JP6373958B2 - 溶融材料の遠心鋳造のための技術の改良 - Google Patents
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Description
本願は、2013年3月11日に出願された米国特許出願第13/792,929号に対する優先権を主張し、かつ2014年1月31日に出願された米国特許出願第14/169,665号に対する優先権を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
背景技術
記載され、図示されてきた実施例の装置および方法ならびに他の詳細における様々な変更
が当業者によって行われることができ、全てのそのような修正が、本明細書および付属の
特許請求の範囲に表されるように、本開示の原理および範囲内にとどまることを理解する
。当業者は、本説明を読むことにより、さらなる遠心鋳造装置および方法を容易に特定し
、本明細書に論じられる必然的に限られた数の実施形態に従い、かつその趣旨内で、さら
なる遠心鋳造装置および方法を設計、構築、および使用することができる。したがって、
本発明は、本明細書に開示または組み込まれる特定の実施形態または方法に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲によって定義される、本発明の原理および範囲内にある修正
を網羅することを意図していることを理解する。その広範な発明の概念から逸脱すること
なく、変更が本明細書に論じられる非限定的な実施形態および方法になされ得ることも当
業者は理解するだろう。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
[形態1]
遠心鋳造装置であって、
回転軸を中心に回転するように構成された回転可能なアセンブリを備え、前記回転可
能なアセンブリが、
前記回転軸を中心に配置され、かつ溶融材料の供給を受容するように構成された湯口
チャンバと、
遠心力の一般的な方向に前記湯口チャンバから溶融材料を受容するように配置された
第1のゲートと、
前記遠心力の一般的な方向に前記湯口チャンバから溶融材料を受容するように配置さ
れた第2のゲートと、
前記遠心力の一般的な方向に前記第1のゲートから溶融材料を受容するように配置さ
れた第1の空洞と、
前記遠心力の一般的な方向に前記第2のゲートから溶融材料を受容するように配置さ
れた第2の空洞と、を備え、
前記第1の空洞および前記第2の空洞が、積み重ねられる、遠心鋳造装置。
[形態2]
前記第1のゲートが、前記第1の空洞の直径よりも大きい直径を有する、形態1に記
載の遠心鋳造装置。
[形態3]
前記第1のゲートが、前記第1の空洞の断面積の125%〜150%の断面積と、前記
ゲートの断面の最大寸法の50%〜150%の長さと、を有する、形態2に記載の遠心
鋳造装置。
[形態4]
前記第1のゲートが、前記第1の空洞の等しい隣接する長さの体積よりも大きい体積を
有する、形態1に記載の遠心鋳造装置。
[形態5]
前記第1および第2の空洞が、前記湯口チャンバに略向かう方向性凝固を促進するよう
に構成される、形態1に記載の遠心鋳造装置。
[形態6]
前記第1および第2の空洞を画定する鋳型をさらに備え、前記第1および第2の空洞の
各々が、側壁および後壁によって画定される、形態1に記載の遠心鋳造装置。
[形態7]
前記鋳型が、前面を備え、前記湯口チャンバが、前記鋳型の前記前面によって少なくと
も部分的に画定される、形態6に記載の遠心鋳造装置。
[形態8]
前記鋳型が、前記第1および第2の空洞内の前記溶融材料からの熱抽出を差次的に制御
して、前記後壁から前記湯口チャンバに略向かい、かつ前記遠心力の一般的な方向とは略
反対の方向に方向性凝固を促進するように構造化される、形態6に記載の遠心鋳造装置
。
[形態9]
前記後壁のうちの少なくとも1の厚さが、前記側壁のうちの少なくとも1つの厚さより
も大きい、形態8に記載の遠心鋳造装置。
[形態10]
前記後壁のうちの少なくとも1つが、前記空洞に沿った熱的熱抽出の最も完全な条件を
提供するための構造である、形態8に記載の遠心鋳造装置。
[形態11]
前記側壁のうちの少なくとも1つが、1インチ未満の厚さを有する、形態8に記載の
遠心鋳造装置。
[形態12]
前記鋳型が、前記溶融材料から前記鋳型への熱伝達の速度を変更するように構成される
