JP5758318B2 - Casting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、物品の精密鋳造を行なう鋳造装置に関するものである。 The present invention relates to a casting apparatus that performs precision casting of articles.
例えば、ガスタービン用の動翼、静翼等の部品は、方向性凝固を用いた精密鋳造によって製造されることで、これらの部品の結晶構造が柱状結晶又は単結晶となるようにして部品のクリープ変形の抑制、及び疲労強度の向上を図っていた。そして、このような部品を製造する鋳造装置においては、溶融合金を流入させた鋳造型を冷却室にゆっくりと案内し、鋳造型の一端部から順次冷却を行なう構造となっており、方向性凝固を可能としている。 For example, parts such as moving blades and stationary blades for gas turbines are manufactured by precision casting using directional solidification, so that the crystal structure of these parts becomes columnar crystals or single crystals. The aim was to suppress creep deformation and improve fatigue strength. And in the casting apparatus which manufactures such a part, it has the structure which guides the casting mold into which the molten alloy was poured slowly to the cooling chamber, and cools sequentially from one end of the casting mold. Is possible.
このように方向性凝固を達成するため、鋳造型を冷却室へゆっくりと案内して、鋳造型内部の溶融合金の凝固界面における温度勾配が大きい状態を維持しながら鋳造を行なっている。しかし冷却室では、放射冷却のみによって溶融合金の凝固を行なっているため、凝固速度が小さくなってしまい、鋳造欠陥発生のおそれがあった。 Thus, in order to achieve directional solidification, the casting mold is slowly guided to the cooling chamber, and casting is performed while maintaining a large temperature gradient at the solidification interface of the molten alloy inside the casting mold. However, in the cooling chamber, since the molten alloy is solidified only by radiative cooling, the solidification rate is reduced, which may cause casting defects.
ここで特許文献1には、方向性凝固を行なう鋳造装置の一例が開示されている。この鋳造装置は、上述のような従来の鋳造装置に加えて、冷却室では不活性の冷却ガスを鋳造型へ吹き付けて、温度勾配および凝固速度の向上を図り、方向性凝固時に発生する鋳造欠陥の発生を抑制していた。 Here, Patent Document 1 discloses an example of a casting apparatus that performs directional solidification. In addition to the conventional casting apparatus as described above, this casting apparatus blows an inert cooling gas to the casting mold in the cooling chamber to improve the temperature gradient and solidification rate, resulting in casting defects that occur during directional solidification. Was suppressed.
しかしながら、方向性凝固による精密鋳造を行なう鋳造装置では、鋳造物に表面に酸化皮膜が形成されないように装置全体が真空室内に配置されて略真空状態とされている。このため、特許文献1にあるように、冷却室内で不活性の冷却ガスを吹き込んで熱交換を行なう場合には、真空室から熱交換後の冷却ガスを抜き取り、濾過、再冷却、圧縮を行なってから、再度、真空室内へ冷却ガスを供給する必要があった。従って、真空室を略真空状態に維持したまま、このように冷却ガスの管理を行なう必要があるため、装置が複雑となってしまう。さらに、真空室内では冷却ガスのような気体の挙動を制御することは難しく、取り扱いは困難であるという問題もあった。また、冷却ガスに代えて液体金属を鋳造型へ接触させることで冷却速度の向上を図ったものもあるが、この場合もやはり装置の複雑化や、取り扱いの問題があった。 However, in a casting apparatus that performs precision casting by directional solidification, the entire apparatus is disposed in a vacuum chamber so that an oxide film is not formed on the surface of the casting and is in a substantially vacuum state. For this reason, as described in Patent Document 1, when heat exchange is performed by blowing an inert cooling gas into the cooling chamber, the cooling gas after heat exchange is extracted from the vacuum chamber, and filtration, recooling, and compression are performed. Then, it was necessary to supply the cooling gas again into the vacuum chamber. Therefore, since it is necessary to manage the cooling gas in this manner while maintaining the vacuum chamber in a substantially vacuum state, the apparatus becomes complicated. Furthermore, there is a problem that it is difficult to control the behavior of a gas such as a cooling gas in the vacuum chamber, and that it is difficult to handle. In some cases, the cooling rate is improved by bringing a liquid metal into contact with the casting mold in place of the cooling gas. However, in this case as well, there are problems in complicating the apparatus and handling.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、簡易な構成で、鋳造欠陥の発生を抑制可能な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 such circumstances, and an object thereof is to provide a casting apparatus that can suppress the occurrence of casting defects with a simple configuration.
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る鋳造装置は、真空室内において、溶融金属を内部に保持する鋳型を、加熱室から、該加熱室と断熱仕切板によって仕切られて該加熱室の下方に設けられる冷却室に案内し、方向性凝固を行なう鋳造装置であって、前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、前記固体金属は、ブロック状をなして複数が設けられ、前記固体金属供給部は、前記鋳型の外周側で該鋳型を挟んで対向する位置に一対が配置され、前記鋳型が前記冷却室内へ案内されるに従って各々の前記固体金属を順次上方に積層しながら前記鋳型の外周面を覆うように供給することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, in the casting apparatus according to the present invention, in the vacuum chamber, the mold for holding the molten metal is partitioned from the heating chamber into the cooling chamber provided below the heating chamber by the heating chamber and the heat insulating partition plate. A casting apparatus that guides and performs directional solidification, wherein the cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the contact surface side is made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold, and A solid metal supply section for supplying the solid metal to the outer peripheral surface of the mold, and the solid metal is provided in a block shape, and the solid metal supply section is provided on the outer peripheral side of the mold. A pair is arranged at positions facing each other, and as the mold is guided into the cooling chamber, the respective solid metals are sequentially stacked and supplied so as to cover the outer peripheral surface of the mold. To do.
このような鋳造装置によると、冷却室内へ案内された鋳型の外周面に固体金属が接触することで、鋳型を介して鋳型内の溶融金属から熱伝導によって脱熱する。また、固体金属は鋳型の温度よりも低融点の金属材料であるため、鋳型に接触した際に融解して、この融解潜熱によっても脱熱が可能となる。従って、熱伝導と融解による相乗効果によって温度勾配および凝固速度の向上を達成でき、鋳造欠陥の抑制が可能となる。さらに固体金属は、固体であるがゆえに気体や液体とは異なって真空状態でも取り扱いが容易であり、また複雑な装置を用いなくとも確実に固体金属を鋳型の外周面に接触させて脱熱が可能である。 According to such a casting apparatus, when the solid metal comes into contact with the outer peripheral surface of the mold guided into the cooling chamber, heat is removed from the molten metal in the mold through heat conduction. Further, since the solid metal is a metal material having a melting point lower than that of the mold, it is melted when it comes into contact with the mold, and can be removed by this latent heat of fusion. Therefore, the temperature gradient and the solidification rate can be improved by the synergistic effect of heat conduction and melting, and casting defects can be suppressed. Furthermore, since solid metals are solid, they are easy to handle even in vacuum conditions, unlike gases and liquids, and they can be reliably removed from contact with the outer peripheral surface of the mold without using complicated equipment. Is possible.
