JPS59174265A - セラミックシェル鋳型による一方向凝固法 - Google Patents
セラミックシェル鋳型による一方向凝固法Info
- Publication number
- JPS59174265A JPS59174265A JP4795583A JP4795583A JPS59174265A JP S59174265 A JPS59174265 A JP S59174265A JP 4795583 A JP4795583 A JP 4795583A JP 4795583 A JP4795583 A JP 4795583A JP S59174265 A JPS59174265 A JP S59174265A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- coating layer
- casting
- unidirectional
- solidification method
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は鋳造用鋳型とこの鋳′ｍ葡用いた一方向凝固法
に係シ、特に一方向凝固焉造時において凝固界面の温度
勾配を大きくすることによって生産性をあけつつ一方向
凝固組織の合金を得ることができる鋳造用鋳型および一
方向凝固法に関する。
に係シ、特に一方向凝固焉造時において凝固界面の温度
勾配を大きくすることによって生産性をあけつつ一方向
凝固組織の合金を得ることができる鋳造用鋳型および一
方向凝固法に関する。
溶融合金を一方向から凝固する一方向凝固方法は、従来
から種々の方法で行なわれていたが、組蛾を一定方向に
螢列した高寿命化ガスタービン翼が開発されて急速に進
歩してきた。一方向凝固法の中で厳も代表的なものは、
同速凝固法と呼ばれている。この方法は低面が開口した
鋳型を水冷銅版上に載置し、加熱室内に配置する。鋳型
は高周波コイルによって加熱され、別の炉内で溶解され
た合金が鋳型内に注入された後、鋳型は加熱室よシ外部
へ引き出され鋳型内の溶融合金は水冷銅板から徐々に凝
固する。この工程は超合金においては通常不純物の混入
を避けるため真空内で行なわれる。
から種々の方法で行なわれていたが、組蛾を一定方向に
螢列した高寿命化ガスタービン翼が開発されて急速に進
歩してきた。一方向凝固法の中で厳も代表的なものは、
同速凝固法と呼ばれている。この方法は低面が開口した
鋳型を水冷銅版上に載置し、加熱室内に配置する。鋳型
は高周波コイルによって加熱され、別の炉内で溶解され
た合金が鋳型内に注入された後、鋳型は加熱室よシ外部
へ引き出され鋳型内の溶融合金は水冷銅板から徐々に凝
固する。この工程は超合金においては通常不純物の混入
を避けるため真空内で行なわれる。
このような一方向凝固向造法においては、凝固界面の温
度勾配、即ち単位長さ当シの温度差（Ｃ／ ｃｍ ）を
大きくすることが重要である。温度勾配を大にすると一
方向凝固組織を損なうことなく鋳型の降下速度を大きく
することができるので生首性を尚めると共に良質の鋳物
を得ることができる。
度勾配、即ち単位長さ当シの温度差（Ｃ／ ｃｍ ）を
大きくすることが重要である。温度勾配を大にすると一
方向凝固組織を損なうことなく鋳型の降下速度を大きく
することができるので生首性を尚めると共に良質の鋳物
を得ることができる。
ところが従来一方向凝固法においては鋳型としてアルミ
ナ、ジルコニア、シリカなどから成るセラミンクシェル
が用いられている。しかしこのような鋳型を用いて一方
向凝固鋳造操作を行なっても十分な温度勾配が得られな
いため一方向凝固組織から成る良質の鋳物を得ることが
できないはかシでなく生産性も不十分なものであった。
ナ、ジルコニア、シリカなどから成るセラミンクシェル
が用いられている。しかしこのような鋳型を用いて一方
向凝固鋳造操作を行なっても十分な温度勾配が得られな
いため一方向凝固組織から成る良質の鋳物を得ることが
できないはかシでなく生産性も不十分なものであった。
本発明の目的はセラミックシェルよりなる鋳造用鋳型を
用いた一方向凝固法において、優れた一方向性凝固組織
を有するものを効率よく得ることができる鋳造用鋳型お
よび一方向凝固法を提供することにある。
