JP6458008B2 - チタンアルミナイド部品を鋳造するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に請求されている、及び請求項９の前提部による、チタンアルミナイド部品を鋳造するための方法及び装置に関する。

チタンアルミナイド溶融物を処理する際に、この溶融物が酸素に対する高い親和性を有するという問題が起きる。これに係る影響として、溶融物が大気の酸素と急速に反応して、鋳造品の内部または表面に欠陥が生じてしまう。また、急速に固化する溶融物に対する補充は、今日まで一般的に用いられている重力鋳造において極めて限られた範囲内でのみ可能である。

従って、本発明の目的は、チタンアルミナイド部品（ＴｉＡｌ部品）を鋳造するための方法及び装置であって、欠陥のない部品を費用効果的に製造できる方法及び装置を提供することである。

上記の目的は、本発明に係る方法に対する請求項１の特徴的事項、及び本発明に係る装置に対する請求項９の特徴的事項により達成される。

本発明に係る方法によると、チタンアルミナイド材料（ＴｉＡｌ材料）の溶融物が不活性ガス充填物の下で生成される。溶融されたＴｉＡｌ材料で充填される鋳造モールドが上方でゲート上に気密に配置されることにより鋳造モールドが下方から溶融物によって充填されることができる。

鋳造モールドがゲート上に配置された後、前記ゲートに配置されておりかつ不活性ガス供給源に連結されている閉鎖機構が開放される。閉鎖機構で不活性ガスを前記鋳造モールドとライザ内に伝達し、前記鋳造モールドとライザの両方を不活性ガスで満たす。その後、溶融物上の不活性ガス充填物の圧力が増加され、それにより溶融物がライザ内で上昇するようになる。溶融物が閉鎖機構の位置の上を通過すると、溶融物の乱流を回避し、また鋳造モールドを空にするために、不活性ガスの流入が中断される。

排出は鋳造モールドが溶融物により充填されているときに行われることができる。鋳造モールドが充填されると（これは排出口での溶融物の排出により検出できる）、ライザ内の溶融物の充填レベルが下降して、不活性ガスのバッファ空間が閉鎖機構の下に形成されるまで溶融物上の不活性ガス充填物の圧力が低下し、また閉鎖機構での不活性ガスの供給が再開され、それにより鋳造モールドを交換するために閉鎖機構が閉鎖された後のライザ内における溶融物と大気酸素との接触がいかなる場合においても回避される。

従属項２ないし８は、本発明に係る方法の有利な改良例に関する。これらの改良例は技術的に意味を持つ形で互いに結合することができ、結果として、個々の効果の和よりも優れた一定の効果をもたらし得る。

本発明に係る方法は、鋳造モールドが急速に充填されることができ、また鋳造モールド（好ましくは交換可能な鋳型枠の中に配置される）がゲート上に気密に配置されることができるという利点を得る。鋳造モールドを不活性ガスで満たし、次いで該鋳造モールドを排出することにより、チタンアルミナイド溶融物と酸素との接触を回避できる。経時的に圧力を制御することにより、非常に短い時間にモールドを完全に満たしまたは空にすることができる。鋳造モールド内で生じる真空は鋳造品へのガスの混入を防止する。鋳造モールド（好ましくは交換可能な鋳型枠の中に配置される）は、サイクル時間を短くすることで費用効果的な製造を可能にする。

請求項９は、本発明に係る装置に関する。

請求項１０ないし１４は、請求項９に請求されている装置の有利な改良例を含む。

図１は、ＴｉＡｌ部品を鋳造するための、本発明に係る装置の模式的かつ大きく簡略化された基本的な図を示す。

本発明の他の詳細な内容、利点及び特徴は、図を参照にすると共に、例示的な実施形態に対する以下の説明から明らかになるであろう。

単一図は、ＴｉＡｌ部品を鋳造するための、本発明に係る装置１２の模式的かつ大きく簡略化された基本的な図を示しており、本装置は冒頭で述べたような本発明に係る方法を行うのに適する。

