(57)【要約】いくつかの実施形態は物品を鋳造する方法およびシステムを提供する。方法の一例は、熱ブランケットをモールドキャビティ内に提供し位置付けること、および続いて溶融材料をモールドキャビティに導入し、熱ブランケットと接触させることを含む。本方法により溶融材料が、溶融材料の導入時から少なくともモールドキャビティが満たされるまで延びる滞留時間の間、溶融状態を維持することが可能になる。別の例では、熱ブランケットを使用する方法は、溶融材料の第１の導入時から加圧時まで延びる滞留時間の間、溶融材料を溶融状態に維持することを含む。システムは様々なモールドタイプ、１つまたは複数の熱ブランケットを含み、およびいくつかの場合プリフォームおよび／またはインサートも提供される。新規熱ブランケットおよびそれを製造する方法も開示される。
2015512788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を鋳造する方法であって、
断熱材料層を含み、かつ第１表面および第２表面を有する熱ブランケットを提供すること、
前記熱ブランケットの少なくとも一部をモールドキャビティ内に位置付けること、および、
溶融材料が前記モールドキャビティを満たすまで、前記溶融材料を前記モールドキャビティに導入し、前記熱ブランケットの前記第１表面と接触させることを含み、前記モールドキャビティ内の前記溶融材料が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から、少なくとも前記溶融材料が前記モールドキャビティを満たすまで延びる滞留時間の間、溶融状態を維持する、方法。
【請求項２】
前記熱ブランケットの前記第２表面が、前記モールドキャビティの内側表面の少なくとも一部に隣接する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記モールドキャビティが、モールドの少なくとも一部によって画定される第１表面を含み、前記熱ブランケットの前記第２表面が前記モールドキャビティの前記第１表面を実質的に覆う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
多孔プリフォームおよび／または無孔インサートを前記モールドキャビティ内に位置付けることをさらに含み、前記滞留時間の間、前記熱ブランケットが前記溶融材料を前記多孔プリフォームの少なくとも一部および／または前記無孔インサートの少なくとも一部から隔絶する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶融材料が少なくとも１種の金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１種の金属がアルミニウム、マグネシウムおよび／または鋼を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記溶融材料が粒子材料をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記熱ブランケットが第１熱ブランケットである請求項１に記載の方法であって、断熱材料層を含みかつ第１表面および第２表面を有する第２熱ブランケットを提供することをさらに含み、および前記第２熱ブランケットの少なくとも一部を前記モールドキャビティ内に位置付けることをさらに含む、方法。
【請求項９】
前記溶融材料が第１溶融材料である請求項８に記載の方法であって、前記第２熱ブランケットの少なくとも一部を前記第１溶融材料に隣接して位置付けること、および第２溶融材料を前記モールドキャビティに導入し前記第２熱ブランケットの前記第１表面と接触させることをさらに含む、方法。
【請求項１０】
前記第１溶融材料および前記第２溶融材料が異なる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
物品を鋳造する方法であって、
断熱材料層を含みかつ第１表面および第２表面を有する熱ブランケットを提供すること、
前記熱ブランケットの少なくとも一部をモールドキャビティ内に位置付けること、
溶融材料を前記モールドキャビティに導入し、前記熱ブランケットの前記第１表面と接触させること、および、
前記溶融材料が固化するまで圧力を前記溶融材料に適用して鋳物物品の少なくとも一部を形成することを含み、
前記モールドキャビティ内の前記溶融材料が、前記モールドキャビティへの前記溶融材料の導入時から前記溶融材料への圧力の適用時まで延びる滞留時間の間、溶融状態を維持する、方法。
【請求項１２】
前記圧力を適用することが、前記モールドキャビティを前記溶融材料で満たすこと、および前記モールドキャビティを満たした後、前記溶融材料を前記モールドキャビティに導入し続けることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記モールドキャビティが少なくとも第１モールド部分および第２モールド部分によって画定され、前記圧力を適用することが、前記第１モールド部分を前記第２モールド部分に対し、および前記モールドキャビティ内の前記溶融材料に対し閉ざすことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力を前記溶融材料に適用する前、前記溶融材料が前記熱ブランケットの前記第１表面を貫通しない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記圧力を前記溶融材料に適用することにより前記溶融材料が前記熱ブランケットに浸透される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧力を前記溶融材料に適用することにより前記熱ブランケットが分解する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記圧力を前記溶融材料に適用することにより前記熱ブランケットが実質的に崩壊する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記熱ブランケットの前記第２表面が、前記モールドキャビティの内側表面の少なくとも一部に隣接する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記モールドキャビティが、モールドの少なくとも一部によって画定された第１表面を含み、前記熱ブランケットの前記第２表面が前記モールドキャビティの前記第１表面を実質的に覆う、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
多孔プリフォームおよび／または無孔インサートを前記モールドキャビティ内に位置付けることをさらに含み、前記滞留時間の間、前記熱ブランケットが前記溶融材料を前記多孔プリフォームの少なくとも一部および／または前記無孔インサートの少なくとも一部から隔絶する、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶融材料が少なくとも１種の金属を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１種の金属がアルミニウムおよび／またはマグネシウムを含み、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶融材料が粒子材料をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記熱ブランケットが第１熱ブランケットである請求項１１に記載の方法であって、断熱材料層を含みかつ第１表面および第２表面を有する第２熱ブランケットを提供することをさらに含み、および前記第２熱ブランケットの少なくとも一部を前記モールドキャビティ内に位置付けることをさらに含む、方法。
【請求項２５】
前記溶融材料が第１溶融材料である請求項２４に記載の方法であって、前記第２熱ブランケットの少なくとも前記一部を前記第１溶融材料に隣接して位置付けること、第２溶融材料を前記モールドキャビティに導入し前記第２熱ブランケットの前記第１表面と接触させることをさらに含み、前記溶融材料に圧力を適用することが、前記第１および第２溶融材料が固化するまで、前記第１溶融材料および前記第２溶融材料に圧力を適用することを含む、方法。
【請求項２６】
前記第１溶融材料および前記第２溶融材料が異なる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
物品を鋳造するシステムであって、
内側表面を含むモールドキャビティを画定するモールド、および、
断熱材料層を含む少なくとも１つの熱ブランケットを含み、前記少なくとも１つの熱ブランケットは、前記モールドキャビティに導入される溶融材料を、前記モールドキャビティの前記内側表面から隔絶するように構成され、その結果、少なくとも前記溶融材料が前記モールドキャビティを満たすまで、前記モールドキャビティ内の前記溶融材料が溶融状態を維持する、システム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの熱ブランケットは、圧力が前記溶融材料に適用されるまで前記溶融材料を前記モールドキャビティの前記内側表面から隔絶するように構成される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの熱ブランケットは、圧力が前記溶融材料に適用されると実質的に崩壊するように構成される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