1つ以上のポケットを画定する、形態8に記載の遠心鋳造装置。
[形態13]
前記湯口チャンバが、前記第1および第2の空洞が両方ともに溶融材料で満たされるま
で、溶融材料を前記第1および第2の空洞に実質的に連続して供給するように構成され、
前記第1および第2のゲートが、両空洞が前記溶融材料で満たされると、前記溶融材料に
完全に浸漬するように構成される、形態1に記載の遠心鋳造装置。
[形態14]
前記第1の空洞および前記第2の空洞のうちの少なくとも1つが、複数の部品を備える
鋳物を製造するように構造化される、形態1に記載の遠心鋳造装置。
[形態15]
前記回転可能なアセンブリが、格納リングを備え、前記格納リングが、前記湯口チャン
バに対して突出部を備える、形態1に記載の遠心鋳造装置。
[形態16]
前記回転可能なアセンブリが、前記湯口の基部を形成する楔を備え、前記楔が、前記鋳
型との係合を封止するように構成される、形態6に記載の遠心鋳造装置。
[形態17]
遠心鋳造鋳型であって、
溶融材料の供給を受容するように構成された前面と、
背面と、
それぞれ、前記前面から前記背面に向かって延在し、かつ前記鋳型の前記背面に隣接し
た側壁および後壁によって画定される、第1の空洞および第2の空洞であって、積み重ね
られ、かつ遠心力の一般的な方向に溶融材料を受容するように構成される、第1および第
2の空洞と、を備え、
前記鋳型が、前記溶融材料からの熱抽出の速度が、前記側壁での熱抽出の速度よりも前
記後壁で高くなるように、前記第1および第2の空洞を差次的に断熱して、前記後壁から
遠心力の一般的な方向に略向かう方向性凝固を促進するように構造化される、遠心鋳造鋳
型。
[形態18]
前記鋳型が、前記溶融材料から前記鋳型への熱伝達の速度を変更するように構成される
1つ以上のポケットを画定する、形態17に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態19]
前記後壁の厚さが、前記側壁の厚さよりも大きい、形態17に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態20]
前記第1の空洞または前記第2の空洞のうちの1つを画定する前記後壁が、それぞれの
空洞に沿った熱的熱抽出の最も完全な条件を提供するように構造化される、形態17に
記載の遠心鋳造鋳型。
[形態21]
前記第1の空洞および前記第2の空洞のうちの少なくとも1つを画定する前記側壁が、
1インチ未満の厚さを有する、形態17に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態22]
前記前面に隣接する前記第1および前記第2の空洞の各々の一部分が、前記後壁に向か
って先細りされる、形態17に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態23]
前記前面が、湯口チャンバの少なくとも一部分を画定するように構成される、形態1
7に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態24]
前記第1の空洞および前記第2の空洞のうちの少なくとも1つが、複数の部品を備える
鋳物を製造するように構成される、形態17に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態25]
押し湯が、前記第1の空洞および前記第2の空洞のうちの少なくとも1つの中心線に沿
って配置される、形態24に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態26]
遠心鋳造鋳型であって、
溶融材料の供給を受容するように構成された前面と、
背面と、
前記前面から前記背面に向かって延在する第1の空洞であって、前記鋳型の前記背面に
隣接する側壁および後壁によって画定される、第1の空洞と、
前記前面と第1の空洞との間に配置される前記鋳型において定義される第1のゲートと
、を備える、遠心鋳造鋳型。
[形態27]
前記第1のゲートが、前記第1の空洞の断面積よりも大きい断面積を有し、前記第1の
ゲートが、遠心力の一般的な方向に溶融材料を受容するように構成される、形態26に
記載の遠心鋳造鋳型。
[形態28]
前記鋳型が、前記第1の空洞内の前記溶融材料からの熱抽出を差次的に制御して、前記
後壁から前記第1のゲートに略向かい、かつ前記遠心力の一般的な方向とは略反対の方向
