JPH0422562A - Ｔｉ，Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精密鋳造装置 - Google Patents
Ｔｉ，Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精密鋳造装置Info
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- JPH0422562A JPH0422562A JP12438390A JP12438390A JPH0422562A JP H0422562 A JPH0422562 A JP H0422562A JP 12438390 A JP12438390 A JP 12438390A JP 12438390 A JP12438390 A JP 12438390A JP H0422562 A JPH0422562 A JP H0422562A
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- alloy
- precision casting
- water
- mold
- induction heating
- Prior art date
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (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
（産業上の利用分野）
本発明は、軽量であって耐熱性および耐食性に優れざら
には高強度であるＴｉ、Ｔｉ合金製の精密鋳造品を得る
のに利用されるＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精
密鋳造装置に関するものである。 （従来の技術） Ｔｉ 、Ｔｉ合金は、軽量であって耐熱性および耐食性
に優れさらには高強度を有していることから、このよう
なＴｉ 、Ｔｉ合金を精密鋳造することによって従来に
はなかった有用な製品部材が得られることが期待される
。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなＴｉ、Ｔｉ合金は、その融点
が１４００℃以上と高くかつ活性なため、溶解および鋳
造に多大な困難を伴うことが多いという問題点がある。 すなわち、例えば、Ｔｉ、Ｔｉ合金を溶解して鋳造に適
した量と温度を確保する際に、通常のセラミックス製の
るつぼを用いようとした場合には、高温での解離（Ｔｉ
による酸化物系セラミックスの還元）を生じやすいため
使用が困難であるという問題点があり、また、黒鉛質の
るつぼを用いようとした場合にはＴｉ中へのＣの溶は込
みがあるため、汚染防止の観点から短時間の少量溶解に
限定されるという問題点があり、さらに、Ｔｉ 、Ｔｉ
合金の融体を鋳造する鋳型についても前記融体と反応を
生じることがあってこの場合には鋳造温度を極力低くす
ることが必要であるが、このことは複雑薄肉形状の多い
精密鋳造品の湯回りを困難なものにするという問題点が
あり、これらの諸問題点を解決することが課題となって
いた。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
もので、Ｔｉ、Ｔｉ合金や、その他Ｗ。 Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌｉ等の高融点金属および活性金属の
精密鋳造を行うに際し、溶解の際における融体金属の汚
染を防止しつつ鋳造に必要な任意の融体金属量と温度を
確保し、低温度であっても湯回りの良好な強制的鋳込条
件を与えることにより、高融点および活性金属の精密鋳
造品を得ることが可能である精密鋳造方法および精密鋳
造装置を提供することを目的としている。
には高強度であるＴｉ、Ｔｉ合金製の精密鋳造品を得る
のに利用されるＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精
密鋳造装置に関するものである。 （従来の技術） Ｔｉ 、Ｔｉ合金は、軽量であって耐熱性および耐食性
に優れさらには高強度を有していることから、このよう
なＴｉ 、Ｔｉ合金を精密鋳造することによって従来に
はなかった有用な製品部材が得られることが期待される
。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このようなＴｉ、Ｔｉ合金は、その融点
が１４００℃以上と高くかつ活性なため、溶解および鋳
造に多大な困難を伴うことが多いという問題点がある。 すなわち、例えば、Ｔｉ、Ｔｉ合金を溶解して鋳造に適
した量と温度を確保する際に、通常のセラミックス製の
るつぼを用いようとした場合には、高温での解離（Ｔｉ
による酸化物系セラミックスの還元）を生じやすいため
使用が困難であるという問題点があり、また、黒鉛質の
るつぼを用いようとした場合にはＴｉ中へのＣの溶は込
みがあるため、汚染防止の観点から短時間の少量溶解に
限定されるという問題点があり、さらに、Ｔｉ 、Ｔｉ
合金の融体を鋳造する鋳型についても前記融体と反応を
生じることがあってこの場合には鋳造温度を極力低くす
ることが必要であるが、このことは複雑薄肉形状の多い
精密鋳造品の湯回りを困難なものにするという問題点が
