特許 5918804 真空遠心鋳造方法およびその装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5918804

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】真空遠心鋳造方法およびその装置

(51)【国際特許分類】

   B22D 13/06 20060101AFI20160428BHJP

   B22D 13/10 20060101ALI20160428BHJP

   B22C 7/02 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   B22D13/06 B

   B22D13/06 M

   B22D13/10 505A

   B22C7/02 102

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-101051(P2014-101051)

(22)【出願日】2014年5月15日

(65)【公開番号】特開2014-226727(P2014-226727A)

(43)【公開日】2014年12月8日

【審査請求日】2014年5月15日

(31)【優先権主張番号】102117646

(32)【優先日】2013年5月17日

(33)【優先権主張国】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】514122281

【氏名又は名称】エフエス プレシジョン テック カンパニー、エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100067448

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 スミ子

(74)【代理人】

【識別番号】100167117

【弁理士】

【氏名又は名称】打越 佑介

(74)【代理人】

【識別番号】100186886

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 嗣畝子

(72)【発明者】

【氏名】蒋 銘瑞

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３０１５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５０−０５０８１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−０４９６６３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １３／００−１３／１２

Ｂ２２Ｄ ３３／００−４７／０２

Ｂ２２Ｃ ５／００− ９／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一個のワックスコア（６）を準備し、上記ワックスコア（６）は一個の坩堝コア（６１）と一個の鋳造品コア（６２）を含み、上記坩堝コア（６１）の環状周面に一個の第一連接部（６１１）が設けられ、上記鋳造品コア（６２）に一個の第二連接部（６２１）が設けられ、上記第一連接部（６１１）と上記第二連接部（６２１）は相対的に一体になるように連接され、上記ワックスコア（６）の表面において一個の被覆層（７）を形成する段階と、
上記ワックスコア（６）と被覆層（７）に対して加熱してワックスを熔け出す段階と、
上記脱ろうを完成した被覆層（７）を高温で焼結して上記シェルモールド（４）を形成し、上記シェルモールド（４）は一体に連接される坩堝部（４１）とキャビティー部（４２）を有するシェルモールド（４）の成形段階と、
一個のシェルモールド（４）を一個の回転プラットフォーム（３）に位置決めして配置し、上記シェルモールド（４）は互いに連通する一個の坩堝部（４１）と一個のキャビティー部（４２）を含み、上記回転プラットフォーム（３）は一個の軸方向で回転自在な回転軸（２）に連接される段階と、
一個の金属鋳塊（Ｐ）を上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）に配置し、真空環境で上記金属鋳塊（Ｐ）を金属液体（Ｎ）になるように加熱して熔融する段階と、
上記回転軸（２）を駆動して上記回転プラットフォーム（３）を連動して回動することにより、熔融の金属液体（Ｎ）を上記シェルモールド（４）のキャビティー部（４２）の中に流入させる段階と、
上記回転軸（２）のスピードを緩めて停止し、上記鋳込みを完成したシェルモールド（４）を取り出す段階と、上記シェルモールド（４）を破壊して一個の鋳造品を取得する段階と
を含むことを特徴とする真空遠心鋳造方法。

【請求項2】

上記金属鋳塊（Ｐ）は活性金属からなることを特徴とする請求項１に記載の真空遠心鋳造方法。

【請求項3】

上記シェルモールド（４）の内層材料は酸化イットリウム、安定化ジルコニアまたは酸化アルミニウムの耐火材料からなることを特徴とする請求項１に記載の真空遠心鋳造方法。

【請求項4】

上記シェルモールド（４）の外層材料は不可避不純物を含むムル石からなり、その酸化アルミニウムの含有量は４５％〜６０％で、二酸化ケイ素の含有量は５５％〜４０％であることを特徴とする請求項１に記載の真空遠心鋳造方法。

【請求項5】

上記シェルモールド（４）の外層材料は不可避不純物を含む二酸化ケイ素からなり、その二酸化ケイ素の含有量は９５％以上に達することを特徴とする請求項１に記載の真空遠心鋳造方法。

【請求項6】

一個の真空炉（１）、一個の回転軸（２）、一個の回転プラットフォーム（３）、一個のシェルモールド（４）と一個のヒーター（５）を含む真空遠心鋳造装置であって、上記真空炉（１）の内部には一個の収容室（１１）が含まれ、上記回転軸（２）は軸方向で回動自在に上記収容室（１１）の中に設けられ、上記回転プラットフォーム（３）には互いに連接する一個の軸接合部（３１）と一個の位置決め部（３２）が設けられ、上記回転プラットフォーム（３）は上記軸接合部（３１）によって上記回転軸（２）と連接し、かつ上記回転軸（２）と同時に回転し、上記シェルモールド（４）には互いに連通する一個の坩堝部（４１）と一個のキャビティー部（４２）が含まれ、上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）とキャビティー部（４２）は一体に連接する形態に形成され、上記シェルモールド（４）は上記回転プラットフォーム（３）の位置決め部（３２）に位置決めして配置され、かつ上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）はキャビティー部（４２）よりも上記回転プラットフォーム（３）の軸接合部（３１）により近接する位置に配設し、上記ヒーター（５）は上記収容室（１１）の中に設けられ、上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）に対して加熱を行うのに用いられることを特徴とする真空遠心鋳造装置。

