JPH02166243A

JPH02166243A - 金属基複合材料の連続製造装置

Info

Publication number: JPH02166243A
Application number: JP32146488A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ishizuka; 哲石塚
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1990-06-26

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】ａ、　産業上の利用分野本発明は金属基複合材料の連続製造装置に関する。

ｂ、　従来の技術第５図は従来の金属基複合材料の製造装置を示す。この
装置は真空容器ａ内に加熱室すを設け、この加熱室すの
内部にルツボＣを配置し、このルツボＣを昇降機能を備
えた支持棒ｄで支承しである。

ルツボＣに一定量の原材料を収容して溶解後、シャッタ
ｅを開放してルツボＣを鎖線の位置に上昇させ溶湯中に
回転子ｆを挿入して攪拌するようになっている。

第６図および第７図は従来の他の製造装置を示し、真空
容器り内に溶解炉を設け、この溶解炉内にルツボｉを配
置して原材料を溶解するとともに複合用の添加材を添加
室ｎから投入し、攪拌翼ｊで撹拌するものである。攪拌
された溶湯は、開閉栓ｋを用いて、下方に配置された回
転子ｒ付の容器ｌに注入し、ここでさらに横軸回転攪拌
を加えて結晶を微細化するとともに添加材をさらに均一
に分散させ、最後に鋳型ｍに回収するものである。

Ｓは温度制御用の熱電対である。

また、粉末冶金法があり、これはマトリックスとする合
金を粉末化し、これに非金属粒子や繊維を混合し、加圧
と押出しにより合金粉末を接合して複合材料を製造する
ものである。

さらにメカニカルアロイング法があり、これはマトリッ
クスとする合金を同様に粉末化し、これと非金属粒子を
混合し、これらを機械的に練り合わせて粉末中に粒子を
練り入れ、複合材料を製造するものである。

Ｃ０発明が解決しようとする課題前記第５図に示す製造装置は、処理がバッチ式であるた
め能率が悪く、複合材料を連続して製造することができ
ない。

また、前記第６図および第７図に示す製造装置は、材料
の添加室ｎと、材料を溶解・攪拌する室、すなわち真空
容器りと、回転子を備えた容器！並びに鋳型ｍを設けた
室ｐとが、同一雰囲気でつながっており、そのため材料
の供給や製品を取り出す場合には、−度、全体の雰囲気
を破り、製造を中止しなければならず、極めて能率が悪
いという問題点があった。

さらに前記粉末冶金法もメカニカルアロイング法も合金
粉末を使用しなければならず、この粉末製造には大規模
な装置を必要とし、工程数が多く、コストも高くなると
いう問題点があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、金属材料を
マトリックスとした複合材料を連続的に製造する装置を
提供することを目的とする。

ｄ、　課題を解決するための手段前記目的に沿い、本発明は複合材料を製造する材料の供
給装置と、該材料を溶解して攪拌する溶解・撹拌装置と
、溶解・攪拌装置からの溶湯を受けて撹拌・回収もしく
は回収する装置とを互いに連通ずるように設けるととも
に、これら各装置の連通部分に各装置内を独立した雰囲
気に保持する切換手段を設けたことを特徴とする金属基
複合材料の連続製造装置とすることによって前記課題を
解決した。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図および第２図において、■は溶解・攪拌装置、■
は材料供給装置、■は攪拌・回収装置である。

溶解・攪拌装置Ｉにおいて、■はたとえば水冷ジャケッ
ト式構造からなる真空容器、２は真空容器■内に配置さ
れた溶解炉、３は溶解炉２内に配置されたルツボ、４は
ルツボ３を加熱するためその周囲に配置されたヒータ、
５は溶解炉２内の温度制御をおこなうための熱電対、６
はルツボ３の下部に設けた湯口、７は溶解炉２の上部に
設けられたシャッタ、８はルツボ３内に配置された回転
翼、９はこの回転翼８の上部から真空容器１の外部に延
設された撹拌棒、１０は撹拌棒９を回動可能に保持する
軸受部、１２は撹拌棒９の駆動装置である。