用いた一方向凝固法において、優れた一方向性凝固組織
を有するものを効率よく得ることができる鋳造用鋳型お
よび一方向凝固法を提供することにある。
一方向凝固法において温度勾配を大きくするためには加
熱帯の温度を上げ、冷却帯の温度を下げるように熱移動
を促進することが必要である。加熱帯においては熱は炉
体内の発熱帯からの輻射によシ駒型に移動し、更に鋳型
壁内金伝導して鋳造金属に遅する。また冷却帯において
は、熱は逆に金属および鋳型内を伝導し、鋳型表面から
真空炉の冷却部に輻射によシ移動する。
熱帯の温度を上げ、冷却帯の温度を下げるように熱移動
を促進することが必要である。加熱帯においては熱は炉
体内の発熱帯からの輻射によシ駒型に移動し、更に鋳型
壁内金伝導して鋳造金属に遅する。また冷却帯において
は、熱は逆に金属および鋳型内を伝導し、鋳型表面から
真空炉の冷却部に輻射によシ移動する。
このような伝熱現象について詳細に検討した結果、熱移
動に対する王たる抵抗は、加熱帯および冷却帯のいずれ
においても鋳型表面の輻射に起因することが判明した。
動に対する王たる抵抗は、加熱帯および冷却帯のいずれ
においても鋳型表面の輻射に起因することが判明した。
特にセラミンクシェルからなる鋳型の場合鋳型表面の輻
射率が低く一方向凝固における熱移動を妨げ、この結果
温度勾配を小さくしていることを見出した。
射率が低く一方向凝固における熱移動を妨げ、この結果
温度勾配を小さくしていることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであ
って、セラミックシェル＠型の外衣面にこの鋳型本体の
材質よりも輻射率の高い材質からなる被覆層を設けた鋳
造用鋳型とこの鋳型を用いた一方向凝固法である。
って、セラミックシェル＠型の外衣面にこの鋳型本体の
材質よりも輻射率の高い材質からなる被覆層を設けた鋳
造用鋳型とこの鋳型を用いた一方向凝固法である。
本発明において、被積層はＭ型本体の材質よシも輻射率
の茜い材質からなることが条件である。
の茜い材質からなることが条件である。
一般に鋳型材質であるアルミナ、シリカ、マグネシアな
どの輻射率（０−１）は温度条件によって異なシーａね
次のごときものである。
どの輻射率（０−１）は温度条件によって異なシーａね
次のごときものである。
アルミナ ０．７８（０〜５００ｃ）
０．７８〜０．５（５００〜１０００ｃ）０、５〜０．
４ （１０００〜１２５０ Ｃ）シリカ ０６７４〜０
．７（０〜７ｓｏＣ）０．７〜Ｏ，ｊ（７５０〜ｔ２ｏ
ｏｃ ）マグネシア ０．７（０〜５００Ｃ） ０．７〜０．４（５００〜１０００Ｃ）したがって、鋳
型本体の材質よシも輻射率の高い高輻射性物質は低温部
で０．８以上、高温部で０．７以上であることが要求さ
れる。このような輻射率の条件ｋｒＭたす材質としてク
ロマイト、黒鉛、Ｓ ｉ Ｃ，Ｓｉ３Ｎ４等があげられ
、また低純度マグネシア、低純度アルミナ等があけられ
る。本発明における高輻射性物質としてＳｉＣは輻射率
０．８５（０〜１５００Ｃ）であシ、黒鉛は輻射率０．
８〜０．９８（０〜１０００Ｃ）であシ、クロマイト、
５ｉｓＮ４、低純度マグネシア、低純度アルミナもこれ
らと同等の輻射率を示す。
４ （１０００〜１２５０ Ｃ）シリカ ０６７４〜０
．７（０〜７ｓｏＣ）０．７〜Ｏ，ｊ（７５０〜ｔ２ｏ
ｏｃ ）マグネシア ０．７（０〜５００Ｃ） ０．７〜０．４（５００〜１０００Ｃ）したがって、鋳
型本体の材質よシも輻射率の高い高輻射性物質は低温部
で０．８以上、高温部で０．７以上であることが要求さ
れる。このような輻射率の条件ｋｒＭたす材質としてク
ロマイト、黒鉛、Ｓ ｉ Ｃ，Ｓｉ３Ｎ４等があげられ
、また低純度マグネシア、低純度アルミナ等があけられ
る。本発明における高輻射性物質としてＳｉＣは輻射率
０．８５（０〜１５００Ｃ）であシ、黒鉛は輻射率０．
８〜０．９８（０〜１０００Ｃ）であシ、クロマイト、
５ｉｓＮ４、低純度マグネシア、低純度アルミナもこれ
らと同等の輻射率を示す。
また被覆ノー中には鋳造用鋳型本体中のマグネシア、ア
ルミナ等と同純度のマグネシア、アルミナ等を含んでも
よいが、この場合、他の成分との関係で被覆層自体の輻
射率が鋳造用鋳型本体の場合よシも高いことが必要であ