複数の熱ブランケットをさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの熱ブランケットが前記断熱材料層から本質的に構成される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの熱ブランケットが断熱材料層から構成される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３３】
前記断熱材料がセラミック繊維材料を含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３４】
前記セラミック繊維材料が酸化アルミニウムおよび／またはシリカを含む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記断熱材料層が約６ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１２ｌｂｓ／ｆｔ３の密度を有する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３６】
前記断熱材料層の密度が約９ｌｂｓ／ｆｔ３である、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの断熱材料層が約０．０６２５インチ未満の厚みを有する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの断熱材料層が約０．０００１インチ〜約０．０６２５インチの厚みを有する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの断熱材料層の厚みが約０．０３インチ〜約０．０６インチである、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記少なくとも１つの断熱材料層が約０．０３インチの厚みを有する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項４１】
圧力下に前記溶融材料を前記モールドキャビティに導入するように構成された圧力注入システムをさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項４２】
前記モールドが第１の部分と取外し可能な第２の部分とを含み、前記第１の部分および前記取外し可能な第２の部分は、前記取外し可能な第２の部分が前記第１の部分に隣接して位置付けられるとき前記モールドキャビティを画定する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項４３】
前記モールドおよび前記モールドキャビティが重力鋳造用に構成される、請求項２７に記載のシステム。
【請求項４４】
前記溶融材料を受け入れるように構成された射出スリーブと、圧力下に前記溶融材料を前記射出スリーブから前記モールドキャビティに押し込むように構成されたプランジャとをさらに含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項４５】
物品を鋳造する際に使用する熱ブランケットであって、第１表面と、反対側の第２表面と、１つまたは複数のセラミック繊維材料の副層とを含む断熱材料層を含み、各副層は、前記第１表面と平行なＸ−Ｙ方向に実質的に位置付けられかつ少なくとも部分的に一緒に焼結されたセラミック繊維の配置を含み、前記断熱材料層が約０．０６２５インチ未満の厚みを有する、熱ブランケット。
【請求項４６】
前記断熱材料層が約６ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１２ｌｂｓ／ｆｔ３の密度を有する、請求項４５に記載の熱ブランケット。
【請求項４７】
前記断熱材料がバインダレス材料である、請求項４５に記載の熱ブランケット。
【請求項４８】
物品を鋳造する際に使用する熱ブランケットを作製する方法であって、
複数のセラミック繊維の副層を含むセラミック繊維材料を含む断熱材料層を提供すること、
前記断熱材料層を、約６ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１２ｌｂｓ／ｆｔ３の密度まで圧縮すること、
前記複数の副層のそれぞれの中の前記セラミック繊維を少なくとも部分的に一緒に焼結するように前記断熱材料層を加熱すること、および、
焼結後、前記複数のセラミック繊維の副層の１つまたは複数を除去することを含み、前記複数の副層の前記１つまたは複数が、物品を鋳造する際に使用する前記熱ブランケットを画定する、方法。
【請求項４９】
除去された前記複数の副層の前記１つまたは複数が、約０．０６２５インチ未満の合計厚みを有する、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記断熱材料層を所望の温度まで加熱した後、前記断熱材料を前記所望の温度で少なくとも１時間保持することをさらに含む、請求項４８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
本出願は、２０１３年３月１５日に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題された米国特許出願第１３／８４０，４２３号明細書、２０１２年７月３日に出願され、ＭＭＣ  ｗｉｔｈ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎと題された米国仮特許出願第６１／６９０，７２７号明細書、および２０１２年４月１２日に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題された米国仮特許出願第６１／６２３，５３２号明細書に対する優先権を主張する。本出願は、２０１３年３月１５日に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  Ｓｐｒａｙ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題された米国特許出願第１３／８３６，００１号明細書に関連する。上記参照出願はそれぞれ、それら全体を本明細書中で参照することによって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
鋳造は歴史の長い周知の技術であり、液化または溶融材料を、所望の形状のキャビティを有するモールドに注入または射出する。次に液化材料は固化することを許され、そして鋳物物品が製造される。金属鋳造は鋳造の一種であり、溶融金属が高温でモールドキャビティに導入され、次に金属が冷却するにつれ固化することを許される。冷却の速度およびパターンは固化プロセスに影響を及ぼす可能性があり、最終鋳物物品の構造に直接影響を及ぼし得る。例えば、いくつかの場合、鋳物は部分的に多くの異なる箇所で固化し始める場合があり、鋳物内の多方向性固化をもたらす。他の場合、時期尚早の冷却または望ましくない速度での冷却は、鋳物内部の望ましくない微細構造をもたらす恐れがあり、またはモールドキャビティを部分的に閉塞または遮断する場合があり、その結果、未完成の鋳物または部分的な鋳物がもたらされる。
【０００３】
溶融材料が最初にモールドキャビティの側壁または他の内側表面と接触するとき、モールドキャビティ内での溶融材料の固化は最も高い頻度で始まる。溶融材料は一般にモールド自体よりはるかに熱いので、最初に接触すると、熱は急速に溶融材料からモールド中へ逃げる。いったん材料が最初にモールドの壁と接触すると、固化はキャビティ全体に溶融材料を通して急速に広がり得る。例えば、溶融金属は極めて高い熱損失率を示し、いったん固化が始まると、モールド内部の溶融金属の全量が、ほとんど瞬間的に凝固し得る。溶融材料の最初の導入から完全な固化まで延びる期間は、滞留時間と呼ばれることが多い。認識されるように、滞留時間は溶融材料、特に溶融金属の場合極めて短い場合があり、時にほんの数秒間だけ続くこともあり、あるいは１秒未満（例えばミリ秒）の場合さえある。
【０００４】
いくつかの場合、溶融材料の滞留時間を延ばすことは有用であり得る。例えば、滞留時間を延ばすことにより、固化前にモールドキャビティを満たす適切な時間が完結することが保証され得る、または固化材料中の所望の粒子パターンの成長が促進され得る。さらに、より長い滞留時間により、鋳造プロセス中の追加の活動が容易になり得る。例として、複合材料を鋳造するとき、滞留時間を延ばすことにより、固化が完了する前、インサート、プリフォームおよび他の複合材料を鋳物内へ位置付ける際にさらなる融通性がもたらされ得る。
【０００５】
滞留時間を延ばすためのこれまでの試みは、２、３の異なる手法を含んでいる。モールドキャビティの表面とモールドに導入される溶融材料との温度差を最小化することによって滞留時間を増大しようとしたものもある。溶融材料の温度により近い温度までモールドを加熱することを含む試みもあれば、モールドの温度により近い温度まで溶融材料の温度を下げることを含む試みもあった。他の試みは、溶融材料をより速くモールド全体に分散させるために複雑な湯口システムを使用することを含む。これらの試みはいくぶん有用ではあるが、モールドの温度を上げることは多量のエネルギーを消費し得るし、また溶融材料の融点によって本質的に制限され得るので実用的でなかった。最新型湯口システムは、有益性がほとんど増さない状態で、鋳造の複雑さおよび費用を増大する恐れがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態は、物品を鋳造するための方法を対象とし、方法は鋳造プロセスの前または間、熱ブランケットをモールドキャビティに位置付けることを含む。一実施形態では、熱ブランケットを提供すること、および熱ブランケットの少なくとも一部をモールドキャビティ内に位置付けることを含む、物品を鋳造するための方法が提供される。熱ブランケットは、第１表面および第２表面を有する断熱材料層を含む。方法はさらに、溶融材料がモールドキャビティを満たすまで溶融材料をモールドキャビティに導入し熱ブランケットの第１表面と接触させることを含む。いくつかの場合、モールドキャビティ内の溶融材料は、溶融材料のモールドキャビティへの導入時から、少なくとも溶融材料がモールドキャビティを満たすまで延びる滞留時間の間、溶融状態を維持する。
