(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）溶解容器中で負圧にて金属材料を溶解し、
ｂ）負圧にて鋳型を鋳型基部上に配置し、鋳型基部がその開口を通って延在する鋳型の充填チューブを有しており、
ｃ）溶解容器および鋳型基部を相対的に動かして、充填チューブの開口を溶解容器内の溶融金属材料中に浸漬し、溶解容器と鋳型基部とをそれらの間の密閉手段を介して係合して、溶解容器の周囲と鋳型の周囲に負圧を形成しながら溶融金属材料と鋳型基部との間に密閉されたガス加圧可能な空間を形成し、
ｄ）鋳造区画内で溶解容器の周囲と鋳型の周囲に負圧を形成しながら、溶解容器内の溶融金属材料上に密閉された空間内のガス圧を印加することにより、前記空間をガス加圧して溶融金属材料に圧力差を設けて、溶融金属材料を上方へ向けて充填チューブを経由して鋳型中に圧入する、金属材料を吸引鋳造する方法。
【請求項２】
ｄ）の工程の後に、ガス加圧を終えて、鋳型と前記密閉可能な空間との間の負圧と等しくする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶解容器と鋳型基部を相対的に移動させて溶解容器と鋳型基部とを分離させ、充填チューブを溶解容器中の溶融金属材料から引上げる工程をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
密閉手段が鋳型基部上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
溶解容器の上端と鋳型基部とをそれらの間の密閉手段を介して係合する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記上端と鋳型基部とを一緒に締付ける工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
鋳型基部上に鋳型を締付ける工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
鋳型ボンネットを、移動可能な鋳型締付具を有する鋳型基部上に配置して、鋳型ボンネット中で鋳型基部上の鋳型を締付ける工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
負圧に真空排気された溶解チャンバー中に配置された溶解容器中で、金属材料が溶解されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
鋳型基部上の鋳型が、負圧に真空排気された鋳造チャンバー中に配置されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
溶解容器を、鋳型基部下で鋳造チャンバーに移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
鋳型基部を降下させて、充填チューブの開口を、溶解容器の溶融金属材料中に浸漬し、溶解容器と鋳型基部とをそれらの間の密閉手段を介して係合させる工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
金属材料が、ニッケル基超合金により構成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ａ）内部に溶融金属材料を有する溶解容器と、
ｂ）鋳型が配置される鋳型基部と、鋳型基部がその開口を通って延在する鋳型充填チューブを有することと、
ｃ）鋳型基部と溶解容器の少なくとも一方に設けられた密閉手段と、
ｄ）溶解容器および鋳型基部を相対的に動かして、充填チューブの開口を溶融金属材料中に浸漬し、溶解容器と鋳型基部とをそれらの間の密閉手段を介して係合して溶融金属材料と鋳型基部との間に密閉されたガス加圧可能な空間を形成する手段と、
ｅ）溶解容器と鋳型とを収容する鋳造区画と、溶解容器と係合する鋳型基部に鋳型が配置されていることと、鋳造区画内で溶解容器と鋳型の周囲に負圧を形成するための真空排気系と、
ｆ）前記空間をガス加圧して圧力差を設けて、溶融金属材料を上方へ充填チューブを経由して鋳型中に圧入する手段と、鋳造区画内で溶解容器の周囲と鋳型の周囲に負圧を形成しながら、溶解容器内の溶融金属材料上に密閉された空間内のガス圧が印加されるようになっていることを含む、金属材料を吸引鋳造する装置。
【請求項１５】
溶解容器が、前記開口の上端に近接した周フランジを有していて、鋳型基部との間の密閉手段を介して鋳型基部と係合することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
周フランジと鋳型基部とをそれらの間の密閉手段と一緒に締付けるための複数のクランプを有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
鋳型基部上に鋳型を締付けるための締付手段を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
ガス加圧手段が、前記空間に連通するガス導管を有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
ａ）溶解容器を内部に最初に配置するための溶解チャンバーと、
ｂ）溶解チャンバーを真空排気して、その内部を負圧にする手段と、
ｃ）鋳造チャンバーと、鋳造チャンバーを真空排気してその内部を負圧にする手段と、
ｄ）鋳型基部を有する鋳型チャンバー（ＭＣ）と、鋳型チャンバー（ＭＣ）が鋳造チャンバー中に配置されていてその中に鋳型を有することと、鋳造チャンバー中で鋳型チャンバーの外側にある充填チューブの開口部と、
ｅ）溶解容器を、溶解チャンバーから鋳造チャンバーへ、鋳型チャンバーの下の位置に移動させるための手段とを含み、
相対的な移動のための手段が設けられていて、充填チューブを有する鋳型チャンバーを移動させて溶解容器と鋳型チャンバーとを密閉手段で係合し、溶解容器内の溶融金属材料と鋳型基部との間に密閉されたガス加圧可能な空間が形成されるようになっていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
溶解容器が上端を有し、係合される基部を鋳型チャンバーが有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
溶解容器が、前記基部に係合された上端に近接した周フランジを有することを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
