JPS5838650A - 精密鋳造品を製造するための遠心鋳造機 - 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】 本発明は精密鋳造品を製造するだめの遠心鋳造機に関す
る。この場合遠心鋳造機は、機枠と、ケーシングと、遠
心力によって溶融金属が注入される多数の鋳型を収容す
るために前記ケーシング内に支承されていて鉛直の回転
軸を有している回転円板と、この回転円板の駆動ユニッ
トと、誘導溶解装置を備えたケーシング蓋と、鋳造用金
属の収容並びに溶解のためのるつぼと、前記ケーシング
およびケーシング蓋によって閉ざされた室内への真空発
生並びに保護ガス供給のための装置とから成る形式のも
のである。

純然たる回転体をなす精密鋳造品の場合いわゆるクラス
ター（ｃｌｕｓｔｅｒ　）や押湯に基づく大幅な材料損
失なしに遠心鋳造法によって製造することができる。

これに反して、不規則な断面形状の精密鋳造品、例えば
遠心鋳造品としては製造されないタービン羽根などの場
合、クラスター等が著しい材料損失源となる。従ってこ
の種の精密鋳造品の製造の場合いわゆる返り材が極めて
多く、この返り材の減少によって実収率、いわゆる歩ど
まり、ひいては経済性が改良されることになる本発明の
目的は、遠心鋳造機においてこのような返り材の減少へ
の要求を実現し、加えて遠心作用と関連して負圧作用を
利用することによって均質でち密な組織の高品度の精密
鋳造品が得られるようにすることである。この目的を本
発明は特許請求の範囲第１項に示す構成の遠心鋳造機に
よって達成した。

本発明の遠心鋳造機によって製造するのに特に適する工
作物とし＼ては、既に述べたタービン羽根以外に、半径
方向に延びた構造部分を有するタービン車およびその他
の回転体、即ち大きな熱負荷や機械負荷に耐える必要か
らち密で気孔のない組織のものとして製造せねばならな
い極めて薄肉の構造部分を有する回転体をあげることが
できる。この種の回転体の場合特に重要なのはほぼ半径
方向に延びた羽根壁および案内リゾであって、これらの
羽根壁および案内リブは最少限の流れ抵抗を目的として
可能な限り薄くつくらねばならない。このような回転体
の技術的に申し分のない性質と共にその合理的な製造と
いう要求も本発明の遠心鋳造機は十分みたすことができ
る。

次に図面に示しだ実施例について本発明を説明する： 第１図に示す略示図に従って先ず主要部分と作用形式と
を述べることとする。

不動のケーシング１内には回転軸３を介して駆動される
１つの回転円板２が配置されている。回転軸３の上端部
が軸受・・ウノング４内に支承されており、この回転軸
３の他の部分の支承部および駆動ユニット（後述）は図
示してない。

回転円板２は耐火性のセラミック材から成る１つの皿形
体５を収容している０この皿形体５は回転円板２と形状
結合式に連結されていて、回転円板２が駆動された場合
この回転円板２によって周方向で連行される。この皿形
体５は特別な操作なしに上から回転円板２へ嵌め付けた
り取りはずしたりできる。

ケーシング１は二重壁構造であり、その結果として形成
された冷却ジャケット６がケーシングの冷却に使われる
。鋳造機の作業中この冷却ジャケット６内を図示してな
いポンプによって冷却水が循環する。ケーシング１は上
から１つのケーシング蓋７によってその円すい状の縁部
接触面およびザム弾性的なシールリングを介して気密に
閉鎖され、これによってケーシングｌの内部およびケー
シング蓋７上に固定されている１つの誘導溶解装置８の
内部を注湯のため真空下におくことができる。

セラミック製の皿形体５は１つの鋳型ユニット９の収容
に使われている。この鋳型ユニット９は製造すべき工作
物のだめの多数の鋳型と１つの分配とりべ１１とから組
み合わされている。鋳型１０は互いに等間隔で分配とり
べ１１の外周部に配置されており、この場合鋳型１０は
その主軸又は溶湯の流入に特に適した軸線系半一径方向
へ向けられている。鋳込むべき溶融金属は回転円板２０
回転に伴って誘導溶解装置８のるつぼ、即ち回転円板２
の回転軸線に対して偏心位置を占めているるつぼ１２か
ら分配とりべ１１内へ達し、遠心力によって分配とりべ
１１の内部を何個の鋳型ｌＯに接続している入口突起１
０ａを介して鋳型１０内へ流入する。

