JPH079092A

JPH079092A - 溶融金属噴射ノズル及びそれを用いた金属パイプの製造方法

Info

Publication number: JPH079092A
Application number: JP17602693A
Authority: JP
Inventors: Okikuni Takahata; 興邦高畑; Sakae Kimura; 栄木村
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｔｉ系合金の小径のパイプを安価に製造する
ための方法を供する。【構成】回転液中紡糸法を用い、金属溶湯を噴射する
ためのノズルの構造をノズル外郭部とその外郭内部に挿
入する入れ子とからなる二重構造とする。外郭部のノズ
ル部１３と入れ子の突起部１９によって、リング状のノ
ズル孔２２を形成し、更に入れ子の突起部からはガスが
噴出するよう入れ子中心に貫通孔２１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属または合金パイ
プ、特に小径のＴｉ系合金パイプの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】通常、小径パイプの製造は、引き抜き加
工によって主に行われている。しかし、ＴｉＮｉ系形状
記憶合金線は加工硬化が著しいために、繰り返し焼鈍を
要する。このため、冷間加工に要する費用はＴｉＮｉ系
合金パイプのコストの大部分を占めるという問題があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】機械加工によるＴｉ系
合金パイプの製造は、内径、外径、共に寸法精度の良好
なパイプが得られるという利点を持つ。しかし、この方
法によってＴｉ系合金パイプを製造した場合、コストの
大部分を加工費が占め、製作したパイプは非常に高価な
ものになってしまうという問題がある。

【０００４】そこで、本発明の技術的な課題は、Ｔｉ系
合金による小径のパイプを安価に製造するための溶融金
属噴射ノズルおよび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】金属細線を製造する方法
として、回転液中紡糸法が挙げられる。この方法は、回
転する円筒状ドラム内の円周面に遠心力による液体層を
形成し、その液体層中に溶融金属をジェットとして噴出
し、これを急速凝固させて金属細線を製造するものであ
る。

【０００６】本発明は、前記回転液中紡糸法で使用する
金属または合金の溶湯を中空状ジェットとして噴射する
ためのノズルに関するものであって、ノズル構造がノズ
ル外郭部とその外郭内部に挿入する入れ子とからなる二
重構造を有し、外郭部に形成されたノズル部と入れ子の
突起部によって、形状がリング状のノズル孔を構成し、
かつ入れ子の突起部中心にはガスが導入されて、溶湯噴
出時に同時にその中空部にガスが噴出可能なパイプ形状
であることを特徴とする溶融金属噴射ノズルである。こ
の溶融金属噴射ノズルを用いることによって、小径のＴ
ｉＮｉ系合金のパイプを製造することが可能になった。

【０００７】更に、この溶融金属噴射ノズルを用いるこ
とによって、Ｔｉ系合金のパイプを製造した場合には、
小径で、かつ長尺のＴｉ系合金パイプが安価に得られ
る。

【０００８】なお、本発明において、小径のパイプの素
材としての金属または合金の種類はＴｉ系合金が適用で
きるが、これらの金属または合金の種類は冷却媒体との
組合せによって、適宜、小径のパイプを製造することが
できるものであって、Ｔｉ系合金には限定されない。

【０００９】

【作用】従来、金属または合金細線を製造する方法とし
ての回転液中紡糸法を利用して小径の金属または合金パ
イプの製造を可能としたもので、溶湯噴射ノズルの構造
をノズル外郭部とそのノズル外郭内部に挿入設置する入
れ子とからなる二重構造とし、外郭部のノズル部と入れ
子の突起部とによって中空状の溶湯を噴射するためのリ
ング状のノズル孔を形成し、更にリング状のノズル孔の
中心部からガスを噴出可能なよう入れ子の突起部をパイ
プ状として、溶湯噴射と同時にガスを噴出して溶湯の中
空状態を安定化する。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００１１】図１は、本発明の溶融金属噴射ノズルを構
成するノズル外郭部の縦断面図である。図１に示すよう
に、ノズル外郭部は入れ子を挿入し、金属または合金原
料を溶融するためのるつぼ部１２、溶融金属を噴射する
ためのノズル部１３、入れ子を挿入し、金属または合金
原料をるつぼ部１２に仕込むための導入口１４、噴射ノ
ズルを不活性ガス導入部に取り付けるためのフランジ１
５、るつぼ部１２からノズル部１３に溶融金属を導くた
めのテーパー部１６からなっている。

