JPH0335865A - Method and apparatus for precision casting - Google Patents

Method and apparatus for precision casting

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Publication number
JPH0335865A
JPH0335865A JP17163089A JP17163089A JPH0335865A JP H0335865 A JPH0335865 A JP H0335865A JP 17163089 A JP17163089 A JP 17163089A JP 17163089 A JP17163089 A JP 17163089A JP H0335865 A JPH0335865 A JP H0335865A
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JP
Japan
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magnetic field
mold
casting
ceramic shell
molten metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP17163089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noboru Demukai
登 出向井
Moritaka Tamura
田村 守孝
Shingo Ichiyanagi
一柳 信吾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
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Publication of JPH0335865A publication Critical patent/JPH0335865A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To precisely cast a casting product having good dimensional accuracy and excellent quality by setting base metal for melting into position corresponding to a feeder head in a ceramic shell mold, melting this with induction magnetic field and dropping into casting space in the induction magnetic field. CONSTITUTION:The ceramic shell mold 3 is set in a refractory vessel 4 and in the position 3b corresponding to the feed head, the base metal 6 for melting is set. Successively, the base metal 6 for melting is melted with a coil 7 for forming the induction magnetic field arranged outside of the vessel 4 under melting atmosphere of Ar, etc., and dropped into the casting space 3a in the mold 3 and the induction magnetic field heating is executed with the coil 7. Then, power supplying rate for forming the induction magnetic field is made to 5kw/kg of the base metal 6 for melting. By this method, running of the molten metal is made good and preheating temp. of the mold 3 is drastically reduced at the time of manufacturing the casting product having thin part.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【発明の目的】[Purpose of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、精密鋳造品を製造するのに利用され、とくに
活性金属を素材とする精密鋳造品を製造するのに適した
精密鋳造方法および精密鋳造装置に関するものである。 (従来の技術) 従来、精密鋳造品を製造するにあたっては、ロストフッ
クス法に代表されるセラミックシェル精密鋳造法が一般
に行われており、このような精密鋳造法に関しては、例
えば、「改訂4版 金属便覧」 昭和57年12月20
日発行 社団法人日本金属学会編の第1513頁〜第1
518頁に記載されている。 (発明が解決しようとする課題) このような精密鋳造法は、寸法精度が良好で鋳造品の肌
も美しく、品質的に優れた鋳造品を得ることができる鋳
造方法であるが、一般には適用製品が小さいために鋳造
能率および所要工数に問題がある。 また、薄肉部分の多い鋳造品に適用する場合には湯回り
を良くするための工夫が必要であり、鋳型を高温に加熱
したり真空吸引鋳造を併用したりするなどの繁雑な工程
を必要とすることが多いという課題があった。 (発明の目的) 本発明は、このような従来の課題に着目してなされたも
ので1寸法精度が良好で鋳肌も美しく品質的に優れた鋳
造品を得ることができるセラミックシェル精密鋳造法の
利点をそのまま十分に活用し、さらには薄肉部分が存在
する鋳造品を製造する場合であっても湯回りを良くする
ことが可能であるため鋳型の予熱温度を大幅に低減する
ことが可能であり、また設備費が高価につく真空吸引鋳
造を必ずしも併用する必要がなく、付帯設備の簡素化と
工程管理の精密化を実現することが可能である精密鋳造
方法および精密鋳造装置を提供することを目的としてい
る。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a precision casting method and a precision casting apparatus that are used for manufacturing precision casting products, and are particularly suitable for manufacturing precision casting products made of active metals. . (Prior art) Conventionally, in manufacturing precision casting products, a ceramic shell precision casting method represented by the Lost Fuchs method has generally been used. Metal Handbook” December 20, 1981
Published by Japan Institute of Metals, edited by Japan Institute of Metals, pp. 1513-1
It is described on page 518. (Problem to be solved by the invention) This precision casting method is a casting method that can obtain cast products with good dimensional accuracy and beautiful skin, and is of excellent quality. However, it is generally not applicable. Because the product is small, there are problems with casting efficiency and the number of man-hours required. In addition, when applying to cast products with many thin-walled parts, it is necessary to take measures to improve the flow of hot water, which requires complicated processes such as heating the mold to high temperatures and using vacuum suction casting. The problem was that there was a lot to do. (Object of the Invention) The present invention has been made in view of these conventional problems, and provides a ceramic shell precision casting method capable of obtaining cast products with good one-dimensional accuracy and beautiful casting surfaces and excellent quality. In addition, even when producing cast products with thin walled parts, it is possible to make full use of the advantages of this method, and it is also possible to improve the flow of hot water, making it possible to significantly reduce the preheating temperature of the mold. To provide a precision casting method and a precision casting apparatus which can simplify incidental equipment and precision process control without necessarily using vacuum suction casting which is expensive in equipment costs. It is an object.

