JPH06340937A - Forming method and device - Google Patents

Forming method and device

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JPH06340937A
JPH06340937A JP5206977A JP20697793A JPH06340937A JP H06340937 A JPH06340937 A JP H06340937A JP 5206977 A JP5206977 A JP 5206977A JP 20697793 A JP20697793 A JP 20697793A JP H06340937 A JPH06340937 A JP H06340937A
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JP
Japan
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molding
molding die
die
mold
frequency heating
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JP5206977A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Sasaki
信義 佐々木
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KIYADEITSUKU TECHNOL SERVICE KK
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KIYADEITSUKU TECHNOL SERVICE K
KIYADEITSUKU TECHNOL SERVICE KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a product of intricate shape or a high-density and large-sized product by supplying a forming material of a high-frequency inductive metal into a forming die, induction-heating and melting the material and lowering the die with respect to a heating coil. CONSTITUTION:A forming material 34 consisting of a high-frequency inductive metal is continuously or intermittently supplied into a forming die 10 consisting of a non-inductive material from the upper part, and the material 34 is induction-heated by an induction heating coil 26 placed outside the die 10 and melted. The die 10 is lowered with respect to the coil 26, and the molten material is solidified from its lower part. An inductive ceramic/metal composite material can be used as the material 34. The material is sufficiently degassed by this method in forming, the structure is homogenized, an unidirectionally solidified crystal structure is obtained, a product of intricate shape is formed, and a high-density and large-sized product is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高周波誘導加熱を用い
た成形方法および装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molding method and apparatus using high frequency induction heating.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属成形の方法としては従来より鋳造、
鍛造、機械加工、粉末冶金等種々知られている。従来の
鋳造方法は、鋳込む材料に含まれたガスあるいは鋳造行
程で発生するガスや鋳型表面の不純物などが鋳造製品の
内部に残って内部欠陥を生じたり、製品の純度が下がっ
たり、また表面に残って鋳肌の悪化を招いたりし易くし
たりする。このため製品の歩留まりが低下するという問
題があった。また溶湯の鋳込み後における冷却条件の変
化により、材料の組織が不均一になったり、一方向凝固
組織、単結晶組織、微細組織などの結晶構造の調整も困
難になるという問題もあった。
2. Description of the Related Art Conventional metal casting methods include casting,
Various types such as forging, machining, powder metallurgy are known. In the conventional casting method, the gas contained in the material to be cast, the gas generated in the casting process, the impurities on the surface of the mold, etc. remain inside the cast product to cause internal defects, the purity of the product decreases, and the surface Remains on the surface of the cast iron, which may cause deterioration of the casting surface. Therefore, there is a problem that the yield of the product is reduced. Further, there are problems that the structure of the material becomes non-uniform due to changes in the cooling conditions after casting the molten metal, and it becomes difficult to adjust the crystal structure such as unidirectionally solidified structure, single crystal structure and fine structure.

【0003】鍛造や機械加工は複雑な形状の成形が困難
で製造コストが高くなる。また粉末冶金はポーラスな材
質になり製品の密度が低くなるという問題がある。
Forging and machining are difficult to form into complicated shapes, and the manufacturing cost is high. Further, powder metallurgy has a problem that it becomes a porous material and the density of the product becomes low.

【0004】一方製品の特定の性質を改善するなどの目
的で、金属とセラミックスとの複合材料を用いることが
考えられている。従来この種の材料を焼結で作ることが
知られている。すなわち金属とセラミックスの粉末を混
ぜてプレス成形し、これを焼結するものである。しかし
この方法ではポーラスな材質になり密度が低くなるばか
りでなく、プレス成形の都合から複雑な形状のものや大
型のものを作ることができず、生産性も悪いという問題
があった。
On the other hand, it has been considered to use a composite material of metal and ceramics for the purpose of improving specific properties of a product. It is conventionally known to make this kind of material by sintering. That is, metal and ceramic powders are mixed, press-molded, and sintered. However, this method has a problem in that not only the material becomes porous and the density becomes low, but also complicated shapes and large shapes cannot be manufactured due to the convenience of press molding, and productivity is poor.

【0005】[0005]

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、成形時の脱ガスを十分にし、かつ組織の均
一化、一方向凝固組織化などの結晶構造の調整も可能で
あり、複雑な形状の成形ができ、高密度で大型の製品を
低コストで製作できるようにする金属の成形方法を提供
することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to sufficiently degas during molding and to adjust the crystal structure such as homogenization of structure and unidirectional solidification structure. An object of the present invention is to provide a metal forming method capable of forming a complicated shape and manufacturing a high-density and large-sized product at low cost.

【0006】また同時に、金属とセラミックスとの複合
材料を用いる場合に複雑な形状のものや大型のものを能
率良く作ることができる複合材料の成形方法を提供する
ことを目的とする。また成形型の表面から不純物が混入
しにくく、製品の純度を向上させることができる成形方
法を提供することを目的とする。さらにこれらの方法の
実施に直接使用する装置を提供することを他の目的とす
る。
At the same time, it is another object of the present invention to provide a method of molding a composite material which can efficiently produce a complex shape or a large size when a metal-ceramics composite material is used. Another object of the present invention is to provide a molding method capable of improving the purity of a product by preventing impurities from being easily mixed from the surface of the molding die. Yet another object is to provide a device which is used directly to carry out these methods.

【0007】[0007]

【発明の構成】本発明によれば前記目的は、成形型内
に、高周波誘導性の金属あるいはセラミックス複合金属
材からなる成形材を連続的または間欠的に供給しなが
ら、前記成形型の外側から高周波加熱して溶融し、この
成形型を高周波加熱コイルに対して下降させて下から凝
固させてゆくことを特徴とする成形方法、により達成さ
れる。
According to the present invention, the object is to supply a molding material made of a high frequency inductive metal or a ceramic composite metal material into the molding die continuously or intermittently from the outside of the molding die. It is achieved by a high-frequency heating and melting, and a molding method characterized by lowering this mold with respect to a high-frequency heating coil and solidifying from below.

【0008】また前記他の目的は、成形型を保持する鋳
型保持枠と、前記成形型の外側に設けた高周波加熱コイ
ルと、前記成形型内へ高周波誘導性の粒状の成形材を連
続的または間欠的に供給する成形材供給部と、前記成形
型保持枠を前記高周波加熱コイルに対し上下に相対移動
させる昇降駆動部とを備えることを特徴とする成形装置
により達成される。
Another object of the present invention is to provide a mold holding frame for holding a mold, a high-frequency heating coil provided outside the mold, and a high-frequency inductive granular molding material continuously or in the mold. The present invention is achieved by a molding apparatus including: a molding material supply unit that supplies intermittently; and a lifting drive unit that vertically moves the molding die holding frame relative to the high-frequency heating coil.

【0009】ここに成形型はセラミックスなどの非誘導
性の材料で作ることができる。成形型は銅などの金属で
作ってもよく、この場合は磁界方向に長い複数のセグメ
ントに分割し、各セグメントを絶縁材を介して接合する
のが望ましい。各セグメントは電気的に互いに接続する
のが望ましいが、成形型内に入れる成形材自身を成形型
に直接接触させて各セグメント間を電気的に接続するよ
うにしてもよい。
The mold can be made of a non-inductive material such as ceramics. The mold may be made of a metal such as copper, and in this case, it is desirable to divide it into a plurality of segments that are long in the magnetic field direction and to join each segment through an insulating material. Although it is desirable that the segments are electrically connected to each other, the molding material to be placed in the molding die itself may be brought into direct contact with the molding die to electrically connect the segments.