【請求項7】

上記回転軸（２）は円柱形の一個の本体（２１）を含み、上記本体（２１）の一端には一個の回転止め部（２２）が形成され、上記本体（２１）と回転止め部（２２）の径方向の断面形状は異なり、上記回転止め部（２２）の径方向断面の面積が本体（２１）の径方向断面の面積よりも小さいことにより、本体（２１）と回転止め部（２２）との間の本体（２１）の端面には一個の当接部（２３）が形成され、上記回転プラットフォーム（３）は上記回転止め部（２２）に結合されて上記当接部（２３）に当接されることを特徴とする請求項６に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項8】

上記回転プラットフォーム（３）の軸接合部（３１）には一個の貫穿孔（３１１）が設けられ、上記貫穿孔（３１１）の半径方向の断面形態と上記回転軸（２）の回転止め部の半径方向の断面形態は互いに対応し、上記回転プラットフォーム（３）は上記軸接合部（３１）の貫穿孔（３１１）によって上記回転軸（２）の回転止め部（２２）に嵌合して連接することを特徴とする請求項７に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項9】

上記回転プラットフォーム（３）の位置決め部（３２）には一個の坩堝位置決め部（３２ａ）と一個のキャビティー位置決め部（３２ｂ）が含まれ、上記坩堝位置決め部（３２ａ）は上記軸接合部（３１）と上記キャビティー位置決め部（３２ｂ）の間に位置し、上記軸接合部（３１）、坩堝位置決め部（３２ａ）とキャビティー位置決め部（３２ｂ）は上記回転軸（２）の半径方向に従って延伸して配列することを特徴とする請求項６に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項10】

上記坩堝位置決め部（３２ａ）には一個の配置孔（３２１）が設けられ、上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）は上記配置孔（３２１）の中に穿設され、上記キャビティー位置決め部（３２ｂ）には一個の収容溝（３２２）が設けられ、上記シェルモールド（４）のキャビティー部（４２）を収容するのに用いられることを特徴とする請求項９に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項11】

上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）の内部には一個の収容空間（４１１）が含まれ、上記坩堝部（４１）の環状周面には一個の第一連接管（４１２）が設けられ、上記第一連接管（４１２）は上記収容空間（４１１）と連通し、上記シェルモールド（４）のキャビティー部（４２）の内部には一個のキャビティー（４２１）が含まれ、上記キャビティー部（４２）には一個の第二連接管（４２２）が設けられ、上記第二連接管（４２２）は上記キャビティー部（４２）と連通し、上記第一連接管（４１２）と上記第二連接管（４２２）は互いに連接して上記収容空間（４１１）と上記キャビティー部（４２）を連通することを特徴とする請求項６に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項12】

シェルモールド（４”）の坩堝部（４１”）は内側壁面上端縁に沿って一個の環状リップ（４１３）が突設され、上記環状リップ（４１３）は第一連接管（４１２”）の上端部分に直線的に連続することを特徴とする請求項１１に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項13】

上記環状リップ（４１３）は上記坩堝部（４１”）の半径方向に沿って延伸することを特徴とする請求項１２に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項14】

上記第一連接管（４１２”）は上記坩堝部（４１”）の上端縁に連接され、上記環状リップ（４１３）は上記坩堝部（４１”）の上端縁に設けられることを特徴とする請求項１２に記載の真空遠心鋳造装置。

【請求項15】

上記ヒーター（５）は一個の高周波コイルからなり、かつ一個の昇降制御器（Ｌ）によって上記ヒーター（５）を連動して上記収容室（１１）の中において移動することにより、上記ヒーター（５）が上記シェルモールド（４）の坩堝部（４１）の外周を取り囲むか否かを制御することを特徴とする請求項６〜１１の何れかに記載の真空遠心鋳造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、精密鋳造方法およびその装置に関するもので、特に、真空遠心鋳造方法およびその装置に係るものである。