【発明の構成】[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明に係わる精密鋳造方法は、ロストワックス法に代
表されるセラミックシェル鋳型を用いる精密鋳造方法で
あって、鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設した溶解
金属母材を誘導磁場により溶解して同じく誘導磁場内に
配設した鋳型の鋳造空間に鋳造する構成としたことを特
徴としている。 本発明に係わる精密鋳造方法は、ロストワックス法に代
表されるセラミックシェル鋳型を用いるものであり、イ
ンベストメント鋳造法などとも称されるものである。 そして、このセラミックシェル鋳型の押湯ないしは湯道
相当部に溶解金属母材を配設した状態にして、この溶解
金属母材を誘導磁場により溶解する。このとき、溶解雰
囲気はアルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気ないしは減
圧(真空を含む、)雰囲気とすることがより望ましく、
鋳物が活性金属を素材とする場合にはこのような制御雰
囲気とすることがとくに望ましい。 次に、ここで溶解された金属母材は、同じく誘導磁場内
に配設した鋳型の鋳造空間に落下し、この鋳造空間内で
鋳造される。このとき、鋳型の鋳造空間に落下した後も
誘導磁場により加熱することによって、例えば鋳造空間
内の鋳型壁面で凝固した鋳込金属も再溶解されて湯回り
性は著しく良好なものとなり、薄肉部分が多い鋳造品で
あってもその形状を高精密度なものとすることが可能で
ある。そしてまた、湯回り性が良いため、vIyJ、予
熱温度も大幅に低減でき、真空吸引鋳造を必ずしも併用
しなくともよいものとなる。 そして、本R1明の実施態様にあっては、誘導磁場を形
成するための電力供給量を溶解金属母材1kgあたり5
kw以上となるようにし、鋳型の押湯ないしは湯道相当
部に配設した溶解金属母材の溶解を迅速なものにすると
共に、鋳型の鋳造空間内に落下した溶融金属の湯回り性
がより一層良好なものとなるようにすることがとくに望
ましい。 本発明に係わる精密鋳造装置は、鋳造空間と前記鋳造空
間に連通ずる押湯ないしは湯道相当部を有するセラミッ
クシェル鋳型と、前記セラミックシェル鋳型の外側に配
設されて前記鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設した
溶解金属母材を誘導磁場により溶解すると共に前記溶解
金属母材が溶解して前記鋳造空間に落下した溶解金属を
誘導磁場により加熱する誘導磁場形成用コイルを備えた
構成としたことを特徴としている。 本発明に係わる精密鋳造装置において、鋳造空間と前記
鋳造空間に連通ずる押湯ないしは湯道相当部を有するセ
ラミックシェル鋳型としては、鋳造空間を1つだけ有す
る単一型のセラミックシェル鋳型とすることができるほ
か、鋳造空間を複数有していて複数個の鋳造品を同時に
鋳造するのに適したアッセンブリー鋳型とすることもで
きる。 そして、このセラミックシェル鋳型の外側に配設されて
前記鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設した溶解金属
母材を誘導磁場により溶解すると共に前記溶解金属母材
が溶解して前記鋳造空間に落下した溶解金属を誘導磁場
により加熱する誘導磁場形成用コイルとしては、溶解金
属母材1kgあたり5kw以上の誘導磁場を出力する容
量のものとして、鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設
した溶解金属母材の溶解を迅速なものにすると共に、鋳
造空間内に落下した溶解金属の湯回り性がより一層良好
なものとなるようにすることがとくに望ましい。 また、前記誘導磁場形成用コイルはセラミックシェル鋳
型の外形に沿ってその鋳型包絡線形状にあわせて整形し
であるものとすることも必要に応じて望ましく、さらに
はセラミックシェル鋳型の外側でかつ磁場形成用誘導コ
イルの内側に磁気集中体を配設した構成とすることも必
要に応じて望ましく、この場合の磁気集中体としては例
えば円周方向に絶縁分割された複数のセグメントにより
構成され、各セグメントは水冷構造となっているものと
することも必要に応じて望ましく、このような磁気集中
体の配設によって、より小型の鋳造品の素材となる小重
量の溶解金属母材の溶解を効率良く行うことができるよ
うになる。 さらにまた、セラミックシェル鋳型の押湯ないしは湯道
相当部に配設した溶解金属母材の溶解雰囲気がアルゴン
や窒素等の不活性ガス雰囲気ないしは減圧雰囲気となる
ように、セラミックシェル鋳型の外側を耐火物容器等で
