(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラーヘッド鋳造金型であって、前記プラーヘッド鋳造金型は、
上側表面と底部表面と半径方向表面と内部ねじ山表面とを伴う環状形状を有する金型本体を備え、
前記内部ねじ山表面は、内部空洞を画定し、前記内部ねじ山表面は、前記上側表面から前記底部表面まで前記金型本体に対する法線軸に沿って、前記内部空洞の直径を狭くするようにテーパ状であり、１つまたは複数の内部通路のそれぞれが、前記環状金型本体の半径の半分まで、前記半径方向表面から前記金型本体の中に延在する、プラーヘッド鋳造金型。
【請求項２】
前記上側表面は、鋳造空間の上側平面をさらに画定する開口部を有する、請求項１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項３】
前記ねじ山付き内部表面のテーパは、０°〜１８０°の角度を有する、請求項１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項４】
前記ねじ山付き内部表面のテーパは、６０°の角度を有する、請求項３に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項５】
前記ねじ山付き内部表面は、丸みを帯びたねじ山または部分的に球状のねじ山を形成する湾曲山部表面を有する、請求項１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項６】
前記ねじ山付き内部表面は、前記湾曲山部表面の幅の１０％以下の谷部表面を有する、請求項５に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項７】
前記ねじ山付き内部表面は、前記湾曲山部表面の幅の５％の谷部表面を有する、請求項６に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項８】
前記上側表面の下方に５°〜６０°のベベル角を有する、前記上側表面と前記半径方向表面とを接続するベベル縁をさらに備える、請求項１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項９】
前記金型は、０．０５１メートル〜０．１０２メートルの主要本体直径を有する鋳塊を形成するように構成される、請求項１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項１０】
前記金型は、０．１０２メートル〜０．５０８メートルの主要本体直径を有する鋳塊を形成するように構成される、請求項１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
【請求項１１】
鋳造された鋳塊を形成する方法であって、前記方法は、
内部空洞を有するテーパ状ねじ山付きプラーヘッドを炉鋳造システムの押出成形ポートに近接して位置付けることであって、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドは、上側表面と底部表面と半径方向表面と内部ねじ山表面とを伴う環状形状を有する金型本体を備え、前記内部ねじ山表面は、内部空洞を画定し、前記内部ねじ山表面は、前記上側表面から前記底部表面まで前記金型本体に対する法線軸に沿って、前記内部空洞の直径を狭くするようにテーパ状であり、１つまたは複数の内部通路のそれぞれが、前記環状金型本体の半径の半分まで、前記半径方向表面から前記金型本体の中に延在する、ことと、
鋳塊を前記炉鋳造システム内で鋳造することであって、前記鋳塊の一端は、前記押出成形ポートを通して通過し、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドの前記内部空洞内で鋳造される、ことと、
並行して、前記鋳塊を前記押出成形ポートから引動しながら、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記押出成形ポートから引き離すことによって、前記鋳塊を前記炉鋳造システムから抜去することと、
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から除去することと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断することは、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して１旋回未満前記鋳造された鋳塊を回転させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断することは、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して４分の１旋回前記鋳造された鋳塊を回転させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断することは、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して６分の１旋回前記鋳造された鋳塊を回転させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断することは、前記鋳造された鋳塊に対して１旋回未満前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを回転させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記鋳造された鋳塊は、０．０５１メートル〜０．１０２メートルの主要本体直径を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記鋳造された鋳塊は、０．１０２メートル〜０．５０８メートルの主要本体直径を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記鋳造された鋳塊は、テーパ状オス型ねじ端部を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記鋳造された鋳塊は、等軸粒構造を有する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年５月４日に出願され“ＴＡＰＥＲＥＤ  ＴＨＲＥＡＤＥＤ  ＰＵＬＬＥＲ  ＨＥＡＤ”と題された米国仮出願第６２／１５６，７３１号および２０１５年５月７日に出願され“ＴＡＰＥＲＥＤ  ＴＨＲＥＡＤＥＤ  ＰＵＬＬＥＲ  ＨＥＡＤ”と題された米国仮出願第６２／１５８，２７０号に対する優先権を主張するものであり、これらの開示は、それらの全体が参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本開示は、鋳造された金属鋳塊を形成し、それを炉溶融システムから抜去するための装置および使用方法に関する。本装置および方法は、特に、比較的に小径もしくは細径を伴う鋳塊の形成、または限定されたスループットを伴う鋳塊形成炉システムのために、反応性金属または特殊もしくは複合金属合金から作製される鋳塊の形成のために有用である。
