JPH10244355A - Spray-pouring method and pouring device - Google Patents
Spray-pouring method and pouring deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低気孔率の改質微
細構造を示すスプレー蒸着物を得るための、噴霧溶融金
属または合金のコレクター上への吹付注型方法及び注型
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for spraying molten metal or alloy onto a collector to obtain a spray deposit exhibiting a modified microstructure of low porosity.
【0002】[0002]
【従来の技術】吹付(スプレー)注型方法については、
米国特許第38,260,301号に記載されており、
これによれば溶融金属または合金を噴霧させ、これをス
プレー室に設けたコレクター面に吹付け、注型品を形成
させる。このスプレー室は一般に封入のアルゴンガスま
たは別途非反応性ガスを大気圧に保っておき、一方で溶
融スプレーをコレクターに吹付けている。2. Description of the Related Art A spray casting method is described below.
Described in U.S. Patent No. 38,260,301;
According to this, a molten metal or alloy is sprayed and sprayed onto a collector surface provided in a spray chamber to form a cast product. The spray chamber generally holds the enclosed argon gas or otherwise non-reactive gas at atmospheric pressure, while spraying a molten spray onto the collector.
【0003】現在再発行出願の31,767に当たる米
国特許第3,826,921号に依れば、型の温度に関
係なくスプレー蒸着物の温度コントロールについて記載
しており、この場合スプレーすることにより、スプレー
蒸着物の構造を調節するようにしている。このため当特
許の重点は、スプレー室内の溶融金属または合金に対す
るガス噴霧条件に絞られ、スプレー室内の条件は問題と
されない。According to US Pat. No. 3,826,921, now-reissued application No. 31,767, which describes the temperature control of spray deposits regardless of mold temperature, in which case the spray deposit is controlled by spraying. The structure of the spray deposit is adjusted. For this reason, the emphasis of this patent is limited to the gas spraying conditions for the molten metal or alloy in the spray chamber, and the conditions in the spray chamber are not considered.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、金属注型品
の吹付注型方法では、スプレー蒸着物に対しその気孔性
を高めるアルゴンまたはその他ガスが同伴されること、
筒状のスプレー注型形態がその内径近くで裂け目による
気孔を与えること、および該当する吹付注型品の収率
が、商業生産面から見て残念なことに低いこと、等の欠
陥が常に付きまとう。その上粒子の帯形成が、例えばI
N718等のニッケル系超合金のスプレー注型で明らか
に見受けられる。However, in the method of spray casting a metal casting, argon or other gas that increases the porosity of the spray deposit is entrained,
Defects such as the tubular spray casting form providing porosity due to tears near its inner diameter and the unfortunately low yield of the sprayed castings from a commercial production standpoint. . In addition, the banding of the particles is
It is clearly seen in the spray casting of nickel based superalloys such as N718.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、スプレー室内に設けたコ
レクターに向け噴霧金属または合金のスプレーを行い、
このコレクター上に蒸着させた金属または合金の前縁部
分を、該金属または合金の吹付軸への直交軸に対し約1
0°から30°までの鋭角をなす如くコントロールし、
コレクター上にスプレーを集積し、蒸着層を集めて注型
品を形成させることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to eliminate the above-mentioned disadvantages, the present invention sprays a spray metal or alloy toward a collector provided in a spray chamber.
The leading edge of the metal or alloy deposited on the collector is moved about one axis perpendicular to the spray axis of the metal or alloy.
Control to make an acute angle from 0 ° to 30 °,
The invention is characterized in that a spray is collected on a collector, and a vapor deposition layer is collected to form a casting.
【0006】また、内側筒状部材、空間で仕切った外側
コレクター部材、該空間内に取り付けの断熱材および該
外側コレクター部材の軸方向熱膨脹に対する適合装置構
成の、噴霧金属または合金のスプレー受入れ用のコレク
ターを設けたことを特徴とする。[0006] Also, an inner tubular member, an outer collector member partitioned by a space, a heat insulating material mounted in the space, and a device adapted for axial thermal expansion of the outer collector member, for spraying a sprayed metal or alloy. It is characterized by having a collector.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】この発明は、特定のスプレー構成
装置を用いた、上記の不都合を解決する吹付注型方法と
注型装置の提供にあり、その構成特色としては例えば改
良のスプレー用コレクター、コレクター面向き、コレク
ター加熱、湯だまり用フイルターおよびスプレー室圧力
コントロール技術に関わる、ただしこれに限定されぬス
プレー要素等が挙げられるが、このコントロール技術に
よればスプレー室を飛行する噴霧スプレーおよびスプレ
ー室に設けたコレクター上に蒸着されるスプレー材料を
一層効果的にコントロールすることが出来る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is to provide a spray casting method and a casting apparatus which solves the above-mentioned disadvantages by using a specific spray forming apparatus. Spray elements involved in, but not limited to, collector face orientation, collector heating, tub filters, and spray chamber pressure control techniques, including, but not limited to, spray sprays and sprays flying in a spray chamber. The spray material deposited on the collector provided in the chamber can be more effectively controlled.
【0008】[0008]
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention;
【0009】図1を参照すると、本発明の一実施例のも
とで圧力コントロール技術を使った、吹付注型装置の概
略図が示されている。この装置には囲壁室C内に設けた
真空溶融室Aとスプレー室Bとが備わっている。溶融室
A内には耐火坩堝10が据えられ、この坩堝内で金属ま
たは合金充填物が、坩堝周りに取り付けた誘導コイルで
誘導加熱される。坩堝10は図示のごとく坩堝トラニオ
ンT周りを傾動出来るようになっており、適当な過熱温
度下で金属または合金溶融体を、耐火湯だまり14中に
流し込む。図1、2に示すように、湯だまり14には溶
融体保持室14bと耐火性の溶融体排出ノズル14cが
取り付けられ、このノズル構成で溶融体排出オリフィス
14d(IN718溶融体については、代表的直径寸法
は0.250〜0.300インチ例えば0.292イン
チ)が形成されている。溶融体はオリフィス14dを経
て、溶融室Aとスプレー室Bとを仕分ける中間壁19の
下方に取り付けた、下部アトマイザー装置18に向け排
出される。湯だまりは金属を濾過してその流量を調節す
る役割を果たす。Referring to FIG. 1, there is shown a schematic diagram of a spray casting apparatus using pressure control technology according to one embodiment of the present invention. This apparatus includes a vacuum melting chamber A and a spray chamber B provided in an enclosure C. A refractory crucible 10 is set in the melting chamber A, and in this crucible, a metal or alloy filling is induction-heated by an induction coil attached around the crucible. The crucible 10 can be tilted around the crucible trunnion T as shown, and a metal or alloy melt is poured into the refractory pool 14 at an appropriate superheating temperature. As shown in FIGS. 1 and 2, a melt holding chamber 14 b and a refractory melt discharge nozzle 14 c are attached to the basin 14. With this nozzle configuration, a melt discharge orifice 14 d (a typical example of the IN718 melt) is shown. The diameter dimension is 0.250 to 0.300 inch (for example, 0.292 inch). The melt is discharged through an orifice 14d to a lower atomizer device 18 attached below an intermediate wall 19 that separates a melt chamber A and a spray chamber B. The basin filters the metal and regulates its flow rate.
【0010】溶融室Aは管路C1により通常の真空ポン
プ20に連結され、このポンプを使って坩堝10中の充
填材料の誘導加熱に先立ち、10ミクロン以下程度の極
めて高真空レベルまで排気出来る。この配設により溶融
体を汚染する、および/またはこれと反応が見込まれる
酸素、窒素およびその他ガスを溶融時及びこれに先立つ
時点で室Aから取り除いて置く。The melting chamber A is connected to an ordinary vacuum pump 20 through a pipe C1, and can be evacuated to an extremely high vacuum level of about 10 microns or less by using this pump prior to induction heating of the filling material in the crucible 10. Oxygen, nitrogen and other gases that contaminate and / or react with the melt by this arrangement are removed from chamber A during and prior to melting.
【0011】限定しない本発明の説明例として、既知ニ
ッケル系のIN718超合金の棒材を、坩堝10で適当
量充填処理する例から始める。坩堝10には実質的に溶
融IN718の超合金と反応しないアルミナ被覆の坩堝
を取り付ける。IN718の超合金の固体充填物を、誘
導コイル12に通電して坩堝10内で誘導溶融する。こ
のIN718溶融体は鋳込みに先立ち合金の融点以上
(200〜300°Fプラス、たとえばIN718超合
金溶融体については300°Fプラス)で適当に過熱す
る。溶融温度は赤外線(IR)放射高温計を使って測定
する。過熱温度で溶融体が一応安定化すると、溶融室A
とスプレー室Bは何れも不活性または非反応性ガスの分
圧を利用して、前記アトマイザー18からの、または不
活性ガス(例えばアルゴン)または非反応性ガスを高圧
充填したボンベまたは圧力容器等のガス源S1および/
またはS2および弁V1、V2からの排出ガスを介し
て、400トル以下の圧レベルにまで裏込め充填する。
このためにS1、S2源を単一ガス源と組合せ、室A、
Bにガスを供給しても良い。この時点で、過熱溶融体を
過熱湯だまり14に鋳込み処理する。As an illustrative example of the present invention without limitation, an example in which a rod material of a known nickel-based IN718 superalloy is filled in a crucible 10 in an appropriate amount will be started. The crucible 10 is provided with an alumina-coated crucible that does not substantially react with the molten IN718 superalloy. The solid filling of the superalloy of IN718 is induction-melted in the crucible 10 by energizing the induction coil 12. This IN718 melt is suitably heated above the melting point of the alloy (200-300 ° F plus, for example, 300 ° F plus for IN718 superalloy melt) prior to casting. The melting temperature is measured using an infrared (IR) pyrometer. Once the melt is stabilized at the superheated temperature, the melting chamber A
Each of the spray chambers B uses a partial pressure of an inert or non-reactive gas, and a cylinder or a pressure vessel or the like from the atomizer 18 or filled with an inert gas (eg, argon) or a non-reactive gas at a high pressure. Gas source S1 and / or
Or backfill to a pressure level of 400 Torr or less via the exhaust gas from S2 and valves V1, V2.
For this, the S1 and S2 sources are combined with a single gas source,
A gas may be supplied to B. At this point, the superheated molten material is cast into the superheated hot water pool 14.
【0012】湯だまり14には直立タイプのネットワー
ク形状のセラミック(ジルコニア製)フイルター17を
取り付ける。このフイルターにはインチ当たり例えば1
0〜20ポアを設けて、このフイルターで湯だまり用溶
融体保持室14bと鋳込み室14gとを仕切り、この鋳
込み室で坩堝10からの溶融体を受入れ、静定室14h
を溶融体排出用ノズル14c上に据え、これに静定溶融
体を供給する。フイルター17は鋳込み室14gから静
定室14hへ溶融体が流入する際、合金の溶融体の瀘別
用に利用する。この際14h室では溶融体は溶融体排出
ノズル14cに流れ込み、鋳込み室から静定室への乱流
を分散させる目的でこのフイルターが利用される。湯だ
まり内のサーモカップル列15で、スプレー放出時の湯
だまり内の金属温度を記録する。An upright type network-shaped ceramic (zirconia) filter 17 is attached to the basin 14. This filter has, for example, one per inch.