取り囲むようになすことも必要に応じて望ましい。 (発明の作用) 本発明に係わる精密鋳造方法および精密鋳造装置は、上
記した構成を有するものであるから、セラミックシェル
鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設した溶解金属母材
が誘導加熱されて溶解した際に、押湯ないしは湯道相、
当部のすぐ近くにある鋳型の鋳造空間に落下することと
なるので、溶解金属母材がいわゆる活性金属に属するも
のであっても、外部汚染を生ずる機会が箸しく少ないも
のとなる。 そして、鋳型の鋳造空間に落下した溶解金属はさらに誘
導磁場によって加熱されるため、十分な湯回り性が確保
されると共に押湯効果も著しく改善される。したがって
、湯回り性が十分良好であるため1鋳型の予熱湿度を低
下させ、または鋳型の予熱を省略し、さらには真空吸引
鋳造を併用しなくとも、溶解金属のとくに薄肉部分への
充満も良好なものとなり1寸法績度および形状精度が著
しく良好であると共に鋳肌もすこぶる良好であって1品
質的に優れた鋳造品が短時間のうちに効率よく鋳造され
るようになる。 (実施例) 裏凰負ユ この実施例では、第1図に示す精密鋳造装置を用いて小
型のタービンホイールを鋳造した場合を示す。 この精密鋳造装置1は、ガス供給配管2aを接続した耐
火物製鋳型台2の上に、タービン形状の鋳造空間3aと
、この鋳造空間3aの直上の押湯相当部5b(ないしは
従来の湯道相当部)を有するセラミックシェル鋳型3を
配設すると共に、前記耐火物製鋳型台2の上面側で且つ
前記セラミックシェル鋳型3の外側に耐火物製容器4を
設置し、この耐火物製容器4の上部にはガス排出口4a
を設けていると共に上部には観察口4bおよびこれを覆
う位置に観察窓5を設け、この耐火物製容器4の外側に
は誘導磁場形成用コイル7を配設して、前記セラミ−、
クシエル鋳型3の押湯相当部3b(ないしは従来の湯道
相当部)に配設した溶解金属母材6を誘導磁場により溶
解すると共に前記溶解金属母材6が溶解して前記鋳造空
間3aに落下した溶解金属を同じく誘導磁場により加熱
することができるようにした構造としており、この際、
誘導磁場形成用コイル7はセラミックシェル鋳型3の外
形に沿った鋳型包路線形状にあわせて整形したものを用
いている。 このような精密鋳造装置1を用いて精密鋳造を行うに際
し、第1表に示す成分のNi基耐熱合金よりなる溶解金
属母材6を用い、この溶解金属母材6をセラミックシェ
ル鋳型3の押雇相当部3bに配設した。 次に、セラミックシェル鋳型3の外側に耐火物製容器4
および誘導磁場形成用コイル7を位置させた状態にして
、耐火物製鋳型台2に接続したガス供給配管2aよりA
rガスを供給すると共にガス排出口4aよりArガスを
排出して、溶解雰囲気をAr雰囲気とし、次いで誘導磁
場形成用コイル7に周波数8000Hz、最大出力60
kwの高周波電源を供給した。 この通電の結果、通電開始後約30秒経過したところで
溶解金属母材6は鋳造空間3a内に溶は落ちた。 引続いて、誘導磁場形成用コイル7に5秒間通電するこ
とによって、鋳造空間3a内で一部凝固した金属を再溶
解し、溶融金属を鋳造空間3aの細部、とくにタービン
ブレードの羽根先端の部分にまで完全に満たした状態に
して高周波電源の供給を停止した。 この精vB鋳造において、溶解金属母材6の重量は24
0g、鋳造品の重量は200gであって、鋳造歩留りは
83%と1通常の精密鋳造により製造する場合の歩留り
である40〜50%に比べて著しく高いものであった。 また、得られた鋳造品は、その薄肉部の隅々まで所定の
形状通りに精度良く鋳造成形されており、引は巣などの
不良発生の全くない良好な鋳造品を得ることができた。 実施例2 この実施例では、第2図に示す精密鋳造装置を用いてデ
ィーゼルエンジン用のプレコン1<−)ジョンチャバ−
を鋳造した場合を示す。 この精密鋳造装置11は、ガス供給配管12aを接続し
た耐火物製鋳型台12の上に、ホットチャンバー形状の
鋳造空間13.aと、この鋳造空間i3aの直上の押湯
相当部13b(ないしは従来の湯道相当部)を有するセ
ラミックシェル鋳型13を配設すると共に、前記耐火物
製鋳型台12の上面側で且つ前記セラミックシェル鋳型
13の外周側に磁気集中体18を設置し、このセラミッ
クシェル鋳型13および磁気集中体18の上部には耐火
物製上蓋14を設置すると共にこれらの間でガス排出口
14aを設け、この耐火物製上蓋14には観察口14b
およびこれを覆う位置に観察窓15を設け、前記磁気集
中体18の外周側には誘導磁場形成用コイル17を配設
して、前記セラミックシェル鋳型13の押湯相当部13
b(ないしは湯道相当部)に配設した溶解金属母材16
を誘導磁場により溶解すると共に前記溶解金属母材16
が溶解して前記鋳造空間13aに落下した溶解金属を同