る。更に被覆層としては輻射率の他に被覆層としての性
能も備えていることが必要である。即ち鋳造用鋳型は高
温の雰囲気に喫されるため被徊層は耐熱性を有すること
が必要であシ、また鋳型を構成する成分と反応して＠型
を損なうような成分を含まないことであハまた被覆層を
構成する成分が一方向凝同操作時に蒸気となシこれが溶
湯金属と反応しないことが必要である。上記した高輻射
性物質はこのような条件をも備えている。
ルミナ等と同純度のマグネシア、アルミナ等を含んでも
よいが、この場合、他の成分との関係で被覆層自体の輻
射率が鋳造用鋳型本体の場合よシも高いことが必要であ
る。更に被覆層としては輻射率の他に被覆層としての性
能も備えていることが必要である。即ち鋳造用鋳型は高
温の雰囲気に喫されるため被徊層は耐熱性を有すること
が必要であシ、また鋳型を構成する成分と反応して＠型
を損なうような成分を含まないことであハまた被覆層を
構成する成分が一方向凝同操作時に蒸気となシこれが溶
湯金属と反応しないことが必要である。上記した高輻射
性物質はこのような条件をも備えている。
鋳造用鋳型本体に被覆層を形成する手段として、上記し
た成分からなる粉末のスラリーを塗布して得ることもで
き、また高輻射率の物質を含むスラリー中に鋳型を授漬
することによっても得ることができる。また鋳型本体表
面に溶射法によって被覆層を形成してもよい。被覆層の
厚みは輻射効率とは直接的な関係はないので必要以上に
厚くする必要はない。むしろ被覆層を厚くすることによ
って熱伝導速度が低下する。
た成分からなる粉末のスラリーを塗布して得ることもで
き、また高輻射率の物質を含むスラリー中に鋳型を授漬
することによっても得ることができる。また鋳型本体表
面に溶射法によって被覆層を形成してもよい。被覆層の
厚みは輻射効率とは直接的な関係はないので必要以上に
厚くする必要はない。むしろ被覆層を厚くすることによ
って熱伝導速度が低下する。
本発明の一方同凝固法は通常真空中で行なわれるが、溶
融合金の種類によっては不活性ガスの雰囲気中でもよく
、また特に超合金等に限定されない場合大気中の雰囲気
中においても類似の効果が認められる。不活性ガス雰囲
気中あるいは大気中の場合、輻射伝熱と対流伝熱が機会
されるので本発明の鋳造用鋳型における輻射伝熱による
効果分のみ効果を発揮するが、真壁中では対流伝熱がな
いので輻射伝熱を促進する不発明の効果がより大きく現
われる。
融合金の種類によっては不活性ガスの雰囲気中でもよく
、また特に超合金等に限定されない場合大気中の雰囲気
中においても類似の効果が認められる。不活性ガス雰囲
気中あるいは大気中の場合、輻射伝熱と対流伝熱が機会
されるので本発明の鋳造用鋳型における輻射伝熱による
効果分のみ効果を発揮するが、真壁中では対流伝熱がな
いので輻射伝熱を促進する不発明の効果がより大きく現
われる。
第１図は本発明の鋳造用鋳型の一実施例を示す断面図で
あって、＠型本体１は下部に開口部を有し、かつセラミ
ックから形成されておシ、この本体の外表面にクロマイ
トを約ｏ、ｌ喘とした被覆層ＩＡが設けられている。
あって、＠型本体１は下部に開口部を有し、かつセラミ
ックから形成されておシ、この本体の外表面にクロマイ
トを約ｏ、ｌ喘とした被覆層ＩＡが設けられている。
第２図は第１図に示す鋳造用鋳型を用いて一方向凝固法
を行なう方法を説明する。鋳型１は水冷チル２の上に保
持され、高周波誘導加熱コイル４によってサセプタ３を
加熱し、溶融金Ｍ５の融点以上に加熱される。鋳型ｌを
加熱後、鋳型内に溶融金属を鋳込み、鋳型内に溶融金属
が所定量注入された後水冷チル２を降下するが又はサセ
プタ３と刀口熱コイル４とを一体として上昇させること
によシ鋳型を加熱部から冷却部に移動させる。このよう
にして一方向１牛組織の鋳９勿を得ることができる。
を行なう方法を説明する。鋳型１は水冷チル２の上に保
持され、高周波誘導加熱コイル４によってサセプタ３を
加熱し、溶融金Ｍ５の融点以上に加熱される。鋳型ｌを
加熱後、鋳型内に溶融金属を鋳込み、鋳型内に溶融金属
が所定量注入された後水冷チル２を降下するが又はサセ
プタ３と刀口熱コイル４とを一体として上昇させること
によシ鋳型を加熱部から冷却部に移動させる。このよう
にして一方向１牛組織の鋳９勿を得ることができる。