あり、これらの諸問題点を解決することが課題となって
いた。 （発明の目的） 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
もので、Ｔｉ、Ｔｉ合金や、その他Ｗ。 Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌｉ等の高融点金属および活性金属の
精密鋳造を行うに際し、溶解の際における融体金属の汚
染を防止しつつ鋳造に必要な任意の融体金属量と温度を
確保し、低温度であっても湯回りの良好な強制的鋳込条
件を与えることにより、高融点および活性金属の精密鋳
造品を得ることが可能である精密鋳造方法および精密鋳
造装置を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
本発明に係わるＴｆ 、Ｔｉ合金の精密鋳造方法は、Ｔ
ｉ、Ｔｉ合金母材を誘導加熱によって溶解するに際し、
誘導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状態で配置
した水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部で溶解す
ると共に、溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体をその上方に
設置した通気性鋳型内に吸引鋳造する構成としたことを
特徴としており、一実施態様においては、溶解雰囲気を
アルゴン等の不活性雰囲気とし、また、溶解されたＴｉ
、Ｔｊ合金融体を中空状スプルーを介して通気性鋳型
内に吸引鋳造する構成とし、さらに、Ｔｉ、Ｔｉ合金母
材を水冷銅製セグメントアッセンブリーの下方から連続
的に供給する構成としたことを特徴としており、本発明
に係わるＴｉ。 Ｔｉ合金の精密鋳造装置は、誘導加熱コイルと、前記誘
導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状態で配置さ
れて下方よりＴｉ 、Ｔｉ合金母材が供給される水冷銅
製セグメントアッセンブリーと、前記水冷銅製セグメン
トアッセンブリーの内側で誘導加熱により溶解されたＴ
ｉ、Ｔｉ合金融体を吸引鋳造する通気性鋳型をそなえた
構成としたことを特徴としており、一実施態様において
は、吸引鋳造に際してＴｉ、Ｔｉ合金融体を通気性鋳型
内に導く１ないしは複数の中空状スプルーをそなえた構
成とし、また、通気性鋳型の上部に閉じられた押湯部を
有する構成とし、さらには、通気性鋳型がセラミックシ
ェル鋳型である構成としたことを特徴としており、上述
したＴｆ、Ｔｉ合金の精′！Ｅ鋳造方法および精密鋳造
装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段
としている。 （発明の作用） 本発明に係わるＴｆ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精
密鋳造装置は、上記した構成を有するものであるから、
誘導コイルの内側に円環状に相互に絶縁状態で配置した
水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部でＴｉ 、Ｔ
ｉ合金を溶解するに際して、前記水冷銅製セグメントア
ッセンブリーの内側に渦電流群が形成される。 したがって、上記交番電流である渦電流によって母材金
属に表皮渦電流を誘起して溶解することとなり、このと
き、水冷銅製セグメントアッセンブリーと融体金属の表
面での相互に位相の反対する電流の反発によって融体金
属は水冷銅製セグメントアッセンブリーから少し離れて
ギャップが形成される。 これにより、融体金属から水冷銅製セグメントアッセン
ブリーへの熱移動は上記ギャップの形成によって抑制さ
れ、従来の例えばアークスカル炉等の水冷ハース形式の
炉で見られたような厚肉のスカル（凝固金属層）の生成
はほとんどなく、母材金属は歩留り良く溶解されるよう
になり、また、誘導コイルに供給する電力量を調整する
ことによって融体金属の温度は容易に制御されるように
なり、さらに、酸化物系セラミックス製のるつぼを用い
ていないので融体金属の汚染は皆無に等しいものとなっ
て高品質の精′！Ｅ鋳造品が得られるようになる。 （実施例） 第１図および第２図は本発明に係わるＴｉ。 Ｔｉ合金の精密鋳造方法の一実施例において用いられる
精密鋳造装置を示すものであって、この精密鋳造装置１
は、その中央部分に、円環状に相互に絶縁状態に配置さ
れた複数の水冷銅製セグメント２ａ・・・２ｈよりなる
水冷銅製セグメントアッセンブリー２が設置してあり、
各水冷銅製セグメン）２ａ＋＋・・２ｈには水冷バイブ
３ａ・・・３ｈが設けである。そして、この水冷銅製セ
グメントアッセンブリー２にはその上部側に連続して磁
気シールド部４が設けである。 前記水冷銅製セグメントアッセンブリー２の外側には高
周波誘導加熱コイル５が配設しであると共に、その内側
にはその下方からＴｆ、Ｔｉ合金母材６が供給されるよ
うになっている。 この磁気シールド部４の上部には、環状基盤１１がシー
ル部材１２を介して設けであると共に、この環状基盤１
１の内側にはスリーブ１３が設けてあり、このスリーブ
１３の内側には鋳型チャンバー１４が設けてあって、こ
の鋳型チャンバー１４の底面と前記水冷銅製セグメント