【背景技術】
【０００３】
鋳塊を形成するための制御式大気炉溶融システムは、鋳造された鋳塊を炉溶融システムから抜去するための手段を要求する。鋳塊形成の標準的実践では、ダブテール金型または従来のねじ山付きプラーヘッド金型等のプラーヘッド金型構造が、一般に、鋳造された鋳塊を抜去するために使用される。多くの場合、プラーヘッド金型構造は、溶融金属の第１の鋳造物を金型の中に受容および捕捉するためのチャネル、空洞、またはスロットとともに構築される。チャネル、空洞、またはスロットの中へのその第１の鋳造物は、全体的半連続式鋳造物の初期部分を金型の可動底部の上または中に機械的に係止する役割を果たす。本機械的係止は、鋳造物が引動され得る場所を提供し、したがって、全ての後続の鋳造および固化された材料が、金型から抜去されることを可能にし、順に、固化および抜去される、溶融金属のより多くの鋳造物のための空間を可能にし、それによって、鋳塊を形成することを可能にする。しかしながら、従来のプラーヘッド金型構造は、比較的に小径を有する鋳塊またはある特殊もしくは複合金属合金の鋳塊形成のために使用されるとき、不利点を提示する。
【０００４】
ダブテールプラーヘッドは、チャネル、空洞、またはスロットを形成する２つまたはそれを上回る相補的もしくは合致する部分とともに構築されることができ、２つまたはそれを上回る相補的もしくは合致する部分は、いったん鋳塊が冷却されると、鋳造された鋳塊の周囲から分離することができる。しかしながら、鋳造物の機械的に係止された部分の面積に限定され得る、鋳塊とダブテールプラーヘッド構造との間に、比較的に低接触面積が存在するとき、スロット付きダブテール保定プラーヘッドは、時として、高引張力下で破損し得る。鋳塊をダブテールプラーヘッド構造を用いて除去することはまた、鋳塊の水平摺動を要求し、鋳塊を鋳造物の機械的に係止された部分によって引動させ、これは、磨滅を生じさせ得る機械的力に鋳塊を暴露し得、したがって、特に、長い鋳塊を用いて成し遂げることは困難であり得る。さらなる不利点は、溶融材料がまた、ダブテールスロットの開放端部から流出し、鋳塊とダブテールプラーヘッド構造の結合を生じさせ得ることである。さらに、ダブテールプラーヘッドの界面部分が、抜去金型の中央に嵌まる場合、主要な損傷を金型およびプラーに生じさせて潜在的に鋳塊も同様に損傷させることなしに、ダブテールプラーヘッドを鋳塊から除去する方法はない。
【０００５】
２部品から成る可撤性ダブテールの構造もまた、多くの短所を有する。材料の別個の部品から構築されるため、２部品から成るダブテールの構成要素は、抜去システムの直接水冷される構成要素への不良な熱伝達に悩まされ得る。これは、ダブテールを過熱またはさらには溶融させ得る。さらに、２部品から成るダブテールの使用は、概して、ダブテールを除去するために、複数の小型締結具を除去することを要求する。これは、オペレータが、潜在的に、大きく、重く、かつ極度に高温の鋳塊の基部の周囲で作業する必要があることに起因して、安全性問題を提示する。さらに、そのような締結具は、概して、過熱、溶融、および／または磨滅され、かつ脆弱になり得る、鋼鉄構成要素である。鋳造材料はまた、ダブテールの２つの別個の部品の縁表面から、その周囲に、かつそれを通して、流出し得る。溶融金属はまた、２部品から成る構造の縁表面の中に、それに沿って、またはその間の空間内に鋳造される結果となり、そのような鋳造物が、ダブテール金型から切断または研削されることを要求し得る。
【０００６】
溶融材料が鋳造され得るプラーヘッド内のメス型ねじ山付き孔を含む、従来の基本ねじ山付きプラーヘッド金型もまた、問題となる鋳造および形成課題に悩まされる。そのようなねじ山付きプラーヘッド金型は、概して、逃げ面を有しておらず、冷却に応じて鋳造された金属の収縮は、金型の内壁に沿って結合および磨滅を生じさせる。公知のねじ山付きプラーヘッド金型もまた、概して、断面が限定され、これは、不良な鋳塊とプラーの接続強度につながり得、破砕につながり得る。
【０００７】
故に、本分野で公知の不利点を伴わずに、鋳造された鋳塊を炉溶融システムから抜去するために使用され得る、プラーヘッド金型構造の必要性が残っている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下は、本発明の基本理解を提供するために、本発明のいくつかの実施形態の簡略化された概要を提示する。本概要は、本発明の広範な概要ではない。本発明の重要もしくは必須要素を識別する、または本発明の範囲を限界することを意図するものではない。その唯一の目的は、後に提示される発明を実施するための形態に対する前置きとして、本発明のいくつかの実施形態を簡略化された形態で提示することである。
【０００９】
少なくとも前述の理由から、特殊または複合金属もしくは合金から鋳造された鋳塊の基部を受容および画定するように、鋳造金型を設計することが望ましい。さらに、鋳造金型から容易に除去可能な鋳塊基部を形成するように、金型を構成することが望ましい。さらに鋳造後用途における具体的目的のために使用されるように構成される鋳塊基部を制御することが望ましい。
【００１０】
本開示の実施形態は、上側表面、底部表面、半径方向表面、および内部ねじ山表面を伴う環状形状を有する、金型本体を含み、内部ねじ山表面は、内部空洞を画定し、内部ねじ山表面は、上側表面から底部表面まで金型本体に対する法線軸に沿って、内部空洞の直径を狭くするようにテーパ状である、プラーヘッド鋳造金型を提供する。いくつかの側面では、プラーヘッド鋳造金型上側表面は、鋳造空間の上側平面をさらに画定する、開口部を有する。他の側面では、プラーヘッド鋳造金型は、約０°〜約１８０°のねじ山付き内部表面のためのテーパ角度、いくつかの具体的側面では、約６０°のテーパの角度を有する。さらなる側面では、ねじ山付き内部表面は、丸みを帯びたねじ山または部分的に球状のねじ山を形成する、湾曲山部表面を有する。そのような側面では、ねじ山付き内部表面はまた、湾曲山部表面の幅の約１０％またはそれ未満の谷部表面を有することができる。他の側面では、ねじ山付き内部表面はまた、湾曲山部表面の幅の約５％の谷部表面を有することができる。いくつかの側面では、金型本体は、１つまたはそれを上回る内部通路を含み、各内部通路は、半径方向表面内の第１の開口と、底部表面内の第２の開口とを有する。そのような側面では、１つまたはそれを上回る内部通路はそれぞれ、環状金型本体の半径の約半分まで、半径方向表面から金型本体の中に延在することができる。他の側面では、プラーヘッド鋳造金型はさらに、上側表面の下方に約５°〜約６０°のベベル角を有する、上側表面と半径方向表面を接続するベベル縁を含む。さらに、プラーヘッド鋳造金型は、約２インチ〜４インチの直径を伴う主要本体を有する、鋳塊を形成するように構成されることができる。
【００１１】