じく誘導磁場により加熱することができるようにした構
造としている。 この実施例における一精密鋳造装置itでは、鋳造品で
あるホットチャンバーが外径30mm、単重60gと小
さいので、これを能率よく溶解するために磁気集中体1
8を用いている。この磁気集中体18は、第3図に示す
ように、円周方向に絶縁体19により絶縁分割された複
数の銅製セグメント18a・・・18hからなり、各セ
グメント18a・・・18hが冷却水供給配管20およ
び冷却水排出配管21を通して流される冷却水によって
冷却される水冷構造をなすものである。そして、この磁
気集中体18は、大電流が流れる誘導磁場形成用コイル
17の内部に配設されて互いに絶縁されたセグメント1
8a◆・18hに表皮交番電流が流れることを利用した
もので、第3図に示すように、コイル電流Icと、セグ
メント内篭流Isと、溶解母材表皮電流Ifとが形成さ
れ、それぞれのセグメン)18a・・・18hにおいて
流れるセグメント内篭流Isによって磁気集中体18の
内部に高密度の磁場が形成されて径の小さい小重量の溶
解金属母材16であってもこれを効率良く溶解すること
ができるようになる。 このような精密鋳造装置11を用いて精密鋳造を行うに
際し、第2表に示す成分の高Cr系耐熱鋳鋼よりなる溶
解金属母材16を用い、この溶解金属母材16をセラミ
ックシェル鋳型13の押湯相当部13bに配設した。 次に、セラミックシェル鋳型13の外側に磁気集中体1
8および誘導磁場形成用コイル17を位置させた状態に
して、耐火物製鋳型台12に接続したガス供給管12a
よりNZガスを供給すると共にガス排出口14a・より
N2ガスを排出して、溶解雰囲気をN2雰囲気とし、か
つまた磁気集中体18の内部に冷却水を流した状態にし
て、誘導磁場形成用コイル17に周波数8000Hz 
、最大出力60kwの高周波電源を供給した。 この通電の結果1通電開始後約14秒経過したところで
溶解金属母材16は鋳造空間13a内に溶は落ちた。 引続いて、誘導磁場形成用コイル17に3秒間通電する
ことによって、鋳造空間13a内で一部凝固した金属を
再溶解し、溶融金属を鋳造空間13aの細部にまで完全
に満たした状態にして高周波電源の供給を停止した。 この精密鋳造において、製品の鋳造歩留りは80%であ
り1通常の精密鋳造により製造する場合に比べてかなり
高いものにすることができた。また、得られた鋳造品は
、その隅々まで所定の形状通りに精度良く鋳造成形され
ており、引は巣などの不具合の発生が全くない良好な鋳
造品を得ることができた。
(Means for Solving the Problems) The precision casting method according to the present invention is a precision casting method using a ceramic shell mold typified by the lost wax method, in which It is characterized by a structure in which the molten metal base material is melted by an induced magnetic field and cast into the casting space of a mold also placed within the induced magnetic field. The precision casting method according to the present invention uses a ceramic shell mold typified by the lost wax method, and is also called an investment casting method. Then, the molten metal base material is placed in a portion corresponding to the feeder or runner of the ceramic shell mold, and the molten metal base material is melted by an induced magnetic field. At this time, it is more desirable that the dissolution atmosphere be an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen, or a reduced pressure (including vacuum) atmosphere.