アッセンブリー２および磁気シールド部４の内面とで囲
まれる部分に溶解空間１５が形成されるようになってお
り、環状基盤１１に設けたガス供給口１６より例えばア
ルゴンガスを供給することにより溶解空間１５内の溶解
雰囲気を不活性雰囲気とすることができるようにしてい
る。 そして、前記鋳型チャンバー１４内にはセラミックシェ
ル鋳型よりなる通気性鋳型２１が設置され、この通気性
鋳型２１内のタービンホイール形状の鋳造空間２１ａと
前記溶解空間１５とは、通気性鋳型２１に設けたゲート
２２およびこのゲート２２に連通ずる中空状スプルー２
３によって接続されるものとなっている。 また、前記通気性鋳型２１の上部には閉じられた押湯部
２１ｃを有すると共に、外表面に断熱材２４が設けであ
る。 さらに、前記鋳型チャンバー１４の上端にはシール部材
２６を介して天板２７が設けてあり、この天板２７をシ
ール部材２８を介して貫通させた抑え棒２９によって前
記通気性鋳型２１を抑えるようにしていると共に、天板
２７には減圧吸引口２７ａを設けている。 したがって、この実施例に示す精密鋳造装置１では、上
記したごとく、高周波誘導加熱コイル５の内側に水冷銅
製セグメントアッセンブリー２を配設していることから
、高周波誘導加熱コイル５による高周波誘導加熱によっ
て水冷銅製セグメントアッセンブリー２の内側に渦電流
が形成され、この交番電流である渦電流によってＴｉ、
Ｔｉ合金母材６に表皮渦電流を誘起して溶解する。 このとき、水冷銅製セグメントアッセンブリー２とＴｉ
、Ｔｉ合金融体３１の表面にお互いに位相の反対する
電流の反発によってＴ ｉ 、 Ｔ ｉ合金融体３１は
水冷銅製セグメントアッセンブリー２の内面から少し離
れてギャップが形成される。 したがって、Ｔｉ 、Ｔｉ合金融体３１から水線銅製セ
グメントアッセンブリー２への熱移動は削記キャップの
形成によって抑制される。このことによって、従来のア
ークスカル炉等の水冷ハース形式の炉で見られたような
厚肉のスカルの形成はほとんどなく、Ｔｉ、Ｔｉ合金母
材６を歩留り良く溶解することが可能となる。また、高
周波誘導加熱コイル５に供給する電力量を調整すること
によって、Ｔｉ、Ｔｉ合金融体３１の温度を容易に制御
することが可能となる。さらに、酸化物系のセラミック
ス製るつぼを使用しないので、Ｔｉ。 Ｔｉ合金融体３１の汚染は皆無に等しいものとなる。 この状態において、天板２７に設けた減圧吸引口２７ａ
を通して減圧すると、鋳型チャンバー１４の内部圧力と
溶解空間１５の内部圧力との差によって通気性鋳型２１
の鋳造空間２１ａおよび押湯部２１ｃの内部に存在する
ガスが通気性鋳型２１を通って矢印方向に鋳型チャンバ
ー１４内に流出し、これと共にＴｉ 、Ｔｉ合金融体３
１が中空状スプルー２３およびゲート２２を通って鋳造
空間２１ａ内に吸引鋳造される。このとき、Ｔｉ 、Ｔ
ｉ合金融体３１は押湯部２１ｃの部分にまで吸引される
ようにし、Ｔｉ、Ｔｉ合金融体３１の鋳造空間２１ａ内
での凝固収縮に伴う引けに備える。 そして１通気性鋳型２１内での凝固後に型ばらしを行っ
て鋳造製品を得る。 この実施例において、Ｔｉ、Ｔｉ合金母材６として、軽
量でかつ高温強度に優れたＴ ｆ Ａ交金属間化合物を
選び、これを外径１４０ｍｍ、製品重量１２００ｇのタ
ーボチャージャ用タービンホイールに鋳造した。 また、ここで用いた高周波誘導加熱コイル５に電源を供
給する高周波電源の容量は６０ｋｗと比較的小さく簡易
な設備のものである。そして、この周波数は３０ｋＨｚ
と高く、小径の被加熱物を効率良く溶解することができ
るものとしている。 また、タービンホイールの翼は１２枚であり、各翼の下
部近傍に各々直径８ｍｍのゲート２２を合計１２個設け
たものとした。 そして、水冷銅製セグメントアッセンブリー２の下方か
らＴｉＡＭ金属間化合物よりなる合金母材６を供給し、
容量が６０ｋｗ、周波数が３０ｋＨｚの高周波電源を高
周波誘導加熱コイル５に供給してＴ ｆ Ａ Ｒ合金母
材６を誘導加熱し、水冷銅製セグメントアッセンブリー
２の内側で渦電流群を形成してこのＴ ｉ Ａ ｆＬ合
金母材６に表皮渦電流を誘起させつつ溶解した。 そして、ＴｉＡ１の融点である１５２０℃に対して６０
℃だけスーパーヒートを加えて鋳造温度を１５８０℃と
した。 このときのスーパーヒートは、従来の上注ぎ方式の精密
鋳造のスーパーヒート１５０〜２５０℃に比べて格段に
低く、鋳型と金属２合金との反応を抑制する効果が大き
い。 そして、この鋳造温度にて減圧口２７ａを通して例えば
３５０ｍｍＨｇ程度減圧することによって、鋳型チャン
バー１４の内圧と溶解空間１５の内圧との圧力差によっ
て鋳造空間２１ａ内のガスを通気性鋳型２１を通して排
出させると共に、中空状スプルー２３およびゲート２２
を通してＴ ｉ Ａ ｆＬ合金融体３１を鋳造空間２１
ａおよび押湯Ｍ２１Ｃに吸引し、鋳造空間２１ａ内で凝
固させることによって、タービンホイールを得た。 このとき、鋳造空間２１ａで吸引鋳造しているため、薄
い五のすみずみまで融体が行きわたっており、形状精度
の著しく高いタービンホイールを得ることが可能であっ
た。 したがって、本発明に係わる精密鋳造方法および精密鋳
造装置を採用することによって、従来はほとんど不可能
であった複雑・大型形状のＴｉ。 Ｔｉ合金の精密鋳造品の製造が可能であり、その波及効