0 to 20 pores are provided, and the filter separates the molten metal holding chamber 14b for the basin and the casting chamber 14g. The casting chamber receives the molten material from the crucible 10 and the static chamber 14h.
Is placed on a melt discharge nozzle 14c, and a statically-dissolved melt is supplied thereto. The filter 17 is used for filtering the melt of the alloy when the melt flows from the casting chamber 14g into the static chamber 14h. At this time, in the chamber 14h, the melt flows into the melt discharge nozzle 14c, and this filter is used for the purpose of dispersing the turbulent flow from the casting chamber to the static chamber. The thermocouple row 15 in the basin records the metal temperature in the basin at the time of spray discharge.
【0013】フイルター17は湯だまりの側壁部に固定
され、その構造はフイルター幅長が湯だまり内に鋳込ん
だ補助スロットに嵌まり込むようになっており、フイル
ター17はさらにジルコニア煉瓦17bで垂直に保持さ
れる。フイルター17には上部オーバフロー用のチヤン
ネル17aと、V形の底部とを備え、この底部はくり抜
き形状の頂部を備え、図面に直角方向に伸長し、湯だま
り内の溶融金属の溜り部分でフイルターの押出し操作を
助け、この局部フイルター域に排出を集中させるのにも
役立っている。The filter 17 is fixed to the side wall of the basin, and its structure is such that the width of the filter fits into an auxiliary slot cast in the basin, and the filter 17 is further vertical by a zirconia brick 17b. Is held. The filter 17 has an upper overflow channel 17a and a V-shaped bottom, which has a hollow top, extends in a direction perpendicular to the drawing, and has a pool of molten metal in the basin. It assists in the extrusion operation and also helps to concentrate emissions in this local filter area.
【0014】坩堝10から予熱された湯だまり14中に
注入される溶融体は、周縁に配したノズルヒータ14j
を備えた溶融体排出ノズル14cから取り出される。排
出オリフィス14dからの溶融体の流量は、湯だまり中
の金属の上面レベルを適当に保つよう調節する。IN7
18の超合金溶融体の通常の流量は75〜95ポンド/
分と見做して良い。湯だまり排出用オリフィス14dか
らの放出溶融体は、アトマイザー装置18に流し込まれ
る。The melt injected from the crucible 10 into the preheated basin 14 is supplied to a nozzle heater 14j arranged on the periphery.
Is taken out from the melt discharge nozzle 14c provided with The flow rate of the melt from the discharge orifice 14d is adjusted to properly maintain the top level of the metal in the basin. IN7
Typical flow rates for the 18 superalloy melts are 75-95 pounds /
Can be considered a minute. The melt discharged from the hot-water discharge orifice 14d is poured into the atomizer device 18.
【0015】溶融体噴霧用のアトマイザー装置18(図
2と2Aに示す)は、米国特許4779802号および
4905899号に記載の形状を備え、このアトマイザ
ーの構造については、教示事項をここに説明付記して置
く。例えばアトマイザー装置18には、静置一次ガスノ
ズル18aを溶融体排出用ノズル14cの周縁に取り付
ける。この一次ガスノズル18aはマニホールド19a
からの30〜60psig程度の圧力下で、不活性ガス
(例えばアルゴン)等の一次ガスを利用し、オリフィス
14dから排出される溶融体の跳ね返りを防ぐ。跳ね返
り防止のためには、一次ガス(アルゴン)圧としてはI
N718溶融体用として、特に35psigを採用する
ことがある。静圧ガス用ノズル18aのマニホールド1
9aは、スプレー室Bの外側に設けたガス源22からの
ガスを受け入れる。ガス源は従来の高純度アルゴン等の
不活性ガス、または実質的に溶融体とは反応しない別ガ
ス等の高圧ボンベ、ボトル等を利用出来る。An atomizer device 18 for spraying a melt (shown in FIGS. 2 and 2A) has the shape described in US Pat. Nos. 4,779,802 and 4,905,899, the teachings of which are described herein with respect to the structure of the atomizer. Put. For example, in the atomizer device 18, a stationary primary gas nozzle 18a is attached to the periphery of the melt discharge nozzle 14c. This primary gas nozzle 18a is connected to a manifold 19a
A primary gas such as an inert gas (eg, argon) is used under a pressure of about 30 to 60 psig to prevent rebound of the melt discharged from the orifice 14d. To prevent rebound, the primary gas (argon) pressure should be I
In particular, 35 psig may be employed for the N718 melt. Manifold 1 for nozzle 18a for static pressure gas
9a receives gas from a gas source 22 provided outside the spray chamber B. The gas source may be a conventional high-pressure cylinder or bottle of an inert gas such as high-purity argon or another gas which does not substantially react with the melt.
【0016】アトマイザー18には更に、走査ガスアト
マイザー18dを取り付け、このアトマイザーで一次ノ
ズル18aからの噴霧溶融体を受入れ、また溶融体の噴
霧用としてマニホールド21から供給の70〜140p
sig程度の噴霧ガス圧下で、不活性ガス(例えばアル
ゴン)による噴霧ガスを利用する。この場合二次噴霧ガ
ス圧としてはIN718超合金溶融体用として、特に1
10psigを採用することがある。アトマイザー18
dは、このものが反復サイクル下で振動することから、
走査アトマイザーと名付けられ、この場合各振動サイク
ルでは、コレクター30がアトマイザー18dに対する
流量制御のもとに、その垂直軸に対し軸方向に移動、回
転する際、順次吹付角度の増大に応じて振動を起す場合
が想定される。The atomizer 18 is further provided with a scanning gas atomizer 18d, which receives the spray melt from the primary nozzle 18a, and supplies 70-140p supplied from the manifold 21 for spraying the melt.
A spray gas with an inert gas (eg, argon) is used under a spray gas pressure of about sig. In this case, the secondary atomizing gas pressure is preferably set to 1 for IN718 superalloy melt.
10 psig may be employed. Atomizer 18
d is because it oscillates under repeated cycles,
In each oscillation cycle, when the collector 30 moves and rotates in the axial direction with respect to its vertical axis under the control of the flow rate to the atomizer 18d, vibration is sequentially generated in accordance with an increase in the spray angle. It is assumed that it will occur.
【0017】引例のみに止めたこれに限定されぬ実施例
として、アトマイザー18dを反復サイクル走査するこ
とが出来るが、この場合各サイクルには図9Aに示す如
く、アトマイザーの垂直軸を起点として、コレクターの
回転に対して約1°、7°、13°の角周りに振動操作
を設定する。言い替えれば、アトマイザー18dはコレ
クター30の一回転の際、垂直軸に対して1.06°の
角度周りに振動させ、次ぎにコレクターの一回転につき
垂直軸に対して7.41°を、更にコレクターの一回転
に対し垂直軸に対して13.58°の角度周りの振動を
起させる。この振動サイクル操作はコレクター30が蒸
着スタート位置から、シングルパスのもとで最終蒸着位
置まで軸方向移動と共に反復され、予備成形物としてコ
レクター上に希望する蒸着物が形成される。コレクター
のそれぞれの回転に応じて振動角度の増大に見合うアト
マイザー18dの走査サイクルのもとでは、スプレー蒸
着物は図9Bで概略を示す如く重なり合って、シングル
パス蒸着操作でコレクター30の長さだけに制限される
ようになる。即ちコレクター30はアトマイザー18d
に対し、シングルパス中図1と図6にあっては、右方向
から左方向に軸移動し、コレクター面104a上に予備
成形物が得られる。図9Bでは所謂スプレー蒸着物の
“スイートスポット”は、通常相互にコレクター面上で
等間隔Rのもとに離隔し、通常水平軸に対し(または水
平でないノズル/コレクターの向きを採用する場合は、
噴霧ノズル18dのスプレー軸に垂直な軸に対し)10
〜20°の角度範囲内、例えば15°の角度のもとで、
方向性を示す前縁部を備えた一般に一様なスプレー蒸着
物が得られる。In a non-limiting embodiment, which is limited to the references only, the atomizer 18d may be scanned repeatedly, in which case each cycle starts at the vertical axis of the atomizer and starts at the collector, as shown in FIG. 9A. The vibration operation is set around angles of about 1 °, 7 °, and 13 ° with respect to the rotation of. In other words, the atomizer 18d oscillates around an angle of 1.06 ° with respect to the vertical axis during one revolution of the collector 30, then 7.41 ° with respect to the vertical axis for one revolution of the collector, and then the collector. A rotation of about 13.58 ° relative to the vertical axis for one revolution of. This oscillating cycle operation is repeated with the axial movement of the collector 30 from the deposition start position to the final deposition position under a single pass, so that the desired deposit is formed on the collector as a preform. Under the scan cycle of the atomizer 18d to accommodate the increase in the oscillation angle in response to each rotation of the collector, the spray deposits overlap as shown schematically in FIG. Become restricted. That is, the collector 30 is an atomizer 18d.
On the other hand, in FIGS. 1 and 6 during the single pass, the shaft moves from the right direction to the left direction, and a preform is obtained on the collector surface 104a. In FIG. 9B, the so-called "sweet spots" of the so-called spray deposits are usually spaced apart from one another on the collector surface at equal intervals R, and are usually with respect to the horizontal axis (or if a non-horizontal nozzle / collector orientation is employed). ,
(With respect to the axis perpendicular to the spray axis of the spray nozzle 18d) 10
Within an angle range of 2020 °, for example, under an angle of 15 °,
A generally uniform spray deposit with a directional leading edge is obtained.
【0018】コレクター30の回転速度は、コレクター
面104aの外径の変動に依って変わり、スプレー注型
蒸着物上への遠心応力は最低に抑えられる。例えばこの
応力は20psiを超えることは無い。アトマイザー1
8dの振動はコレクター30の回転数に見合って起り、
約1°、7°、13°の振動形態は、コレクターの回転
数とは関係無く、コレクターの一回転に対して常に認め
られ、希望の蒸着物が得られるまで反復される筈であ
る。この場合のサイクルの振動別の滞留時間(スプレー
継続時間)も、コレクターの回転速度(rpm)の増大
につれて低減する。The rotational speed of the collector 30 depends on the variation of the outer diameter of the collector surface 104a, and the centrifugal stress on the spray cast deposit is minimized. For example, this stress will not exceed 20 psi. Atomizer 1
The vibration of 8d occurs according to the rotation speed of the collector 30,
Vibrations of about 1 °, 7 °, 13 ° should always be observed for one revolution of the collector, irrespective of the number of revolutions of the collector, and should be repeated until the desired deposit is obtained. In this case, the residence time (spray duration) for each oscillation of the cycle also decreases as the rotational speed (rpm) of the collector increases.
【0019】走査アトマイザー装置18dのマニホール
ド21は、スプレー室Bの外側に設けたガス源23から
の噴霧ガスを受け入れる。ガス源としては高純度アルゴ
ン等の不活性ガス、または実質上溶融体とは反応しない
別ガスを充填した高圧ボンベ、ボトルが含まれてくる。The manifold 21 of the scanning atomizer 18d receives a spray gas from a gas source 23 provided outside the spray chamber B. Examples of the gas source include a high-pressure cylinder and a bottle filled with an inert gas such as high-purity argon or another gas which does not substantially react with the melt.
