JP4594336B2 - Solidification method - Google Patents
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Description
本発明は、溶融状態の金属や樹脂等の液体の凝固方法に関する。より詳細には、凝固組織(液体を凝固することにより得られる結晶組織)の微細化技術に関する。 The present invention relates to a method for solidifying a liquid such as a molten metal or resin. More specifically, the present invention relates to a technique for refining a solidified structure (crystal structure obtained by solidifying a liquid).
一般に、金属材料はその結晶組織が均一かつ微細であるほど靭性に優れることから、結晶組織を均一微細化するための種々の方法が検討されている。 In general, since the metal material is more excellent in toughness as the crystal structure is more uniform and finer, various methods for uniformly refining the crystal structure have been studied.
従来、金属材料の凝固組織(凝固により得られる結晶組織)の微細化を図る最も簡便な方法としては、溶融金属の冷却速度を大きくすることにより結晶粒が粗大化する前に凝固させる方法が挙げられる。
しかし、この方法は、溶融金属を凝固して得られるインゴットの表面近傍にデンドライト組織が形成され、インゴットの表面から離れた内部では等軸状組織が形成されるため、インゴットの表面近傍から内部まで均一な凝固組織を得ることが困難である。
Conventionally, the simplest method for miniaturizing the solidification structure of a metal material (crystal structure obtained by solidification) is to solidify before the crystal grains are coarsened by increasing the cooling rate of the molten metal. It is done.
However, in this method, a dendrite structure is formed in the vicinity of the surface of the ingot obtained by solidifying the molten metal, and an equiaxed structure is formed in the interior away from the surface of the ingot. It is difficult to obtain a uniform solidified structure.
このような問題を解消する方法の一つとして、凝固過程の溶融金属に振動子を浸漬して超音波振動を付与することにより、溶融金属内の核生成を促進する方法が知られている。例えば、特許文献1に記載の如くである。
As one method for solving such a problem, there is known a method of accelerating nucleation in molten metal by immersing a vibrator in molten metal in a solidification process and applying ultrasonic vibration. For example, as described in
しかし、この方法は、以下の問題点を有する。 However, this method has the following problems.
第一に、振動子を溶融金属に浸漬すると振動子が溶融金属に接触するため、溶融金属により侵食され、損耗する。また、振動子を構成する材料が溶融金属に混入して溶融金属を汚染する。
より詳細には、振動子の超音波振動により溶融金属内にキャビテーション(気泡)が発生し、当該キャビテーションにより溶融金属の液面に生成された酸化膜等が除去され、振動子と溶融金属とが酸化膜を介さずに接触する結果、溶融金属と振動子の間の反応(化学反応を含む)が促進され、振動子が損耗する。
また、鋳型の上型を振動子として用いる場合、上型の内周面(溶融金属との接触面)に塗布された離型剤がキャビテーションにより除去されてしまうため、凝固過程で溶融金属が振動子に強固に固着する。
このような問題を解消する方法としては、固着したインゴットを上型から剥がすための押し出しピン等の機構を設けることが考えられるが、上型を振動子として超音波振動させるための機構と干渉するため、設けるのが容易でない。
First, when the vibrator is immersed in the molten metal, the vibrator comes into contact with the molten metal, and is therefore eroded and worn by the molten metal. Further, the material constituting the vibrator is mixed into the molten metal and contaminates the molten metal.
More specifically, cavitation (bubbles) is generated in the molten metal due to the ultrasonic vibration of the vibrator, and an oxide film or the like generated on the liquid surface of the molten metal is removed by the cavitation. As a result of contact without passing through the oxide film, the reaction (including chemical reaction) between the molten metal and the vibrator is promoted, and the vibrator is worn out.
Also, when the upper mold of the mold is used as a vibrator, the mold release agent applied to the inner peripheral surface (contact surface with the molten metal) of the upper mold is removed by cavitation, so the molten metal vibrates during the solidification process. Firmly adheres to the child.
As a method for solving such a problem, it is conceivable to provide a mechanism such as an extrusion pin for peeling the fixed ingot from the upper mold, but it interferes with a mechanism for ultrasonically vibrating the upper mold as a vibrator. Therefore, it is not easy to provide.