鋳型チャンバーが、周フランジと前記基部とを一緒に締付けるための複数のクランプを有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
鋳型チャンバーが、鋳型基部を有していてその上に鋳型を有し、充填チューブが鋳型基部の開口を通って延在しており、鋳型の周りで前記基部に配置された鋳型ボンネットを有することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
鋳型ボンネットが、鋳型基部上に一緒に鋳型を締付ける締付手段を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
鋳造チャンバーが、アクセス扉と鋳型基部装填機構とを有し、これらにより上部に鋳型を有する鋳型基部が鋳造チャンバー中に位置付けられることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
鋳型ボンネットが、鋳造チャンバー中の鋳型の周りで鋳型基部上へ移動可能であることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
鋳型ボンネットが、鋳型を鋳型基部に一緒に締付けるための締付手段を有することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
鋳型ボンネットを鋳型基部上まで下方に移動させ、鋳型基部と鋳型ボンネットが一緒に締付けられた後で上方に移動させる手段を有することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、金属および金属合金の吸引鋳造（coutergravity casting）に関す る。
【０００２】
【発明の背景】
米国特許第３，８６３，７０６号および第３，９００，０６４号には、反応性金属および合金を真空中で溶解し、次いでアルゴンのような不活性ガスを溶解チャンバーに導入して溶融金属を保護する吸引鋳造方法および装置が説明されている。ガス透過性の鋳型が、溶解チャンバーの上方にあり、かつ水平方向の隔離弁により溶解チャンバーから分離された鋳型チャンバー中に配置される。鋳型チャンバーを真空排気し、次にアルゴンのような不活性ガスを鋳型チャンバーに導入して溶解チャンバーと同じ圧力にし、鋳型と溶解チャンバーとの間の水平方向の隔離弁を開く。ガス透過性の鋳型が降下して鋳型充填チューブを溶融材料中に浸漬する。その後、鋳型チャンバーを再び真空排気して、溶融材料を、充填チューブを通して鋳型に持ち上げるのに十分な圧力差を発生させる。
【０００３】
上記吸引鋳造方法の成功にもかかわらず、生産経験からその効果を相殺する多くの欠点を確認している。特に、鋳型中に含まれる不活性ガスをガス透過性の鋳型を通して排気する速度よりも速く、溶融金属を鋳型中に導入する（吸引鋳造）ことができない。特に顕著なことは、溶融金属が鋳型の高さの約３分の２を越えて上昇する場合、残留ガスが鋳型から鋳型壁を通して排気可能な市販の鋳型壁表面領域は、鋳型頂部への金属の流入が著しく遅くなる地点にまで減少する。非常に薄い壁を有する鋳造部品において、充填工程においてその地点に到達するまでに最初の過熱の大部分を失う、比較的ゆっくり動く溶融金属は、鋳型形状に完全に充填する前に凝固する傾向を有するという欠点がある。これにより、鋳型の頂部付近の鋳造部品のスクラップ発生率が非常に高くなり、合格鋳造部品の製造に割当てるコストが増える。
【０００４】
さらに、上記方法の実施において、不活性ガスを用いた交換後の鋳型チャンバーから反応性ガスを除去するため、比較的完全な真空中に鋳型それ自身が露出するのを非常に短時間に制限する（例えば、数秒間）。隙間や気孔のあるガス透過性の鋳型が上記方法に使用される場合、ガスが鋳型壁内の隙間や気孔に閉じ込められる。同様に、予備形成したセラミックコアが、鋳型中に配置されて鋳造中に複雑な内部通路を形成する場合、セラミックコアも閉じ込められたガスを含む空隙を有する。高真空中に鋳型が露出する時間が数秒間と短いため、一部のガス分子は逃げ出すが、全ての閉じ込められたガス分子が逃げ出すことができない。不活性ガスを用いての再充填は、基本的に工程を逆方向にすることであり、閉じ込められた分子をセラミック材料の空隙領域に押し戻す。鋳型が液体金属または合金で満たされる場合、熱膨張が原因となりガスが隙間や気孔により駆動される第二の機構が発生する。特に、比較的肉厚の鋳造品やセラミックコアを含む鋳造品を上記方法により製造する場合、この熱膨張の結果としてガスの気泡が形成される傾向があり、時々鋳造品のＸ線検査での不良率を増加させる鋳造品中の内部ガス欠陥を生じ、また、時折、特に熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）により製造された鋳造品において目視検査で不良となる外部欠陥を生じる。
【０００５】
本発明の目的は、上記欠点を克服する吸引鋳造方法および装置を提供することである。
【０００６】
【発明の要約】
本発明は、金属および金属合金（以下、「金属材料」と称する。）を吸引鋳造するための実施方法および装置を提供する、すなわち本発明は、溶解容器中で負圧下で金属材料を溶解し、負圧下でガス透過性またはガス不透過性の鋳型を排気し、一方で負圧を維持しながら、鋳型基部とその間の密閉手段を有する溶解容器との係合で定義される密閉された空間中の溶融金属材料上に局所的にガス圧を印加することにより、制御された、鋳型への急速充填をおこなう。密閉された空間内に局所的に印加されるガス圧により、溶融金属材料に圧力差を設けて、溶融金属材料を、充填チューブを経由して上方の、負圧に保たれた鋳型中に圧入する。
【０００７】
本発明の特別な実施例によれば、金属材料は、負圧下（例えば、１０ミクロン以下の真空度）で溶解区画の溶解容器中で溶融される。同時に、予熱された鋳型と充填チューブが鋳造区画の外側の鋳型基部上に配置され、その後、ボンネット上の鋳型クランプが予熱された鋳型を、鋳型基部とボンネットの中で締付けるように、鋳型ボンネットが予熱された鋳型の周りの鋳型基部上に配置される鋳造区画へ、予熱された鋳型と充填チューブは移動される。鋳型充填チューブは、鋳型基部を通って延びている。鋳造区画および鋳型は、真空排気されて負圧になる（例えば、１０ミクロン以下の真空度）。その後、溶解容器は、鋳型基部の下の鋳造区画へ移動する。鋳型基部／ボンネットは下降されて、鋳型充填チューブを溶融金属材料中に浸漬し、溶解容器中の溶融金属材料と鋳型基部との間に密閉されたガス加圧可能空間を形成するような方法で、鋳型基部とその間にシールを有する溶解容器の上端を係合する。鋳型基部は、溶解容器に締付けられる。その後、密閉された空間は、鋳型は負圧下に維持したままで、アルゴンのような不活性ガスで加圧し、溶融金属材料を充填チューブを経由して鋳型中に上方に圧入するのに有効な圧力差を設ける。この定義された時間間隔の終わりに、空間内の溶融金属材料面上へのガス加圧を終了し、鋳型中に残った液体の金属材料を溶解容器に戻すことにより、密封可能な空間と鋳造区画とは等しい負圧にする。鋳型基部は、溶解容器から締付を解放され、鋳型基部／ボンネットは持上げられて溶解容器から分離される、また充填チューブは溶融金属材料から引上げられる。溶解容器は溶解区画へ戻り、隔離弁が閉じられる。その後、鋳造区画は大気圧に戻されてから開かれ、鋳型ボンネットは鋳型基部から締付を解放されて分離される。その後、鋳型基部上の鋳造鋳型物は取外され、鋳造サイクルを繰り返して行うよう新しい鋳型に交換される。