【0020】静置ガスノズル18aには、図2Aに見ら
れる溶融体排出用オリフィス14dの円周に沿って離隔
した複数(12組)のガス排出オリフィス18f(径
0.055インチ)を取り付ける。走査ガスアトマイザ
ー18dには、同じく図2に示す、アトマイザースプレ
ー開口部18jの円周に沿って離隔したガス排出オリフ
ィス18i(径0.1570インチ)を複数(24組)
設ける。アトマイザー装置18の開口部18jと、ガス
排出オリフィス18iとを微細溶融液滴をスプレーする
際、金属または合金溶融体をある程度効果的に噴霧し得
る如く取り付ける。この場合採用のアトマイザーは米国
特許第4779802号および第4905899号に開
示されており、その教示事項をここに説明の参考として
付記して置く。ここで吹付け金属または合金のスプレー
Sを、図1に示すスプレーSの通過道程中スプレー室B
内に設けた、コレクター30の下部軟鋼支持体104に
向けて吹付ける。The stationary gas nozzle 18a is provided with a plurality (12 sets) of gas discharge orifices 18f (0.055 inch in diameter) spaced along the circumference of the melt discharge orifice 14d shown in FIG. 2A. The scanning gas atomizer 18d has a plurality (24 sets) of gas discharge orifices 18i (0.1570 inches in diameter) spaced along the circumference of the atomizer spray opening 18j, also shown in FIG.
Provide. The opening 18j of the atomizer 18 and the gas discharge orifice 18i are attached so that the metal or alloy melt can be sprayed to some extent effectively when spraying fine molten droplets. Atomizers employed in this case are disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,779,802 and 4,905,899, the teachings of which are incorporated herein by reference. Here, the spray S of the sprayed metal or alloy is applied to the spray chamber B during the passage of the spray S shown in FIG.
Is sprayed toward the lower mild steel support 104 of the collector 30 provided therein.
【0021】コレクター30は図3の複式同軸機構に取
り付け、この機構を使ってコレクターを回転させ、同じ
くコレクターをアトマイザー18dに対し、軸方向の蒸
着スタート位置から同じく最終蒸着位置に向け移動させ
る。内側軸31で31、33軸間の軸受台を介してコレ
クターを回転させ、他方で外側軸33をコレクター30
に連結し、コレクターはアトマイザー18dに対して軸
方向の運動を行わせる。真空シール集成装置31bと軸
受装置とを二重壁室に取り付ける。回転軸31はACサ
ーボモータ34を使って回転駆動させる。ACサーボモ
ータ34およびACサーボモータ32は図示していない
が、それぞれ共通スライドまたはキャリジ上に取り付け
る。従来式のボール/ねじ駆動機構(図示せず)を介
し、この共通スライドまたはキャリジを駆動させ、この
上にモータ32、34を取り付け、軸31を回転させる
一方、滑り運動と軸33の軸運動とを一体化させる。The collector 30 is mounted on the double coaxial mechanism shown in FIG. 3, and the collector is rotated by using this mechanism, and the collector is moved from the axial start position to the final end position with respect to the atomizer 18d. The inner shaft 31 rotates the collector via a bearing stand between the shafts 31 and 33, while the outer shaft 33 is connected to the collector 30.
And the collector causes the atomizer 18d to perform an axial movement. The vacuum seal assembly 31b and the bearing device are mounted in the double wall chamber. The rotating shaft 31 is driven to rotate using an AC servomotor 34. Although not shown, the AC servomotor 34 and the AC servomotor 32 are respectively mounted on a common slide or a carriage. This common slide or carriage is driven via a conventional ball / screw drive (not shown), on which the motors 32, 34 are mounted and the shaft 31 is rotated, while the sliding movement and the axial movement of the shaft 33 are carried out. And are integrated.
【0022】コレクター30には外側コレクター支持体
面104aを設け、コレクターに蒸着させる吹付注型金
属または合金に対し希望の形状を取らせるようにする。
この外側面104aとアトマイザー18dとの間の標準
離隔距離は23〜29インチ程度とされ、特にIN71
8の超合金溶融体の吹付けの場合、この距離は例えば2
6インチとされる。The collector 30 is provided with an outer collector support surface 104a so that the spray cast metal or alloy to be deposited on the collector has the desired shape.
The standard separation distance between the outer surface 104a and the atomizer 18d is about 23 to 29 inches.
In the case of spraying a superalloy melt of No. 8 this distance is for example 2
6 inches.
【0023】コレクター30の外側コレクター面104
aの形状は円筒形であり、リングまたはチユーブに要求
される内外側円筒状コレクター面104aを持った、リ
ングまたはチユーブ状蒸着物Dを得ることも可能であ
る。またこれに代えてコレクター面104aの形状は、
図6に示すテーパ状円錐形またはその他形状とし、この
上に希望するスプレー注型蒸着物の予備成形物を形成さ
せることも出来る。Outer collector surface 104 of collector 30
The shape of a is cylindrical, and it is also possible to obtain a ring or tube-shaped deposit D having the inner and outer cylindrical collector surfaces 104a required for the ring or tube. Alternatively, the shape of the collector surface 104a is
The tapered cone or other shape shown in FIG. 6 can be used to form the desired spray cast deposit preform thereon.
【0024】本発明の一実施例では、コレクター30は
図1では示していないが、通常静置式誘導コイルを用
い、溶融体のスプレーに先立ち予熱操作を行う。コレク
ター予熱用の電力と時間は、支持体の大きさ形状によっ
ても変わり、この場合の支持体の最終予熱温度はIN7
18ニッケル系合金の場合、約1700〜1800°F
である。これに対しDCプラズマトーチは後に示すよう
に、この誘導予熱操作に代わり得る。IN718超合金
の吹付注型に当たっては、吹付注型を行う金属または合
金によってはコレクター用として別材料を用いても良い
が、このコレクターは軟鋼製とすることが出来る。In one embodiment of the present invention, the collector 30 is not shown in FIG. 1, but usually employs a stationary induction coil and performs a preheating operation prior to spraying the melt. The power and time for collector preheating also depend on the size and shape of the support, in which case the final preheat temperature of the support is IN7
Approximately 1700-1800 ° F for 18 nickel alloy
It is. In contrast, a DC plasma torch can replace this induction preheating operation, as will be shown later. In spray casting of IN718 superalloy, another material may be used for the collector depending on the metal or alloy to be spray-cast, but this collector can be made of mild steel.
【0025】採用する円筒状コレクターの外面104a
の標準寸法としては、外径約3.5〜60インチ、長さ
約60インチとされ、この場合採用出来る吹付け長(ス
プレー長さ)は約56インチである。The outer surface 104a of the cylindrical collector employed
The standard dimensions are about 3.5 to 60 inches in outside diameter and about 60 inches in length. In this case, the spray length (spray length) that can be employed is about 56 inches.
【0026】コレクター30の更に詳細部分は図3に示
すが、この場合は中空の筒状構造とし、単純な低コスト
のもので、製造操作も素早く変更出来、コレクターの内
径は断熱性であり、コレクターの熱膨脹に対しても相容
性を示す構造である。コレクター30には軸保持用の端
板100a、100bおよび他のコレクター部分の重量
を支え、同心的に端板100a、100bを位置決めす
るSS製補強はり102、及び軟鋼製のコレクター支持
体104と、コレクター軸線に対するコレクター面10
4aとを設ける。この補強はり102の軸端102aは
ハブ112に溶接する。張力リング106およびこれに
対応するリングボルトおよびナットそれぞれ108、1
09は、図3中の右手端板100bに連結し、軸方向端
板100a、100b間に見られる360°角リング溝
に軟鋼製のコレクター支持体104を緊締する。張力リ
ング106で張力リング用締め付けピン106aを使っ
て、補強はりを締め付け、このピンは張力リングおよび
補強はり102中の適正直径孔(図示せず)を貫通さ
せ、さらにその端部で締め付けピン保持用の止め輪を使
って、リング106を補強はりに締め付けする。左手支
持端板100aは、ねじ114を使ってハブ112に固
定する。次ぎに112を順次回転図示したスプラインお
よびボルト連結具を使って、回転軸の端末ハブ31aに
緊締する。真空0−リングパック31bで軸33をシー
ルする。FIG. 3 shows a more detailed portion of the collector 30. In this case, the collector 30 has a hollow cylindrical structure, is simple and inexpensive, can be easily changed in the manufacturing operation, and has a heat insulating inner diameter. The structure is compatible with the thermal expansion of the collector. The collector 30 supports the weight of the shaft holding end plates 100a, 100b and other collector portions, and the SS reinforcing beam 102 for concentrically positioning the end plates 100a, 100b, and the mild steel collector support 104, Collector surface 10 with respect to the collector axis
4a. The shaft end 102a of the reinforcing beam 102 is welded to the hub 112. Tension ring 106 and corresponding ring bolts and nuts 108, 1 1
Reference numeral 09 is connected to the right-hand end plate 100b in FIG. 3, and tightens the collector support 104 made of mild steel into a 360-degree square ring groove found between the axial end plates 100a and 100b. Tighten the reinforcement beam with tension ring 106 using tension ring clamping pin 106a, which pin passes through the proper diameter hole (not shown) in tension ring and reinforcement beam 102 and retains the clamping pin at its end. The ring 106 is fastened to the reinforcing beam by using a retaining ring for the ring. The left-hand support end plate 100 a is fixed to the hub 112 using screws 114. Next, 112 is sequentially rotated and tightened to the terminal hub 31a of the rotating shaft by using a spline and bolt connecting tool shown in the figure. The shaft 33 is sealed with a vacuum 0-ring pack 31b.
【0027】端板100a、100bの径は変え得るよ
うにし、図6のテーパ状コレクターの外面形状を形成さ
せ、この場合支持体104の外径は一端から他端へと低
減させたり、またはその逆構成とする。The diameter of the end plates 100a and 100b can be changed to form the outer shape of the tapered collector of FIG. 6, in which case the outer diameter of the support 104 is reduced from one end to the other end, or the outer diameter is reduced. The configuration is reversed.
【0028】張力リングボルト108のナット109
と、これに接して外方に向く端板100bの面間に、そ
れぞれ適合する(圧縮性)グラファイトフェルト座金1
10を取り付け、コレクターを予熱しつつ、この座金で
加熱金属スプレー蒸着物を受け入れる間、コレクター支
持体は伸長出来るようにする。この熱膨脹に対する相容
機構により、コレクターの寸法安定性も保持される。Nut 109 of tension ring bolt 108
(Compressible) graphite felt washer 1 between the faces of the end plates 100b facing outwardly and facing outward.
Attach 10 and allow the collector support to stretch while receiving the heated metal spray deposit with this washer while preheating the collector. The dimensional stability of the collector is also maintained by this compatible mechanism against thermal expansion.
【0029】補強はり102の外径とコレクター支持体
104の内径との間に設けた、環状スペース120にK
aowool断熱材(一部を示す)を充填し、これによ
り支持体104の温度を吹付け操作中に、内径部の裂け
目による気孔率を十分低めるだけの温度に保つ。例えば
比較例として、断熱材を用いぬ図8(A)の上部予備成
形物と、断熱剤を使用した図8(B)中の下部予備成形
物を比べて見れば良い。The annular space 120 provided between the outer diameter of the reinforcing beam 102 and the inner diameter of the collector support 104 has a K.