に方向性凝固を促進するように構造化される、形態26に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態29]
前記後壁の厚さが、前記側壁の前記厚さよりも大きい、形態28に記載の遠心鋳造鋳
型。
[形態30]
前記後壁が、熱的熱抽出の完全な条件を表す、形態28に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態31]
前記側壁のうちの少なくとも1つが、1インチ未満の厚さを有する、形態28に記載
の遠心鋳造鋳型。
[形態32]
前記鋳型が、前記溶融材料から前記鋳型への熱伝達の速度を変更するように構成される
1つ以上のポケットを画定する、形態28に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態33]
前記前面が、湯口チャンバの少なくとも一部分を画定するように構成される、形態2
8に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態34]
前記第1の空洞が、複数の部品を備える鋳物を製造するように構成される、形態26
に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態35]
前記鋳型が、前記前面から前記背面に向かって延在する少なくとも1つの追加の空洞を
さらに画定し、前記少なくとも1つの追加の空洞が、前記鋳型の前記背面に隣接した側壁
および後壁によって画定され、前記第1の空洞および前記少なくとも1つの追加の空洞が
積み重ねられる、形態26に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態36]
金属材料の鋳物を製造する方法であって、
複数のゲートおよび複数の空洞が遠心力の一般的な方向に湯口チャンバから溶融金属材
料を受容するように配置されるように、前記湯口チャンバを中心に配置される前記複数の
ゲート、および複数の空洞を備える回転可能なアセンブリを配置することであって、前記
複数のゲートの各々が、前記複数の空洞のうちの1つに結合され、前記複数の空洞のうち
の少なくとも2つが積み重ねられる、配置することと、
前記回転可能なアセンブリを回転させることと、
溶融金属材料の供給を湯口チャンバに送達することと、を含む、方法。
[形態37]
前記複数のゲートの各々が、それが結合される前記空洞の断面積よりも大きい断面積を
有する、形態36に記載の方法。
[形態38]
前記溶融金属材料の供給の送達が、前記溶融金属材料が前記複数のゲートを完全に浸漬
するまで、前記溶融金属材料の供給を前記湯口チャンバ内に注ぐことを含む、形態37
に記載の方法。
[形態39]
前記少なくとも2つの積み重ねられた空洞が、前記溶融金属材料が、前記湯口チャンバ
に略向かい、かつ前記遠心力の一般的な方向とは略反対の方向に方向性凝固を受けるよう
に、前記少なくとも2つの積み重ねられた空洞において、前記溶融金属材料から熱的熱抽
出を差次的に制御するように構造化された鋳型において画定される、形態38に記載の
方法。
[形態40]
遠心鋳造装置を組み立てる方法であって、
回転可能な軸上に楔を配置することと、
少なくとも2つの鋳型を前記楔と封止係合に配置することであって、前記少なくとも2
つの鋳型の各々が、前面を備え、前記表面から前記鋳型内に延在する少なくとも2つの空
洞を画定する、配置することと、
溶融材料を受容するように構造化された湯口チャンバを画定することであって、前記湯
口チャンバの少なくとも一部分が、前記少なくとも2つの鋳型の前記前面の少なくとも一
部分によって画定される、画定することと、を含む、方法。
[形態41]
前記楔が、前記湯口チャンバの底端部に配置され、前記方法が、前記湯口チャンバの上
端部に格納リングを配置することをさらに含む、形態40に記載の方法。
[形態42]
遠心鋳造鋳型であって、
溶融材料の供給を受容するように構成された第1の材料供給口を備える前面と、
背面と、
前記第1の材料供給口から前記背面に向かって延在する第1の空洞であって、前記鋳型
の前記背面に隣接する側壁および後壁によって画定される、第1の空洞と、
前記空洞の長さに沿って減少する断面積を有する第1の空洞と、を備える、遠心鋳造鋳
型。
[形態43]
前記減少する断面積が、第1の断面と、第2の断面と、を有し、前記第1の断面が、前
