JPH03140425A

JPH03140425A - 合金材料の製造方法

Info

Publication number: JPH03140425A
Application number: JP1280409A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ishizuka; 哲石塚
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1989-10-27
Publication date: 1991-06-14

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合金材料における結晶粒の微細化や凝固過程で
発生するデンドライト結晶（樹枝状晶）の分断を促進す
る合金材料の製造方法に関する。

ｂ、　従来の技術溶融した合金材料を凝固させる際、その金属組織中に微
細な結晶を発生させたり、有害なデンドライト結晶の生
成・成長を阻止するため、次のような方法が採用されて
いる。

たとえば第３図に示すように合金材料をルツボａ内でヒ
ータｄによって溶融し、このルツボａに設けた撹拌棒す
によって、半溶融状態とした合金材料Ｃに回転攪拌を与
えて、結晶の微細化と生成・成長するデンドライト結晶
を分断して凝固させる方法である（レオキャスト法、特
公昭５６−２０９４４号参照）。

また、第４図に示すように真空容器ｒ内にルツボｇを設
け、該ルツボｇ内で溶解した合金材料を、ルツボｇ内に
設けたストッパーｈを引き上げることによって、下方に
配置しである高速撹拌装置ｉに落下させて収容し、こ＼
ではヒータｊによる加熱と、攪拌軸に内を流れる冷媒に
よる冷却をロータ２を通じて、収容した合金材料に与え
ることによって、この合金材料を半凝固状態に調整しっ
一ロータｌによって高速回転攪拌を与え、結晶粒の微細
化や、生成・成長するデンドライト結晶を分断する方法
である。

Ｃ０発明が解決しようとする課題前記第３図に示す方法は、攪拌操作を大気雰囲気で行う
ため、大気の捲き込みを防止する必要と、撹拌棒すが上
端の一端支持のため振れが出易いことから、撹拌棒の回
転数は５００ｒ、ｐ、ｍ以下に抑えなければならないと
いう事情がある。したがって合金材料中に生成・成長す
るデンドライト結晶の分断は充分とは言えなかった。

また前記第４図に示す方法では、高速攪拌装置ｉでおこ
なわれる回転攪拌は両端支持のため、前記第３図の方法
と異なり振れは出す、高速攪拌が可能であるが、この方
法では高速攪拌装置ｉ内で合金材料の半溶融状態をつく
りだすことが簡単にゆかず、非常にむづかしいという問
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、合金材料に
おける結晶粒の微細化やデンドライト結晶の分断が充分
になされて良好な組織かえられる合金材料の製造方法を
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、本発明は合金材料を全溶融状態に溶解
したあと、これに攪拌を加えながら半溶融状態に冷却し
、この半溶融状態に調整維持した溶湯を、攪拌を継続し
ながらそのま一高達回転攪拌部に収容して、半溶融状態
を維持しっ＼高速回転攪拌を与えて冷却凝固させる合金
材料の製造方法とすることによって前記課題を解決した
。

以下、本発明の製造方法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図は本発明の製造方法に用いる装置を
示す。

図において、■は溶解・撹拌装置、■は材料供給装置、
■は撹拌・回収装置である。

溶解・撹拌装置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１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（カー
ボン坩堝）、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ｌ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（ストッパー）、１７はこの開閉栓１５を開閉する昇
降モータ、１６は開閉栓１５の内部先端まで延設された
熱電対、１９は前記材料供給装置Ｈに連絡する材料の投
入管、５０は覗窓、５２は排気口、５３はリーク弁であ
る。

材料供給装置■において、２０は真空容器、２１゜２２
は役人材料用のパケットで、この各パケットは真空容器
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・撹拌装置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
り−ク弁である。なお前記パケット。

操作機構は適宜他の構成のものを採用してもよい。

撹拌・回収装置■において、２９は真空容器、３０は前
記溶解・撹拌装置Ｉの湯口６の直下に設けられた受湯用
ロート、３１は撹拌室、３２は撹拌室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撹拌シャフト１．３４は回転子３
２を駆動する回転モータ、３５．３６は前記回転撹拌シ
ャフト３３を両端で支承する軸受部、３７は撹拌室３１
の周囲に配置されたヒータ、３８は撹拌室３１内の温度
を検出する熱電対、４ｏは撹拌室３２の下部に配置され
た鋳型、４１は冷却筒、４２は撹拌室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
・撹拌装置Ｉの真空容器１と撹拌・回収装置■の真空容
器２９との連通口（湯口６から受湯ロート３０への連絡
路）を開閉する。４５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１Ｉ３９を設けである。

なお、真空容器１　、２０．２９内は、それぞれの排気
口５２．２５．４６から真空（１ｘｌＯ−”　〜１　ｘ
ｌＯ−’Ｔｏｒｒ　）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ＣＮｔ、Ｎ
−，Ａ−等）を引き込むことができるようにしである。

