JPS6225066B2 - - Google Patents
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- JPS6225066B2 JPS6225066B2 JP58047955A JP4795583A JPS6225066B2 JP S6225066 B2 JPS6225066 B2 JP S6225066B2 JP 58047955 A JP58047955 A JP 58047955A JP 4795583 A JP4795583 A JP 4795583A JP S6225066 B2 JPS6225066 B2 JP S6225066B2
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- coating layer
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- heating
- unidirectional solidification
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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)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はセラミツクシエル鋳型を用いた一方向
凝固法に係り、特に一方向凝固鋳造時において凝
固界面の温度勾配を大きくすることによつて生産
性をあげつつ一方向凝固組織の合金を得ることが
できる一方向凝固法に関する。
凝固法に係り、特に一方向凝固鋳造時において凝
固界面の温度勾配を大きくすることによつて生産
性をあげつつ一方向凝固組織の合金を得ることが
できる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
織を一定方向に整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
の中で最も代表的なものは、高速凝固法と呼ばれ
ている。この方法は低面が開口した鋳型を水冷銅
板上に載置し、加熱室内に配置する。鋳型は高周
波コイルによつて加熱され、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
り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。
は、従来から種々の方法で行なわれていたが、組
織を一定方向に整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
の中で最も代表的なものは、高速凝固法と呼ばれ
ている。この方法は低面が開口した鋳型を水冷銅
板上に載置し、加熱室内に配置する。鋳型は高周
波コイルによつて加熱され、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
り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鋳造法においては、凝固
界面の温度勾配、即ち単位長さ当りの温度差
（℃／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
生産性を高めると共に良質の鋳物を得ることがで
きる。
界面の温度勾配、即ち単位長さ当りの温度差
（℃／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
生産性を高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
ラミツクシエ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つて
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ばか
りでなく生産性も不十分なものであつた。
てアルミナ、ジルコニア、シリカなどから成るセ
ラミツクシエ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つて
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ばか
りでなく生産性も不十分なものであつた。
本発明の目的はセラミツクシエルよりなる鋳造
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
ができる一方向凝固法を提供することにある。
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
より鋳型に移動し、更に鋳型壁内を伝導して鋳造
金属に達する。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り移動する。
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
より鋳型に移動し、更に鋳型壁内を伝導して鋳造
金属に達する。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り移動する。
このような伝熱現象について詳細に検討した結
果、熱移動に対する主たる抵抗は、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。特にセラミツクシエルから
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。
果、熱移動に対する主たる抵抗は、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。特にセラミツクシエルから
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。
本発明は、このような知見に基づいてなされた
ものであつて、セラミツクシエル鋳型の外表面に
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を用いた一方向凝
固法である。
ものであつて、セラミツクシエル鋳型の外表面に
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を用いた一方向凝
固法である。
本発明において、被覆層は鋳型本体の材質より
も輻射率の高い材質からなることが条件である。
も輻射率の高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）は温度条件によつ
て異なり、概ね次のごときものである。
ネシアなどの輻射率（０〜１）は温度条件によつ
て異なり、概ね次のごときものである。
アルミナ 0.78（０〜500℃）
0.78〜0.5（500〜1000℃）
0.5〜0.4（1000〜1250℃）
シリカ 0.74〜0.7（０〜750℃）
0.7〜0.5（750〜1200℃）
マグネシア 0.7（０〜500℃）
0.7〜0.4（500〜1000℃）
したがつて、鋳型本体の材質よりも輻射率の高
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
の条件を満たす材質としてクロマイトが好適であ
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曝されるため被覆層は
耐熱性を有することが必要であり、また鋳型を構
成する成分と反応して鋳型を損なうような成分を
含まないことであり、また被覆層を構成する成分
が一方向凝固操作時に蒸気となりこれが溶湯金属
と反応しないことが必要である。クロマイトはこ