Fill aowool insulation (partially shown) to maintain the temperature of the support 104 during the spraying operation at a temperature sufficient to sufficiently reduce the porosity due to rips in the inner diameter. For example, as a comparative example, it is sufficient to compare the upper preform of FIG. 8A without using the heat insulating material with the lower preform of FIG. 8B using the heat insulating agent.
【0030】上面にスプレーSを蒸着させる間に、モー
タとコレクター30とを連結する軸31と駆動モータと
を使って、コレクター30をアトマイザー18に対して
回転させる。この操作によりスプレーSをコレクター外
側面104aの全周縁または円周周りに、蒸着させるこ
とが出来る。コレクターの回転速度は通常、IN718
溶融体の流量75〜95ポンド/分に対し、100〜2
00rpm程度とする。このコレクターの回転速度は、
蒸着物に掛る許容遠心応力で規定される。例えば遠心応
力が約20psiを超さぬ程度に保持するごとくであ
る。上記の如くアトマイザー18dは、コレクターの希
望長に沿って蒸着物が形成されて来るまで、コレクター
が軸方向に回転、作動するにつれ、コレクター30の各
回転に対し、約1°、7°、および13°の振動を含め
た反復サイクルのもとで操作される。While depositing the spray S on the upper surface, the collector 30 is rotated with respect to the atomizer 18 by using a drive motor and a shaft 31 connecting the motor and the collector 30. By this operation, the spray S can be deposited on the entire periphery or circumference of the collector outer surface 104a. The rotational speed of the collector is usually IN718
100 to 2 for a melt flow rate of 75 to 95 lb / min.
It is set to about 00 rpm. The rotation speed of this collector is
It is specified by the allowable centrifugal stress applied to the deposit. For example, it is as if the centrifugal stress did not exceed about 20 psi. As described above, the atomizer 18d provides about 1 °, 7 °, and about 1 °, 7 °, for each rotation of the collector 30, as the collector rotates and operates in the axial direction until deposits are formed along the desired length of the collector. Operated under a repetitive cycle including a 13 ° oscillation.
【0031】出来ればコレクターには、その端板100
a近くに設けた標準的な角度を示す周長“スタート”面
104b構成とし、この面に対して噴霧金属または合金
の面域吹付けが開始される。この角度の面域104bで
スプレー材料は捕捉され、面域104aでの材料物質は
“迅速”に集積され(図4A、4B、4C4D及び図
7、図8中の“スタート”を参照)、囲壁部での材料の
温存が図られる。つまり、コレクター域に104bが無
い場合、蒸着材料のこぼれまたは減失が伴う筈であり、
これは構成装置に対しても思わしくなく、コレクター上
の蒸着材料のロスにも結び付く。表面域104bを取り
付けることにより、溶融金属スプレーとコレクター端板
100aとのシールド効果も上がる。同様に角度維持面
域(図示せず)を対向側の端板100bまたはコレクタ
ー30の別個所近くに取り付けても良い。例えば図7と
8に示す蒸着物の端部域特徴を活かすため、その面域の
設定も考えられる。Preferably, the collector has its end plate 100
A peripheral "start" surface 104b is provided near a to indicate a standard angle, and a surface spray of spray metal or alloy is started on this surface. The spray material is trapped in the surface area 104b at this angle, and the material in the area 104a accumulates "quickly" (see FIGS. 4A, 4B, 4C4D and "Start" in FIGS. 7, 8). Preservation of the material in the part is achieved. That is, if there is no 104b in the collector area, there should be spillage or loss of the deposition material,
This is unfavorable for the components and also leads to a loss of deposition material on the collector. Attaching the surface area 104b also increases the shielding effect between the molten metal spray and the collector end plate 100a. Similarly, an angle maintaining surface area (not shown) may be attached near the end plate 100b on the opposite side or a separate place of the collector 30. For example, in order to take advantage of the edge region characteristics of the deposited material shown in FIGS.
【0032】本発明を実施する場合には、スプレー室B
をアトマイザー18dから真空装置に至る間、対向側に
設けた管路C2に連結し、この真空装置によりスプレー
室Bを十分高い真空度のもとに排気する。コレクター3
0に向けスプレーSを吹付け注型する場合、スプレー室
B内のガス分圧(例えば静置アトマイザー18aおよび
操作アトマイザー18dから放出されるガスがアルゴン
の場合は、その分圧)を十分低く選定出来る。つまり、
該真空装置はスプレー室Bから十分迅速にアルゴンガス
を排気すべきで、スプレーSをコレクター30に吹付け
蒸着させる場合、スプレー室中の選定ガス分圧を十分低
めに保つ必要がある。好ましくはスプレー室B中のガス
分圧は約400トルから約10トル程度まで低く保つよ
うにする。室B内のガス分圧は約250トルから400
トル以下にまで保持されるが、このためにはIN718
超合金溶融体の吹付注型に当たっては、以下記載の真空
装置を用いるようにする。In practicing the present invention, the spray chamber B
Is connected to the conduit C2 provided on the opposite side during the period from the atomizer 18d to the vacuum device, and the spray device B is evacuated to a sufficiently high degree of vacuum by the vacuum device. Collector 3
When spraying the spray S toward zero, the gas partial pressure in the spray chamber B (for example, when the gas released from the stationary atomizer 18a and the operation atomizer 18d is argon) is selected to be sufficiently low. I can do it. That is,
The vacuum apparatus should exhaust the argon gas from the spray chamber B sufficiently quickly. When the spray S is sprayed onto the collector 30 for vapor deposition, it is necessary to keep the selected gas partial pressure in the spray chamber sufficiently low. Preferably, the gas partial pressure in spray chamber B is kept as low as about 400 Torr to about 10 Torr. Gas partial pressure in chamber B is about 250 to 400 torr
Torr or less, but this requires IN718
In the case of spray casting of the superalloy melt, the following vacuum apparatus is used.
【0033】スプレー室B内の上記程度のガス分圧を得
るための好適な真空装置としては、ブロワー間に取り付
けたインタークーラB3と直列に、一段および二段ブロ
ワー(ポンプ)B1、B2を取り付ける。第一段ブロワ
ーB1は市場で入手出来るStokesHPB622ブ
ロワーであり、他方第二段ブロワーB2も市場入手可能
のHibbonSIAV25ブロワーである。これを連
結した場合は、第一、第二段ブロワB1、B2は、十分
な真空度を保持し、スプレー室B内で110psiのも
とに(つまり約900ft3/分に相当)噴霧ガス流に
耐えることが出来、更にスプレー室Bを標準作業条件の
もとで、スプレー蒸着操作時に200または400トル
以下の真空を保持出来るようにする。スプレー室Bの真
空度は比例集成誘導コントローラCC(例えばHone
ywell社製UDC3000コントローラ)中に事前
設定しておくが、このコントローラでブロワーB1、B
2とスプレー室Bとの間にある調整弁VVは自動的にコ
ントロールされる。As a preferred vacuum device for obtaining the above-mentioned partial pressure of gas in the spray chamber B, single-stage and two-stage blowers (pumps) B1, B2 are mounted in series with an intercooler B3 mounted between the blowers. . The first stage blower B1 is a commercially available Stokes HPB622 blower, while the second stage blower B2 is a commercially available Hibbon SIAV25 blower. When this is connected, the first and second stage blowers B1, B2 maintain a sufficient degree of vacuum and apply a spray gas flow at 110 psi (that is, equivalent to about 900 ft3 / min) in the spray chamber B. The spray chamber B is capable of holding a vacuum of 200 or 400 Torr or less during spray deposition operations under standard operating conditions. The degree of vacuum in the spray chamber B is controlled by a proportionally integrated induction controller CC (for example, Hone).
YDC UDC3000 controller), but the blowers B1, B
The regulating valve VV between 2 and the spray chamber B is automatically controlled.
【0034】コレクター30を使って、スプレー室に噴
霧スプレーSが吹き込まれる前に、スプレー室Bは当初
真空ポンプ20を使って溶融室Aの排気条件に応じて、
約1ミクロン以下にまで排気され、酸素、窒素およびそ
の他好ましくないガスを除去しておく。合金を高真空下
で坩堝10内で溶融後、室AとBとは何れも約400ト
ル以下の分圧の不活性ガス(例えば高純度アルゴン)ま
たは非反応性ガスで裏込め充填する。裏込めガスはアト
マイザー18またはガス源S1および/またはS2を、
更に弁V1および/またはV2を経て、高純度不活性ま
たは非反応ガス用の高圧ボンベまたはボトルから供給さ
れる。単一の通常のガス源(図示せず)は、この同じ目
的のために、通常の弁(図示せず)を経て室AとBに供
給することができる。スプレー室Bが約400トル以下
の不活性または非反応性ガスの分圧下で充填された後、
溶融体は湯だまり14を経てアトマイザー18に充填供
給され、噴霧スプレーSは予熱コレクター30に向け吹
き込まれ、コレクター上には典型的な層厚0.5〜4.
0インチのスプレー注型蒸着物が得られる。コレクター
30はシングルパス内のアトマイザー18dに対し、軸
方向に回転移動し、スプレー材料を蒸着させてコレクタ
ー面104a上に、希望する予備成形物を得ることが出
来る。Before the spray spray S is blown into the spray chamber using the collector 30, the spray chamber B is initially evacuated using the vacuum pump 20 according to the exhaust conditions of the melting chamber A.
It is evacuated to less than about 1 micron to remove oxygen, nitrogen and other undesirable gases. After melting the alloy in crucible 10 under high vacuum, both chambers A and B are backfilled with a partial pressure of about 400 Torr or less of an inert gas (eg, high purity argon) or a non-reactive gas. The backfill gas is provided by the atomizer 18 or the gas sources S1 and / or S2.
It is also supplied via a valve V1 and / or V2 from a high-pressure cylinder or bottle for high-purity inert or non-reactive gas. A single conventional gas source (not shown) can be supplied to chambers A and B via conventional valves (not shown) for this same purpose. After spray chamber B is filled under a partial pressure of an inert or non-reactive gas of about 400 Torr or less,
The melt is filled and supplied to an atomizer 18 via a basin 14 and a spray spray S is blown towards a preheating collector 30 on which a typical layer thickness of 0.5-4.
A 0 inch spray cast deposit is obtained. The collector 30 is rotated in the axial direction with respect to the atomizer 18d in the single pass to deposit a spray material to obtain a desired preform on the collector surface 104a.
【0035】IN718等のニッケル系超合金を特にス
プレー注型する場合、発明の実施に当たって採用する条
件である噴霧ガス/金属の流量比は、標準値として約
1.2:1とされるが実際はこれに限定しない。ここで
発明の利点として挙げられるのは、スプレー蒸着物の質
がスプレー室Bのスプレー圧が大気圧近くの場合であっ
ても、ガス/金属の流量比にそれほど影響されぬ点にあ
る。When a nickel-base superalloy such as IN718 is spray-casted in particular, the flow rate ratio of spray gas / metal, which is a condition adopted in carrying out the present invention, is set to about 1.2: 1 as a standard value. It is not limited to this. An advantage of the present invention is that the quality of the spray deposit is not significantly affected by the gas / metal flow ratio even when the spray pressure in the spray chamber B is near atmospheric pressure.