【0010】また高周波加熱による溶融を温度センサな
どで監視し成形型の下降速度や高周波加熱コイルの電力
を制御するように構成することができる。この場合成形
型を透明石英ガラスで作り、外側から内部の成形材の様
子を目視したり、外側から赤外線温度計等で温度を検出
し、形状の凝固解析などを行うようにしてもよい。高周
波加熱コイルの下方に冷却部を設け溶融した後で速やか
に凝固させ、冷却速度を制御するようにしてもよい。
Further, the melting by the high frequency heating can be monitored by a temperature sensor or the like to control the descending speed of the molding die and the electric power of the high frequency heating coil. In this case, the molding die may be made of transparent quartz glass, and the state of the molding material inside may be visually observed from the outside, or the temperature may be detected from the outside with an infrared thermometer or the like to perform solidification analysis of the shape. A cooling unit may be provided below the high-frequency heating coil to rapidly solidify after melting and control the cooling rate.

【0011】また成形材の材質に応じて酸化雰囲気、不
活性雰囲気、還元雰囲気、真空あるいは減圧雰囲気とす
るのが望ましい。さらに成形過程でHIP(熱間静水圧
加圧プロセス、Hot Isostatic Pressing)処理を施すこ
とも可能である。成形型は粉末成形により作ることも可
能であり、この場合1回ごとに崩壊させる消耗型や中子
に適する。
Further, it is desirable to set an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere, a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere or a reduced pressure atmosphere depending on the material of the molding material. Further, HIP (Hot Isostatic Pressing process, Hot Isostatic Pressing) treatment can be performed in the molding process. The molding die can also be made by powder molding, and in this case, it is suitable for a consumable die or core which is disintegrated every time.

【0012】成形型を加振装置によって振動させながら
成形材の溶融、凝固を行うことも可能である。この場合
成形型自身に加振装置を固定したり、この成形型を保持
する成形型保持枠などに加振装置を固定しておき、振動
だけを連絡棒などにより成形型に伝えるようにしてもよ
い。成形型を加振する振動の周波数は数10〜数100
Hzとすることができるが、20KHz以上の超音波で
あってもよい。
It is also possible to melt and solidify the molding material while vibrating the molding die by a vibrating device. In this case, the vibration device may be fixed to the molding die itself, or the vibration device may be fixed to a molding die holding frame that holds the molding die, and only the vibration may be transmitted to the molding die by a connecting rod or the like. Good. The frequency of vibration that excites the molding die is several tens to several hundreds.
However, ultrasonic waves of 20 KHz or higher may be used.

【0013】[0013]

【作用】成形型に供給された金属の成形材は成形型内の
下部で高周波加熱により溶融し、この間に脱ガスが行わ
れる。また成形型がコイルに対して相対的に下降してい
る間成形材は供給され続ける。従って新たに供給された
成形材が高周波加熱により溶融される。溶融部分には上
方から新しい成形材が順次供給されるから、成形材が溶
融前に固まってしまうこともない。一方一度溶融した後
コイルの下方に移動した部分は順に凝固してゆく。この
時金属の組織が同方向に揃う。コイルの移動の態様や冷
却速度を調整することにより、結晶組織の調整も可能に
なる。
The metal molding material supplied to the molding die is melted by high frequency heating in the lower part of the molding die, and degassing is performed during this period. Further, the molding material is continuously supplied while the molding die is descending relative to the coil. Therefore, the newly supplied molding material is melted by high frequency heating. Since a new molding material is sequentially supplied to the melting portion from above, the molding material does not solidify before melting. On the other hand, the part that has melted once and moved to the lower part of the coil solidifies in order. At this time, the metal structures are aligned in the same direction. The crystal structure can be adjusted by adjusting the moving mode of the coil and the cooling rate.

【0014】高周波加熱により溶融した部分(溶融バ
ス、溶融した材料のプール)には、交流磁界によるうず
電流が誘起され、この電流と磁界とにより中心に向う電
磁力(圧縮力)を生じ、溶湯が自動的に撹拌される。こ
の際溶湯には上方への浮揚力が同時に作用し、溶湯の周
囲には成形型の内壁面から離れる方向の力が作用する。
このため溶湯と成形型内壁との接触面積が少なくなり、
成形型内壁からの不純物の混入が防止される。特に成形
型を冷却液で強制冷却するものでは成形型内壁に接近あ
るいは接触する溶湯は速やかに凝固するから、不純物の
混入は一層少なくなる。
An eddy current due to an alternating magnetic field is induced in a portion melted by high-frequency heating (melting bath, pool of molten material), and an electromagnetic force (compressive force) toward the center is generated by the current and the magnetic field, so that the molten metal Are automatically stirred. At this time, an upward floating force acts on the molten metal at the same time, and a force in a direction away from the inner wall surface of the forming die acts on the periphery of the molten metal.
Therefore, the contact area between the molten metal and the inner wall of the mold is reduced,
Mixing of impurities from the inner wall of the mold is prevented. In particular, in the case where the mold is forcibly cooled with a cooling liquid, the molten metal which approaches or contacts the inner wall of the mold is rapidly solidified, so that the mixing of impurities is further reduced.

【0015】なお金属製の成形型を用いる場合には、成
形型を磁界方向に長いセグメントに分割し、各セグメン
トを絶縁層を挟んで互いに接合するのが望ましい。この
場合成形型に誘起されるうず電流が弱められ、成形型内
の成形材を効率良く加熱することができる。各セグメン
トは互いに電気的に接続しておけば、各セグメント間の
電位が同じになり、各セグメント間にアークが発生する
おそれがない。従ってアーク発生により絶縁層が破れ成
形型の不純物が溶湯に溶出するおそれもない。
When a metal mold is used, it is desirable to divide the mold into segments that are long in the direction of the magnetic field and bond the segments to each other with an insulating layer in between. In this case, the eddy current induced in the mold is weakened, and the molding material in the mold can be efficiently heated. If the segments are electrically connected to each other, the potentials between the segments will be the same and there is no risk of arcing between the segments. Therefore, there is no possibility that the insulating layer is broken by the arc generation and impurities in the molding die are eluted into the molten metal.

【0016】セラミックス複合金属材料に対しては、高
周波加熱によりその一部の領域が加熱されると、金属粉
末が溶融して溶融金属中にセラミックス粉末が分散す
る。金属粉末とセラミック粉末とを均質に混合して連続
的または間欠的に供給することにより、セラミックス粉
末は片在することなく均質に溶融金属中に分散でき、こ
の状態の領域は狭いので溶融領域を順に移動させること
により製品全体中にセラミックスを均質に分散できる。
When a part of the ceramic composite metal material is heated by high frequency heating, the metal powder is melted and the ceramic powder is dispersed in the molten metal. By mixing metal powder and ceramic powder homogeneously and continuously or intermittently supplying them, the ceramic powder can be homogeneously dispersed in the molten metal without being unilateral, and the region in this state is narrow. The ceramics can be uniformly dispersed in the entire product by moving them sequentially.

【0017】また成形型に振動を加える場合には、溶湯
の高周波加熱に伴う電磁力による攪拌作用が円滑に行わ
れる。このため溶湯は成形型の内壁面から離れる方向に
円滑に流動し、成形型内壁との接触面積が一層少なくな
り、成形型との反応(モールドリアクション)が抑制さ
れる。この結果成形型内壁からの不純物の混入が減り、
製品の純度が向上し、鋳肌の性質も向上させることがで
きる。
When vibration is applied to the molding die, the stirring action by the electromagnetic force accompanying the high frequency heating of the molten metal is smoothly performed. Therefore, the molten metal flows smoothly in the direction away from the inner wall surface of the molding die, the contact area with the inner wall of the molding die is further reduced, and the reaction with the molding die (mold reaction) is suppressed. As a result, mixing of impurities from the inner wall of the mold is reduced,
The purity of the product can be improved and the properties of the casting surface can be improved.