ｅ、　作用いま、溶解炉２内のルツボ３に合金材料（たとえばＡＮ
合金材料）を収容し、ヒーター４によって加熱溶解する
。ルツボ３内の合金材料の溶融状態は開閉栓１５内の熱
電対１６と覗窓５０によって確認する。材料供給装置■
からは、組成調整用の添加材、其他必要な添加材、また
複合材料を製造する場合は、セラミックスなどの非金属
粒子、短繊維ウィスカー等を、各ハンドルを操作し、投
入管１９を経てルツボ３内に投入する。この場合は仕切
り弁２４は開いておく。

ルツボ３内の合金材料は、これを全溶融状態としたあと
、駆動装置１２によって撹拌棒９の先端の回転翼８を回
転（１（１−１，００Ｏｒ、ｐ、ｍ）　　させて縦軸に
よる回転攪拌を加え、溶湯を部分溶融または一部凝固状
態となるまで攪拌しながら冷却する。この操作によって
溶湯内で生成・成長するデンドライト結晶の予備分断を
おこない、かつ成分の偏析を防止する。しかも攪拌を継
続することによって溶湯の流動性を保持する。

次に昇降モータ１７を始動し、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、溶湯を撹拌・
回収装置■の受湯用ロート３０から撹拌室３１へ誘導す
る。この場合仕切り部４４は開放しておく。なお、湯口
６の開口の直径は１ｍ＋ａ以上から１００１１Ｉ１１ま
でに拡大してもよく、流動性が低下した溶湯に対応させ
、溶湯がつまらないようにする。

前記ルツボ３から撹拌室３１へ溶湯を誘導する場合、溶
湯温度はＡ２合金の場合、６００”Ｃ以上がより好まし
く、この温度以下では凝固するおそれがある。

この撹拌室３１では、収容した溶湯を、ヒーター３７に
よる加熱とシャフト３３内の通水による冷却とを併用し
、熱電対３８とヒーター３７に接続されたヒーター３７
の出力を制御する温度制御装置（図示省略）により、溶
湯が半凝固状態となる温度に常に制御Ｂ　シ、かつ回転
子３２によって高速の横軸回転撹拌（３，０００〜２０
，０ＯＯｒ、ｐ、ｍ）を加える。これによって強力な剪
断力を溶湯に与え、成長合体しようとするデンドライト
結晶を十分に分断する。

このようにして回転撹拌を加えられた溶湯は、直ちに鋳
型４１のなかに次々と導いて急冷凝固し回収する。具体
的には湯口６から落下を開始し鋳型４０にすべての溶湯
が回収されるまでに１〜５分間を必要とする。

なお、以上の操作は、仕切り弁２４．４４の開閉を適宜
制御することによって大気中はもとより、不活性ガス、
真空（Ｉ　Ｘｌ０−ｚ〜Ｉ　Ｘｌ０−’Ｔｏｒｒ）の雰
囲気で操業することができる。

以上の操作によってデンドライト結晶を分断し、微細な
結晶の組織を備えた合金材料が得られる。

ｆ、　実施例合金材料としてＪＩＳ　ＡＣ４Ｃアルミ合金（部分溶解
温度５８０〜６２０°Ｃ）を用いる。前記装置を用い、
ルツボ３内で８００’Ｃに加熱して溶解する０次に回転
翼８を約５００ｒ、ｐ、ｍで回転させ、溶湯を攪拌しな
がら冷却し、６００°Ｃの温度で開閉栓１５を開き、下
部の攪拌室３１内に溶湯を落下収容する。攪拌室３１で
は熱電対３８によって６００°Ｃの温度に維持するよう
に調整し、回転子３２を８．００Ｏｒ、ｐ、ｍで回転さ
せたあと、鋳型４０に収容した。湯口６から落下を開始
した溶湯は、５分以内で鋳型４０に回収された。

ｇ、　発明の効果以上のように本発明に係る方法によれば、溶融状態にあ
る合金材料を確実に半溶融状態として、これに縦軸によ
る回転攪拌を与えたあと、半溶融状態のま−１これに高
速の回転攪拌を与えることができ、これによって、半溶
融状態の合金材料中で生成・成長しようとしているデン
ドライト結晶に、強力な剪断力を与えて分断することが
でき、かつ結晶粒の微細化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る製造方法に用いる装置の説明図、
第２図は第１図の装置の側面を示す説明図、第３図は従
来方法に用いる装置の概念的な説明図、第４図は更に他
の従来方法に用いる装置の説明図である。 ■・・・溶解・攪拌装置、　■・・・材料供給装置、■
・・・攪拌・回収装置。第第図図第図

Claims

【特許請求の範囲】

合金材料を全溶融状態に溶解したあと、これに撹拌を加
えながら半溶融状態に冷却し、この半溶融状態に調整維
持した溶湯を、攪拌を継続しながらそのまゝ高速回転攪
拌部に収容して、半溶融状態を維持しつゝ高速回転撹拌
を与えて冷却凝固させることを特徴とする合金材料の製
造方法。