、かつ、下方位置にあるロストワックス鋳物１の上面の芯軸１１外周に嵌合する接続具７，８を使用する。

この接続具７，８は、その内周にスペーサ７１，８１を有し、スペーサ７１，８１が上下のロストワックス鋳物１の芯軸１１間に介在するように配置される。

この接続具７，８を使用することで、ロストワックス鋳物１の上下、すなわち大径側と小径側を交互にして配置された装入列が形成される。

そして、この装入列の最上端及び最下端のロストワックス鋳物１を例えば図５に示した支持器具６を使用して配置具５の円板５１，５２に固定することによって、ＨＩＰ装置の収納空間４内に各装入列が配置される。

図９〜図１１は接続具の変形例を示す。図９に示すように、接続具７，８はスペーサを有さない単純な円筒状としても良いし、図１０に示すように、内周の一部にスペーサ７１，８１を形成しても良い。さらに、図１１に示すように、接続具７，８の外周には、ロストワックス鋳物１の芯軸１１との嵌合を容易にするために、あるいは熱膨張差を吸収するためにスリット７２，８２を設けても良い。このスリット７２，８２は、図１１（ａ）のように外周一箇所に開口させて設けても良いし、図１１（ｂ）のように、外周に沿って複数設けても良い。

図１２は、ロストワックス鋳物１の上下配置の第６の方式を示す。この方式では、ロストワックス鋳物１の芯軸１１の上面に支持突起１５を形成するとともに下面に支持穴１４を形成し、ロストワックス鋳物１を上下配置する際は、その上下、すなわち大径側と小径側を交互にして配置する。そして、小径側は、各支持突起１５に管状の接続具（支持器具）９を嵌合させることによって支持固定し、大径側は、各支持穴１４に支持器具６を挿入することによって支持固定する。これによって、ロストワックス鋳物１の上下、すなわち大径側と小径側を交互にして配置された装入列が形成される。

そして、この装入列の最上端及び最下端のロストワックス鋳物１を配置具５の円板５１，５２に固定することによって、ＨＩＰ装置の収納空間４内に各装入列が配置される。

図１３は接続具の変形例を示す。同図に示すように、接続具９の外周には、ロストワックス鋳物１の芯軸１１との嵌合を容易にするために、あるいは熱膨張差を吸収するためにスリット９２を設けても良い。このスリット９２は、図１３（ａ）のように外周一箇所に開口させて設けても良いし、図１３（ｂ）のように、外周に沿って複数設けても良い。

また、棒状の支持器具も、嵌合を容易にするために、あるいは熱膨張差を吸収するために、パイプ状、スリットなどのばね構造のものを使用することが好ましい。

以上、各実施例によりロストワックス鋳物の装入方式を個別に説明したが、各実施例の方式を適宜組み合わせても良い。なお、実施例で用いた支持棒、支持器具、接続具は、熱膨張差を無くす点からは、ロストワックス鋳物１と同材質とするのが好ましい。しかし、耐久性の観点から、ステンレス鋼、Ｎｉ基などの超合金、チタンなどの高温高強度を有する材質とすることが好ましい場合もある。

また、支持器具や接続具の形状は、なるべく単純で、作製コストのかからない形状とするのが好ましい。

本発明は、ロストワックス鋳物のほか、精密鋳造品にも適用可能である。

本発明の実施例でＨＩＰ処理するロストワックス鋳物の正面図を示す。 本発明による装入方法を実施するためのロストワックス鋳物の第１の装入支持手段を示す。 図２におけるロストワックス鋳物の上下の配置を断面によって示す。 配置具の円板の平面図を示す。 ロストワックス鋳物の上下配置の第２の方式を示す。 ロストワックス鋳物の上下配置の第３の方式を示す。 ロストワックス鋳物の上下配置の第４の方式を示す。 ロストワックス鋳物の上下配置の第５の方式を示す。 接続具の第１変形例を示す。 接続具の第２変形例を示す。 接続具の第３変形例を示す。 ロストワックス鋳物の上下配置の第６の方式を示す。 接続具の変形例を示す。

符号の説明

１ ロストワックス鋳物
１１ 芯軸
１２ ブレード
１３ 貫通孔
１４ 支持穴
１５ 支持突起
２ 支持棒
３ 留め具
４ ＨＩＰ装置の収納空間
５ 配置具
５１，５２ 円板
５３ 支柱
５４ 支柱装着孔
５５ 支持棒装着孔
６，６１，６２ 支持器具
７，８，９ 接続具
７１，８１ スペーサ
７２，８２，９２ スリット

Claims (8)

1. 鋳造後の後処理のために多数のロストワックス鋳物を熱間静水圧プレス装置に装入する方法であって、
   それぞれのロストワックス鋳物の芯軸を支持して、それぞれのロストワックス鋳物が上下位置に配置されるように支持固定してなる装入列を複数形成し、これらの装入列をそれぞれの装入列どうしの間でロストワックス鋳物が接触しないように熱間静水圧プレスの収納空間に配列するロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
2. 鋳造後の後処理のために多数のロストワックス鋳物を熱間静水圧プレス装置に装入する方法であって、
   それぞれのロストワックス鋳物の芯軸に貫通孔を形成し、この貫通孔に支持棒を貫通し、上下位置に配置されたそれぞれのロストワックス鋳物を支持棒に固定してなる装入列を複数形成し、これらの装入列をそれぞれの装入列どうしの間でロストワックス鋳物が接触しないように熱間静水圧プレスの収納空間に配列するロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
3. 鋳造後の後処理のために多数のロストワックス鋳物を熱間静水圧プレス装置に装入する方法であって、
   それぞれのロストワックス鋳物の上下面の芯軸上に支持穴を形成し、それぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物の支持穴の間に支持器具を挿入し、この支持器具によってそれぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物の間を支持固定してなる装入列を複数形成し、これらの装入列をそれぞれの装入列どうしの間でロストワックス鋳物が接触しないように熱間静水圧プレスの収納空間に配列するロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
4. 鋳造後の後処理のために多数のロストワックス鋳物を熱間静水圧プレス装置に装入する方法であって、
   それぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物の上下面の芯軸間に支持器具を挿入し、この支持器具によってそれぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物の間を支持固定してなる装入列を複数形成し、これらの装入列をそれぞれの装入列どうしの間でロストワックス鋳物が接触しないように熱間静水圧プレスの収納空間に配列するロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
5. 鋳造後の後処理のために多数のロストワックス鋳物を熱間静水圧プレス装置に装入する方法であって、
   それぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物のうち、上方位置にあるロストワックス鋳物の下面の芯軸外周に嵌合し、かつ、下方位置にあるロストワックス鋳物の上面の芯軸外周に嵌合するように接続具を配置し、それぞれ上下位置に配置されたロストワックス鋳物の間を前記接続具によって支持固定してなる装入列を複数形成し、これらの装入列をそれぞれの装入列どうしの間でロストワックス鋳物が接触しないように熱間静水圧プレスの収納空間に配列するロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
6. 前記接続具としてリング状の接続具を使用する請求項５に記載のロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
7. リング状の接続具として外周にスリットを有するものを使用する請求項６に記載のロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。
8. リング状の接続具として内周に上下のロストワックス鋳物の芯軸間に介在させるスペーサを有するものを使用する請求項６又は７に記載のロストワックス鋳物の熱間静水圧プレス装置への装入方法。

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