入口突起１０ａを有する分配とりべ１１および鋳型ｉｏ
は周知の形式で精密鋳造技術の方法で別個に製造されて
セラミックの結合剤によって互いに結合される。次いで
全体、換言すれば鋳型ユニット９を乾燥し、再使用可能
なセラミック製の皿形体５と一緒に焼成する。

第２図には接線ファン用の薄壁のロータを鋳造するため
の４つの鋳型１０を備えた鋳型ユニット９が部分的に断
面して斜視図で示されている◎図示の４つの鋳型の代り
に、任意にもつと多数の鋳型を備えてもよく、これによ
って経済性が高くなる。

この場合、事実上鋳型１０の充てんにとっての正確な必
要量の溶融金属だけを分配とりべ１１内へ装入すること
も可能であって、これにより従来精密鋳造において通例
であった縦湯口、押湯等から成るいわゆる「クラスター
」を無くすことができ、ひいては返り材が大幅に減少さ
れ、このことはもちろん経済性を高める。１つの溶解兼
遠心鋳込み工程での多くの鋳造品の製造は大きな生産量
を生じ、経済性を高め、真空と関連させた遠心鋳込み作
用は鋳造品の密度を高めて品質を改善する。

鋳造用金属１３をブロックの形で収容しているるつは１
２および誘導溶解装置８の誘導コイル１４はその大部分
が１つの／％ウジング１５の内部に位置している。真空
を生せしめるだめに空気を吸い出すだめの導管接続部並
びに溶融金属用に必要に応じて保護ガスを供給するため
の導管接続部（いずれも図示せず）をノ・ウジング１５
又はケーシング１に設けることができる。

るつぼ１２のホッパ１６は鋳型ユニット９の上縁部の下
側まで入り込んでいる。溶融金属の鋳込みは回転円板の
回転軸と同心的な個所からも良好に行なうことができ、
この場合は必要に応じて鋳込み個所の下に第４図中に鎖
線で示している′ような１つの分配円すい体４４を設け
る。

ただし、このような構造上の処置を施さなくても遠心力
によって分配とりべ１１の内周部および工作物型１０へ
溶融金属を一様に分配することが可能である。

第３図に具体的な実施例が示されている。この鋳造機の
下部は第１図におけると同様に周方向で不動のケーシン
グ１から成り、このケーシング１の下側に軸受ハウジン
グ１７と回転円板２用の駆動ユニット１８とが設けられ
ている。

駆動ユニット１８は例えば１つのサイリスタ制御式の電
気モータから成っていて、−この電気モータが歯車、４
ルト又はチェーンによる伝動装置を介して回転円板２の
回転軸３を駆動する。

電気モータの回転数は無段調節できると有利であり、周
知の電子制御機構（図示せず）を使えば分配とりべ１１
内への溶融金属の注入に伴って慣性モーメントの増大に
より回転数低下が生ずるようなことも防止することがで
きる。回転円板の回転数の実際の上限は鋳型の強度を考
慮して毎分５００回が望ましい。

駆動ユニット１８の下端部にはケーシングの冷却用の冷
却水導管１９並びに冷却水戻し導管２０が接続されてい
る。

以北述べた遠心鋳造機の下部は２つの円形案内２２上で
上下動可能な昇降台２１上に固定されている。昇降運動
★ま油圧シリンダ２３を介して行なわれ、この油圧シリ
ンダ２３のピストン棒２４が１つのロープ車２５を上下
に移動させる。ロープ車２５は周知の形式ですべりレー
ル２６によって案内されている。ロープ車２５に巻き掛
けられているロープ２７はその固定側の端部が機枠の１
つのウェブ２８に留め付けられており、可動側の端部は
昇降台２１に固定さ几ている。このような配置によって
昇降台２１の行程用に油圧シリンダ２３のピストン行程
の２倍の値が与えられている。油圧シリンダ２３の作動
油供給のために周知の形式で１つの油圧ポンプ装置が作
動油タンク２９と組み合わせて配置されている。