Such a controlled atmosphere is particularly desirable when the casting is made of active metals. Next, the metal base material melted here falls into the casting space of the mold, which is also placed within the induced magnetic field, and is cast within this casting space. At this time, even after falling into the casting space of the mold, it is heated by the induced magnetic field, so that, for example, the cast metal that has solidified on the wall of the mold in the casting space is remelted, resulting in extremely good running properties, and thin-walled parts Even if a cast product has a large number of parts, its shape can be made with high precision. In addition, since the hot water runnability is good, vIyJ and preheating temperature can be significantly reduced, and vacuum suction casting does not necessarily have to be used in combination. In the embodiment of this R1 light, the amount of power supplied for forming the induced magnetic field is 5 per kg of the molten metal base material.
kW or more, to speed up the melting of the molten metal base material placed in the riser or runner equivalent part of the mold, and to improve the flowability of the molten metal that has fallen into the casting space of the mold. It is particularly desirable to improve the quality. A precision casting apparatus according to the present invention includes a ceramic shell mold having a casting space and a portion corresponding to a riser or runner that communicates with the casting space, and a ceramic shell mold that is arranged outside the ceramic shell mold and has a riser or runner of the mold. A configuration comprising an induction magnetic field forming coil that melts a molten metal base material disposed in a portion corresponding to the path by an induction magnetic field, and heats the molten metal that has melted and fallen into the casting space by the induction magnetic field. It is characterized by the following. In the precision casting apparatus according to the present invention, the ceramic shell mold having a casting space and a feeder or runner equivalent portion communicating with the casting space is a single ceramic shell mold having only one casting space. In addition, it can also be an assembly mold that has multiple casting spaces and is suitable for simultaneously casting multiple cast products. Then, the molten metal base material disposed outside the ceramic shell mold and corresponding to the riser or runner of the mold is melted by the induced magnetic field, and the molten metal base material is melted into the casting space. The coil for forming an induced magnetic field that heats the molten metal that has fallen into the mold by an induced magnetic field must have a capacity that outputs an induced magnetic field of 5 kW or more per 1 kg of molten metal base material, and be installed in the mold riser or the equivalent part of the runner. It is particularly desirable to quickly melt the molten metal base material, and to improve the flowability of the molten metal that has fallen into the casting space. Further, it is preferable that the coil for forming the induced magnetic field is shaped according to the mold envelope shape along the outer shape of the ceramic shell mold. It is also desirable, if necessary, to have a configuration in which a magnetic concentrator is arranged inside the forming induction coil. It is also desirable that the segments have a water-cooled structure, if necessary, and the arrangement of such magnetic concentrators makes it possible to efficiently melt small-weight molten metal base materials that can be used to make smaller castings. You will be able to perform well. Furthermore, the outside of the ceramic shell mold is made fireproof so that the melting atmosphere of the molten metal base material placed in the feeder or runner part of the ceramic shell mold is an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen or a reduced pressure atmosphere. It is also desirable to surround it with a container or the like, if necessary. (Function of the invention) Since the precision casting method and precision casting apparatus according to the present invention have the above-described configuration, the molten metal base material disposed in the riser or runner portion of the ceramic shell mold is heated by induction. When melted and dissolved, the riser or runner phase,
Since the molten metal will fall into the casting space of the mold in the immediate vicinity of this part, even if the molten metal base material belongs to the so-called active metals, the chance of causing external contamination is extremely small. Since the molten metal that has fallen into the casting space of the mold is further heated by the induced magnetic field, sufficient water circulation is ensured and the feeder effect is significantly improved. Therefore, since the hot water flowability is sufficiently good, it is possible to reduce the preheating humidity of one mold, omit the preheating of the mold, and even without using vacuum suction casting together, the molten metal can fill especially the thin parts. As a result, the dimensional performance and shape accuracy are extremely good, and the casting surface is also very good, making it possible to cast products with excellent quality in a short time and efficiently. (Embodiment) In this embodiment, a small turbine wheel is cast using the precision casting apparatus shown in FIG. 1. This precision casting apparatus 1 has a turbine-shaped casting space 3a on a refractory mold table 2 connected to a gas supply pipe 2a, and a feeder equivalent part 5b (or a conventional runner) directly above the casting space 3a. At the same time, a refractory container 4 is installed on the upper surface side of the refractory mold stand 2 and outside the ceramic shell mold 3. There is a gas outlet 4a at the top of the
At the same time, an observation port 4b and an observation window 5 are provided at the top to cover the observation port 4b, and a coil 7 for forming an induced magnetic field is provided on the outside of the refractory container 4.
The molten metal base material 6 disposed in the feeder equivalent part 3b (or the conventional runner equivalent part) of the kusiel mold 3 is melted by the induced magnetic field, and the molten metal base material 6 melts and falls into the casting space 3a. The structure is such that the molten metal can be heated by the same induced magnetic field, and in this case,
The induced magnetic field forming coil 7 is shaped to match the mold envelope shape along the outer shape of the ceramic shell mold 3. When performing precision casting using such a precision casting apparatus 1, a molten metal base material 6 made of a Ni-based heat-resistant alloy with the components shown in Table 1 is used, and this molten metal base material 6 is pressed into the ceramic shell mold 3. It is located in the employment department 3b. Next, a refractory container 4 is placed on the outside of the ceramic shell mold 3.
