JPH0716725A - 清浄な精密鋳造品の製造方法 - Google Patents
清浄な精密鋳造品の製造方法Info
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- JPH0716725A JPH0716725A JP16714793A JP16714793A JPH0716725A JP H0716725 A JPH0716725 A JP H0716725A JP 16714793 A JP16714793 A JP 16714793A JP 16714793 A JP16714793 A JP 16714793A JP H0716725 A JPH0716725 A JP H0716725A
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- molten metal
- metal
- column
- snout
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超合金製のタービンブレードなどを精密鋳造
法により製造するに当って、非金属介在物の量を極力低
減した清浄度の高い製品を得る。 【構成】 コールドクルーシブル型ルツボを使用して、
不活性ガス雰囲気下に金属をレビテーション溶解する。
形成された溶湯柱内で電磁力がひきおこす循環流を利用
して、非金属介在物を溶湯柱の基部周辺に集中させて除
去し、清浄になった溶湯を吸引してセラミックシェル鋳
型に注型する。
法により製造するに当って、非金属介在物の量を極力低
減した清浄度の高い製品を得る。 【構成】 コールドクルーシブル型ルツボを使用して、
不活性ガス雰囲気下に金属をレビテーション溶解する。
形成された溶湯柱内で電磁力がひきおこす循環流を利用
して、非金属介在物を溶湯柱の基部周辺に集中させて除
去し、清浄になった溶湯を吸引してセラミックシェル鋳
型に注型する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックシェル鋳型
を用いる精密鋳造品の製造方法に関し、非金属介在物を
極度に少なくした清浄な鋳造品の製造を可能にした方法
に関する。
を用いる精密鋳造品の製造方法に関し、非金属介在物を
極度に少なくした清浄な鋳造品の製造を可能にした方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】タービンブレードや静翼のようなタービ
ン部品は、Ｎｉ基超合金などの耐熱材料を使用して、精
密鋳造技術によって製造されることが多い。 これらの
部品は苛酷な使用条件に耐えなければならないから、引
張強度や疲労強度に関する規格がきびしい。 それに合
致するためには、破壊の起点となりやすい非金属介在物
が、鋳造品中にできるだけ存在しないようにすることが
肝要である。
ン部品は、Ｎｉ基超合金などの耐熱材料を使用して、精
密鋳造技術によって製造されることが多い。 これらの
部品は苛酷な使用条件に耐えなければならないから、引
張強度や疲労強度に関する規格がきびしい。 それに合
致するためには、破壊の起点となりやすい非金属介在物
が、鋳造品中にできるだけ存在しないようにすることが
肝要である。
【０００３】従来の精密鋳造法では、非金属介在物の生
成を抑えるという観点から、まず真空誘導炉で調製した
溶解母材を鋳造用の真空誘導炉で溶解し、真空室内で炉
を傾けて、予熱したセラミック鋳型へ溶湯を注入するこ
とによって鋳造を行なっていた。 この手法は、溶解の
コストがかさむことと、真空室内への鋳型の搬入など非
能率な工程があるという不利益があった。 さらに、真
空溶解により溶湯の酸化は防げても、ルツボの耐火物
（通常は酸化物）の混入や、鋳込み時のスカム巻き込み
などは避けられない。 溶解母材そのものも、精密鋳造
時と同様に炉体傾動により鋳造して用意するので、その
中に含まれていた非金属介在物はそのまま鋳造品に入っ
てくる。
成を抑えるという観点から、まず真空誘導炉で調製した
溶解母材を鋳造用の真空誘導炉で溶解し、真空室内で炉
を傾けて、予熱したセラミック鋳型へ溶湯を注入するこ
とによって鋳造を行なっていた。 この手法は、溶解の
コストがかさむことと、真空室内への鋳型の搬入など非
能率な工程があるという不利益があった。 さらに、真
空溶解により溶湯の酸化は防げても、ルツボの耐火物
（通常は酸化物）の混入や、鋳込み時のスカム巻き込み
などは避けられない。 溶解母材そのものも、精密鋳造
時と同様に炉体傾動により鋳造して用意するので、その
中に含まれていた非金属介在物はそのまま鋳造品に入っ
てくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の精
密鋳造法では非金属介在物の少ない鋳造品を製造しよう
としても、自ら限界があった。 本発明の目的は、こう
した限界を打破して、原理的に非金属介在物がきわめて
少ない、清浄な精密鋳造品を製造する方法を提供するこ
とにある。
密鋳造法では非金属介在物の少ない鋳造品を製造しよう
としても、自ら限界があった。 本発明の目的は、こう
した限界を打破して、原理的に非金属介在物がきわめて
少ない、清浄な精密鋳造品を製造する方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の清浄な精密鋳造
品の製造方法は、図１に示すように、コールドクルーシ
ブル型の高周波誘導溶解ルツボ（１）を使用して不活性
ガス雰囲気中で金属（５）をレビテーション溶解し、形
成された溶湯柱（６）内で電磁力がひきおこす溶湯の循
環流を利用して浴湯内に存在する非金属介在物を溶湯柱
の基部周辺に集中させて除去したのち、溶湯柱の中央上
部にスノート（３）をさし込んで浴湯を吸い上げ、セラ
ミックシェル鋳型（２）に注湯することからなる。 図
１において、（４）は鋳造チャンバーである。
品の製造方法は、図１に示すように、コールドクルーシ