【００１２】図２は、図１に示したノズル外郭部のるつ
ぼ部１２内に挿入し、リング状のノズル形状を形成する
ための入れ子の構造を示す縦断面図である。図２に示す
ように、入れ子はノズル外郭部のるつぼ部１２内に挿入
するため、外径がるつぼ部１２の内径よりも若干小さく
なっており、金属または合金原料を溶融するためのるつ
ぼ部１７、金属または合金原料をるつぼ部１７に仕込む
ための導入口１８、図１のノズル部１３とによってリン
グ状のノズル孔２２を形成するためのパイプ状の突起部
１９、るつぼ部１７によって溶解された溶融金属をノズ
ル部に通すための貫通穴２０、入れ子中心にガスを導入
するための貫通孔２１からなる。

【００１３】図３は、図１のノズル外郭部と図２の入れ
子を組立てて構成した溶融金属噴射ノズルの縦断面図で
ある。図２の入れ子は、ノズル外郭部のテーパー部１６
によって挿入位置が固定される。この時入れ子のパイプ
状の突起部１９はノズル外郭部と入れ子との中心軸が同
一であるために、ノズル部１３の中心軸上に位置するよ
うになる。加えて、パイプ状の突起部１９の外径は、外
郭部のノズル部１３のノズル口径よりも細く製作されて
いるために、突起部１９の外径とノズル孔１３との間に
均等な隙間を生じさせ、リング状のノズル孔２２を形成
する。また、入れ子の下端面とノズルテーパー部１６に
よって、るつぼ部１７によって溶融された溶融金属がノ
ズル部から噴射するために通過する空間部２３を形成す
る。

【００１４】図４は、本発明の実施例に係わる金属また
は合金パイプの製造方法を実施するに用いる装置の構成
を示す図で、溶融金属噴射ノズル以外は従来の金属また
は合金細線を製造するに用いられる回転液中紡糸法を実
施するための装置と同様の構成である。

【００１５】図４に示すように、金属または合金パイプ
の製造装置は、一面が閉口された円筒状ドラム１（以下
ドラムと称す）と、円筒状ドラム１の他面の中心に一端
を有する回転軸２と、この回転軸２を回転可能に支持す
るすべり軸受３とを有する。また、回転軸２は、ドラム
１に対向した他端側にこの軸に固着されたベルト車（図
示せず）とこのベルト車に装架され直流モータにより回
転されるＶベルト（図示せず）とを備えた軸駆動部１０
を有する。

【００１６】更に、このドラム１の縁には中心軸に向か
って突出した面を有する流出防止板４が設けられ、この
ドラム１の一面側からドラム１内に冷却用液体層５を形
成する液体を供給する給液パイプ（図示せず）を有す
る。

【００１７】ドラム１内に供給された冷却用液体は、こ
のドラム１の回転の遠心力により冷却液体層５を形成す
る。このドラムの一面側開口部内に一端を挿入した支持
部７を有し、この支持部７の一端より延出した部分は水
平方向に移動自在となるように複数のコロにより支持さ
れている。

【００１８】更に、この基部の一端には、溶融金属また
は合金の噴射ノズル６が設けられている。噴射ノズル６
は、るつぼ部１２（図１参照）の周囲に加熱用コイル９
が設けられている。更に、噴射ノズル６はノズル部１３
を有し、供給されたアルゴンガス圧により、このノズル
部１３から溶融金属または合金の溶湯ジェット８が噴出
する。

【００１９】以下、このような構成の装置の動作につい
て説明する。

【００２０】回転軸２の回転により円筒状ドラム１の回
転が所定の値になった時に、冷却液体が図示しない供給
パイプにより水等の冷却液体が供給パイプを経て円筒状
ドラム１内面に注入される。注入された冷却液体は、遠
心力によって冷却液体層５を形成すると共に、流出防止
板４によりドラム１からの流出が防止される。そして、
この冷却液体層５中に金属または合金インゴットを再溶
解した溶融金属または合金を噴射ノズル６の先端部のリ
ング状のノズル孔２２（図３参照）から適当な速度で中
空状の溶湯ジェットとして噴射し、更に同時に、入れ子
中心の貫通孔２１を通じて突起部１９の先端よりガスを
噴出して、金属または合金パイプを製造するものであ
る。なお、ドラム１は壁部内に設けられた隙間（図示せ
ず）内を冷却液を通じて冷却される。

