JPH0866759A - 噴霧堆積法 - Google Patents
噴霧堆積法Info
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- JPH0866759A JPH0866759A JP20391294A JP20391294A JPH0866759A JP H0866759 A JPH0866759 A JP H0866759A JP 20391294 A JP20391294 A JP 20391294A JP 20391294 A JP20391294 A JP 20391294A JP H0866759 A JPH0866759 A JP H0866759A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 予備成形体の空孔層の厚さを低減し、以て鍛
造可能な健全部歩留りを向上せしめた噴霧堆積法を提供
する。 【構成】 垂直に流下する金属溶湯にアトマイザーより
噴出する高圧ガスのジェット流を吹付けてこれを噴霧化
し、この噴霧化された金属粒子を移動する基板上に堆積
させて予備成形体を得る噴霧堆積法において、アトマイ
ザーを回動させて高圧ガスのジェット流を予備成形体の
中心部と外周部との間で往復移動させ、その往復移動１
周期の内、外周部で 1／18〜 1／3 周期停止させる。
造可能な健全部歩留りを向上せしめた噴霧堆積法を提供
する。 【構成】 垂直に流下する金属溶湯にアトマイザーより
噴出する高圧ガスのジェット流を吹付けてこれを噴霧化
し、この噴霧化された金属粒子を移動する基板上に堆積
させて予備成形体を得る噴霧堆積法において、アトマイ
ザーを回動させて高圧ガスのジェット流を予備成形体の
中心部と外周部との間で往復移動させ、その往復移動１
周期の内、外周部で 1／18〜 1／3 周期停止させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オスプレイ法もしくは
スプレーキャスティング法として知られている噴霧堆積
法に関し、特には円柱状に形成される予備成形体の空孔
層を低減する噴霧堆積法に関するものである。
スプレーキャスティング法として知られている噴霧堆積
法に関し、特には円柱状に形成される予備成形体の空孔
層を低減する噴霧堆積法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】噴霧堆積法は均一な微細組織を得ること
ができ、しかも従来の粉末冶金法に比べて成形工程が簡
略化できるので、生産性の大幅な向上を期待できる方法
として注目されている。この噴霧堆積法の例としては、
特公昭54− 29985号、特開昭62−156206号などが挙げら
れる。
ができ、しかも従来の粉末冶金法に比べて成形工程が簡
略化できるので、生産性の大幅な向上を期待できる方法
として注目されている。この噴霧堆積法の例としては、
特公昭54− 29985号、特開昭62−156206号などが挙げら
れる。
【０００３】図５は、噴霧堆積法を用いて塊状予備成形
体を製造するための装置例を示す説明図である。タンデ
ィッシュ１には金属溶湯２が入れられており、この金属
溶湯２はタンディッシュノズル３を介して非酸化性雰囲
気のチャンバー４内を自然流下させられる。上記タンデ
ィッシュ１の下方にはガスアトマイザー５が配設され、
このガスアトマイザー５から噴出される高圧の不活性ガ
スがジェット流６となって金属溶湯流７に吹付けられ、
これを噴霧化する。噴霧化された金属粒子は下方のコレ
クター８にセットした基板９上に半凝固状態で堆積し徐
々に凝固する。上記コレクター８はステッピングモータ
10等を駆動源として上下動および回転可能であり、金属
粒子の堆積量に応じて上記コレクター８を徐々に降下さ
せれば、タンディッシュノズル３と堆積最頂面の間の距
離を一定に保つことができ、堆積高さの高められた塊状
の予備成形体11を得ることができる。
体を製造するための装置例を示す説明図である。タンデ
ィッシュ１には金属溶湯２が入れられており、この金属
溶湯２はタンディッシュノズル３を介して非酸化性雰囲
気のチャンバー４内を自然流下させられる。上記タンデ
ィッシュ１の下方にはガスアトマイザー５が配設され、
このガスアトマイザー５から噴出される高圧の不活性ガ
スがジェット流６となって金属溶湯流７に吹付けられ、
これを噴霧化する。噴霧化された金属粒子は下方のコレ
クター８にセットした基板９上に半凝固状態で堆積し徐
々に凝固する。上記コレクター８はステッピングモータ
10等を駆動源として上下動および回転可能であり、金属
粒子の堆積量に応じて上記コレクター８を徐々に降下さ
