(57)【要約】【課題】鋳型の予熱を真空溶解炉内で行なうことによって鋳型予熱の無駄を省ぶくとともに、作業者が鋳型を持ち上げて運ぶ作業を無くして安全性の向上を図る。【解決手段】真空溶解炉６内に高周波加熱コイル１２を設けて導電性のあるセラミックス鋳型１Ａを加熱してから鋳型１Ａ内に溶解金属９を流入する。したがって、鋳型１Ａの予熱を真空溶解炉６内で行なって鋳型１Ａ予熱の無駄を省ぶくとともに、鋳型１Ａの持ち運びを無くして安全性の向上を図ることができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空溶解炉内に高周波加熱コイルを設けて導電性のあるセラミックス鋳型を加熱してから鋳型内に溶解金属を流入することを特徴とする精密鋳造方法。
【請求項２】
上記精密鋳造方法に使用される、ロストワックス鋳造法により作成されるセラミックス鋳型であって、鋳型製造用のスラリー内に導電性酸化物を混入して製造したものであることを特徴とする精密鋳造用鋳型。
【請求項３】
上記導電性酸化物は、ＳｎＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＬａＣｒＯ３、ＴｉＯ２、Ｆｅ３Ｏ４である請求項２記載の精密鋳造用鋳型。
【請求項４】
上記導電性酸化物の混入比率を変えたスラリーを多層に塗布してセラミックス鋳型を製造するようにした請求項２または請求項３記載の精密鋳造用鋳型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンブレードなどを成形する精密鋳造方法および精密鋳造用鋳型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タービンブレードなどを成形する精密鋳造方法に、ロストワックス鋳造法がある。ロストワックス鋳造法は、（１）タービンブレードなどの製品形状の空洞部を有する金型にワックスを注入してワックスの模型を作成する。（２）そのワックス模型にセラミックスの粉末とバインダとを水で練り合わせたスラリーを数回にわたって塗布して鋳型を造型する。（３）造型が終了したらワックスを加熱して溶かして流出させた後、乾燥、焼成して空洞部を有するセラミックス鋳型を形成する。（４）この空洞部内に溶解金属を注入して製品を鋳造する。
【０００３】
ロストワックス鋳造法で製品を鋳造する際、常温の鋳型に溶解金属を注入すると、鋳型の組織内に外気から吸収した水分が多い場合に水蒸気爆発を起す恐れがある。また、冷えた鋳型に溶解金属を注入すると溶解金属が部分的に固まって空洞部内の隅々まで流れ込まない。そのため、通常、鋳型に溶解金属を注入する前に、あらかじめガス炉や電気炉などの予熱炉内で鋳型を１，０００℃程度まで加熱する。温められた鋳型は、作業者によって予熱炉から取り出されて溶解炉内に運び込まれる。溶解炉内に鋳型が運び込まれると、溶解炉内の空気を吸引して溶解炉内を真空状態にする。このとき鋳型は４００℃程度まで冷えている。溶解炉内の上方に設けられたるつぼを傾動してるつぼから溶解金属を鋳型の空洞部内に注入する。溶解金属が固化すると、鋳型を溶解炉から外部に移動し、鋳型を破壊してタービンブレードなどの製品を取り出す。なお、取り出された製品の表面は粗表面なので、その後、その表面を磨いたり機械加工を施して完成品とする。
【０００４】
図３は従来の予熱炉の概念図である。図４は従来の真空溶解炉の概念図である。図５は従来の鋳型の拡大断面図である。図３ないし図５において、１は鋳型である。２は鋳型１の空洞部である。この空洞部２は製品形状の模型をワックスで作成した後、そのワックスを溶かして流出させて形成したものである。３は予熱炉（電気炉）である。なお、予熱炉３はガス炉であってもよい。４は予熱炉３内底部に設けた鋳型１をセットするテーブルである。５は鋳型１を予熱する発熱体で、鋳型１を１，０００℃程度まで加熱して温める。発熱体５には、たとえば、スーパーカンタルが使用される。図４において、６は真空溶解炉である。真空溶解炉６は、一般に予熱炉３の近くに設置されている。７は真空溶解炉６の上方に設けた傾動可能なグラファイト製のるつぼである。８はるつぼ７を囲繞するように設けた高周波加熱コイルである。高周波加熱コイル８によってるつぼ７を加熱し、るつぼ７内に投入された金属を溶解する。なお、高周波加熱は、交流磁界中に置かれた導電体に磁束が貫通し、電磁誘導作用により渦電流が流れ、その電流と導電体自体の抵抗によりジュール熱が発生して導電体自身が自己加熱するものである。９は溶解金属である。１０は炉内を真空にするための空気吸引管である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