また１５はルツボ３の底部にある湯口６を開閉する開閉
栓、１７はこの開閉栓１５を開閉する昇降モータζ１９
は前記材料供給装置■に連絡する材料の投入管、１６は
開閉栓１５の内部先端まで延設された熱電対、５０は覗
窓、５２は排気口、５３はリーク弁である。

材料供給装置Ｈにおいて、２０は真空容器、２１゜２２
は役人材料用のバケットで、この各バケットは真空容器
２０の外に延設されたハンドル２１ａ、　２２ａによっ
て操作される。２３は前記溶解・攪拌装置Ｉの投入管１
９に接続するロート、２４はその投入管１９との接続部
分の開口部を開閉する仕切り弁、２５は排気口、２６は
リーク弁である。

攪拌・回収装置■において、２９は真空容器、３０は前
記溶解・攪拌装置Ｉの湯口６の直下に設けられた受湯用
ロート、３１は攪拌室、３２は攪拌室３１内に配置され
た断面多角形状の回転子、３３は回転子３２に対する通
水構造を備えた回転攪拌シャフト、３４は回転子３２を
駆動する回転モータ、３５．３６は前記回転攪拌シャフ
ト３３の軸受部、３７は攪拌室３１の周囲に配置された
ヒータ、３８は攪拌室３１内の温度を検出する熱電対、
４０は攪拌室３２の下部に配置された鋳型、４１は冷却
筒、４２は攪拌室３１の下部に設けた湯口、４４は仕切
り弁で、該仕切り弁４４は前記溶解・攪拌装置Ｉの真空
容器１と攪拌・回収装置■の真空容器２９との遠道口（
湯口６から受湯ロート３０への連絡路）を開閉する。４
５は覗窓、４６は排気口、４７はリーク弁である。なお
受湯用ロート３０の上部には湯を通過させる貫通穴を備
えた蓋３９を設けである。

＝　６前記構成の装置は、次の要領で操作する。なお、真空容
器１，２０．２９内は、それぞれの排気口５２．２５４
６から真空（Ｉ　Ｘ　１０−２〜Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏ
ｒｒ）排気をおこなうことができ、また、リーク弁５３
，２６．４７から大気やガス（Ｎｚ＋Ｎｅ、Ａｒ等）を
引き込むことができるようにしである。

いま、真空容器１内を真空状態とし、溶解炉２内のルツ
ボ３に基材となる、たとえば合金材料を収容し、ヒータ
ー４によって加熱溶解する。複合化をおこなうための添
加材料はルツボ３内の合金材料が全溶解または部分溶解
したことを開閉栓１５内の熱電対１６と覗窓５０によっ
て確認したうえで、材料供給装置Ｈのへケシｌ−２１（
または２２）をハンドル２１ａ　（または２２ａ）で傾
け、ロート２３から投入管１９を経てルツボ３内に投入
する。この場合仕切り弁２４は当然間いておき、真空容
器２０は真空容器１と同し真空状態としておく。

一方、駆動装置１２を作動させ、撹拌棒９の先端の回転
翼を回転（１０〜５０００ｒ、　［）、　ｍ）させてお
き、添加材料と溶解合金とを均一に分散させる。

必要な処理がおこなわれたあと、昇降モータ１７を作動
させ、開閉栓１５を上昇させてルツボ３の底部に開口す
る湯口６を開き、溶解金属を攪拌・回収装置■の受湯用
ロート３０から攪拌室３１へ誘導する。この場合仕切り
弁４４は当然開放しておき、〜真空容器２９は真空容器
１と同じ真空状態としておく。