第二に、溶融金属に振動子を浸漬した場合、溶融金属の全体に超音波振動を付与するためには超音波振動の出力(振動エネルギー)を大きくする必要がある。例えば、溶融状態のアルミニウム合金に振動子を浸漬して20kHzの超音波振動を付与する場合、その出力を200kW程度に設定する必要がある。 Second, when the vibrator is immersed in the molten metal, it is necessary to increase the output (vibration energy) of the ultrasonic vibration in order to apply ultrasonic vibration to the entire molten metal. For example, when a 20 kHz ultrasonic vibration is applied by immersing the vibrator in a molten aluminum alloy, the output needs to be set to about 200 kW.
第三に、溶融金属に振動子を浸漬して高出力で超音波振動を付与すると、振動子の近傍領域では振動が強過ぎるため、超音波振動により生成した結晶核が再び溶解する。よって、効率良く溶融金属中の結晶核を増やし、ひいては凝固組織の微細化を図ることが困難である。 Thirdly, when an ultrasonic vibration is applied at high output by immersing the vibrator in molten metal, since the vibration is too strong in the region near the vibrator, crystal nuclei generated by the ultrasonic vibration are dissolved again. Therefore, it is difficult to efficiently increase the number of crystal nuclei in the molten metal and thereby refine the solidification structure.
また、振動子を溶融金属に浸漬することによる振動子の損耗を防止する方法として、溶融金属および振動子との間で化学的に反応しない材質からなる溶融塩等に振動子を浸漬し、当該溶融塩等を溶融金属に接触させることにより溶融金属に超音波振動を付与する方法も知られている。例えば、特許文献2に記載の如くである。
しかし、この方法は、溶融金属の凝固後に溶融塩等を除去する工程等が必要であり、生産性が良くないこと、および溶融塩が溶融金属に溶解しなくても溶融金属中に巻き込まれて凝固するおそれがあること、という問題がある。
Further, as a method of preventing the vibrator from being worn by immersing the vibrator in the molten metal, the vibrator is immersed in a molten salt or the like made of a material that does not chemically react with the molten metal and the vibrator. A method of applying ultrasonic vibration to a molten metal by bringing a molten salt or the like into contact with the molten metal is also known. For example, as described in
However, this method requires a step of removing the molten salt after solidification of the molten metal, and the productivity is not good, and even if the molten salt does not dissolve in the molten metal, it is caught in the molten metal. There is a problem that it may solidify.
また、上記問題を解消する別の方法として、振動子を用いずに高周波誘導により凝固過程の溶融金属に電流および磁場を印加して溶融金属に振動を付与する方法も知られている。例えば、特許文献3および特許文献4に記載の如くである。
本発明は以上の如き状況に鑑み、振動子の損耗を防止しつつ微細な凝固組織を得ることが可能な凝固方法を提供するものである。 In view of the above situation, the present invention provides a solidification method capable of obtaining a fine solidified structure while preventing wear of a vibrator.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、
凝固過程の液体の液面から所定の距離を空けて配置した振動子により、前記液体に超音波振動を付与する非接触超音波振動工程と、
前記凝固過程の液体の液面に形成された凝固部に接触しているが溶湯には接触していない振動子により、前記液体に超音波振動を付与する接触超音波振動工程と、
を具備するものである。
That is, in
A non-contact ultrasonic vibration step for applying ultrasonic vibration to the liquid by a vibrator arranged at a predetermined distance from the liquid surface of the liquid in the solidification process;
A contact ultrasonic vibration step of applying ultrasonic vibration to the liquid by a vibrator that is in contact with the solidified portion formed on the liquid surface of the liquid in the solidification process but not in contact with the molten metal ;
It comprises.
請求項2においては、
前記非接触超音波振動工程における所定の距離を、超音波振動の共振が生じる第二ピーク距離とするものである。
In
The predetermined distance in the non-contact ultrasonic vibration step is a second peak distance at which resonance of ultrasonic vibration occurs.
請求項3においては、
前記振動子の振動方向を液面に略垂直な方向とするものである。
In
The vibration direction of the vibrator is a direction substantially perpendicular to the liquid surface.