【０００８】
本発明は、溶融金属材料で満たす前およびその間中、鋳型を連続して相対的な真空中（例えば、１０ミクロン以下）に保持して、鋳型壁／コア体中に閉じ込められたガスによる鋳造欠陥を減らすことができるという効果がある。また、本発明は、局所的に密閉された空間に正のガス圧（例えば、２気圧まで）を印加して制御するおかげで、鋳型充填速度が制御可能でありかつ再現性があるので、鋳型充填率を改良し、不十分な鋳型充填、特に薄肉の鋳造部品において見られる不十分な鋳型充填による鋳造欠陥を減少させ、背の高い鋳型の充填も可能であるという効果がある。さらに、本発明は、鋳造される部品の重量に対する製造時に消費される全金属材料量の比の見地から金属材料の効率的な利用を提供するという効果がある。
【０００９】
本発明の上記目的および効果は、図面を用いた次の詳細な説明から、容易に明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の説明】
図１は、制約のためではなく説明のために、本発明の実施例を実施するためニッケル、コバルトおよび鉄系超合金を溶解および吸引鋳造する装置の階床上正面図を、説明の目的のため断面で示される所定の装置部品とともに示す。例えば、溶解チャンバー１と軸４ｄが説明のため断面で示される。本発明は、これらの特別な合金の溶解および鋳造に限定されるものではなく、溶融状態において酸素および／または窒素に露出することを抑えるのが望ましい広範囲な金属および合金を、溶解および吸引鋳造するために用いることができる。
【００１１】
溶解チャンバーまたは区画１は、滑り仕切弁のような第１の隔離弁２により鋳造チャンバーまたは区画３と連結している。溶解区画１は、ステンレス鋼の二重壁で水冷式の構造により構成される。鋳造区画３は軟鋼で単一壁である。脇にそれた溶解容器５に連結される中空の軸４ｄを、溶解区画１から鋳造区画３に延びる一対の軌道６（１つの軌道が図示されている）に沿って、水平方向に溶解区画１から鋳造区画３中へ動かす溶解容器位置制御シリンダー４が、溶解区画１に隣接して示されている。
【００１２】
溶解容器５は、軌道６に乗る前部、中央および後部に車輪対５ｗを有する軌道車５ｔ上に配置される。軌道車５ｔの鋼製枠は、溶解容器および軸４ｄの端部にボルトで固定されている。軌道６は隔離弁２の位置で中断される。２つ以上の車輪対５ｗが同時に離脱することなく軌道車５ｔが区画１と区画３との間を動くように、軌道車５ｔが隔離弁２の位置での軌道６の中断上を移動できるほど、軌道６の中断は狭い。
【００１３】
制御シリンダー４は、位置Ｌで装置の鋼製枠Ｆに固定されるシリンダーチャンバー４ａ、および図１Ａおよび図３に示すように、レールの上下で平行なレール対４ｒｌに乗る前後および上下に車輪対４ｗを有する車輪付きプラットフォーム構造４ｃに連結されるシリンダー棒４ｂとで構成される。レール４ｒｌは、一般に軸４ｄの水準または高さに対応する水準または高さに位置する。図１において、後部レール４ｒｌ（図３に示される電源２１により近い方）は軸４ｄの後ろに隠れており、前部レール４ｒｌは軸４ｄを見せるために省略されている。車輪４ｗおよびレール４ｒｌが、図１Ａに示されている。中空の軸４ｄは、プラットフォーム構造４ｃの一端で軸筒４ｅにより、また溶解区画１の皿状端壁１ａの開口中の他端で密封軸筒４ｆにより、摺動可能にかつ回転可能に取付けられる。中空軸４ｄの直線的な摺動運動は駆動シリンダー４により付与され、レール４ｒｌ上の構造物４ｃを動かす。
【００１４】
溶解区画の皿状端壁１ａの開口に動力を供給して周囲雰囲気にし、油圧シリンダー８により溶解区画１が開いた場合、溶解容器５は軌道車の軌道６から離脱可能であり、プラットフォーム構造４ｃ上に配置された直接駆動電動機および歯車駆動装置７により逆立ちまたは回転が可能である。回転電気電動機および歯車駆動装置７は、中空軸４ｄ上の歯車７ｂを駆動して中空軸４ｄを回転する歯車７ａを有する。直接駆動電動機の電気制御は、作業者／操作員が手持ち式の付属品（図示せず）により行う。図４に示す溶解容器５内のるつぼＣを清掃、修理または交換する必要がある場合、または鋳造キャンペインの終わりに溶解容器からるつぼの下に位置する受け（図示せず）中に過剰の溶融金属材料を注ぐ必要がある場合に、溶解容器５は逆立ちまたは回転が可能である。
【００１５】
図１および図４は、中空軸４ｄが電源２１から、溶解容器５の図４中に示す水冷誘導コイル１１を有する溶解容器５へ、電力を伝える電力リード線９を有することを示す。リード線９は、電気絶縁スペーサ３８により中空軸４ｄから離れて配置されている。図４にさらに詳細に示すと、電力リード線９は中空円筒状で水冷式の内側リード円筒９ａ、およびＧ１０ポリマーあるいはフェノール樹脂のような電気絶縁材料９ｃにより端部およびリード円筒間の空間に沿って分離される、環状中空二重壁で水冷式の外側リード円筒９ｂとで構成される。冷却水供給通路は中空内側リード円筒９ａ中に輪郭を規定され、冷却水戻り通路は二重壁外側リード円筒９ｂ中に規定され、溶解容器５中の誘導コイル１１に冷却水供給と戻しを行う。図１に戻ると、中空軸４ｄの外側端および母線９ｄに接続されて作動中の動きを吸収するための可撓性の水冷式電力ケーブル３９を経由して電力リード円筒９ａおよび９ｂへ、電力および水が供給さらには排出される。電源２１は、これらの電力ケーブルにより軸４ｄの端部でそれぞれ電力リード円筒９ａおよび９ｂに接続される、外側嵌め込みＦＴ１およびＦＴ２に接続する。電源は、コイル１１へ電力を供給するため直流電力に変換される３相６０Ｈｚの交流電源を有する。軸４ｄを回転する電気電動機７ｃは、軸４ｄの動きを吸収するための可撓性の電力ケーブル（図示せず）から電力を受ける。
【００１６】