A from the gas supply pipe 2a connected to the refractory mold table 2 with the induced magnetic field forming coil 7 positioned.
While supplying r gas, Ar gas is discharged from the gas discharge port 4a to make the dissolution atmosphere Ar atmosphere, and then the induced magnetic field forming coil 7 is supplied with a frequency of 8000 Hz and a maximum output of 60.
kW high frequency power was supplied. As a result of this energization, the molten metal base material 6 fell into the casting space 3a about 30 seconds after the start of energization. Subsequently, by energizing the induced magnetic field forming coil 7 for 5 seconds, the metal that has partially solidified in the casting space 3a is remelted, and the molten metal is poured into the details of the casting space 3a, especially the blade tips of the turbine blades. The high-frequency power supply was stopped after the tank was completely filled. In this fine vB casting, the weight of the molten metal base material 6 is 24
The weight of the cast product was 200 g, and the casting yield was 83%, which was significantly higher than the yield of 40 to 50% when manufactured by ordinary precision casting. In addition, the obtained cast product was precisely cast to a predetermined shape in every corner of its thin wall portion, and a good quality cast product was obtained with no occurrence of defects such as shrinkage cavities. Example 2 In this example, the precision casting equipment shown in FIG.
This shows the case of casting. This precision casting apparatus 11 has a hot chamber-shaped casting space 13. a, and a ceramic shell mold 13 having a feeder equivalent part 13b (or a conventional runner equivalent part) directly above this casting space i3a, and on the upper surface side of the refractory mold table 12 and with the ceramic shell mold 13 A magnetic concentrator 18 is installed on the outer circumferential side of the shell mold 13, and a refractory top cover 14 is installed above the ceramic shell mold 13 and the magnetic concentrator 18, and a gas outlet 14a is provided between them. The refractory upper lid 14 has an observation port 14b.
An observation window 15 is provided at a position covering this, and a coil 17 for forming an induced magnetic field is arranged on the outer circumferential side of the magnetic concentrator 18.
Molten metal base material 16 arranged in b (or the runner equivalent part)
is melted by an induced magnetic field and the molten metal base material 16
The structure is such that the molten metal that has melted and fallen into the casting space 13a can be similarly heated by the induced magnetic field. In one precision casting apparatus IT in this embodiment, the hot chamber that is the cast product is small with an outer diameter of 30 mm and a unit weight of 60 g, so in order to efficiently melt it, the magnetic concentrator
8 is used. As shown in FIG. 3, this magnetic concentrating body 18 consists of a plurality of copper segments 18a...18h that are insulated and divided by an insulator 19 in the circumferential direction, and each segment 18a...18h supplies cooling water. It has a water-cooled structure that is cooled by cooling water flowing through piping 20 and cooling water discharge piping 21. This magnetic concentrator 18 is arranged inside the induction magnetic field forming coil 17 through which a large current flows, and the segments 1 are insulated from each other.
This takes advantage of the fact that the skin alternating current flows at 8a◆ and 18h, and as shown in Figure 3, a coil current Ic, a segment internal cage current Is, and a melted base material skin current If are formed, and each Segment) 18a...18h A high-density magnetic field is formed inside the magnetic concentrator 18 by the intra-segment cage flow Is flowing in the segments 18a...18h, and even the molten metal base material 16 with a small diameter and small weight is efficiently melted. You will be able to do this. When performing precision casting using such a precision casting apparatus 11, a molten metal base material 16 made of high Cr heat-resistant cast steel with the components shown in Table 2 is used, and this molten metal base material 16 is poured into the ceramic shell mold 13. It was arranged in the riser equivalent part 13b. Next, a magnetic concentrator 1 is placed outside the ceramic shell mold 13.
8 and the induced magnetic field forming coil 17 are positioned, and the gas supply pipe 12a is connected to the refractory mold table 12.
At the same time, NZ gas is supplied from the gas outlet 14a and N2 gas is discharged from the gas outlet 14a to make the dissolving atmosphere an N2 atmosphere.Also, cooling water is flowed inside the magnetic concentrator 18, and the coil for forming an induced magnetic field is 17 with a frequency of 8000Hz
, supplied high-frequency power with a maximum output of 60kW. As a result of this energization, the molten metal base material 16 fell into the casting space 13a about 14 seconds after the start of 1 energization. Subsequently, by energizing the induced magnetic field forming coil 17 for 3 seconds, the metal that has partially solidified in the casting space 13a is remelted, and the molten metal is completely filled in every detail of the casting space 13a. The supply of high frequency power was stopped. In this precision casting, the casting yield of the product was 80%, which was considerably higher than that produced by ordinary precision casting. In addition, the obtained cast product was precisely cast in every corner according to the predetermined shape, and it was possible to obtain a good cast product without any defects such as shrinkage cavities.