また、鋳型が案内される動作に合わせて固体金属が供給される。即ち、鋳型の外周面に、その案内方向となる下方とは逆方向となる上方に向かって固体金属が順次供給されることによって、鋳型の外周面に上方に向かって順次接触し、冷却していくことが可能となる。従って、固体金属によって温度勾配および凝固速度の向上を図りながら、鋳型内の溶融金属の方向性凝固を行ない、鋳造欠陥発生の抑制が可能となる。さらに、固体金属が鋳型に接触した際の固体金属の融解にともなって、固体金属が鋳型の外形に沿う形状に変形して鋳型の外周面を周方向にわたって覆うこととなる。この結果、接触面積を増大してさらに冷却速度を増大し、温度勾配および凝固速度のさらなる向上で、鋳造欠陥の発生を確実に抑制できる。 Further, the solid metal is supplied in accordance with the operation of guiding the mold. That is, the solid metal is sequentially supplied to the outer peripheral surface of the mold in an upward direction opposite to the lower direction as the guide direction, so that the outer peripheral surface of the mold is sequentially contacted upward and cooled. It is possible to go. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of casting defects by performing directional solidification of the molten metal in the mold while improving the temperature gradient and the solidification rate with the solid metal. Furthermore, with the melting of the solid metal when the solid metal comes into contact with the mold, the solid metal is deformed into a shape along the outer shape of the mold and covers the outer peripheral surface of the mold in the circumferential direction. As a result, the contact area can be increased to further increase the cooling rate, and the occurrence of casting defects can be reliably suppressed by further improving the temperature gradient and the solidification rate.
さらに、前記固体金属は、前記鋳型に接触する面側が、該鋳型の外形に沿った形状となっていてもよい。 Furthermore, the surface of the solid metal that contacts the mold may have a shape along the outer shape of the mold.
このような鋳型形状に対応した固体金属によって、鋳型の外周面に固体金属が確実に接触し、より効果的に脱熱が可能となり、温度勾配および凝固速度のさらなる向上によって鋳造欠陥発生の抑制効果を向上できる。また、同一形状の鋳型に対してであれば再利用が可能となり、コスト抑制につながる。 The solid metal corresponding to such a mold shape ensures that the solid metal comes into contact with the outer peripheral surface of the mold, and more effective heat removal is possible. Can be improved. Moreover, if it is with respect to the casting mold of the same shape, it can be reused, leading to cost reduction.
また、前記固体金属は、前記鋳型に接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる表層部と、前記表層部の前記鋳型に接触する面とは反対側に取り付けられ、内部に冷媒が流通可能となっている冷却部とを有していてもよい。 Further, the solid metal is attached to the surface layer portion made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold on the surface side in contact with the mold, and on the side opposite to the surface in contact with the mold of the surface layer portion, And a cooling part in which the refrigerant can be circulated.
このような固体金属によって、表層部が鋳型の外周面に接触して脱熱を行なうとともに、冷却部が表層部の冷却を行ない、さらなる温度勾配および凝固速度の向上が可能となる。また、固体金属の使用後には、表層部のみを交換することによって再利用を図ることができ、コスト抑制につながる。 With such a solid metal, the surface layer portion contacts the outer peripheral surface of the mold to perform heat removal, and the cooling portion cools the surface layer portion, thereby further improving the temperature gradient and the solidification rate. In addition, after the use of the solid metal, it can be reused by exchanging only the surface layer portion, leading to cost reduction.
さらに、一対の前記固体金属供給部各々は、複数の前記固体金属を積層して準備するストック部と、前記ストック部の上方に配置される載置板と、前記ストック部から1つずつ前記固体金属を持ち上げて前記載置板上に載置するリフト部と、前記鋳型の外周面へ向けて、前記載置板上の前記固体金属を1つずつ押し出して供給する押出部とを有していてもよい。 Further, each of the pair of solid metal supply units includes a stock unit prepared by stacking a plurality of the solid metals, a mounting plate disposed above the stock unit, and one solid from the stock unit. A lift unit that lifts the metal and places it on the mounting plate; and an extruding unit that pushes and supplies the solid metal on the mounting plate one by one toward the outer peripheral surface of the mold. May be.
このような固体金属供給部によって、ストック部からリフト部によって載置板上に固体金属を準備した後に、押出部が固体金属を載置板上から押し出すことによって、鋳型の外周面に固体金属を順次供給して接触させ、脱熱することができる。従って、温度勾配および凝固速度の向上による鋳造欠陥の発生抑制につながる。 After preparing the solid metal on the mounting plate by the lift unit from the stock unit by such a solid metal supply unit, the extrusion unit extrudes the solid metal from the mounting plate, so that the solid metal is applied to the outer peripheral surface of the mold. Sequentially fed and contacted, heat can be removed. Accordingly, the occurrence of casting defects is suppressed by improving the temperature gradient and the solidification rate.
また、一対の前記固体金属供給部各々は、上面が前記鋳型に向かって上方から下方に傾斜する傾斜面とされた傾斜台と、複数の前記固体金属を積層して準備し、前記傾斜台上に外周側から前記固体金属を供給するストック部と、前記ストック部の複数の前記固体金属と前記鋳型との間に配置され、該固体金属を前記ストック部に保持するとともに、前記鋳型の前記冷却室内への移動に連動して開放し、前記固体金属を1つずつ、前記鋳型へ向けて前記傾斜台上を自重で移動可能とするストッパとを有していてもよい。 In addition, each of the pair of solid metal supply units is prepared by stacking an inclined table whose upper surface is an inclined surface inclined downward from above toward the mold, and a plurality of the solid metals. A solid part for supplying the solid metal from the outer peripheral side, and a plurality of the solid metal in the stock part and the mold, and holding the solid metal in the stock part, and cooling the mold There may be provided a stopper that is opened in conjunction with the movement into the room, and that allows the solid metal to move on the inclined table by its own weight toward the mold one by one.
このような固体金属供給部においては、ストッパが開放された際には、特別な装置を設置しなくともストック部に積層して準備した複数の固体金属のうちから1つずつ固体金属がその自重で傾斜台上を滑走する。そして、鋳型の外周面に固体金属を順次供給して接触させ、脱熱することができ、温度勾配および凝固速度の向上による鋳造欠陥の発生抑制につながる。 In such a solid metal supply unit, when the stopper is opened, the solid metal is weighted one by one from a plurality of solid metals prepared by stacking on the stock unit without installing a special device. On the ramp. Then, the solid metal can be sequentially supplied to the outer peripheral surface of the mold and brought into contact therewith to be deheated, which leads to the suppression of the occurrence of casting defects by improving the temperature gradient and the solidification rate.
さらに、本発明に係る鋳造装置は、真空室内において、溶融金属を内部に保持する鋳型を、加熱室から、該加熱室と断熱仕切板によって仕切られて該加熱室の下方に設けられる冷却室に案内し、方向性凝固を行なう鋳造装置であって、前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、前記固体金属は、球状をなして複数が設けられ、前記固体金属供給部は、前記鋳型の外周側で、該鋳型を挟んで対向する位置に一対が配置され、前記鋳型が前記冷却室内へ案内されるに従って前記固体金属を順次流入させて前記鋳型の外周面を覆うように供給し、一対の前記固体金属供給部各々は、前記固体金属を前記鋳型の外周面へ向けて噴出して供給する噴出部を有している。 Further, in the casting apparatus according to the present invention, in the vacuum chamber, the mold for holding the molten metal is partitioned from the heating chamber into the cooling chamber provided below the heating chamber by the heating chamber and the heat insulating partition plate. A casting apparatus that guides and performs directional solidification, wherein the cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the contact surface side is made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold, and A solid metal supply unit configured to supply the solid metal to the outer peripheral surface of the mold, and the solid metal is provided in a spherical shape, and the solid metal supply unit is provided on the outer peripheral side of the mold. A pair is arranged at positions facing each other, and as the mold is guided into the cooling chamber, the solid metal is sequentially introduced so as to cover the outer peripheral surface of the mold, and the pair of the solid metal supply parts Each of which And a spouting unit for supplying the body metal is ejected toward the outer circumferential surface of the mold.