【０００７】
別の実施形態では、熱ブランケットを提供すること、熱ブランケットの少なくとも一部をモールドキャビティ内に位置付けること、溶融材料をモールドキャビティに導入し熱ブランケットの第１表面と接触させること、および少なくとも鋳物物品の一部を形成するために溶融材料が固化するまで溶融材料に圧力を適用すること含む。モールドキャビティ内の溶融材料は、溶融材料のモールドキャビティへの導入時から、溶融材料への圧力の適用時まで延びる滞留時間の間、溶融状態を維持する。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、物品を鋳造するためのシステムを提供する。一実施形態では、モールドキャビティと、少なくとも１つの熱ブランケットとを含む、物品を鋳造するためのシステムが提供される。モールドキャビティは内側表面を有し、熱ブランケットは断熱材料層を含む。いくつかの場合、熱ブランケットは、モールドキャビティに導入された溶融材料を、モールドキャビティの内側表面から隔絶するように構成される。そうすることにより、少なくとも溶融材料がモールドキャビティを満たすまで、モールドキャビティ内の溶融材料が溶融状態を維持することが可能になり得る。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、物品を鋳造する際に使用する熱ブランケットを提供する。一実施形態では、第１表面と、反対側の第２表面と、１つまたは複数のセラミック繊維材料の副層とを有する断熱材料層を含む熱ブランケットが提供される。各副層は、層の第１表面と平行なＸ−Ｙ方向に実質的に位置付けられたセラミック繊維の配置を含む。セラミック繊維は少なくとも部分的に一緒に焼結される。いくつかの場合、断熱材料層は約０．０６２５インチ未満の厚みを有する。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、物品を鋳造する際に使用するための熱ブランケットを作製する方法を提供する。一実施形態では、断熱材料層を提供すること、および断熱材料層を約６ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１２ｌｂｓ／ｆｔ３の密度まで圧縮することを含む方法が提供される。断熱材料層は、複数のセラミック繊維の副層で形成されるセラミック繊維材料を含む。方法はさらに、複数の副層のそれぞれの中でセラミック繊維を少なくとも部分的に一緒に焼結するように断熱材料層を加熱することを含む。加熱後のいつか、方法は、複数のセラミック繊維の副層の１つまたは複数を除去することを含む。複数の副層の１つまたは複数が、物品を鋳造する際に使用するための熱ブランケットを画定することができる。
【００１１】
これらおよび様々な他の特徴および有利性は、以下の詳細な記載を読むことにより明らかになる。
【００１２】
以下の図は本発明の特定の実施形態を示し、従って本発明の範囲を制限しない。図は（一定の縮尺であると記載されない限り）一定の縮尺ではなく、以下の詳細な記載中の説明と併せて使用することが意図される。これより先、本発明の実施形態は付随する図面と併せて記載され、図面中、類似の番号は類似の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ある実施形態による熱ブランケットを製造する方法を示す流れ図である。
【図２Ａ】ある実施形態による圧縮前の断熱材料層の概略的な側面断面図である。
【図２Ｂ】ある実施形態による圧縮後の断熱材料層の概略的な側面断面図である。
【図３】ある実施形態による鋳造システムの概略的な表現である。
【図４】ある実施形態による鋳造システムの概略的な表現である。
【図５】ある実施形態による鋳造システムの概略的な表現である。
【図６】ある実施形態による物品を鋳造するための方法を示す流れ図である。
【図７】ある実施形態による物品を鋳造するための方法を示す流れ図である。
【図８】ある実施形態による物品を鋳造するための方法を示す流れ図である。
【図９】ある実施形態による物品を鋳造するための方法を示す流れ図である。
【図１０】ある実施形態によるモールドおよび熱ブランケットを含む鋳造システムの概略的な表現である。
【図１１Ａ】ある実施形態によるモールドのキャビティ内に位置付けられた熱ブランケットの斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの熱ブランケットおよびモールドの側面断面図である。
【図１２】ある実施形態によるモールドと溶融材料との間に位置付けられた熱ブランケットの側面断面図である。
【図１３】ある実施形態によるモールドキャビティ内および２つの熱ブランケットの間に位置付けられた溶融材料の側面断面図である。
【図１４】ある実施形態による固化後の鋳物の側面断面図である。
【図１５】ある実施形態による２つの熱ブランケットの間でモールドキャビティ内に位置付けられた第１溶融材料、および第１溶融材料の上であるが２つの熱ブランケットの間でモールド内に位置付けられた第２溶融材料の側面断面図である。
【図１６Ａ】ある実施形態による圧力をモールドに適用する前の鋳物の概略的な側面断面図である。
【図１６Ｂ】ある実施形態による圧力をモールドに適用しかつ固化した後の図１６Ａの鋳物の概略的な側面断面図である。
【図１７】ある実施形態による鋳物の奥行きのある部分断面図である。
【図１８】ある実施形態による鋳物の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な記載は本質的に例であり、本発明の範囲、適用可能性、および構成を制限する意図は決してない。正しくは以下の記載は、本発明の例示的実施形態を実行するためのいくつかの実例を提供する。構成、材料、寸法および製造プロセスの例が、選択された要素に関して提供され、あらゆる他の要素は、本発明の分野における通常の技術を有する人に知られるものを採用する。当業者であれば、記載される例の多くは幅広い適切な代替例を有することを認識するであろう。
【００１５】
本明細書に記載される実施形態は、全体的に金属鋳造を含む鋳造プロセスに関連し、かつ適用可能である。本明細書に記載される多くの例は、モールドキャビティに導入される溶融材料からの熱の伝達に関連するか、様々な方法でそれに取り組む。例えば、いくつかの実施形態は、溶融材料から、様々な種類のモールドの周囲モールドキャビティ、射出スリーブ、射出先端部、および／または他の部分への熱の伝達を考察する。同じく、いくつかの実施形態は、溶融材料から、複合鋳物内の様々なプリフォームおよび／またはインサートへの熱の伝達を考察する。いくつかの実施形態は、断熱材料の使用を介した伝熱特性の変化に向けられる。
【００１６】
さらに、いくつかの実施形態は、溶融材料がモールドキャビティ内のインサート、プリフォームおよび他の物体の表面などのモールドキャビティ内の表面、ならびにモールドキャビティ自体の内壁に接近するとき溶融材料の挙動を制御および／または変化することに向けられる。同じく、いくつかの実施形態は、鋳造プロセス内で伝熱に影響を及ぼすために使用できる材料を考察し、いくつかの実施形態は、鋳造プロセスに有用であり得る断熱材料を記載する。いくつかの実施形態は、鋳造プロセスにおける伝熱に対処するために使用できる断熱材料を作製または製造するための方法を記載する。いくつかの実施形態は、異なる鋳造プロセス内でいくつかの種類の断熱材料を使用するための方法、ならびにその方法を実行するために提供されるシステムを記載する。当然のことながら、本明細書に記載される実施形態は、様々な製品、物品、システムおよび／または方法の例であり、可能な実施形態およびそれらの適用の範囲を制限することを意味しないことは認識されるはずである。
【００１７】
図１は、ある実施形態による熱ブランケットを製造する方法１００を示す流れ図である。方法１００は概して断熱材料の層を提供すること（１０２）によって開始する。次に断熱材料層は圧縮され（１０４）、加熱され（１０６）、所定の期間、所望の温度で保持される（１０８）。所定の期間、所望の温度で材料層を保持した後、取り扱いを容易にするために材料層を冷却（１１０）させておく。方法１００の次のステップは、１つまたは複数の副層を断熱材料層から除去すること（１１２）を含み、これについては本明細書でさらに記載される。
【００１８】
いくつかの実施形態によれば、方法１００の開始時に使用される断熱材料層は、モールドキャビティ内で溶融材料からの伝熱を低減するために有用であり得る断熱特性を呈する。従って、断熱材料は、所望の伝熱特性を有する任意の所望の材料であることができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、断熱材料はセラミック材料を含む。特定の実施形態では、断熱材料はセラミック繊維材料を含む。断熱材料の構成は変化することができる。しかしながら、いくつかの場合、断熱材料は、セラミック繊維のマットまたはブランケットとして構成される。セラミック繊維材料の一例は、酸化アルミニウムおよび／またはシリカ繊維を含む材料層である。
【００２０】
