JPH0342167A - 高融点金属製複合パイプの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用骨性〉 この発明は、複合パイプの製造方法に係り、特に高融点
金属および超合金の？ａ合パイプを製造する方法に関す
るものである。

〈従来の技術〉 Ｔｉ、　Ｚｒ、　Ｉｆｆ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｍｏ等の
高融点金、属や超合金は一般に延性が低く加工性が不良
である。従って高融点金属、超合金のパイプの製造方法
としては、鋼のシームレスパイプの製造に一般的に用い
られるマンドレルミルなどの穿孔機によって素管を製造
する方法は用いることができない、そこで種々の方法が
とられているが、例えば、Ｔｉでは丸鋳片を用いて熱間
押し出しする方法、あるいは薄板から成形してＴＩＧ溶
接によりパイプ形状とする方法、Ｚｒでは丸鋳片の中心
を孔ぐり加工したのち熱間押し出しする方法、超合金や
Ｎｂ、　Ｔａでは丸鋳片を熱間押し出しする方法、Ｍｏ
、　Ｗなどではわ）末から焼結鍛造したのち熱間押し出
しする方法などが行われている。

また更に、この挿材料の加工性を改善するために不純物
の量を低減する試みも行われている０例えば、素材の純
度を向上すべく真空下でのアーク熔解や電子ビーム溶解
が行われるが、特にＴｉ、　Ｚｒでは純度向上は実質的
に期待できない。

また加工性を６１保すべく、素材の加工温度を増加させ
る手段がとられているが、素材の汚染が起こり、製品歩
留りがかなり低くなる。

一方、このような高融点金属や超合金の複合パイプに対
する要求が最近高くなり、複合パイプの製造が試みられ
るようになってきた。一つの方法として、複合板材から
の複合パイプの製造も工業的に試みられているが、現状
では加工中に複合材の剥離が生し、溶接などの抜力■工
を必要としている。またパイプ中央部付近で夕、す離が
起きた場合はほとんど修復不可能である。

また、遠心鋳造法による鋼等の２７！！ｌ　？１合パイ
プの製造も行われているが（例えば、特開昭６０−２５
７９６０号公報、特開昭５９−１８３９６３号公報等）
、内・外層の接合度を上げるために、鋳型を加熱するか
内層の過熱度をコントロールするなどの方法をとってい
る。しかし高融点金属や超合金を材料にする場合、鋳型
を加熱すると外層表面と反応を生し、また過熱度のコン
トロールも非常に困難なものとなり、現実的でなかった
。

〈発明が解決しようとする課題〉 この発明は、高融点金属や超合金を用いた内外層の接合
強度に優れた複合パイプの製造方法を提案することを目
的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、製品歩留りが高く、製造コストが低く、
製造プロセスが比較的簡単で、しかも内外層の接合強度
の高い高融点金属、超合金の複合パイプの製造に関し、
鋭意検討した結果本発明に到達した。

すなわち本発明は、真空室内で、２種以上の金属ないし
合金をそれぞれ個別のるつぼで溶解し、ついで回転を付
与した底を有する筒状鋳型に、所定の順で遠心鋳造する
に際し、既に筒状に鋳造された金属ないし合金の内側面
をエネルギービームで照射加熱しながら次の金属ないし
合金を鋳造することを特徴とする高融点金属製複合パイ
プの型遣方法である。

〈作　用〉 本発明の詳細を図面に沿って説明する。

第１図は真空容２＝（図示せず）中に設置された本発明
方法に用いる装置の一例を示す概略図である。

この装置を用いる手順として、まず粒状ないし塊状の原
料金属３を電子ビーム等のエネルギービーム発生装置１
よりのビーム８で溶解して、水冷銅鋳型２に保持して高
純化、温度調整後、溶融金属３を高速回転している底つ
き円筒鋳型５に注湯して庇付中空鋳片６を製造する。次
に、別間の水冷銅モールド２′にエネルギービーム８を
照射して溶解した内層を構成する金属４を高速回転する
パイプ外層中空鋳片６内に注湯せしめる際に、パイプ外
層中空鋳片内側面をエネルギービーム９で照射加熱しな
がらＳｆＦ造する。