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明に係わる精密鋳造方法は、ロストワックス法じ代
表されるセラミックシェル鋳型を用いる精密鋳造方法で
あって、鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設した溶解
金属母材を誘導磁場により溶解して同じく誘導磁場内に
配設した鋳型の鋳造空間に鋳造する構成とし、このよう
な精密鋳造方法の実施に直接使Ifする本発明に係わる
精密鋳造装置は、ft造室空間前記鋳造空間に連通ずる
押湯ないしは湯道相当部を有するセラミックシェル鋳型
と、前記セラミックシェル鋳型の外側に配設されて前記
鋳型の押湯ないしは湯道相当部に配設した溶解金属母材
を誘導磁場により溶解すると共に前記溶解金属母材が溶
解して前記鋳造空間に落下した溶解金属を誘導磁場によ
り加熱する誘導磁場形成用コイルを備えた構成としたも
のであるから、寸法精度が良好で鋳肌も美しく品質的に
優れた鋳造品を得ることができるセラミックシェル鋳造
法の利点をそのまま十二分に活用したうえで、さらには
溶解金属母材の汚染を可及的に防止することができるた
め、不純物等による素材特性の低下を可及的に防止する
ことができると共に、薄肉部分が存在する鋳造品を製造
する場合であっても暦回り性をかなり良好なものとする
ことが可能であるため、鋳型の予熱温度を大幅に低下し
たり予熱そのものを不要としたりすることが可能であり
、また設備費が高価につく真空吸引鋳造を必ずしも併用
する必要がないため、付帯設備の簡素化と工程管理の精
密化を実現することができ、素材の機械的特性や寸法精
度等の品質的に優れた鋳造品が短時間のうちに効率良く
鋳造成形されるようになるという著しく優れた効果がも
たらされる。
The precision casting method according to the present invention is a precision casting method using a ceramic shell mold, typified by the lost wax method, in which a molten metal base material placed in a portion corresponding to the riser or runner of the mold is melted by an induced magnetic field. The precision casting apparatus according to the present invention, which is directly used for carrying out such a precision casting method, has a configuration in which the casting is performed in the casting space of a mold that is also placed within an induced magnetic field. A ceramic shell mold having a communicating feeder or runner equivalent part, and a molten metal base material placed outside the ceramic shell mold and placed in the mold's riser or runner equivalent part are melted by an induced magnetic field. At the same time, since the molten metal base material is melted and the molten metal falling into the casting space is equipped with an induction magnetic field forming coil that heats the molten metal by an induction magnetic field, the dimensional accuracy is good and the casting surface is beautiful. In addition to making full use of the advantages of the ceramic shell casting method, which allows for the production of cast products with excellent quality, it also prevents contamination of the molten metal base material as much as possible, eliminating impurities. It is possible to prevent as much as possible the deterioration of material properties due to It is possible to significantly lower the preheating temperature of the mold or eliminate the need for preheating itself, and it is not necessary to use vacuum suction casting, which is expensive in equipment costs, simplifying the ancillary equipment and controlling the process. This has the remarkable effect of making it possible to achieve high precision, and to efficiently cast and mold cast products with excellent quality such as mechanical properties and dimensional accuracy of the material in a short period of time. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例1で用いた精密鋳造装置の縦断
面説明図、第2図は本発明の実施例2で用いた精密鋳造
装置の縦断面説明図、第3図は第2図の精密鋳造装置の
磁気集中体の平面説明図である。 1.11・・・精密鋳造装置。 3.13・・・セラミックシェル鋳型。 3a、13a・・・鋳造空間、 3b 、13b・・・押湯相当部(ないしは湯道相当部
)。 6.16・・・溶解金属母材。 7.17・・・誘導磁場形成用コイル、18・・・磁気
集中体。
Fig. 1 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a precision casting apparatus used in Example 1 of the present invention, Fig. 2 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a precision casting apparatus used in Example 2 of the present invention, and Fig. 3 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a precision casting apparatus used in Example 2 of the present invention. FIG. 3 is an explanatory plan view of a magnetic concentrator of the precision casting apparatus shown in the figure. 1.11...Precision casting equipment. 3.13...Ceramic shell mold. 3a, 13a...casting space, 3b, 13b...portion equivalent to riser (or portion equivalent to runner). 6.16... Molten metal base material. 7.17... Coil for forming induced magnetic field, 18... Magnetic concentrator.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ロストワックス法に代表されるセラミックシェル
鋳型を用いる精密鋳造方法であって、鋳型の押湯ないし
は湯道相当部に配設した溶解金属母材を誘導磁場により
溶解して同じく誘導磁場内に配設した鋳型の鋳造空間に
鋳造することを特徴とする精密鋳造方法、
(1) A precision casting method using a ceramic shell mold, typified by the lost wax method, in which the molten metal base material placed in the mold feeder or runner is melted by an induced magnetic field. A precision casting method characterized by casting in a casting space of a mold placed in a
(2)溶解雰囲気をアルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲
気ないしは減圧雰囲気とする請求項第(1)項に記載の
精密鋳造方法。
(2) The precision casting method according to item (1), wherein the melting atmosphere is an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen or a reduced pressure atmosphere.