図２Ａは、方法１００に従って圧縮される（１０４）前に現れ得る断熱材料層２００Ａの一例の概略的な側面断面図である。図２Ａは、可能な層２００Ａの簡単な高度に概略的な図であり、一定の縮尺でなく、またそのような層の内部の全ての詳細を代表していないことは認識されよう。いくつかの実施形態によれば、断熱材料層２００Ａは、第１の表面２０２、第２の反対側の表面２０４、およびセラミック繊維材料の１つまたは複数の副層２０６を含む。いくつかの実施形態によれば、各副層２０６は、図２Ａの例で示されるような第１表面２０２に対して概ね平行なＸ−Ｙ方向に実質的に（例えば大部分または全体的に）位置付けられた柔軟性セラミック繊維２０８の構成物から形成される。いくつかの場合、多数の小セラミック繊維の特性により、一定の弾性または圧縮性を有する層２００Ａが提供される。代表的な副層２０６を示すために図２Ａで点線が使用されているが、副層は実際には図２Ａの簡易図で示されるような均一の厚みも完全に平行な構成も有していなくてよいことは認識されよう。
【００２１】
複数の異なる種類の断熱材料を使用して断熱材料層を形成してもよいことが考えられる。いくつかの実施形態によれば、断熱材料層は、周知の熱セラミック材料であるＳＡＦＦＩＬ（登録商標）ＬＤマット材料の層であり得る。いくつかの実施形態で有用であり得る別の商業的に入手可能な材料は、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｃｅｒａｍｉｃｓによって製造されるセラミックブランケット断熱材であるＫａｏｗｏｏｌである。
【００２２】
図１に戻ると、断熱材料層を提供した（１０２）あと、方法１００は、材料層を圧縮すること（１０４）および材料層を加熱すること（１０６）を含む。いくつかの実施形態によれば、断熱材料層は、加熱されながら圧縮され、一定の時間、所望の温度で保持される（１０８）間、圧縮され続ける。いくつかの実施形態によれば、断熱材料層は、焼成炉の中で圧縮し（１０４）かつ加熱すること（１０６）ができる。例えば、いくつかの場合、材料層を焼成炉の表面に平らに横たえ、１つまたは複数の自立型おもりまたはおもり付き物品（例えば、焼成炉備品）によって圧縮することができる。いくつかの場合、通常は締付モールド（例えば締付機構を備えた鋼製モールド）にふさわしくない程度まで材料を加熱することが望ましいとき、材料層をおもりを用いて重力によって圧縮することが有用である場合がある。
【００２３】
いくつかの実施形態によれば、断熱材料層を圧縮するために用いられる力は、保持時間、温度および圧縮される層の所望の密度に基づいて決定される。いくつかの実施形態によれば、保持期間の終了後、約６ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１２ｌｂｓ／ｆｔ３の密度まで断熱材料層を圧縮する力を生成するのに十分な重さが材料層の上に置かれる。いくつかの場合、力は約９ｌｂｓ／ｆｔ３の密度まで層を圧縮するのに十分である。いくつかの場合、おもりの力および焼成炉（または他の加熱装置）の温度により、保持期間が経過する間、断熱材料層中の相変化が引き起こされる。例えば、いくつかの場合、方法１００は材料層を、材料層内の複数の副層内のセラミック繊維の一部または多くを少なくとも部分的に一緒に焼結するような温度まで加熱すること（１０６）、およびそのような温度で保持すること（１０８）を含み得る。
【００２４】
層が圧縮され加熱される保持期間は、材料層に与えられる圧力および温度に応じて変わり得る。一実施形態によれば、断熱セラミック繊維材料（例えば、ＳＡＦＦＩＬ（登録商標）ＬＤマット）の層は、約１，２００℃（２１９２°Ｆ）まで加熱され、次に１，２００℃（２１９２°Ｆ）で少なくとも最低１時間、加圧下に保持される。いくつかの場合、セラミック繊維材料は約１，２００℃（２１９２°Ｆ）まで上げられ、次に約４時間〜約８時間保持される。別の実施形態では、セラミック繊維材料は約１，２００℃（２１９２°Ｆ）で約６時間保持される。当然のことながら、所望の変化と他の圧力および温度の状態とに応じて、多様な保持期間が材料中の所望の相変化を実現するように作用する。いくつかの実施形態では、保持温度は約１，０９３℃（２０００°Ｆ）から約１，２６０℃（２３００°Ｆ）であり得、いくつかの実施形態では、保持温度は約１，１４９℃（２１００°Ｆ）から約１，２０４℃（２２００°Ｆ）であり得る。いくつかの場合、ＳＡＦＦＩＬ（登録商標）ＬＤマットなどのセラミック繊維材料層は、約１，２００℃（２１９２°Ｆ）で約４時間超、約６時間超、約８時間超、またはさらに多くの時間にわたり圧縮し、保持することができる。例えば、いくつかの場合、断熱材料中の所望の相変化を実現するために最低保持時間量が必要とされ得るが、最低閾時間が満たされた後、追加の保持時間は材料に悪影響を及ぼしてはいけない。
【００２５】
図１に戻ると、所望の温度で断熱材料層を保持し（１０８）、所望の期間圧縮した後、任意選択的に、今圧縮された層を、材料の取扱いを可能にするために十分に冷却（１１０）させておく。いくつかの場合、今圧縮された層は、室温（例えば約２０℃（６８°Ｆ））まで完全に冷却させておくことができる。十分な量を冷却した後、方法（１００）は、１つまたは複数のセラミック繊維の副層を、圧縮された断熱材料層から取り除くこと（１１２）を含む。図１の実施形態は冷却ステップを示すが、いくつかの場合、冷却ステップは必須でなくてもよく、１つまたは複数の副層は、冷却の必要なしに取り除くことができることは認識されよう。
【００２６】
図２Ｂは、いくつかの実施形態による圧縮の後の、図２Ａに示される断熱材料の層２００Ｂの概略的な側面断面図である。図２Ａと同様、図２Ｂは必ずしも一定の縮尺でなく、代わりに、層２００Ａが方法（１００）の圧縮（１０４）、加熱（１０６）および保持（１０８）プロセスの結果としてどのように変化し得るかについての簡略化された高度に概略的な図であることは認識されよう。さらに、個別の副層２０６を示すために図２Ｂで点線が使用されているが、副層は図２Ｂの簡易図で示されるように均一の厚みも完全に平行な構造も有していなくてもよいことは認識されよう。
【００２７】
図２Ｂの例によって示されるように、いくつかの場合、断熱材料層２００Ａを圧縮し加熱することにより、セラミック繊維副層２０６は、材料層２００Ｂが圧縮および加熱後に圧縮された構造を維持するように変形される。いくつかの場合、この変形または相変化は、副層内の隣接する繊維が一緒に焼結することに起因し得るものであり、従って、各副層内の繊維をバインダなしに一緒に保持する方法を提供する。いくつかの場合、いくつかのセラミック繊維は、副層間で概ねＺ方向に延在し得るが、出願人はほとんどの部分で焼結はＸ−Ｙ方向で起き、従って層２００Ｂが圧縮され加熱された後、副層の１つまたは複数の分離および除去が容易になると考えている。例えば、いくつかの場合、図２Ｂに示されるように１つの副層２１０を副層２０６のスタックから剥離することができる。
【００２８】
１つまたは複数の副層２０６を断熱材料の圧縮された層２００Ｂから除去した（１１２）後、１つまたは複数の除去された副層２０６は、本明細書でさらに記載されるような様々な鋳造方法およびシステムで使用できる断熱性熱ブランケットの基礎を形成することができる。いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットを形成するために層２００Ｂから除去される副層２０６の数は、特定の適用に所望される構造的特性および熱的特徴に応じて変化し得る。本明細書で使用される際、用語副層は、断熱性開始材料（例えばＳＡＦＦＩＬ（登録商標）ＬＤマットまたはＫａｏｗｏｏｌ）から分離された層の１つまたは複数を指すために使用される。いくつかの場合、熱ブランケットは、断熱材料の層を有するか含むものとして本明細書中で記載され、断熱材料の層は、使用されいくつかの場合であり、圧縮された断熱材料から除去された副層を指す。
【００２９】
いくつかの場合、除去された副層２１０（または熱ブランケットの一部である材料層）の厚みは、溶融材料と接触するのに十分な強度を呈するが、特定の所望の特性を呈するために、特定の最大厚みの好みを満たすように選択することができる。例えば、いくつかの場合、除去された１つまたは複数の副層２１０は、約０．０６２５インチ未満の合計厚みを有するが、約６ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１２ｌｂｓ／ｆｔ３の密度を有する。いくつかの場合、除去された副層２１０は約９ｌｂｓ／ｆｔ３の密度を有し得る。いくつかの実施形態によれば、（熱ブランケットの層を形成する）除去された副層は、約０．０００１インチ〜約０．０６２５インチの厚みを有する。いくつかの場合、厚みは約０．０３インチ〜約０．０６インチであるように選択される。いくつかの実施形態によれば、除去された副層２１０（例えば熱ブランケットの層）の厚みは、約０．０３インチである。
【００３０】
いくつかの実施形態によれば、使用される材料に依存して、材料を１２ｌｂｓ／ｆｔ３を超える密度を得るように圧縮することにより、熱ブランケット内の繊維を粒子に分解し始めることができる。いくつかの場合、１２ｌｂｓ／ｆｔ３よりわずかに高い密度をもたらす圧力を使用できるが、はるかにより低い密度をもたらす重さを使用することにより、上に記載した所望の副層がもたらされない場合があり、シート層を剥離または除去することはより難しいかもしれない。
【００３１】
いくつかの実施形態によれば、熱ブランケット内の層（例えば除去された副層２１０）は、鋳造プロセスで有用な特定の特性および／または特徴を呈する。例えば、いくつかの場合、熱ブランケットは、モールドキャビティに導入される溶融材料を、モールドキャビティの内側表面から隔絶するように構成される。いくつかの場合、少なくとも溶融材料がモールドキャビティを満たすまでモールドキャビティ内の溶融材料が溶融状態を維持するように十分長い間隔絶は続く。いくつかの場合、熱ブランケットまたは副層は、圧力が（例えば高圧鋳造法により）溶融材料に適用されるまで溶融材料をモールドキャビティの内側表面から隔絶するように構成される。
