(57)【要約】      （修正有）【課題】  従来の溶融金属攪拌用回転体の改良を図り、セラミックス製のシャフトとセラミックス製の撹拌ディスクの接合部が破損するのを防止するとともに、構造が簡単で製作が容易となり製造コストを低減できる溶融金属攪拌用回転体を提供する。【解決手段】  気体供給路２１を内部に有するセラミックス製のシャフト２の下端部に、セラミックス製の撹拌ディスク３を焼嵌めにより嵌合固定したことを特徴とする。また第２の本発明は、気体供給路２１を内部に有するセラミックス製のシャフト２の下端部と、セラミックス製の撹拌ディスク３との嵌合面間に接着剤を介在させて嵌合固定したことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体供給路を内部に有するセラミックス製のシャフトの下端部に、セラミックス製の撹拌ディスクを焼嵌めにより嵌合固定したことを特徴とする溶融金属攪拌用回転体。
【請求項２】
気体供給路を内部に有するセラミックス製のシャフトの下端部と、セラミックス製の撹拌ディスクとの嵌合面間に接着剤を介在させて嵌合固定したことを特徴とする溶融金属攪拌用回転体。
【請求項３】
前記シャフトから撹拌ディスクが落下するのを防止するために、シャフトの下端部の直径をシャフトの基軸部の直径より大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融金属攪拌用回転体。
【請求項４】
前記シャフトから撹拌ディスクが落下するのを防止するために、シャフトの下端部に段差部を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶融金属攪拌用回転体。
【請求項５】
前記焼嵌めにおける焼嵌め率が０.０５／１０００〜０.５／１０００の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属攪拌用回転体。
【請求項６】
前記シャフトの熱膨張係数が、撹拌ディスクのそれより大きいことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の溶融金属攪拌用回転体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムなどの溶融金属中に窒素やアルゴンガスのような不活性ガスを気泡状態に放出して、溶湯中の水素などのガスや酸化物などの不純物を除去する溶融金属攪拌用回転体に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムやアルミニウム合金などの溶融金属では、溶融金属中の不純物や水素ガスなどを浮遊させて除去するために、溶融金属を攪拌しつつ、窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを溶融金属中でバブリングさせて、気泡を微細化させるとともに溶融金属中に均一に分散させる溶融金属攪拌用回転体が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、気体供給路を内部に有するシャフトの下端部に、セラミックス製の撹拌ディスクを固定し、気体供給路の下端が撹拌ディスクの底面に開口させられ、撹拌ディスクの底面に、撹拌ディスクの気体供給路の開口部側が周縁部側よりも突出した凸部を設けた溶融金属攪拌用回転体が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、窒化ケイ素を主成分する窒化ケイ素質焼結体からなる溶湯攪拌用回転体であって、窒化ケイ素質焼結体の常温における熱伝導率が７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。また、その窒化ケイ素質焼結体の常温における４点曲げ強度が６００ＭＰａ以上であることが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６６２３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来の溶融金属攪拌用回転体は、中空管状のセラミックス製のシャフトの下端部に、セラミックス製の撹拌ディスクを固定して構成される。そして、シャフトの下部に形成した雄ねじ部と、撹拌ディスクの中央の孔部に形成した雌ねじ部とを螺合することにより固定されていた。
【０００７】
しかしながら、ねじ部の山部および谷部の形状が鋭角であるとともに、セラミックスのねじ部が殆ど塑性変形しないため局部的しか接触せず、ねじ部に作用する応力が極めて高くなり、ねじ部が破損しやすい問題があった。また、セラミックスにねじ部を形成する加工には、多大な工数がかかり、製作工期が長くなり製造コストが上がるという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、従来の溶融金属攪拌用回転体の改良を図り、セラミックス製のシャフトとセラミックス製の撹拌ディスクの接合部が破損するのを防止するとともに、構造が簡単で製作が容易となり製造コストを低減できる溶融金属攪拌用回転体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明の溶融金属攪拌用回転体は、気体供給路を内部に有するセラミックス製のシャフトの下端部に、セラミックス製の撹拌ディスクを焼嵌めにより嵌合固定したことを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明の溶融金属攪拌用回転体は、気体供給路を内部に有するセラミックス製のシャフトの下端部と、セラミックス製の撹拌ディスクとの嵌合面間に接着剤を介在させて嵌合固定したことを特徴とする。
【００１１】
第１および第２の本発明の溶融金属攪拌用回転体において、前記シャフトから撹拌ディスクが落下するのを防止するために、シャフトの下端部の直径をシャフトの基軸部の直径より大きくしたことを特徴とする。また、前記シャフトから撹拌ディスクが落下するのを防止するために、シャフトの下端部に段差部を形成したことを特徴とする。
【００１２】
第１の本発明の溶融金属攪拌用回転体において、前記焼嵌めにおける焼嵌め率が０.０５／１０００〜０.５／１０００の範囲内にあることを特徴とする。
【００１３】