請求項4においては、
前記接触超音波振動工程において、前記液体を加圧するものである。
In
In the contact ultrasonic vibration step, the liquid is pressurized.
本発明においては、振動子の損耗を防止しつつ微細な凝固組織を得ることができる。 In the present invention, a fine solidified structure can be obtained while preventing the vibrator from being worn.
以下では、図1から図6を用いて本発明に係る凝固方法の実施の一形態について説明する。
図1および図2に示す如く、本発明に係る凝固方法の実施の一形態は、溶融状態のAl−Si−Mg合金(AC4CH)である溶湯1を凝固する方法であり、主として非接触超音波振動工程S100、接触超音波振動工程S200を具備する。
本実施例における溶湯1は、自動車用の車輪や航空機用エンジン等のいわゆる高級鋳物に用いられるアルミニウム合金であるAl−Si−Mg合金(AC4CH)を溶融状態としたものからなるが、本発明はこれに限定されず、種々の液体状(溶融状態)の材料、例えば金属材料や樹脂材料を凝固する用途に適用可能である。
Below, one Embodiment of the solidification method which concerns on this invention is described using FIGS. 1-6.
As shown in FIGS. 1 and 2, one embodiment of the solidification method according to the present invention is a method of solidifying a
Although the
図1および図2に示す如く、非接触超音波振動工程S100は凝固過程の溶湯1の液面から所定の距離Rを空けて配置した上型2により、非接触で溶湯1に超音波振動を付与する工程である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact ultrasonic vibration step S <b> 100 performs ultrasonic vibration on the
上型2は本発明に係る凝固方法における振動子の実施の一形態であり、所定の周波数で超音波振動するものである。本実施例では、上型2は溶湯1を所定の形状に成型するための鋳型10の上半部を成す可動型(鋳型の構成部材のうち、移動可能なもの)を兼ねている。
The
図2に示す如く、非接触超音波振動工程S100において、まず溶湯1を鋳型10の下半部を成す固定型である下型3に注ぎ入れ、凝固過程におく。
ここで、「凝固過程」とは、(α)液体の周囲の温度(本実施例の場合、下型3の温度)を液体の凝固点(または、初晶の晶出温度)以下の温度に保持する、または、(β)液体の周囲の温度を凝固点以下で経時的に下げる(冷却する)ことにより、所定の時間経過後には液体が凝固し得る状態(言い換えれば、液体が凝固するための駆動力が発生している状態)を指す。
As shown in FIG. 2, in the non-contact ultrasonic vibration step S100, first, the
Here, “solidification process” means that (α) the temperature around the liquid (in this embodiment, the temperature of the lower mold 3) is kept at a temperature below the solidification point of the liquid (or the crystallization temperature of the primary crystal). Or (β) A state in which the liquid can solidify after a predetermined time has elapsed by lowering (cooling) the ambient temperature of the liquid below the freezing point (in other words, driving to solidify the liquid) State where force is generated).