【００３２】
いくつかの場合、句「溶融状態を維持する」は、溶融材料が一定期間溶融を完全に（すなわち１００％）維持することを意味する。いくつかの場合、句「溶融状態を維持する」は、溶融材料が実質的に全て溶融されるもしくは大部分溶融される、または大部分溶融され部分的に固化されることを意味する。いくつかの場合、句「溶融状態を維持する」は、材料がその材料の相ダイアグラムの液相線温度曲線より上の温度で維持され、その結果、材料が実用的な目的のため十分に溶融されていると見なされることを意味する。
【００３３】
いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットは、圧力がモールドキャビティ内の溶融材料に適用されると分解および／または実質的に崩壊するように構成される。例えば、いくつかの場合、熱ブランケットまたは副層は、溶融材料のおもさに耐えるのに十分頑丈であり得るが、いったん圧力が溶融材料に適用され、材料が熱ブランケットに押し込まれ、湿潤し始めると、分解し始める場合がある。熱ブランケットに湿潤するや否や、溶融材料とモールドキャビティ内の他の表面との間の隔絶は弱められ、それは熱の移行および固化を速める傾向にある。いくつかの場合、断熱材料層（すなわち図１〜２Ｂに関連して記載されるような圧縮された材料から除去された１つまたは複数の副層）を含む熱ブランケットは、モールドから鋳物を取り外すや否や熱ブランケットに由来する断熱材料が事実上検出不可能であるように、分解し実質的に崩壊し得る。例えば、熱ブランケットの一例を構成する圧縮されたＳＡＦＦＩＬ（登録商標）ＬＤマットの副層内のセラミック繊維は、肉眼では見えない可能性があり、いくつかの場合、走査型電子顕微鏡などの器具の助力を得てのみ検出できる場合がある。
【００３４】
いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットは、第１表面および反対側の第２表面を有する断熱材料層を含む。上に記載されるように、いくつかの場合、熱ブランケット中の断熱材料層は、圧縮されかつ高密度化された断熱材料の１つまたは複数の副層を除去することによって形成することができる。いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットは断熱材料層から構成される、すなわち熱ブランケットと、除去された副層の群は同一物である。いくつかの場合、熱ブランケットは、図２Ｂに示されるような圧縮された断熱材料から除去された副層から実質的に構成され得るが、除去された副層の性能に実質的に影響を及ぼさない程度まで他の材料を含んでもよい。一例として、いくつかの場合、熱ブランケットは特定の他の材料を含んでもよいが、崩壊するや否や他の材料は断熱材料と同様に事実上検出不可能である。言うまでもなく、いくつかの熱ブランケットは、熱ブランケットの性能を向上させ得る、または性能に影響を及ぼし得る他の材料を含んでもよく、実施形態は特定の構成に制限されない。
【００３５】
上に記載されるように、図１〜２Ｂに関連して記載された実施形態などいくつかの実施形態は概して、熱ブランケット断熱体およびそれを作製する方法に関連付けられる。図３〜１８を見ると、熱ブランケットを使用する方法およびシステムに関連する多数の実施形態、ならびにそれらを用いて鋳造された物品が記載されている。さらに、本明細書と同時に出願され、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  Ｓｐｒａｙ  ｆｏｒ  Ｃａｓｔｉｎｇ  Ａｒｔｉｃｌｅｓと題され、代理人整理番号６３９７４．３．７を有する米国特許出願第１３／８３６，００１号明細書は、断熱スプレーを用いた鋳造、およびそれにより鋳造された物品に関連する多数の実施形態を記載している。関連出願の断熱スプレーに適用可能な実施形態のいくつかまたは全ては、熱ブランケット断熱体にも適用可能であり得る。この関連出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３６】
図３はある実施形態による鋳造システム３００を概略的に表現する。システム３００は概して、熱ブランケット３０２と、モールドキャビティ３０６を画定するモールド３０４とを含む。いくつかの実施形態によれば、物品を鋳造するための方法は、熱ブランケット３０２をモールドキャビティ３０６内に位置決めすることを含む。熱ブランケット３００は、第１表面および第２表面を有する断熱材料層を含む。いくつかの場合、熱ブランケット３０２は、図１〜２Ｂに関連して上に記載した熱ブランケットの１つ、または上に記載されるような圧縮された断熱材料の１つまたは複数の副層を組み込む熱ブランケットであってもよい。モールド３０４は多数の異なる種類のモールドであることができ、異なるタイプの鋳造用に構成することができる。いくつかの場合、モールド３０４は、重力鋳造に有用であり得る。
【００３７】
図４はある実施形態による鋳造システム４００を概略的に表現する。システム４００は概して、第１熱ブランケット４０２および第２熱ブランケット４０４と、モールドキャビティ４０８を画定するモールド４０６とを含む。いくつかの実施形態によれば、物品を鋳造するための方法は、第１および第２熱ブランケット４０２、４０４をモールドキャビティ４０８内に位置決めすることを含む。熱ブランケット４００はそれぞれ、第１表面および第２表面を有する断熱材料層を含む。いくつかの場合、熱ブランケット４０２、４０４は、図１〜２Ｂに関連して上に記載した熱ブランケットの１つ、または上に記載されるような圧縮された断熱材料の１つまたは複数の副層を組み込む熱ブランケットであってもよい。モールド４０６は多数の異なる種類のモールドであることができ、異なるタイプの鋳造用に構成することができる。いくつかの場合、モールド４０６は、第１モールド部分４１０および第２モールド部分４１２を含み、直接高圧鋳造法の間、それらを相互に押し付けることができる。
【００３８】
図５はある実施形態による鋳造システム５００を概略的に表現する。システム５００は概して、３つの熱ブランケット５０２、５０４および５０６と、モールドキャビティ５１０を画定するモールド５０８とを含む。さらに、システム５００はプリフォームまたはインサート５１２を含む。いくつかの実施形態によれば、物品を鋳造するための方法は、熱ブランケット５０２、５０４および５０６を、プリフォームまたはインサート５１２と一緒にモールドキャビティ５１０内に位置決めすることを含む。熱ブランケットはそれぞれ、第１表面および第２表面を有する断熱材料層を含む。いくつかの場合、熱ブランケットは、図１〜２Ｂに関連して上に記載した熱ブランケットの１つ、または上に記載されるような圧縮された断熱材料の１つまたは複数の副層を組み込む熱ブランケットであってもよい。モールド５０８は多数の異なる種類のモールドであることができ、異なるタイプの鋳造用に構成することができる。いくつかの場合、モールド５０８は、第１モールド部分５２０、第２モールド部分５２２、射出スリーブ５２４、およびプランジャ５２６を含み、プランジャ５２６は、間接高圧鋳造法の間、溶融材料をモールドキャビティ５１０に射出するように作動させることができる。
【００３９】
図３〜５は本明細書に記載される実施形態による物品を鋳造するために使用できる可能なシステムの数例を示すが、それら図は単なる例であり、他の実施形態のシステムの他の構成を制限することを意味しないことは認識されよう。単なる一例として、いくつかのシステムは、モールド、複数の熱ブランケット、および複合物品を鋳造するために使用される複数のプリフォームおよび／またはインサートを含んでもよい。
【００４０】
物品を鋳造するためのいくつかの方法は、上に記載されたもののうちの１つなどの１つまたは複数の熱ブランケットの使用を含んでもよい。いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットは、間接高圧鋳造モールドの一部である射出スリーブおよび／または射出先端部の隔絶を補助するために使用することができる。周知のように、射出スリーブおよび射出先端部を介してモールドに射出される溶融材料はいくつかの場合、材料がモールドキャビティに到達する前でさえ、射出スリーブ／射出先端部内にある間、凝固または固化し始めることがある。いくつかの場合、早過ぎる凝固は、溶融材料が射出スリーブおよび／または先端部の内側表面に蓄積することを引き起こす恐れがあり、およびいくつかの場合、溶融材料をモールドキャビティに導入するための流路の部分的または完全な遮断をもたらし得る。いくつかの場合、この問題は特に小型の射出先端部に取り組むときに顕著である。いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットを射出スリーブおよび／または射出先端部内に位置決めし、モールド機構のそれら部分を溶融材料から隔絶することができる。例えば、溶融材料が射出スリーブを介して先端部およびモールドキャビティに押し込まれるとき、溶融材料は熱ブランケットの横を通過し、かつ熱ブランケットと接触し得るが、いくつかの場合、顕著な範囲まで熱ブランケットを透過することも浸透することもなく、材料は自由に先端部を介してモールドキャビティに流れ続ける。さらに、いくつかの場合、熱ブランケットは、いくつかの場合に他の種類の断熱が困難であろうモールドのいくつかの部分を溶融材料から隔絶することができる。例えば、いくつかの熱ブランケットおよび／または熱ブランケット内の断熱層は、約０．０６２５インチ未満の合計厚みを有し得る。
【００４１】