このように、鋳型が案内される動作に合わせて球状の固体金属が供給される。即ち、鋳型の外周面に、その案内方向とは逆方向となる上方に向かって固体金属が順次供給されて鋳型の外周面に接触することで、固定金属が融解し、鋳型の外周面に上方に向かって付着しながら鋳型の外周面を周方向にわたって覆い、冷却していくことが可能となる。従って、固体金属によって温度勾配および凝固速度のさらなる向上を図って、鋳造欠陥発生の抑制が可能となる。
また、噴出部によって、固体金属を鋳型の外周面へ確実に供給可能となり、温度勾配および凝固速度のさらなる向上による鋳造欠陥発生の抑制が、より確実に可能となる。
Thus, the spherical solid metal is supplied in accordance with the operation of guiding the mold. That is, solid metal is sequentially supplied to the outer peripheral surface of the mold in an upward direction opposite to the guide direction and comes into contact with the outer peripheral surface of the mold, so that the fixed metal is melted and the upper surface of the mold is The outer peripheral surface of the mold is covered in the circumferential direction while adhering toward the surface and can be cooled. Accordingly, the solid metal can further improve the temperature gradient and the solidification rate, thereby suppressing the occurrence of casting defects.
In addition, the ejection portion can reliably supply the solid metal to the outer peripheral surface of the mold, and the occurrence of casting defects can be more reliably suppressed by further improving the temperature gradient and the solidification rate.
さらに、本発明に係る鋳造装置は、真空室内において、溶融金属を内部に保持する鋳型を、加熱室から、該加熱室と断熱仕切板によって仕切られて該加熱室の下方に設けられる冷却室に案内し、方向性凝固を行なう鋳造装置であって、前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、前記固体金属は、球状をなして複数が設けられ、前記固体金属供給部は、前記鋳型の外周側で、該鋳型を挟んで対向する位置に一対が配置され、前記鋳型が前記冷却室内へ案内されるに従って前記固体金属を順次流入させて前記鋳型の外周面を覆うように供給し、一対の前記固体金属供給部各々は、上面が前記鋳型に向かって上方から下方に傾斜する傾斜面が形成された傾斜台と、複数の前記固体金属を準備し、前記傾斜台上に外周側から前記固体金属を供給するストック部と、前記ストック部の複数の前記固体金属と前記鋳型との間に配置され、該固体金属を前記ストック部に保持するとともに、前記鋳型の前記冷却室内への移動に連動して開放し、前記固体金属を前記鋳型へ向けて前記傾斜台上を自重で移動可能とするストッパとを有している。
Further, in the casting apparatus according to the present invention, in the vacuum chamber, the mold for holding the molten metal is partitioned from the heating chamber into the cooling chamber provided below the heating chamber by the heating chamber and the heat insulating partition plate. A casting apparatus that guides and performs directional solidification, wherein the cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the contact surface side is made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold, and A solid metal supply unit configured to supply the solid metal to the outer peripheral surface of the mold, and the solid metal is provided in a spherical shape, and the solid metal supply unit is provided on the outer peripheral side of the mold. A pair is arranged at positions facing each other, and as the mold is guided into the cooling chamber, the solid metal is sequentially introduced so as to cover the outer peripheral surface of the mold, and the pair of the solid metal supply parts Each is an upper surface An inclined table formed with an inclined surface inclined downward from above toward the mold, a stock portion for preparing a plurality of the solid metals and supplying the solid metal from the outer peripheral side onto the inclined table, and the stock The solid metal is disposed between the plurality of solid metals and the mold of the part, and holds the solid metal in the stock part, and is released in conjunction with the movement of the mold into the cooling chamber. toward mold that has a stopper which can move under its own weight on the inclined base.
このような固体金属供給部においては、ストッパが開放された際には、特別な装置を設置しなくとも、固体金属がその自重で傾斜台上を滑走、転動する。そして、鋳型の外周面に固体金属を順次付着させながら供給でき、温度勾配および凝固速度のさらなる向上による鋳造欠陥の発生抑制に確実につながる。 In such a solid metal supply unit, when the stopper is opened, the solid metal slides and rolls on the tilt table by its own weight without installing a special device. Then, the solid metal can be supplied while sequentially adhering to the outer peripheral surface of the mold, and this reliably leads to the suppression of the occurrence of casting defects by further improving the temperature gradient and the solidification rate.
また、本発明に係る鋳造装置は、前記固体金属が前記鋳型の外周面を覆った範囲を、該固体金属の外周側から冷却する冷却手段をさらに備えていてもよい。 Moreover, the casting apparatus according to the present invention may further include a cooling means for cooling the range in which the solid metal covers the outer peripheral surface of the mold from the outer peripheral side of the solid metal.
このような冷却手段によって固体金属の冷却を行なうことで、冷却効果を向上し、さらなる鋳造欠陥の発生抑制につながる。 By cooling the solid metal by such a cooling means, the cooling effect is improved and the occurrence of further casting defects is suppressed.
本発明の鋳造装置によると、固体金属を鋳型の外周面に接触させて冷却を行なうため、簡易な構成で、温度勾配および凝固速度のさらなる向上が可能となり、鋳造欠陥発生の抑制を図ることができる。 According to the casting apparatus of the present invention, since the solid metal is brought into contact with the outer peripheral surface of the mold for cooling, the temperature gradient and the solidification rate can be further improved with a simple configuration, and the occurrence of casting defects can be suppressed. it can.