次に、溶湯1の液面から上型2の下面までの距離がRとなる位置に上型2を配置し、これを20kHzの周波数で超音波振動させ、非接触で溶湯1に超音波振動を付与する。
このときの上型2の超音波振動の出力は20kW程度であり、溶湯に振動子を浸漬する従来の凝固方法における超音波振動の出力(200kW程度)の約10分の1である。
Next, the
At this time, the output of the ultrasonic vibration of the
図3に示す如く、溶湯1に超音波振動が付与されると、溶湯1の液面近傍領域が振動するとともに、溶湯1の液面と上型2の間で空気の対流が起こって溶湯1の液面が冷却される。そのため、上型2に対向する溶湯1の液面の近傍領域において多数の結晶核1a・1a・・・が核生成する。また、溶湯1に付与される超音波振動により、溶湯1の内部に液面から底部に向かう緩やかな強制対流が発生する。
その結果、溶湯1の液面近傍において核生成した多数の結晶核1a・1a・・・は再溶解することなく強制対流に乗って溶湯1の底部に搬送され、そこで沈降する。
As shown in FIG. 3, when ultrasonic vibration is applied to the
As a result, a large number of
なお、非接触で超音波振動を付与する場合、媒質による振動エネルギーの損失を考慮すると液体の液面から振動子までの距離を極力短くすることが望ましい。しかし、溶融金属の液面からの輻射熱による振動子の劣化や、溶融金属が跳ねて振動子に付着することを防止するという観点からは、液体の液面から振動子までの距離を長くすることが望ましい。
また、振動子は点ではなく、所定の面積を有し、液面に対向する面から振動を発することから、超音波振動の共振が起こり、液体の液面から振動子までの距離によっては超音波振動が増幅され、あるいは相殺される。
従って、非接触超音波振動工程における振動子と液体の液面との間の所定の距離は、(1)超音波振動の共振が起こり超音波振動が増幅される距離であって、かつ、(2)振動子の劣化等の影響が抑えられる範囲内で極力短いこと、が望ましい。
When applying ultrasonic vibration in a non-contact manner, it is desirable to reduce the distance from the liquid surface to the vibrator as much as possible in consideration of the loss of vibration energy due to the medium. However, from the viewpoint of preventing deterioration of the vibrator due to radiant heat from the liquid surface of the molten metal and preventing the molten metal from splashing and adhering to the vibrator, the distance from the liquid surface to the vibrator should be increased. Is desirable.
In addition, since the vibrator has a predetermined area, not a point, and oscillates from the surface facing the liquid surface, resonance of ultrasonic vibration occurs, and depending on the distance from the liquid surface to the vibrator, Sonic vibration is amplified or canceled out.
Accordingly, the predetermined distance between the vibrator and the liquid surface in the non-contact ultrasonic vibration step is (1) a distance at which resonance of the ultrasonic vibration occurs and the ultrasonic vibration is amplified, and ( 2) It is desirable that the length be as short as possible within a range in which the influence of deterioration of the vibrator or the like can be suppressed.
ここで、超音波振動の共振が起こり、超音波振動が増幅される距離を「第nピーク距離(n:正の整数)」という。第nピーク距離Rnは、超音波の波長λを用いて、Rn=(n/2)×λで表される。 Here, the distance at which the resonance of the ultrasonic vibration occurs and the ultrasonic vibration is amplified is referred to as “nth peak distance (n: positive integer)”. The n-th peak distance Rn is expressed by Rn = (n / 2) × λ using the ultrasonic wavelength λ.
本実施例の場合、上型2の超音波振動の周波数は20kHz、音速は約320m/secであるから、波長λ=(320×103)/(20×103)=16[mm]である。
従って、本実施例における第一ピーク距離R1は8mm、第二ピーク距離R2は16mmである。
In the present embodiment, the ultrasonic vibration frequency of the
Therefore, the first peak distance R1 in this embodiment is 8 mm, and the second peak distance R2 is 16 mm.
しかし、本実施例では、上型2(の下面)と溶湯1の液面との間の距離Rを第一ピーク距離である8mmとした場合には溶湯1の液面近傍における核生成の促進効果があまり見られず、第二ピーク距離である16mmとした場合には溶湯1の液面近傍における核生成の促進効果が顕著に見られた。
従って、上型2(の下面)と溶湯1の液面との間の距離Rを第二ピーク距離(16mm)とすることが凝固組織の微細化の観点から望ましい。
なお、第一ピーク距離で核生成の促進効果があまり見られなかった理由としては、超音波の直進性が高いために距離が短いと共振が起こりにくいことが考えられる。
However, in this embodiment, when the distance R between the upper mold 2 (the lower surface thereof) and the liquid level of the
Therefore, it is desirable from the viewpoint of miniaturization of the solidified structure that the distance R between the upper mold 2 (the lower surface thereof) and the liquid surface of the
The reason why the effect of promoting nucleation was not so much observed at the first peak distance may be that resonance is less likely to occur if the distance is short because of the high straightness of ultrasonic waves.