工程経過を制御するために公知の電気油圧式および電気
空気式の制御機構（図示せず）が設けられていて、この
制御機構によって何個の工程段階又は工程サイクル全体
を自動的に進行させることができる。−サイクルには鋳
型の挿入および取出し以外に、ケーシング１の昇降、る
つぼ１２の装入、閉ざされたケーシング内の排気、空気
を残りなく排出するだめの不活性の掃気ガスの導入、溶
解、鋳込み、遠心回転運動並びに鋳造後にケーシング蓋
を取りはず擦るように外気よりもわずかな過圧下で行な
う不活性ガスの導入が含まれる。昇降台２１の下降運動
の終端では１つの下方のリミットスイッチ３０が信号を
発し、この信竺はサイクルの終了を指示し、作動油およ
びガスの相応の供給機構を遮断して電力供給を遮断する
。

ケーシング蓋７および誘導溶解装置８は機枠の上部に配
置されている。ケーシング蓋７は図示の実施例の場合水
冷を目的としてケーシング１と同様に二重壁構造である
。ケーシング−に対するシールはケーシング−との突合
わせに伴い円すい形の内面を有するケーシングフランシ
イ ３１に挿入されている０　１Ｊング３２によって保証さ
れる。

誘導溶解装置８は構造的にはケーシング蓋７から切離さ
れており、ノ・ウジング１５のフランジがケーシング蓋
７の中間フランジ３３上に載着されている。この場合の
シールはやはりＯすングによってなされる。

機枠における誘導溶解装置の固定部は定置の下側のスト
ッパを起点として上向きのわず力）な移動を可能にする
構造であって、この移動（ま上方の一つのリミットスイ
ッチ３４によって制限される。リミットスイッチ３４は
ケーシング１を備えだ昇降台２１の行程運動を停止させ
、この場合油圧シリンダ２３への作動油供給の遮断を惹
起する。このようにして、ケーシング１の上昇に伴って
そのケーシングフランジ３１上ヘケーンング蓋７が誘導
溶解装置８と共に別イ固の支え材なしに載着されること
になる。

誘導溶解装置８の７１ウジング１５の上部の閉鎖端部に
はのぞき窓３５が配置されており、さらに既述の不活性
ガスの供給用として一つのガスノズル３６が配置されて
いる。排気用の図示してない導管接続部もやはり・・ウ
ジング１５に設けると効果的である。というのは・・ウ
ジング１５の上下動がケーシング１に比して著しく小さ
く・）からである。

蓋７から下方へ取り出して回転円板２上へ乗せることに
よって行なう。鋳造用金属を充てんした後にるつぼを再
びケーシング蓋７内に固定する。このことを目的として
るつぼ１２には、第３ａ図の横断面図で示しているよう
にホラ・ｅ１６の範囲に直径方向の水平なＴ形横断面の
横ビーム３７が配置されている。この横ビーム３７−の
両端部は各１つの支持プレート３８、即ちケーシング蓋
７の下部フランジ３９の内縁部に溶接されている支持プ
レート３８上に乗っており、各２つの位置止めブロック
４０によって不都合な回動を防止されている。

るつぼ１２への鋳造用金属の装入は誘導溶解装置８の上
側から行なえるようにしてもよい。

この場合はのぞき窓の代りに着脱式の蓋を設けこの蓋に
のぞき窓並びにガスノズル３６を備え付ける。

るつぼ１２内での溶解過程は公知の形式で進行する。即
ち、丸形ブロックの形で装入された鋳造用金属１３がそ
の下端面でるつは１２のホラｚ”１６を閉ざした状態で
上から下へ向かって順次に区分ごとに溶解が進み、下端
まで完全に溶解されると共に溶融金属が分配とりべ１１
内へ放出される。

区分ごとに進む溶解は誘導コイルの巻線密度が上から下
へ向かって減少していることによって行なわれる。

第４図に示す実施例の場合、鋳型は、工作物型４３と同
じ型材料から成っていて工作物型４３から切り離されて
いる構成の分配とりべ４２を備えている。従って分配と
りべ４２は鋳型の再使用可能な部分をなしている。溶湯
は遠心力によって分配とりべ４２および鋳型４３の半径
方向の開口を通ね、これら両方の開口間の間隙をブリッ
ジしながら鋳型４３内へ注入される。鋳造された工作物
を取り出すためには鋳型４３のみを壊し、分配とりべ４
２は改めて使用することができる。第１図に示すように
セラミック製の皿形体の底が閉ざされている場合は、分
配とりべ４２を第１図における鋳型ユニットと同様に鋳
込み前に鋳型並びにセラミック製の皿形体５と一緒に予
熱することができる。皿形体５内には分配とりべ４２お
よびこの分配とりべに対置する何個の鋳型を正確に位置
ぎめするために相応の位置止め部材を設ける。