本開示のさらなる実施形態は、内部空洞を有するテーパ状ねじ山付きプラーヘッドを炉鋳造システムの押出成形ポートに近接して位置付けるステップと、鋳塊を炉鋳造システム内で鋳造するステップであって、鋳塊の一端は、押出成形ポートを通して通過し、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドの内部空洞内で鋳造される、ステップと、並行して、鋳塊を押出成形ポートから引動しながら、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを押出成形ポートから引き離すことによって、鋳塊を炉鋳造システムから抜去するステップと、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを鋳塊から分断するステップとを含む、鋳造された鋳塊を形成する方法を提供する。いくつかの側面では、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを鋳塊から分断するステップは、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して１旋回未満鋳造された鋳塊を回転させるステップを含む。特定の側面では、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを鋳塊から分断するステップは、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して４分の１旋回または鋳造された鋳塊に対して６分の１旋回鋳造された鋳塊を回転させるステップを含む。他の側面では、本方法は、約２インチ〜４インチの主要本体直径を有する、鋳造された鋳塊を生産する結果をもたらす。さらなる側面では、本方法は、テーパ状オス型ねじ端部を有する、鋳造された鋳塊を生産する結果をもたらす。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
プラーヘッド鋳造金型であって、
上側表面、底部表面、半径方向表面、および内部ねじ山表面を伴う環状形状を有する、金型本体を備え、
前記内部ねじ山表面は、内部空洞を画定し、前記内部ねじ山表面は、前記上側表面から前記底部表面まで前記金型本体に対する法線軸に沿って、前記内部空洞の直径を狭くするようにテーパ状である、
プラーヘッド鋳造金型。
（項目２）
前記上側表面は、鋳造空間の上側平面をさらに画定する、開口部を有する、項目１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目３）
ねじ山付き内部表面のテーパは、約０°〜約１８０°の角度を有する、項目１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目４）
前記ねじ山付き内部表面のテーパは、約６０°の角度を有する、項目３に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目５）
ねじ山付き内部表面は、丸みを帯びたねじ山または部分的に球状のねじ山を形成する、湾曲山部表面を有する、項目１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目６）
前記ねじ山付き内部表面は、前記湾曲山部表面の幅の約１０％またはそれ未満の谷部表面を有する、項目５に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目７）
前記ねじ山付き内部表面は、前記湾曲山部表面の幅の約５％の谷部表面を有する、項目６に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目８）
１つまたはそれを上回る内部通路はそれぞれ、前記環状金型本体の半径の約半分まで、前記半径方向表面から前記金型本体の中に延在する、項目７に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目９）
前記上側表面の下方に約５°〜約６０°のベベル角を有する、前記上側表面と前記半径方向表面を接続するベベル縁をさらに備える、項目１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目１０）
前記金型は、約２インチ〜約４インチの主要本体直径を有する、鋳塊を形成するように構成される、項目１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目１１）
前記金型は、約４インチ〜約２０インチの主要本体直径を有する、鋳塊を形成するように構成される、項目１に記載のプラーヘッド鋳造金型。
（項目１２）
鋳造された鋳塊を形成する方法であって、
内部空洞を有するテーパ状ねじ山付きプラーヘッドを炉鋳造システムの押出成形ポートに近接して位置付けるステップと、
鋳塊を前記炉鋳造システム内で鋳造するステップであって、前記鋳塊の一端は、前記押出成形ポートを通して通過し、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドの内部空洞内で鋳造される、ステップと、
並行して、前記鋳塊を前記押出成形ポートから引動しながら、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記押出成形ポートから引き離すことによって、前記鋳塊を前記炉鋳造システムから抜去するステップと、
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断するステップと、
を含む、方法。
（項目１３）
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断するステップは、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して１旋回未満前記鋳造された鋳塊を回転させるステップを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断するステップは、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して４分の１旋回前記鋳造された鋳塊を回転させるステップを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１５）
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断するステップは、前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドに対して６分の１旋回前記鋳造された鋳塊を回転させるステップを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１６）
前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを前記鋳塊から分断するステップは、前記鋳造された鋳塊に対して１旋回未満前記テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを回転させるステップを含む、項目１２に記載の方法。
（項目１７）
前記鋳造された鋳塊は、約２インチ〜約４インチの主要本体直径を有する、項目１２に記載の方法。