図4に示す如く、溶湯1への超音波振動の付与を開始してから所定時間が経過すると、溶湯1の液面に凝固部1bが形成される。凝固部1bは溶湯1の内部に生成した結晶核1a・1a・・・が多数集合し、液面にて凝固して固体状態または半溶融状態となったものである。
凝固部1bが形成されたら非接触超音波振動工程S100を終了し、接触超音波振動工程S200に移行する。
As shown in FIG. 4, when a predetermined time has elapsed since the start of application of ultrasonic vibration to the
If the coagulation |
本実施例では非接触超音波振動工程S100における上型2の超音波振動の周波数を20kHzとしたが、本発明に係る凝固方法はこれに限定されず、例えば液体の種類(組成)、液体の量、液体の温度、液体の粘度、液体を充填する容器の形状等の種々の条件に応じて振動子の周波数を適宜選択することが可能である。
In this embodiment, the frequency of ultrasonic vibration of the
上型2の振動方向は上下方向、すなわち溶湯1の液面に略垂直な方向である。
このように構成することにより、振動子が液面に略平行な方向に振動する場合に比べて効率良く液体に超音波振動を付与することが可能であり、ひいては液体中における結晶核の核生成を促進して凝固組織を微細化することが可能である。
The vibration direction of the
With this configuration, it is possible to apply ultrasonic vibration to the liquid more efficiently than when the vibrator vibrates in a direction substantially parallel to the liquid surface, and thus nucleation of crystal nuclei in the liquid. It is possible to refine the solidified structure by promoting the above.
図1および図5に示す如く、接触超音波振動工程S200は凝固過程の溶湯1の液面に形成された凝固部1bに接触した上型2により、溶湯1に超音波振動を付与する工程である。
As shown in FIGS. 1 and 5, the contact ultrasonic vibration step S <b> 200 is a step of applying ultrasonic vibration to the
接触超音波振動工程S200においては、まず、上型2を下降して凝固部1bに接触させる。
この際、(1)非接触超音波振動工程S100が終了した時点で一度上型2の超音波振動を停止し、上型2を凝固部1bに接触させてから超音波振動を再開しても良く、(2)非接触超音波振動工程S100から接触超音波振動工程S200に移行する間、上型2の超音波振動を継続しても良い。
In the contact ultrasonic vibration step S200, first, the
At this time, even if (1) the non-contact ultrasonic vibration step S100 is completed, the ultrasonic vibration of the
図5に示す如く、上型2が凝固部1bに接触した状態で上型2を液面に略垂直な方向に超音波振動させると、凝固部1bを介して溶湯1に超音波振動が付与される。
その結果、凝固部1bの近傍領域においてさらに多数の結晶核1a・1a・・・が生成され、凝固部1bの近傍領域において微細な結晶粒からなる凝固組織が形成され始める。
また、凝固部1bの近傍領域における多数の結晶核1a・1a・・・の核生成および液面から底部に向かう強制対流も維持され、引き続き凝固部1bの近傍領域において核生成した結晶核1a・1a・・・が強制対流に乗って溶湯1の底部に搬送され、そこで沈降する。そして、溶湯1の底部に沈降した結晶核1a・1a・・・が成長して下型3の底部でも微細な結晶粒からなる凝固組織が形成され始める。
このように、接触超音波振動工程S200においては溶湯1の上部(液面近傍)からも下部(底部)からも微細な結晶粒からなる凝固組織が形成されるため、溶湯1の周囲温度がそれほど低くない(凝固の駆動力があまり大きくない)場合にはデンドライト組織が形成されないうちに溶湯1の全てが等軸状の微細な結晶粒からなる凝固組織で占められることとなる。
As shown in FIG. 5, when the
As a result, a larger number of
Further, nucleation of a large number of
In this way, in the contact ultrasonic vibration step S200, a solidified structure composed of fine crystal grains is formed from the upper part (near the liquid surface) and the lower part (bottom part) of the
また、接触超音波振動工程S200においては、上型2は固体状態または半溶融状態の凝固部1bに接触しているが溶湯1には接触していない。そのため、溶湯1との接触により上型2が侵食され、損耗することが防止(または大幅に抑制)される。
Further, in the contact ultrasonic vibration step S200, the