【背景技術】

【0002】

一般的に、精密鋳造の多くは大気の中で行なわれ、高周波誘導炉（High Frequency Induction Furnace）によって迅速に金属鋳塊を熔融し、それから静態重力の鋳込みと合わせて行なうものである。しかしながら、金属鋳塊にアルミニウム、銅、銀などの活性金属（Reactive Metal）が含まれている場合、上記活性金属の酸素に対する活性が大きく、熔融過程において酸素と劇烈な酸化反応を生じ易いため、鋳造品に屑穴または反応気孔が生じてしまうという問題点があった。一方、劇烈な酸化反応によって金属液体のシェルモールド内における流動性が低くなり、鋳込み不足によって鋳造品の成形の歩留りが低くなったり、または冷え止り（Cold Shut）が生じたりすることにより、鋳造品に隙間が生じてしまうという問題があった。

【0003】

このような問題を解決すべく、上記金属鋳塊に活性金属が含まれるとき、通常として選択的に真空の環境で熔融過程が行われる。現在、業界でよく使用される真空鋳造は大別して真空アーク融解（Vacuum Arc Melting）とインダクション・スカルメルティング（Induction Skull Melting）の二種類が含まれる。しかしながら、真空アーク融解またはインダクション・スカルメルティングであっても、その熔融過程では金属鋳塊を熔融する器具としてその多くは水冷銅坩堝を使用するものであり、上記水冷銅坩堝によって金属の過熱度（Degree of Superheat）を下げてしまうため、金属液体は新たに水冷銅坩堝の内表面において凝固し、さらに肉厚を有する一層の殻体（すなわち凝固殻である）が生成されるため、上記金属鋳塊が鋳造品に転換する比率が低くなり、注入型材料の浪費になるとともに、鋳造コストが高くなるという問題があった。

【0004】

そして、その内の一個の実施例はすでに中華民国公開第２０１２３３４６６号（特許文献１参照）の「材料入り熔融および鋳込みシステムと方法」において掲示されている。そのため、特に上記金属鋳塊に例えばチタン、ニッケルまたはコバルトなどの高価な成分を含む場合、注入型材料と鋳造品の間の転換率をいかに高めることができるかは、改善すべき課題となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】中華民国公開第２０１２３３４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明はこのような問題点に鑑みて発明されたものであって、その目的とするところは、金属液体に劇烈な酸化反応が生じるのを避けることができ、さらに注入型材料と鋳造品の間の転換率を高めることにより注入型材料の浪費を避けることができ、それにより、鋳造品の歩留りを有効に高めることができるとともに、鋳造のコストを低く抑えることができる真空遠心鋳造方法およびその装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明による真空遠心鋳造方法は、一個のシェルモールドを一個の回転プラットフォームに位置決めして配置する。上記シェルモールドは互いに連通する一個の坩堝部と一個のキャビティー部を含む。上記回転プラットフォームは一個の軸方向で回転自在な回転軸に連接される段階と、一個の金属鋳塊を上記シェルモールドの坩堝部に配置し、真空環境で上記金属鋳塊を金属液体になるように加熱して熔融する段階と、上記回転軸を駆動して上記回転プラットフォームを連動して回動することにより、熔融の金属液体を上記シェルモールドのキャビティー部の中に流入させる段階と、上記回転軸のスピードを緩めて停止し、上記鋳込みを完成したシェルモールドを取り出す段階と、上記シェルモールドを破壊して一個の鋳造品を取得する段階とを含む。

【0008】

また、本発明による真空遠心鋳造方法は、上記金属鋳塊が活性金属からなることもできる。また、上記シェルモールドの成形段階は、一個のワックスコアを準備し、上記ワックスコアは一個の坩堝コアと一個の鋳造品コアを含み、上記坩堝コアの環状周面に一個の第一連接部が設けられ、上記鋳造品コアに一個の第二連接部が設けられ、上記第一連接部と上記第二連接部は相対的に一体になるように連接され、上記ワックスコアの表面において一個の被覆層を形成する段階と、上記ワックスコアと被覆層に対して加熱してワックスを熔け出す段階と、上記脱ろうを完成した被覆層を高温で焼結して上記シェルモールドを形成し、上記シェルモールドは一体に連接される坩堝部とキャビティー部を有する段階とを含むこともできる。また、上記シェルモールドの内層材料は酸化イットリウム、安定化ジルコニアまたは酸化アルミニウムなどの耐火材料からなることもできる。また、上記シェルモールドの外層材料は不可避不純物を含むムル石からなり、その酸化アルミニウムの含有量は４５％〜６０％で、二酸化ケイ素の含有量は５５％〜４０％であることもできる。また、上記シェルモールドの外層材料は不可避不純物を含む二酸化ケイ素からなり、その二酸化ケイ素の含有量は９５％以上に達することもできる。