せれば、タンディッシュノズル３と堆積最頂面の間の距
離を一定に保つことができ、堆積高さの高められた塊状
の予備成形体11を得ることができる。
【０００４】上記噴霧堆積法により製造された材料は、
インゴット法で作られた材料に比べ、偏析が少ない、
必要とされない元素（酸素等）の汚染が少ない、急
冷凝固のため溶質元素の固溶限が拡大するので合金元素
の種類と量を増大できる、等の特徴を有する。
インゴット法で作られた材料に比べ、偏析が少ない、
必要とされない元素（酸素等）の汚染が少ない、急
冷凝固のため溶質元素の固溶限が拡大するので合金元素
の種類と量を増大できる、等の特徴を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、本発明者等は、
これまで上述の噴霧堆積法を改良し、ガスアトマイザー
５を例えば特開昭62−156206号公報の FIG１に示される
図６に示すカム機構を採用して回動させ、ガスアトマイ
ザー５から噴出される高圧の不活性ガスジェット流６を
予備成形体11の中心部と外周部との間で往復移動させ、
上記特徴を有する円柱状の予備成形体の製造を試みてき
た。
これまで上述の噴霧堆積法を改良し、ガスアトマイザー
５を例えば特開昭62−156206号公報の FIG１に示される
図６に示すカム機構を採用して回動させ、ガスアトマイ
ザー５から噴出される高圧の不活性ガスジェット流６を
予備成形体11の中心部と外周部との間で往復移動させ、
上記特徴を有する円柱状の予備成形体の製造を試みてき
た。
【０００６】ところが、上記方法により得られた円柱状
予備成形体は、球形の粒子が製作時の噴霧ガス、放射等
により冷却された予備成形体の外周面に付着し、粒子の
３重点が空孔となる厚さ10mm程度の空孔層を有する。こ
の空孔層が有ると、後工程の鍛造等の加工の際に割れの
原因となるため旋削除去せねばならず、歩留り低下の原
因となる。このため、この空孔層を減じ、外周部空孔層
を除去した予備成形体の重量を溶解重量で割った値であ
る予備成形体の健全歩留りを向上することが課題となっ
ていた。
予備成形体は、球形の粒子が製作時の噴霧ガス、放射等
により冷却された予備成形体の外周面に付着し、粒子の
３重点が空孔となる厚さ10mm程度の空孔層を有する。こ
の空孔層が有ると、後工程の鍛造等の加工の際に割れの
原因となるため旋削除去せねばならず、歩留り低下の原
因となる。このため、この空孔層を減じ、外周部空孔層
を除去した予備成形体の重量を溶解重量で割った値であ
る予備成形体の健全歩留りを向上することが課題となっ
ていた。
【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、予備成形体の空
孔層の厚さを低減し、以て鍛造可能な健全部歩留りを向
上せしめた噴霧堆積法を提供せんとするものである。
ものであり、その目的とするところは、予備成形体の空
孔層の厚さを低減し、以て鍛造可能な健全部歩留りを向
上せしめた噴霧堆積法を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る噴霧堆積法は、垂直に流下する金属溶
湯にアトマイザーより噴出する高圧ガスのジェット流を
吹付けてこれを噴霧化し、この噴霧化された金属粒子を
移動する基板上に堆積させて予備成形体を得る噴霧堆積
法において、アトマイザーを回動させて高圧ガスのジェ
ット流を予備成形体の中心部と外周部との間で往復移動
させ、その往復移動１周期の内、外周部で 1／18〜 1／
3 周期停止させるものである。
に、本発明に係る噴霧堆積法は、垂直に流下する金属溶
湯にアトマイザーより噴出する高圧ガスのジェット流を
吹付けてこれを噴霧化し、この噴霧化された金属粒子を
移動する基板上に堆積させて予備成形体を得る噴霧堆積
法において、アトマイザーを回動させて高圧ガスのジェ
ット流を予備成形体の中心部と外周部との間で往復移動
させ、その往復移動１周期の内、外周部で 1／18〜 1／
3 周期停止させるものである。
【０００９】
【作用】本発明者等は、上述の課題を知見した後その解
決策を種々検討し、外周部空孔層の厚さを減じるには、
単位時間当たりに堆積面に流入する熱量を増加させる方
法を取ればよいと考えた。そして、具体的手法として、
アトマイズガスを低圧にし、生成する粒子径を増加さ
せ、スプレイコーン自体の持つ熱量を増加させる手法、
コレクターの回転および降下速度を減速し、単位時間当
たりの堆積量を増加させる手法、移動パターンを変更し
予備成形体のアトマイズガスによる冷却が著しい個所の
み局部的に熱量を増加させる手法、等を考えた。しかし
