JPH0654448U

JPH0654448U - 複合材の鋳造装置

Info

Publication number: JPH0654448U
Application number: JP8924892U
Authority: JP
Inventors: 章今井; 顯田中
Original assignee: 昭和電線電纜株式会社
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】添加物が一様に分散した複合材ロッドを連続的
に鋳造できる複合材鋳造装置を提供する。【構成】ヒータ７で加熱され、溶湯１を貯溜するるつぼ
２の底板に上開きの凹円錐状の上縁部３ａを具えた溶湯
１流下用の開口３を設け、前記上縁部３ａに対応形状の
栓体４ａ、栓軸４ｂ、これ等を貫通する添加物充填用の
透孔５を具えた湯栓４を、前記栓体４ａ先端を前記開口
３に臨ませて設け、前記開口３には水冷式鋳型６を対
向、連通させ、前記水冷式鋳型６を包囲して電磁攪拌用
コイル８を設けてなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は溶湯から複合材ロッドを直接に、しかも連続的に得ることができる複合材の鋳造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、溶湯から複合材を得る製造法は、マトリックス材と複合の相手方となる他の材料（以下単に他の材料と呼ぶ）との混合の仕方などにより、下記（Ａ）〜（Ｃ）に大別される。すなわち、（Ａ）他の材料の長繊維の束に、加圧または真空吸引により溶融金属を浸透させる製造法。（Ｂ）ある組成の共晶合金をを鋳型内で一方向から凝固させる製造法。（Ｃ）固液共存の特性を利用した製造法。

【０００３】本考案は上記（Ａ）〜（Ｃ）の製造法の（Ｃ）に近い。上記（Ｃ）の製造法は、さらに下記の（１）〜（３）の製造法に分けられる。（１）機械的な攪拌により半溶融スラリーを造り、ショットチャンバーに供給し、製品を造る、レオキャスティング法、あるいは、チクソキャスティング法。（２）半溶融スラリーに他の材料を添加攪拌し、この混合状態のものを鋳造し製品を造るコンポキャスティング法。（３）半溶融スラリーを加工（圧延、鍛造、押し出し）して製品を造る半溶融加工法。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記３法で共通して言えることは、マトリックス材をスラリー状としておく必要があるため、凝固温度範囲が広い金属を採用し、しかも温度制御に十分な注意を払わなければならなかった。さらに鋳造や加工を行わなければならないため工程が複雑であった。また、上記（Ａ），（Ｃ１〜２）の各製造法ともバッチ式操業となるため、それから長尺のロッドを連続的に製造することは不可能であった。本考案は上記の事情に基づきなされたもので、溶湯から直接にしかも連続的に長尺の複合材のロッドを得ることができる複合材の鋳造装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案の複合材鋳造装置は、マトリックス金属の溶湯を貯溜しヒータで加熱されるるつぼと、このるつぼ壁面に設けられ壁面外面から突出する突出部と、この突出部に設けられ前記るつぼ内に向けて拡開する内縁部およびるつぼ外に向けて拡開する外縁部を具えた開口と、前記突出部に嵌合装着された水冷式鋳型と、この水冷式鋳型を包囲して設けられた電磁攪拌用のコイルと、前記開口の前記内縁部に適合する形状の栓体およびこの栓体の平坦面から突出された栓軸を具えた湯栓と、この湯栓に前記栓体および栓軸を貫通して設けられた添加物充填用の透孔とを有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】

上記構成の本考案の複合材の鋳造装置においては、るつぼ内から前記開口を通じて流出する溶湯は、前記開口のるつぼ内の内縁部が凹円錐状としてあるため前記開口通過時において大きな流速を示すこととなり、前記透孔内に充填された添加物は前記溶湯の流動により引き出され、溶湯中に分散される。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案一実施例の縦断面図である。この図において、溶湯１を貯溜する円筒状のるつぼ２の底板下面中心には、円筒状突出部２ａが設けられている。この突出部２ａには、上開きの凹円錐状の上縁部３ａおよび下開きの凹円錐状の下縁部３ｂを有する開口３が設けられている。この開口３には、前記上縁部３ａに対応する形状の円錐状栓体４ａ、この栓体４ａの上面中心から突出する栓軸４ｂを有する湯栓４の前記栓体４ａが対向されている。また、前記湯栓４には前記栓体４ａ、栓軸４ｂの中心を貫通する透孔５が設けてある。さらに、前記突出部２ａの下端には水冷式鋳型６が係合、装着されている。

【０００８】なお、前記るつぼ２の周面および底板外面を覆ってヒータ７が設けられ、前記水冷式鋳型６を包囲して３相高周波コイル８が設けられている。また、図中６ａは水冷式鋳型上部に設けた冷却水入口、６ｂは水冷式鋳型下部に設けた冷却水出口、９は水冷式鋳型６の下方に設けらた鋳造済みロッドを冷却する冷却シャワーをそれぞれ示している。