いくつかの実施形態によれば、（熱ブランケット層を形成する）除去された副層は、約０．０００１インチ〜約０．０６２５インチの厚みを有する。いくつかの場合、厚みは約０．０３インチ〜約０．０６インチであるように選択される。いくつかの実施形態によれば、除去された副層２１０（例えば熱ブランケット層）の厚みは約０．０３インチである。従って、非常に薄い熱ブランケットを、それらの小さい厚みのため、狭いまたは収縮された領域内で使用することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態によれば、物品を鋳造するための方法は、鋳物内部の固化の方向を制御するために少なくとも２つの熱ブランケットを使用することを含む。例えば、いくつかの場合、第１熱ブランケットをモールドキャビティ内にモールドキャビティ表面に対向して位置付けることができる。次に、ある量の溶融材料をモールドキャビティに導入することができる。溶融材料を導入した後、第２熱ブランケットを溶融材料の上面に位置付けることができる。いくつかの場合、第１および第２熱ブランケットの一方は他方より薄く、それにより固化の方向の制御がもたらされ得る。例えば、いくつかの場合、熱ブランケットの薄い方の層が、厚い方の層より早く摩耗し始め、分解し得る。いくつかの場合、熱ブランケットの薄い方の層はより劣る断熱その厚い方の層を提供し、従って熱は薄い方の層を通してより簡単に移行され、その結果、薄い方の層で固化の開始がもたらされる。固化は、厚い方の熱ブランケット層に到達するまで溶融材料を通って進むことができる。
【００４３】
いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットを使用して鋳物内部に機能的勾配を生じさせることができる。周知のように、いくつかの種類の溶融材料は、１種または複数種の溶融金属を含み、いくつかの場合、金属と混合される粒子物質またはセラミック繊維物質を含み得る。いくつかの場合によれば、溶融材料が熱ブランケットに浸透し通過するとき、溶融材料内の特別な／繊維物質が熱ブランケットを通過することが難しい傾向にあるように、熱ブランケットをモールド内に位置付けることができる。従って、粒子および／または繊維の層または量が、熱ブランケットの界面に蓄積する傾向にある。粒子および／または繊維の分画量を含む溶融材料の一例はＤｕｒａｌｃａｎであり、それはＲｉｏ  Ｔｉｎｔｏ  Ａｌｃａｎによって製造されている。例えば、１つの可能な使用において、Ｄｕｒａｌｃａｎ材料は、材料がモールドキャビティに導入されるとき、３０体積含有率であり得、粒子物質が熱ブランケットを通過することが困難であるせいで、熱ブランケットの界面で最大約６０体積含有率であり得る。いくつかの場合、その後溶融材料は、モールドキャビティの別側に近づくにつれ約３０体積含有率まで低下するように調整し戻してもよく、従って溶融材料内に機能的勾配がもたらされる。言うまでもなくこれは可能な機能的勾配のほんの一例であり、本明細書中の出願人の開示に基づいて多数の変更を実行できることは認識されよう。
【００４４】
いくつかの実施形態によれば、モールドキャビティ内の溶融材料が、導入後、どのように、どこにおよび／またはいつモールド表面と接触するかに関する制御措置を提供するために、１つまたは複数の熱ブランケットをモールドキャビティ内に位置付けることができる。他の箇所で考察されるように、金属などの溶融材料は、いくつかの場合、迅速な熱交換により、モールド壁と接触するとすぐに非常に迅速に固化することができる。いくつかの実施形態では、圧力が溶融材料に適用されるまで溶融材料がモールド壁と接触することを防止するために、１つまたは複数の熱ブランケットをモールドキャビティ内に位置付けることができる。例えば、溶融材料がモールドキャビティに導入されるとき、溶融材料はキャビティ全体に分散し、最終的に１つまたは複数の熱ブランケットの１つまたは複数の部分と接触し得る。材料の量が増加し続けるとき、材料はいくつかの場合、熱ブランケットと接触する表面張力面を形成し、従って材料が熱層を通過してモールドキャビティ壁に達することを防止し得る。言い換えると、モールドキャビティが満たされているとき、熱ブランケットは溶融材料をモールドキャビティ壁の１つまたは複数の部分から隔絶する。いくつかの場合、いったんキャビティが満たされると、追加の溶融材料がモールドに射出され、従って既にモールドキャビティを満たしている材料に圧力を適用し得る。いくつかの場合、キャビティを満たすことができ、そして、例えば複数のモールド部分を接合すること、上側モールドプレートを締め付けること等によってモールドを閉ざすことによって圧力を適用することができる。従って、いくつかの実施形態は、圧力が適用されるまでの溶融材料がモールド壁と接触する瞬間を制御（例えば延ばすまたは遅らせる）ことができる。いくつかの場合、いったん所望の圧力に到達すると、溶融材料は熱ブランケットとの界面で表面張力を突破し、熱ブランケットに浸透し始める。浸透が進むにつれ、溶融材料はより多くの熱量を周囲環境に奪われ、部分的な固化を開始し得る一方で移動する、従っていくつかの熱ブランケット中の繊維および／または粒子構造を分解する。
【００４５】
いくつかの場合、いったんモールドキャビティ内の所望の圧力に到達すると、溶融材料は瞬間的に見え得る様式で非常に素早くモールド表面と接触し得る。単なる一例として、いくつかの場合、所望の圧力に到達することにより溶融材料は約０．２５インチ厚である熱ブランケットに浸入かつ浸透され、続いて約２００ミリ秒で完全に固化される。従って、いくつかの場合、熱ブランケットは、例えばブランケットを圧迫する溶融材料の表面張力のせいで、溶融材料をモールドキャビティ壁などのモールド内の他の構造から隔絶または分離するのに有用であり得る。いくつかの場合、いったん圧力が適用されると、熱ブランケット内（例えばセラミック繊維材料内）の強化繊維は溶融材料から生じる増大する力に簡単に道を譲り渡し得る。溶融材料が浸透し、固化し始めるとき、固化する材料の移動は、いくつかのブランケット内のセラミック繊維材料を微細な片に分解する傾向にある。そのような片は肉眼で見えないかもしれないが、検出するために走査型電子顕微鏡を必要とし得る。
【００４６】
本明細書に記載される特定の実施形態は、モールドキャビティ内での１つまたは複数の熱ブランケットの位置決めを記載する。いくつかの場合、位置決めは、ブランケットをモールドに大まかに横たえるのと同程度に簡単であり得る。従って、ブランケットを使用して、注入する間溶融材料をモールドキャビティの側面から隔絶するための一種の保持池を作り出すことができ、その結果、固化する前に、必要な材料のほとんどすべてがモールドキャビティまで進む。十分な量の溶融材料が「保持池」に導入されると、圧力を適用して溶融材料を熱ブランケットを通過させ、キャビティの表面に到達させることができる。従って、熱ブランケットはいくつかの場合、溶融金属がほとんど瞬間的にモールドキャビティの表面のほとんどすべてまたはすべてに入って来ることを可能にするのに有用であり得る。モールドの全表面に沿った同時またはほとんど同時の凝固は、いくつかの場合、最終鋳物内のより望ましい固化パターズ（ｐａｔｔｅｒｓ）を促進し得る。
【００４７】
いくつかの場合、熱ブランケットは、モールドキャビティの主要な形状（例えば主な表面間の移行等）に全体的に従い得るが、いくつかの場合、表面のささいな形状に厳密に従わなくてよい。例えば、いくつかの場合、モールドは、鋳物の主要本体と一緒に鋳造されるとき表面特徴部を形成するいくつかのより小さい空隙、隙間、凹部、流路等を画定し得る。いくつかの場合、そのような表面特徴部の上に熱ブランケットを横たえることができるが、小さい凹部の中に挿入しなくてもよく、またモールド内のすべてのささいな細部に正確に従わなくてよい。いくつかの場合、モールドキャビティ表面のいくつかの部分は、「被覆されない」まま残してもよいと考えられる。なぜなら、一般に熱ブランケットの使用により、キャビティのほとんどまたはすべてを満たすことが可能になり得るからであり、続いて加圧すると、加圧前に熱ブランケットにより溶融材料はモールドの全表面の非常に近くまで来ることが許容されているので、全てのより小さい亀裂、隙間、流路、窪み等をほとんど瞬間的に満たすことができる。
【００４８】
いくつかの場合、例えば、モールドの全ての形状または特徴部を、熱ブランケットで正確に適合させる必要はない。例えば、いくつかの場合、溶融材料が加圧前に鋳物の所望の最終形状により近づくかできるだけ近づくように、モールドキャビティの形状に概ね適合することで十分であり得る。これにより溶融材料がより小さい特徴部の方に流れなければならない距離をより短くすることができ、およびモールドキャビティの部分が早期に固化することが防止され得る。いくつかの場合、従って特徴部を熱ブランケットで概ね覆うことにより、溶融材料が時期尚早に固化する可能性がより高いかもしれない「被覆されない」移動距離を低減または最小化することができる。いくつかの場合、熱ブランケットを使用して、モールドのより厚い部分に通じるランナまたは流路として使用されるモールドのより薄い部分を覆うことができる。従って、ブランケットにより、モールドのより厚い部分が満たされる前、より薄い部分を通る材料流が時期尚早に凝固および閉塞することが防止され得る。
【００４９】
いくつかの場合、１つまたは複数の熱ブランケットの使用により、通常使用され得るよりも低温の温度で鋳造モールドを稼働させることができる鋳造プロセスが提供され得る。より低温のモールド温度により、今度はより速い固化時間を実現することができ、より速い固化時間により、溶融材料の改善された固化（例えば、より細かい粒子、わずかの長い粒子、より少ない樹枝状結晶成長（ｄｅｎｄｒｉｔｅ  ｇｒｏｗｔｈｓ）等）がもたらされ得る。いくつかの場合、モールドキャビティを裏打ちするために１つまたは複数の熱ブランケットを使用する鋳造方法は、金属鋳造プロセスに一般的である２５０℃に近い温度とは対照的に室温（例えば約２０℃）のモールドで実行され得る。従って、いくつかの実施形態は、２５０Ｃに近い温度で作動されるモールドに典型的な特性と実質的に同じである、室温のモールド内での材料流れ特性をもたらすことができ、同時により高い固化または冷却速度ももたらす。