なお、仮に凝固部1bが生成した後も接触超音波振動工程S200に移行せず、上型2を凝固部1bに接触させずに凝固部1bから所定の距離を空けて上型2を超音波振動させた場合、上型2の損耗は防止できるが、凝固部1bを介して溶湯1に効率良く付与することができず、それ以降の結晶核1a・1a・・・の核生成が抑制されることとなる。
Even after the solidified
本実施例の場合、接触超音波振動工程S200において上型2を下型3の上面の開口部に下方に押し込むことにより、溶湯1に超音波振動が付与されるとともに溶湯1が加圧される。
そして、加圧されるとともに超音波振動が付与された状態を保持しつつ、溶湯1の周囲を冷却することにより、溶湯1が全て凝固する。
In the case of the present embodiment, the ultrasonic vibration is applied to the
And all the
加圧することにより、鋳型10の略中央部において凝固せずに残っている溶湯1にさらに効率良く超音波振動を付与し、結晶核1a・1a・・・の核生成を促進することが可能である。
その結果、図6に示す如く、鋳型10に対応する所定の形状を有し、表面から内部に至るまで数10μm程度の等軸状の微細な結晶粒からなる凝固組織を有するインゴット4が得られる。
インゴット4の凝固組織は表面から内部まで等軸晶からなり、そのビッカース硬度はHV68である。これに対して、従来の凝固方法により得られるインゴット(超音波振動を全く用いず、冷却のみで得られるインゴット)の凝固組織は表面近傍にデンドライト組織が発達し、全体的にも結晶粒が粗大である(100μm程度)とともに、ビッカース硬度がHV57であり本実施例よりも硬度が低い。
By applying pressure, it is possible to more efficiently apply ultrasonic vibration to the
As a result, as shown in FIG. 6, an
The solidified structure of the
なお、溶融金属の種類や容器(鋳型)の内部の形状(大きさ)等によっては、接触超音波振動工程において液体を加圧せずに常圧で凝固しても良い。 Depending on the type of molten metal and the shape (size) of the inside of the container (mold), the liquid may be solidified at normal pressure without pressurizing the liquid in the contact ultrasonic vibration step.
本実施例では上型2が溶湯1を充填する容器である鋳型10の一部を兼ねる構成としたが、本発明はこれに限定されず、液体が充填される容器と振動子とが別体でも良い。
In the present embodiment, the
本実施例では接触超音波振動工程S200において上型2(上型)のみを超音波振動させる構成としたが、本発明はこれに限定されず、接触超音波振動工程において下型も合わせて超音波振動させる構成としても良い。 In this embodiment, only the upper die 2 (upper die) is ultrasonically vibrated in the contact ultrasonic vibration step S200. However, the present invention is not limited to this, and the lower die is also superposed in the contact ultrasonic vibration step. A configuration in which sound waves are vibrated may be used.
本実施例では非接触超音波振動工程S100、接触超音波振動工程S200のいずれも同一の上型2により超音波振動を付与する構成としたが、本発明はこれに限定されず、工程毎にそれぞれ別の振動子を用いて超音波振動を付与する構成としても良い。
In this embodiment, both the non-contact ultrasonic vibration step S100 and the contact ultrasonic vibration step S200 are configured to apply ultrasonic vibration by the same
本実施例では非接触超音波振動工程S100、接触超音波振動工程S200のいずれも超音波振動の周波数を20kHzとしたが、本発明はこれに限定されず、工程毎にそれぞれ異なる周波数の超音波振動を付与する構成としても良い。
なお、非接触超音波振動工程において溶融金属からの輻射熱により振動子が劣化することを防止するという観点からは、振動子の超音波振動の周波数を極力低くすることにより超音波振動の共振が起こり、超音波振動が増幅される距離(第nピークとなる距離)を長くすることが望ましいが、あまり周波数を低くすると人間の可聴域と重なり、周囲の作業環境が悪化するという問題がある。従って、振動子の超音波振動の周波数の下限は15kHz程度とすることが望ましい。
In this embodiment, the frequency of ultrasonic vibration is set to 20 kHz in both the non-contact ultrasonic vibration step S100 and the contact ultrasonic vibration step S200. However, the present invention is not limited to this, and ultrasonic waves having different frequencies for each process. It is good also as a structure which provides a vibration.