（項目１８）
前記鋳造された鋳塊は、約４インチ〜約２０インチの主要本体直径を有する、項目１２に記載の方法。
（項目１９）
前記鋳造された鋳塊は、テーパ状オス型ねじ端部を有する、項目１２に記載の方法。
（項目２０）
前記鋳造された鋳塊は、等軸粒構造を有する、項目１２に記載の方法。
【００１２】
本発明の性質および利点のより完全な理解のために、続く発明を実施するための形態および付随の図面を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
例証的側面および実施形態は、以下の図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００１４】
【図１】図１は、本開示のいくつかの実施形態による、環状または円筒形形状を有する、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の上部斜視図である。
【００１５】
【図２】図２は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の底部斜視図である。
【００１６】
【図３】図３は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の上部平面図である。
【００１７】
【図４】図４は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の上部断面図である。
【００１８】
【図５】図５は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の底部平面図である。
【００１９】
【図６】図６は本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の側面立面図である。
【００２０】
【図７】図７は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の側面断面図である。
【００２１】
【図８】図８は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型を使用して、鋳塊を鋳造する例示的方法を図示する、フローチャートである。
【００２２】
【図９】図９は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の画像である。
【００２３】
【図１０】図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型内に鋳造された鋳塊の一端を有する、鋳塊の画像である。
【００２４】
【図１１】図１１は、従来のダブテールプラーヘッドによって形成される、ダブテール端部を有する断面鋳塊の画像である。
【００２５】
【図１２】図１２は、従来のダブテールプラーヘッドによって形成される、ダブテール端部を有する断面鋳塊の画像である（図１１に示される断面鋳塊と異なる）。
【００２６】
【図１３】図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型によって形成される、オス型ねじ端部を有する断面鋳塊の画像である。
【００２７】
【図１４】図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型によって形成される、オス型ねじ端部を有する断面鋳塊の画像である（図１３に示される断面鋳塊と異なる）。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
説明目的のための本説明全体を通して、多数の具体的詳細が、本明細書に開示される多くの実施形態の完全理解を提供するために記載される。しかしながら、多くの実施形態は、これらの具体的詳細のいくつかを伴わずに実践されてもよいことが、当業者に明白となるであろう。他の事例では、周知の構造およびデバイスは、説明される実施形態の根本原理を曖昧にすることを回避するために、略図または概略形態で示される。
【００２９】
本開示は、鋳塊を形成するためのテーパ状ねじ山付きプラーヘッドおよび関連方法を提供し、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドは、抜去されている鋳塊にしっかりと保持されるが、最小限の努力を伴って、容易かつ迅速に鋳塊から除去される。本開示による、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドは、従来のプラーヘッドより優れた効率およびスループットを伴って、ある寸法を伴う鋳塊の生産を可能にし、いくつかの側面では、システムターンアラウンド時間を相対的に約１２．５％短縮させる。本開示によるテーパ状ねじ山付きプラーヘッドはさらに、冷却の間の破砕または破壊的破損を被るより少ない鋳塊と、鋳造プロセスの間の破砕または磨滅の低減の両方に起因して、生産される鋳塊スクラップの量を減少させる。
【００３０】
特殊、稀、または比較的に複雑な金属合金から形成される鋳塊は、従来の鋳塊鋳造プロセスを困難またはそのような合金にとって非好適にする、温度および／または構造特質を有し得る。本明細書では「標準コア鋳塊」と称される、標準サイズの鋳塊は６インチ（６”）またはそれを上回る直径を有する鋳塊である。チタンアルミナイド合金（ＴｉＡｌ）、シリコン（Ｓｉ）、および同等物の合金から形成される、標準コア鋳塊は、固化の間、構造破損を被り得る。これらまたは他の比較的に脆弱な金属から作製される合金は、標準コア鋳塊として鋳造されるとき、鋳塊の冷却の間、鋳塊の外部と鋳塊の内部との間の温度勾配または前者から後者への非常に著しい温度衝撃を被り得る。温度勾配は、それによって、そのような鋳塊の亀裂または完全破砕につながり得る。同様に、鋳造炉から切断されるまで無限長さを有する、連続または半連続式押出成形プロセスによって生産される鋳塊もまた、部分的に、鋳塊の長さに沿った温度差に起因して、固化する間、そのような構造破損を被り得る。
【００３１】
標準コア鋳塊を含む、いくつかの合金鋳塊に及ぼす固化の負の温度影響は、縮小された断面を有する鋳塊を形成することによって低減され得る。本明細書では「細コア鋳塊」と称される、縮小された断面鋳塊は、約２〜４インチ（２”〜４”）の直径を有する鋳塊であり得る。固化プロセスの間、約２〜４インチの直径を有する鋳塊は、鋳塊の外部と鋳塊の内部との間に、亀裂または他の構造破損につながり得る、温度勾配を発生させる傾向が低い。さらなる実施形態では、２インチ未満（＜２”）の直径を有する鋳塊が、本開示に従って、形成および使用されることができる。細コア鋳塊を鋳造炉から除去または抜去するための方法および装置は、細コア鋳塊の一端のための金型（代替として、「ＴＴＰＨ金型」と称される）として作用する、テーパ状ねじ山付きプラーヘッドを使用することであり得る。いくつかの側面では、細コア鋳塊は、約２０〜２５インチ（２０”〜２５”）の長さを有する鋳塊であり得る。硬化プロセスの間、約２０〜２５インチ（２０”〜２５”）の長さを有する鋳塊は、鋳塊の長さに沿って、亀裂または他の構造破損につながり得る、温度勾配を発生させる傾向が低くあり得る。したがって、いくつかの実装では、細コア鋳塊の長さを限定することは、従来の連続または半連続押出成形プロセスとは対照的に、鋳造炉システムのスループットを低減させ得る。なお、代替実装では、細コア鋳塊の形成は、細コア鋳塊が１メートルまたはより長い長さを有するよう形成され得るように、制御されることができる。