【００２１】本発明に係わる噴射ノズルを用い、前述の
回転液中紡糸装置によって、金属または合金パイプを製
造した場合の具体例を以下に示す。

【００２２】（実施例１）図４に示したドラム１とし
て、内径５００ｍｍφで冷却液体層５として深さ２０ｍ
ｍ、温度０℃の水を用いた装置により、Ｔｉ（３０ｇ）
を母合金または合金とし、大気中で融点より５０℃高い
温度で溶解し、ノズル孔内径φ２.０ｍｍ、入れ子突起
部の外形φ１.０ｍｍの寸法の溶融金属噴射ノズルによ
りアルゴンガス圧を制御して、４８０ｍ／分の速度でこ
の溶融金属を冷却液体層５中に噴出した。同時に、図３
に示す入れ子中心の貫通孔２１を通してアルゴンガスを
入れ子の突起部１９の先端から噴出させ、リング状のノ
ズル孔２２と入れ子中心の貫通孔２１のアルゴンガス圧
は等しくなるよう設定した。この時のドラム１の速度
は、５００ｍ／分秒であった。得られたＴｉＮｉ形状記
憶合金パイプの外径、内径、長さを測定した。この結果
を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】ただし、表１中の外径、内径については、
各試料無作意に３０点測定した平均値を示した。また、
内径の測定は、パイプを測定部にて径方向切断し測定し
た。

【００２５】表１から本発明のノズルを用いた場合、細
径で、かつ長尺のＴｉＮｉ系形状記憶合金パイプが得ら
れることがわかる。また、本発明の製造方法によって、
パイプを製造した場合、溶融金属から直接パイプを製造
するために、これまでの機械加工によって製造した場合
よりも加工コストが安価になり、ＴｉＮｉ系形状記憶合
金パイプを安価に製造することができる。

【００２６】（実施例２）実施例１と同様の方法を用い
て得られたＴｉＰｄ形状記憶合金パイプの外径、内径、
長さを測定した。この結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】ただし、表２中の外径、内径については、
各試料無作意に３０点測定した平均値を示した。また、
内径の測定は、パイプを測定部にて径方向切断し測定し
た。

【００２９】表２から本発明のノズルを用いた場合、Ｔ
ｉＮｉ系形状記憶合金と同様に、細径で、かつ長尺のＴ
ｉＰｄ系形状記憶合金パイプが得られることがわかる。
また、本発明の製造方法によって、パイプを製造した場
合、溶融金属から直接パイプを製造するために、これま
での機械加工によって製造した場合よりも加工コストが
安価になり、ＴｉＰｄ系形状記憶合金パイプを安価に製
造することができる。

【００３０】以上説明したように、回転液中紡糸法にお
ける溶融金属噴射ノズルとして、ノズル外郭部と、その
外郭中に挿入する入れ子による二重構造を有し、外郭部
のノズル孔と入れ子の突起部によって溶融金属を噴射す
るノズル孔形状をリング状に構成し、かつ入れ子突起部
はガスを噴出可能なパイプ形状であることを特徴とする
溶融金属噴射ノズルを使用することにより、細径で、か
つ長尺なＴｉＮｉ系、及びＴｉＰｄ系形状記憶合金パイ
プを安価に製造する方法を提供することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
細径で、かつ長尺なＴｉ系形状記憶合金パイプを安価に
製造する方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる溶融金属噴射ノズルを
構成するためのノズル外郭部の縦断面図。

【図２】ノズル外郭部の内に挿入し、リング状のノズル
形状を形成するための入れ子の構成を示す縦断面図。

【図３】ノズル外郭部と入れ子によって組立てられた溶
融金属噴射ノズルの縦断面図。

【図４】本発明の実施例に係わる金属または合金パイプ
の製造方法を実施するための装置の構成を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１円筒状ドラム２回転軸３すべり軸受４流出防止板５冷却用液体層６噴射ノズル７支持部８溶湯ジェット９加熱コイル１０軸駆動部１１アルゴンガス導入管１２，１７るつぼ部１３ノズル部１４，１８導入口１５フランジ１６テーパー部１９突起部２０貫通穴２１貫通孔２２リング状のノズル孔２３空間部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル外郭部と該ノズル外郭部内に同心
的に配置された入れ子とからなり、前記ノズル外郭部の
ノズル部と前記入れ子の突起部によって形成されたリン
グ状の噴射口を有する溶融金属噴射ノズルにおいて、前
記入れ子の突起部はガス噴出可能なパイプ状であること
を特徴とする溶融金属噴射ノズル。
【請求項２】回転している円筒状ドラム内に、遠心力
により冷却液体層を形成し、前記冷却液体層中に噴射ノ
ズルより中空状の溶融金属を噴射し凝固させてパイプを
製造することを特徴とする金属パイプの製造方法におい
て、前記噴射ノズルとして請求項１記載の溶融金属噴射
ノズルを用いることを特徴とするＴｉ系合金パイプの製
造方法。
【請求項３】請求項２記載のＴｉ系合金は、超弾性あ
るいは形状記憶特性を有するＴｉＮｉ系形状記憶合金で
あることを特徴とするＴｉ系合金パイプの製造方法。
【請求項４】請求項２記載のＴｉ系合金は、超弾性あ
るいは形状記憶特性を有するＴｉＰｄ系形状記憶合金で
あることを特徴とするＴｉ系合金パイプの製造方法。