前記装置１２は鋳造モールド１を有し、図に示す特に好ましい実施形状において、該鋳造モールドは交換可能な構成の鋳型枠６の中に配置される。図中の、二重矢印Ｖはこれら鋳型枠６の移送方向を示し、鋳造モールド１’を有する他の鋳型枠６’は既に充填済であるので、移送方向Ｖへ進んでおり、図においては鋳型枠６または鋳造モールド１の左側に配置されている。

図に示す充填位置で、鋳造モールド１が上方でゲート２上に気密に配置される。そして、ゲート２には閉鎖機構７が設けられ、該閉鎖機構はシステムモニタリング装置９により制御される。

前記装置１２は溶融るつぼ５をさらに有し、該溶融るつぼでＴｉＡｌ材料の溶融物Ｓが生成され、該溶溶物Ｓは圧力Ｐ下で不活性ガス充填物ＩＦの下に生成される。

溶融るつぼ５は、ライザ４を通じて前記ゲート２及びそれに配置されている閉鎖機構７に連結される。さらに、閉鎖機構７は連結ライン１１を通じて不活性ガス供給源または不活性ガス容器８に連結され、ここから不活性ガスＩＧ（さらに調節可能な圧力で維持され得る）が供給される。

図は、溶融物Ｓがまだ閉鎖機構７とゲート２に到逹しておらず、それにより空気との接触を回避するためにライザ４内で溶融物Ｓも不活性ガスＩＧで覆われている状態を示しており、該不活性ガスも閉鎖機構７を通じて鋳造モールド１内に伝達される。

溶融物Ｓを鋳造モールド１内に導入させるため、不活性ガス充填物ＩＦの圧力Ｐが増加され、それにより鋳造モールドが完全に充填されるまで溶融物Ｓがライザ４、閉鎖機構７及びゲート２を通じて鋳造モールド７中に入るようになり、完全に充填されたかに対する判断は、好ましくは光学検出装置１２により鋳造モールド１の排出口１０からの溶融物の排出に基づいて行われる。

さらに、鋳造モールド１がゲート２上に気密に配置可能なように、適切なシール３がゲート２上に提供される。

本発明に対する上記の説明に加え、本発明のさらなる開示のために単一図に示す本発明の概略図を明確に参照することができる。

１ 鋳造モールド
２ ゲート
３ シール
４ ライザ
５ 溶融るつぼ
６、６’ 鋳型枠
７ 閉鎖機構
８ 不活性ガス供給源／不活性ガス容器
９ システムモニタリング装置
１０、１０’ 排出口
１１ 連結ライン
１２、１２’ 光学検出装置
Ｖ 移送方向
ＩＦ 溶融物（Ｓ）上の不活性ガス充填物
ＩＧ ライザ（４）内の不活性ガス
Ｐ 不活性ガス充填物（ＩＦ）の圧力

Claims (13)