【0018】[0018]

【実施例】図1は本発明の一実施例の側断面図、図2は
その成形型の下降動作中の状態を示す図である。これら
の図で符号10は成形型であり、非誘導性の材料、例え
ばセラミックスで作られている。この材料としてはジル
コン、溶融シリカ、溶融アルミナ、焼成粘土、ムライト
などのスタッコ粒を、コロイダル・シリカ、エチル・シ
リケートなどのバインダを含むスラリにより消失模型に
付着させた後、消失模型を消失させ、さらに焼成したも
のを用いることができる。
1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a state in which the molding die is descending. In these drawings, reference numeral 10 is a molding die, which is made of a non-inductive material such as ceramics. As this material, zircon, fused silica, fused alumina, calcined clay, stucco particles such as mullite are attached to the disappearance model by a slurry containing a binder such as colloidal silica and ethyl silicate, and then the disappearance model is disappeared, It is possible to use a product that is further baked.

【0019】この成形型10は成形型支持枠12に載せ
られている。成形型支持枠12は図示しないガイドレー
ルにより上下動可能であり、その高さは昇降駆動部14
により調節可能である。この上昇駆動部14は成形型支
持枠12の外側面に固定したラック16に噛合するピニ
オン18を電動モータ20により回転することによりラ
ック16および成形型支持枠12を上下動させるもので
ある。
The mold 10 is placed on a mold support frame 12. The molding die support frame 12 can be moved up and down by a guide rail (not shown), and the height of the molding die support frame 12 can be increased or decreased by the elevation drive unit
Can be adjusted by. The ascending drive unit 14 moves the rack 16 and the molding die support frame 12 up and down by rotating the pinion 18 meshing with the rack 16 fixed to the outer surface of the molding die support frame 12 by an electric motor 20.

【0020】成形型10は筒型に作られ、その中には上
方から成形材供給管22が挿入されている。この供給管
22は基台(図示せず)に固定されている。この供給管
22の下部には後記溶融部Aの温度を検出するためのセ
ンサ24、例えば赤外線温度センサが取付けられてい
る。
The molding die 10 is formed in a cylindrical shape, and a molding material supply pipe 22 is inserted into the molding die 10 from above. The supply pipe 22 is fixed to a base (not shown). A sensor 24, for example, an infrared temperature sensor, for detecting the temperature of the later-described melting portion A is attached to the lower portion of the supply pipe 22.

【0021】26は高周波加熱コイル、28はこのコイ
ルの下方に隣接して取付けられた断熱板、30はこの断
熱板28の下方に配設された冷却部である。冷却部30
には冷却水が循環され、コイル26で加熱され溶融した
成形材を冷却し凝固させる。これらコイル26、断熱板
28、冷却部30は、前記供給管22と同様に基台(図
示せず)に固定されている。
Reference numeral 26 is a high-frequency heating coil, 28 is a heat insulating plate mounted adjacent to the lower part of the coil, and 30 is a cooling section arranged below the heat insulating plate 28. Cooling unit 30
Cooling water is circulated in the mold, and the molding material heated and melted by the coil 26 is cooled and solidified. The coil 26, the heat insulating plate 28, and the cooling unit 30 are fixed to a base (not shown) like the supply pipe 22.

【0022】32は制御部であり、センサ24の出力に
基づいて昇降駆動部14による成形型支持枠12の下降
速度あるいはコイル26の電力を制御する。また36は
加振装置であり、成形型保持枠12の上部内壁面に固定
されている。この加振装置36から、連結棒38を介し
て成形型10に振動が伝えられる。この加振装置36
は、例えば商用電源と同一周波数あるいはその整数倍の
周波数(数10〜数100Hz程度)で加振するものが
使用できる。
Reference numeral 32 denotes a control unit which controls the descending speed of the molding die support frame 12 or the electric power of the coil 26 by the elevation drive unit 14 based on the output of the sensor 24. Further, 36 is a vibrating device, which is fixed to the upper inner wall surface of the mold holding frame 12. Vibration is transmitted from the vibrating device 36 to the molding die 10 via the connecting rod 38. This vibration device 36
For example, the one that is vibrated at the same frequency as the commercial power source or a frequency that is an integral multiple thereof (about several tens to several hundreds Hz) can be used.

【0023】加振装置36としては前記以外の周波数を
発生するものでもよく、約20KHz以上の超音波を発
生する超音波発振器を用いてもよい。用いる周波数は成
形型10の寸法、成形材の種類・容積等により、最適な
周波数範囲を決めるべきである。
The vibrating device 36 may be one that generates a frequency other than the above, and an ultrasonic oscillator that generates an ultrasonic wave of about 20 KHz or higher may be used. The frequency to be used should be determined as an optimum frequency range depending on the size of the molding die 10, the type and volume of the molding material, and the like.

【0024】加振装置36の取付け位置は図1、2に示
す実施例に限られないのは勿論である。例えば成形型1
0の中央付記や下部、あるいはコイル26の下方に設
け、成形型10の中央付近、下部あるいはコイル26付
近で加振してもよい、すなわち成形型10を実質的に加
振する構成であればよい。
Needless to say, the mounting position of the vibrating device 36 is not limited to the embodiment shown in FIGS. For example, mold 1
0 may be added to the center or the lower part, or below the coil 26, and may be vibrated near the center of the molding die 10, the lower part or the coil 26, that is, if the molding die 10 is substantially vibrated. Good.

【0025】この装置を使用する際には、まず成形型支
持枠12を図1に示すように上昇させて成形型10の底
がコイル26付近に来るようにセットする。そして供給
管22に成形材34が連続的あるいは間欠的に供給され
る。
When using this apparatus, first, the molding die support frame 12 is raised as shown in FIG. 1 and set so that the bottom of the molding die 10 is near the coil 26. Then, the molding material 34 is supplied to the supply pipe 22 continuously or intermittently.

【0026】ここに成形材34としては、たとえば鉄、
鉄系基合金(Ni、Co)、銅、銅合金、Cr合金、 S
US304、316等のステンレス鋼などの流動性を有す
る金属粉、特に粒径0.7〜1.0mmの焼結用粉末が適
する。例えば、 SUS316にTic を33wt%分散させた
複合合金の粉末を用いることができる。
As the molding material 34, for example, iron,
Iron-based alloys (Ni, Co), copper, copper alloys, Cr alloys, S
A metal powder having fluidity such as stainless steel such as US304, 316, etc., particularly a sintering powder having a particle size of 0.7 to 1.0 mm is suitable. For example, a powder of a composite alloy in which 33 wt% of Tic is dispersed in SUS316 can be used.

【0027】セラミック複合金属材としては、例えば鉄
系基合金を母合金としてこれにセラミック(炭化けい
素、ホウ化けい素、酸化けい素、窒化けい素等)の粒子
を10〜50wt%分散させたものが使用できる。この場
合成形材34に応じて真空あるいは減圧雰囲気、酸化雰
囲気、不活性雰囲気、還元雰囲気として溶融鋳造するの
が望ましい。特に真空(減圧)雰囲気下では脱ガスを促
進できる。
As the ceramic composite metal material, for example, an iron-based base alloy is used as a mother alloy, and particles of ceramics (silicon carbide, silicon boride, silicon oxide, silicon nitride, etc.) are dispersed therein in an amount of 10 to 50 wt%. Can be used. In this case, it is desirable to perform melt casting in a vacuum or reduced pressure atmosphere, an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere, or a reducing atmosphere according to the molding material 34. In particular, degassing can be promoted under a vacuum (reduced pressure) atmosphere.