果は大きく今後のＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造の発展に寄
与するものであり、さらにはＷ。 Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌｉ等の高融点金属および活性金属な
らびにこれらの合金の精密鋳造にも適用することが可能
となる。
ｉ、Ｔｉ合金母材を誘導加熱によって溶解するに際し、
誘導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状態で配置
した水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部で溶解す
ると共に、溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体をその上方に
設置した通気性鋳型内に吸引鋳造する構成としたことを
特徴としており、一実施態様においては、溶解雰囲気を
アルゴン等の不活性雰囲気とし、また、溶解されたＴｉ
、Ｔｊ合金融体を中空状スプルーを介して通気性鋳型
内に吸引鋳造する構成とし、さらに、Ｔｉ、Ｔｉ合金母
材を水冷銅製セグメントアッセンブリーの下方から連続
的に供給する構成としたことを特徴としており、本発明
に係わるＴｉ。 Ｔｉ合金の精密鋳造装置は、誘導加熱コイルと、前記誘
導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状態で配置さ
れて下方よりＴｉ 、Ｔｉ合金母材が供給される水冷銅
製セグメントアッセンブリーと、前記水冷銅製セグメン
トアッセンブリーの内側で誘導加熱により溶解されたＴ
ｉ、Ｔｉ合金融体を吸引鋳造する通気性鋳型をそなえた
構成としたことを特徴としており、一実施態様において
は、吸引鋳造に際してＴｉ、Ｔｉ合金融体を通気性鋳型
内に導く１ないしは複数の中空状スプルーをそなえた構
成とし、また、通気性鋳型の上部に閉じられた押湯部を
有する構成とし、さらには、通気性鋳型がセラミックシ
ェル鋳型である構成としたことを特徴としており、上述
したＴｆ、Ｔｉ合金の精′！Ｅ鋳造方法および精密鋳造
装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段
としている。 （発明の作用） 本発明に係わるＴｆ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精
密鋳造装置は、上記した構成を有するものであるから、
誘導コイルの内側に円環状に相互に絶縁状態で配置した
水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部でＴｉ 、Ｔ
ｉ合金を溶解するに際して、前記水冷銅製セグメントア
ッセンブリーの内側に渦電流群が形成される。 したがって、上記交番電流である渦電流によって母材金
属に表皮渦電流を誘起して溶解することとなり、このと
き、水冷銅製セグメントアッセンブリーと融体金属の表
面での相互に位相の反対する電流の反発によって融体金
属は水冷銅製セグメントアッセンブリーから少し離れて
ギャップが形成される。 これにより、融体金属から水冷銅製セグメントアッセン
ブリーへの熱移動は上記ギャップの形成によって抑制さ
れ、従来の例えばアークスカル炉等の水冷ハース形式の
炉で見られたような厚肉のスカル（凝固金属層）の生成
はほとんどなく、母材金属は歩留り良く溶解されるよう
になり、また、誘導コイルに供給する電力量を調整する
ことによって融体金属の温度は容易に制御されるように
なり、さらに、酸化物系セラミックス製のるつぼを用い
ていないので融体金属の汚染は皆無に等しいものとなっ
て高品質の精′！Ｅ鋳造品が得られるようになる。 （実施例） 第１図および第２図は本発明に係わるＴｉ。 Ｔｉ合金の精密鋳造方法の一実施例において用いられる
精密鋳造装置を示すものであって、この精密鋳造装置１
は、その中央部分に、円環状に相互に絶縁状態に配置さ
れた複数の水冷銅製セグメント２ａ・・・２ｈよりなる
水冷銅製セグメントアッセンブリー２が設置してあり、
各水冷銅製セグメン）２ａ＋＋・・２ｈには水冷バイブ
３ａ・・・３ｈが設けである。そして、この水冷銅製セ
グメントアッセンブリー２にはその上部側に連続して磁
気シールド部４が設けである。 前記水冷銅製セグメントアッセンブリー２の外側には高
周波誘導加熱コイル５が配設しであると共に、その内側
にはその下方からＴｆ、Ｔｉ合金母材６が供給されるよ
うになっている。 この磁気シールド部４の上部には、環状基盤１１がシー
ル部材１２を介して設けであると共に、この環状基盤１
１の内側にはスリーブ１３が設けてあり、このスリーブ
１３の内側には鋳型チャンバー１４が設けてあって、こ
の鋳型チャンバー１４の底面と前記水冷銅製セグメント
アッセンブリー２および磁気シールド部４の内面とで囲
まれる部分に溶解空間１５が形成されるようになってお
り、環状基盤１１に設けたガス供給口１６より例えばア
ルゴンガスを供給することにより溶解空間１５内の溶解
雰囲気を不活性雰囲気とすることができるようにしてい
る。 そして、前記鋳型チャンバー１４内にはセラミックシェ
ル鋳型よりなる通気性鋳型２１が設置され、この通気性
鋳型２１内のタービンホイール形状の鋳造空間２１ａと
前記溶解空間１５とは、通気性鋳型２１に設けたゲート