【0009】

本発明による真空遠心鋳造装置は、一個の真空炉、一個の回転軸、一個の回転プラットフォーム、一個のシェルモールドと一個のヒーターを含む。上記真空炉の内部には一個の収容室が含まれ、上記回転軸は軸方向で回動自在に上記収容室の中に設けられ、上記回転プラットフォームには互いに連接する一個の軸接合部と一個の位置決め部が設けられ、上記回転プラットフォームは上記軸接合部によって上記回転軸と連接し、かつ上記回転軸と同時に回転し、上記シェルモールドには互いに連通する一個の坩堝部と一個のキャビティー部が含まれる。上記シェルモールドは上記回転プラットフォームの位置決め部に位置決めして配置され、かつ上記シェルモールドの坩堝部はキャビティー部よりも上記回転プラットフォームの軸接合部により近接する位置に配設し、上記ヒーターは上記収容室の中に設けられ、上記シェルモールドの坩堝部に対して加熱を行うのに用いられる。

【0010】

また、本発明による真空遠心鋳造装置は、上記回転軸（２）は円柱形の一個の本体（２１）を含み、上記本体（２１）の一端には一個の回転止め部（２２）が形成され、上記本体と回転止め部の半径方向の断面形状は異なることにより、本体（２１）と回転止め部（２２）との間の本体（２１）の端面には一個の当接部が形成され、上記回転プラットフォームは上記回転止め部に結合されて上記当接部に当接されることもできる。また、上記回転プラットフォームの軸接合部には一個の貫穿孔が設けられ、上記貫穿孔の半径方向の断面形態と上記回転軸の回転止め部の半径方向の断面形態は互いに対応し、上記回転プラットフォームは上記軸接合部の貫穿孔によって上記回転軸の回転止め部に嵌合して連接することもできる。また、上記回転プラットフォームの位置決め部には一個の坩堝位置決め部と一個のキャビティー位置決め部が含まれ、上記坩堝位置決め部は上記軸接合部と上記キャビティー位置決め部の間に位置し、上記軸接合部、坩堝位置決め部とキャビティー位置決め部は上記回転軸の半径方向に従って延伸して配列することもできる。

【0011】

また、本発明による真空遠心鋳造装置は、上記坩堝位置決め部に一個の配置孔が設けられ、上記シェルモールドの坩堝部は上記配置孔の中に穿設され、上記キャビティー位置決め部には一個の収容溝が設けられ、上記シェルモールドのキャビティー部を収容するのに用いられることもできる。また、上記シェルモールドの坩堝部の内部には一個の収容空間が含まれ、上記坩堝部の環状周面には一個の第一連接管が設けられ、上記第一連接管は上記収容空間と連通し、上記シェルモールドのキャビティー部の内部には一個のキャビティーが含まれ、上記キャビティー部には一個の第二連接管が設けられ、上記第二連接管は上記キャビティー部と連通し、上記第一連接管と上記第二連接管は互いに連接して上記収容空間と上記キャビティー部を連通することもできる。

【0012】

また、本発明による真空遠心鋳造装置は、上記シェルモールドの坩堝部とキャビティー部は一体に連接する形態に形成されることもできる。また、シェルモールドが互いに連接する第一連接管と第二連接管は一個のカラーによって連接して固定されることもできる。また、シェルモールドの坩堝部は内側壁面上端縁に沿って一個の環状リップが突設され、上記環状リップは第一連接管（４１２”）の上端部分に直線的に連続することもできる。また、上記環状リップは上記坩堝部の半径方向に沿って延伸することもできる。また、上記第一連接管は上記坩堝部の上端縁に連接され、上記環状リップは上記坩堝部の上端縁に設けられることもできる。また、上記ヒーターは一個の高周波コイルからなり、かつ一個の昇降制御器によって上記ヒーターを連動して上記収容室の中において移動することにより、上記ヒーターが上記シェルモールドの坩堝部の外周を取り囲むか否かを制御することもできる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の真空遠心鋳造方法およびその装置によれば、金属液体に劇烈な酸化反応が生じるのを避けることができ、さらに注入型材料と鋳造品の間の転換率を高めることができ、注入型材料の浪費を避けることができるため、鋳造品の歩留りを有効に高めることができるとともに、鋳造のコストを低く抑えることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施例１の真空遠心鋳造装置の構造の説明図である。

【図2】図２は、本発明の実施例１の真空遠心鋳造装置の局部の斜視分解図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１の真空遠心鋳造方法の実施状態の説明図（一）である。

【図4】図４は、本発明の実施例１の真空遠心鋳造装置のシェルモールド成形のプロセスの説明図である。

【図5】図５は、本発明の実施例１の真空遠心鋳造方法の実施状態の説明図（二）である。

【図6】図６は、本発明の実施例１の真空遠心鋳造方法の実施状態の説明図（三）である。

【図7】図７は、本発明の実施例２の真空遠心鋳造装置の側断面構造の説明図である。

【図8】図８は、本発明の実施例３の真空遠心鋳造装置の側断面構造の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。