【0028】コイル26は成形型10の長手方向にほぼ
直交する平面状で成形型10を囲むように環状に作ら
れ、制御部32に内蔵する高周波電源から高周波電流が
供給される。例えばステンレス鋼に対しては450KHZ
、40KWの電力がコイル26に加えられる。このため
このコイル26内の底に位置する成形材34が加熱さ
れ、溶融して溶融部Aができる。この溶融部Aは例えば
1700℃に加熱される。
The coil 26 is formed in a ring shape so as to surround the molding die 10 in a plane shape substantially orthogonal to the longitudinal direction of the molding die 10, and a high frequency current is supplied from a high frequency power source built in the control section 32. 450KHZ for stainless steel, for example
, 40 KW of power is applied to coil 26. Therefore, the molding material 34 located at the bottom of the coil 26 is heated and melted to form the melting portion A. The fusion zone A is heated to, for example, 1700 ° C.

【0029】成形型10を図1で下方に向って移動させ
ながら新たな成形材34を供給管22から供給すれば、
新たに供給された成形材34が溶融部Aの上に山状に積
まれて非溶融部Bが形成される。このためこの非溶融部
Bがコイル26により高周波加熱され、あるいは溶融部
Aに混入して溶け、溶融部Aに変化する。なお成形型1
0の底に予め少量の金属板の片や塊を入れておけば、最
初に溶融部Aが容易に形成され、以後の処理が一層円滑
になる。
If a new molding material 34 is supplied from the supply pipe 22 while moving the molding die 10 downward in FIG.
The newly supplied molding material 34 is piled up in a mountain shape on the fusion zone A to form the non-fusion zone B. Therefore, the non-melting portion B is heated by the coil 26 at high frequency, or is mixed into the melting portion A and melts, and is changed to the melting portion A. Mold 1
If a small amount of a piece or a lump of a metal plate is put in the bottom of 0 in advance, the melted portion A is first easily formed, and the subsequent processing becomes smoother.

【0030】この間に溶融部Aはその下部から冷却部3
0内に入って冷却され凝固される。図2でCはこの凝固
部を示す。以上のように成形材34を新たに供給しなが
ら成形型10を下降させつつ溶融させ、かつ溶融部Aの
下部を同時に凝固させながら成形を進めることにより、
成形材34の溶融部Aへの供給を円滑にし、欠陥のない
高品質の成形製品を歩留まり良く得ることができる。
During this time, the melting portion A is cooled from the lower portion to the cooling portion 3
It goes into 0 and is cooled and solidified. In FIG. 2, C shows this solidification part. As described above, while the molding material 34 is newly supplied, the molding die 10 is lowered and melted, and the molding is advanced while simultaneously solidifying the lower portion of the melting portion A,
It is possible to smoothly supply the molding material 34 to the melting portion A and obtain a high-quality molded product having no defects with a high yield.

【0031】ここに加振装置36は成形型10を加振し
ているから、溶融部A内での溶湯の流動が円滑に行われ
る。すなわち振動が加えられた溶湯は円滑に流動し易く
なっているから、コイル26の磁界による電磁力が溶融
部A内に発生させる攪拌作用は、溶湯を容易に流動させ
ることができるようになるのである。
Since the vibrating device 36 vibrates the molding die 10 here, the molten metal in the melting portion A flows smoothly. That is, since the molten metal to which the vibration is applied easily flows smoothly, the stirring action caused by the electromagnetic force of the magnetic field of the coil 26 in the molten portion A makes it possible to easily flow the molten metal. is there.

【0032】このため溶湯は成形型内壁から離れて中心
側へ向うように円滑に流動し、溶湯が成形型内壁に接触
している時間が短くなり、成形型との反応が抑制され
る。この結果製品への不純物の混入が少なくなり、純度
が向上し、鋳肌の性質も向上する。
Therefore, the molten metal smoothly flows away from the inner wall of the forming die toward the center side, the time during which the molten metal is in contact with the inner wall of the forming die is shortened, and the reaction with the forming die is suppressed. As a result, less impurities are mixed into the product, the purity is improved, and the properties of the casting surface are improved.

【0033】図3は他の実施例の概念図である。この実
施例は高周波加熱と凝固とを行う際にHIP(熱間等方
圧加圧プロセス、Hot Isostatic Pressing)処理を施す
ものである。
FIG. 3 is a conceptual diagram of another embodiment. In this embodiment, HIP (Hot Isostatic Pressing process, Hot Isostatic Pressing) treatment is performed when high frequency heating and solidification are performed.

【0034】この図で符号50は圧力容器本体、52、
54は下側ふた、上側ふたであり、これらはスチールで
作られている。この容器50の中の支持台56には成形
型58が置かれ、その外側には高周波加熱コイル60が
巻かれている。高周波加熱コイル60は成形型58の長
手方向に多数に分割され、各部分はそれぞれ独立して通
電可能となっている。
In this figure, reference numeral 50 is a pressure vessel main body, 52,
Reference numeral 54 denotes a lower lid and an upper lid, which are made of steel. A mold 58 is placed on a support 56 in the container 50, and a high frequency heating coil 60 is wound around the mold 58. The high frequency heating coil 60 is divided into a large number in the longitudinal direction of the molding die 58, and each portion can be independently energized.

【0035】62はフィーダであり、このフィーダ62
には成形材64は予め収容され、電磁開閉弁66により
容器本体50の外から成形型58内への成形材64の供
給量を制御することができる。
62 is a feeder, and this feeder 62
The molding material 64 is accommodated in advance, and the amount of the molding material 64 supplied from the outside of the container body 50 into the molding die 58 can be controlled by the electromagnetic opening / closing valve 66.

【0036】また容器本体50の中はアルゴンなどの圧
力媒体となるガスが充填されている。なお68はコイル
60と容器本体50との間に介在する断熱材である。
The container body 50 is filled with a gas such as argon which serves as a pressure medium. Reference numeral 68 is a heat insulating material interposed between the coil 60 and the container body 50.

【0037】容器の中は100MPa (約1000kgf/cm
2 )以上の圧力に加圧され、コイル60は下端側から順
に通電され、これに伴って開閉弁66が所定時間開閉さ
れて成形材64がフィーダ62から成形型58内に供給
される。この結果成形材64は成形型58の底側から順
に溶融してから凝固し、前記図1、2で示したように成
形型10を移動させるのと等価になる。
The inside of the container is 100 MPa (about 1000 kgf / cm
2 ) The pressure is increased to the above pressure, the coil 60 is sequentially energized from the lower end side, the opening / closing valve 66 is opened / closed for a predetermined time accordingly, and the molding material 64 is supplied from the feeder 62 into the molding die 58. As a result, the molding material 64 is sequentially melted from the bottom side of the molding die 58 and then solidified, which is equivalent to moving the molding die 10 as shown in FIGS.

【0038】この実施例によれば、高圧下でHIP処理
されるから、成形製品の密度を上げて、組織をち密化さ
せ、品質を向上させることができる。このHIP処理は
高周波誘導加熱中および凝固中に施すのが望ましいが、
高周波誘導加熱による処理後にHIP処理を行ってもよ
い。
According to this embodiment, since the HIP process is performed under a high pressure, the density of the molded product can be increased, the structure can be densified, and the quality can be improved. This HIP treatment is preferably performed during high frequency induction heating and solidification,
The HIP treatment may be performed after the treatment by the high frequency induction heating.

【0039】なお長手の製品の成形型に対しては、成形
型を傾斜して置き下方から上方へ向って成形材を供給し
つつ溶融させかつその下方を凝固させるようにしてもよ
い。しかし成形型はできるだけ垂直に立てるのが望まし
く、この場合溶融部位の移動に伴ってガスや不純物が上
昇し易くなり製品の純度を向上させる効果も得られる。
For a molding die for a long product, the molding die may be placed at an angle and melted while the molding material is supplied from the lower side to the upper side, and the lower side may be solidified. However, it is desirable that the molding die is set up vertically as much as possible. In this case, gas and impurities are likely to rise along with the movement of the molten portion, and the effect of improving the purity of the product can be obtained.