２２およびこのゲート２２に連通ずる中空状スプルー２
３によって接続されるものとなっている。 また、前記通気性鋳型２１の上部には閉じられた押湯部
２１ｃを有すると共に、外表面に断熱材２４が設けであ
る。 さらに、前記鋳型チャンバー１４の上端にはシール部材
２６を介して天板２７が設けてあり、この天板２７をシ
ール部材２８を介して貫通させた抑え棒２９によって前
記通気性鋳型２１を抑えるようにしていると共に、天板
２７には減圧吸引口２７ａを設けている。 したがって、この実施例に示す精密鋳造装置１では、上
記したごとく、高周波誘導加熱コイル５の内側に水冷銅
製セグメントアッセンブリー２を配設していることから
、高周波誘導加熱コイル５による高周波誘導加熱によっ
て水冷銅製セグメントアッセンブリー２の内側に渦電流
が形成され、この交番電流である渦電流によってＴｉ、
Ｔｉ合金母材６に表皮渦電流を誘起して溶解する。 このとき、水冷銅製セグメントアッセンブリー２とＴｉ
、Ｔｉ合金融体３１の表面にお互いに位相の反対する
電流の反発によってＴ ｉ 、 Ｔ ｉ合金融体３１は
水冷銅製セグメントアッセンブリー２の内面から少し離
れてギャップが形成される。 したがって、Ｔｉ 、Ｔｉ合金融体３１から水線銅製セ
グメントアッセンブリー２への熱移動は削記キャップの
形成によって抑制される。このことによって、従来のア
ークスカル炉等の水冷ハース形式の炉で見られたような
厚肉のスカルの形成はほとんどなく、Ｔｉ、Ｔｉ合金母
材６を歩留り良く溶解することが可能となる。また、高
周波誘導加熱コイル５に供給する電力量を調整すること
によって、Ｔｉ、Ｔｉ合金融体３１の温度を容易に制御
することが可能となる。さらに、酸化物系のセラミック
ス製るつぼを使用しないので、Ｔｉ。 Ｔｉ合金融体３１の汚染は皆無に等しいものとなる。 この状態において、天板２７に設けた減圧吸引口２７ａ
を通して減圧すると、鋳型チャンバー１４の内部圧力と
溶解空間１５の内部圧力との差によって通気性鋳型２１
の鋳造空間２１ａおよび押湯部２１ｃの内部に存在する
ガスが通気性鋳型２１を通って矢印方向に鋳型チャンバ
ー１４内に流出し、これと共にＴｉ 、Ｔｉ合金融体３
１が中空状スプルー２３およびゲート２２を通って鋳造
空間２１ａ内に吸引鋳造される。このとき、Ｔｉ 、Ｔ
ｉ合金融体３１は押湯部２１ｃの部分にまで吸引される
ようにし、Ｔｉ、Ｔｉ合金融体３１の鋳造空間２１ａ内
での凝固収縮に伴う引けに備える。 そして１通気性鋳型２１内での凝固後に型ばらしを行っ
て鋳造製品を得る。 この実施例において、Ｔｉ、Ｔｉ合金母材６として、軽
量でかつ高温強度に優れたＴ ｆ Ａ交金属間化合物を
選び、これを外径１４０ｍｍ、製品重量１２００ｇのタ
ーボチャージャ用タービンホイールに鋳造した。 また、ここで用いた高周波誘導加熱コイル５に電源を供
給する高周波電源の容量は６０ｋｗと比較的小さく簡易
な設備のものである。そして、この周波数は３０ｋＨｚ
と高く、小径の被加熱物を効率良く溶解することができ
るものとしている。 また、タービンホイールの翼は１２枚であり、各翼の下
部近傍に各々直径８ｍｍのゲート２２を合計１２個設け
たものとした。 そして、水冷銅製セグメントアッセンブリー２の下方か
らＴｉＡＭ金属間化合物よりなる合金母材６を供給し、
容量が６０ｋｗ、周波数が３０ｋＨｚの高周波電源を高
周波誘導加熱コイル５に供給してＴ ｆ Ａ Ｒ合金母
材６を誘導加熱し、水冷銅製セグメントアッセンブリー
２の内側で渦電流群を形成してこのＴ ｉ Ａ ｆＬ合
金母材６に表皮渦電流を誘起させつつ溶解した。 そして、ＴｉＡ１の融点である１５２０℃に対して６０
℃だけスーパーヒートを加えて鋳造温度を１５８０℃と
した。 このときのスーパーヒートは、従来の上注ぎ方式の精密
鋳造のスーパーヒート１５０〜２５０℃に比べて格段に
低く、鋳型と金属２合金との反応を抑制する効果が大き
い。 そして、この鋳造温度にて減圧口２７ａを通して例えば
３５０ｍｍＨｇ程度減圧することによって、鋳型チャン
バー１４の内圧と溶解空間１５の内圧との圧力差によっ
て鋳造空間２１ａ内のガスを通気性鋳型２１を通して排
出させると共に、中空状スプルー２３およびゲート２２
を通してＴ ｉ Ａ ｆＬ合金融体３１を鋳造空間２１
ａおよび押湯Ｍ２１Ｃに吸引し、鋳造空間２１ａ内で凝
固させることによって、タービンホイールを得た。 このとき、鋳造空間２１ａで吸引鋳造しているため、薄
い五のすみずみまで融体が行きわたっており、形状精度
の著しく高いタービンホイールを得ることが可能であっ
た。 したがって、本発明に係わる精密鋳造方法および精密鋳
造装置を採用することによって、従来はほとんど不可能
であった複雑・大型形状のＴｉ。 Ｔｉ合金の精密鋳造品の製造が可能であり、その波及効
果は大きく今後のＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造の発展に寄
与するものであり、さらにはＷ。 Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｌｉ等の高融点金属および活性金属な
らびにこれらの合金の精密鋳造にも適用することが可能
となる。
【発明の効果】
本発明に係わるＴ ｉ 、 Ｔ ｉ合金の精密鋳造方法
は、Ｔｉ 、Ｔｉ合金母材を誘導加熱によって溶解する