第３図は上記した方法で鋳物を製造したときの鋳型の降
下時間に対する温度勾配の変化を示したものである。本
発明の鋳型（５）を用いた場合、従来鋳型■を用いた場
合に比べて温度勾配は約２倍に増加している。このよう
に温度勾配を大きくすることができる結果、優れた一方
向性組織の鋳物が得られると共に生産性も大幅に向上す
る。即ち鋳造用鋳型以外の構成が従来と同じ装置と仮定
した場合鋳造用鋳型と加熱部との相対的移動速度を速く
することができる。例えば従来の移動速度５ｍ／ｈに対
し、同じ装置によって１０ ｃｍ／ ｈの移動速度が可
能になる。第２図において鋳造用鋳型は水冷チルに載置
された状態を示しているが、鋳型１全上方よシ吊シ下は
冷却時に鋳型を降下させる方法によっても同様の効果が
得られる。
下時間に対する温度勾配の変化を示したものである。本
発明の鋳型（５）を用いた場合、従来鋳型■を用いた場
合に比べて温度勾配は約２倍に増加している。このよう
に温度勾配を大きくすることができる結果、優れた一方
向性組織の鋳物が得られると共に生産性も大幅に向上す
る。即ち鋳造用鋳型以外の構成が従来と同じ装置と仮定
した場合鋳造用鋳型と加熱部との相対的移動速度を速く
することができる。例えば従来の移動速度５ｍ／ｈに対
し、同じ装置によって１０ ｃｍ／ ｈの移動速度が可
能になる。第２図において鋳造用鋳型は水冷チルに載置
された状態を示しているが、鋳型１全上方よシ吊シ下は
冷却時に鋳型を降下させる方法によっても同様の効果が
得られる。
以上のように本発明によれば鋳型表面に高輻射性物質の
被覆層を設けることによって一方向凝固法においては大
きな温度勾配が得られ、優れた一方向凝固組織の鋳物が
得られると共に一方向凝固組織を損なうことなく生産性
を高めるととができる。
被覆層を設けることによって一方向凝固法においては大
きな温度勾配が得られ、優れた一方向凝固組織の鋳物が
得られると共に一方向凝固組織を損なうことなく生産性
を高めるととができる。
第１図は本発明の鋳造用鋳型の一実施例を示す断面図、
第２図は第１図に示す鋳造用鋳型を用いた一方向凝固法
を実施するための説明図、第３図は従来の鋳型と本発明
の鋳型を用いて一方向凝固法を実施した時の温度勾配を
示すグラフである。 １・・・鋳型、ＩＡ・・・被覆層、２・・・水冷チル、
３・・・サセプタ、４・・・高周波コイル、５・・・溶
融金属。 特許出願人 工業技術院長 石板誠− ＄ １ 固 茅２月 ／ 降下片ｒＩｉＥ（分）
第２図は第１図に示す鋳造用鋳型を用いた一方向凝固法
を実施するための説明図、第３図は従来の鋳型と本発明
の鋳型を用いて一方向凝固法を実施した時の温度勾配を
示すグラフである。 １・・・鋳型、ＩＡ・・・被覆層、２・・・水冷チル、
３・・・サセプタ、４・・・高周波コイル、５・・・溶
融金属。 特許出願人 工業技術院長 石板誠− ＄ １ 固 茅２月 ／ 降下片ｒＩｉＥ（分）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 セラミックシェル鋳型の外表面にこの鋳型本体の
材質よシも輻射率の高い材質からなる被覆層を設けたこ
とを特徴とする鋳造用鋳型。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記被覆層がクロ
マイト、黒鉛、８ｉＣ，又は８１３Ｎ４ のいずれか１
種以上および／又は鋳型本体よシも純度の低いマグネシ
アおよびアルミナの１種以上とを少なくとも主要成分と
して含有することを特徴とする鋳造用鋳型。 ３、 セラミックシェル＠型の外表面にこの＠型本体の
材質よシも輻射率の高い材質からなる被覆層を設けた崗
造用鋳型に溶融合金を注入し、次いで鋳型内の溶融合金
に対し、一方向に温度勾配を生ずる状態で冷却凝固する
ことを特徴とする一方向凝固法。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記被覆層がクロ
マイ、に５黒鉛、ＳｉＣ又は５ｉａＮ４ のいずれか１
種以上および／又は鋳型本体よりも純度の低いマグネシ
アおよびアルミナの１穐以−ヒとを少なくとも主要成分
として含有すること’Ｉ＜％徴とする一方向凝固法。 ５、％肝請求の範囲第３項において、溶融合金が注入さ
れた鋳型を加熱室から冷却室に相対移動させることを特