【0040】供給する成形材は成形過程で変化させても
よい。この場合製品の材質を部分的に変化させたり連続
的に変化させることができる。複数のフィーダから異な
る成形材を供給すれば、例えば製品の表面と内部との材
質を変化させたり、材質が連続的に変化する傾斜機能材
料としての性質を持たせたりすることも可能になる。
The molding material supplied may be changed during the molding process. In this case, the material of the product can be changed partially or continuously. By supplying different molding materials from a plurality of feeders, for example, it is possible to change the material of the surface and the inside of the product, or to have the property as a functionally gradient material in which the material continuously changes.

【0041】また本発明は一度凝固した後にコイルを相
対的に往復動させて複数回高周波加熱を繰り返せば、製
品の純度の向上および一方向性凝固組織を一層良好にす
ることができる。なお成形型10、58は図1、3のよ
うに直線の筒状のものに限られず、円弧状などに湾曲し
ているものや複雑な形状のものであってもよい。
Further, according to the present invention, the product can be improved in purity and the unidirectionally solidified structure can be further improved by repeating the high frequency heating a plurality of times by relatively reciprocating the coil after solidifying once. The molding dies 10 and 58 are not limited to those having a straight cylindrical shape as shown in FIGS. 1 and 3, but may be curved into an arc shape or have a complicated shape.

【0042】図4は成形型の他の実施例を示す斜視図、
図5は使用状態を示す断面図である。この成形型70は
銅などの金属で作られている。すなわち下部が閉じ上部
が開いた筒型に作られ、その底部72を除いて円筒部7
4にはその長手方向にスリットが入れられて上下に長い
セグメント76が形成されている。各スリットには絶縁
層78が装填されている。この結果各セグメント76は
底部72で電気的に接続される。
FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the molding die,
FIG. 5 is a sectional view showing a usage state. The mold 70 is made of metal such as copper. That is, it is formed in a cylindrical shape with the lower part closed and the upper part opened, except for the bottom part 72 thereof.
4 has slits formed in its longitudinal direction to form vertically long segments 76. An insulating layer 78 is loaded in each slit. As a result, each segment 76 is electrically connected at the bottom 72.

【0043】各セグメント76内には図5に示すように
冷却液通路80が形成され、各冷却液通路80内にはそ
れぞれパイプ82が導かれている。このパイプ82は底
部72内で集合している。冷却液はこの集合部84から
各パイプ82に供給され、各パイプ82の上端から噴出
する冷却液は冷却液通路80内壁を冷却しつつ底部72
に設けた排出口86から排出される。
A cooling liquid passage 80 is formed in each segment 76 as shown in FIG. 5, and a pipe 82 is introduced into each cooling liquid passage 80. The pipes 82 are assembled in the bottom 72. The cooling liquid is supplied to each pipe 82 from this collecting portion 84, and the cooling liquid jetted from the upper end of each pipe 82 cools the inner wall of the cooling liquid passage 80 and the bottom portion 72.
It is discharged from a discharge port 86 provided in the.

【0044】この成形型70は図5に示すように高周波
誘導コイル88内を相対的に下降され、この際フィーダ
90から電磁開閉弁92を介して成形材94が連続的あ
るいは間欠的に成形型70内へ供給される。成形材94
は高周波加熱により溶融する一方、その下方の凝固部C
は成形型70に接触している。溶融部Aあるいは非溶融
部Bにはコイル88の磁界による電磁力が作用し、図5
に矢印で示すように撹拌される。なお非溶融部Bは溶融
金属に非溶融状態の成形材94が混入した状態である。
As shown in FIG. 5, the molding die 70 is relatively lowered in the high frequency induction coil 88, and at this time, the molding material 94 is continuously or intermittently fed from the feeder 90 through the electromagnetic opening / closing valve 92. 70 is supplied. Molding material 94
Is melted by high-frequency heating, while solidifying portion C below it
Is in contact with the mold 70. An electromagnetic force due to the magnetic field of the coil 88 acts on the fusion zone A or the non-fusion zone B, and
It is agitated as indicated by the arrow. The non-melting portion B is a state in which the non-melting molding material 94 is mixed in the molten metal.

【0045】またこの溶融部Aの周縁には、成形型70
の内壁から離れる方向の力すなわち浮揚力が作用する。
このため溶融部Aの周縁は成形型70の内壁にほとんど
接触せず、万一接触してもこの接触した部分は直ちに凝
固する。従って成形型70の不純物が溶湯にほとんど溶
出しない。
Further, a molding die 70 is provided on the periphery of the fusion zone A.
The levitation force acts in the direction away from the inner wall of the.
Therefore, the peripheral edge of the melting portion A hardly contacts the inner wall of the molding die 70, and even if it contacts, the contacted portion immediately solidifies. Therefore, the impurities of the mold 70 are hardly eluted into the molten metal.

【0046】特に成形型70を加振装置(図示せず)で
加振すれば前記したように溶湯の流動は一層円滑にな
る。このため溶融部Aの周縁は成形型70内壁に一層接
触しにくくなり、製品への不純物の溶出は一層防止でき
ることになる。
Particularly, when the forming die 70 is vibrated by a vibrating device (not shown), the flow of the molten metal becomes smoother as described above. Therefore, the peripheral edge of the melted portion A is less likely to contact the inner wall of the molding die 70, and the elution of impurities into the product can be further prevented.

【0047】この実施例によれば成形型の不純物が溶湯
に溶出しにくいから、製品の純度を一層高めることがで
きる。例えばチタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、
モリブデニウム、クロミウム、ニオビウムなどの金属や
これらの合金などを高純度に成形することができる。な
お成形型70と凝固した製品との型離れを良くすると共
に不純物の溶出を一層確実に防止するために、成形型7
0の内壁に窒化ボロンなどをコーティングしておいても
よい。
According to this embodiment, the impurities of the molding die are less likely to be eluted into the molten metal, so that the purity of the product can be further improved. For example titanium, zirconium, hafnium,
It is possible to mold metals such as molybdenium, chromium, niobium and alloys thereof with high purity. In order to improve the mold separation between the mold 70 and the solidified product and to prevent the elution of impurities more reliably, the mold 7
The inner wall of 0 may be coated with boron nitride or the like.

【0048】図6は成形型のさらに他の実施例を示す図
である。この成形型100は、銅板102と絶縁材10
4とを多数交互に積層したブロック106(図6
(A))を準備しておき、このブロック106に機械加
工により凹部108を形成したものである。ここに用い
る絶縁材104としては、例えばグラスファイバに樹脂
を含浸させて銅板102間に接着し硬化させたものとす
ることができる。なおこの成形型100には冷却液通路
などを加工しておいて冷却できるようにするのが望まし
いが、外側に冷却液を当てて冷却してもよい。
FIG. 6 is a view showing still another embodiment of the molding die. The molding die 100 includes a copper plate 102 and an insulating material 10.
4 and a large number of blocks 106 alternately stacked (see FIG. 6).
(A) is prepared and the recess 108 is formed in this block 106 by machining. As the insulating material 104 used here, for example, glass fibers may be impregnated with a resin and adhered between the copper plates 102 and cured. It is desirable that the mold 100 be cooled by processing a cooling liquid passage or the like, but it may be cooled by applying a cooling liquid to the outside.