以下、本発明の第一実施形態に係る鋳造装置1Aについて説明する。
鋳造装置1Aは、機械的強度が要求される例えば、ガスタービン用の動翼、静翼等の部品を精密鋳造によって製造する製造装置である。
Hereinafter, the
The
図1に示すように、鋳造装置1Aは、内部空間が略真空状態に保持された真空室2と、真空室2の内部における上部に配置される加熱室3と、真空室2内部において加熱室3の下方に設けられる冷却室5と、加熱室3と冷却室5との間に配置された断熱仕切板4と、加熱室3と冷却室5とにわたって配置されて内部に合金Mを充填可能な鋳型6と、鋳型6を下方から支持する冷却板9及び駆動ロッド7を備えている。
As shown in FIG. 1, a casting apparatus 1 </ b> A includes a
真空室2は、内部が空間とされて略真空状態に保持された容器状の部材となっている。
The
加熱室3は、真空室2における上部に配置されて、内部が空間とされた容器状の部材である。また、加熱室3の内部の空間を、鋳型6の内部へ充填される合金Mの融点よりも高い温度に保持可能に、加熱室3の内周面3aに沿ってヒーター8が設けられている。
The
断熱仕切板4は、加熱室3と冷却室5との間において、真空室2の内周面2aから内周側に向かって水平方向に突出して設けられて、加熱室3と冷却室5との間での熱伝達を遮断するものである。また、この断熱仕切板4には、真空室2の内周側中央部に加熱室3と冷却室5とを上下方向に連通する開口部4aが形成されており、この開口部4aの径は鋳型6の外径よりも大きくなっている。
The heat insulating
鋳型6は、耐火材料の例えばセラミック等よりなり、鋳造しようとする動翼又は静翼等の外形に対応した空間がロストワックス法等を用いて内部に形成され、上端及び下端に開口部6a、6bが設けられている。そして、上端の開口部6aより不図示の融解炉で溶融された合金Mが鋳型6の内部へ充填可能とされている。また、下端の開口部6bは冷却板9によって下方から閉塞されるとともに、この冷却板9によって鋳型6が下方から支持されている。
The
さらに、この鋳型6は、真空室2の内周側中央部に配置されるものであり、断熱仕切板4の開口部4aを通じて、加熱室3と冷却室5との間を上下方向に移動可能とされている。
Further, the
次に冷却室5について説明する。
冷却室5は、加熱室3の下方に断熱仕切板4によって仕切られて設けられ、内部が空間とされた容器状の部材であり、この空間が鋳型6の内部へ充填される合金Mの融点よりも低い温度に保持されている。
Next, the cooling
The cooling
また、この冷却室5は、内部の空間における外周側に、対向して設けられる一対の固体金属供給部11と、この固体金属供給部11各々から鋳型6の外周面6cに接触するように供給される固体金属W1とを備えている。
The cooling
図2に示すように、固体金属W1は直方体のブロック状をなし、高熱伝達率で、かつ、鋳型6の温度よりも低い融点を持つ金属材料よりなっている。そして、鋳型6の外周面6cを周方向にわたって覆うことを可能に、奥行き方向(図1の紙面奥行き方向、又は図2の紙面上下方向)の寸法が、鋳型6の奥行き方向の寸法と同等か、又はやや大きく設定されている。
As shown in FIG. 2, the solid metal W <b> 1 has a rectangular parallelepiped block shape, is made of a metal material having a high heat transfer coefficient and a melting point lower than the temperature of the
固体金属供給部11は、冷却室5の内部の外周側で冷却室5の内部の内周面5aに沿って、鋳型6を挟んで対向する位置に一対が設けられている。そして、各々の固体金属供給部11は、固体金属W1を積層して準備するストック部14と、ストック部14の上方に設けられた載置板15と、ストック部14の固体金属W1を載置板15上へ載置するリフト部16と、載置板15から固体金属W1を冷却室5の内周側へ向かって押し出す押出部17とを有している。
The solid
ストック部14は、冷却室5の内周面5aに沿って、上下方向に延びて設けられ、内部に複数の固体金属W1を積層して準備するものである。
The
載置板15は、ストック部14の上方で、冷却室5の内周面5aから内周側に向かって突出する板状部材であり、上面が水平方向に平行な面とされ、固体金属W1を1つずつ載置可能とするものである。
The mounting
リフト部16は、例えば不図示のサーボモータ等で構成されており、ストック部14に積層された複数の固体金属W1を、鋳型6の下降に従って下方から間欠的に持ち上げ、固体金属W1を1つずつ載置板15上へ供給するものである。
The
押出部17は、リフト部16によってストック部14から載置板15上に持ち上げられた固体金属W1を、載置板15から鋳型6の外周面6cに向かって押し出して供給するものである。
The extruding
冷却板9は、鋳型6の下部に配され、鋳型6の下端の開口部6bを閉塞する冷却室5内部と同等の温度に保持された板状部材である。また、固体金属供給部11から鋳型6の外周面6cに供給された固体金属W1を下方から支持して、固体金属W1が鋳型6の外周面6cに接触した状態で保持するものである。
The
駆動ロッド7は、冷却室5の底部5bを通じて設けられ、冷却板9をさらに下方から支持しながら、例えば不図示のモーター等によって上下方向に移動可能な駆動装置である。
The
このような鋳造装置1Aにおいては、図1(a)に示すように、駆動ロッド7が移動して、鋳型6を冷却板9を介して支持した状態で、鋳型6を加熱室3内に配置する。そして、不図示の融解炉で溶融された合金Mが鋳型6の上端の開口部6aより鋳型6の内部へ充填される。
In such a casting apparatus 1 </ b> A, as shown in FIG. 1A, the
ここで、加熱室3内は、合金Mの融点よりも高い温度に保持されているため、鋳型6内部の溶融した合金Mが凝固してしまうことがない。
Here, since the inside of the
そして、鋳型6内部へ充填された合金Mの下端部は冷却板9に接することで凝固して、薄い凝固部分、即ち凝固界面が形成される。
And the lower end part of the alloy M with which the inside of the casting_mold |
その後、駆動ロッド7は断熱仕切板4の開口部4aを通じて鋳型6を下降させ、鋳型6が冷却室5内へ案内される。そして冷却室5の内部においては、鋳型6は徐々に(1時間に数十センチ程度の速度で)下降させられる。
Thereafter, the
ここで冷却室5の内部は、鋳型6の内部の合金Mの融点よりも低い温度に保持されているため、鋳型6が冷却室5に案内されるに従って、上記凝固界面は徐々に上方へ移動していき、放射冷却によって凝固が上方に向かって進行していき、方向性凝固が達成される。
Here, since the inside of the
さらに、図1(b)に示すように、駆動ロッド7の動作、即ち、鋳型6の下降に連動して、各々の固体金属供給部11におけるリフト部16が、ストック部14から最初の固体金属W1を1つずつ載置板15上に載置する。そして、押出部17が、鋳型6の外周面6cを覆うように固体金属W1を押し出して供給する。最初に供給された固体金属W1は、鋳型6の外周面6cに接触した状態で冷却板9上に載置され、冷却室5の下方への落下が防止されて、鋳型6の外周面6cに接触した状態を保持される。
Further, as shown in FIG. 1 (b), in conjunction with the operation of the
また、各々の固体金属供給部11から供給された一対の固体金属W1は、熱伝導率の高い材料よりなるため、鋳型6の外周面6cに接触した際には、鋳型6内の溶融した合金Mから脱熱を行なう。さらにこれら一対の固体金属W1は、鋳型6の温度よりも低融点の材料よりなるため、鋳型6の外周面6cに接触した際に融解して融解潜熱を奪うことによっても、鋳型6内の溶融した合金Mから脱熱を行なうことができる。
In addition, since the pair of solid metals W1 supplied from each solid
このように、熱伝導及び融解による相乗効果によって、鋳型6内の溶融した合金Mから脱熱を行ない、合金Mの温度勾配および凝固速度の向上が可能となる。
In this way, due to the synergistic effect of heat conduction and melting, heat is removed from the molten alloy M in the
さらに、固体金属W1の奥行き方向の寸法は、鋳型6の奥行き方向の寸法と同等か、又は鋳型6よりも大きく設定されている。このため、固体金属W1が鋳型6の外周面6cに接触して融解した際には、鋳型6の外周面6cを周方向にわたって覆う。そして、図2(a)及び図2(b)に示すように、鋳型6の外形に沿う形状に変形して接触面積を増大することで熱伝導の効果を向上でき、温度勾配および凝固速度のさらなる向上が可能となる。
Further, the dimension in the depth direction of the solid metal W <b> 1 is set to be equal to or larger than the dimension in the depth direction of the
そして、図1(c)に示すように、鋳型6の下降にともなって、押出部17によって供給された一対の固体金属W1が、鋳型6の外周面6cに接触して脱熱した後には、さらなる鋳型6の下降にともなって次の一対の固体金属W1が供給される。即ち、鋳型6の移動方向とは反対側となる上方に向かって一対の固体金属W1が順次供給され、冷却を行ないながら、先に供給された固体金属W1の上部に積層されていく。従って、固体金属W1によって温度勾配および凝固速度を向上しながら、方向性凝固を行うことが可能となる。
And as shown in FIG.1 (c), after a pair of solid metal W1 supplied by the
ここで、冷却室5は真空室2の内部に配置され、略真空状態に保持されている。このため、仮に固体金属W1に代えて、気体や液体の冷媒によって冷却室5での冷却を行なう場合には、装置の複雑化や取り扱いが困難となってしまう。この点、本実施形態では固体金属W1を使用しているため、簡易な装置構成によって確実に冷却すべき場所に供給して脱熱が可能となる。
Here, the cooling
本実施形態の鋳造装置1Aによると、冷却室5での鋳型6の下降にともなって、冷却室5での放射冷却に加えて固体金属W1を用いることによって、鋳型6の下部から上部に向かって脱熱が行なわれる。従って、簡易な構成で冷却速度を増大して温度勾配および凝固速度を向上しながら、方向性凝固を行なっていくことが可能となる。即ち、機械的強度を増大した動翼又は静翼を、鋳造欠陥を抑制しながら製造することが可能となる。
According to the casting apparatus 1 </ b> A of the present embodiment, as the
次に、本発明の第二実施形態に係る鋳造装置1Bについて説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、固体金属W2が第一実施形態のものとは異なっている。
Next, the
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In the present embodiment, the solid metal W2 is different from that of the first embodiment.