徴とする一方向凝固法。 ６、特許請求の範囲第５項において、加熱および冷却を
含む鋳造工程が真空雰囲気内で行なわれることを特徴と
する一方同凝固法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4795583A JPS59174265A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | セラミックシェル鋳型による一方向凝固法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4795583A JPS59174265A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | セラミックシェル鋳型による一方向凝固法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59174265A true JPS59174265A (ja) | 1984-10-02 |
| JPS6225066B2 JPS6225066B2 (ja) | 1987-06-01 |
Family
ID=12789770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4795583A Granted JPS59174265A (ja) | 1983-03-24 | 1983-03-24 | セラミックシェル鋳型による一方向凝固法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59174265A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7152659B2 (en) | 2003-02-26 | 2006-12-26 | Rolls-Royce, Plc | Component casting |
| JP2011115824A (ja) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Ihi Corp | 鋳造方法 |
| CN112475233A (zh) * | 2020-12-19 | 2021-03-12 | 雷金福 | 一种自动脱模的熔铸铸造模具及其使用方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52816A (en) * | 1975-06-23 | 1977-01-06 | Kazuo Kobayashi | Production of concrete block having erosion patterns |
-
1983
- 1983-03-24 JP JP4795583A patent/JPS59174265A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52816A (en) * | 1975-06-23 | 1977-01-06 | Kazuo Kobayashi | Production of concrete block having erosion patterns |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7152659B2 (en) | 2003-02-26 | 2006-12-26 | Rolls-Royce, Plc | Component casting |
| JP2011115824A (ja) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Ihi Corp | 鋳造方法 |
| CN112475233A (zh) * | 2020-12-19 | 2021-03-12 | 雷金福 | 一种自动脱模的熔铸铸造模具及其使用方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6225066B2 (ja) | 1987-06-01 |
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