JPS6250068A

JPS6250068A - 金属製筒・棒状素材の製造方法

Info

Publication number: JPS6250068A
Application number: JP18849785A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kato; 喜久加藤
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1985-08-29
Publication date: 1987-03-04

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、金属製のシリンダ、ロッドおよびその他各
種の金属製品（部品）の素材として利用される金属製筒
・棒状素材の製造方法に関するものである。

（従来の技術）従来１例えば射出成形機用、マッドポンプ用等のシリン
ダを製造する方法としては、ＰＦ造により製作した棒状
体の内部を切削加工によりくり抜く方法や、中子を用い
た鋳型で製作した筒状素材を使用して仕上加工する方法
や、遠心鋳造法により製作した筒状素材を使用して仕上
加工する方法などがあった。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、鋳造により製作した棒状体の・内部をく
り抜く方法では、難削材料からなるシリンダの加工が著
しく困難であること、加工量が多く材料歩留りが悪いこ
となどの問題点があり、中子を用いた鋳型で製作した筒
状素材を使用する方法では、鋳型の製作コストが高価な
ものになりやすいこと、金属汚染が生じやすいこと、な
どの問題点があり、遠心Ｐｉ造法により製作した筒状素
材を使用する方法では、筒状素材の製作を連続して行う
のが困難であること、偏析を生じやすいこと、などの問
題点があった。

この発明は、Ｌ述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、材料歩留りが著しく良く、汚染のおそれ
もきわめて少なく難削材料（難加り材料）にも容易に適
用できる金属製筒・棒状素材の製造方法を提供すること
を目的としている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明による金属製筒・棒状素材の製造方法は、少な
くとも下部においてストレート状に開口する筒状鋳型の
外側に誘導加熱り段を設置し、鋳型のＥ部より供給した
原料粉末を誘導加熱手段の誘導加熱によって溶融すると
共に、溶融金属を鋳型内で順次凝固させ、鋳型と凝固金
属との相対移動によって鋳型の下部より凝固金属を取り
出すことを特徴としている。

第１図および第２図はこの発明の実施態様を示す図であ
る。

図において、１は筒状鋳型、２は芯材、３は閉塞体、４
は保護ガス送給管、５は原料粉末ホッパ、６は粉末供給
器、７は粉末供給管、８は誘導加熱コイル、９は凝固金
属、１０は基盤、１１は支持用ロッド、１２は保温炉で
あり、以下他の実施態様も含めてさらに詳細に説明する
。

この発明の実施態様において、筒状鋳型１としては、真
円筒形状、楕円筒形状、角筒形状などのものが使用可能
であるが１円筒形状のものが好ましい。また、筒状鋳型
１はその内部に冷却水１３を流すようにした水冷構造の
ものとすることができる。そして、少なくとも下部にお
いてストレート状に開口していて、凝固金属９の取り出
しが円滑に行われるようにしているが、必要に応じて若
干のテーパを設けておくこともよい、また、筒状鋳型１
に振動を加える手段を設けておくこともできる。

そして、筒状鋳型１の内部に芯材２を設置しない場合に
は中実棒状の凝固金属９が当該鋳型１の下部より取り出
され、筒状鋳型１の内部に芯材２を設置した場合には中
空円筒状の凝固金属９が当該鋳型１の下部より取り出さ
れる。この場合、芯材２においても水冷構造のものとす
ることができ、金属やセラミックス材料から形成するこ
とができる。

また、筒状鋳型１の上部に閉塞体３を設けて当該鋳型１
の内部を密閉し、保護ガス送給管４から筒状鋳型１の空
間部１４に不活性なガスを送給して外気と遮断し、原料
粉末１５および溶融金属１６の汚染を極力少なくするよ
うになすことが望ましい。なお、このガス送給ｙ４は鋳
型１の上部側壁に設けることもできる。そして、閉塞体
３の、一部に粉末供給管７を接続して原料粉末ホッパ５
内の原料粉末１５を粉末供給器６の駆動により筒状鋳型
１内に供給する。

他方、原料粉末１５の供給に不活性なガスを用いること
も可能であり、この粉末供給用の不活性なカスによって
原料粉末１５および溶融金屈１６を外気から遮断するよ
うになすこともできる。

さらに、誘導加熱コイル８は誘導加熱手段を構成するも
のであり、これによって原料粉末を誘導加熱して溶融す
る。

この誘導加熱によって溶融した溶融金属１６は筒状鋳型
１内で順次凝固し、筒状鋳型１と凝固金属９とを相対移
動させることによって、当該鋳型１の下部より凝固金属
９を取り出す０図示例の場合には、支持用ロッド１１を
昇降可能にして凝固金属９を下方へ順次移動させるよう
にしているが、鋳型１を昇降可能としても良い、さらに
、誘導加熱コイル８も溶融金属１６の液面高さに合わせ
て昇降可能にしておくことが望ましく、例えば、液面反
射計などによって溶融金属１６の液面高さを検出するこ
とにより誘導加熱コイル８の位置（高さ）を同期させる
ようにすることも望ましい。