鋳型に溶解金属を流入するには、鋳型は４００℃程度に加熱されていればよいが、注湯までの冷却を考慮して鋳型を予熱炉内で１，０００℃程度まで加熱するのは無駄である。また、作業者は加熱した鋳型を加熱炉内から真空溶解炉内に運び込む際、把持具を手に持ち、把持具の先端を鋳型の底面に差し込んで鋳型を持ち上げながら運び込むため重労働となるばかりか、安全性にも問題がある。さらに予熱炉と溶解炉とを別々に設けているので、設備コストが嵩む。
【０００６】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、鋳型の予熱を真空溶解炉内で行なうことによって鋳型予熱の無駄を省くとともに、作業者が鋳型を持ち上げて運ぶ作業を無くし、設備コストの低減と安全性の向上を図ることのできる精密鋳造方法および精密鋳造用鋳型を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載発明の精密鋳造方法は、真空溶解炉内に高周波加熱コイルを設けて導電性のあるセラミックス鋳型を加熱してから鋳型内に溶解金属を流入するものである。
【０００８】
請求項２記載発明の精密鋳造用鋳型は、上記精密鋳造方法に使用されるロストワックス法により作成されるセラミックス鋳型であって、鋳型製造用のスラリー内に導電性酸化物を混入して製造したものである。
【０００９】
上記導電性酸化物は、ＳｎＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＬａＣｒＯ３、ＴｉＯ２、Ｆｅ３Ｏ４であるのが好ましい。
【００１０】
また、上記導電性酸化物の混入比率を変えたスラリーを多層に塗布してセラミックス鋳型を製造するようにしてもよい。
【００１１】
次に本発明の作用を説明する。真空溶解炉内の床上に設けたテーブル上にセラミックス鋳型を載置する。セラミックス鋳型は、導電性酸化物、すなわち、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｃｒ２Ｏ３（酸化クロム）、ＬａＣｒＯ３（ランタン酸化クロム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄）などをスラリー内に混入して成形する。同一の濃度のものを何回にもわけて成形してもよいが、これらの導電性酸化物の混入比率を変えてスラリーを多層に塗布して成形してもよい。導電性酸化物を混入したセラミックス鋳型は導電性があるので、微弱ながら電流を流すことができ、したがって、高周波加熱することが可能である。これら導電性酸化物を混入したセラミックス鋳型の電気抵抗は、グラファイト（１３７５Ω・ｍ）よりも小さければよい。真空溶解炉内の上方には外側面を高周波加熱コイルで囲繞した傾動可能なるつぼを懸吊していて、高周波加熱コイルによってるつぼを加熱し、発熱したるつぼによってるつぼ内に投入された金属を溶解する。金属が溶解するとるつぼを傾動してセラミックス鋳型の空洞部内に溶解金属を流入する。
【００１２】
このようにスラリー内に一様に導電性酸化物を混入したものを多層に塗布するか、混入比率の異なるものを多層に塗布してセラミックス鋳型を成形したので、微弱ながら電流を流すことができる。したがって、高周波加熱コイル内に載置して加熱することができる。セラミックス鋳型の予熱とセラミックス鋳型への溶解金属の流入作業とを同じ真空溶解炉内で行なうので、設備コストの低減を図ることができる。セラミックス鋳型を真空溶解炉内で４００℃以上に加熱すればよいので、予熱エネルギーと時間の無駄を省ける。作業者がセラミックス鋳型を持ち上げて運ぶ作業を無くすことができるので、安全性の向上を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本願請求項２記載発明の精密鋳造用鋳型の拡大断面図である。図２は本願請求項１記載発明の精密鋳造方法の概念図である。なお、図において、図３および図４の説明に使用したのと共通の部分については同一の符号を付して説明する。図１および図２において、１Ａはセラミックス鋳型である。２はセラミックス鋳型１Ａの空洞部である。