図3に示すように、固体金属W2は、予め鋳型6の外形に沿った形状となっているとともに、鋳型6の外周面6cに接触する面側に設けられた表層部W2aと、この表層部W2aの鋳型6とは反対側に取り付けられた、固体金属本体W2bとを有している。
As shown in FIG. 3, the solid metal W2 has a shape that conforms to the outer shape of the
表層部W2aは、鋳型6の温度よりも低い温度の融点の材料、例えばアルミニウム等よりなっており、固体金属W2が供給された際には鋳型6に接触する部分である。
The surface layer portion W2a is made of a material having a melting point lower than the temperature of the
固体金属本体W2bは、鋳型6の温度よりも高い融点の材料、例えば銅等よりなっている。
The solid metal main body W2b is made of a material having a melting point higher than that of the
即ち、固体金属W2は、銅等よりなる固体金属本体W2bとアルミニウム等よりなる表層部W2aとによる二層構造となっている。 That is, the solid metal W2 has a two-layer structure including a solid metal main body W2b made of copper or the like and a surface layer portion W2a made of aluminum or the like.
このような鋳造装置1Bにおいては、固体金属供給部11によって供給された固体金属W2は、ちょうど鋳型6の外周面6cの形状に合致するように鋳型6の外周面6cに接触する。従って、鋳型6の外周面6cとの接触面積を増大することができ、より効果的に脱熱が可能となり、温度勾配および凝固速度を向上できる。
In such a
また、固体金属W2が鋳型6の外周面6cの形状に合致した形状となっているため、同一の鋳型6に対してであれば、繰り返して再利用が可能となる。
Further, since the solid metal W2 has a shape that matches the shape of the outer
さらに、鋳型6の外周面6cに接触した表層部W2aは融解してしまうが、固体金属本体W2bは融解しない。従って、鋳型6に接触して融解した表層部W2aのみを取り替えることができる。
Furthermore, although the surface layer part W2a which contacted the outer
本実施形態の鋳造装置1Bによると、鋳型6の外周面6cとの接触面積を増大し温度勾配および凝固速度を向上しながら、方向性凝固を行なっていくことが可能となる。従って、機械的強度を増大した動翼又は静翼を、鋳造欠陥を抑制しながら製造することが可能となる。
According to the
そして、同一形状の鋳型6に対しては、再利用が可能であるとともに、固体金属W2を表層部W2aと固体金属本体W2bとの二層構造とすることで、固体金属W2の再利用を容易化することができ、コストを抑えることもできる。
The
なお、本実施形態では、表層部W2aと固体金属本体W2bとの二層構造としていたが、表層部W2aと同一材料で、固体金属W2全体を形成してもよい。 In the present embodiment, the two-layer structure of the surface layer portion W2a and the solid metal body W2b is used. However, the entire solid metal W2 may be formed of the same material as the surface layer portion W2a.
次に、本発明の第三実施形態に係る鋳造装置1Cについて説明する。
なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、固体金属W3が第一実施形態及び第二実施形態のものとは異なっている。
Next, a casting apparatus 1C according to the third embodiment of the present invention will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st embodiment and 2nd embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In the present embodiment, the solid metal W3 is different from those in the first embodiment and the second embodiment.
図4に示すように、固体金属W3は、予め鋳型6の外形に沿った形状となっているとともに、この固体金属W3の鋳型6の外周面6cに接触する面側に設けられた表層部W3aと、この表層部W3aにおける鋳型6とは反対側から、表層部W3aに取り付けられた冷却部W3bとを有している。
As shown in FIG. 4, the solid metal W3 has a shape that conforms to the outer shape of the
表層部W3aは、第一実施形態と同様に、鋳型6の温度よりも低い温度の融点の材料、例えばアルミニウム等よりなっており、固体金属W3が供給された際には鋳型6に接触する部分である。
Similar to the first embodiment, the surface layer portion W3a is made of a material having a melting point lower than that of the
冷却部W3bは、第二実施形態の固体金属本体W2bと同様に、鋳型6の温度よりも高い融点の材料、例えば銅等よりなっており、さらに、不図示の水等の冷却媒体が内部を流通可能となっている。
The cooling unit W3b is made of a material having a melting point higher than the temperature of the
即ち、固体金属W3は、銅等よりなる冷却部W3bとアルミニウム等よりなる表層部W3aとによる二層構造となっている。 That is, the solid metal W3 has a two-layer structure including a cooling part W3b made of copper or the like and a surface layer part W3a made of aluminum or the like.
このような鋳造装置1Cにおいては、固体金属供給部11によって供給された固体金属W3は、ちょうど鋳型6の外周面6cの形状に合致するように鋳型6の外周面6cに接触して、脱熱を行なうとともに、冷却部W3bが冷却媒体によって冷却される。このため、表層部W3aからの脱熱を促進して温度勾配および凝固速度を向上できる。
In such a casting apparatus 1C, the solid metal W3 supplied by the solid
さらに、鋳型6の外周面6cに接触した表層部W3aは融解してしまうが、冷却部W3bは融解しない。従って、鋳型6に接触して融解した表層部W3aのみを取り替えることができる。
Furthermore, the surface layer portion W3a in contact with the outer
本実施形態の鋳造装置1Cによると、固体金属W3の冷却部W3bによって、温度勾配および凝固速度をさらに向上しながら、方向性凝固を行なっていくことが可能となる。即ち、機械的強度を増大した動翼又は静翼を、鋳造欠陥を抑制しながら製造することが可能となる。また、固体金属W3を表層部W3aと冷却部W3bとの二層構造とすることで、固体金属W3の再利用が容易に可能となり、コストを抑えることもできる。 According to the casting apparatus 1C of the present embodiment, the directional solidification can be performed while further improving the temperature gradient and the solidification rate by the cooling part W3b of the solid metal W3. That is, it is possible to manufacture a moving blade or a stationary blade having increased mechanical strength while suppressing casting defects. Further, by making the solid metal W3 have a two-layer structure of the surface layer portion W3a and the cooling portion W3b, the solid metal W3 can be easily reused, and the cost can be reduced.