【実施例1】

【0016】

図１は本発明の実施例１の真空遠心鋳造装置の構造の説明図である。図１を参照すると、上記真空遠心鋳造装置には一個の真空炉１、一個の回転軸２、一個の回転プラットフォーム３、一個のシェルモールド４と一個のヒーター５が含まれる。回転軸２、回転プラットフォーム３、シェルモールド４とヒーター５は全て真空炉１の中に設けられ、回転プラットフォーム３は回転軸２と連接し、さらに回転軸２と同期して回転し、シェルモールド４は回転プラットフォーム３に位置決めして配置され、ヒーター５はシェルモールド４に対して加熱を行うのに用いられる。

【0017】

真空炉１の内部には一個の収容室１１が含まれる。真空炉１には一個のエアダクト１２が設けられ、エアダクト１２と収容室１１は互いに連通する。そして、一個の真空制御器（図示せず）は予定の数値に基づいてエアダクト１２を通じて収容室１１に対してエアの抽出を行うことにより、収容室１１の真空度を制御することができる。他に、真空炉１には一個の開口１３が設けられ、開口１３は使用者が収容室１１に物品を入れたり取り出したりするのに用いられ、さらに開口１３を開閉するための一個のカバー１４が設けられる。

【0018】

図２は本発明の実施例１の真空遠心鋳造装置の局部の斜視分解図である。図１、２を参照すると、回転軸２は軸方向で回動自在に真空炉１の収容室１１の中に設けられる。本実施例において、回転軸２は一個のモーターＭの出力端と互いに連接し、さらにモーターＭによって駆動して回転することができる。また、モーターＭは選択的に真空炉１の外部に設けられ、回転軸２の一端は真空炉１から突き出てモーターＭと連接する。回転軸２は一個の軸受Ｂの中に穿設され、軸受Ｂは真空炉１に連接して位置決めされることにより、回転軸２の回転の安定性を高めるように補助することができるため、回転軸２が回動時に生じる偏りの現象を防止することができる。

【0019】

その他に、回転軸２が収容室１１の中に位置する部分は一個の本体２１と一個の回転止め部２２に分けられている。本体２１と回転止め部２２の半径方向の断面形状は異なり、上記回転止め部２２の径方向断面の面積が本体２１の径方向断面の面積よりも小さく、そして二者の境界において一個の当接部２３が形成されるため、回転プラットフォーム３は回転止め部２２に結合されて当接部２３に当接されることにより、回転プラットフォーム３は回転軸２に従って同期して回転するように形成される。本実施例において、本体２１の半径方向の断面は円形の態様に形成され、回転止め部２２は回転軸２の端部に設けられ、そして回転止め部２２の半径方向の断面は円形ではない態様に形成される。回転プラットフォーム３は回転止め部２２に嵌設して結合され、さらに当接部２３に当接される。

【0020】

図３は本発明の実施例１の真空遠心鋳造方法の実施状態の説明図（一）である。図２、３を参照すると、回転プラットフォーム３はシェルモールド４を位置決めして配置する器具として用いられる。回転プラットフォーム３には互いに連接する一個の軸接合部３１と一個の位置決め部３２が設けられる。本実施例において、軸接合部３１には一個の貫穿孔３１１が設けられ、貫穿孔３１１の半径方向の断面形態は好ましくは回転軸２の回転止め部２２の半径方向の断面形態と互いに対応するように形成される。これにより、回転プラットフォーム３は軸接合部３１の貫穿孔３１１を通じて回転軸２の回転止め部２２に嵌合して連接することができる。

【0021】

回転プラットフォーム３の位置決め部３２は大体として一個の坩堝位置決め部３２ａと一個のキャビティー位置決め部３２ｂに分けられる。坩堝位置決め部３２ａは軸接合部３１とキャビティー位置決め部３２ｂの間に位置され、かつ軸接合部３１、坩堝位置決め部３２ａおよびキャビティー位置決め部３２ｂは回転軸２の半径方向に従って延伸して配列される。また、坩堝位置決め部３２ａには一個の配置孔３２１が設けられる。配置孔３２１はシェルモールド４の一部分がその中に穿設するのに用いられる。キャビティー位置決め部３２ｂには一個の収容溝３２２が設けられ、シェルモールド４のその他の一部分を収容するのに用いることができる。