1. ＴｉＡｌ部品を鋳造するための方法であって、
   第１の不活性ガス充填物（ＩＦ）下でＴｉＡｌ材料の溶融物（Ｓ）を生成するステップを含み、
   鋳造モールド（１）をゲート（２）上に気密に配置するステップを含み、
   前記ゲート（２）に配置されておりかつ不活性ガス供給源（８）に連結されている閉鎖機構（７）を開放して鋳造モールド（１）を第２の不活性ガス（ＩＧ）で満たすステップを含み、前記閉鎖機構（７）は、前記不活性ガス供給源（８）から前記鋳造モールド（１）への前記第２の不活性ガス（ＩＧ）の供給を開閉するものであり、
   前記溶融物（Ｓ）上の前記第１の不活性ガス充填物（ＩＦ）の圧力（Ｐ）を増加させると共に前記鋳造モールド（１）から前記第２の不活性ガス（ＩＧ）を排出させることにより、前記溶融物（Ｓ）を加圧して前記ゲート（２）を通じて前記鋳造モールド（１）内に入るようにするステップを含み、及び、
   前記溶融物（Ｓ）が前記閉鎖機構（７）の位置の上を通過すると、前記閉鎖機構（７）を閉じることにより、前記第２の不活性ガス（ＩＧ）の流入を中断するステップを含む、方法。
2. 前記鋳造モールド（１）が充填されると、前記第１の不活性ガス充填物（ＩＦ）の圧力（Ｐ）を減らし、かつ溶融物（Ｓ）の充填レベルが前記閉鎖機構（７）の下に到達してから当該閉鎖機構（７）を開いて、前記鋳造モールド（１）に対する前記第２の不活性ガス（ＩＧ）の供給を再開するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記鋳造モールド（１）の充填が、該鋳造モールド（１）の排出口（１０）からの溶融物（Ｓ）の排出を通じて検出される請求項２に記載の方法。
4. 前記鋳造モールドの充填が光学的に検出される請求項３に記載の方法。
5. 前記ゲート（２）の下の溶融物（Ｓ）に対する前記第２の不活性ガス（ＩＧ）の供給を維持しながら、前記閉鎖機構（７）を閉鎖するステップをさらに含む請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記溶融物（Ｓ）は、前記第１の不活性ガス充填物（ＩＦ）が提供されている溶融るつぼ（５）からライザ（４）を通じて閉鎖機構（７）とゲート（２）に供給される請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２の不活性ガス（ＩＧ）は、当該不活性ガスの供給源である容器（８）から連結ライン（１１）を通じて前記閉鎖機構（７）に供給される請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. ＴｉＡｌ部品を鋳造するための装置（１２）であって、
   溶融るつぼ（５）と、
   前記溶融るつぼ（５）をゲート（２）に連結するライザ（４）と、及び、
   前記ゲート（２）上に配置可能な鋳造モールド（１）と、を有し、
   開閉可能な閉鎖機構（７）が前記ゲート（２）に配置され、さらに、当該閉鎖機構（７）は不活性ガス供給源（８）に連結され、当該閉鎖機構（７）は、前記不活性ガス供給源（８）から前記鋳造モールド（１）への第２の不活性ガス（ＩＧ)の供給を開閉するものであり、
   前記溶融るつぼ（５）は、ＴｉＡｌ材料の溶融物（Ｓ）を、第１の不活性ガス充填物（ＩＦ）下で、生成させ、
   前記閉鎖機構（７）を開放して前記不活性ガス供給源（８）から前記鋳造モールド（１）を前記第２の不活性ガス（ＩＧ）で満たし、
   前記溶融物（Ｓ）上の前記第１の不活性ガス充填物（ＩＦ）の圧力（Ｐ）を増加させると共に前記鋳造モールド（１）から前記第２の不活性ガス（ＩＧ）を排出させることにより、前記溶融物（Ｓ）を加圧して前記ゲート（２）を通じて前記鋳造モールド（１）内に入るようにし、
   前記溶融物（Ｓ）が前記閉鎖機構（７）の位置の上を通過したことを判断すると、前記閉鎖機構（７）を閉じることにより、前記第２の不活性ガス（ＩＧ）の流入を中断する、
   前記装置。
9. 前記閉鎖機構（７）を開閉するために、当該閉鎖装置（７）に連結されている制御装置を備える、請求項８に記載の装置。
10. 前記閉鎖機構（７）は、連結ライン（１１）を通じて不活性ガス供給源（８）に流体的に連結されている請求項８または請求項９に記載の装置。
11. 前記不活性ガス供給源（８）は容器の形状になっている請求項１０に記載の装置。
12. 前記鋳造モールド（１）の排出口（１０）から排出される前記溶融物（Ｓ）をモニタリングする光学検出装置（１２）が設けられている請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記鋳造モールド（１）が交換可能な鋳型枠（６）の中に配置される請求項８または請求項９に記載の装置。

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