【0036】上記の如くコレクター30を回転させ、一
方サイクル操作を繰り返す場合には、走査アトマイザー
18dを使ってコレクター30の部分でスプレーSを走
査移動させる。この場合、約1°、7°、および13°
での振動操作もこれに含ませる。スプレーSをコレクタ
ー30に向け蒸着させる場合、真空ポンプB1とB2は
作動させ、ガス分圧(例えばアルゴンを噴霧ガスとした
場合はアルゴン分圧)を約10トル以上約400トル以
下に出来れば、低レベルに保持したと云って良い。When the collector 30 is rotated as described above and the cycle operation is repeated, the spray S is scanned and moved at the collector 30 using the scanning atomizer 18d. In this case, about 1 °, 7 °, and 13 °
This also includes the vibration operation. When the spray S is deposited toward the collector 30, the vacuum pumps B1 and B2 are operated, and if the gas partial pressure (for example, the argon partial pressure when argon is used as the spray gas) can be set to about 10 Torr to about 400 Torr, It can be said that it was kept at a low level.
【0037】発明の一実施例について云えば、図6A、
6B、6Cで示すように、DCプラズマトーチまたはガ
ンを使ってスプレー操作する間、コレクター30を予熱
しておく。特に低圧タイプのDCアークプラズマ予熱ト
ーチまたはガンを用いることにより、形成蒸着物の前縁
LE部真上のコレクター面104を効果的に加熱するこ
とが出来る。即ち蒸着中に現場で支持体の加熱が集中し
て行える。トーチまたはガン130を用い、蒸着物の直
前部分を加熱することにより、次の効果が得られる。 1)蒸着物と支持体104間の結合が高められる。 2)蒸着物に対する境界面の熱条件として、1700〜
1800°Fの温度を保つことにより、内径部分の裂け
目による気孔率が低められる。 3)熱エネルギーが該操作に欠かせない場合、蒸着物の
前縁に熱エネルギーを集中出来る。Referring to one embodiment of the invention, FIG.
The collector 30 is preheated during the spraying operation using a DC plasma torch or gun, as shown at 6B, 6C. In particular, by using a low pressure type DC arc plasma preheating torch or gun, the collector surface 104 directly above the leading edge LE of the deposited material can be effectively heated. In other words, the heating of the support can be performed on site during the deposition. By using a torch or gun 130 to heat the portion immediately before the deposit, the following effects can be obtained. 1) The bond between the deposit and the support 104 is enhanced. 2) As the thermal condition of the interface with respect to the deposit, 1700 to 1700
Maintaining a temperature of 1800 ° F. reduces porosity due to cracks in the inner diameter. 3) When thermal energy is essential for the operation, the thermal energy can be concentrated at the leading edge of the deposit.
【0038】トーチ130と断熱材122とを備えた構
造のコレクターと共用させることにより、現場でコレク
ター支持体104を余熱する場合、蒸着物の内径部に生
ずる裂け目による気孔率を付随的に低めることから、内
径部分での熱条件も改善される。DCプラズマアークト
ーチまたはガン装置130には、真空プラズマの吹付け
に利用される標準的な従来型のアルゴン+ヘリウムプラ
ズマ用ガンを取り付けする。トーチまたはガンは適当な
配水管150を介して水冷され、この場合水管はガン1
30に連結し、ガンに連結された適正ガス管路(図示せ
ず)を介して適合したプラズマ用ガスが供給される。When the collector support 104 is preheated in the field by using the collector having a structure having the torch 130 and the heat insulating material 122, the porosity due to the crack generated in the inner diameter portion of the deposit is reduced concomitantly. Therefore, the heat condition in the inner diameter portion is also improved. The DC plasma arc torch or gun device 130 is fitted with a standard conventional argon + helium plasma gun used for vacuum plasma spraying. The torch or gun is water cooled via a suitable water line 150, where the water line is
30 and a suitable gas for plasma is supplied via a suitable gas line (not shown) connected to the gun.
【0039】これに代えて前記の誘導予熱技術を援用し
て、コレクターを加熱することが出来る。ただしこの誘
導予熱方式はスプレー操作に先立ち、コレクターを予熱
する場合に限り利用すべきであり、一方DCプラズマ源
の利用技術はスプレー操作前および操作中にも利用でき
る。Alternatively, the collector can be heated with the aid of the induction preheating technique described above. However, this induction preheating method should be used only when preheating the collector prior to the spray operation, while the technique of using a DC plasma source can be used before and during the spray operation.
【0040】トーチまたはガン130を図6A、6B、
6Cで見られるように、スプレー室B内のスライド機構
に取り付ける。このスライド機構を使ってトーチ組立て
装置の一部であるブーム142を保持する。ブーム14
2はスライダー144上に載り、スライダーはサーボモ
ータ145とボール/ねじ機構146とにより、コレク
ター30の径と平行方向に移動出来、トーチのプリュー
ムは噴霧操作中に、支持体面104に集中されるスプレ
ー蒸着物の半径方向大きさを調節出来るようになってい
る。これについては図6Cを参照されたい。The torch or gun 130 is shown in FIGS. 6A, 6B,
Attach to a slide mechanism in spray chamber B as seen at 6C. The slide mechanism is used to hold the boom 142, which is a part of the torch assembly device. Boom 14
2 rests on a slider 144, which can be moved by a servomotor 145 and a ball / screw mechanism 146 in a direction parallel to the diameter of the collector 30, the plume of the torch being sprayed concentrated on the support surface 104 during the spraying operation. The radial size of the deposit can be adjusted. See FIG. 6C for this.
【0041】トーチ130とコレクター30とは、当初
複軸機構の軸運動によりコレクター30上のスタート位
置に据えられる。トーチ130を調節することにより、
プラズマのプリューム形態はコレクター支持体面104
aに直交するか、または設定のテーパ状コレクター面を
使って任意の角度をなすよう操作出来る。吹付け中、コ
レクター30が軸方向(図6Bの右方向から左方向)に
移動するにつれ、プラズマプリュームも上記目的に沿っ
て蒸着物前縁LEの直ぐ前方に向けられる。The torch 130 and the collector 30 are initially set at the start position on the collector 30 by the axial movement of the double-shaft mechanism. By adjusting the torch 130,
The plume form of the plasma is the collector support surface 104
It can be manipulated to make any angle that is orthogonal to a or using a preset tapered collector surface. During spraying, as the collector 30 moves axially (from right to left in FIG. 6B), the plasma plume is also directed just forward of the deposit leading edge LE for the above purpose.
【0042】吹付注型操作において本発明が目指す点
は、スプレー室内の圧力とは関係なく、内径部の裂け目
気孔率を低める目的で、噴霧ノズル18dの吹付軸に直
交する軸と鋭角をなすよう、図9Aのスプレー蒸着物の
前縁部LEの外面角度を決めることにある。このために
は、噴霧ノズル18dの振動角度を適正に調節すれば良
い。これに代えまたは追加操作として、コレクターの外
面104a(または交互にコレクター30の軸線角度)
を水平方向から逸らせるようにする。例えばコレクター
面104aの角度AA(図1参照)を、水平方向に対し
10〜30°、例えば25°(または別途水平軸に鋭角
をなすよう)に設定して、内径裂け目による気孔率を低
め、スプレー蒸着層の質を高めることが出来る。コレク
ター面104aの角AAが水平方向に対し45°または
0°を示している場合、コレクター30上にスプレー注
型のIN718の蒸着物を得ることが出来、この場合の
内径部の気孔率は最適値以下とすることもできる。例え
ば蒸着物中の内径裂け目気孔率については、図4A、4
B、4C、4D(AA角度は0°)と図7(B)(テー
パ状コレクター面104aのAA角度45°)と、これ
に対する図7(A)と図8(A)、8(B)(テーパ状
コレクター面104aのAA角度は25°)とを比較し
て見ると良い。図4A、4Bと図4Cとに示す予備成形
物は、0゜角度のもとで吹付けを行った(図1の角A
A;つまりコレクター軸線が水平である図構成を参照)
ものである。図4C、4D、図7、図8でのスプレー蒸
着物はスプレー操作後、二部分に分割されているのが分
かる。The point of the present invention in the spray casting operation is to form an acute angle with the axis perpendicular to the spray axis of the spray nozzle 18d for the purpose of reducing the porosity of the breach in the inner diameter portion, regardless of the pressure in the spray chamber. , 9A in determining the outer surface angle of the leading edge LE of the spray deposit. For this purpose, the vibration angle of the spray nozzle 18d may be appropriately adjusted. Alternatively or additionally, the outer surface 104a of the collector (or alternatively the axis angle of the collector 30)
To deviate from the horizontal direction. For example, the angle AA (see FIG. 1) of the collector surface 104a is set to 10 to 30 °, for example, 25 ° (or separately to make an acute angle to the horizontal axis) with respect to the horizontal direction, so as to reduce the porosity due to the internal rift, The quality of the spray deposited layer can be improved. When the angle AA of the collector surface 104a indicates 45 ° or 0 ° with respect to the horizontal direction, a spray-cast IN718 deposit can be obtained on the collector 30, and in this case, the porosity of the inner diameter portion is optimal. It can be less than or equal to the value. For example, regarding the porosity of the inner diameter crack in the deposit, FIGS.
B, 4C, 4D (AA angle is 0 °) and FIG. 7 (B) (AA angle of tapered collector surface 104a 45 °), and FIGS. 7 (A), 8 (A), 8 (B) corresponding thereto (The AA angle of the tapered collector surface 104a is 25 °). The preforms shown in FIGS. 4A, 4B and 4C were sprayed at an angle of 0 ° (angle A in FIG. 1).
A; that is, see the figure configuration where the collector axis is horizontal)
Things. It can be seen that the spray deposits in FIGS. 4C, 4D, 7 and 8 are divided into two parts after the spray operation.
【0043】水平方向に対するコレクター面104aの
AA角度の調整には、図6に示すテーパ状のコレクター
支持体104を利用する。これに代えて角AAの調整に
は、上記複軸機構と同軸ACサーボモータ31、33を
取り付けるが、同じ目的で水平軸に対する軸角を変える
ようにしても差し支え無い。For adjusting the AA angle of the collector surface 104a with respect to the horizontal direction, a tapered collector support 104 shown in FIG. 6 is used. Instead of this, the double-axis mechanism and the coaxial AC servomotors 31 and 33 are attached to adjust the angle AA, but the axis angle with respect to the horizontal axis may be changed for the same purpose.
【0044】吹付注型後、標準寸法として0.5〜4.
0インチ厚の蒸着リングまたはチユーブを、相対真空度
のもとでスプレー室B中で冷却する。次いで周囲温度の
もとで、コレクター30から吹付注型リングまたはチユ
ーブを取外し、引き続き熱間等静圧をかけて蒸着リング
またはチユーブを圧密することも出来る。After spray casting, 0.5 to 4.
A 0 inch thick deposition ring or tube is cooled in spray chamber B under a relative vacuum. The spray casting ring or tube may then be removed from the collector 30 at ambient temperature and the isostatic pressure may subsequently be applied by hot isostatic pressing to consolidate the deposition ring or tube.