また、筒状鋳型１の下方側には保温炉１２を設置し、凝
固金属９が急激に冷却されないようにすることも当該凝
固金属９の寸法・形状あるいは材質などによっては望ま
しい。

原料粉末としては、純金属（Ｆｅ、Ｎｉ。

Ｃｒ、Ｃｏ、Ｔｉ等々）や合金などが使用される。この
場合、粉末状のもののほか１粒状のものもこの発明に含
まれる。また、合金の場合、粉末自体が当該合金の組成
となっているものであるほか１合金を構成する純金属粉
末を合金組成に合わせて混ぜた混合粉末とすることもで
き、また、純金属粉末と合金粉末との組み合わせにより
所望の合金組成となるようにすることもでき、とくにＮ
ｉ基合金やＣｏ基合金などの難削材料に適用すると効果
的である。

さらに、原料粉末としては、フラックスを含有するもの
を使用することもできるほか、強化材を含むものを使用
することもできる。この強化材としては、例えば耐摩耗
性を向上させるための粉粒状あるいは繊維状のセラミッ
クス、例えばＡＪ１２　ｏ３　、ＺｒＯ２，５ｉ０２　
　、Ｓｉ３Ｎ、。

ＢＮ、ＳｉＣ，ＷＣ，ＮｂＣなどを含ませることもでき
る。この場合、強化材の比重が金属の比重よりも小さく
て浮上する傾向にあるとき、あるいは逆に強化材の比重
が金属の比重よりも大きくて沈下する傾向にあるときに
は、例えば、前記ガス送給管４の下端を溶融金属１６の
中まで浸漬し。

ガス攪拌のもとで順次凝固させるようにすることもでき
る。

そしてさらに、原料粉末１５を供給する途中において、
当該原料粉末１５の成分比、例えば異種金属粉末の混合
割合や、金属粉末中へのフラックス、強化用セラミック
ス等の添加割合を変えるようにすることも可能であり、
例えば、射出成形機用シリンダにおいて一端側が靭性に
より優れ、他端側か耐摩耗性により優れたものとするよ
うになすこともできる。

（実施例１）第１図に示すように、筒状鋳型１の底部に基盤１０を密
着させた状態とすると共に、保護ガス送給管４よりアル
ゴンガスを送給して鋳型１内をアルゴンガスで充満させ
、原料粉末１５としてＮｉ基耐熱合金（１６，５重量％
ｃｒ−１７．０重征％Ｍ　ｏ　−５、０％量％Ｆｅ−４
．５重量％Ｗ−残ｐＮｉ；ハステロイＣ）およびＣｏ基
耐熱合金（２，５重量％Ｃ−２７重量％Ｃｒ　−１７ｆ
ｆｆ早：％Ｗ−２．５モー２．ｅ−残部ｃｏ；ステライ
ト）を用意して、第１表に示す混合粉末Ａ−Ｈの組み合
わせとした。なお、粉末の粒径はハステロイＣおよびス
テライトが一６０ｍｅｓｈ、ＷＣおよびＮｂＣが一１０
０ｍｅｓｈのものである。

第１表次いで、第１表に示す各原料粉末毎に次に記・成するよ
うにして実施した。

すなわち、原料粉末ホッパ５内に各原料粉末１５を入れ
たのち、モータ式の粉末供給器６を作動させて筒状鋳型
１内に原料粉末１５鷺ある程度の高さまで供給したのち
、筒状鋳型１内に冷却水１３を循環させると共に、誘導
加熱コイル８に通電することによって鋳型１内の原料粉
末１５を溶融した。続いて、原料粉末１５を１００−１
５０ｇ／ｍｉｎの量で供給しながら順次溶融および凝固
を続け、溶融金Ｂ１６の部分が高くなるのに合わせて誘
導加熱コイル８を上昇させた。そして、溶融金属１６の
部分が鋳型１の上部にまできたときにロッド１１の降下
を開始させ、第２図に示すように、凝固金属９を鋳型１
の下部より５０〜１００ｍｍ／ｍｉｎの引抜速度で取り
出し、原料粉末１５の供給と凝固金属９の引き抜きとを
継続することによって、内径２５ｍｍ、肉厚３ｍｍ。

長さ５００ｍｍの筒状素材１７を製作した。なお、筒状
素材１７が急激に冷却されるのを防ぐために、保温炉１
２の加熱温度を６５０〜７５０°Ｃに保持し、かつ保温
炉１２内での凝固金属９の酸化を防＋Ｌするためアルゴ
ンガスで雰囲気をシールドした。