図４および図１３に示されるガス加圧導管４ｈも中空軸４ｄ中に含まれ、かつ軸４ｄの端部の嵌め込みにより、容器５中の溶解された金属材料に対して非反応性であるアルゴンや他のガスの大量貯蔵タンクのような加圧ガス供給源Ｓに連結される。軸４ｄの動きを吸収するための可撓性のガス供給ホースＨ１により、導管４ｈはガス制御弁ＶＡを経由して供給源Ｓに連結される。図４および図１３に示される真空導管４ｖも中空軸４ｄに含まれる。真空導管４ｖは、軸４ｄの端部の嵌め込みにより、軸４ｄの端部で軸４ｄの動きを吸収するための弁ＶＶおよび可撓性のホースＨ２を経由して真空排気系２３ａ、２３ｂおよび２３ｃに連結される。真空排気系２３ａ、２３ｂおよび２３ｃは、以下に説明するように溶解区画１を排気する。
【００１７】
前述のように、開口に動力を供給して油圧シリンダー８により溶解区画１が開いたときに作動させる直接駆動電動機７ｃおよび駆動装置７の歯車７ａと７ｂにより、溶解容器５の回転運動が行われる。特に、シリンダーチャンバー８ａは、床にしっかりと取付けられた平行なレール対８ｒに取付けられている。シリンダー棒８ｂは、可動装置枠Ｆが溶解区画１の皿状端壁１ａに連結するＦ１で、レール付きの可動装置枠Ｆに連結する。溶解区画に近づくため、例えば、溶解容器５内のるつぼＣの清掃や交換を行うために締付金具１ｄを解放した後、溶解区画の皿状端壁１ａはシリンダー８により、密封シール１ｃで本体の溶解区画の壁１ｂから水平に離れる方向に動くことが可能である。シール１ｃは溶解区画の壁１ｂに留まる。支持枠Ｆおよび端壁１ａは、シリンダー８による移動中に平行レール８ｒ上の前部および後部の車輪対８ｗにより支持される。
【００１８】
従来型の油圧ユニット２２が図１および図３に示され、装置の全ての油圧要素に動力を供給する。油圧ユニット２２は溶解区画１の脇に沿って配置される。
【００１９】
図１において、鋳造区画３あるいは必要により、以下に述べる溶解区画１を除いて、装置の全ての部分を排気するための従来型真空排気系２４ａおよび２４ｂが示される。溶解区画１は、図３に示される別の従来型真空排気系２３ａ、２３ｂおよび２３ｃにより排気される。装置の操作は、従来型のオペレータデータ制御インターフェース、データ記憶制御ユニット、および図３中のＣＰＵで概略的に表される全体操作ロジックおよび制御系の組合せにより制御される。
【００２０】
溶解区画１用の真空排気系２３は、３台の市販ポンプを有して所望の負圧（周囲より低い圧力）を実現する、すなわち、隔離弁２が閉じているとき、溶解区画１内を５０ミクロン以下（例えば１０ミクロン以下）の真空レベルにするために、ストークス４１２マイクロバック型油回転真空ポンプ２３ａ、リングジェットブースター真空ポンプ２３ｂおよび回転羽根保持真空ポンプ２３ｃが設けられる。
【００２１】
温度計測および制御装置１９が図１および図５に示すように溶解区画１に設けられ、非常に簡単で高速な温度計測用の固定式単色光学高温計１９ｂと組合わされる最精度な温度計測用の可動浸漬型熱電対１９ａを含む多機能素子を有する。隔離弁１９ｄが開いて溶解区画１と連通するとき、浸漬型熱電対は電動機駆動される軸１９ｃ上に取付けられて、るつぼＣ中の溶融金属材料中に降ろされる。軸１９ｃは、その動きがガイドローラ１９ｒにより案内される状態で、図１に示す電気電動機１９ｍにより駆動される。熱電対および高温計は単一の検出ユニットに組合わされ、光学高温計および浸漬型熱電対の両方により、金属温度の同時計測を行うことができる。光学高温計は、華氏１８００〜３２００度の範囲の温度を計測する単色系である。汚れた覗きガラスのような比較的小さな事柄が光学式読取の精度に影響するので、浸漬型熱電対の読取に対して補正を頻繁に行うことが、良好なプロセス制御を行うために得策である。熱電対および高温計は温度信号をＣＰＵへ供給する。ハンドル１９ｈにより隔離弁１９ｄを閉じた後、真空隔離チャンバー１９ｖは開いて、溶解区画１の真空を破ることなく、浸漬型熱電対チップの交換および光学高温計の覗きガラス１９ｇの清掃のために立入ることができる。光学高温計の周りのエンベロープは、温度計測の感度と精度を最高にするため水冷される。溶解容器５は素子１９の直下に保持され、溶解時に溶解温度を監視および制御する。
【００２２】
インゴット装入装置２０は図１、図６および図６Ａに示され、溶解区画１と連通している。この装置は、溶解区画１の真空を破ることなく溶解容器５の溶融金属材料中に、個々のインゴットＩの形状の添加金属材料（例えば、金属合金）を、簡単かつ迅速に導入できるように設計されている。これにより、余分な時間を節約し、るつぼ中に残る溶融金属を繰り返し暴露して大気中の酸素または窒素により汚染されることを避ける。この装置は、チャンバー２９ａ、垂れ下がっている操作員手動制御器ＨＰ（図３）により制御される電気電動機２０ｃにより駆動されるチェーンホイスト２０ｂ、および図６中の装置の左側にヒンジで留められたインゴット装入組立体２０ｄにより構成される。装置の右側にヒンジで留められた扉２０ｅも、閉じた状態の切欠き図とともに示され、インゴット供給装置と溶解区画１とを隔離したり連通させたりする隔離弁２０ｆ（ロード弁と呼ばれる）も示される。ロード弁２０ｆが閉じた状態で、扉２０ｅを開くためにチャンバー２０ａ内の圧力は大気圧にできる。
【００２３】
溶解容器５の装入が準備できると、予熱されたインゴットＩ（インゴットから湿気を取除くために予熱される）は、インゴット装入組立体２０ｄに載せられる。その後、インゴット装入組立体２０ｄはチャンバー２０ａ内へ振り回される。フック２０ｋがインゴットループＬＬを係合するためチェーンホイスト２０ｂが降りてくる。その後、ホイスト２０ｂは上昇して、インゴット装入組立体２０ｄからインゴットＩを離す。インゴット装入装置２０はチャンバー２０ａの外に動かされる。扉２０ｅが閉じられて密封される。このとき、チャンバー２０ａは、排気口２０ｐに連結された真空導管２４ｃおよび２４ｄ（図３）を経由して、真空排気系２４ａおよび２４ｂにより真空に排気して、溶解チャンバーまたは区画１と同じ真空度にする。その後、ロード弁２０ｆが開いて溶解容器５と連通し、インゴットＩが溶解容器５中のるつぼＣの直上に来るまで、ホイスト２０ｂが電動機２０ｃにより降ろされる。
【００２４】
その後インゴットがるつぼＣ中に降ろされて予熱されるようにホイスト速度を下げる。インゴットがるつぼ中に入ると、チェーンホイストフック２０ｋにかかる重さは、るつぼまたはるつぼ中の溶融金属材料からの上向き方向の圧力により自動的に解放される。図６Ａに示すフック２０ｋ上のつりあいおもり２０ｗにより、フックはインゴットＩから取外される。
【００２５】