【0045】本発明に準じてスプレー室B中のガス分圧
を低く保持することにより、スプレー室B内の飛行噴霧
状態の液滴温度、及びコレクター30に蒸着させた噴霧
金属または合金の温度を効果的にコントロールするとと
もに、吹付状態時点での機構率を低めることが出来る。
例えば400トルのスプレー圧下で気孔率0.9容積%
の図4B状態と、730トルのスプレー圧下で気孔率
2.1容積%の図4Dの状態を比べることが出来る。実
際の所、スプレー室の圧力コントロール技術を用いるこ
とにより、さもなければ比較的高いスプレー室の圧力下
で生じる筈の、液滴の対流による熱ロスを低めたり、コ
レクター30上の蒸着金属または合金中の熱平衡を早期
に達成させたり、スプレー室B中を飛行しコレクター上
に蒸着する噴霧スプレー液滴の温度を比較的高く保持し
たり出来る。By keeping the gas partial pressure in the spray chamber B low according to the present invention, the temperature of the droplets in the flying spray state in the spray chamber B and the temperature of the spray metal or alloy deposited on the collector 30 can be reduced. Effective control and a reduction in the mechanism ratio at the time of spraying can be achieved.
For example, a porosity of 0.9% by volume under a spray pressure of 400 torr.
4B can be compared with the state of FIG. 4D with a porosity of 2.1% by volume under a spray pressure of 730 torr. In fact, the use of spray chamber pressure control techniques can reduce the heat loss due to convection of droplets, which would otherwise occur at relatively high spray chamber pressures, or reduce the deposition metal or alloy on collector 30. It is possible to achieve early thermal equilibrium or to maintain a relatively high temperature of the spray droplets sprayed in the spray chamber B and deposited on the collector.
【0046】図4A、4B、4C、4Dは本発明による
スプレー室B中の低圧(例えば400トル)下で得た、
スプレー蒸着物IN718リング(図4A)とスプレー
室B内の比較的高圧(例えば730トル)下で得たスプ
レー蒸着によるIN718リング(図4C)との違いを
示した図である。特に内径部分(コレクター30近くの
リング内径部分)における裂け目気孔率、およびリング
蒸着物内の埋封ガスによる気孔率は何れも顕著に低減し
ており、一方同程度の均一粒度(例えばASTMで6〜
6.5粒度相当)がそれぞれのリングの微細構造中、特
に粒子による帯形成または層形成を示すこと無く保持さ
れている。4A, 4B, 4C and 4D were obtained under low pressure (eg 400 Torr) in spray chamber B according to the invention.
FIG. 4C illustrates the difference between the IN718 ring of spray deposit (FIG. 4A) and the IN718 ring by spray deposition obtained at relatively high pressure (eg, 730 Torr) in spray chamber B (FIG. 4C). In particular, the porosity of the crack at the inner diameter portion (the inner diameter portion of the ring near the collector 30) and the porosity due to the embedding gas in the ring deposition are both significantly reduced, while the porosity due to the same uniform particle size (for example, 6% by ASTM). ~
6.5 equivalents) is retained in the microstructure of each ring, in particular without showing banding or layering due to the particles.
【0047】図4Bと4Dはそれぞれ図4Aと4Cとの
スプレーリングの微細構造を示す。本発明によるスプレ
ー蒸着物中に埋封されるアルゴンは(例えば0.9容積
%気孔率)比較的高い730トルの圧力下でのスプレー
蒸着物内の埋封アルゴンに比し(例えば2.1容積%気
孔率)著しく低減している。さらに別実施例として、本
発明に基づくWaspaloyスプレー注型による、リ
ング中の埋封アルゴンは0.5ppm重量濃度であるの
に対し、スプレー室B内で大気圧近くの圧条件で得たW
aspaloyスプレー注型によるリング中の埋封アル
ゴンは、1.5ppm重量濃度を示している。FIGS. 4B and 4D show the microstructure of the spray ring of FIGS. 4A and 4C, respectively. The argon buried in the spray deposit according to the present invention (eg, 2.1% by volume porosity) is compared to the buried argon in the spray deposit under a relatively high pressure of 730 Torr (eg, 2.1). Volume% porosity). As a further example, the embedding argon in the ring by Waspaloy spray casting according to the invention is 0.5 ppm by weight, whereas W obtained under pressure conditions near atmospheric pressure in spray chamber B.
Buried argon in the ring by aspaloy spray casting shows a 1.5 ppm weight concentration.
【0048】更に図5では、本発明によるスプレー室B
中、低圧(例えば400トル)で得たスプレー蒸着によ
るWaspaloyリング中の、電子ビームによる溶接
時での気孔率は低く(図5A)、これに対しスプレー室
B中比較的高圧(例えば730トル)で得たスプレー蒸
着のWaspaloyリング中の電子ビームによる溶接
時での気孔率は高く(図5B)なっている。図5Bで
は、730トルでスプレーしたサンプルが溶接熱に曝し
た部分の気孔率の高いことを表している。FIG. 5 also shows a spray chamber B according to the invention.
The porosity during welding with an electron beam in the Waspaloy ring by spray deposition obtained at medium and low pressures (eg 400 Torr) is low (FIG. 5A), while the relatively high pressure in spray chamber B (eg 730 Torr) The porosity at the time of welding with an electron beam in the Waspaloy ring of the spray deposition obtained in (1) is high (FIG. 5B). FIG. 5B shows that the sample sprayed at 730 Torr has a high porosity in the area exposed to the welding heat.
【0049】スプレー室中の圧力調整技術によれば、コ
レクター30上に蒸着する金属または合金中の埋封噴霧
ガス量は低減し(気孔率で判定)、コレクター外側面3
0aに近接する裂け目空隙も低減し、更にスプレー蒸着
操作中に蒸着物中の熱平衡条件も改善される結果、コレ
クター30上に見られる蒸着層厚を通して、実質的に均
一粒度が保証されている。なおまた、コレクター30上
には比較的大径のリングまたはチユーブ蒸着物の形成が
約束される。例えば30インチ以上の大径を有する蒸着
物が得られ、しかも他方では蒸着物中には粒子の重なり
層形成またはその帯状形成は見られ無い。According to the pressure regulation technique in the spray chamber, the amount of buried spray gas in the metal or alloy deposited on the collector 30 is reduced (determined by the porosity) and the collector outer surface 3
The crack porosity near 0a is also reduced, and the thermal equilibrium conditions in the deposit during the spray deposition operation are also improved, thereby ensuring substantially uniform grain size through the deposited layer thickness found on the collector 30. Furthermore, the formation of relatively large diameter rings or tube deposits on the collector 30 is promised. For example, a deposit having a large diameter of, for example, 30 inches or more is obtained, and on the other hand, no overlapping layer formation of particles or the formation of a strip thereof is observed in the deposit.
【0050】これまでの使用圧730トルに対し、本発
明による400トル以下の吹付注型操作にあっては、吹
付温度と蒸着物温度との高まりが付随して起きるため、
対流冷却が低下することから、比較的大径の予備成形物
(蒸着物)の製造方法および装置の計量評価が可能とな
る。スプレー/蒸着物温度が高まることから、比較的緩
慢な回転速度(遠心応力の低減)のもとで、大型の予備
成形物のスプレー操作が可能となり、一方内径部の裂け
目による気孔率の低減および加工窓の拡幅が効果的に行
える大径のものにあっても、許容出来る熱環境が維持さ
れる。In the spray casting operation of 400 Torr or less according to the present invention with respect to the conventional operating pressure of 730 Torr, since the temperature of the spray and the temperature of the deposit are increased accompanyingly,
Since the convective cooling is reduced, the method and apparatus for producing a relatively large-diameter preform (evaporated product) can be measured and evaluated. The increased spray / deposit temperature allows for spraying of large preforms at relatively slow rotational speeds (reduced centrifugal stress), while reducing porosity due to cracks in the bore. Even if the processing window has a large diameter that can be effectively widened, an acceptable thermal environment is maintained.
【0051】本発明による400トル以下でのスプレー
注型のもとでは、内径部分の裂け目による気孔率は低め
られ、蒸着物内への埋封ガス量も減り、また均一な蒸着
物の微細構造の裏付けとなる多様な形状、大きさの得ら
れる加工窓の拡幅も可能とされる。更に本発明の実施に
基づく支持体角度の調整技術により、内径部分の裂け目
による気孔の発生も低く抑えられ、均質な蒸着物の微構
造を表わす多様な構成装置の形状、大きさを保証する加
工窓の拡張も考えられる。上記の走査アトマイザーのサ
イクル、断熱コレクターの利用とともに、本発明の別実
施例に基づくDCプラズマアークトーチの活用により、
内径部分の裂け目気孔率も低く抑えられ、さらに均一な
蒸着層の微細構造を示す多様な構成装置の形状、大きさ
を生む加工窓の拡大も考慮される。Under spray casting at 400 Torr or less according to the present invention, porosity due to cracks in the inner diameter is reduced, the amount of gas embedded in the deposit is reduced, and the uniform microstructure of the deposit is reduced. It is also possible to widen the processing window that can be obtained in various shapes and sizes to support the above. In addition, the technique of adjusting the support angle based on the implementation of the present invention also suppresses the generation of pores due to cracks in the inner diameter part, and assures the shape and size of various components that represent the microstructure of the homogeneous deposit. Window expansion is also conceivable. By utilizing the above-described cycle of the scan atomizer, utilizing the adiabatic collector, and utilizing the DC plasma arc torch according to another embodiment of the present invention,
The porosity of the rift in the inner diameter portion is also kept low, and the enlargement of the processing window that produces the shape and size of various constituent devices exhibiting a uniform microstructure of the deposited layer is also considered.
【0052】この結果、本発明によれば内径部の亀裂な
いし気孔率を低める、スプレー蒸着リングおよびチユー
ブを得ることができ、これに対して比較的高圧(例えば
730トル)でのスプレー蒸着成果との比較が行えると
共に、一切、粒子の帯状形成を伴わぬ、スプレー蒸着層
厚に亘って一様な粒度分布が保証される。As a result, according to the present invention, it is possible to obtain a spray-deposited ring and a tube in which a crack or a porosity of an inner diameter portion is reduced, and on the other hand, the spray-deposited result at a relatively high pressure (for example, 730 torr) is obtained. And a uniform particle size distribution over the spray deposited layer thickness without any banding of the particles is guaranteed.
【0053】本発明実施の数例を示し、その詳細につい
て説明してきたが、添付の請求項でも示す如く、本発明
の趣旨と範囲を逸脱すること無く、種々の変形と修正が
考え得ることは了解されるであろう。Although several embodiments of the present invention have been shown and described in detail, various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, as set forth in the appended claims. Will understand.