【0049】この成形型100によれば、ブロック10
6を準備しておくことにより種々の形状が異なる製品の
製造に容易に対応でき、成形型100の製作費用の低下
と製作期間の短縮が容易である。なおこの成形型100
では各銅板102間の電気的接続は特に行っていない。
しかし凹部108内に成形材が供給されて溶融・凝固す
れば、この成形材自身を介して各銅板102間の電気的
接続が可能になる。
According to this mold 100, the block 10
By preparing 6 in advance, it is possible to easily deal with the manufacture of products having various shapes, and it is easy to reduce the manufacturing cost and the manufacturing period of the molding die 100. This molding die 100
However, no electrical connection is made between the copper plates 102.
However, if the molding material is supplied into the recess 108 and melted and solidified, electrical connection between the copper plates 102 becomes possible via the molding material itself.

【0050】以上説明した各実施例では、成形材34、
64、94は粒状、粉状としたが、本発明はこれに限ら
れない。例えば成形材は線(ワイヤ)状、棒(ロッド)
状、板状、ブロック状など種々の形状のものとすること
が可能である。要するに成形型内へ連続的あるいは間欠
的に成形材を供給できる形状であればよい。なおワイヤ
や薄板などでは、長く連続形状の成形材であってもよ
い。
In each of the embodiments described above, the molding material 34,
Although 64 and 94 are granular or powdery, the present invention is not limited to this. For example, molding material is wire, rod
It is possible to have various shapes such as a plate shape, a plate shape, and a block shape. In short, any shape may be used as long as the molding material can be continuously or intermittently supplied into the molding die. The wire or thin plate may be a long continuous molding material.

【0051】この発明に使用する成形型は粉末成形によ
り作ることも可能である。すなわちこの発明によれば、
成形型に加わる重力と熱ショックが主として成形材の溶
融部位に加わり、他の部位では極めて小さいから、強度
の小さい粉末成形品を使用できるのである。ここに用い
る粉末はセラミック粉末などの非誘導性のものが好まし
い。
The mold used in the present invention can also be made by powder molding. That is, according to the present invention,
Gravity and heat shock applied to the molding die are mainly applied to the melting portion of the molding material, and other portions are extremely small, so that a powder molded product having low strength can be used. The powder used here is preferably a non-inductive powder such as ceramic powder.

【0052】この粉末成形による成形型としては、1回
ごとに崩壊させる型、例えば消耗型や中子に用いること
により大幅なコスト低減が図れる。ここに消耗型や中子
は金型などの型に粉末材料を供給し加熱・加圧すること
により固めることができる。この場合燒結は不要であ
り、粉末材料は分子間力(ファン・デル・ワールス力)
や、水分による毛管力、静電力などにより結合する。
As a molding die for this powder molding, it is possible to significantly reduce the cost by using it as a mold which is disintegrated once, for example, a consumable mold or a core. The consumable mold and the core can be hardened by supplying a powder material to a mold such as a mold and heating and pressing. In this case, no sintering is necessary, and the powder material has an intermolecular force (van der Waals force).
Also, they are bound by the capillary force and electrostatic force of water.

【0053】なおこの成形型はその強度をさらに増大さ
せるために各種のガス硬化法などを適用してもよい。例
えばけい酸ソーダをバインダとした鋳物砂を用いた場合
には炭酸ガスを吹込むことにより硬化を促進できる(C
2 プロセス)。エチルシリケート・バインダを用いた
場合にはアンモニアガスにより硬化を促進できる。
The mold may be subjected to various gas curing methods or the like in order to further increase its strength. For example, in the case of using foundry sand with sodium silicate as a binder, the hardening can be promoted by blowing carbon dioxide gas (C
O 2 process). When an ethyl silicate binder is used, the curing can be promoted by ammonia gas.

【0054】なおこの粉末成形による成形型は通常の非
中空のものも勿論可能であるが、中空としたり中に芯を
入れたもの(芯型)とすることも可能である。中空の中
子とする場合には例えば分割式外型の中に弾性膜の袋を
保持し、この袋と外型との間に粉末材を入れてからこの
袋に高圧ガスを供給し、袋を膨張させてこの袋により粉
末剤を外型との間で加圧して成形することが可能であ
る。
The mold used for powder molding may be a normal non-hollow mold, but it may be hollow or may have a core inside (core mold). In the case of a hollow core, for example, a bag of elastic film is held in a split outer mold, and a powder material is put between this bag and the outer mold, and then high-pressure gas is supplied to this bag, It is possible to inflate and press the powder agent with the outer mold by this bag to mold it.

【0055】この方法は同一出願人による特願平2−1
44381号(特開平4−37437号)に詳しく説明
されているからここではこれ以上説明しないが、鋳造後
の中子の崩壊性をよくするためには肉厚をできるだけ薄
くするのが望ましい。
This method is applied to Japanese Patent Application No. 2-1 by the same applicant.
Since it is described in detail in JP-A-44381 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-37437), no further explanation will be given here, but it is desirable to make the wall thickness as thin as possible in order to improve the disintegration property of the core after casting.

【0056】粉末成形により芯を有する成形型(芯型)
を作る場合には、金型などと組み合わせることが可能で
ある。図7はそのような実施例の断面図である。この図
において120は成形型であり、主型122の内側には
中子の芯124が一体に形成されている。
Molding die having a core by powder molding (core type)
When making, it is possible to combine with a mold. FIG. 7 is a cross-sectional view of such an embodiment. In this figure, 120 is a molding die, and a core 124 of a core is integrally formed inside the main die 122.

【0057】この主型122には高周波加熱の効率を向
上させるために、スリットを入れて絶縁材を挟んだり、
金属板と絶縁材とを交互に積層した構造とするのが望ま
しい。芯124の部分は必ずしも主型122の部分と同
一構造にする必要はないが、同一構造とするのが望まし
い。この成形型120の肉厚の中には、主型122と芯
124とに分岐する冷却液通路126、128が形成さ
れている。
In order to improve the efficiency of high frequency heating, the main mold 122 is provided with slits to sandwich an insulating material,
It is desirable to have a structure in which metal plates and insulating materials are alternately laminated. The portion of the core 124 does not necessarily have to have the same structure as the portion of the main mold 122, but preferably has the same structure. Cooling liquid passages 126 and 128 that branch into a main mold 122 and a core 124 are formed in the wall thickness of the molding die 120.

【0058】各冷却液通路126、128内にはパイプ
130、132が導かれている。これらパイプ130、
132は底部で集合し、この集合部134から冷却液は
各パイプ130、132に供給される。各パイプ13
0、132の上端から噴出する冷却液は冷却液通路12
6、128内壁を冷却しつつ底部に設けた排出口136
から排出される。
Pipes 130 and 132 are introduced into the cooling liquid passages 126 and 128, respectively. These pipes 130,
132 is collected at the bottom, and the cooling liquid is supplied to the pipes 130 and 132 from the collecting portion 134. Each pipe 13
The cooling liquid ejected from the upper end of
6,128 outlet 136 provided at the bottom while cooling the inner wall
Emitted from.

【0059】ここで中央の芯124には粉末成形により
中子138が形成される。すなわちこの金型の芯124
を中子138の外型内にセットして、粉末成形すればよ
い。この成形型120を用いれば中子138も冷却でき
凝固管理も一層高精度に行うことが可能になる。なお図
3〜7の実施例においても、成形型を加振すれば前記し
たような効果が得られるのは勿論である。なお図3〜7
の実施例においても、成形型を加振しておけば前記した
ような効果が得られるのは勿論である。
A core 138 is formed on the central core 124 by powder molding. That is, the core 124 of this mold
Can be set in the outer mold of the core 138 and powder-molded. If this molding die 120 is used, the core 138 can also be cooled and solidification management can be performed with higher accuracy. It is needless to say that the above-mentioned effects can be obtained by vibrating the molding die also in the embodiments of FIGS. 3 to 7
In the embodiment, it is needless to say that the effect as described above can be obtained by vibrating the molding die.