ながら、スプレイコーン自体の熱量増加とコレクターの
回転および降下速度の手法は、予備成形体全体の温度が
増加し所望の急冷度が得られず、機械的特性が低下する
と言った問題が考えられる。一方、移動パターンを変更
する手法は、現状の移動パターンでも急冷度が得られて
おり、したがって、予備成形体の外周面のみの熱量を増
加可能な移動パターンに変更することで急冷凝固の特徴
を満たしつつ外周部空孔層の厚さを低減させることがで
きると考えられ、この移動パターンの開発により本発明
を完成させたものである。
決策を種々検討し、外周部空孔層の厚さを減じるには、
単位時間当たりに堆積面に流入する熱量を増加させる方
法を取ればよいと考えた。そして、具体的手法として、
アトマイズガスを低圧にし、生成する粒子径を増加さ
せ、スプレイコーン自体の持つ熱量を増加させる手法、
コレクターの回転および降下速度を減速し、単位時間当
たりの堆積量を増加させる手法、移動パターンを変更し
予備成形体のアトマイズガスによる冷却が著しい個所の
み局部的に熱量を増加させる手法、等を考えた。しかし
ながら、スプレイコーン自体の熱量増加とコレクターの
回転および降下速度の手法は、予備成形体全体の温度が
増加し所望の急冷度が得られず、機械的特性が低下する
と言った問題が考えられる。一方、移動パターンを変更
する手法は、現状の移動パターンでも急冷度が得られて
おり、したがって、予備成形体の外周面のみの熱量を増
加可能な移動パターンに変更することで急冷凝固の特徴
を満たしつつ外周部空孔層の厚さを低減させることがで
きると考えられ、この移動パターンの開発により本発明
を完成させたものである。
【００１０】本発明では、アトマイザーを回動させて高
圧ガスのジェット流を予備成形体の中心部と外周部との
間で往復移動させ、その往復移動１周期の内、外周部で
1／18〜 1／3 周期停止させるので、所望の急冷度を得
つつ予備成形体外周部の熱量を増加させることができ、
堆積物外周部の空孔層を減少させ、鍛造可能な健全部歩
留りを向上させることができる。
圧ガスのジェット流を予備成形体の中心部と外周部との
間で往復移動させ、その往復移動１周期の内、外周部で
1／18〜 1／3 周期停止させるので、所望の急冷度を得
つつ予備成形体外周部の熱量を増加させることができ、
堆積物外周部の空孔層を減少させ、鍛造可能な健全部歩
留りを向上させることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明に係る噴霧堆積法と比較例の噴霧
堆積法で使用した移動パターンの比較図であって、本実
施例では、図５および図６に示す装置を用い、これらの
移動パターンを描くカム機構を採用してガスアトマイザ
ー５を回動させ、下記に示す実施条件で直径約 200mmの
予備成形体を製作した。
する。図１は、本発明に係る噴霧堆積法と比較例の噴霧
堆積法で使用した移動パターンの比較図であって、本実
施例では、図５および図６に示す装置を用い、これらの
移動パターンを描くカム機構を採用してガスアトマイザ
ー５を回動させ、下記に示す実施条件で直径約 200mmの
予備成形体を製作した。
【００１２】実施条件 材 料 ：高速度鋼（ＳＫＨ５６） 溶 解 温 度：１４５０ ℃ 溶 湯 重 量：１００ ｋｇ アトマイズガス圧：９．９ 気圧 基板回転速度：１５０ ｒｐｍ 基 板 位 置：６５０ ｍｍ
【００１３】上記で製作された予備成形体を基に、本発
明法と比較法での外周部空孔層厚さに及ぼす外周部停止
角度の影響（ここで空孔層厚さは、堆積物の中央断面部
を５倍で撮影した写真から外周部の空孔層厚さを実測し
た値を製作された堆積物半径で割った値である。）、本
発明法と比較法での予備成形体上部半断面形状に及ぼす
外周部停止角度の影響、本発明法と比較法での鍛造可能
な健全部歩留りに及ぼす外周部停止角度の影響（ここで
健全部歩留りは、空孔層厚さおよび予備成形体上部切断
部を除いた重量を予備成形体の重量で割った値であ
る。）をそれぞれ調査した。これらの結果を図２乃至図
４に示す。
明法と比較法での外周部空孔層厚さに及ぼす外周部停止
角度の影響（ここで空孔層厚さは、堆積物の中央断面部
を５倍で撮影した写真から外周部の空孔層厚さを実測し
た値を製作された堆積物半径で割った値である。）、本
発明法と比較法での予備成形体上部半断面形状に及ぼす
外周部停止角度の影響、本発明法と比較法での鍛造可能
な健全部歩留りに及ぼす外周部停止角度の影響（ここで
健全部歩留りは、空孔層厚さおよび予備成形体上部切断
部を除いた重量を予備成形体の重量で割った値であ
る。）をそれぞれ調査した。これらの結果を図２乃至図
４に示す。
【００１４】図１に示す本発明法と比較法の移動パター