【0022】

再び図２、３を参照すると、シェルモールド４には互いに連通する一個の坩堝部４１と一個のキャビティー部４２が含まれる。坩堝部４１は加熱して熔融しようとする金属鋳塊を収容するのに用いられ、キャビティー部４２は鋳造品を成形する部位として用いられる。シェルモールド４の坩堝部４１は回転プラットフォーム３の坩堝位置決め部３２ａに位置決めして配置することができ、シェルモールド４のキャビティー部４２は回転プラットフォーム３のキャビティー位置決め部３２ｂに位置決めして配置することができる。そのため、シェルモールド４の坩堝部４１はキャビティー部４２よりさらに回転プラットフォーム３の軸接合部３１に隣接するように形成される。

【0023】

さらに詳しく言えば、坩堝部４１は大体として杯状に形成され、かつ内部には一個の収容空間４１１が形成される。坩堝部４１の環状周面には他に一個の第一連接管４１２が設けられ、第一連接管４１２は収容空間４１１と連通する。キャビティー部４２の外形は特に制限されず、キャビティー部４２の内部には一個のキャビティー４２１が含まれる。キャビティー４２１の形態は鋳造して成形しようとする鋳造品と互いに対応するように形成される。この鋳造品は、例えば、一個のゴルフクラブヘッドまたは一個のタービン羽根からなることができる。

【0024】

キャビティー部４２には他に一個の第二連接管４２２が設けられる。第二連接管４２２はキャビティー４２１と連通し、かつ坩堝部４１とキャビティー部４２は第一連接管４１２と第二連接管４２２によって互いに連接するため、収容空間４１１はキャビティー４２１と互いに連通することができる。本実施例において、シェルモールド４の坩堝部４１とキャビティー部４２は一体に連接する形態からなることができる（その製造方法については後で詳しく説明する。）。

【0025】

図１、３を参照すると、ヒーター５は真空炉１の収容室１１の中に設けられ、シェルモールド４の坩堝部４１に対して加熱を行うのに用いられる。本実施例において、ヒーター５は選択的に一個の高周波コイルからなり、かつ一個の昇降制御器Ｌによってヒーター５を連動して収容室１１の中において移動することができる。シェルモールド４の坩堝部４１を加熱しなければならない時、ヒーター５は連動されて一個の予定される位置まで上昇されることにより、坩堝部４１の外周を取り囲むように位置され、さらにヒーター５を起動することにより、坩堝部４１は加熱されて温度が上昇される。加熱を終えた後、ヒーター５は昇降制御器Ｌによって降下するように連動され、ヒーター５は再び坩堝部４１の外周を取り囲まなくなるため、シェルモールド４が回転プラットフォーム３と回転軸２に従って回転して作動することを邪魔してしまうのを避けることができる。

【0026】

上述した構造を有することにより、本発明においては一種の真空遠心鋳造方法を実施することができ、その方法は大体として下記の段階を含む。

【0027】

再び図１、２、３を参照すると、一個のシェルモールド４を一個の回転プラットフォーム３に位置決めして配置し、かつ回転プラットフォーム３は軸方向で回転自在な回転軸２に連接される。さらに詳しく言えば、回転プラットフォーム３は一個の真空炉１の中に設けられることにより、シェルモールド４が位置する空間の真空度を制御するのに役立てることができる。

【0028】

他に、シェルモールド４には互いに連通する一個の坩堝部４１と一個のキャビティー部４２が含まれる。シェルモールド４は坩堝部４１から回転プラットフォーム３の配置孔３２１の中に穿設され、さらに坩堝部４１の第一連接管４１２によって回転プラットフォーム３に当接される。シェルモールド４のキャビティー部４２が回転プラットフォーム３の収容溝３２２に配置されることにより、シェルモールド４は回転プラットフォーム３の上に予定される位置に安定して位置決めすることができる。

【0029】

さらに、一個の金属鋳塊Ｐをシェルモールド４の坩堝部４１の中に配置する。金属鋳塊Ｐは活性金属からなることができ、例えばチタン合金、チタンアルミ合金、ニッケル基合金、コバルト基合金、アルミ合金、ジルコニウム合金または鉄基合金などからなることができる。

【0030】

また、実施例１におけるシェルモールド４、坩堝部４１およびキャビティー部４２は一体に連接するような形態に形成される。図４は本発明の実施例１の真空遠心鋳造装置のシェルモールド成形のプロセスの説明図である。図４を参照すると、シェルモールド４の成形の段階は、一個のワックスコア６を準備する。ワックスコア６は一個の坩堝コア６１と一個の鋳造品コア６２を含む。坩堝コア６１の環状周面には一個の第一連接部６１１が設けられ、鋳造品コア６２に一個の第二連接部６２１が設けられ、第一連接部６１１と第二連接部６２１は相対的に一体になるように連接される段階と、ワックスコア６に対してつけ塗り、砂かけ、砂つけなどのプロセスを行ってワックスコア６の表面において一層の被覆層７を形成させる段階と、ワックスコア６と被覆層７に対して加熱を行うことにより、ワックスを熔け出す段階とを含む。