に際し、誘導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状
態で配置した水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部
で溶解すると共に、溶解されたＴｉ 、Ｔｉ合金融体を
その上方に設置した通気性鋳型内に吸引鋳造する構成と
しているので、Ｔｉ、Ｔｉ合金母材を溶解するに際して
、交番電流である渦電流によって前記母材に表皮渦電流
を誘起して溶解することとなるので、水冷銅製セグメン
トアッセンブリーと融体金属表面での相互に位相の反対
する電流の反発によって融体金属は水冷銅製セフメン）
・アッセンブリーから離れてギャップが形成されること
となり、融体金属から水冷銅製セグメントアッセンブリ
ーへの熱移動が抑制されることとなるため水冷銅製セグ
メントアッセンブリー表面での凝固金属層の生成がなく
なって、母材金属の歩留りが著しく良好になると共に、
融体金属の温度は容易に制御されるものとなり、融体金
属の汚染が防止されて高品質の精密鋳造品を得ることが
可能になるという著しく優れた効果がもたらされ、本発
明に係わるＴｉ 、Ｔｉ合金の精密鋳造装置は、誘導加
熱コイルと、前記誘導加熱コイルの内側に円環状に相互
に絶縁状態で配置されて下方よりＴｉ 、Ｔｉ合金母材
が供給される水冷銅製セグメントアッセンブリーと、前
記水冷銅製セグメントアッセンブリーの内側で誘導加熱
により溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体を吸引鋳造する通
気性鋳型をそなえた構成としているので、前述したＴｉ
、Ｔｉ合金の精密鋳造方法の実施を可能にしてＴｆ、
Ｔｉ合金の精密鋳造品を歩留り良くしかも高精度で製造
することができるようになるという著しく優れた効果が
もたらされる。
は、Ｔｉ 、Ｔｉ合金母材を誘導加熱によって溶解する
に際し、誘導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状
態で配置した水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部
で溶解すると共に、溶解されたＴｉ 、Ｔｉ合金融体を
その上方に設置した通気性鋳型内に吸引鋳造する構成と
しているので、Ｔｉ、Ｔｉ合金母材を溶解するに際して
、交番電流である渦電流によって前記母材に表皮渦電流
を誘起して溶解することとなるので、水冷銅製セグメン
トアッセンブリーと融体金属表面での相互に位相の反対
する電流の反発によって融体金属は水冷銅製セフメン）
・アッセンブリーから離れてギャップが形成されること
となり、融体金属から水冷銅製セグメントアッセンブリ
ーへの熱移動が抑制されることとなるため水冷銅製セグ
メントアッセンブリー表面での凝固金属層の生成がなく
なって、母材金属の歩留りが著しく良好になると共に、
融体金属の温度は容易に制御されるものとなり、融体金
属の汚染が防止されて高品質の精密鋳造品を得ることが
可能になるという著しく優れた効果がもたらされ、本発
明に係わるＴｉ 、Ｔｉ合金の精密鋳造装置は、誘導加
熱コイルと、前記誘導加熱コイルの内側に円環状に相互
に絶縁状態で配置されて下方よりＴｉ 、Ｔｉ合金母材
が供給される水冷銅製セグメントアッセンブリーと、前
記水冷銅製セグメントアッセンブリーの内側で誘導加熱
により溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体を吸引鋳造する通
気性鋳型をそなえた構成としているので、前述したＴｉ
、Ｔｉ合金の精密鋳造方法の実施を可能にしてＴｆ、
Ｔｉ合金の精密鋳造品を歩留り良くしかも高精度で製造
することができるようになるという著しく優れた効果が
もたらされる。
第１図は本発明の一実施例を示す精密鋳造装置の縦断面
説明図、第２図は水冷銅製セグメントアッセンブリーの
構成を示す説明図である。 １・・・精密鋳造装置、 ２・・・水冷銅製セグメントアッセンブリー５・・・誘
導加熱コイル、 ６・・・Ｔ ｉ 、 Ｔ ｉ合金母材、１５・・・溶解
空間、 ２１・・・通気性鋳型、 ２１ａ・・・鋳造空間、 ２１ｃ・・・押湯部。 ２３・・・中空状スプルー ３１・・・Ｔｉ、Ｔｉ合金融体。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社
説明図、第２図は水冷銅製セグメントアッセンブリーの
構成を示す説明図である。 １・・・精密鋳造装置、 ２・・・水冷銅製セグメントアッセンブリー５・・・誘
導加熱コイル、 ６・・・Ｔ ｉ 、 Ｔ ｉ合金母材、１５・・・溶解
空間、 ２１・・・通気性鋳型、 ２１ａ・・・鋳造空間、 ２１ｃ・・・押湯部。 ２３・・・中空状スプルー ３１・・・Ｔｉ、Ｔｉ合金融体。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社
Claims (8)
- （１）Ｔｉ、Ｔｉ合金母材を誘導加熱によって溶解する
に際し、誘導加熱コイルの内側に円環状に相互に絶縁状
態で配置した水冷銅製セグメントアッセンブリーの内部
で溶解すると共に、溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体をそ
の上方に設置した通気性鋳型内に吸引鋳造することを特