記材料供給口に、またはその付近に位置し前記第2の断面が、前記第1の断面よりも前記
材料供給口から遠い距離に位置する、形態42に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態44]
前記第1の断面の断面積が、前記第2の断面の断面積よりも大きい、形態43に記載
の遠心鋳造鋳型。
[形態45]
前記前面が、溶融材料の供給を受容するように構成された第2の材料供給口を備え、前
記鋳型が、前記第2の材料供給口から前記背面に向かって延在する第2の空洞をさらに備
え、前記第2の空洞が、前記鋳型の前記背面に隣接した側壁および後壁によって画定され
、前記第2の空洞が、前記空洞の長さに沿って減少する断面積を有する、形態42に記
載の遠心鋳造鋳型。
[形態46]
前記鋳型が、前記背面から前記前面に向かって方向性凝固を促進するように構造化され
る、形態42に記載の遠心鋳造鋳型。
[形態47]
前記前面が、湯口チャンバに取り付けられるように構成構造化される、形態42に記
載の遠心鋳造鋳型。
[形態48]
遠心鋳造装置の回転可能なアセンブリと作動関連するために構造化された鋳型であって
、
前記回転可能なアセンブリの回転によって生成された遠心力の一般的な方向に溶融材料
を受容するように構造化された入口を有する少なくとも1つの空洞と、
前記空洞の入口と連通にあるゲートであって、前記空洞の入口に隣接して配置された少
なくとも1つの先細り部分を含む、ゲートと、を備える、鋳型。
[形態49]
複数の先細り従属部分を含む前記先細り部分をさらに備える、形態48に記載の鋳型
。
[形態50]
前記先細り部分が、前記空洞の前記入口に隣接した前記ゲートの一部分の実質的に全断
面積を中心に延在する、形態48に記載の鋳型。
[形態51]
前記先細り部分が、前記空洞の前記入口から長手方向距離に延在する、形態48に記
載の鋳型。
[形態52]
前記距離が、前記空洞の前記入口から前記回転可能な装置の湯口チャンバに延在する、
形態51に記載の鋳型。
[形態53]
前記先細り部分が、前記空洞の前記入口に隣接した前記ゲートの一部分の全断面積未満
を中心に延在する、形態48に記載の鋳型。
[形態54]
0°超〜90°の範囲のテーパ角度を画定する前記先細り部分をさらに備える、形態
48に記載の鋳型。
[形態55]
前記ゲートの前記先細り部分によって画定された平均断面積が、前記空洞の前記入口に
よって画定された断面積よりも大きい、形態48に記載の鋳型。
[形態56]
前記ゲートの前記先細り部分によって画定された平均断面積が、前記空洞の前記入口に
よって画定された断面積の100%超〜150%の範囲にある、形態55に記載の鋳型
。
[形態57]
前記空洞のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの先細り部分を含む、形態48
に記載の鋳型。
[形態58]
遠心鋳造装置の回転可能なアセンブリと作動関連するために構造化された鋳型であって
、
前記回転可能なアセンブリの回転によって生成された遠心力の一般的な方向に溶融材料
を受容するように構造化された入口を有する少なくとも1つの空洞と、
前記空洞の前記入口と連通にある延長ゲートと、を備え、
前記空洞が、複数の従属部品に細分することが可能な鋳造部品を製造するように構造化
される、鋳型。
[形態59]
各従属部品が、2〜10の範囲のアスペクト比を有する、形態58に記載の鋳型。
[形態60]
前記空洞の前記入口に隣接して配置された少なくとも1つの先細り部分を含む前記延長
ゲートをさらに備える、形態58に記載の鋳型。
[形態61]
前記先細り部分が、0°超〜90°の範囲のテーパ角度を画定する、形態60に記載
の鋳型。
[形態62]
遠心鋳造装置の回転可能なアセンブリと作動関連するために構造化された鋳型であって
、
各々が前記回転可能なアセンブリの回転によって生成された遠心力の一般的な方向に溶
融材料を受容するように構造化された入口を有する、少なくとも2つの空洞と、
前記空洞の両方の入口と連通にある共通ゲートと、を備える、鋳型。
[形態63]
前記共通ゲートを共有する前記空洞の前記入口のうちの少なくとも1つに隣接して配置
された少なくとも1つの先細り部分を含む前記共通ゲートをさらに備える、形態62に
記載の鋳型。
[形態64]
遠心鋳造装置の回転可能なアセンブリと作動関連するために構造化された鋳型であって