第１および第２の本発明の溶融金属攪拌用回転体において、前記セラミックス製のシャフトの熱膨張係数が、セラミックス製の撹拌ディスクの熱膨張係数より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の本発明は、セラミックス製のシャフトの下端部に、セラミックス製の撹拌ディスクを焼嵌めにより嵌合固定するため、従来のねじ接合のような切り欠き部が存在せず応力集中を回避でき、接合部が破損するのを防止できる。
【００１５】
第２の本発明は、セラミックス製のシャフトの下端部と、セラミックス製の撹拌ディスクとの嵌合面間に接着剤を介在させて嵌合固定するため、第１の本発明と同様に、従来のねじ接合のような切り欠き部が存在せず応力集中を回避でき、接合部が破損するのを防止できる。嵌合面間に充填させる接着剤としては、熱膨張係数がセラミックスに近い耐熱性無機接着剤が好ましい。
【００１６】
また、シャフトの下端部の直径をシャフトの基軸部の直径より大きくして、例えばテーパ部を設けたり、また、シャフトの下端部に段差部を形成したりすることにより、シャフトから撹拌ディスクが落下するのを防止するのが望ましい。また、段差部を形成する場合は、直径５ｍｍ以上の段差が好ましく、割れ防止のために段差部の角部は曲線状に加工することが好ましい。
【００１７】
また、第１の本発明の溶融金属攪拌用回転体において、セラミックス製のシャフトと、セラミックス製の撹拌ディスクとの焼嵌め率が０.０５／１０００未満になると、撹拌ディスクが空転してしまうおそれがある。また焼嵌め率が０.５／１０００を超えると応力が大きくなり、焼嵌め面が破損するおそれがある。このため、焼嵌め率は０.０５／１０００〜０.５／１０００の範囲内にあるのが望ましい。
【００１８】
また、セラミックス製のシャフト内には不活性ガスが通り、シャフトは撹拌ディスクより温度が低くなる。そこで、セラミックス製のシャフトの熱膨張係数が、溶融金属により高温になる撹拌ディスクの熱膨張係数より大きいと両者の接合が締まり勝手になり好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、第１の本発明の溶融金属攪拌用回転体の実施例を示す概略縦断面図である。図１において、本発明の溶融金属攪拌用回転体１は、気体供給路２１を内部に有するセラミックス製のシャフト２の下端部に、セラミックス製の撹拌ディスク３を固定して構成される。シャフト２の下端部に、撹拌ディスク３を焼嵌め（焼嵌め率０．２／１０００）により嵌合固定した。
【００２０】
セラミックス製のシャフト２および撹拌ディスク３は耐溶損性などに優れる窒化ケイ素系セラミックスが好ましい。本実施例ではシャフト２は、サイアロンセラミックス焼結体からなり、その内部に窒素やアルゴンガスなどの不活性ガスを供給するための中空の気体供給路２１を有する。気体供給路２１の下端の開口部２２を経て撹拌ディスク３の底面に不活性ガスが供給される。
【００２１】
撹拌ディスク３は、シャフト２を形成するサイアロンセラミックス焼結体より熱膨張係数の小さい窒化ケイ素セラミックス焼結体からなり、その外周部に、半径方向に突出する８個の突出部を円周方向４５度間隔毎に設けた。また、突出部の底面には不活性ガスの流路となる溝２３を形成した。
【００２２】
本発明の撹拌ディスクを形成するセラミックスとしては、窒化ケイ素を主成分とする窒化ケイ素系セラミックスが好ましく、なかでもその常温における熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが望ましい。熱伝導率が高いことにより、溶融金属に浸漬する際、溶融金属攪拌用回転体の表面から内部へ熱が迅速に伝達され、回転体の表面と内部の温度差を緩和するため、熱応力による割れを防止できる。また、使用中の機械的応力および衝撃に十分に耐えられるように、窒化ケイ素系セラミックス焼結体の常温における４点曲げ強度が６００ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の大きな特徴として、シャフト２と撹拌ディスク３の嵌合において、シャフト２の下端部の直径をシャフト２の基軸部の直径より５ｍｍ大きくした段差部４を形成した。この段差部４により、シャフト２から撹拌ディスク３が落下するのを防ぐことができる。
【００２４】
このように構成した本発明実施例の溶融金属攪拌用回転体を６８０℃のアルミニウム溶融金属中に浸漬し、シャフトを駆動装置によって高速回転させるとともに、気体供給路から不活性ガスを供給して、溶融金属中の不純物などを浮遊させるための回転攪拌に供したところ、セラミックス製のシャフトとセラミックス製の撹拌ディスクの接合部に破損、き裂は生じなかった。
【００２５】
図２に第２の本発明の溶融金属攪拌用回転体の実施例を示す。図２において、この回転体１は、セラミックス製のシャフト２の下端部と、セラミックス製の撹拌ディスク３との嵌合面間に接着剤５を介在させて嵌合固定して構成されている。
【００２６】
図３に本発明の溶融金属攪拌用回転体の他の実施例を示す。図３において、この回転体１は、セラミックス製のシャフト２の下端部に、セラミックス製の撹拌ディスク３を嵌合固定している。そして、シャフト２から撹拌ディスク３が落下するのを防止するために、シャフト２の下端部にシャフト２の基軸部の直径より大きくしたテーパ部６を形成した。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の溶融金属攪拌用回転体によれば、セラミックス製のシャフトとセラミックス製の撹拌ディスクの接合部が破損するのを防止するとともに、構造が簡単で製作が容易となり製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の本発明の溶融金属攪拌用回転体の実施例を示す概略縦断面図である。
【図２】第２の本発明の溶融金属攪拌用回転体の実施例を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の溶融金属攪拌用回転体の他の実施例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  溶融金属攪拌用回転体、  ２  シャフト、  ３  撹拌ディスク、
４  段差部、  ５  接着剤、  ６  テーパ部
２１  気体供給路、  ２２  開口部、  ２３  溝
【図１】
2006095540.tif 000003
【図２】
2006095540.tif 000004
【図３】
2006095540.tif 000005