徴とするＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法。 - （２）溶解雰囲気をアルゴン等の不活性雰囲気とする請
求項第１項に記載のＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法。 - （３）溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体を中空状スプルー
を介して通気性鋳型内に吸引鋳造する請求項第１項また
は第２項に記載のＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造方法。 - （４）Ｔｉ、Ｔｉ合金母材を水冷銅製セグメントアッセ
ンブリーの下方から連続的に供給する請求項第１項、第
２項または第３項のいずれかに記載のＴｉ、Ｔｉ合金の
精密鋳造方法。 - （５）誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルの内側に
円環状に相互に絶縁状態で配置されて下方よりＴｉ、Ｔ
ｉ合金母材が供給される水冷銅製セグメントアッセンブ
リーと、前記水冷銅製セグメントアッセンブリーの内側
で誘導加熱により溶解されたＴｉ、Ｔｉ合金融体を吸引
鋳造する通気性鋳型をそなえたことを特徴とするＴｉ、
Ｔｉ合金の精密鋳造装置。 - （６）吸引鋳造に際してＴｉ、Ｔｉ合金融体を通気性鋳
型内に導く１ないしは複数の中空状スプルーをそなえた
請求項第５項に記載のＴｉ、Ｔｉ合金の精密鋳造装置。 - （７）通気性鋳型の上部に閉じられた押湯部を有する請
求項第５項または第６項に記載のＴｉ、Ｔｉ合金の精密
鋳造装置。 - （８）通気性鋳型がセラミックシェル鋳型である請求項
第５項、第６項または第７項のいずれかに記載のＴｉ、
Ｔｉ合金の精密鋳造装置。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2124383A JP2541341B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | Ｔｉ，Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精密鋳造装置 |
| ES91304192T ES2080897T3 (es) | 1990-05-15 | 1991-05-09 | Metodo y aparato para fundicion de precision. |
| DE1991613676 DE69113676T2 (de) | 1990-05-15 | 1991-05-09 | Vorrichtung und Verfahren zum Präzisionsgiessen. |
| EP19910304192 EP0457502B1 (en) | 1990-05-15 | 1991-05-09 | Method and apparatus for precision casting |
| US07/934,910 US5193607A (en) | 1990-05-15 | 1992-08-26 | Method for precision casting of titanium or titanium alloy |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2124383A JP2541341B2 (ja) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | Ｔｉ，Ｔｉ合金の精密鋳造方法および精密鋳造装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422562A true JPH0422562A (ja) | 1992-01-27 |
| JP2541341B2 JP2541341B2 (ja) | 1996-10-09 |
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Family Applications (1)
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| JP (1) | JP2541341B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008531288A (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | ヴァルデマール・リンク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | チタン合金の鋳造方法 |
| CN112916831A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种具有片层界面择优定向及细小层片特征的γ-TiAl合金的制备方法 |