ホイスト２０ｂは上昇し、ロード弁２０ｆが閉まる。るつぼＣに完全に装入が終わるまで、この工程手順は繰り返されて個々の添加インゴットを溶解容器中に装入する。鏡２０ｍと連携する図１の覗きガラス２０ｇにより、るつぼを観察し装入量が適切かどうかを決める。
【００２６】
るつぼ清掃のため溶解容器５を溶解チャンバー１の外に引き出したとき、溶解容器５が溶解チャンバー１に戻る前に、装入される全インゴットをるつぼＣ中に配置することができる。これにより、最初の装入に対してインゴットを装入する必要が一度になくなる。インゴット装入装置２０の位置でインゴットを溶解容器５に装入した後、誘導コイル１１によりエネルギーを与えられてインゴットが溶解する計測装置１９の位置へ、溶解容器５は移動する。
【００２７】
図４について説明すると、溶解容器５は水冷の中空銅製誘導コイル１１が収容される鋼製の円筒殻５ａを有する。コイル１１は、ねじ付き嵌め込みＦＴ５とＦＴ６、およびＦＴ４とＦＴ７により、リード線９ａおよび９ｂに接続される。コイル１１は、上部および下部のシャントリング５ｂおよび５ｃ間の円周方向に分離された、複数（例えば、６個）の垂直なシャントタイロッド部材５ｄにより連結される上部および下部の水平なシャントリング５ｂおよび５ｃにより退避され、磁束をコイル近傍に集中させて誘導エネルギーが周囲の鋼製殻５ａへ移るのを防ぐ。タイロッド部材５ｄは、ねじ付き棒（図示せず）により上部および下部のシャントリング５ａ、５ｂに接続される。上部および下部のコイル圧縮リング５ｅおよび５ｆとスペーサリング対５ｇおよび５ｈが、機械的な組立のために、それぞれのシャントリング５ｂおよび５ｃの上部および下部に設けられる。
【００２８】
シャントリング５ｂおよび５ｃとシャントタイロッド部材５ｄは、この目的のため、複数の鉄層板５ｉとフェノール樹脂絶縁層板５ｐとを交互に積層した積層体を有する。電気的な絶縁材料により形成される磁束シールド５ｓｈは下部シャントリング５ｃの下に配置される。
【００２９】
閉じた円筒形状（または他の形状）のセラミックるつぼＣは、鋼製殻５ａ中の誘導コイル１１の内側に位置する耐火材料５ｒのベッド中に配置される。セラミックるつぼＣは、ニッケル基超合金を溶解鋳造する場合、アルミナまたはジルコニアセラミックるつぼにより構成することができる。溶解鋳造する金属または合金に応じて、他のセラミックるつぼ材料を使用できる。るつぼＣはセラミック粉を冷間圧縮して焼成することにより形成できる。
【００３０】
るつぼは、約２００メッシュの酸化マグネシウムセラミック粒子のような、ゆるやかな締付けのない耐火粒子のベッド５ｒ中に置かれる。ゆるやかな耐火粒子のベッド５ｒは、約６０メッシュの樹脂接合されたアルミナシリカセラミック粒子のような、図４の誘導コイル１１に隣接して配置される、薄肉の樹脂接合された耐火粒子コイルグラウチング５１を含む。
【００３１】
樹脂接合されたライナ５１は、手作業で塗られ乾燥して形成され、その後、ベッド５ｒのゆるやかな耐火粒子がライナ５１の底面に設けられる。さらに、るつぼＣがゆるやかな耐火粒子の底面に配置され、るつぼＣの垂直側壁とライナ５１の垂直側壁との間の空間が、ベッド５ｒのゆるやかな耐火粒子により充填される。
【００３２】
環状のガス加圧チャンバー形成部材５ｓは、適合する周方向に空間的に離れた締付部材５ｊおよび殻５ａの上端の環状シール５ｖにより締付け固定される。部材５ｓは、上部の周フランジ５ｚ、大きな直径の円形中央開口５０１および、るつぼＣの上部開口端に隣接しかつ中央空間ＳＰを定義する下部の小さな直径の円形中央開口５０２より構成される。ステンレス鋼製の水冷通路５ｐｐは、部材５ｓ中に設けられる。水冷通路５ｐｐは、中空軸４ｄ内に含まれる水配管５ｐから冷却水を受取る。戻り水は、配管５ｐの真裏に位置する類似な第二の水配管（図示せず）を通過する。
【００３３】
ガス加圧導管４ｈは溶解容器５へ延び、部材５ｓの中央空間ＳＰおよび溶解誘導コイル１１の外周空間と連通されて、るつぼＣ内において圧力差が発生するのを防ぐ。同様に、真空導管４ｖは溶解容器５へ延び、図４中の導管４ｈについて示されるのと同様な方法により、部材５ｓの中央空間ＳＰおよび溶解誘導コイル１１の外周空間と連通される。
【００３４】
本発明の実施において、インゴット装入装置２０の位置で溶解容器５にインゴットが装入された後、完全な真空状態（例えば、１０ミクロン以下）下において、溶解区画１中で誘導コイル１１により溶解目的でエネルギーを与えられてインゴットが溶解する計測装置１９の位置へ溶解容器５は移動して、るつぼＣ中に溶融金属材料Ｍの浴を形成する。図４の真空導管４ｖと図１および図３の弁ＶＶは、溶解時に、空間ＳＰおよび溶解容器５の誘導コイル１１の外周の空間が真空になるように制御される。
【００３５】
インゴットが溶解容器５中で溶解されると、予熱されたセラミック鋳型１５が、弁２により溶解区画１と隔離された鋳造チャンバーまたは区画３中に配置される。鋳造区画３は上部チャンバー３ａと、図２に示すローディング／アンローディング用のシール可能な扉３ｃを有する下部チャンバー３ｂで構成される。下部チャンバーは水平方向に枢動する鋳型基部支持体１４も有する。鋳型基部支持体１４は垂直軸１４ａと、上下移動および枢動のための軸１４ａ上の油圧駆動部１４ｂを含む。軸１４ａは、不動の装置枠および鋳造区画３の側面に溶接された、上部および下部の三角板１４ｐ間に支持される。支持体アーム１４ｃが駆動部１４ｂから延び、二又形状に配置されて鋳型基部１３を係合運搬する。
【００３６】
図２および図７の鋳型基部１３は、平板を貫通する中央開口１３ａを有する平板で構成される。鋳型基部１３は、後述する目的のため、円周方向に９０度離れて上向きに対向する板表面に、図２、７、８、９Ｂおよび９Ｄに示す複数（例えば、４）のホブサドル送り六角穴肩付き止めねじ１３ｂを有する。鋳型基部は、上部表面１３ｄ上に環状の短い直立するスタブ壁１３ｃを有して、図７に示すように、クラックの入った鋳型１５から漏れる溶融金属材料をためる格納チャンバーを形成する。
【００３７】
密閉手段により構成される環状のシールＳＭＢ１は、鋳型基部１３と溶解容器５のフランジ５ｚとの間に配置される。シールは、鋳型基部１３と溶解容器５のフランジ５ｚとの間をシールするように適合され、鋳型基部１３および溶解容器５が以下に説明するように係合する場合、ガスの密封シールになる。１つまたは多数のシールＳＭＢ１は、シール目的で鋳型基部１３および溶解容器５との間に設けられる。鋳型基部シールＳＭＢ１はシリコン材料により構成することができる。シールＳＭＢ１は、鋳型基部および溶解容器が係合するとき圧縮されるように、典型的には鋳型基部１３の下部表面１３ｅ上に配置されるが、シールＳＭＢ１は交互にあるいは追加的に溶解容器５のフランジ５ｚ上に配置することもできる。同様なシールＳＭＢ２が鋳型ボンネット３１の下端フランジ３１ｃおよび／または鋳型基部１３の上部表面１３ｄ上に設けられて、鋳型基部１３と鋳型ボンネット３１との間をガス密封シールする。