ンは、横軸がカム軸の回転角、縦軸がカム従動体の加速
度を表し、カム軸の回転角の 0°から 360°までは予備
成形体の中心部から外周部までの往復移動１周期に相当
するものである。本発明法移動パターンは比較例の移動
パターンと異なり予備成形体の外周部すなわち図１に示
す外周部停止区間で移動の１周期の内 2／9 周期停止
（停止角度で80°）する場合の例である。
ンは、横軸がカム軸の回転角、縦軸がカム従動体の加速
度を表し、カム軸の回転角の 0°から 360°までは予備
成形体の中心部から外周部までの往復移動１周期に相当
するものである。本発明法移動パターンは比較例の移動
パターンと異なり予備成形体の外周部すなわち図１に示
す外周部停止区間で移動の１周期の内 2／9 周期停止
（停止角度で80°）する場合の例である。
【００１５】図２に示す結果から明らかなように、予備
成形体の外周部停止角度が20°以下では外周部空孔層厚
さの変化はほとんど認められないが、外周部停止角度が
20°を超えて増加すると外周部空孔層厚さが減少し、外
周部停止角度が 100°を過ぎるとほぼ一定になることが
分かる。
成形体の外周部停止角度が20°以下では外周部空孔層厚
さの変化はほとんど認められないが、外周部停止角度が
20°を超えて増加すると外周部空孔層厚さが減少し、外
周部停止角度が 100°を過ぎるとほぼ一定になることが
分かる。
【００１６】しかし、図３に示す結果から明らかなよう
に、外周部停止角度の増加にともない堆積物上部形状が
変化し、外周部停止角度が 0°（比較法の場合）では中
心部が盛り上がり、外周部停止角度が70°（本発明法の
場合）ではほぼ平らになり、外周部停止角度が 100°
（本発明法の場合）と大きくなると、外周部寄りに窪み
が生じるようになる。したがって、外周部停止角度が 0
°あるいは外周部停止角度が 100°を超えると、鍛造時
には、堆積物上部を平らに切断しなくてはならなくな
り、結局図４に示すように切断後の鍛造可能な堆積物の
健全部歩留りは外周部停止角度が60°から80°、すなわ
ち予備成形体の中心部から外周部の移動１周期の内 1／
6 から 2／9 周期の間で最大となる。また，図４から明
らかなように、健全部歩留り向上に効果が期待できる停
止角度は20°〜 120°の範囲内、すなわち予備成形体の
中心部から外周部の移動１周期の内 1／18〜 1／3 周期
である。
に、外周部停止角度の増加にともない堆積物上部形状が
変化し、外周部停止角度が 0°（比較法の場合）では中
心部が盛り上がり、外周部停止角度が70°（本発明法の
場合）ではほぼ平らになり、外周部停止角度が 100°
（本発明法の場合）と大きくなると、外周部寄りに窪み
が生じるようになる。したがって、外周部停止角度が 0
°あるいは外周部停止角度が 100°を超えると、鍛造時
には、堆積物上部を平らに切断しなくてはならなくな
り、結局図４に示すように切断後の鍛造可能な堆積物の
健全部歩留りは外周部停止角度が60°から80°、すなわ
ち予備成形体の中心部から外周部の移動１周期の内 1／
6 から 2／9 周期の間で最大となる。また，図４から明
らかなように、健全部歩留り向上に効果が期待できる停
止角度は20°〜 120°の範囲内、すなわち予備成形体の
中心部から外周部の移動１周期の内 1／18〜 1／3 周期
である。
【００１７】なお、上述の説明では、本発明を理解し易
くするため、図５に示す円柱状の予備成形体を噴霧堆積
法で製作する場合を例に説明したが、本発明は、この円
柱状予備成形体の噴霧堆積法に限定されるものではな
く、板、ロール等を噴霧堆積法で製作する場合にも適用
し得るもので、この場合にも外周部または外縁部のガス
冷却による空孔層の形成が低減できる。
くするため、図５に示す円柱状の予備成形体を噴霧堆積
法で製作する場合を例に説明したが、本発明は、この円
柱状予備成形体の噴霧堆積法に限定されるものではな
く、板、ロール等を噴霧堆積法で製作する場合にも適用
し得るもので、この場合にも外周部または外縁部のガス
冷却による空孔層の形成が低減できる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る噴霧
堆積法によれば、予備成形体の上面の形状制御が行える
とともに、外周部または外縁部における空孔層の厚さを
低減し得、以て鍛造可能な予備成形体の健全部歩留りの
向上をはかることができる。
堆積法によれば、予備成形体の上面の形状制御が行える
とともに、外周部または外縁部における空孔層の厚さを
低減し得、以て鍛造可能な予備成形体の健全部歩留りの
向上をはかることができる。