、
前記回転可能なアセンブリの回転によって生成された遠心力の一般的な方向に溶融材料
を受容するように構造化された入口を有する少なくとも1つの空洞と、
第1の材料を含む本体部分と、
前記本体部分に取り付け可能なまたは取り外し可能な後壁部分であって、第2の材料を
含む、後壁部分と、を備え、
前記第1の材料が、第2の材料とは異なる種類の材料である、鋳型。
[形態65]
前記第1の材料または前記第2の材料のうちの1つが、金属材料を含む、形態64の
鋳型。
[形態66]
前記空洞のうちの少なくとも1つが、テーパ角度で先細りされる、形態64に記載の
鋳型。
[形態67]
前記空洞のうちの少なくとも1つが、台形、正方形、または長方形を有する、形態6
4に記載の鋳型。
[形態68]
前記空洞のうちの少なくとも1つと連通にあるゲートをさらに備え、前記ゲートが、台
形、正方形、または長方形を有する、形態64に記載の鋳型。
[形態69]
遠心鋳造装置の回転可能なアセンブリと作動関連するために構造化された鋳型であって
、
前記回転可能なアセンブリの回転によって生成された遠心力の一般的な方向に溶融材料
を受容するように構造化された入口を有する少なくとも1つの空洞と、
前記空洞の前記入口に隣接して形成されたスロットであって、前記ゲートの側壁をその
中に着脱可能に受容するように構造化される、スロットと、を備える、鋳型。
[形態70]
少なくとも1つの側壁が、前記鋳型の少なくとも1つの他の部分を備える材料とは異な
る材料で構成される、形態69に記載の鋳型。
Claims (9)
- チタンアルミナイド系合金を鋳造するための遠心鋳造装置を組み立てる方法であって、
回転可能な軸上に楔を配置するステップと、
前記楔と係合するように少なくとも2つの鋳型を配置するステップであって、前記少なくとも2つの鋳型の各々が、前面を備え、前記前面から前記鋳型内に延在する空洞を画定する、ステップと、
溶融材料を受容するように構成された湯口チャンバ(14)を用意するステップであって、前記湯口チャンバ(14)の少なくとも一部分が、前記少なくとも2つの鋳型の各々の前記前面の少なくとも一部分によって画定され、それぞれの空洞が後壁と側壁とを備え、それぞれの空洞に対して、空洞の後壁に配置された溶融金属材料からの熱抽出の速度が空洞の側壁に配置された前記溶融金属材料からの熱抽出の速度よりも高く、それによって空洞内に受容された溶融金属材料の方向性凝固を促進する、ステップと、を含む方法。 - 前記楔が、前記湯口チャンバの第1の端部に配置され、前記方法が、前記湯口チャンバの第2の端部に格納リングを配置するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記格納リングを配置するステップが、前記湯口チャンバとともに前記格納リングの内部突出部を形成することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記格納リングを配置するステップが、前記湯口チャンバとともに前記格納リングの外部突出部を形成することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記湯口チャンバに隣接するるつぼを配置するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの鋳型および前記回転可能な軸に隣接する前記湯口チャンバの領域を画定する第1および第2の湯口部分を配置し、それによって前記湯口チャンバを密閉するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの鋳型の各空洞が、断熱されて、前記空洞内に受容された溶融金属材料の方向性凝固を促進する、請求項1に記載の方法。
- 各空洞が、後壁および側壁を備え、各空洞内の溶融金属材料が、前記遠心鋳造装置が回転するにつれて、前記空洞の後壁から前記湯口チャンバに向かいかつ前記遠心力の一般的な方向に反する方向に、一方向に凝固する、請求項7に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの鋳型の各々が、前記空洞に隣接する複数のポケットを備え、それによって前記空洞内に受容された溶融金属材料からの熱抽出の速度を変更する、請求項1に記載の方法。
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