【0060】[0060]

【発明の効果】請求項1または2の発明は以上のよう
に、成形型内に、高周波誘導性の金属またはセラミック
ス複合金属材などの成形材を連続的または間欠的に供給
しつつ、成形型の外側から高周波加熱して溶融部位を下
から上方へ移動させつつ成形材を溶融し、その後凝固さ
せるものであるから、成形型またはコイルの移動と成形
材の供給量とを制御することにより、溶融部位を上方へ
移動させつつ円滑に成形できる。このため成形材は溶融
部の上方で固まったりせず常に円滑に供給される。
As described above, the invention according to claim 1 or 2 is such that a molding material such as a high frequency induction metal or a ceramic composite metal material is continuously or intermittently supplied into the molding die. Since the molding material is melted while moving the melting part from the bottom to the top by high-frequency heating from outside, and then solidified, by controlling the movement of the molding die or the coil and the supply amount of the molding material, It is possible to smoothly mold while moving the melting portion upward. Therefore, the molding material is always solidly supplied without solidifying above the melting portion.

【0061】また成形時の溶融・凝固の過程をコイルの
電流や成形型あるいはコイルの昇降速度により制御する
ことができ、脱ガスあるいは組織の制御、例えば一方向
性組織、単結晶組織、微細組織等の結晶組織の制御が可
能になる。このため鍛造や機械加工などに劣らない十分
な強度を持ち複雑な形状の製品を低コストで供給でき
る。
Further, the process of melting and solidifying at the time of molding can be controlled by the current of the coil, the mold or the ascending / descending speed of the coil, and degassing or control of the structure, for example, unidirectional structure, single crystal structure, fine structure. It becomes possible to control the crystal structure such as. For this reason, it is possible to supply a product having a complicated shape with sufficient strength which is not inferior to forging and machining at low cost.

【0062】ここに成形型はセラミックなどの非誘導性
の材料で作ってもよいが(請求項3)、純銅などの金属
で作ってもよい。金属で成形型を作る場合には、磁界方
向の分割面で複数のセグメントに分割するのが望ましい
(請求項4)。こうすれば成形型に発生するうず電流を
弱め、成形材を効率良く加熱できる。
The mold may be made of a non-inductive material such as ceramic (claim 3), or may be made of metal such as pure copper. When the mold is made of metal, it is desirable to divide it into a plurality of segments at the dividing surface in the magnetic field direction (claim 4). In this way, the eddy current generated in the molding die can be weakened and the molding material can be efficiently heated.

【0063】また各セグメントを電気的に接続しておけ
ば、各セグメント間にアーク放電が発生せず、アーク放
電によるセグメント間の絶縁破壊や、成形型表面の不純
物の溶出や、成形型自身の破壊を防止できる。各セグメ
ント間の電気的接続は、成形型に入れる成形材自身によ
り行うようにしてもよい。
Further, if each segment is electrically connected, arc discharge does not occur between each segment, dielectric breakdown between the segments due to arc discharge, elution of impurities on the surface of the molding die, and the molding die itself. Can prevent destruction. The electrical connection between the segments may be made by the molding material itself that is placed in the molding die.

【0064】特に金属粉末とセラミックス粉末とを混ぜ
て連続的または間欠的に供給する場合には、成形材は少
量づつ順に溶融させてゆくので、溶融金属中にセラミッ
クス粉末が均質に混入する。このため望ましい性質をも
ったセラミックス複合金属材料による製品を能率良く作
ることができる。また粉末をプレス成形する必要もない
ので大型の製品の製作に適する(請求項2、6)。
In particular, when the metal powder and the ceramic powder are mixed and continuously or intermittently supplied, the molding material is gradually melted little by little, so that the ceramic powder is homogeneously mixed in the molten metal. Therefore, a product made of a ceramic composite metal material having desired properties can be efficiently manufactured. Further, since it is not necessary to press-form the powder, it is suitable for producing a large-sized product (claims 2 and 6).

【0065】またここに成形材は金属の燒結用粉末、金
属とセラミック粉末の燒結用粉末材とすることができる
(請求項5、6)。成形材は粒状、粉状、線状、棒状、
板状、ブロック状など種々の形状のものとすることがで
きる(請求項7)。なお成形は酸性雰囲気、不活性雰囲
気、還元雰囲気、真空あるいは減圧雰囲気などのいずれ
かを、使用する成形材の種類に応じて使い分けることが
望ましい(請求項8)。
The molding material may be a powder for sintering metal, or a powder material for sintering metal and ceramic powder (claims 5 and 6). The molding material is granular, powdery, linear, rod-shaped,
It may have various shapes such as a plate shape and a block shape (claim 7). It should be noted that it is desirable to use either an acidic atmosphere, an inert atmosphere, a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, a reduced pressure atmosphere, or the like depending on the type of molding material used (claim 8).

【0066】さらに、高周波加熱を複数回繰り返すこと
により、製品の精度は一層向上できる。この高周波加熱
中および凝固中に、成形型および成形材にHIP処理を
施せば、製品の密度は一層上がり欠陥のない高品質な製
品を得ることができる。
Further, by repeating high frequency heating a plurality of times, the accuracy of the product can be further improved. If the mold and the molding material are subjected to the HIP treatment during the high frequency heating and the solidification, the product density is further increased and a high quality product without defects can be obtained.

【0067】成形型には振動を加えておけば、溶融部内
における溶湯の流動は一層円滑になる。高周波コイルに
よる電磁力はこの溶融部の溶湯に流動を発生させるが、
この際に溶湯は加振により容易に流動する状態になって
いるから、溶湯の流動が円滑に行われる。
If vibration is applied to the molding die, the flow of the molten metal in the melting portion becomes smoother. The electromagnetic force generated by the high-frequency coil causes a flow in the molten metal at this melting point,
At this time, the molten metal is in a state of easily flowing by vibrating, so that the molten metal flows smoothly.

【0068】このため成形材は溶けると直ちに成形型内
壁から中心部へ向って流動し、成形型内壁に接触したと
してもその時間が短くなる。この結果溶湯と成形型内壁
との反応が抑制され、不純物の製品への溶出が減少し、
製品純度が向上すると共に、鋳肌も向上させることがで
きる(請求項9)。
Therefore, as soon as the molding material melts, it flows from the inner wall of the molding die toward the center, and even if it contacts the inner wall of the molding die, the time is shortened. As a result, the reaction between the molten metal and the inner wall of the mold is suppressed, and the elution of impurities into the product is reduced,
It is possible to improve not only the product purity but also the casting surface (claim 9).

【0069】また請求項10〜19の発明によれば、こ
の成形方法の実施に直接使用する金属成形装置が得られ
る。なお成形型は透明石英ガラスで作れば、外から内部
の状態を直接監視することができる(請求項14)。例
えば赤外線温度計により溶融・凝固の過程を監視するこ
とができ、凝固過程の解析データを容易に得ることがで
きる。さらに成形型は粉末成形で作ってもよく、この場
合には消耗型や中子を低コストで能率よく作ることが可
能になる。
According to the inventions of claims 10 to 19, a metal forming apparatus directly used for carrying out this forming method can be obtained. If the mold is made of transparent quartz glass, the internal condition can be directly monitored from the outside (claim 14). For example, the process of melting and solidification can be monitored by an infrared thermometer, and the analysis data of the solidification process can be easily obtained. Further, the molding die may be made by powder molding, and in this case, it becomes possible to efficiently make the consumable die and the core at low cost.

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

【図1】本発明の一実施例の側断面図FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】その成形型の下降動作中の状態を示す図FIG. 2 is a view showing a state in which the forming die is descending.

【図3】他の実施例の概念図FIG. 3 is a conceptual diagram of another embodiment.

【図4】鋳型の他の実施例を示す斜視図FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the mold.

【図5】この鋳型の使用状態を示す図FIG. 5 is a view showing a usage state of this mold.