次に、本発明の第四実施形態に係る鋳造装置1Dについて説明する。
なお、第一実施形態から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、固体金属供給部21が第一実施形態から第三実施形態のものとは異なっている。
Next, a
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 3rd embodiment from 1st embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In this embodiment, the solid
図5に示すように、固体金属供給部21は、冷却室5の内周面5aに沿って、鋳型6を挟んで対向する位置に一対が設けられている。
そして、各々の固体金属供給部21は、内周面5aから鋳型6向かって突出する傾斜台26と、固体金属W1を積層して準備して傾斜台26へ供給するストック部24と、鋳型6の冷却室5内への移動に連動して開放し、開放時にストック部24上の固体金属W1を内周側へ向かって供給可能とするストッパ25とを有している。
As shown in FIG. 5, the solid
Each solid
傾斜台26は、断熱仕切板4の下方で、冷却室5の内周面5aから鋳型6に向かって突出し、上面が冷却室5の外周側から内周側へ向かって上方から下方に傾斜する傾斜面とされている部材である。
The
ストック部24は、真空室2の外部に固体金属W1を積層して準備するものであり、また、真空室2の内外を連通する供給孔27を通じて、傾斜台26上に固体金属W1を供給可能としている。
The
ストッパ25は、傾斜台26の上方で、真空室2の内周面2aから内周側に向かって突出する断熱仕切板4において、固体金属W1と前記鋳型6との間の位置で、この断熱仕切板4から下方に向かって突出して設けられた部材である。即ち、このストッパ25は、固体金属W1が傾斜台26上を滑り落ちることを防止するものである。
The
このような鋳造装置1Dにおいては、鋳型6の下降にともなって、ストッパ25が連動して上方へ移動する。この際、図5(a)、図5(b)に示すように、断熱仕切板4と傾斜台26との間にちょうど1つ分の固体金属W1が通り抜け可能な間隙が形成される。このため、ストック部24に積層されて準備されている固体金属W1のうちで、最も下部に位置する固体金属W1がその自重で傾斜台26上を滑って移動して、鋳型6の外周面6cに接触した状態で冷却板9上に載置され、次々に積層されていく。
In such a
各々の固体金属供給部21から供給された一対の固体金属W1は、高熱伝導率及び鋳型6の温度よりも低融点の材料よりなっている。このため、鋳型6の外周面6cに接触した際には、熱伝導及び融解による相乗効果によって、鋳型6内の溶融した合金Mから脱熱を行ない、合金Mの温度勾配および凝固速度のさらなる向上が可能となる。
The pair of solid metals W <b> 1 supplied from each solid
ここで、図5(b)に示すように、鋳型6の配置位置に応じた所定量の固体金属W1が積層されると、既に供給された固体金属W1によって遮られ、鋳型6の外周面6cに接触不可能な状態となる。しかし、図5(c)に示すように、鋳型6がさらに下降すると、既に供給されて積層された固体金属W1も下降して、次の固体金属W1が鋳型6の外周面6cに接触して積層される。
Here, as shown in FIG. 5 (b), when a predetermined amount of the solid metal W1 according to the arrangement position of the
このような動作を繰り返して、傾斜台26を通じて供給された一対の固体金属W1が、鋳型6の外周面6cに接触して脱熱した後には、さらなる鋳型6の下降にともなって次の一対の固体金属W1が供給され、脱熱を行なう。即ち、鋳型6の移動方向とは反対側となる上方に向かって一対の固体金属W1が順次供給され、冷却を行ないながら、既に供給された固体金属W1の上部に積層されていくので、固体金属W1によって温度勾配および凝固速度をさらに向上しながら、方向性凝固を行うことができる。
By repeating such an operation, after the pair of solid metals W1 supplied through the tilting table 26 comes into contact with the outer
本実施形態の鋳造装置1Dによると、冷却室5での鋳型6の下降にともなって、傾斜台26によって鋳型6の下部から上部に固体金属W1を順次供給して脱熱を行なうことができる。従って、簡易な構成で温度勾配および凝固速度をさらに向上しながら、方向性凝固を行なっていくことが可能となり、この結果、機械的強度を増大した動翼又は静翼を、鋳造欠陥を抑制しながら製造することが可能となる。
According to the
なお、本実施形態の固体金属W1としては、第一実施形態から第三実施形態におけるいずれの固体金属W2、W3を用いてもよい。 In addition, as solid metal W1 of this embodiment, you may use any solid metal W2, W3 in 1st embodiment to 3rd embodiment.
次に、本発明の第五実施形態に係る鋳造装置1Eについて説明する。
なお、第一実施形態から第四実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、固体金属W5及び固体金属供給部51が第一実施形態から第四実施形態のものとは異なっている。
また、本実施形態の鋳造装置1Eは、不活性のガスを噴出するガス冷却装置(冷却手段)57をさらに備えている。
Next, a
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 4th embodiment from 1st embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In the present embodiment, the solid metal W5 and the solid
Further, the
図6に示すように、固体金属W5は、球状をなし、第一実施形態における固体金属W1同様に、高熱伝達率で、かつ、鋳型6の温度よりも低い融点を持つ金属材料よりなっている。
As shown in FIG. 6, the solid metal W5 has a spherical shape and is made of a metal material having a high heat transfer coefficient and a melting point lower than the temperature of the
固体金属供給部51は、冷却室5の内部の内周面5aに沿って、鋳型6を挟んで対向する位置に一対が設けられている。そして、各々の固体金属供給部51は、固体金属W5を蓄積して準備するストック部54と、ストック部54の上方の断熱仕切板4の下方を向く面に支持されて、固体金属W5を鋳型6の外周面6cへ向けて噴出して供給する噴出部56とを備えている。
The solid
ストック部54は、冷却室5の内周面5aに沿って、上下方向に延びて設けられ、内部に複数の固体金属W5を蓄積して準備するものである。
The
噴出部56は、その噴出口56aを鋳型6に向けた状態で、断熱仕切板4の下方を向く面に固定されており、例えばポンプ等によって、鋳型6の下降に従ってストック部54の固体金属W5を吸引して鋳型6に向けて噴出するものである。
The
ガス冷却装置57は、その噴出口57aを鋳型6に向けた状態で、噴出部56の下方に配置され、固体金属W5が鋳型6の外周面6cに付着して覆った範囲に対して、固体金属W5の外周側から不活性のガスを吹き付けるものである。
The
このような鋳造装置1Eにおいては、駆動ロッド7の動作、即ち、鋳型6の下降に連動して、球状の固体金属W5がストック部54から吸引され、噴出部56から噴出されて鋳型6の外周面6cへ供給される。即ち、鋳型6の外周面6cにその案内方向とは逆方向となる上方に向かって固体金属W5が順次供給されて鋳型6の外周面6cに接触することで、固定金属W5が融解していく。
In such a
そして、鋳型6の外周面6cで、上方に向かって付着しながら鋳型の外周面周方向にわたって順次覆い、冷却していくことが可能となる。従って、球状の固体金属W5によって温度勾配および凝固速度を向上しながら、鋳型6の内部の合金Mの方向性凝固を行なって、鋳造欠陥発生の抑制が可能となる。
Then, the outer
さらに、ガス冷却装置57によって、鋳型6の外周面6cに既に付着した固体金属W5を冷却できるため、温度勾配および凝固速度をより向上でき、鋳造欠陥発生の抑制効果を向上できる。
Furthermore, since the solid metal W5 already adhered to the outer
本実施形態の鋳造装置1Eによると、冷却室5での鋳型6の下降にともなって、固体金属W5を鋳型6の下部から上部に順次供給して脱熱を行なうことができる。また、ガス冷却装置57によってさらなる冷却効果の向上が可能となり、簡易な構成で温度勾配および凝固速度を向上しながら、方向性凝固を行なっていくことができる。この結果、機械的強度を増大した動翼又は静翼を、鋳造欠陥を抑制しながら製造することが可能となる。
According to the
次に、本発明の第六実施形態に係る鋳造装置1Fについて説明する。
なお、第一実施形態から第五実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第四実施形態の鋳造装置1Dを基本構成として、第四実施形態の固体金属W1に代えて、第五実施形態の固体金属W5となっている。
また、本実施形態の鋳造装置1Fは、第五実施形態と同様に、ガス冷却装置(冷却手段)67をさらに備えている。
Next, a
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 5th embodiment from 1st embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In the present embodiment, the