鉱物質のセラミック等から成るこのような分配とりべは
溶湯の浸食作用によって一定限の耐用寿命しか持ち得な
いので、再使用の経済性を高めるためには例えば白金の
ような溶融温度の高い金属から製作するか又は内部を溶
融温度の高い金属で被覆すると効果的であるといえ、こ
の場合もちろん外側の支持層□゛の材料も鋳込み温度に
相応して耐高温性でなければならない。このだめの材料
としては例えばやはり鉱物質のセラミックをあげること
ができる。このような分配とりぺが第１図に示すような
底を閉ざされた皿形体内において工作物型と一緒に予熱
されない場合には、分配とりべを誘導コイル４１によっ
て加熱してもよい。この場合分配とシベは第１図におけ
る鋳型ユニットの場合のように鋳型並びにセラミックの
皿形体５と一緒に予熱する必要はなく、むしろ直接回転
円板２上に固定しておくことができ、これによって分配
とりべは誘導コイルによって温度を保たれる。かぐして
分配とりべ内の溶湯は遠心注入過程の間においても良好
な鋳込み温度に保てることになる。何個の鋳型は皿形体
４５と一緒にか又は別個に焼成じて予熱することができ
、皿形体４５と一緒の場合はたんに皿形体内に鋳型４３
用の位置止め部材を設けるだけでなくて、回転円板内に
も皿形体４５の位置、ひいては分配とりべ４２に対する
鋳型４３の位置を正しく位置ぎめするための位置止め部
材をも設ける必要がある。

さらに、分配とりべ４２から切゛り離された構成の鋳型
を収容する皿形体４５は底に１つの円形開口４６を有し
ている必要がある。この円形開口４６の直径は、皿形体
４５を鋳型４３と共に、回転円板上に位置止めされた分
配とシベ越しに回転円板上へおろしたり逆に回転円板か
ら持ち上げたシできる大きさである。