ブル型の高周波誘導溶解ルツボ（１）を使用して不活性
ガス雰囲気中で金属（５）をレビテーション溶解し、形
成された溶湯柱（６）内で電磁力がひきおこす溶湯の循
環流を利用して浴湯内に存在する非金属介在物を溶湯柱
の基部周辺に集中させて除去したのち、溶湯柱の中央上
部にスノート（３）をさし込んで浴湯を吸い上げ、セラ
ミックシェル鋳型（２）に注湯することからなる。 図
１において、（４）は鋳造チャンバーである。
【０００６】スノート（３）の材料として、従来はセラ
ミック耐火物が使用されているが、ここでは、鋳造する
金属より高い融点をもつ金属、それもなるべく熱伝導率
の高いものを使用することが好ましい。 鋼や超合金の
鋳造には、鉄製のもので通常は足りる。
ミック耐火物が使用されているが、ここでは、鋳造する
金属より高い融点をもつ金属、それもなるべく熱伝導率
の高いものを使用することが好ましい。 鋼や超合金の
鋳造には、鉄製のもので通常は足りる。
【０００７】不活性ガスは、アルゴンが代表的である
が、窒化物の生成が問題にならない金属であれば、窒素
を用いることもできる。
が、窒化物の生成が問題にならない金属であれば、窒素
を用いることもできる。
【０００８】
【作用】図１に示した高周波誘導溶湯ルツボ（１）は、
底のないコールドクルーシブル型のものであって、溶解
母材とする金属（５）の棒を底から挿入し、その先端を
溶解して溶湯とし、未溶解部分でこれを支持する。 溶
湯は電磁力により柱状に立ち上り、ルツボ壁から離れて
浴湯柱（６）として存在するから、ルツボ表面との接触
は実質上ない状態で溶解ができ、溶湯を保持できる。
底のないコールドクルーシブル型のものであって、溶解
母材とする金属（５）の棒を底から挿入し、その先端を
溶解して溶湯とし、未溶解部分でこれを支持する。 溶
湯は電磁力により柱状に立ち上り、ルツボ壁から離れて
浴湯柱（６）として存在するから、ルツボ表面との接触
は実質上ない状態で溶解ができ、溶湯を保持できる。
【０００９】立ち上った溶湯柱（６）は、図２に示すよ
うに、電磁撹拌によって、中心部では上昇流、周辺部で
は下降流となり、循環流が形成される。 溶湯内に含ま
れていた非金属介在物（７）は、比重差のため浮上し、
溶湯柱の半球形の頂点付近で表面に現れると、その後は
循環流に乗って下降するが、溶湯柱基部すなわちルツボ
側壁と溶湯自由表面との境界付近で、大部分が循環流と
別れ、周辺にスカム（８）となって滞留し蓄積してい
く。 溶湯の循環流は動きが比較的速いから、上記の状
態に３０秒間〜１分間保持することにより、効果的に非
金属介在物を除去することができる。
うに、電磁撹拌によって、中心部では上昇流、周辺部で
は下降流となり、循環流が形成される。 溶湯内に含ま
れていた非金属介在物（７）は、比重差のため浮上し、
溶湯柱の半球形の頂点付近で表面に現れると、その後は
循環流に乗って下降するが、溶湯柱基部すなわちルツボ
側壁と溶湯自由表面との境界付近で、大部分が循環流と
別れ、周辺にスカム（８）となって滞留し蓄積してい
く。 溶湯の循環流は動きが比較的速いから、上記の状
態に３０秒間〜１分間保持することにより、効果的に非
金属介在物を除去することができる。
【００１０】このようにして、溶湯から非金属介在物が
減少し、とくに溶湯柱の頂部付近は清浄度が高まるか
ら、中央上部にスノートを挿入して溶湯を吸い上げ、鋳
型へ注型すれば、清浄な鋳造品が得られる。 このと
き、１回の吸い上げ量を全溶湯の半分以下にして、溶湯
柱の中でもとくに清浄な上方の部分だけ鋳造に用いると
ともに、溶湯柱基部のスカムに動揺を与えて巻き込みが
生じる可能性をなくすことが好ましい。
減少し、とくに溶湯柱の頂部付近は清浄度が高まるか
ら、中央上部にスノートを挿入して溶湯を吸い上げ、鋳
型へ注型すれば、清浄な鋳造品が得られる。 このと
き、１回の吸い上げ量を全溶湯の半分以下にして、溶湯
柱の中でもとくに清浄な上方の部分だけ鋳造に用いると
ともに、溶湯柱基部のスカムに動揺を与えて巻き込みが
生じる可能性をなくすことが好ましい。
【００１１】スノートの材料として耐火物を使用する
と、そこから非金属介在物が混入する可能性がある。
前記した金属を使用する好ましい態様にすれば、スノー
トを溶湯に挿入したとき、その表面で溶融金属が凝固し
て保護被膜を形成するから、不純物が入る余地がない。
この原理から明らかなように、スノートは溶湯中で溶
解しない融点をもつ必要があり、また熱伝導率が高い方
が、溶湯の局部的冷却が進み、上記保護被膜の形成が確
実に行なわれる点で好ましい。
と、そこから非金属介在物が混入する可能性がある。
前記した金属を使用する好ましい態様にすれば、スノー
トを溶湯に挿入したとき、その表面で溶融金属が凝固し
て保護被膜を形成するから、不純物が入る余地がない。
この原理から明らかなように、スノートは溶湯中で溶
解しない融点をもつ必要があり、また熱伝導率が高い方
が、溶湯の局部的冷却が進み、上記保護被膜の形成が確
実に行なわれる点で好ましい。
【００１２】
【実施例】図１に示す構造の装置を使用し、アルゴンガ
ス雰囲気中でＮｉ基超合金「Ｉｎｃｏｎｅｌ ７１３
Ｃ」でタービンブレードを鋳造した。 溶解母材として
は、従来の真空溶解により用意したものを用いた。
ス雰囲気中でＮｉ基超合金「Ｉｎｃｏｎｅｌ ７１３
Ｃ」でタービンブレードを鋳造した。 溶解母材として
は、従来の真空溶解により用意したものを用いた。
【００１３】鋳造品中で、Ａｌ2 Ｏ3 を主とする非金属
介在物の量は、母材にくらべて、約１／５に減少してい
た。
介在物の量は、母材にくらべて、約１／５に減少してい
た。
【００１４】
【発明の効果】本発明によるときは、非金属介在物が従
来技術よりさらに減少した、きわめて清浄な精密鋳造品
を製造することができる。
来技術よりさらに減少した、きわめて清浄な精密鋳造品
を製造することができる。
【００１５】この方法をタービンブレードなどの製造に
適用すれば、信頼度が高く寿命が長い製品が得られ、タ
ービンのメンテナンスが容易になる。