【図１】本発明に係る噴霧堆積法と比較例の噴霧堆積法
で使用した移動パターンの比較図である。
で使用した移動パターンの比較図である。
【図２】本発明法と比較法での外周部空孔層厚さに及ぼ
す外周部停止角度の影響を示すグラフ図である。
す外周部停止角度の影響を示すグラフ図である。
【図３】本発明法と比較法での予備成形体上部形状に及
ぼす外周部停止角度の影響を示す図であって、ａは外周
部停止角度が 0°の場合、ｂは外周部停止角度が70°の
場合、ｃが外周部停止角度が 100°の場合のそれぞれ予
備成形体上部半断面図である。
ぼす外周部停止角度の影響を示す図であって、ａは外周
部停止角度が 0°の場合、ｂは外周部停止角度が70°の
場合、ｃが外周部停止角度が 100°の場合のそれぞれ予
備成形体上部半断面図である。
【図４】本発明法と比較法での鍛造可能な健全部歩留り
に及ぼす外周部停止角度の影響を示すグラフ図である。
に及ぼす外周部停止角度の影響を示すグラフ図である。
【図５】噴霧堆積法に使用される装置の例を示す説明図
である。
である。
【図６】噴霧堆積法の装置に使用されるカム機構の例を
示す説明図である。
示す説明図である。
１：タンデッイシュ ２：金属溶湯 ３：
タンディッシュノズル ４：チャンバー ５：ガスアトマイザー ６：
ジェット流 ７：金属溶湯流 ８：コレクター ９：
基板 10：ステッピングモータ 11：予備成形体
タンディッシュノズル ４：チャンバー ５：ガスアトマイザー ６：
ジェット流 ７：金属溶湯流 ８：コレクター ９：
基板 10：ステッピングモータ 11：予備成形体
Claims (2)
- 【請求項１】 垂直に流下する金属溶湯にアトマイザー
より噴出する高圧ガスのジェット流を吹付けてこれを噴
霧化し、この噴霧化された金属粒子を移動する基板上に
堆積させて予備成形体を得る噴霧堆積法において、アト
マイザーを回動させて高圧ガスのジェット流を予備成形
体の中心部と外周部との間で往復移動させ、その往復移
動１周期の内、外周部で 1／18〜 1／3 周期停止させる
ことを特徴とする噴霧堆積法。 - 【請求項２】 請求項１記載の噴霧堆積法において、噴
霧化された金属粒子を回転する基板上に堆積させて円柱
状の予備成形体を得る噴霧堆積法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20391294A JPH0866759A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 噴霧堆積法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20391294A JPH0866759A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 噴霧堆積法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0866759A true JPH0866759A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16481756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20391294A Withdrawn JPH0866759A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 噴霧堆積法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0866759A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109047769A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-21 | 北京航科精机科技有限公司 | 金属零件增材精密成型的方法 |
-
1994
- 1994-08-29 JP JP20391294A patent/JPH0866759A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109047769A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-21 | 北京航科精机科技有限公司 | 金属零件增材精密成型的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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