１１はスラリー内に混入した導電性酸化物で、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｃｒ２Ｏ３（酸化クロム）、ＬａＣｒＯ３（ランタン酸化クロム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄）などをスラリー内に混入して成形する。なお、導電性酸化物１１は、同一の濃度のものを何回にもわけて成形してもよいが、混入比率を変えてスラリーを多層に塗布して成形してもよい。４はセラミックス鋳型１Ａをセットするテーブルである。６は真空溶解炉である。７は真空溶解炉６の上方に設けた傾動可能なグラファイト製のるつぼである。８はるつぼ７を囲繞するように設けた高周波加熱コイルである。高周波加熱コイル８によってるつぼ７を加熱し、るつぼ７内に投入した金属を溶解する。９は溶解金属である。１０は空気吸引管である。１２はセラミックス鋳型１Ａを加熱する高周波加熱コイルで、真空溶解炉６内でセラミックス鋳型１Ａを４００℃以上に加熱できればよい。
【００１４】
次に本実施形態の作用を説明する。真空溶解炉６内の床上に設けたテーブル４上にセラミックス鋳型１Ａを載置する。セラミックス鋳型１Ａは、導電性酸化物１１、すなわち、ＳｎＯ２（酸化錫）、Ｃｒ２Ｏ３（酸化クロム）、ＬａＣｒＯ３（ランタン酸化クロム）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄）などをスラリー内に混入して成形する。同一の濃度のものを何回にもわけて成形してもよいが、これらの導電性酸化物１１の混入比率を変えてスラリーを多層に塗布して成形してもよい。導電性酸化物１１を混入したセラミックス鋳型１Ａは導電性があるので、微弱ながら電流を流すことができ、したがって、高周波加熱することが可能である。これら導電性酸化物１１を混入したセラミックス鋳型１Ａの電気抵抗は、グラファイト（１３７５Ω・ｍ）よりも小さければよい。真空溶解炉６内の上方には外側面を高周波加熱コイル８で囲繞した傾動可能なるつぼ７を懸吊していて、高周波加熱コイル８によってるつぼ７を加熱し、るつぼ７内に投入された金属を溶解する。金属が溶解するとるつぼ７を傾動してセラミックス鋳型１Ａの空洞部２内に溶解金属９を流入する。
【００１５】
このようにスラリー内に一様に導電性酸化物１１を混入したものを多層に塗布するか、混入比率の異なるものを多層に塗布してセラミックス鋳型１Ａを成形したので、微弱ながら電流を流すことができる。したがって、高周波加熱コイル１２内に載置して加熱することができる。セラミックス鋳型１Ａの予熱とセラミックス鋳型１Ａへの溶解金属９の流入作業とを同じ真空溶解炉６内で行なうので、設備コストの低減を図ることができる。セラミックス鋳型１Ａを真空溶解炉６内で４００℃以上に加熱できればよいので、従来のように１，０００℃まで加熱する必要がなく、予熱エネルギーと時間の無駄を省ける。作業者がセラミックス鋳型１Ａを持ち上げて運ぶ作業を無くすことができるので、安全性の向上を図ることができる。
【００１６】
本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の精密鋳造方法および精密鋳造用鋳型は、スラリーの中に導電性酸化物を混入するか、多層に塗布してセラミックス鋳型を成形するとともに、同じ真空溶解炉内でセラミックス鋳型の予熱と溶解金属の流入作業を行なうので、設備コストの低減、鋳型の予熱時間の削減および安全性の向上を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願請求項２記載発明の精密鋳造用鋳型の拡大断面図である。
【図２】本願請求項１記載発明の精密鋳造方法の概念図である。
【図３】従来の予熱炉の概念図である。
【図４】従来の溶解炉の概念図である。
【図５】従来の鋳型の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　鋳型
１Ａ　セラミックス鋳型
２　空洞部
３　予熱炉（電気炉）
４　テーブル
５　発熱体（スーパーカンタル）
６　溶解炉
７　るつぼ
８、１２　高周波加熱コイル
９　溶融金属
１０　空気吸引管
１１　導電性酸化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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