【0031】

一例を挙げて言えば、ワックスコア６と被覆層７を一緒に一個の蒸氣釜の中に入れて加熱することにより、ワックスコア６は熔けて被覆層７の中から排出される。脱ろうを完成した被覆層７を高温で焼結してシェルモールド４を形成し、さらにシェルモールド４には一体に連接される坩堝部４１とキャビティー部４２が含まれる。

【0032】

また、シェルモールド４の内層材料は選択的に酸化イットリウム、安定化ジルコニアまたは酸化アルミニウムなどの耐火材料からなることができる。シェルモールド４の外層材料は選択的にムル石（3Al₂O₃-2SiO₂）または二酸化ケイ素を耐火材料とすることができる。また、外層材料は選択的に不可避不純物を含むムル石からなる場合、その酸化アルミニウムの含有量は好ましくは４５％〜６０％で、二酸化ケイ素の含有量は好ましくは５５％〜４０％である。さらに、外層材料は選択的に不可避不純物を含む二酸化ケイ素からなる場合、その二酸化ケイ素の含有量は好ましくは９５％以上に達することができる。

【0033】

本実施例１においては坩堝部４１とキャビティー部４２が一体に連接するシェルモールド４により坩堝と鋳造品を製造するために、その対応するシェルモールドの生産ラインを別々に製造することなく、また上記二個のシェルモールドを連接するのに使用しなければならない套管を省くことができるため、製造コストを有効に低く抑えることができる。また、焼結を完成したシェルモールド４を予熱することなく後続における鋳込み作業を直接行うことができるため、コイルが金属に対する誘導で熱衝撃（Thermal Shock）を発生してシェルモールドが破裂してしまうのを低く抑えることができる。

【0034】

図５は本発明の実施例１の真空遠心鋳造方法の実施状態の説明図（二）である。図１、５を参照すると、真空環境で金属鋳塊Ｐを金属液体Ｎになるように加熱して熔融する。さらに詳しく言えば、シェルモールド４を配置して位置決めした後、ヒーター５は連動されて一個の予定される位置まで上昇されることにより、坩堝部４１の外周を取り囲むように位置される。また、真空炉１のエアダクト１２は収容室１１に対してエアの抽出を行うことにより、収容室１１の真空度を制御することができる。

【0035】

上記真空度が予定される数値（例えば真空度が０.３mbarより小さく）に達した後、ヒーター５を起動することができるため、シェルモールド４の坩堝部４１は加熱されて温度が上昇されることにより、坩堝部４１の中の金属鋳塊Ｐは金属液体Ｎに熔融することができる。また、ヒーター５が作動する時、その電源装置の周波数は例えば４kHz〜３０kHzで、電力は５kW〜１００kWである。金属鋳塊Ｐが全て金属液体Ｎに熔融された後、ヒーター５は作動を停止し、さらに迅速に降下するように連動されることにより、ヒーター５は上記坩堝部４１の外周を取り囲まなくなる。

【0036】

図６は本発明の実施例１の真空遠心鋳造方法の実施状態の説明図（三）である。図１、６を参照すると、回転軸２を駆動して回転プラットフォーム３を連動して回動させることにより、熔融の金属液体Ｎをシェルモールド４のキャビティー部４２の中に流入させる。さらに詳しく言えば、回転軸２はモーターＭの駆動によって軸方向の回転が生じられ、その回転速度は約２００rpm〜７００rpmである。この回転速度は鋳造品の肉厚（すなわちキャビティー４２１の空間の大きさ）に基づいて調整を行うことができる。

【0037】

回転プラットフォーム３が連動して回転軸２を軸心として回動される時、回転の過程において金属液体Ｎは、遠心力の作用を受けてシェルモールド４の坩堝部４１の内側壁面に沿って、シェルモールド４が一体に連接する第一連接管４１２と第二連接管４２２を通過し、キャビティー部４２の中に流入して鋳込み作業を行い、さらにキャビティー４２１を充填する。鋳込みを完成した後、回転軸２のスピードを緩めて停止し、さらにシェルモールド４を回転プラットフォーム３から取り出し、続いてシェルモールド４を破壊して鋳造品を取得することができる。

【0038】

このように、本発明の真空遠心鋳造方法によれば、熔融の金属液体Ｎが再び凝固する前に、遠心力を利用して金属液体Ｎを確実にシェルモールド４のキャビティー４２１に鋳込んで充填することにより、一部分の金属液体Ｎが坩堝部４１の中に凝固して凝固殻になってしまうのを避けることができ、さらに注入型材料（すなわち金属鋳塊Ｐ）と鋳造品の間の転換率を有効に高めることができるため、注入型材料の浪費を避けて鋳造のコストを低く抑えることができる。