なお、一つの熔解室に２つ以上の熔解るつぼを用いるこ
ともできる。

このようにして形成された二重複合中空鋳片の底部を切
断し、加工用腹合中空素材を得る。

なお、複合パイプでは内外層Ｒ４の重！ｉｔ管理が肝要
であり、肉厚偏差を最小限にするために遠心機７の回争
云数を独自にコンピュータによりフィードバックするこ
とにより、経時１化が無いようにするのが好ましい。

鋳造時の回転数は特に規定しないが４００　ｒｐＩ１１
以上が好ましい。

また、複合材の鋳造時の温度Ｖ理は各層の接合強度に大
きく影響するので、コンピュータにより走査パターンが
制御されたエネルギービーム９を用いて、鋳造された外
層６の内側面をｉ８融させつつ次層用の材料４を鋳造す
ることが好ましい、これにより各層の接合度が増加し、
冷却時の熱応力による剥離、特に上端および下部切断面
の抜力■工時での剥離を皆無とすることができる。

なお、本発明ではエネルギービームで加熱するのは外層
の内面のみであるため、鋳型に接する外層の外面が鋳型
との反応によって汚染されることもない。

エネルギービームは、電子ビーム、レーデ−等特に規定
しないが、電子ビームが好ましい。

〈実施例〉 最高出ノＪ　１２５ｋＷ、　）ＪＩＩ速電圧電圧３０ｋ
Ｖ子統２木を真空容２Ｉ上部に設置した電子ビーム）容
解炉を用いた０本坊真空室内には最大５０ｋｇの高１，
１１点金属熔湯を溶解可能な水冷銅るつぼ２基を設け、
また溶解室下部には最高２０００ｒｐｍの高速回転が可
能な遠心鋳造ユニソトを真空下で設置した。そして、こ
の遠心鋳造ユニソトには１日−８ステンレスＥ％Ｊの中
空鋳型と底ととなる台盤を用意して、注湯−凝固完了後
中空鋳型と台盤を分割可能なようにした。

中空鋳型の形状は内径３００ｍｍ、外径５００ｍｍ、高
さ６００ｍｍ、台盤は中心部で肉厚１００ｍ＋＋＋、中
空鋳型嵌合部で５０ｍｍであり、高速回転下でもフライ
ホイールから外れないような止めボルトが設けである。

この装置を用いて、まず純Ｔｉ溶湯１５ｋｇを注湯して
１２０Ｏｒｐｍの遠心力下で凝固させた後、直ちに１８
日ステンレスＥ　２５　ｋｇを同様遠心鋳造した。この
場合の回転数は２００Ｏｒｐｍであり、純Ｔｉ、　１８
−８ステンレス鋼の注湯間隔は１飾で、その間純Ｔｉ庇
付き中空素材の内面は電子ビームの照射によって半溶融
状態で、かつ高真空雰囲気下に維持した。

その結果、純Ｔｉと１８−８ステンレス鋼の接合を妨げ
る汚染はなく接合強度も３２ｋｇ／ｃ＋ｆｌが確保でき
た。

〈発明の効果〉 本発明により、接合面強度の高い高融点金属の複合パイ
プの製造が経済的に可能になった。また、本発明により
製造される複合管を槽底する金属に対する制約は原則的
にないので、用途に応して必要とされる金属あるいは合
金を内層あるいは外層とする複合管を自由に製造使用に
供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合パイプ製造装置の一例を示す概略図である
。 １・・・エネルギービーム発生装置、 ２・・・るつぼ、３・・・外層用金属（溶融）、４・・
・内層用金属（溶融）、５・・・円筒鋳型、６・・・底
つき円筒鋳物、７・・・回転軸、８・・・エネルギービ
ーム（溶解用）、９・・・円筒内面照射用エネルギービ
ーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空室内で、２種以上の金属ないし合金をそれぞれ個
   別のるつぼで溶解し、ついで回転を付与した底を有する
   筒状鋳型に、所定の順で遠心鋳造するに際し、既に筒状
   に鋳造された金属ないし合金の内側面をエネルギービー
   ムで照射加熱しながら次の金属ないし合金を鋳造するこ
   とを特徴とする高融点金属製複合パイプの製造方法。