【０００９】上記構成の本考案の複合材鋳造装置において、複合材の連続鋳造は次のようにしてなされる。例えば、るつぼ２内にはＡｌ―８重量％Ｓｉ、Ａｌ―４重量％Ｃｕ等のマトリックスとなる金属が溶融状態（溶湯１）で貯溜され、湯栓４の栓体４ａおよび栓軸４ｂの中心を貫通する透孔５内には、粉末状または短繊維状としたＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂等の添加物１０が充填されている。なお、鋳造開始前においては前記湯栓４の栓体４ａは開口３の上縁部３ａに当接され、開口３は閉塞されている。

【００１０】鋳造開始に際しては、まず水冷式鋳型６の下端から水冷式鋳型に緊密に係合するスターティングロッド（図示しない）を水冷式鋳型内に挿入する。次いで、高周波コイル８を付勢する。ここで、湯栓４を上昇させて栓体４ａを開口３の上縁部３ａから離間させ、るつぼ２内の溶湯１を開口３を通じて水冷式鋳型６内に流下させる。

【００１１】上記のように開口３はその上縁部３ａ、下縁部３ｂが凹円錐面状としてあるため、るつぼ２から流下する溶湯１は開口３を通過する時にその流速を増加させ、開口３を通過して下縁部３ｂに入ったところでその流速を低下させる。前記栓体４ａ、栓軸４ｂ中心を貫通する透孔５が開口する栓体４ａの下端は、前記流速の上昇される開口３に入口に近接して位置されるので、溶湯１の流動により前記透孔５内に充填された添加物１０が溶湯中に引き込まれる。

【００１２】上記のようにして添加物の混入された溶湯が水冷式鋳型６内に流入すると、高周波コイル８による電磁攪拌が加えられる。この電磁攪拌により添加物の密度差によるマトリックスからの浮上、沈降、あるいは凝集が防止され、添加物はマトリックス内に均一に分散されることとなる。なお、溶湯は水冷式鋳型に供給される冷却水により抜熱され、上記の添加物の均一分散のまま冷却、凝固する。

【００１３】上記の状態で、スターティングロッド上端には添加物が一様に分散された複合材が凝固して行くが、前記スターティングロッドを適当な速度で水冷式鋳型６から引き抜くことにより、複合材ロッド１１が連続的に引き出されることとなる。なお、この複合材ロッド１１は水冷式鋳型６から抜け出したところで、冷却シャワー９によって冷却される。この冷却は水冷式鋳型６内のマトリックス金属の凝固にも寄与している。

【００１４】上記説明した実施例により溶湯から直接にしかも連続的に複合材ロッドを得ることができる。なお、本考案は上記実施例のみに限定されない。すなわち、マトリックス金属あるいは添加物の種類および組成は、水冷式鋳形６との反応や、マトリックスを添加物の反応が起こらないものであれば、任意適当のものを選定することができる。また、上記実施例は下向き鋳造に本考案を適用した実施例であるが、水平鋳造、上向き鋳造にも適用することができる。さらに、上記実施例においては電磁攪拌を行うコイルとして３相コイルを設けているが、添加物の偏析を防止し得るだけの攪拌力が得られるならば、単相コイルであってもよい。また、添加物を粉末状、短繊維状として湯栓の透孔に充填しただけでは、その良好な分散が得られない場合には、圧縮処理等によって添加物を棒状としてこれを前記透孔に挿入し、その先端が溶湯攪拌の激しくなされている部位に位置するようにすれば、添加物の棒先端の溶湯による浸蝕により添加物は溶湯内に良好に分散される。

【００１５】

【考案の効果】上記から明らかなように本考案の複合材鋳造装置においては、溶湯から直接にしかも連続的に複合材ロッドを得ることができるので、複合材の生産性を向上させ、そのコストを低減させることができる。また、連続鋳造が可能であるため長尺の複合材ロッドを製造することができる。さらに、マトリックス金属に対する添加物の添加が溶湯の流れにより自動的に行われ、添加物添加のための特段の機構を必要としないから装置の構成を簡単化することができる。また、添加物添加後の攪拌は電磁攪拌としてあるため、従来の機械的攪拌に比して攪拌時間を短縮することができ、同時に添加物の分散を良好になし得るので、連続鋳造ラインのライン速度を高めることができるだけでなく、添加物が一様に分散された高品質の複合材ロッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案一実施例の縦断面図。

【符号の説明】

１………溶湯、２………るつぼ、２ａ……円筒状突出部、３………開口、３ａ……上縁部、３ｂ……下縁部、４………湯栓、４ａ……栓体、４ｂ……栓軸、５………透孔、６………水冷式鋳型、７………ヒータ、８………３相高周波コイル、９………冷却シャワー、１０………添加物、１１………複合材ロッド。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】マトリックスの溶湯を貯溜しヒータで加
熱されるるつぼと、このるつぼ壁面に設けられ壁面外面
から突出する突出部と、この突出部に設けられ前記るつ
ぼ内に向けて拡開する内縁部およびるつぼ外に向けて拡
開する外縁部を具えた開口と、前記突出部に嵌合装着さ
れた水冷式鋳型と、この水冷式鋳型を包囲して設けられ
た電磁攪拌用のコイルと、前記開口の前記内縁部に適合
する形状の栓体およびこの栓体の平坦面から突出された
栓軸を具えた湯栓と、この湯栓に前記栓体および栓軸を
貫通して設けられた添加物充填用の透孔とを有すること
を特徴とする複合材の鋳造装置。