【0039】

他に、本発明の真空遠心鋳造装置によれば、その他の変化を行うことによって異なる効果を増進したりまたは提供したりすることができ、ここでは下記の実施例２と実施例３を例に挙げて説明する。なお、本発明の真空遠心鋳造装置の実施例２と実施例３は同様に上述した真空遠心鋳造方法を実施することができるため、ここではその説明を省く。

【実施例2】

【0040】

図７は本発明の実施例２の真空遠心鋳造装置の側断面構造の説明図である。図７を参照すると、実施例２は大体として上述した実施例１と同じである。実施例１との主な差異は、シェルモールド４’の坩堝部４１’とキャビティー部４２’を別々に製作することができ、さらに一個の耐熱のカラー８（例えば石墨カラー）によって互いに連接する第一連接管４１２’と第二連接管４２２’を連接して固定することができることである。

【0041】

実施例２の装置の利点は、鋳込みを完成した後、シェルモールド４’の坩堝部４１’とキャビティー部４２’を再び分離させることができるため、キャビティー部４２’のみを破壊することで鋳造品を取得することができる。すなわち、坩堝部４１’を重複して使用することができるため、製造コストを低く抑えることができる。

【実施例3】

【0042】

図８は本発明の実施例３の真空遠心鋳造装置の側断面構造の説明図である。図８を参照すると、実施例３は大体として上述した実施例１と同じである。実施例１との主な差異は、シェルモールド４”の坩堝部４１”は内側壁面において一個の環状リップ４１３が突設され、環状リップ４１３は好ましくは坩堝部４１”の半径方向に沿って延伸し、かつ環状リップ４１３は坩堝部４１”の上端縁と第一連接管４１２”の間に位置されることにより、環状リップ４１３によって熔融の金属液体Ｎ（図５を合わせて参照）がキャビティー部４２”に流れ込むのに影響を与えないように確保することができると同時に、止め効果を提供することができるため、金属液体Ｎが遠心力の作用を受けて坩堝部４１”の内側壁面まで流れ込む時に金属液体Ｎが外へ飛び散るのを避けることができる。

【0043】

また、実施例３において選択的に第一連接管４１２”を坩堝部４１”の上端縁に連接することができ、さらに環状リップ４１３は坩堝部４１”の上端縁に設けられることにより、坩堝部４１”の体積と重量を減らすことができるため、材料の浪費を避けることができる。その他に、選択的に坩堝部４１”の上部において直接一個のカバー（図示せず）を増設することにより、同様に金属液体Ｎが外へ飛び散るのを防止するという効果を達成することができる。

【0044】

総合すると、本発明の真空遠心鋳造方法およびその装置によれば、真空環境で金属液体を熔融することにより、金属液体に劇烈な酸化反応が生じるのを避けることができるため、鋳造品の歩留りを高めることができる。また、遠心力を利用して熔融の金属液体を確実にシェルモールドのキャビティーに鋳込んで充填することにより、一部分の金属液体が坩堝部の中に凝固して凝固殻になってしまうのを避けることができ、注入型材料と鋳造品の間の転換率を有効に高めることができるため、注入型材料の浪費を避けて鋳造のコストを低く抑えることができる。

【0045】

本発明は、その精神および必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。従って、本明細書に記載した好ましい実施形態は例示的なものであり、限定を意図するものではない。

【符号の説明】

【0046】

１ 真空炉
１１ 収容室
１２ エアダクト
１３ 開口
１４ カバー
２ 回転軸
２１ 本体
２２ 回転止め部
２３ 当接部
３ 回転プラットフォーム
３１ 軸接合部
３１１ 貫穿孔
３２ 位置決め部
３２ａ 坩堝位置決め部
３２ｂ キャビティー位置決め部
３２１ 配置孔
３２２ 収容溝
４、４’、４” シェルモールド
４１、４１’、４１” 坩堝部
４１１、４１１’、４１１” 収容空間
４１２、４１２’、４１２” 第一連接管
４１３ 環状リップ
４２、４２’、４２” キャビティー部
４２１、４２１’、４２１” キャビティー
４２２、４２２’、４２２” 第二連接管
５ ヒーター
６ ワックスコア
６１ 坩堝コア
６１１ 第一連接部
６２ 鋳造品コア
６２１ 第二連接部
７ 被覆層
８ カラー
Ｍ モーター
Ｂ 軸受
Ｌ 昇降制御器
Ｐ 金属鋳塊
Ｎ 金属液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】