【0054】即ち、特定のスプレー構成装置を用いた、
上記欠陥を解決する吹付注型方法と注型装置の提供にあ
り、その構成特色としては例えば改良のスプレー用コレ
クター、コレクター面向き、コレクター加熱、湯だまり
用フイルターおよびスプレー室圧力コントロール技術に
係わる、ただしこれに限定されぬスプレー要素等が挙げ
られるが、このコントロール技術によればスプレー室を
飛行する噴霧スプレーおよびスプレー室に設けたコレク
ター上に蒸着されるスプレー材料を一層効果的にコント
ロールすることが出来る。That is, using a specific spray composition device,
It is an object of the present invention to provide a spray casting method and a casting apparatus that solves the above-mentioned deficiencies, and has a configuration feature related to, for example, an improved spray collector, a collector surface orientation, a collector heating, a filter for a hot water pool, and a spray chamber pressure control technology. However, the present invention is not limited to such spray elements.However, according to the control technique, it is possible to more effectively control the spray material flying on the spray chamber and the spray material deposited on the collector provided in the spray chamber. I can do it.
【0055】本発明で一実施例を想定しているが、これ
によればスプレーアトマイザー(噴霧装置)の振動およ
び(または)コレクターの向きをコントロールして、内
径部の裂け目気孔率を低めることにより、スプレー蒸着
物の質を高める結果。選定鋭角取り付けによる外面を備
えた蒸着物前縁が得られる。また本発明では別実施例を
想定しており、これによれば同じ目的のもとに、蒸着物
の前縁近くに据えたコレクターを機能的に加熱してい
る。この場合コレクターは断熱性とし、さらに別実施例
に見られるごとくコレクターの熱膨脹に対しても相容性
を示す構成としている。なお追加実施例では、走査アト
マイザーの走査速度と走査距離とをコレクターの回転速
度に従属組合せ操作している。実質のアトマイザー滞留
時間(噴霧時間)もコレクターの回転速度の増大に対し
て低めている。さらにフイルター機構を内臓した湯だま
りを取り付け、静定濾過溶融体をアトマイザーに供給し
て更に利点を添えている。According to the present invention, one embodiment is assumed. According to this, the vibration of the spray atomizer (spraying device) and / or the direction of the collector is controlled to reduce the porosity of the crack in the inner diameter portion. The result of enhancing the quality of spray deposits. A deposit leading edge with an outer surface with a selected sharp mounting is obtained. The present invention also envisages another embodiment, according to which the collector mounted close to the leading edge of the deposit is functionally heated for the same purpose. In this case, the collector is heat-insulating, and as shown in another embodiment, the collector is compatible with the thermal expansion of the collector. In addition, in the additional embodiment, the scanning speed and the scanning distance of the scanning atomizer are controlled depending on the rotation speed of the collector. The actual atomizer residence time (spray time) is also reduced with increasing collector rotation speed. Further, a hot-water pool with a built-in filter mechanism is attached, and the statically filtered melt is supplied to the atomizer for further advantages.
【0056】本発明の特定実施例では、好ましいことに
圧力コントロール技術を援用しているが、これに依れば
コレクター上に噴霧金属または合金をスプレー蒸着させ
る際、スプレー室はその場で排気するようにし、スプレ
ー室中の不活性または非反応性ガス分圧を400トルを
上回らないよう、好ましくは約10から約400トル以
下の範囲に設定する。この低めのスプレー室内のガス分
圧により、スプレー室内飛行の噴霧スプレー温度および
スプレー室内のコレクター上に蒸着するスプレー材料温
度を比較的高めに保持する。なお蒸着物中に埋封された
ガス量は、大気圧近くでスプレーした蒸着物内ガス量よ
り少ない。溶融金属または合金の噴霧用スプレーは、吹
付けガス例えばアルゴンまたは溶融体に不活性または反
応しないその他ガスを使って、溶融体を噴霧装置に向け
供給発生させ、溶融体は溶融液滴として約400トル以
下のスプレー室中に噴霧化させる。スプレー室は初期
(裏込め)不活性または非反応性ガス分圧を持たせる。
この後スプレー室中のガス分圧は現場で排気し、噴霧ス
プレーからは導入噴霧ガスを除去して、コレクター上に
噴霧スプレーを吹付蒸着する間にスプレー室は約400
トル以下に保たれる。回転対称性のリングおよびチュー
ブ等の吹付注型品の場合、コレクターをスプレー装置に
対しシングルパス形態でこれらを回転移動させることも
出来る。The particular embodiment of the present invention preferably employs pressure control techniques, which allow the spray chamber to be evacuated in-situ when spray depositing the sprayed metal or alloy on the collector. Thus, the inert or non-reactive gas partial pressure in the spray chamber is set to no more than 400 Torr, preferably in the range of about 10 to about 400 Torr or less. This lower gas pressure in the spray chamber keeps the spray spray temperature in the spray chamber and the spray material temperature deposited on the collector in the spray chamber relatively high. Note that the amount of gas embedded in the deposit is smaller than the amount of gas in the deposit sprayed at near atmospheric pressure. Sprays for spraying molten metals or alloys use a blowing gas, such as argon or other gas that is inert or non-reactive with the melt, to deliver the melt to a spraying device, which melts as about 400 molten droplets. Atomize into a spray chamber below Torr. The spray chamber has an initial (backfill) inert or non-reactive gas partial pressure.
Thereafter, the gas partial pressure in the spray chamber is exhausted on site, the introduced spray gas is removed from the spray spray, and the spray chamber is sprayed on the collector for about 400 hours during vapor deposition.
It is kept below torr. In the case of spray castings such as rotationally symmetric rings and tubes, the collectors can also be rotated in a single pass configuration with respect to the spray device.
【0057】本発明の吹付注型方法と装置によれば、比
較的高温の吹付けスプレーおよび蒸着物が得られ、蒸着
物中の埋封気孔も少なく出来、スプレー蒸着時のコレク
ター面近くの内径部裂け目空隙も低められ、スプレー蒸
着時の蒸着物中の熱平衡状態も改善される。According to the spray casting method and apparatus of the present invention, a relatively high-temperature spray spray and a deposit can be obtained, the number of embedded pores in the deposit can be reduced, and the inner diameter near the collector surface during spray deposition can be reduced. Crevice gaps are also reduced, and the thermal equilibrium state in the deposit during spray deposition is improved.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなように、ス
プレー室内に設けたコレクターに向け噴霧金属または合
金のスプレーを行い、このコレクター上に蒸着させた金
属または合金の前縁部分を、該金属または合金の吹付軸
への直交軸に対し約10°から30°までの鋭角をなす
如くコントロールし、コレクター上にスプレーを集積
し、蒸着層を集めて注型品を形成させたことにより、特
定のスプレー構成装置を用いた、上記欠陥を解決する吹
付注型方法と注型装置の提供にあり、その構成特色とし
ては例えば改良のスプレー用コレクター、コレクター面
向き、コレクター加熱、湯だまり用フイルターおよびス
プレー室圧力コントロール技術に関わる、ただしこれに
限定さぬスプレー要素等が挙げられるが、このコントロ
ール技術によればスプレー室を飛行する噴霧スプレーお
よびスプレー室に設けたコレクター上に蒸着されるスプ
レー材料を一層効果的にコントロールし得る。As is apparent from the above detailed description, the sprayed metal or alloy is sprayed toward the collector provided in the spray chamber, and the leading edge portion of the metal or alloy deposited on the collector is replaced with the metal. Or, control by forming an acute angle of about 10 ° to 30 ° with respect to the axis perpendicular to the axis of spraying of the alloy, accumulate the spray on the collector, collect the deposited layer and form the cast product, It is an object of the present invention to provide a spray casting method and a casting apparatus for solving the above-mentioned defects by using a spray constituting apparatus, and the constitutional features thereof include, for example, an improved spray collector, a collector surface orientation, a collector heating, a filter for a hot water pool and Spray elements related to, but not limited to, spray chamber pressure control technology include, but are not It is possible to more effectively control the spray material flying on the spray chamber and the spray material deposited on the collector provided in the spray chamber.
【図1】本発明の低ガス分圧のコントロール技術を実施
するにあたり、本発明の実施例に準じた装置の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention when implementing a low gas partial pressure control technique of the present invention.
【図2】本発明を実施する場合の噴霧装置(アトマイザ
ー)と湯だまりとの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a spray device (atomizer) and a basin when the present invention is carried out.
【図2A】図2の要部拡大図である。FIG. 2A is an enlarged view of a main part of FIG. 2;
【図3】スプレー溶融体用の一コレクターの断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of one collector for a spray melt.
【図4A】スプレー状態のままの、400トル圧状態
で、略20インチ径のマンドレル上にスプレー操作し
た、IN718ニッケル系超合金材料の特性写真であ
る。FIG. 4A is a characteristic photograph of an IN718 nickel-base superalloy material sprayed on a mandrel having a diameter of approximately 20 inches at a pressure of 400 Torr while being sprayed.
【図4B】400トル圧のもので、スプレー操作したま
まのIN718ニッケル系超合金材料の、粒度と気孔率
を示す顕微鏡写真である。FIG. 4B is a photomicrograph showing grain size and porosity of an IN718 nickel-based superalloy material at 400 Torr pressure and as sprayed.
【図4C】スプレー状態のままの、730トル圧状態
で、略20インチ径のマンドレル上にスプレー操作し
た、IN718ニッケル系超合金材料の特性写真であ
る。FIG. 4C is a photograph of the characteristics of an IN718 nickel-base superalloy material sprayed on a mandrel of approximately 20 inches diameter at 730 Torr pressure, as sprayed.
【図4D】730トル圧のもとで、スプレー操作したま
まのIN718ニッケル系超合金材料の、粒度と気孔率
を示す顕微鏡写真である。FIG. 4D is a photomicrograph showing grain size and porosity of IN718 nickel-based superalloy material as sprayed at 730 torr.
【図5A】電子ビーム溶接熱を受け、400トルでスプ
レーした、熱間等静圧吹付注型のWaspaloyニッ
ケル系の超合金材料について示した顕微鏡写真である。FIG. 5A is a photomicrograph showing a hot isostatically sprayed Waspaloy nickel-based superalloy material sprayed at 400 torr under electron beam welding heat.
【図5B】電子ビーム溶接熱を受け、730トルでスプ
レーした、熱間等静圧吹付注型のWaspaloyニッ
ケル系の超合金材料について示した顕微鏡写真である。FIG. 5B is a micrograph showing a hot isostatically sprayed Waspaloy nickel-based superalloy material sprayed at 730 torr, receiving electron beam welding heat.
【図6A】本発明の実施に役立つDCプラズマ加熱トー
チの側面図である。FIG. 6A is a side view of a DC plasma heating torch useful for practicing the present invention.
【図6B】図6Aの予熱用トーチの平面図である。FIG. 6B is a plan view of the preheating torch of FIG. 6A.
【図6C】図6Aの予熱用トーチの正面端面図である。FIG. 6C is a front end view of the preheating torch of FIG. 6A.
【図7】図7(A)は、コレクター面に25゜の角度を
(図1のAA角参照)なし、また、この場合蒸着物の中
央部分は45゜の角度をなし、約20インチ径のテーパ
ー状コレクター面上に、730トル圧のものでスプレー
したままの、IN718ニッケル系超合金材料の顕微鏡
写真である。図7(B)は、コレクター面に45゜の角
度をなし、また、この場合蒸着物の中央部分は25゜の
角度をなし、約20インチ径のテーパー状コレクター面
上に、730トル圧のもとでスプレーしたままの、IN
718ニッケル系超合金材料の顕微鏡写真である。FIG. 7 (A) shows an angle of 25 ° (see AA angle in FIG. 1) at the collector surface, and in this case the central part of the deposit forms an angle of 45 °, approximately 20 inches in diameter. 5 is a photomicrograph of an IN718 nickel-base superalloy material as sprayed at 730 torr on the tapered collector surface of FIG. FIG. 7B shows an angle of 45 ° to the collector surface, where the central portion of the deposit forms an angle of 25 ° and a 730 Torr pressure on the approximately 20 inch diameter tapered collector surface. IN as sprayed
It is a microscope picture of 718 nickel system superalloy material.