【００５０】
いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の熱ブランケットの使用により溶融金属の滞留時間が延長され得る。ほんの一例として、いくつかの場合、熱ブランケットをモールドキャビティ内に位置決めすることにより、秒、ミリ秒、およびより短い単位のオーダーではなく分のオーダーの滞留時間がもたらされ得る。いくつかの実施形態によれば、鋳造プロセスの間熱ブランケットを使用することにより３０秒以上の滞留時間がもたらされ得る。いくつかの場合、熱ブランケットにより約１分〜約１０分の滞留時間がもたらされ得る。いくつかの場合、もたらされる滞留時間は約３〜８分であり得る。いくつかの場合、滞留時間は約４分または約５分以上であり得る。いくつかの場合、滞留時間を調整するために、熱ブランケットの厚みを（例えばより少ないまたはより多い断熱材料の副層を選択することによって）調整することができる。
【００５１】
いくつかの場合、増大された滞留時間により、複合材料の鋳造を含む様々な鋳造方法に利点を提供することができる。例えば、延長または増大された滞留時間により、鋳造プロセスの間、タイル、インサート、プリフォームおよび他の種類の物体をモールドキャビティ内に配置するのに有用である追加の時間がもたらされ得る。いくつかの過去の方法では、非常に速い固化速度のため、材料を複合的鋳物に挿入するのに多数の人員が必要とされる場合がある。対照的に、熱ブランケットを使用すると、必要な人員はより少なくなる場合があり、および／またはプリフォームの位置の正確性を向上するために滞留時間がもたらされる場合があり、パーフォームが所望の間隔で分配されること等が保証される。これは高性能材料を鋳造するのに有用であり得、また、増大された滞留時間の間、鋳物の特性を調整することによって鋳物の性能を選択的に変更することをより簡単にし得る。
【００５２】
いくつかの場合、増大された滞留時間により、溶融材料の初期注入と、それに続くキャビティ内への１つまたは複数の物体の配置とが可能になり得、それらは材料によって封入されることを意味する。物体を申し分なく配置した後、いくつかの場合、圧力を適用して鋳造プロセスを終了し、および溶融材料をそのように全ての部分に押し込めることができ、それが熱ブランケットによって予め隔絶されたモールドキャビティ。従って、増大された滞留時間は、複合材料の鋳造に有用であり得ることは認識されよう。なぜなら、増大された滞留時間は、最終的な鋳物の特性を調整するために異なる物体（例えばインサート、異なる密度を有するセラミックプリフォーム層等）を配置できるより長い期間を提供するからである。
【００５３】
いくつかの実施形態によれば、１つまたは複数の熱ブランケットの使用により、１つまたは複数のダイ壁の熱伝導率を効率的に修正する能力が提供され得る。ほんの一例として、いくつかの場合、熱ブランケットの少なくとも一部を、１つまたは複数のモールド壁に対してモールドキャビティ内に位置付けることができる。選択されたモールド壁に対して熱ブランケットを配置することによりモールド壁のその部分は断熱され、従ってモールド壁の熱伝導率プロファイルは変更される。そのような配置されたブランケットを有するモールド内に溶融材料が導入されるとき、溶融材料は、材料がむき出しのモールド壁と接触するか、熱ブランケットで断熱されたモールド壁の一部と接触するかに応じて、異なる熱変化を経験する。従って、溶融材料は部分的（例えばモールド壁のむき出しの部分と接触する部分）に他の部分（例えば熱ブランケットと接触する部分）より速く熱を失うので、モールドの１つまたは複数の壁、または壁を部分的に断熱することにより、鋳物中の方向性のある固化を促進することができる。従って、様々なサイズの熱ブランケットを使用して、モールドの異なる部分を選択的に断熱し、それにより鋳物の異なる部分を異なる時間および／または速度で固化することができ、それは鋳物物品の所望の材料特性を生じさせるのに有用であり得る。
【００５４】
いくつかの実施形態によれば、第１熱ブランケットはキャビティを実質的に裏打ちするためにモールドキャビティ内に位置付けることができる。溶融材料をキャビティに注入した後、モールドを閉じて加圧する前に、追加の熱ブランケットを溶融材料の上に配置することができる。従って、溶融材料は実際には断熱性の囲みの内側にあり、断熱性の囲みにより時期尚早の固化の可能性は、どの一点においても、モールドキャビティの残り部分を満たした後でもっぱら密閉され加圧されるモールドの開放端部の近くでさえ、低減される。
【００５５】
いくつかの実施形態によれば、熱ブランケットは、上に記載したような多くの異なる種類の鋳造方法で使用することができる。いくつかの場合、熱ブランケットは、いずれかの有用な場所に、および／またはいずれかのモールド表面、プリフォームまたはインサート表面と接触させて、あるいは異なる種類の溶融材料の間に、位置付けることができる。
【００５６】
本明細書で使用される際、用語プリフォームは、溶融材料で浸透させることができる材料を指すために使用される。また、用語インサートは本明細書中、浸透されないであろう材料片を示すために使用される。例えば、インサートは、鋼片のような固体材料であり得る。いくつかの実施形態によれば、プリフォームは、例えばプリフォームをタイルまたはインサートの下に配置することによって、熱隔離装置として使用することができる。いくつかの場合、プリフォームは、熱い（例えば加熱された）タイルと冷たいダイキャビティとの間の間隔を保持する特徴部を有することができる。
【００５７】
いくつかの図に示されるように、同じおよび／または異なる溶融材料を含む多レベルの積層を、異なる材料間に熱ブランケットを位置付けることによって形成することができる。いくつかの実施形態によれば、モールドキャビティに導入されかつ熱ブランケットと接触する溶融材料は、物品を鋳造するための方法で使用されるいずれかの適切な材料であり得る。いくつかの場合、溶融材料は、（例えば元素、複合または合金形態の）少なくとも１種類の金属を含み得る。いくつかの場合、アルミニウム、マグネシウムおよび／または鋼を含む１種または複数種の金属を使用することができる。さらに、いくつかの場合、溶融材料は粒子材料も含み得る。そのような材料の一例はＤｕｒａｌｃａｎであり、それはアルミニウムに懸濁されたＳｉＣ粒子を含む。
【００５８】
いくつかの実施形態によれば、モールドキャビティ内で熱の隔絶のために１つまたは複数の熱ブランケットを使用することは、１つまたは複数のインサートを溶融材料から隔絶することも含み得る。従って、固化される材料の性能を改善することができる一方、溶融材料とインサートの間の接触持続時間を制限する。従って、熱ブランケットによって隔絶されるインサートおよび／またはプリフォームは、通常直面するであろう高熱状態に曝される必要はない。これによりインサートが望ましくない条件によって劣化される例が低減され得る。例えば、いくつかの実施形態により、固化の前、高温モールド材料と、時折感受性の高いインサートとの間の短い接触時間量がもっぱら提供され得る。一例として、いくつかの場合、熱ブランケットを使用して、モールドキャビティに挿入されるマグネシウム、アルミニウムおよび／またはチタニウムから作製される加工または鋳物プレートを保護することができる。
【００５９】
図６は、ある実施形態による物品を鋳造するための方法６００を示す流れ図である。方法は概して、熱ブランケットを提供すること（６０２）、熱ブランケットの少なくとも一部をモールドのモールドキャビティ内に位置付けること（６０４）、および続いて、溶融材料がモールドキャビティを満たすまで溶融材料をモールドキャビティに、熱ブランケットの第１表面と接触するように導入すること（６０６）を含む。
【００６０】
図７は、ある実施形態による物品を鋳造するための方法７００を示す流れ図である。方法は概して、熱ブランケットを提供すること（７０２）、熱ブランケットの少なくとも一部をモールドのモールドキャビティ内に位置付けること（７０４）、１つまたは複数のプリフォームおよび／またはインサートをモールドキャビティ内に位置付けること（７０６）、および続いて、溶融材料がモールドキャビティを満たすまで溶融材料をモールドキャビティに、熱ブランケットの第１表面と接触するがプリフォームおよび／またはインサートと接触しないように導入すること（７０８）を含む。
【００６１】
図８は、ある実施形態による物品を鋳造するための方法８００を示す流れ図である。方法は概して、第１熱ブランケットおよび第２熱ブランケットを提供すること（８０２）、第１熱ブランケットの少なくとも一部をモールドのモールドキャビティ内に位置付けること（８０４）、第１溶融材料をモールドキャビティに、第１熱ブランケットの第１表面と接触するように導入すること（８０６）を含む。方法はまた、第２熱ブランケットの少なくとも一部をモールドキャビティ内に位置付けること（８０８）、第２溶融材料をモールドキャビティに、第２熱ブランケットの第１表面と接触するように導入すること（８１０）を含む。
【００６２】
図９は、ある実施形態による物品を鋳造するための方法９００を示す流れ図である。方法は概して、熱ブランケットを提供すること（９０２）、熱ブランケットの少なくとも一部をモールドのモールドキャビティ内に位置付けること（９０４）を含む。方法は次に、第１溶融材料をモールドキャビティに、熱ブランケットの第１表面と接触するように導入すること（９０６）を含む。方法はまた、少なくとも溶融材料が固化するまで圧力を適用すること（９０８）を含む。方法９００の別のステップは、圧力を溶融材料に適用する（９０８）ときに熱ブランケットに溶融材料を浸透させること（９１０）を含む。