From the viewpoint of preventing the vibrator from being deteriorated by radiant heat from the molten metal in the non-contact ultrasonic vibration process, resonance of the ultrasonic vibration occurs by making the frequency of the ultrasonic vibration of the vibrator as low as possible. Although it is desirable to increase the distance at which the ultrasonic vibration is amplified (distance that becomes the n-th peak), there is a problem that if the frequency is too low, it overlaps with the human audible range and the surrounding work environment deteriorates. Therefore, the lower limit of the ultrasonic vibration frequency of the vibrator is desirably about 15 kHz.
本実施例では非接触超音波振動工程S100、接触超音波振動工程S200のいずれも超音波振動の振幅(振動エネルギー)を同じとしたが、本発明はこれに限定されず、工程毎にそれぞれ異なる振幅の超音波振動を付与する構成としても良い。 In the present embodiment, the amplitude (vibration energy) of the ultrasonic vibration is the same in both the non-contact ultrasonic vibration step S100 and the contact ultrasonic vibration step S200, but the present invention is not limited to this, and is different for each step. It is good also as a structure which provides the ultrasonic vibration of an amplitude.
また、本発明は凝固組織の全てを均一に微細化することをその主目的とするものであるが、非接触超音波振動工程および接触超音波振動工程における超音波振動の振幅や超音波振動を付与する時間、周囲温度等を適宜調整することにより、凝固組織の制御を行うことも可能である。例えば、インゴットの上部と下部で凝固組織の平均結晶粒径を変えたり、下部は等軸晶からなる凝固組織として上部はデンドライト組織とする等が挙げられる。 In addition, the main purpose of the present invention is to uniformly refine all of the solidified tissue, but the amplitude of ultrasonic vibration and ultrasonic vibration in the non-contact ultrasonic vibration process and the contact ultrasonic vibration process are reduced. It is also possible to control the solidified tissue by appropriately adjusting the application time, ambient temperature, and the like. For example, the average crystal grain size of the solidified structure is changed between the upper part and the lower part of the ingot, the lower part is a solidified structure composed of equiaxed crystals, and the upper part is a dendrite structure.
1 溶湯(液体)
1a 結晶核
1b 凝固部
2 上型(振動子)
1 Molten metal (liquid)
Claims (4)
前記凝固過程の液体の液面に形成された凝固部に接触しているが溶湯には接触していない振動子により、前記液体に超音波振動を付与する接触超音波振動工程と、
を具備することを特徴とする凝固方法。 A non-contact ultrasonic vibration step for applying ultrasonic vibration to the liquid by a vibrator arranged at a predetermined distance from the liquid surface of the liquid in the solidification process;
A contact ultrasonic vibration step of applying ultrasonic vibration to the liquid by a vibrator that is in contact with the solidified portion formed on the liquid surface of the liquid in the solidification process but not in contact with the molten metal ;
A coagulation method comprising:
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04262851A (en) * | 1991-02-14 | 1992-09-18 | Kurimoto Ltd | Casting method |
JP2004209487A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | National Institute For Materials Science | Method for controlling solidifying crystalline structure of aluminum cast alloy |
JP2006102807A (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Toyota Motor Corp | Method for reforming metallic structure |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04262851A (en) * | 1991-02-14 | 1992-09-18 | Kurimoto Ltd | Casting method |
JP2004209487A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | National Institute For Materials Science | Method for controlling solidifying crystalline structure of aluminum cast alloy |
JP2006102807A (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Toyota Motor Corp | Method for reforming metallic structure |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9327347B2 (en) | 2008-03-05 | 2016-05-03 | Southwire Company, Llc | Niobium as a protective barrier in molten metals |
US9382598B2 (en) | 2010-04-09 | 2016-07-05 | Southwire Company, Llc | Ultrasonic device with integrated gas delivery system |
US10640846B2 (en) | 2010-04-09 | 2020-05-05 | Southwire Company, Llc | Ultrasonic degassing of molten metals |
US9528167B2 (en) | 2013-11-18 | 2016-12-27 | Southwire Company, Llc | Ultrasonic probes with gas outlets for degassing of molten metals |
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