【００３８】
鋳型基部１３は、予熱した開口１３ａの周りの鋳型−基部セラミック繊維シールまたはガスケットＭＳ１、予熱したセラミック鋳型１５、および予熱したスノートまたは充填チューブ１６を収容するように適合される。充填チューブ１６付きの予熱した鋳型１５は、開口１３を貫通して鋳型基部１３の最下端表面１３ｅを超えて延びる充填チューブ１６、および鋳型１５と充填チューブ１６との間を密封するセラミック繊維ガスケットであるシールＭＳ２上に位置する鋳型１５の底面とともに、鋳型基部１３上に置かれる。
【００３９】
セラミック鋳型１５は、ガス透過性またはガス不透過性が可能である。ガス透過性の鋳型は、良く知られたロストワックス法により形成することができる。ロストワックス法は、ワックスまたは他の不堅牢パターンが、水または有機担体中において微細なセラミック粒子のスラリに繰返し浸され、余分なスラリを排出した後、粗いセラミック粒子で漆喰を塗るまたはおおって、パターン上に適当な厚さの壁のガス透過性シェル型を構成する。ガス不透過性鋳型１５は、固体の鋳型材料を用いて、または本質的にガス不透過性である緻密壁構造のようなシェル型を形成するためのスラリおよび／または漆喰の微細セラミック粒子のロストワックス法を用いて形成することができる。ロストワックス法では、パターンは加熱、溶解あるいは他の公知のパターン除去技術によるフラッシュ脱ろう法などの従来の加熱パターン除去動作により、選択的にシェル型から取外される。その後、グリーンシェル型を高温で焼成して、鋳造用の鋳型強度を発現させる。
【００４０】
本発明の実施において、セラミック鋳型１５は通常、充填チューブ１６に連通し、米国特許第３，８６３，７０６号および第３，９００，０６４号に示されるように、長さ方向に沿って湯口１５ａの周りに配置されるサイドゲート１５ｃを経由して、溶融金属材料を複数の型穴１５ｂに供給する中央の湯口１５ａを有するように形成される。上記特許の教えるところは、本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【００４１】
鋳型基部１３およびその上の鋳型１５を積み込む支持アーム１４ｃは、アクセス扉３ｃを開いた状態でチャンバー３中に枢動され、図２の下部チャンバー３ｂの床に固定された支持支柱３ｄ上に置かれる。
【００４２】
図７に示すように、鋳造区画の上部チャンバー３ａにおいて、二重壁で水冷式の鋳型フードまたはボンネット３１は、鋳型１５の周りの鋳型基部１３上に降ろされる。鋳型ボンネット３１は、鋳型１５を囲む下部の鐘形形状部分３１ａおよび上部円筒管状延長部３１ｂから構成され、密封軸筒ＳＲを通してボンネット３１の垂直動作を可能にする。図７に示すように、下部領域３１ａは、シールＳＭ２が圧縮されてガス気密を形成した状態で、鋳型基部１３と合わせるよう適合された最下端の周端フランジ３１ｃを有する。フランジ３１ｃは、複数の弓形の長穴３３ａ、それに付属する拡大された入口の開口３３ｂとより狭い弓形の長穴領域３３ｃを有する回転可能な鋳型締付リング３３により構成される。カム表面３３ｓは、各長穴３３ａに近接する締付リング上に設けられる。鋳型基部１３／鋳型１５の連結体を鋳造区画３中にローディングする際に、鋳型締付リング３３は、作業員が操作するハンドル３３ｈにより回転する。詳細には、鋳型ボンネット３１は、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、止めねじ１３ｂが拡大された開口３３ａ中に収容されるよう鋳型基部１３上に降ろされる。その後、作業員は鋳型基部１３に対してリング３３を回転して、図９Ｃおよび図９Ｄに示すように、カム表面３３ｓと止めねじ１３ｂの頭部１３ｈの下面を係合し、鋳型ボンネット３１の底面に対して鋳型基部１３をカム錠する。
【００４３】
フランジ３１ｃは、以下に説明する方法により、吸引鋳造時に溶解容器５および鋳型基部１３を締付けるように駆動される、複数（例えば、４）の周状に離れた市販のアルゴン駆動トグル締付具３４（ＤＥ−ＳＴＡ−ＣＯ製のＮｏ．８９５型締付具が入手可能）にしっかりと固定される。トグル締付具３４は、区画３の外側の供給源から、図７の中空円筒延長部３１ｂ中に延び、かつ各供給導管（図示せず）を通して各締付具３４にアルゴンを供給する共通導管３４ｃを経由してアルゴンを受取る。トグル締付具は、フランジ３１ｃ上の締付具により取付けられたハウジング３４ａおよび、図７のガス加圧チャンバー形成部材５ｓの周フランジ５ｚの下面に係合して、フランジ５ｚと鋳型基部１３の間を圧縮して真空密封シールを形成するシールＳＭＢ１とともに、溶解容器５、鋳型基部１３および鋳型ボンネット３１を締付ける枢動可能な止め部材３４ｂで構成される。
【００４４】
鋳型ボンネット３１の中空延長部３１ｂは、鋳型ボンネット３１が鋳型区画３に対して上下に移動することにより、油圧シリンダー対３５に連結される。油圧シリンダー棒３５ｂは、チャンバー３の固定の取付フランジ３ｅ上に取付けられる。シリンダーチャンバー３５ａはフランジ３ｆで鋳型ボンネット延長部３１ｂに連結され、シリンダーの駆動により垂直方向に動き、鋳型ボンネットを上げ下げする。鋳型ボンネット延長部３１ｂは、真空密封シールＳＲを通して鋳型区画３に対して動く。
【００４５】
油圧シリンダー３７は、鋳型ボンネット延長部３１ｂの上端に取付けられ、シリンダーチャンバー３７ａおよび、鋳型ボンネット延長部３１ｂ中で動いて鋳型締付具１７を上下させるシリンダー棒３７ｂにより構成される。詳細には、鋳型ボンネット３１が下がり鋳型基部１３がロックされた後、図７に示すように、シリンダー３７はボンネット３１中の鋳型１５の頂部に対して鋳型締付具１７を降ろし、鋳型基部１３に対して鋳型１５とシールＭＳ１およびＭＳ２を締付ける。
【００４６】
鋳造区画３は、図１および図３に示すように従来型の真空排気系２４ａおよび２４ｂを使用して排気する。鋳造区画真空排気系２４ａおよび２４ｂは、それぞれ所望の負圧（周囲より低い圧力）を達成するため市販のポンプ対を装備する、すなわち、油回転真空ポンプおよびルーツ型ブロワーから成り、隔離弁２が閉じているとき鋳造区画３内の初期真空レベルでおよそ５０ミクロン以下を可能にするストークス１７３９ＨＤＢＰシステムである。
【００４７】