適用すれば、信頼度が高く寿命が長い製品が得られ、タ
ービンのメンテナンスが容易になる。
【００１６】実施のための設備も材料も特別のものを必
要とせず、しいて加わる費用をさがせば溶湯循環流の保
持の間の電力費が挙げられるが、僅かなものであって、
全コストには実質上影響しない。
要とせず、しいて加わる費用をさがせば溶湯循環流の保
持の間の電力費が挙げられるが、僅かなものであって、
全コストには実質上影響しない。
【図１】 本発明の精密鋳造方法を説明するための、溶
解鋳造装置の主要部を示す縦断面図。
解鋳造装置の主要部を示す縦断面図。
【図２】 本発明により溶湯中の非金属介在物が除去さ
れる原理を示す、概念的な図。
れる原理を示す、概念的な図。
１ コールドクルーシブル型誘導溶解ルツボ ２ セラミックシェル鋳型 ３ スノート ４ 鋳造チャンバー ５ 溶解母材金属 ６ 溶湯柱 ７ 非金属介在物 ８ スカム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｄ 5/28
Claims (3)
- 【請求項１】 コールドクルーシブル型の高周波誘導溶
解ルツボを使用して不活性ガス雰囲気中で金属をレビテ
ーション溶解し、形成された溶湯柱内に電磁力がひきお
こす溶湯の循環流を利用して浴湯内に存在する非金属介
在物を溶湯柱の基部周辺に集中させて除去したのち、溶
湯柱の中央上部にスノートをさし込んで浴湯を吸い上
げ、セラミックシェル鋳型に注湯することからなる清浄
な精密鋳造品の製造方法。 - 【請求項２】 スノートの材料として、鋳造する金属よ
り高い融点をもつ金属を使用して実施する請求項１の製
造方法。 - 【請求項３】 鋳造する金属がＮｉ基耐熱超合金であっ
て、鋳造品がタービンブレードである請求項１の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16714793A JPH0716725A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 清浄な精密鋳造品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16714793A JPH0716725A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 清浄な精密鋳造品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716725A true JPH0716725A (ja) | 1995-01-20 |
Family
ID=15844299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16714793A Pending JPH0716725A (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 清浄な精密鋳造品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716725A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0751361A1 (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-02 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | A levitation melting method and a levitation melting and casting device |
| CN103817313A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-05-28 | 中国科学院金属研究所 | 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法 |
| US8813813B2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-08-26 | Apple Inc. | Continuous amorphous feedstock skull melting |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP16714793A patent/JPH0716725A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0751361A1 (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-02 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | A levitation melting method and a levitation melting and casting device |
| US8813813B2 (en) * | 2012-09-28 | 2014-08-26 | Apple Inc. | Continuous amorphous feedstock skull melting |
| CN103817313A (zh) * | 2014-02-24 | 2014-05-28 | 中国科学院金属研究所 | 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法 |
| CN103817313B (zh) * | 2014-02-24 | 2016-01-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法 |
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