この攪拌室３１では複合化された溶融金属をヒーター３
７による加熱と、回転子３２によって横軸回転攪拌を与
え、マトリックス合金の結晶粒の微細化や、添加材料の
均一分散を促進する。

このようにして回転攪拌された溶融状態の複合化合金は
、今度は冷却筒４１によって充分冷却された鋳型４０の
なかに導かれ急速に冷却されて凝固し、塊状集合体（複
合材料）として回収することになる。

以上のようにして操作をおこなうが、材料供給装置■内
に供給材料が無くなった時には、まず仕切り弁２４を閉
鎖したあと、リーク弁２６を開放して真空容器２０内の
真空状態を解除し、新たな材料（複合材料の基材、複合
化のための添加材など）をバケツ）２１．２２に補充す
る。補充後は、リーク弁２６を閉じ、排気口２５を開い
て容器内を真空排気し、溶解・攪拌装置Ｉの真空容器１
と同等の真空状態としたあと、仕切り弁２４を開放すれ
ばよい。

このように操作することによって溶解作業中においても
、別途、材料を装置外部から補充しておき、連続作業に
備えることができる。

また、攪拌・回収装置■の鋳型４０に回収された塊状集
合体を取り出すには、まず、仕切り弁４４を閉じたあと
、リーク弁４７を開放すれば、溶解・攪拌装置Ｉの真空
状態に何等支障を与えることなく、凝固した塊状集合体
を取り出すことができる。したがって溶解・撹拌装置１
内では連続的な処理作業ができる。

取り出したあとは再び仕切り弁４４を閉鎖し、排気口４
６から真空排気をおこない、上部の真空容器１と同等の
真空状態としたあと、仕切り弁４４を開放し、次の溶湯
を鋳型４０に受は入れるようにすればよい。

なお、前記材料供給装置■のバケットは、複合材料の基
材と複合化のための添加材の投入、若しくは其他の添加
物質の投入に用いることができ、必要数のパケットを装
備する。

第３図および第４図は、本発明の他の実施例で前記実施
例における攪拌・回収装置において、回転攪拌機構を除
去したものである。

すなわち■は回収装置で、真空容器１２９内に鋳型４０
を配置し、仕切り弁４４、排気口４６、リーク弁４７を
同様に設けたものである。

其他の構成および操作は前記実施例と同様であり、同一
符号を付して説明を省略する。

ｅ、　発明の効果以上のように本発明に係る装置によれば、次のような効
果かえられる。

すなわち、材料供給装置と溶解・攪拌装置と攪拌・回収
装置または回収装置とが操業中においても個々独立に真
空状態の維持と開放ができ、したがって半永久的に連続
操業ができる。

また、本発明の装置による方法は鋳造方法に属し、した
がって粉末冶金法やメカニカルアロイング法に比較して
コストが安く、製造工程も少なくて済む。

また横軸回転攪拌を行わない実施例では多数の部品が不
要となり、しかも複合材料の連続製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を断面で示す正面
説明図、第２図は第１図の側面を断面で示す側面説明図
、第３図は他の実施例で第１図に対応する説明図、第４
図は同じく第２図に対応する説明図、第５回は従来の装
置の断面説明図、第６図及び第７図は他の従来装置で第
６図は第１図に、第７図は第２図にそれぞれ対応する説
明図である。 ■・・・溶解・攪拌装置、　　■・・・材料供給装置、
■・・・攪拌・回収装置、　　■・・・回収装置、１・
２０・２９・１２９・・・真空容器、２４・４４・・・
仕切り弁。

Claims

【特許請求の範囲】

複合材料を製造する材料の供給装置と、該材料を溶解し
て撹拌する溶解・攪拌装置と、溶解・撹拌装置からの溶
湯を受けて攪拌・回収もしくは回収する装置とを互いに
連通するように設けるとともに、これら各装置の連通部
分に各装置内を独立した雰囲気に保持する切換手段を設
けたことを特徴とする金属基複合材料の連続製造装置。