真空排気系２４ａおよび２４ｂは、単独にまたは並列に、個々にまたは同時に、導管２４ｇおよび２４ｈを経由して鋳造区画３の上部チャンバー３ａを、枝管導管２４ｃおよび２４ｄを経由して前述のインゴット装入装置２０を、および導管２４ｄに連結する可撓性導管（図示せず）を経由して温度計測装置１９を排気する。真空排気系２４ａおよび２４ｂは、図１および図２に示すように、枝管導管２４ｆおよび延長部３１ｂの直径側面の対向位置上のポート３１ｏ（１つが示される）に連結される可撓性導管対２４ｅ（図１にその１つが示される）を経由して鋳型ボンネット延長部３１ｂを、導管２４ｈを経由して区画３ｂをも排気する。導管２４ｅは図３から省略されている。
【００４８】
詳細に説明した装置の動作を、次に図１０〜図１４に関して説明する。インゴット装入装置２０の位置で溶解容器５にインゴットＩが挿入された後、図１０に示すように、完全な真空状態（例えば、１０ミクロン以下）下において、溶解区画１中で、必要な熱エネルギーを入力するため誘導コイル１１によりエネルギーを与えられてインゴットが溶解する計測装置１９の位置へ溶解容器５は軸４ｄによって移動する。
【００４９】
るつぼＣ中のインゴット溶解が完了し、温度計測装置１９と誘導コイル１１のエネルギーにより決まる溶融物の温度が必要な鋳造温度に達すると、図１０に示すように、予熱された充填チューブ１６付きの予熱されたセラミック鋳型１５および予熱されたシールＭＳ１とＭＳ２は、支持アーム１４ｃ上の鋳型基部１３上に装填される。その後、図１１に示すように、区画３が弁２により溶解区画１から隔離された状態で、支持アーム１４ｃはアクセス扉３ｃを経由して鋳造区画３中に、鋳型基部１３を配置するように枢動される。鋳型ボンネット３１は、上部チャンバー３ａ中の上昇した位置にある。
【００５０】
鋳型基部１３が鋳造チャンバー３ａ中に配置された後、鋳型ボンネット３１はシリンダー３５により降下して、締付リング３３の長穴開口３３ｂ中に止めねじ１３ｂを心出しする。その後、作業員は締付リング３３を回して（部分的に回して）、止めねじの頭部１３ｈと係合するカム表面３３ｓにより、鋳型ボンネット３１に対して鋳型基部１３をロックする。鋳型締付具１７はシリンダー３７により降下して、鋳型基部１３に対して鋳型１５およびシールＭＳ１とＭＳ２を係合保持する。鋳型基部１３および鋳型ボンネット３１は、互いに締付け合って内部に鋳型１５を有する鋳型チャンバーＭＣを形成する。
【００５１】
締付けられた鋳型基部／ボンネット１３／３１は、持上げられて鋳造区画３の上部チャンバー３ａ中に戻り、図１２に示すように、鋳造区画扉３ｃを閉じて扉締付具３ｊを用いる扉の締切とロックにより密封して真空排気ができるように、鋳型基部支持アーム１４ｃは作業員により振り回される。鋳造区画３および鋳型基部／ボンネット１３／３１内に形成される第二の鋳型チャンバーＭＣはともに、真空排気系２４ａおよび２４ｂにより、速やかに達成可能でしかも非常に低い初期圧力、例えば５０ミクロン以下の負圧に排気される。連続排気は約２分間行ない、１０ミクロン以下のような、さらに完璧な真空度を得る。この真空度は、事実上全てのガスを取除く米国特許第３，８６３，７０６号および第３，９００，０６４号の方法を用いて達成される真空度よりも良い。ガスは、鋳造区画３および鋳型チャンバーＭＣ内では自由であり、鋳型中に存在する場合には、これらのガスはシェル型１５およびコア（図示せず）中の空隙に含まれている。金属材料中のより活性な元素と結合して酸化物を形成する機会がある場合、ガスは潜在的に活性な液体金属材料（例えば、ニッケル基超合金）を損なうことがある。鋳型１５がガス非透過性の場合、湯口または充填チューブ１６を経由する、鋳型への開口が真空排気用に設けられる。
【００５２】
るつぼＣ中のインゴット溶解が完了し、温度計測装置１９により決まる溶融物の温度が必要な鋳造温度に達し、溶解区画１および鋳造区画３が必要な真空レベルに到達した後、隔離弁２を空気駆動シリンダー２ａにより開く。図１２に示すように、溶解容器５およびその内部の溶融金属材料は、シリンダー４の駆動により軌道６上を、鋳型基部／ボンネット１３／３１下の鋳造区画３中に移動する。軌道６は、心合わせおよび、重く広がりのある積荷を搬送するのに必要な機械的な安定性の両方をもたらす。
【００５３】
鋳型基部／ボンネット１３／３１は、図７および図１３に示すように、鋳型基部１３が溶解容器５のフランジ５ｚと係合し、９０度の機械的なラッチ止めを行ってフランジ５ｚと係合するアルゴン駆動のトグルクランプ３４により、鋳型基部１３がフランジ５ｚに締付けられるように、溶解容器５上に降下する。この動作により２つが完了する。
【００５４】
第一に、鋳型基部／ボンネットの垂直運動により、鋳型充填チューブ１６がるつぼＣ中のプールである溶融金属材料Ｍ中に浸漬される。
【００５５】
第二に、溶解容器５のフランジ５ｚに対する鋳型基部１３の係合および締付により、密閉されたガス加圧可能な空間ＳＰが溶融金属材料Ｍの上端表面と鋳型基部１３の底面１３ｅとの間に形成される。シールＳＭＢ１は、鋳型基部１３と溶解容器のフランジ５ｚとの間で圧縮され、この目的のために、そのまま気密性のシールを形成する。この小さな（例えば、通常１０００立方インチ）空間ＳＰおよび溶解容器５の誘導コイル１１の周りの空間は、区画１および３は１０ミクロン以下の真空度に排気され続けたままで、アルゴンガス供給導管４ｈを通し弁ＶＡの開口および真空導管遮断弁ＶＶを経由して加圧される、これによりるつぼＣ中の溶融金属材料Ｍ上に圧力差が発生し、湯口１５ａおよびサイドゲート１５ｃを経由して鋳型キャビティ１５ｂ中に、充填チューブ１６を通して上方向に溶融金属材料を押しやるあるいは「押す」。アルゴン加圧ガスは通常、空間ＳＰが１〜２気圧であるような、ガス圧２気圧まで供給される。指定の鋳造サイクルの間、通常は湯口１５ａではなく鋳型キャビティ１５ｂ内の金属材料および鋳型サイドゲート１５ｃの部分が固体化する間、密封された空間ＳＰ中の正のアルゴン圧は維持される。溶解容器５は、導管４ｈを用いてガス加圧する工程時に鋳型基部１３に対して加圧気密が取れるよう、または次に説明する真空導管４ｖを用いて真空排気する工程時に真空気密が取れるように構成される。
【００５６】
遮断弁ＶＡによりガス加圧を終了した後、空間ＳＰおよび溶解容器５の誘導コイル１１の周りの空間は、弁ＶＶを開け真空導管４ｖを用いて真空排気し、密閉可能な空間ＳＰと区画１および３の間の負圧に等しくする。鋳型湯口１５ａ中に残った溶融金属材料はるつぼＣに戻され、それにより液体状であるので次の鋳型の鋳造に使用することができる。トグルクランプ３４は減圧され、それにより鋳型基部／ボンネット１３／３１が溶解容器５から上昇することが可能となり、るつぼＣ中の溶融金属材料から充填チューブ１６が引抜かれる。図２に示すように、受皿７０は油圧シリンダー７２により鋳型基部１３の下に配置され、充填チューブ１６からの溶融金属材料の残りの液滴を受ける。