【図6】成形型の他の実施例を示す図FIG. 6 is a view showing another embodiment of the molding die.

【図7】成形型の他の実施例を示す図FIG. 7 is a view showing another embodiment of the molding die.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、58、70、100、120 成形型 12 成形型保持枠 14 昇降駆動部 22 成形材供給部としての供給管 24 センサ 26、60、88 高周波誘導コイル 30 冷却部 32 制御部 34、64、94 鋳造材 36 加振装置 62、90 成形材供給部としてのフィーダ A 溶融部 B 非溶融部 C 凝固部 10, 58, 70, 100, 120 Forming die 12 Forming die holding frame 14 Elevating drive part 22 Supply pipe as forming material supply part 24 Sensors 26, 60, 88 High frequency induction coil 30 Cooling part 32 Control part 34, 64, 94 Cast material 36 Vibrating device 62, 90 Feeder as molding material supply section A Melting section B Non-melting section C Solidification section

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 成形型内に、高周波誘導性の金属からな
る成形材を上方から連続的または間欠的に供給しなが
ら、この供給された成形材を前記成形型の外側に設けた
高周波加熱コイルによって高周波加熱して溶融し、この
成形型を高周波加熱コイルに対し相対的に下降させて下
から凝固させてゆくことを特徴とする成形方法。
1. A high-frequency heating coil in which a molding material made of a high-frequency inductive metal is continuously or intermittently supplied into the molding die from above and the supplied molding material is provided outside the molding die. The molding method is characterized in that it is melted by high-frequency heating by means of, and the mold is lowered relative to the high-frequency heating coil to solidify from below.
【請求項2】 成形内に、高周波誘導性のセラミックス
複合金属からなる成形材を上方から連続的または間欠的
に供給しながら、この供給された成形材を前記成形型の
外側に設けた高周波加熱コイルによって高周波加熱して
溶融し、この成形型を高周波加熱コイルに対し相対的に
下降させて下から凝固させてゆくことを特徴とする成形
方法。
2. High-frequency heating in which a molding material made of a high-frequency inductive ceramics composite metal is continuously or intermittently supplied from above into the molding and the supplied molding material is provided outside the molding die. A molding method characterized in that a coil is high-frequency heated and melted, and the mold is lowered relative to the high-frequency heating coil to solidify from below.
【請求項3】 前記成形型は非誘導性の材料で作られて
いる請求項1または2の成形方法。
3. The molding method according to claim 1, wherein the mold is made of a non-inductive material.
【請求項4】 前記成形型は絶縁層を介して互いに接合
された複数の金属製セグメントにより形成されている請
求項1または2の成形方法。
4. The molding method according to claim 1, wherein the molding die is formed of a plurality of metal segments joined to each other through an insulating layer.
【請求項5】 成形材は鉄、ステンレス鋼の焼結用粉末
材料である請求項1の成形方法。
5. The molding method according to claim 1, wherein the molding material is a powder material for sintering iron or stainless steel.
【請求項6】 成形材は、金属粉末にセラミック粉末を
混入した焼結用材料である請求項2の成形方法。
6. The molding method according to claim 2, wherein the molding material is a sintering material in which ceramic powder is mixed with metal powder.
【請求項7】 成形材は、粒状、粉状、線状、棒状、板
状、ブロック状のいずれかの形状である請求項1または
2の成形方法。
7. The molding method according to claim 1, wherein the molding material has any of a granular shape, a powder shape, a linear shape, a rod shape, a plate shape, and a block shape.
【請求項8】 成形材は、酸性雰囲気、不活性雰囲気、
還元雰囲気、真空あるいは減圧雰囲気のいずれかの雰囲
気の下で成形型に供給する請求項1または2の成形方
法。
8. The molding material is an acidic atmosphere, an inert atmosphere,
3. The molding method according to claim 1, wherein the molding die is supplied under a reducing atmosphere, a vacuum atmosphere, or a reduced pressure atmosphere.
【請求項9】 前記成形型を加振しながら高周波加熱す
る請求項1または2の成形方法。
9. The molding method according to claim 1, wherein the molding die is subjected to high frequency heating while being vibrated.
【請求項10】 成形型を保持する成形型保持枠と、前
記成形型の外側に設けた高周波加熱コイルと、前記成形
型内へ高周波誘導性の成形材を連続的または間欠的に供
給する成形材供給部と、前記成形型保持枠を前記高周波
加熱コイルに対し上下に相対移動させる昇降駆動部とを
備えることを特徴とする成形装置。
10. A molding die holding frame for holding a molding die, a high-frequency heating coil provided outside the molding die, and a molding for supplying a high-frequency inductive molding material into the molding die continuously or intermittently. A molding apparatus comprising: a material supply unit; and a lifting drive unit that vertically moves the molding die holding frame relative to the high-frequency heating coil.
【請求項11】 請求項10において、前記成形型内の
成形材が溶融したことを検出するセンサと、このセンサ
の出力に基づいて前記昇降駆動部による成形型保持枠の
下降速度および高周波加熱コイルの励磁電力の少くとも
一方を制御する制御部とを備える成形装置。
11. The sensor according to claim 10, which detects that the molding material in the molding die has melted, and the descending speed of the molding die holding frame by the elevating and lowering drive unit and the high-frequency heating coil based on the output of this sensor. And a control unit for controlling at least one of the exciting power of the molding machine.
【請求項12】 高周波加熱コイルの下方に成形型を冷
却するための冷却部を備える請求項9の成形装置。
12. The molding apparatus according to claim 9, further comprising a cooling unit below the high-frequency heating coil for cooling the molding die.
【請求項13】 前記成形型は非誘導性の材料で作られ
ている請求項10の成形装置。
13. The molding apparatus of claim 10, wherein the mold is made of a non-inductive material.
【請求項14】 前記成形型は、透明石英ガラスで作ら
れ、成形型内の成形材の供給・溶解・凝固の状態を外側
から監視可能にされている請求項13の成形装置。
14. The molding apparatus according to claim 13, wherein the molding die is made of transparent quartz glass, and the state of supply, melting, and solidification of the molding material in the molding die can be monitored from the outside.
【請求項15】 前記成形型は、粉末成形で作られてい
る請求項10の成形装置。
15. The molding apparatus according to claim 10, wherein the molding die is made by powder molding.
【請求項16】 前記成形型は、前記高周波加熱コイル
が作る磁界方向に長い複数の金属製セグメントを絶縁層
を介して互いに接合して形成されている請求項10の金
属成形装置。
16. The metal forming apparatus according to claim 10, wherein the forming die is formed by joining a plurality of metal segments, which are long in the magnetic field direction formed by the high frequency heating coil, to each other through an insulating layer.
【請求項17】 前記各セグメントには冷却液通路が形
成され、この冷却液通路には冷却液が循環されている請
求項16の成形装置。
17. The molding apparatus according to claim 16, wherein a cooling liquid passage is formed in each of the segments, and the cooling liquid is circulated in the cooling liquid passage.
【請求項18】 前記成形型は、多数の金属板と絶縁材
とを積層したブロックを機械加工することにより作られ
ている請求項10の成形装置。
18. The molding apparatus according to claim 10, wherein the molding die is made by machining a block in which a large number of metal plates and an insulating material are laminated.
【請求項19】 請求項10に記載の成形装置におい
て、前記成形型を加振する加振装置を備える成形装置。
19. The molding apparatus according to claim 10, further comprising a vibration device that vibrates the molding die.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237175A (en) * 2005-02-23 2006-09-07 Matsushita Electric Works Ltd Apparatus and method for manufacturing pyroelectric element
JP2009113064A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Kobe Steel Ltd Method for producing ingot
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CN113560563A (en) * 2021-06-25 2021-10-29 安徽太平洋电缆股份有限公司 Preparation method of graphene aluminum alloy rod material

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