第４図中には、例えば第３図の実施例におけるように鋳
込みが中央で行なわれる場合に分配とクベ内に設けられ
る１つの分配円すい体４４が鎖線で示されている＠ 第３図に示す遠心鋳造装置の場合ケーシング１は機枠内
に昇降可能に案内されている。しかしもちろん、このケ
ーシング１を機枠内に不動に配置し、ケーシング蓋７を
誘導溶解装置８と共に機枠内に昇降可能に案内するよう
に構成することも可能であシ、この場合第３図に示され
ている機構以外按別の適当な機構を使うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発＼明の遠心鋳造機の縦断面図、第２図は鋳
型ユニットの斜視図、第３図は装入用−の補助機構と共
に遠心鋳造機の実施例を部分的に断面して示した正面図
、第３ａ図は第３図中めｍａ−ｍａ＠による縦面図、第
４図は別の実施例の縦断面図である。 ■・・・ケーシング、２・・・回転円板、３・・・回転
軸、４・・・軸受ハウジング、５・・・皿形体、６・・
・水冷ノヤケット、７・・・ケーシング蓋、８・・・誘
導溶解装置、９１．・鋳型ユニット、１ｏ・・・鋳型、
１１・・・分配とりぺ、１２・・・るっは、１３・・・
鋳造用金属、１４・・・誘導コイル、１５・・・ハウジ
ング、１６ホツノξ、１７・・・軸受ハウジング、１８
・・・駆動ユニット、１９・・・冷却水導管、２ｏ・・
・冷却水戻し導管、２１・・・昇降台、２２・・・円形
案内、２３　、。 油圧シリンダ、２４・・・ピストン棒、２５・・・ロー
プ車、２６・・・すべりレール、２７・・・ロープ、２
８・・・’７Ｉ７”、２９・・・作動油ポンプ、３ｏ・
・・リミットスイッチ、３１・・・ケーシングフランジ
、３２、・・０リング、３３・・・中間フランジ、３４
・・・リミットスイッチ、３５・・・のぞき窓、３６・
・・ガスノズル、３７・・・横ビーム、３８・・・支持
プレート、３９・・・フランジ、４０・・・位置止めブ
ロック、４１・・・誘導コイル、４２用分配とリベ、４
３・・・鋳型、４４・・・分配円すい体、４５・・・皿
形体、４６・・・円形開口 ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、精密鋳造品を製造するための遠ｌヒ鋳造機であって
   、機枠と、ケーシングと、遠＋６カによって溶融金属が
   注入される多数の鋳型を収容するために前記ケーシング
   内に支承されていて鉛直の回転軸を有している回転円板
   と、この回転円板の駆動ユニットと、誘導溶解装置を備
   えたケーシング蓋と、鋳造用金属の収容並びに溶解のた
   めのるり）ヅと、前言己ケーシングおよびケーシング蓋
   によって閉ざされた室内への真空の発生並びに保護ガス
   の供給のだめの装置とから成る形式のものにおいて、１
   つの鋳型ユニット（９）もしく＆ま多くの鋳型（４３）
   を収容するために蓄熱性の良い材料から成る１つの皿形
   体（５）　ｄｉ回転円板（２）上に周方向で連行可能に
   支承されており、るつぼ（１２）の組付は並びに取出し
   およびるつぼへの鋳造用金属の装入のだめの装置（３７
   ，３８，４０）が設けられており、ケーシング（１）お
   よびケーシング蓋（７）を収容し、案内し、作業サイク
   ルの種種な位置へ移し、かつ溶解並びに鋳込み過程を制
   御するための装置が機枠に設けられていることを特徴と
   する、遠心鋳造機。 ２、皿形体（５）が、１つの分配とりべ（１１）と多数
   の個別の鋳型（■０）とから成る１つの鋳型ユニット（
   ９）を収容するために全面的に底が閉ざされており、こ
   の皿形体（５）は耐火性のセラミック材から成っている
   か又は熱絶縁光てん物を有する金属性の二重壁容器とし
   て構成されている特許請求の範囲第１項記載の遠心鋳造
   機。 ３、　回転円板（２）上に位置する１つの継続使用可能
   な分配とりべ（４２）を備えており、皿形体（４５）は
   多数の個別の鋳型（４３）を収容するために構成されて
   いて底部に１つの円形開口（４６）を有している特許請
   求の範囲第１項記載の遠心鋳造機。 ４４分配とりべが耐火性のセラミック材から成っている
   特許請求の範囲第３項記載の遠心鋳造機。 ５、分配とりべ（４２）は耐高温硅の金属から成ってい
   る今又は耐＾温性の金属を内側に被覆したセラミックか
   ら成っており、分配とりべ（４２）を包囲し、回転円板
   （２）と共に回転してスリップリングを介して給電され
   る誘導コイル（４１）が設けられている特許請求の範囲
   第３項記載の遠心鋳造機。 ６、ケーシング（１）は水冷を目的として二重壁構造を
   なしており、回転円板（２）の駆動ユニットは溶融金属
   によって生ぜしめられる慣性モーメントの変動に伴う回
   転円板（２）の回転数を一定に保つためにサイリスタに
   より制御されており、るつぼ（１２）はケーシング蓋（
   ７）上に結合された支イブレート（３８）を支えるため
   に横ビーム（３７）を有していて、この横ビーム（３７
   ）の両端部は、これによりるつぼ（１２）は鋳造用金属
   の装入のためにノ々ヨネット結合式にケーシング蓋（７
   ）内への装着およびその取出しが可能である特許請求の
   範囲第１項記載の遠心鋳造機。 ７、　ケーシング（１）は機枠内において鉛直に昇降可
   能に案内されて、ケーシング蓋（７）は機枠に沿って鉛
   直に可動に支承されており、ケーシング（１）およびケ
   ーシング蓋（７）を収容し、作業サイクルの種種の位置
   へ案内し、かつ溶解並びに鋳込り過程、を制御するため
   の装置として、ケーシング（１）を保持する１つの昇降
   台（２１）を案内する円形案内（２２）と、機枠内に一
   端を連接された１つの油圧シリンダ（２３）と、この油
   圧シリンダ（２３）のピストン棒（２４）に回転可能に
   支承されていてこの支承部がすべりレール（２６）内で
   案内されている１つのロープ車（２５）と、このロープ
   車（２５）に巻き掛けられて一端が機枠のウェブ（２８
   ）に定置に、他端が前記昇降台（２１）にそれぞれ留め
   付けられている１本のロープ（２７）と、ケーシング蓋
   （７）および誘導溶解装置（８）によって構成される構
   造ユニットをケーシングの行程方向で可動に支承する支
   承部と、油圧発生装置と、電気的なリミットスイッチ（
   ３０，３４）とが設けられている特許請求の範囲第１゛
   項記載の遠心鋳造機。