【００３２】
細コア鋳塊を形成するために鋳造炉と結合するように構成される、ＴＴＰＨ金型は、鋳造炉ポートの端部の下方にまたはそこに位置付けられ、溶融金属を鋳造炉から受容する。ＴＴＰＨ金型は、鋳造炉に近接する開放上部と、閉鎖底部金型または開放底部金型のいずれかであり得、鋳造炉から遠位にある、ＴＴＰＨ金型の底部とを有する。開放底部金型は、プラットフォーム上に固着されるか、または溶融金属がＴＴＰＨ金型を通して通過しないようなキャップを伴うことができ、プラットフォームまたはキャップは、いったん鋳造が冷却され、金属鋳塊を形成すると、ＴＴＰＨ金型とともに除去されることができる。鋳造炉から鋳造された溶融金属は、ＴＴＰＨ金型のメス型空洞を充填し、冷却されると、ＴＴＰＨ金型のメス型空洞に合致する、金属鋳塊のオス型端部を形成する。
【００３３】
ＴＴＰＨ金型の内部表面は、螺旋ねじ山を有するように成形される。螺旋ねじ山は、一定ピッチを有し、ねじ山の法線軸と垂直に丸みを帯びたまたは部分的に球状のねじ山形態を有し、ねじ山の長さに沿って線形の均等な可変の小径、ピッチ径、大径、山径、および谷径を有することができる。これらのパラメータのための線形の均等な可変の直径は、内部表面に沿ってテーパ状形態のねじ山をもたらす、金型構造を提供する。言い換えると、ねじ山の大径は、金型の上部から金型の底部に向かってねじ山の法線軸に沿って見ると、線形に減少する。丸みを帯びたまたは部分的に球状のねじ山に関して、谷径は、ねじ山形態の曲率およびねじ山の所与の区分における係合深度を画定することができる。後続の丸みを帯びたねじ山形態のための谷径が、後続の丸みを帯びたねじ山形態間の山部ねじ山形態の直径を上回る場合、ＴＴＰＨ金型内に鋳造された材料は、メス型ねじ山付きＴＴＰＨ金型から除去されるとき、鋳造されて固化されるオス型ねじ山の磨滅を最小限にするように、硬化／固化するときに収縮する。同様に、ねじ山の谷部表面がねじ山の山部表面より広いまたは高い、ねじ山形態は、ＴＴＰＨ金型内で鋳造された材料が、メス型ねじ山付きＴＴＰＨ金型から除去されるとき、鋳造されて固化されたオス型ねじ山の磨滅を最小限にするように、硬化／固化するときに収縮する、形状を提供することができる。
【００３４】
代替実施形態では、テーパ状ねじ山のねじ山形態は、Ｖ形状ねじ山、アクメねじ山、丸ねじ山、ウィットねじ山、低山ねじ山、鋸歯ねじ山、または他のねじ山形態であることができる。そのようなねじ山形態実施形態では、ねじ山の谷部表面は、ねじ山の山部表面より広いまたは高く、それによって、ＴＴＰＨ金型内で鋳造された材料が、メス型ねじ山付きＴＴＰＨ金型から除去されるとき、鋳造されて固化されるオス型ねじ山の磨滅を最小限にするように、硬化／固化するときに収縮する、形状を提供することができる。
【００３５】
ＴＴＰＨ金型の構造および特性は、いくつかの側面では、ねじ山のテーパ角度、ねじ山の高さに沿った所望の数のねじ山、および回転係合度を含む。いくつかの実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、約６０°のテーパ角度を有することができ、テーパ角度は、ねじ山の法線軸に対するねじ山のピッチ線に相関する。他の実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、約１５°、約３０°、約４５°、約７５°のテーパ角度を有する、または約０°〜約１８０°の範囲内のインクリメントまたは勾配を有する角度にあることができる。他の実施形態では、ＴＴＰＨ金型の高さに沿って測定されるねじ山の厚さは、具体的数のねじ山をＴＴＰＨ金型内に提供するように選択されることができる。例示的実施形態では、ＴＴＰＨ金型の全体的ねじ山は、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、またはそれを上回るねじ山を有することができる。種々の実施形態では、ねじ山の基部は、８分の１インチ（１／８”）、４分の１インチ（１／４”）、８分の３インチ（３／８”）、または他の長さであって、係合の長さの所望の数のねじ山を提供することができる。
【００３６】
ＴＴＰＨ金型内のねじ山のテーパ角度とねじ山の数の組み合わせは、ＴＴＰＨ金型のための回転係合度を決定することができる。回転係合度は、ＴＴＰＨ金型が鋳造された鋳塊から係脱するために旋回される必要がある、リードの割合を指す。言い換えると、いったん鋳塊がＴＴＰＨ金型に機械的に結合されるプラー機構を介して鋳造炉システムから抜去されると、ＴＴＰＨ金型は、鋳塊から係脱され、鋳塊を冷却させる。回転係合度は、ＴＴＰＨ金型を鋳塊から解放させるであろう、回転量である。いくつかの実施形態では、ＴＴＰＨ金型を鋳塊から係脱するために必要とされる回転係合度（単回旋回は、３６０°の回転である）は、半旋回（１８０°）、３分の１旋回（１２０°）、４分の１旋回（９０°）、６分の１旋回（６０°）、８分の１旋回（４５°）、または単回旋回範囲内の他のインクリメントもしくは勾配における旋回であることができる。回転係合度は、係合の深度または係合の長さならびにねじ山内のテーパ角度およびねじ山の数の関数であり得る。
【００３７】
本明細書に開示されるＴＴＰＨ金型内のテーパ状ねじ山は、多くの異なる形態で具現化されることができる。一実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、鋳造され、続いて、固化される溶融材料の保定のためのメス型空洞を提供する。代替実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、メス型空洞の中への機械加工プロセスによって、または鋳造からのいずれかによって製造される、オス型ねじ山を含むことができる。
【００３８】
本明細書で使用されるように、用語「メス型」は、完成された鋳塊鋳造のネガ型に対する形状に対応する、形状または空洞を指す。金型の内部表面は、所与のメス型空洞の形状を画定することができる。逆に言えば、用語「オス型」は、本明細書で使用されるように、対応するメス型空洞と相補的である、完成された鋳塊鋳造の形状を指す。
【００３９】