その後、この筒状素材１７を機械加工により仕上げるこ
とによって、射出成形機用のシリンダを作成した。

（実施例２）第１図に示したように、＃ＰＩ型１の底部に基盤１０を
密着させた状態にすると共にガス送給管４よりアルゴン
ガスを送給して鋳型１内をアルゴンガスで充満させ、原
料粉末ホッパ５内に原料粉末１５としてＮｉ基自溶性合
金粉末（粒径−１５０ｍｅｓｈ）と約５体積％のアルミ
ナ短繊維とを入れた。

次いで、モータ式の粉末送給器６を作動させて筒状鋳型
１内に原料粉末１５をある程度の高さまで供給したのち
、誘導加熱コイル８に通電することによって鋳型１内の
Ｎｉ基自溶性合金粉末を溶融した。そして、溶融金属１
６中にガス送給管４を浸漬してＷｌ、神しつつ原料粉末
１５を定量ずつ供給して順次溶融および凝固を続け、溶
融金属１６の部分が高くなるのに合わせて誘導加熱コイ
ル８およびガス送給管４を上昇させた。そして、溶融金
属１６の部分が鋳型１の上部まできたときにロッド１１
の降下を開始させ、第２図に示すように、凝固金属（Ｆ
ＲＭ）９を鋳型１の下部より取り出し、原料粉末１５の
供給と凝固金属９の引き抜きとを続けることによって、
外径３００ｍｍ。

内径２００ｍｍの繊維強化金属製筒状素材１７を製作し
た。

その後、この筒状素材１７を機械加工により仕上げるこ
とによって、マッドポンプ用のシリンダを作成した。

［発明の効果］以上説明してきたように、この発明による金属製筒−林
状素材の製造方法では、少なくとも下部においてストレ
ート状に開口する筒状鋳型の外側に誘導加熱手段を設置
し、ＰＩ型の上部より供給し一？−阿Ｕ詩士ル旙道ｈｎ
執で舟め籐道加ハに上うて浣融すると共に、溶融金属を
鋳型内で順次凝固させ、鋳型と凝固金属との相対移動に
よって鋳型の下部より凝固金属を取り出すようにしたか
ら、誘導加熱によって原料粉末の発熱効率を高いものと
することができ、原料粉末の溶融を迅速にかつ連続して
行うことが可能であり、金属製の筒状素材および棒状素
材を歩留り良くかつ汚染を受けることなくかつまた気孔
や割れを発生することなく高品質で製造することが可能
であり、難加工性材料や複合材料からなる金属製筒・棒
状素材を能率よく製造することができ、粉末の成分を変
更することによって少呈多種の筒および棒状素材を製造
することができるという非常に優れた効果がもたらされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施態様において金
属製筒状部材を製造する要領の概略を示す各々製造初期
および製造途中の状態を示す断面説明図である。１・・・筒状Ｍｙ！１゜２・・・芯材、３・・・閉塞体。４・・・保護ガス送給管、５・・・原料粉末ホッパ、６・・・粉末供給器、７・・・粉末供給管、８・・・誘導加熱コイル（誘導加熱７段）、９・・・凝
固金属、１０・・・基盤、１１・・・支持用ロンド。１２・・・保温炉、１３・・・冷却水、１４・・・鋳型上部空間、１５・・・原料粉末、１６・・・溶融金属、１７・・・筒状素材。特許出願人　　大同特殊鋼株式会社代理人弁理士　小　　塩　　　豊第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも下部においてストレート状に開口する
筒状鋳型の外側に誘導加熱手段を設置し、鋳型の上部よ
り供給した原料粉末を誘導加熱手段の誘導加熱によって
溶融すると共に、溶融金属を鋳型内で順次凝固させ、鋳
型と凝固金属との相対移動によって鋳型の下部より凝固
金属を取り出すことを特徴とする金属製筒・棒状素材の
製造方法。
（２）鋳型はその内部の同心位置に芯材をそなえ、前記
凝固金属が筒状をなすことを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の金属製筒・棒状素材の製造方法。
（３）鋳型はその上部空間に不活性なガスが送給されて
原料粉末および溶融金属を外気と遮断していることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記
載の金属製筒・棒状素材の製造方法。
（４）原料粉末は異種の金属粉末を混ぜた混合粉末から
なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、第（
２）項または第（３）項記載の金属製筒・棒状素材の製
造方法。
（５）原料粉末は原料金属粉末のほかにフラックス粉末
を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項ないし第（４）項のいずれかに記載の金属製筒・棒状
素材の製造方法。
（６）原料粉末は原料金属粉末のほかに強化材を含んで
いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし
第（５）項のいずれかに記載の金属製筒・棒状素材の製
造方法。
（７）原料粉末の成分比をその供給途中で変更するよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ない
し第（６）項のいずれかに記載の金属製筒・棒状素材の
製造方法。