【００５７】
このとき、図１４に示す鋳造サイクルにおいて、溶解容器５は溶解区画１中に後退し、隔離弁２の遮断により鋳造区画３と隔離される。図１４に示すように、これにより区画３の真空が、大気開放弁ＣＶにより開放されて、内部が大気圧になり、扉３ｃが開放され、鋳型基部１３上の鋳型１５は支持アーム１４ｃを用いて取出すことができる。るつぼＣ内に次の鋳型に鋳造できるほどの十分な金属材料が残っていなければ、るつぼＣは装入装置２０を用いて新しい母合金を再装入し、新しいインゴットを溶解し、鋳造すべき部品に対する溶解鋳造温度を設定することにより鋳造するための装入量が再び用意される。新しい鋳型１５への溶融金属材料の鋳造は、前述のように鋳造チャンバー３内で行われる。
【００５８】
本発明の効果は、鋳型１５が真空中（例えば、１０ミクロン以下の負圧）にあっても、鋳型が液体金属材料で満たされることである。そのため、鋳型中にいかなるガスの背圧も発生しないため、鋳型キャビティ中への金属の流入に抵抗がない。鋳型壁が、ガスを逃がし金属を流入させるために、ガス透過性である必要がない。完全にガス不透過性の鋳型でも簡単に鋳造でき、鋳型それ自身の製造に関して多くの新しい選択肢ができ、以前は実施できなかった工程の組合せが可能となる。さらに、前述のように、熱膨張の結果としてガス気泡を形成する可能性をもつ、隙間に介在するガスは、セラミックの空隙中に、すなわち鋳型壁面あるいは予備形成されたセラミックコア中に実質的に残らないので、鋳造スクラップ発生率が減少する。
【００５９】
鋳造鋳型の湯口からるつぼに戻る溶融金属材料は、鋳造サイクル中に反応性ガスに曝されることが少ないため、従来の方法による同様なリサイクル材料よりきれいである。これは、同じ回数の鋳造サイクルを行った後で、るつぼ中に残る金属の表面上に浮いている溜まったドロスが比較的少ないことにより明らかになる。さらに、金属を鋳型中に持上げる圧力差を発生する、溶融物上の小さな空間へのガス加圧はより迅速に実行でき、このため鋳型が完全にすばやく充填され、肉の薄い鋳造部分にも充填される。鋳型の表面領域および鋳型内の圧力変化率を制御する機構の変数としての鋳型透過性がなくなったため、同じ鋳型の異なる高さでのキャビティ充填率において測定結果がよく一致する。１気圧より大きな圧力差を本発明の実施において利用することができる。これにより、１気圧以下の圧力差により持上げられる金属の高さに限度のある従来の方法で製造するよりも背の高い部品の鋳造が可能となる。たいていの金属において液体から固体へ遷移するときに収縮の結果として、鋳造凝固中に発生する気孔をつぶす手助けをすることもできる。この増加した圧力により、液体は凝固先端を通して進行を続け、後に残されがちな空隙を満たす。本発明を完全に実施すれば、本発明はゲートをより小さくまたは少なくでき、付加的なコストが削減される。また本発明は、微小空洞を除去する方法の１つである熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ）の需要をなくすることができる可能性もあり、さらにコストを削減できる。
【００６０】
鋳型ボンネット３１は、鋳型基部１３上の鋳型１５を密閉し、鋳型締付具１７を搬送して示されるが、鋳型基部１３上に鋳型１５を締付けるような方法で他の態様により鋳型締付具１７を支持できれば、鋳型ボンネットは省略してもよい。すなわち、本発明の他の実施例において、鋳型ボンネット３１を介在することなしに、鋳型基部１３上の鋳型１５は、直接鋳造区画３と連通できる。さらに、米国特許第３，９００，０６４号に記載されるような方法により、すなわち、溶解容器５が鋳造区画中に上方へ移動して、鋳造区画内に位置する鋳型基部１３と係合密封して、ガス加圧空間を形成し、鋳型基部上の鋳型中に溶融金属材料を吸引するような方法により、本発明は溶解区画１が鋳造区画３の下に位置することを想像させる。
【００６１】
本発明の個々の実施例はこれまで述べたが、当該技術分野の技術者は、本発明が制約されるものではなく、また添付の特許請求の範囲において述べた本発明の範囲に反することなしに変更、改良などを構成できることがわかるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施するための装置および断面で示される所定の装置部品の正面図である。
図１のＡは、車輪付き軸プラットフォームおよび誘導電源に隣接するプラットフォームの後ろに位置するレール上の車輪を示す切り除かれた軸の部分正面図である。
【図２】  図１の鋳造区画の部分正面図である。
【図３】  図１の装置の平面図である。
【図４】  軸の中心線についての溶解容器および立面で示される一部の要素の断面図である。ＡおよびＢは、水平方向のシャントリングおよび垂直方向のタイロッド部材の部分拡大正面図である。
【図５】  立面で示される所定の内部部品を説明するための温度測定および制御装置の縦断面図である。
【図６】  インゴット装入装置の一部切り除かれた正面図である。
図６のＡは、フックの部分正面図である。
【図７】  立面で示される所定の部品および溶解容器上に締付けられた鋳型基部上の鋳型ボンネットの直径に沿った断面図である。
【図８】  鋳型基部に締付けられた鋳型ボンネットの平面図である。
【図９】  Ａは、締付金具をはずした位置における鋳型ボンネット上の締付リングの部分平面図である。
Ｂは、締付金具をはずした位置における鋳型ボンネット上の締付リングの一部断面で示される部分正面図である。
Ｃは、締付位置における鋳型ボンネット上の締付リングの部分平面図である。
Ｄは、締付位置における鋳型ボンネット上の締付リングの一部断面で示される部分正面図である。
【図１０】  本発明を実施するための連続する工程を示す装置の概略図である。
【図１１】  本発明を実施するための連続する工程を示す装置の概略図である。
【図１２】  本発明を実施するための連続する工程を示す装置の概略図である。
【図１３】  本発明を実施するための連続する工程を示す装置の概略図である。
【図１４】  本発明を実施するための連続する工程を示す装置の概略図である。
【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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【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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