(3)誘導磁場を形成するための電力供給量を溶解金属
母材1kgあたり5kw以上とする請求項第(1)項ま
たは第(2)項に記載の精密鋳造方法。
(3) The precision casting method according to item (1) or item (2), wherein the amount of power supplied for forming the induced magnetic field is 5 kW or more per 1 kg of molten metal base material.
(4)鋳造空間と前記鋳造空間に連通する押湯ないしは
湯道相当部を有するセラミックシェル鋳型と、前記セラ
ミックシェル鋳型の外側に配設されて前記鋳型の押湯な
いしは湯道相当部に配設した溶解金属母材を誘導磁場に
より溶解すると共に前記溶解金属母材が溶解して前記鋳
造空間に落下した溶解金属を誘導磁場により加熱する誘
導磁場形成用コイルを備えたことを特徴とする精密鋳造
装置。
(4) A ceramic shell mold having a casting space and a portion corresponding to a riser or runner that communicates with the casting space, and a ceramic shell mold that is disposed outside the ceramic shell mold and is disposed in the riser or runner equivalent portion of the mold. Precision casting characterized by comprising an induction magnetic field forming coil that melts the molten metal base material by an induction magnetic field and heats the molten metal that has melted and fallen into the casting space by the induction magnetic field. Device.
(5)セラミックシェル鋳型は、複数の鋳造空間を有す
るアッセンブリー鋳型である請求項第(4)項に記載の
精密鋳造装置。
(5) The precision casting apparatus according to claim (4), wherein the ceramic shell mold is an assembly mold having a plurality of casting spaces.
(6)誘導磁場形成用コイルは溶解金属母材1kgあた
り5kw以上の誘導磁場を出力する容量をもつものであ
る請求項第(4)項または第(5)項に記載の精密鋳造
装置。
(6) The precision casting apparatus according to claim 4 or 5, wherein the induction magnetic field forming coil has a capacity to output an induction magnetic field of 5 kW or more per 1 kg of molten metal base material.
(7)誘導磁場形成用コイルはセラミックシェル鋳型の
鋳型包絡線形状にあわせて整形してある請求項第(4)
項、第(5)項または第(6)項のいずれかに記載の精
密鋳造装置。
(7) Claim (4) wherein the induction magnetic field forming coil is shaped to match the mold envelope shape of the ceramic shell mold.
The precision casting apparatus according to any one of Items 1, 5) and 6).
(8)セラミックシェル鋳型の外側でかつ磁場形成用誘
導コイルの内側に磁気集中体を配設した請求項第(4)
項、第(5)項、第(6)項または第(7)項のいずれ
かに記載の精密鋳造装置。
(8) Claim No. (4), wherein a magnetic concentrator is disposed outside the ceramic shell mold and inside the induction coil for forming a magnetic field.
The precision casting apparatus according to any one of Items 1, 5, 6, and 7.
(9)磁気集中体は、円周方向に絶縁分割された複数の
セグメントにより構成され、各セグメントは水冷構造と
なっている請求項第(8)項に記載の精密鋳造装置。
(9) The precision casting apparatus according to claim (8), wherein the magnetic concentrator is constituted by a plurality of segments that are insulated and divided in the circumferential direction, and each segment has a water-cooled structure.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6234521B1 (en) 1996-04-08 2001-05-22 Daicel Chemical Industries, Ltd. Airbag inflator and an airbag apparatus
US6540256B2 (en) 1997-12-26 2003-04-01 Daicel Chemical Industries, Ltd. Airbag gas generator and an airbag apparatus
US8056608B2 (en) 2008-04-25 2011-11-15 Goodwin Plc Method of mitigating against thermal contraction induced cracking during casting of a super Ni alloy
JP2015178671A (en) * 2014-02-28 2015-10-08 大同特殊鋼株式会社 Turbine wheel of turbo charger for automobile and manufacturing method therefor

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