図１は、環状または円筒形形状を有する、ＴＴＰＨ金型１００の上部斜視図である。ＴＴＰＨ金型１００は、鋳造炉に結合されると、溶融金属が鋳造または押出成形される、鋳造炉のポートに近接する、上側表面１０２を有する。ＴＴＰＨ金型１００は、ＴＴＰＨ金型１００の外部側を画定する、半径方向表面１０４（代替として、半径方向側壁と称される）を有し、半径方向表面１０４は、上側表面１０２の平面と垂直であることができる。ＴＴＰＨ金型１００は、約２インチ〜約６インチ（２”〜６”）の直径を有することができる。いくつかの側面では、ＴＴＰＨ金型１００は、上側表面１０２と半径方向表面１０４を接続する、ベベル縁１０６を有することができるる。ベベル縁１０６は、上側表面１０２の下方に約５度〜約６０度（５°〜６０°）のベベル角（上側表面１０２の平面から半径方向表面１０４まで測定される）を有することができる。いくつかの実施形態では、半径方向表面１０４は、ＴＴＰＨ金型を固着するためのナットを受容するように構成され、ＴＴＰＨ金型１００の内部本体を通して延在する内部通路につながる、１つまたはそれを上回る半径方向開口１０８を有することができる。いくつかの側面では、半径方向開口１０８は、バレルナットを受容するように構成されることができ、バレルナットは、１つまたはそれを上回るねじ穴を有する、丸棒の１区分である。バレルナットおよび他のそのようなナットは、概して、銅または他の軟質金属から作製される構造内での切り離しに耐えるように設計される。そのような実施形態では、開口は、ＴＴＰＨ金型１００の本体の周囲に等しく分布される、または他の実施形態では、ＴＴＰＨ金型１００の本体の周囲に非対称的に分布されることができる。いくつかの実施形態では、ＴＴＰＨ金型１００は、約１インチ〜約３インチ（１”〜３”）の高さを有することができる。
【００４０】
ＴＴＰＨ金型１００の上側表面１０２は、ＴＴＰＨ金型１００の内部空洞１１２に対して上側開口部１１０を有することができ、内部空洞１１２は、ＴＴＰＨ金型１００の内部ねじ山表面１１４によって部分的に画定される。ＴＴＰＨ金型１００の内部空洞１１２は、ＴＴＰＨ金型１００の上側表面１０２内の上側開口部１１０からＴＴＰＨ金型１００の底部に向かって見ると、内部ねじ山表面１１４に対する法線軸に沿って狭くなる。故に、内部ねじ山表面１１４は、ＴＴＰＨ金型１００の上部に広端と、ＴＴＰＨ金型１００の底部に狭端とを有する。いくつかの実施形態では、ＴＴＰＨ金型１００は、底部開口部１１６を伴う、開放底部金型である。他の実施形態では、ＴＴＰＨ金型１００は、底部開口部を伴わない、閉鎖底部金型である。
【００４１】
図２は、ＴＴＰＨ金型１００の底部斜視図である。ＴＴＰＨ金型１００は、ＴＴＰＨ金型１００の内部本体を通して延在する、内部通路への１つまたはそれを上回る下面開口１２０（ボルト穴とも称される）をさらに含む、底部表面１１８を含む。いくつかの側面では、各個々の内部通路は、１つの半径方向開口１０８と対応する下面開口１２０を接続する。プラー機構（図示せず）からのボルトが、下面開口１２０を通して対応する半径方向開口１０８内に位置するナットの中に延在することができる。故に、プラー機構は、ＴＴＰＨ金型の面積全体を通して均一に分布される、力をそのボルトを通してＴＴＰＨ金型１００に付与することができる。他の側面では１つまたはそれを上回る内部通路は、１つまたはそれを上回る半径方向開口１０８と１つまたはそれを上回る対応する下面開口１２０を接続することができる。ＴＴＰＨ金型１００の開放底部実施形態では、底部表面１１８は、内部空洞１１２に開放する底部開口部１１６を含むことができる。
【００４２】
図３は、ＴＴＰＨ金型１００の上部平面図であって、ＴＴＰＨ金型１００の上側表面１０２および上側開口部１１０のさらなる図を提供する。図示されるように、内部ねじ山表面１１４の広端は、上側表面１０２内の上側開口部１１０のサイズおよび形状を画定することができる。内部ねじ山表面１１４は、湾曲谷部表面１２４を有し、山部表面１２６をその間に伴う。湾曲谷部表面１２４のねじ山の基部は、山部表面１２６の幅より比較的に大きくあることができる。山部表面１２６の幅を湾曲谷部表面１２４のねじ山の基部に対して最小限にすることは、鋳造された鋳塊がＴＴＰＨ金型１００から分断されるとき、ねじ山間の空間への磨滅のリスクまたは量を低減させることができる。ある実施形態では、山部表面１２６は、湾曲谷部表面１２４の幅の１０％もしくはそれ未満の幅、または湾曲谷部表面１２４の幅の約５％〜約２０％の範囲内のインクリメントもしくは勾配における別の幅等、湾曲谷部表面１２４の幅の約５％〜約２０％の幅を有することができる。なおもさらなる実施形態では、山部表面１２６は、湾曲谷部表面１２４の幅の５％未満の幅を有することができる。いくつかの実施形態では、湾曲谷部表面１２４のねじ山の基部および山部表面１２６の幅は両方とも、内部ねじ山表面１１４の長さに沿って一定であることができる。他の実施形態では、湾曲谷部表面１２４のねじ山の基部および山部表面１２６の幅は、内部ねじ山表面１１４の長さに沿って増加または減少することができる。湾曲谷部表面１２４の幅が山部表面１２６の幅に対してより大きいほど、ＴＴＰＨ金型１００および鋳造物は、固化後、より緩くなるであろう。
【００４３】
図４は、ＴＴＰＨ金型１００の上部断面図であって、ＴＴＰＨ金型１００の本体１０１を通して延在する、内部通路１２２の図を提供する。いくつかの側面では、内部通路１２２は、ＴＴＰＨ金型１００の中に穿孔されることができる。ＴＴＰＨ金型１００の半径方向表面１０４内の半径方向開口１０８は、バレルナット等のナットが、内部通路１２２内に位置付けられることを可能にする。内部通路１２２は、ＴＴＰＨ金型１００の本体１０１の中に内部ねじ山表面１１４に向かって延在し、各内部通路１２２は、構造の一部を内部ねじ山表面１１４に近接させ、円錐形、丸みを帯びた形、半球状、平坦、または角度付けられた形状を有することができる。
【００４４】
図５は、ＴＴＰＨ金型１００の底部平面図であって、ＴＴＰＨ金型１００の底部表面１１８および底部開口部１１６のさらなる図を提供する。図示されるように、内部ねじ山表面１１４の狭端は、底部表面１１８内の底部開口部１１６のサイズおよび形状を画定することができる。底部表面１１８内の下面開口１２０は、相互から等距離または非対称もしくは不均衡構成に位置付けられることができる。さらなる実施形態では、内部ねじ山表面１１４につながる底部開口部１１６の縁は、底部表面１１８と垂直である、またはねじ山のテーパ角度から角度の漸次変化を提供するように角度付けられることができる。
【００４５】
図６は、ＴＴＰＨ金型１００の側面立面図であって、半径方向開口１０８および内部通路１２２のさらなる図を提供する。半径方向表面１０４内の半径方向開口１０８は、相互から等距離または非対称もしくは不均衡構成で位置付けられることができる。内部通路１２２は、底部表面１１８と半径方向表面１０４とベベル縁１０６との間の交差部との間のＴＴＰＨ金型１００内に位置付けられることができる。半径方向開口１０８は、内部通路１２２への開口部をＴＴＰＨ金型１００内の内部通路１２２の位置に対応する半径方向表面１０４内の高さに提供することができる。いくつかの側面では、内部通路１２２は、半径方向表面１０４の高さに沿って底部表面１１８から約１／２インチ〜約１インチ（１／２”〜１”）上方にあることができる。
【００４６】