【００６３】
図１０〜１４は、ある実施形態による物品を鋳造するための方法における一連のステップを描いている。図１０は、ある実施形態によるモールド１００２と熱ブランケット１００４とを含む鋳造システム１０００を概略的に表現する。図１１Ａは、ある実施形態によるモールド１００２のキャビティ１００６内に位置付けられた熱ブランケット１００４の斜視図である。例えば、この場合、熱ブランケット１００４は、モールドキャビティ１００６の内側表面を実質的に裏打ちするためにモールドキャビティのコーナーに押し込められ、ブランケット１００４の余分な部分はモールドキャビティから単に伸びている。図１１Ｂは図１１Ａの熱ブランケット１００４とモールド１００２の側面断面図である。
【００６４】
図１２はキャビティ１００６への溶融材料１００８の追加を示す。側面断面図から分かるように、熱ブランケット１００４はモールド１００２と溶融材料１００８の間に位置付けられ、従ってモールド１００２を溶融材料１００８から熱的に隔絶している。図から分かるように、熱ブランケット１００４は、実質的にモールドキャビティ１００６全体が満たされるまで、溶融材料１００８の初期部分をモールド１００２から隔絶して保持する保持池を作り出す役割を果たす。
【００６５】
図１３を見ると、いくつかの場合、追加の熱ブランケット１０１０を溶融材料１００８の上に位置付けることができる。図１３は、ある実施形態によるモールドキャビティ内および２つの熱ブランケット１００４、１０１０の間に位置付けられた溶融材料１００８の側面断面図である。
【００６６】
図１４は、ある実施形態による固化後のモールド１００２のモールドキャビティ１００６内に位置する完成された鋳物１０２０の側面断面図である。例えば、モールド１００２の上部（不図示）はいくつかの場合、底部１００２に押し付けられてもよく、従って固化を開始するために圧力を溶融材料１００８に適用する。図１４に示されるように、いくつかの場合、圧力を適用して鋳造を終えることにより、鋳造プロセスで使用された熱ブランケット１００４、１０１０の目立った存在なしに鋳物物品１０２０が製造される。上で考察したように、いくつかの場合、圧力を適用することは溶融材料１００８をブランケット１００４、１０１０に浸透させ、溶融材料１００８にブランケットの分解を開始させ得る。
【００６７】
図１５は、２つの熱ブランケット１５０４、１５０６の間でモールドキャビティ１５０２内に位置付けられた第１溶融材料１５００の側面断面図である。例はまた、第１溶融材料１５００の上であるが２つの熱ブランケット１５０６、１５２０の間でモールドキャビティ１５０２内に位置付けられた第２溶融材料１５０８を示す。従って、この場合の３つの熱ブランケットの使用は、多レベル積層構造の形成を可能にすることができる。いくつかの場合、第１および第２溶融材料は同じものであってもよいが、いくつかの場合、それらは異なっていてもよい。認識されるように、モールドのサイズおよび層の厚みに応じて、いくつかの層を有する物品を鋳造するために、いくつかの熱ブランケットを一度に使用することができる。
【００６８】
図１６Ａを見ると、多層高性能複合鋳物の例が、ある実施形態によるモールドに圧力を適用する前の鋳物１６５０の概略的な側面断面図で示されている。示されているように、いくつかの場合、熱ブランケット１６０６を、それぞれ異なる隣接層の間に位置付けることができるが、これは必須でなく、いくつかの場合、使用されなくてもよい。底壁および側壁と、直接高圧鋳造法実施形態において鋳物の加圧を可能にする移動式上壁とを含むモールド１９００内の鋳物が示されている。複合物の性能を向上させるために、様々なインサート、プリフォームおよび他の材料を鋳物１６５０内に配置することができる。例えば、この場合、鋳物１６５０は、底部熱ブランケットの上に直接置かれた底部インサートまたはプレート１６０４を含む。次に熱ブランケットがプレート１６０４の上に位置付けられる。続いて複数のタイルおよび／またはインサート１６０８をこの熱ブランケットの上に位置付けることができ、そして別のプリフォーム１６１０をそのブランケットの上に位置付けることができる。最後に別のインサートまたはプレート１６１０が鋳物の上で２つのさらなる熱ブランケットの間に含まれる。
【００６９】
図１６Ａは、モールド１６００が、キャビティ内の溶融材料に圧力を適用するように作動させることができる可動部分またはプランジャ１６０２を含むことを示す。この場合圧力を適用すると、上で考察されるように熱ブランケット１６０６は分解され、実質的に崩壊される。図１６Ｂは、ある実施形態によるモールドに圧力を適用しかつ固化した後の図１６Ａの鋳物１６７０の概略的な側面断面図である。図から分かるように、熱ブランケット１６０６は実質的に消失している。
【００７０】
図１７は、ある実施形態による鋳物１７００の斜視的部分断面図である。鋳物の断面図は、鋳物１７００の多数の層を示し、多数の層は、底部の低密度プリフォーム１７０２と、プリフォーム１７０２の上のカーボン繊維織物１７０４と、繊維織物１７０４の上のいくつかのセラミックタイル１７０６と、鋳物１７００全体を囲み、封入し、それに浸透する金属合金層１７０８とを含む。図１７には示されないが、いくつかの場合、鋳造の間、各層を隔絶するために、１つまたは複数の熱ブランケットを１つまたは複数の層の間に位置付けることができる（例えば参照番号１７２０を参照）。
【００７１】
図１８はある実施形態による鋳物１８００の側面断面図である。図から分かるように、鋳物１８００は３種類の材料から形成される。見えないが、いくつかの場合、鋳造の間、各層を隔絶するために、第１熱ブランケットを位置１８０２に配置し、第２熱ブランケットを位置１８０４に配置することができる。
【００７２】
いくつかの実施形態によれば、物品の鋳造方法は、熱ブランケットをモールドキャビティ内に配置することを含む。熱ブランケットはモールドキャビティの側面を裏打ちし、いくつかの場合、特定のプリフォームまたはインサートを裏打ちおよび／または封入する。溶融材料がモールドキャビティに導入されモールドが閉じられると、鋳物物品を形成するために、溶融材料の圧縮および固化の前、延長された滞留期間が実現される。
【００７３】
いくつかの場合、プリフォームをモールドキャビティ内に位置付けることは、熱ブランケットがプリフォームのいくつかまたは全部をモールドキャビティの壁から隔絶することを保証し得る。
【００７４】
いくつかの場合、熱ブランケットを位置付けることは、モールドキャビティ、およびいくつかの場合、分離したモールド実在物を溶融材料から実質的に隔絶する熱ブランケットを使用して、鋳物インサートおよびプリフォームを裏打ちすることを含む。
【００７５】
いくつかの場合、プリフォームは多孔プリフォーム、可変密度プリフォームまたは多孔可変密度プリフォームであり、これらプリフォームは湿潤鋳造に適している。プリフォームは、例えばセラミック粒子、連続または非連続セラミック繊維、あるいはそれらの組合せを含み得る。さらに、プリフォームは、鋳物インサートの厳格な配置のための位置決め用熱隔絶装置として使用することもできる。
【００７６】
いくつかの場合、熱ブランケットはセラミックベース繊維を含み、また熱ブランケットは熱処理され、約６＃／Ｆｔ３から約１２＃／Ｆｔ３の範囲であり得る所望のかさ密度を達成するように圧縮される。
【００７７】
いくつかの場合、熱ブランケットおよびプリフォームは、断面全体の材料構造を調整する役割を果たす。いくつかの場合、これを使用して、調整可能な材料特性を有する、材料厚み全体にわたる機能的勾配を生じさせることができる。
【００７８】
いくつかの実施形態によれば、物品の鋳造方法は、プロセス中のステップを含み、ここで第１熱ブランケットがモールドキャビティ内に配置され、第１熱ブランケットはモールドキャビティの側面を裏打ちし、第１溶融材料がモールドキャビティの少なくとも一部に導入され、第２熱ブランケットが第１溶融材料の上に配置され、第２溶融材料が第２熱ブランケットの上に導入され、第２溶融材料は第１溶融材料と同じものであり、この多レベル積層は繰り返すことができ、モールドは閉じられ、そして鋳物物品を形成するために、溶融材料の加圧および固化の前、延長された滞留期間が実現される。
【００７９】
いくつかの実施形態によれば、物品の鋳造方法は、プロセス中のステップを含み、ここで第１熱ブランケットがモールドキャビティ内に配置され、第１熱ブランケットはモールドキャビティの側面を裏打ちし、第１溶融材料がモールドキャビティの少なくとも一部に導入され、第２熱ブランケットが第１溶融材料の上に配置され、第２溶融材料が第２熱ブランケットの上に導入され、各溶融材料積層レベルは独自および特別のものであり、この多レベル積層は繰り返すことができ、モールドは閉じられ、そして鋳物物品を形成するために、溶融材料の加圧および固化の前、延長された滞留期間が実現される。
【００８０】
このように本発明の実施形態は開示される。特定の開示された実施形態を参照してかなり詳細に例を記載したが、開示された実施形態は例示を目的として提示され、限定ではなく、本発明の他の実施形態が可能である。当業者であれば、本発明の趣旨および付随される請求項の範囲から逸脱することなく様々な変更、適合および修正を行うことができることを認識するであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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