【図8】図8(A)は中央部分が25゜の角度をなす
(図1のAA角参照)約20インチ径のテーパー状コレ
クター面上に、400トル圧のもとでスプレーしたまま
のIN718ニッケル系超合金材料の顕微鏡写真であ
る。図8(B)は中央部分が25゜の角度をなす(図1
のAA角参照)約20インチ径のテーパー状コレクター
面上に、400トル圧のもとでスプレーしたままのIN
718ニッケル系超合金材料の顕微鏡写真である。FIG. 8A shows a spray sprayed at 400 torr on a tapered collector surface approximately 20 inches in diameter with a central portion forming an angle of 25 ° (see AA angle in FIG. 1). It is a microscope picture of IN718 nickel system superalloy material. FIG. 8 (B) shows that the central portion forms an angle of 25 ° (FIG. 1).
AA angle of about 20 inches) on a tapered collector surface as sprayed under 400 Torr pressure
It is a microscope picture of 718 nickel system superalloy material.
【図9A】スプレー注型蒸着物を有するコレクター外面
と、噴射ノズルのスプレー角の増分を示した振動サイク
ルとを示す図である。FIG. 9A illustrates a collector outer surface having a spray cast deposit and an oscillating cycle showing the spray angle increment of the injection nozzle.
【図9B】振動スプレーサイクルの結果、コレクター外
面に集中したスプレー分布の重なり合い状態を示す図で
ある。FIG. 9B is a diagram illustrating an overlap state of the spray distribution concentrated on the outer surface of the collector as a result of the vibration spray cycle.
10 坩堝 14 湯だまり 17 フイルター 18 アトマイザ 30 コレクター 10 crucible 14 hot water pool 17 filter 18 atomizer 30 collector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド エイ. クック アメリカ合衆国 49420 ミシガン州 ハ ート エヌ. アップル ストリート 23 番地 (72)発明者 デヴィッド ピー. インガーソル アメリカ合衆国 49437 ミシガン州 モ ンターギュ インディアン ベイ ロード 8651番地 (72)発明者 ジャック ダブリュー. ヴァン ヒース ト アメリカ合衆国 49457 ミシガン州 ツ イン レイク ホルトン ダック レイク ロード 4848番地 (72)発明者 ロバート ディ. アディア アメリカ合衆国 49448 ミシガン州 ヌ ニカ イー. ポンタルナ ロード 8395 番地 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor David A. Cook United States 49420 Heart, Michigan. 23 Apple Street (72) Inventor David P. Ingersoll United States 49437 Montague, Michigan Indian Bay Road 8651 (72) Inventor Jacques-W. Van Heath United States 49457 Michigan Twin Lake Holton Duck Lake Road 4848 (72) Inventor Robert Di. Adia United States 49448 Nunica, Michigan e. 8395 Pontarna Road
Claims (18)
噴霧金属または合金のスプレーを行い、このコレクター
上に蒸着させた金属または合金の前縁部分を、該金属ま
たは合金の吹付軸への直交軸に対し約10°から30°
までの鋭角をなす如くコントロールし、コレクター上に
スプレーを集積し、蒸着層を集めて注型品を形成させる
ことからなることを特徴とする吹付注型方法。A metal or alloy spray is sprayed toward a collector provided in a spray chamber, and a front edge portion of the metal or alloy deposited on the collector is set to an axis orthogonal to a spray axis of the metal or alloy. About 10 ° to 30 °
A spray casting method, comprising forming a spray on a collector, collecting vapor deposited layers, and forming a cast product.
トロールして該前縁部分を形成させ、該サイクルに数回
の継続振動を持たせ、この振動角度を先行の振動に対し
て増大させ該前縁部分を形成させることを特徴とする請
求項1に記載の吹付注型方法。2. Controlling the oscillation cycle of the scanning atomizer to form the leading edge portion, giving the cycle several continuous oscillations, and increasing the oscillation angle with respect to the preceding oscillation to increase the leading edge portion. The spray casting method according to claim 1, wherein
ーの回転速度に従属させ、アトマイザーの滞留時間を該
コレクターの回転速度の増加に対して低めていくことを
特徴とする請求項2に記載の吹付注型方法。3. The spraying method according to claim 2, wherein the scanning speed of the atomizer is made dependent on the rotation speed of the collector, and the residence time of the atomizer is reduced as the rotation speed of the collector increases. Casting method.
レクター面を水平方向に対し約10°から約30°の範
囲で鋭角をなす如く配設することを特徴とする請求項1
に記載の吹付注型方法。4. The method according to claim 1, wherein the collector is placed in a spray chamber, and the collector surface is disposed at an acute angle in a range of about 10 ° to about 30 ° with respect to a horizontal direction.
Spray casting method described in 1.
た軸機構に取り付けることを特徴とする請求項4に記載
の吹付注型方法。5. The spray casting method according to claim 4, wherein the method is attached to a shaft mechanism inclined at about 10 ° to about 30 ° with respect to a horizontal plane.
を特徴とする請求項4に記載の吹付注型方法。6. The method of claim 4, wherein the collector surface is a tapered cone.
スプレー室内のガス分圧を約10トルから約400トル
以下の範囲に保ち、同伴ガス量を低めることによりコレ
クター上の蒸着物の気孔率を効果的に低める如く、スプ
レー室中のスプレー温度を高めることを特徴とする請求
項1に記載の吹付注型方法。7. When spraying to a collector, the partial pressure of gas in the spray chamber is maintained in a range of about 10 torr to about 400 torr or less, and the porosity of the deposit on the collector is reduced by reducing the amount of entrained gas. 2. The method according to claim 1, wherein the temperature of the spray in the spray chamber is increased so as to lower the temperature.
ス分圧を約10トルと約400トルの間に保ち、コレク
ター上の蒸着物の内側部の裂け目を効果的に低める如く
スプレー室中のスプレー温度を高めることを特徴とする
請求項7に記載の吹付注型方法。8. The spray temperature in the spray chamber when spraying to the collector, keeping the gas partial pressure between about 10 Torr and about 400 Torr and effectively reducing the crevices inside the deposit on the collector. The spray casting method according to claim 7, wherein
移動するコレクターに対し、噴霧金属または合金のスプ
レーを発生させるアトマイザーを走査させ、コレクター
を回転し軸方向に移動させ、先行する振動に比し、振動
角度を高める数回の継続振動から成るサイクル内でアト
マイザーを振動させ、コレクターを回転させると共にこ
れを軸方向に移動させてサイクル操作を反復し、スプレ
ーをコレクター上に集中して蒸着物を集め、注型品を形
成したことを特徴とする吹付注型方法。9. A rotating and axially moving collector provided in the spray chamber is scanned by an atomizer for generating a spray of a spray metal or alloy, and the collector is rotated and axially moved to prevent the preceding vibration. The atomizer is vibrated in a cycle consisting of several continuous vibrations to increase the vibration angle, and the collector is rotated and moved in the axial direction to repeat the cycle operation, and the spray is concentrated on the collector A spray casting method comprising collecting objects and forming a cast product.
の吹付軸への直交軸に対し、約10〜30°の範囲で鋭
角をなす蒸着金属または合金の前縁部分を備えた蒸着物
を構成したことを特徴とする請求項9に記載の吹付注型
方法。10. A vapor-deposit having a leading edge portion of a vapor-deposited metal or alloy formed at an angle of about 10 to 30 ° with respect to an axis perpendicular to a spray axis of the metal or alloy by adjusting a vibration angle. The spray casting method according to claim 9, wherein the method is configured.
コレクターの一回転に対しそれぞれの振動を起させるこ
とを特徴とする請求項9に記載の吹付注型方法。11. Regardless of the rotational speed of the collector,
The spray casting method according to claim 9, wherein each vibration is caused for one rotation of the collector.
し噴霧金属または合金をスプレーし、該蒸着物の形成に
応じて該蒸着物の前縁部付近でコレクターを加熱し、ス
プレーをコレクターに集中し、前縁を備えた蒸着物を構
成したことを特徴とする構成の吹付注型方法。12. Spraying a spray metal or alloy onto a collector installed in a spray chamber, heating the collector near a front edge of the deposit according to the formation of the deposit, concentrating the spray on the collector, A spray casting method having a configuration in which a deposit having a leading edge is formed.
しDCプラズマアークトーチのプリュームを集中させる
ことにより、コレクターを加熱する請求項12に記載の
吹付注型方法。13. The method of claim 12, wherein the collector is heated by concentrating a plume of a DC plasma arc torch on the collector near the leading edge of the deposit.
レクター部材、該空間内に取り付けの断熱材および該外
側コレクター部材の軸方向熱膨脹に対する適合装置構成
の、噴霧金属または合金のスプレー受入れ用のコレクタ
ーを設けたことを特徴とする注型装置。14. An apparatus for receiving spray of spray metal or alloy comprising an inner tubular member, an outer collector member separated by a space, insulation material mounted in the space, and a device adapted for axial thermal expansion of the outer collector member. A casting device characterized by having a collector.
けた端板を備え、該端板を複数軸の方向に伸長し、調節
可能のコネクターを用い該内側筒状部材に連結し、各コ
ネクターと該端版間に取り付けた圧縮性座金を使って該
熱膨脹を吸収することを特徴とする請求項14に記載の
注型装置。15. An end plate provided near an axial end of said outer collector member, said end plate extending in a plurality of axes and connected to said inner tubular member by means of adjustable connectors. The casting apparatus according to claim 14, wherein the thermal expansion is absorbed by using a compressible washer mounted between the end plate and the end plate.
する湯だまりを備え、この湯だまりには内蔵のセラミッ
ク濾過機を備えて湯だまり内に注入(鋳込み)室を構成
させ、該注入室は溶融体源から溶融体を受入れ、更に該
溶融体スプレー装置に連結した溶融体排出ノズルの上方
に静定室を設け、これに静定溶融体を供給することを特
徴とする注型装置。16. A basin for supplying a melt to an apparatus for spraying a melt, wherein the basin is provided with a built-in ceramic filter to form a pouring (casting) chamber in the basin. A casting apparatus for receiving a melt from a melt source, further providing a static chamber above a melt discharge nozzle connected to the melt spray device, and supplying the static chamber to the static chamber.
備えた直立セラミックフイルターの一つを内蔵し、これ
により溶融体を濾過することを特徴とする請求項16に
記載の注型装置。17. The casting apparatus according to claim 16, wherein the ceramic filter incorporates one of the upright ceramic filters with a regulated pore size, thereby filtering the melt.
ルター幅長を利用して、セラミック濾過機を湯だまりの
側面部に据え付けることを特徴とする請求項16に記載
の注型装置。18. The casting apparatus according to claim 16, wherein the ceramic filter is mounted on a side portion of the basin using a width of a filter to be inserted into a slot in the basin.
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