図７は、ＴＴＰＨ金型１００の側面断面図であって、ＴＴＰＨ金型１００の本体１０１内の内部通路１２２およびねじ山の輪郭のさらなる図を提供する。内部通路１２２は、金型の本体１０１を通して水平および垂直に延在するように示され、各内部通路１２２は、個別の半径方向開口１０８および下面開口１２０に接続する。内部通路１２２は、図示されるように、ＴＴＰＨ金型１００の本体１０１内の２つの接続される略円筒形空間である。半径方向開口１０８および下面開口１２０は、等しいまたは異なるゲージを有し、可変サイズのボルトまたはナットを収容することができ、内部通路１２２は、個別の開口毎の対応する直径を有する。他の実施形態では、各内部通路１２２は、ＴＴＰＨ金型１００の本体１０１を通して延在する、単一空間であることができる。さらなる実施形態では、１つまたはそれを上回る内部通路１２２は、ＴＴＰＨ金型１００の本体１０１内で相互に接続および連通することができる。いくつかの側面では、内部通路１２２は、ＴＴＰＨ金型１００の半径の約半分まで内向きに延在することができる。内部通路１２２と内部空洞１１２との間の本体１０１の厚さは、内部空洞１１２内に受容された溶融金属が、内部ねじ山表面１１４および本体１０１を通して溶融し、任意の内部通路１２２を破壊しないように、十分でなければならない。
【００４７】
内部ねじ山表面１１４の前面輪郭は、金型の本体１０１内に示される。特に、前面谷部輪郭１２５（湾曲谷部表面１２４に対応する）および前面山部輪郭１２７（山部表面１２６に対応する）は、上側開口部１１０から底部開口部１１６までのねじ山に対する法線軸に沿って減少する直径を伴って示される。前面谷部輪郭１２５を辿るねじ山の大径と、前面山部輪郭１２７を辿るねじ山の小径は両方とも、ＴＴＰＨ金型１００内で線形かつ等しい可変率において上側開口部１１０から底部開口部１１６まで減少する。さらに、前面山部輪郭１２７（山部表面１２６の幅に対応する）の幅は、前面谷部輪郭１２５（湾曲谷部表面１２４のねじ山の基部に対応する）の幅より比較的に狭い。
【００４８】
ＴＴＰＨ金型の断面図にさらに図示されるのは、ねじ山の法線軸１０３と、ねじ山のピッチ角度線１０５とである。ピッチ角度線１０５（テーパ角度）は、６０°の角度を有するように図示される。他の実施形態では、テーパ角度は、約１５°、約３０°、約４５°、約７５°、または約０°〜約１８０°の範囲内のインクリメントまたは勾配における角度にあることができる。いくつかの側面では、上側開口部１１０の縁は、ピッチ角度線１０５に追従することができる一方、底部開口部１１６の側壁は、ねじ山の法線軸１０３と平行であることができる。他の側面では、底部開口部１１６の側壁は、ピッチ角度線１０５と底部開口部１１６の側壁との間の角度の変化を減少させるように、ねじ山の法線軸１０３に対して内向きに約０°〜約２０°の傾きを有することができる。底部開口部１１６の直径は、最初に、ＴＴＰＨ金型１００の合致の間、ねじ山形態の切断ツールのための隙間を提供するように穿孔される。底部開口部１１６ボアのテーパは、その場所における鋳造された金属の容易な解放を提供する。
【００４９】
図８は、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型を使用して、鋳塊を鋳造する例示的方法を図示する、フローチャートである。多くの側面では、ＴＴＰＨ金型を使用して鋳造される鋳塊は、細コア鋳塊であることができる。ブロック８００では、ＴＴＰＨ金型が、鋳造炉に結合および固着される。ＴＴＰＨ金型が開放底部金型である場合、付加的カバーまたはキャップもまた、鋳造炉に取り付けられ、ＴＴＰＨ金型を通した溶融金属の漏出を防止する。ブロック８０２では、ＴＴＰＨ金型は、冷却装置に結合され、温度勾配を生成し、溶融金属がＴＴＰＨ金型の内部空洞内に存在するとき、放熱板として作用することができる。いくつかの実装では、ＴＴＰＨ金型は、ＴＴＰＨ金型を、水と真空チャンバ大気との間に組み込まれる真空シールを有する、直接水冷される銅プレートにボルト留めすることによって、間接的に冷却されることができる。ブロック８０４では、鋳塊が、鋳造炉内で鋳造され、鋳造のための溶融金属の一部は、ＴＴＰＨ金型の内部空洞内に集中する。ＴＴＰＨ金型は、したがって、鋳造された鋳塊の一端である、テーパ状オス型ねじ端部の形状を画定することができる。
【００５０】
ブロック８０６では、鋳造された鋳塊は、ＴＴＰＨ金型を介して鋳塊を鋳造炉から分断することによって、鋳造炉から抜去されることができる。ＴＴＰＨ金型に機械的に結合される（例えば、ＴＴＰＨ金型の中に挿入されるボルトおよびバレルナットを介して）引動機構が、引動力を付与し、鋳塊を抜去するために使用されることができる。ブロック８０８では、鋳造された鋳塊およびＴＴＰＨ金型は、相互に対して回転され、相互から係脱する。いくつかの側面では、鋳造された鋳塊は、ねじ山のリードに沿って回転され、ＴＴＰＨ金型から係脱することができる。種々の側面では、ＴＴＰＨ金型を鋳塊から係脱するために必要とされる回転度（単回旋回は、３６０°の回転である）は、半旋回（１８０°）、３分の１旋回（１２０°）、４分の１旋回（９０°）、６分の１旋回（６０°）、８分の１旋回（４５°）、または単回旋回範囲内の他のインクリメントもしくは勾配における旋回であることができる。ブロック８１０では、鋳塊は、ＴＴＰＨ金型から分断される。言い換えると、鋳塊は、ＴＴＰＨ金型に対して回転され、ＴＴＰＨ金型から分断する。代替実装では、ＴＴＰＨ金型は、鋳塊に対して回転され、分断を達成することができる。ブロック８１２では、鋳塊は、鋳造後用途における使用前に、ある時間期間にわたって、冷却されることができる。
【００５１】
開示される装置および方法によって形成される鋳塊のための鋳造後用途は、電極誘導溶解式ガスアトマイズシステム（ＥＩＧＡ）または類似システム等の粉末生産プロセスにおいて鋳塊合金を滴下するための点までテーパ状端部を研削または別様に低減させることを含むことができる。他の用途では、テーパ状端部は、後の溶融物または鋳造物において使用するために、鋳塊の主要本体から切断され、リサイクルされることができる。さらなる用途では、本開示に従って鋳造された鋳塊のオス型ねじ山外形は、二次プロセスにおける一般的保定機構として使用されることができる。言い換えると、鋳塊のオス型ねじ端部は、対応するメス型ねじ山空洞を有する二次処理装置に挿入および固着されることができる。そのような用途では、材料が、ＴＴＰＨ金型のメス型空洞の中に鋳造され、次いで、そこから除去されることを可能にする、ねじ山形態は、続いて、機能性の損失を伴わずに、または鋳造プロセスからの材料収縮に関する問題を伴わずに、第２の同じメス型空洞の中に螺入される。
【００５２】
細コア鋳塊を鋳造炉から引動することは、特に有利であるが、本明細書に開示されるようなＴＴＰＨ金型は、細コア鋳塊を用いた用途にのみ限定されない。標準コア鋳塊は、比例サイズのＴＴＰＨ金型を使用して、鋳造炉から形成および抜去されることができる。言い換えると、本開示のＴＴＰＨ金型は、可変直径の鋳塊と結合し得るプラーヘッドとして使用するために設計および構築されることができる。ＴＴＰＨ金型を用いて形成される標準コア鋳塊は、鋳造された鋳塊のオス型ねじ山端部の形状を利用する、鋳造後用途および二次プロセスのために使用されることができる。標準コア鋳塊を形成するために設計されるＴＴＰＨ金型は、ねじ山の比例してより大きい幅、高さ、および数を有することができる。標準コア鋳塊形成と併用される、ＴＴＰＨ金型と併用される、プラー機構、ボルト、およびナットのサイズもまた、鋳造される鋳塊の直径に比例し得る。いくつかの実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、４〜２０インチ（４”〜２０”）、その範囲内の直径の任意のインクリメントまたは勾配の直径を有する、鋳塊の形成において使用されることができる。具体的には、ＴＴＰＨ金型は、６インチ（６”）、８インチ（８”）、１０インチ（１０”）、１２インチ（１２”）、または１４インチ（１４”）の直径を有する、鋳塊の形成において使用されることができる。ＴＴＰＨ金型のさらなる実施形態は、２０インチを上回る（＞２０”）鋳塊の形成において使用するために構築されることができる。