Further, the
図7に示すように、固体金属W5は、第五実施形態と同様に、球状をなし、高熱伝達率で、かつ、鋳型6の温度よりも低い融点を持つ金属材料よりなっている。
As shown in FIG. 7, the solid metal W <b> 5 is formed of a metal material having a spherical shape, a high heat transfer coefficient, and a melting point lower than the temperature of the
ガス冷却装置(冷却手段)67は、その噴出口67aを鋳型6に向けた状態で、傾斜台26よりも下方に配置されて、固体金属W5が鋳型6の外周面6cに付着して覆った範囲に対して、固体金属W5の外周側から不活性のガスを吹き付けるものである。
The gas cooling device (cooling means) 67 is disposed below the
このような鋳造装置1Fにおいては、鋳型6の下降にともなって、ストッパ25が連動して上方へ移動する。この際、図7(a)、図7(b)に示すように、ストッパ25と傾斜台26との間に球状の固体金属W5が通り抜け可能な間隙が形成される。このため、ストック部24に準備されている固体金属W5が、下部に位置する固体金属W5から、その自重で傾斜台26上を滑走、転動して、鋳型6の外周面6cに接触した状態で冷却板9上に積重されていく。
In such a
そして固体金属W5は、高熱伝導率及び鋳型6の温度よりも低融点の材料よりなるため、鋳型6の外周面6cに接触した際には融解し、付着して外周面6cを覆っていく。即ち、この融解時の潜熱と、熱伝導との相乗効果によって、鋳型6内の溶融した合金Mから脱熱を行ない、合金Mの冷却速度を増大して温度勾配および凝固速度を向上することが可能となる。
Since the solid metal W5 is made of a material having a high thermal conductivity and a melting point lower than the temperature of the
その後、図7(b)に示すように、固体金属W5が傾斜台26を次々に滑走、転動して供給されていくが、既に供給された固体金属W5によって遮られ、鋳型6の外周面6cに接触不可能な状態となる。ここで、図7(c)に示すように、鋳型6がさらに下降すると、外周面6cに既に付着した固体金属W5も鋳型6とともに下降する。そして、外周面6cへの接触を遮られていた固体金属W5が、鋳型6の外周面6cに接触して付着し、既に供給された固体金属W5の上に積重される。
Thereafter, as shown in FIG. 7 (b), the solid metal W5 is slid one after another on the
このような動作を繰り返し、鋳型6の移動方向とは反対側となる上方に向かって固体金属W5が順次付着して、冷却を行ないながら、既に供給された固体金属W5の上部に積重されていくので、固体金属W5によって温度勾配および凝固速度を向上しながら、方向性凝固を行うことが可能となる。
By repeating such an operation, the solid metal W5 sequentially adheres toward the upper side opposite to the moving direction of the
さらに、ガス冷却装置67によって、鋳型6の外周面6cに既に付着した固体金属W5を冷却できるため、温度勾配および凝固速度をより向上でき、鋳造欠陥発生の抑制効果を向上できる。
Furthermore, since the solid metal W5 already adhered to the outer
本実施形態の鋳造装置1Fによると、冷却室5での鋳型6の下降にともなって、傾斜台26によって鋳型6の下部から上部に向かって固体金属W5を順次供給し、付着させて脱熱を行なうことができる。また、ガス冷却装置67によってさらなる冷却効果の向上が可能となり、簡易な構成で温度勾配および凝固速度を向上しながら、方向性凝固を行なっていくことが可能となる。この結果、機械的強度を増大した動翼又は静翼を、鋳造欠陥を抑制しながら製造できる。
According to the
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、ガス冷却装置57、67は、第五実施形態及び第六実施形態に限らず、第一実施形態から第四実施形態の鋳造装置1A、1B、1C、1Dにも適用可能である。逆に、ガス冷却装置57、67は設置しなくともよい。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, some design changes can be made without departing from the technical idea of the present invention.
For example, the
また、本発明の鋳造装置1A、1B、1C、1D、1E、1Fは、動翼や静翼の製造に用いる場合に限定されず、高い機械的強度が要求される他の部材の製造にも用いることができる。
Further, the casting
さらに、複数の固体金属W1、W2、W3は、全て同じ形状、寸法でなくともよく、例えば、上下方向に固体金属W1、W2、W3の厚みを変化させて冷却効果を変化させることも可能である。 Furthermore, the plurality of solid metals W1, W2, and W3 do not have to have the same shape and size. For example, the cooling effect can be changed by changing the thickness of the solid metals W1, W2, and W3 in the vertical direction. is there.
また冷却板9上には、溶融した固体金属W1、W2、W3、W5が付着する可能性もあるため、表面をコーティングして保護してもよい。
Further, since there is a possibility that molten solid metals W1, W2, W3, and W5 adhere to the
1A…鋳造装置 2…真空室 2a…内周面 3…加熱室 3a…内周面 4…断熱仕切板 4a…開口部 5…冷却室 5a…内周面 5b…底部 6…鋳型 6a…開口部 6b…開口部 6c…外周面 7…駆動ロッド 8…ヒーター 9…冷却板 11…固体金属供給部 14…ストック部 15…載置板 16…リフト部 17…押出部 M…合金 W1…固体金属 1B…鋳造装置 W2…固体金属 W2a…表層部 W2b…固体金属本体 1C…鋳造装置 W3…固体金属 W3a…表層部 W3b…冷却部 1D…鋳造装置 21…固体金属供給部 24…ストック部 25…ストッパ 26…傾斜台 27…供給孔 1E…鋳造装置 51…固体金属供給部 54…ストック部 56…噴出部 56a…噴出口 57…ガス冷却装置(冷却手段) 57a…噴出口 W5…固体金属 1F…鋳造装置 67…ガス冷却装置(冷却手段) 67a…噴出口
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、
該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、
前記固体金属は、ブロック状をなして複数が設けられ、
前記固体金属供給部は、前記鋳型の外周側で該鋳型を挟んで対向する位置に一対が配置され、前記鋳型が前記冷却室内へ案内されるに従って各々の前記固体金属を順次上方に積層しながら前記鋳型の外周面を覆うように供給することを特徴とする鋳造装置。 A casting apparatus that guides a mold for holding molten metal inside a vacuum chamber from a heating chamber to a cooling chamber that is partitioned by the heating chamber and a heat insulating partition plate and is provided below the heating chamber to perform directional solidification. Because
The cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the surface side in contact with the solid metal made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold;
A solid metal supply unit for supplying the solid metal to the outer peripheral surface of the mold ,
A plurality of the solid metals are provided in a block shape,
A pair of the solid metal supply portions are arranged on the outer peripheral side of the mold so as to face each other with the mold interposed therebetween, and the solid metals are sequentially stacked upward as the mold is guided into the cooling chamber. A casting apparatus, wherein the casting apparatus is supplied so as to cover an outer peripheral surface of the mold .