| WO2024202655A1 (ja) | 2023-03-27 | 2024-10-03 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ＴｉＡｌ合金材およびジェットエンジン用動翼 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5722481A (en) * | 1995-06-20 | 1998-03-03 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Method for casting metal and apparatus therefor |
| RU2172227C2 (ru) * | 1995-04-25 | 2001-08-20 | Даидо Токусуко Кабусики Кайся | Способ литья металла и устройство для его осуществления |
| TW297050B (ja) * | 1995-05-19 | 1997-02-01 | Daido Steel Co Ltd |
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|---|---|---|---|---|
| US4112997A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-12 | Hitchiner Manufacturing Co., Inc. | Metal casting |
| US4196769A (en) * | 1978-03-20 | 1980-04-08 | Remet Corporation | Ceramic shell mold |
| SE444124B (sv) * | 1978-10-02 | 1986-03-24 | Hitchiner Manufacturing Co | Sett att gjuta metall samt gaspermeabel form for genomforande av settet |
| IN170880B (ja) * | 1987-05-07 | 1992-06-06 | Metal Casting Tech | |
| JPH0259168A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Reiichi Okuda | 精密鋳造方法 |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP2124383A patent/JP2541341B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-05-09 EP EP19910304192 patent/EP0457502B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-09 DE DE1991613676 patent/DE69113676T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-09 ES ES91304192T patent/ES2080897T3/es not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008531288A (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | ヴァルデマール・リンク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト | チタン合金の鋳造方法 |
| CN112916831A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种具有片层界面择优定向及细小层片特征的γ-TiAl合金的制备方法 |
| CN112916831B (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-26 | 中国科学院金属研究所 | 一种具有片层界面择优定向及细小层片特征的γ-TiAl合金的制备方法 |
| WO2024202655A1 (ja) | 2023-03-27 | 2024-10-03 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | ＴｉＡｌ合金材およびジェットエンジン用動翼 |
| EP4692389A1 (en) | 2023-03-27 | 2026-02-11 | National Institute for Materials Science | Tial alloy material and rotor blade for jet engines |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69113676T2 (de) | 1996-04-18 |
| JP2541341B2 (ja) | 1996-10-09 |
| EP0457502A1 (en) | 1991-11-21 |
| ES2080897T3 (es) | 1996-02-16 |
| EP0457502B1 (en) | 1995-10-11 |
| DE69113676D1 (de) | 1995-11-16 |
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