のような条件をも備えている。
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
の条件を満たす材質としてクロマイトが好適であ
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曝されるため被覆層は
耐熱性を有することが必要であり、また鋳型を構
成する成分と反応して鋳型を損なうような成分を
含まないことであり、また被覆層を構成する成分
が一方向凝固操作時に蒸気となりこれが溶湯金属
と反応しないことが必要である。クロマイトはこ
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浸漬することによつても得る
ことができる。また鋳型本体表面に溶射法によつ
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
よつて熱伝導速度が低下する。
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浸漬することによつても得る
ことができる。また鋳型本体表面に溶射法によつ
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
よつて熱伝導速度が低下する。
本発明の一方向凝固法は通常真空中で行なわれ
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複合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、真空中では対流伝熱がないので輻
射伝熱を促進する本発明の効果がより大きく現わ
れる。
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複合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、真空中では対流伝熱がないので輻
射伝熱を促進する本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
断面図であつて、鋳型本体１は下部に開口部を有
し、かつセラミツクから形成されており、この本
体の外表面にクロマイトを約0.1mmとした被覆層
１Ａが設けられている。
断面図であつて、鋳型本体１は下部に開口部を有
し、かつセラミツクから形成されており、この本
体の外表面にクロマイトを約0.1mmとした被覆層
１Ａ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
によつてサセプタ３を加熱し、溶融金属５の融点
以上に加熱される。鋳型１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を降下するか又はサセプタ３
と加熱コイル４とを一体として上昇させることに
より鋳型を加熱部から冷却部に移動させる。この
ようにして一方向性組織の鋳物を得ることができ
る。
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
によつてサセプタ３を加熱し、溶融金属５の融点
以上に加熱される。鋳型１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を降下するか又はサセプタ３
と加熱コイル４とを一体として上昇させることに
より鋳型を加熱部から冷却部に移動させる。この
ようにして一方向性組織の鋳物を得ることができ
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Ａを用いた場合、従来
鋳型Ｂ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５
cm／ｈに対し、同じ装置によつて10cm／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を上方より吊り下げ冷却時に鋳型を降下させる
方法によつても同様の効果が得られる。
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Ａを用いた場合、従来
鋳型Ｂ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５
cm／ｈに対し、同じ装置によつて10cm／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を上方より吊り下げ冷却時に鋳型を降下させる
方法によつ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つて一方向凝固
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ことができ
る。
性物質の被覆層を設けることによつて一方向凝固
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ことができ
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、１Ａ……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。
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、１Ａ……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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 水冷銅板上に載置され且つアルミナ、ジルコ
ニア及びシリカの１つにより構成されたセラミツ
クシエル鋳型内の溶融金属を下方から上方へ向け
て一方向凝固する方法において、下記(イ)〜(ホ)の工
程を包含することを特徴とするセラミツクシエル
鋳型による一方向凝固法。 (イ) 前記鋳型の外表面にクロマイトの被覆層を形
成したセラミツクシエル鋳型を用いること、 (ロ) 前記クロマイト被覆層の形成を、スラリー塗
布、スラリー中への鋳型の浸漬或いは溶射のい
ずれか１つの手段により行うこと、 (ハ) 前記水冷銅板上に載置され且つクロマイト被
覆層を有するセラミツクシエル鋳型を、加熱室
に入れて溶融金属の融点以上に加熱したのち、
該鋳型内へ溶融金属を鋳込むこと、 (ニ) 前記溶融合金を注入した鋳型を前記加熱室か
ら冷却室へ相対的に移動すること、 および (ホ) 前記鋳型の加熱および冷却工程を真空雰囲気
で行うこと。
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 JPS59174265A (ja) | 1984-10-02 |
| JPS6225066B2 true 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) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0304327D0 (en) | 2003-02-26 | 2003-04-02 | Rolls Royce Plc | Component casting |
| JP5598649B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2014-10-01 | 株式会社Ｉｈｉ | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59174265A (ja) | 1984-10-02 |
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