【００５３】
図９は、斜視図から示される、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型の画像である。ＴＴＰＨ金型の画像は、内部通路につながる金型の半径方向側壁内の開口と、ＴＴＰＨ金型の内部表面のテーパ状ねじ山とを示す。図９に示されるＴＴＰＨ金型は、銅から作製される。代替実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、ＴＴＰＨ金型が機能的ではなくなる点まで損傷または溶融されないように、ＴＴＰＨ金型の内部空洞内の溶融金属から内部通路に熱を奪うために十分に熱を伝導し得る、他の金属または合金から作製されることができる。そのような合金は、主に、銅から作製されることができる。他の実施形態では、ＴＴＰＨ金型は、限定ではないが、鋼鉄、ステンレス鋼、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケルベースの合金、真鍮、および／またはアルミニウム青銅を含む、合金から作製されることができる。
【００５４】
図１０は、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型内で鋳造された鋳塊の一端を有する、鋳塊の画像である。鋳塊の端部は、対応するＴＴＰＨ金型のメス型ねじ山形状のオス型対応物である、テーパ状湾曲ねじ山を有する。
【００５５】
図１１は、従来のダブテールプラーヘッドによって形成されるダブテール端部１１０４を有する、断面鋳塊の画像である。図１２は、従来のダブテールプラーヘッドによって形成されるダブテール端部１２０４を有する、断面鋳塊の画像である（図１１に示される断面鋳塊と異なる）。図１１および図１２は両方ともさらに、標準的円形ダブテールプラーヘッドを伴って形成される２インチ（２”）直径鋳塊の粒構造を示す。具体的には、図１１および図１２における断面画像は両方とも、個別の鋳塊のダブテール部分１１０４、１２０４の基部および中心における比較的に等軸粒構造とは対照的に、切り欠き１１００、１２００の谷部から各鋳塊の主要本体１１０２、１２０２に沿って生じる柱状粒構造を示す。切り欠き１１００、１２００のそれぞれにおける界面の面積は、個別の主要本体１１０２、１２０２の幅より実質的に狭い。鋳塊の各主要本体１１０２、１２０２とその個別のダブテール部分１１０４、１２０４との間の粒構造の差異は、部分的には、溶融金属が、比較的に狭い個別の切り欠き１１００、１２００によって画定された界面またはその上方に一度に集中および分布する方法の変化の結果であり得る。鋳塊形成における不均一粒分布、構造不完全性、または他の指向性バイアスは、そのような鋳塊を用いて作製される金属または合金製品における瑕疵につながり得る。
【００５６】
図１３は、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型によって形成されるオス型ねじ端部１３０４を有する、断面鋳塊の画像であって、特に、オス型ねじ端部１３０４の外部輪郭１３００を示す。図１４は、テーパ状ねじ山付きプラーヘッド鋳造金型によって形成されるオス型ねじ端部１４０４を有する、断面鋳塊の画像であって（図１３に示される断面鋳塊と異なる）、特に、オス型ねじ端部１４０４の外部輪郭１４００を示す。図１３および図１４は両方とも、ＴＴＰＨ金型を用いて形成される２インチ（２”）直径鋳塊の粒構造を示す。切り欠きとは対照的に、各鋳塊の主要本体１３０２、１４０２は、主要本体１３０２、１４０２の直径に等しいまたはそれを上回る界面直径から始まり、個別のオス型ねじ端部１３０４、１４０４に遷移する。図１３および図１４における断面画像は両方とも、鋳塊の主要本体１３０２、１４０２およびテーパ状形状を有するように形成される鋳塊のオス型ねじ端部１３０４、１４０４全体を通して微細粒構造を示す。鋳塊の微細等軸粒構造は、概して、鋳塊全体を通して等しく分布される。
【００５７】
その最広点におけるオス型ねじ端部１３０４、１４０４の直径は、その個別の主要本体１３０２、１４０２の直径より広い。付加的幅は、オス型ねじ端部と主要本体の界面における溶融金属が、過剰な力を鋳塊の内部に向かって印加せずに、均一に拡散し、それによって、等しく分布された均一粒構造に寄与することを可能にし得る。さらに、鋳塊の冷却の間、その個別の主要本体１３０２、１４０２の直径を越えて延在する、オス型ねじ端部１３０４、１４０４の付加的材料はまた、鋳塊が冷却するにつれて、構造支持および歪み緩和を提供し得る。いくつかの側面では、オス型ねじ端部１３０４、１４０４における金属の付加的質量は、よりゆっくりな冷却につながり、したがって、そうでなければ直接周囲環境に暴露されるであろう、主要本体１３０２、１４０２の端部における低温度衝撃につながり得る。
【００５８】
前述の説明は、例証であって、制限ではなく、本開示の精査に応じて、本発明は、その不可欠な特性から逸脱することなく、他の具体的形態で具現化されてもよいことが、当業者に明白となるであろう。例えば、前述の側面のいずれかは、それぞれ、側面のサブセットを有する、１つまたはいくつかの異なる構成に組み合わせられてもよい。さらに、前述の説明全体を通して、説明目的のために、多数の具体的詳細が、本発明の完全な理解を提供するために記載された。しかしながら、これらの実施形態は、これらの具体的詳細のいくつかを伴わずに実践されてもよいことが、当業者に明白となるであろう。これらの他の実施形態は、本発明の精神および範囲内に含まれるものと意図される。故に、本発明の範囲は、したがって、前述の説明を参照して判定されるべきではなく、代わりに、以下の係属中の請求項とともに、法的均等物のその全範囲を参照して判定されべきである。
【図１】
0006770976.tif 000002
【図２】
0006770976.tif 000003
【図３】
0006770976.tif 000004
【図４】
0006770976.tif 000005
【図５】
0006770976.tif 000006
【図６】
0006770976.tif 000007
【図７】
0006770976.tif 000008
【図８】
0006770976.tif 000009
【図９】
0006770976.tif 000010
【図１０】
0006770976.tif 000011
【図１１】
0006770976.tif 000012
【図１２】
0006770976.tif 000013
【図１３】
0006770976.tif 000014
【図１４】
0006770976.tif 000015