前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、 The cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the surface side in contact with the solid metal made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold;
該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、 A solid metal supply unit for supplying the solid metal to the outer peripheral surface of the mold,
前記固体金属は、前記鋳型に接触する面側が、該鋳型の外形に沿った形状となっていることを特徴とする鋳造装置。 The casting apparatus according to claim 1, wherein the surface of the solid metal that contacts the mold has a shape along the outer shape of the mold.
前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、
該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、
前記固体金属は、前記鋳型に接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる表層部と、前記表層部の前記鋳型に接触する面とは反対側に取り付けられ、内部に冷媒が流通可能となっている冷却部とを有することを特徴とする鋳造装置。 A casting apparatus that guides a mold for holding molten metal inside a vacuum chamber from a heating chamber to a cooling chamber that is partitioned by the heating chamber and a heat insulating partition plate and is provided below the heating chamber to perform directional solidification. Because
The cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the surface side in contact with the solid metal made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold;
A solid metal supply unit for supplying the solid metal to the outer peripheral surface of the mold,
The solid metal is attached to the surface layer portion made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold on the surface side in contact with the mold, and on the opposite side to the surface in contact with the mold of the surface layer portion. And a cooling part which can be circulated .
前記ストック部の上方に配置される載置板と、
前記ストック部から1つずつ前記固体金属を持ち上げて前記載置板上に載置するリフト部と、
前記鋳型の外周面へ向けて、前記載置板上の前記固体金属を1つずつ押し出して供給する押出部とを有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の鋳造装置。 Each of the pair of solid metal supply units comprises a stock unit that is prepared by laminating a plurality of the solid metals,
A mounting plate disposed above the stock portion;
A lifting part for lifting the solid metal one by one from the stock part and placing it on the mounting plate;
The casting according to any one of claims 1 to 5 , further comprising: an extruding part that extrudes and supplies the solid metal on the mounting plate one by one toward the outer peripheral surface of the mold. apparatus.
複数の前記固体金属を積層して準備し、前記傾斜台上に外周側から前記固体金属を供給するストック部と、
前記ストック部の複数の前記固体金属と前記鋳型との間に配置され、該固体金属を前記ストック部に保持するとともに、前記鋳型の前記冷却室内への移動に連動して開放し、前記固体金属を1つずつ、前記鋳型へ向けて前記傾斜台上を自重で移動可能とするストッパとを有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の鋳造装置。 Each of the pair of the solid metal supply units includes an inclined table on which an inclined surface with an upper surface inclined downward from above toward the mold is formed;
A plurality of the solid metals are prepared by laminating, and a stock part for supplying the solid metals from the outer peripheral side onto the inclined table,
The solid metal is disposed between the plurality of solid metals and the mold of the stock part, and holds the solid metal in the stock part, and is released in conjunction with the movement of the mold into the cooling chamber. A casting apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a stopper that is capable of moving on the inclined table by its own weight one by one toward the mold.
前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、 The cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the surface side in contact with the solid metal made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold;
該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、 A solid metal supply unit for supplying the solid metal to the outer peripheral surface of the mold,
前記固体金属は、球状をなして複数が設けられ、 A plurality of the solid metals are provided in a spherical shape,
前記固体金属供給部は、前記鋳型の外周側で、該鋳型を挟んで対向する位置に一対が配置され、前記鋳型が前記冷却室内へ案内されるに従って前記固体金属を順次流入させて前記鋳型の外周面を覆うように供給し、 A pair of the solid metal supply portions are arranged on the outer peripheral side of the mold so as to face each other with the mold interposed therebetween, and the solid metal is sequentially introduced into the cooling chamber as the mold is guided into the cooling chamber. Supply to cover the outer peripheral surface,
一対の前記固体金属供給部各々は、前記固体金属を前記鋳型の外周面へ向けて噴出して供給する噴出部を有することを特徴とする鋳造装置。 Each of a pair of said solid metal supply part has the ejection part which ejects and supplies the said solid metal toward the outer peripheral surface of the said casting_mold | template, The casting apparatus characterized by the above-mentioned.
前記冷却室は、前記鋳型の外周面に接触し、少なくとも接触する面側が前記鋳型の温度よりも低い融点の金属材料よりなる固体金属と、 The cooling chamber is in contact with the outer peripheral surface of the mold, and at least the surface side in contact with the solid metal made of a metal material having a melting point lower than the temperature of the mold;
該固体金属を前記鋳型の外周面に供給する固体金属供給部とを備え、 A solid metal supply unit for supplying the solid metal to the outer peripheral surface of the mold,
前記固体金属は、球状をなして複数が設けられ、 A plurality of the solid metals are provided in a spherical shape,
前記固体金属供給部は、前記鋳型の外周側で、該鋳型を挟んで対向する位置に一対が配置され、前記鋳型が前記冷却室内へ案内されるに従って前記固体金属を順次流入させて前記鋳型の外周面を覆うように供給し、 A pair of the solid metal supply portions are arranged on the outer peripheral side of the mold so as to face each other with the mold interposed therebetween, and the solid metal is sequentially introduced into the cooling chamber as the mold is guided into the cooling chamber. Supply to cover the outer peripheral surface,
一対の前記固体金属供給部各々は、上面が前記鋳型に向かって上方から下方に傾斜する傾斜面が形成された傾斜台と、 Each of the pair of the solid metal supply units includes an inclined table on which an inclined surface with an upper surface inclined downward from above toward the mold is formed;
複数の前記固体金属を準備し、前記傾斜台上に外周側から前記固体金属を供給するストック部と、 Preparing a plurality of the solid metals, and supplying the solid metal from the outer peripheral side onto the tilt table; and
前記ストック部の複数の前記固体金属と前記鋳型との間に配置され、該固体金属を前記ストック部に保持するとともに、前記鋳型の前記冷却室内への移動に連動して開放し、前記固体金属を前記鋳型へ向けて前記傾斜台上を自重で移動可能とするストッパとを有することを特徴とする鋳造装置。 The solid metal is disposed between the plurality of solid metals and the mold of the stock part, and holds the solid metal in the stock part, and is released in conjunction with the movement of the mold into the cooling chamber. A casting apparatus comprising: a stopper capable of moving on the inclined table by its own weight toward the mold.
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