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発明の名称 泥しょう鋳込成形方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−42620
公開日 平成11年(1999)2月16日
出願番号 特願平9−202932
出願日 平成9年(1997)7月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
発明者 杉田 孝志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 セラミックスのスラリーを注入した鋳型をターンテーブル上に設置した後、このターンテーブルを回転させて上記鋳型中のスラリーに遠心力を加えて中空状の成形体を成形するようにした泥しょう鋳込成型方法において、上記ターンテーブルを回転させた際に、そのターンテーブルに三次元方向の自励振動を発生させて遠心成形するようにしたことを特徴とする泥しょう鋳込成形方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック等のスラリーを用いて中空状の成形体を高効率に鋳込み成形する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックス材料から成る成形体は、高温下で優れた機械特性を有していることから、自動車エンジンやガスタービンなどへの応用が盛んに研究されている。
【0003】このようなセラミックス材料から成る成形体を作る方法としては、中実の成形体の場合ではセラミックスのスラリー(泥しょう)をそのまま鋳型に注入し、適当な振動を加えて鋳込む方法が一般的に用いられている。
【0004】一方、容器やチューブなどの中空状の成形体を作る方法としては、セラミックスのスラリー(泥しょう)に遠心力を加えて鋳込むようにした、いわゆる泥しょう鋳込成形法が用いられている。
【0005】この泥しょう鋳込成形法は、例えば、図4に示すように、回転自在なターンテーブルa上にモールドb(鋳型)を載置した後、このモールドbにスラリー状のセラミックス材料を注入しながら、ターンテーブルaを回転させてモールドb内のスラリーに遠心力を与えてキャビティc内面に密度の高いスラリーSを集中させ、その後、残りの密度の低い中心部のスラリー分を排泥することで複雑な形状をした中空成形体でも容易に製造できるようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような遠心力のみによる鋳込成形では、スラリーの粘性が低すぎると良質な成形体を得難いため、できるだけスラリーの粘性を高くする必要があるが、スラリーの粘性が高く成るに従って流動性が低下してしまい、十分に均質で高密度の成形体を短時間で効率良く成形することができないといった不都合があった。
【0007】そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、密度が均一な成形体を短時間で効率良く成形することができる新規な泥しょう鋳込成形方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明は、セラミックスのスラリーを注入した鋳型をターンテーブル上に設置した後、このターンテーブルを回転させて上記鋳型中のスラリーに遠心力を加えて中空状の成形体を成形するようにした泥しょう鋳込成型方法において、上記ターンテーブルを回転させた際に、そのターンテーブルに三次元方向の自励振動を発生させて遠心成形するようにしたものである。
【0009】すなわち、本発明方法は鋳型中のスラリーに遠心力と共に三次元方法の振動を加えるようにした、いわゆるハイブリッド成型方法である。
【0010】従って、遠心力に加えて三次元振動を加えることで、鋳型中のスラリーのチクソロピー性(揺変性)が向上するため、粘性が高いスラリーであっても簡単に易流動体となり、十分に均質で高密度の中空成形体を短時間で製作することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0012】図1は本発明方法及び本発明方法に用いる泥しょう鋳込成形装置の実施の一形態を示したものであり、図中1はモールド等と称される鋳型、Sはこの鋳型1のキャビティ1a中に注入された、液状のセラミック材料からなるスラリーである。
【0013】図示するように、この鋳型1は円板状をしたターンテーブル2上に着脱自在に載置されており、このターンテーブル2と共に回転するようになっている。
【0014】また、このターンテーブル2の下面中央部には、これより垂下した回転軸3が一体的に設けられており、この回転軸3を囲繞するように設けられたドラム状の軸受体4に回転自在に軸支されている。
【0015】この軸受体4は、静圧空気によって非接触状態に回転軸3を支持する、いわゆる空気軸受けであり、その上端面及び内壁面には、リセスポケット5と称される凹状の空気溜め部が複数、形成されている。
【0016】すなわち、図1及び図2に示すように、この軸受体4の頂面4aには、略矩形状をした8つのリセスポケット5,5,5,5,5,5,5,5が回転軸3を囲むように形成されており、それぞれの中央部に形成された空気ノズル6から噴き出される空気を溜め、その空気圧によってターンテーブル2を浮上させることで、ターンテーブル2に対していわゆるスラスト軸受けを形成している。一方、図1及び図3並びに図4に示すように、この軸受体4の内壁面4bにも、5個一組のリセスポケット5,…が回転軸3を囲繞するように、それぞれ略等間隔に、かつ上下2段に形成されており、同じくそれぞれの中央部に形成された空気ノズル6から噴き出される空気を溜め、その空気圧によって回転軸3を非接触状態に支持することで、回転軸3に対していわゆるラジアル軸受けを形成している。尚、このリセスポケット5の空気ノズル6から噴き出される空気は、図示しない外部のポンプ等から送られてくる軸受用の圧縮空気を軸受体4内に設けられた複数の空気流路7,7…を介して供給されるようになっている。
【0017】また、図1及び図4に示すように、この回転軸3の下端部には、内側に切削された空気受け溝8が形成されており、軸受体4内の接線方向に向くように等間隔に穿孔された3つの空気噴出孔9,9,9から噴出される回転用空気の空気圧によって回転軸3を回転させるようになっている。さらに、この軸受体4の底部には外部と連通する空気排気孔10が形成されており、回転軸3を回転させてエネルギーを失った回転用空気を排気するようになっている。
【0018】次に、このような構成をした泥しょう鋳込成形装置を用いて本発明方法の一例を説明する。
【0019】図1に示すように、ターンテーブル2を停止した状態で鋳型1のキャビティ1a内にスラリーSを流し込む。ここで、流し込まれたスラリーは流動性を有していることから流入直後には、図中実線に示すように、キャビティ1a底部に溜まって液体の如く略水平な液面を有している。
【0020】次に、この軸受体4内に形成された各空気流路7,7,…にそれぞれ同時に軸受用の高圧空気を流し込むと、この軸受空気は各空気流路7,7,…を通過して各リセスポケット5に溜まり、その圧力によってターンテーブル2が浮上すると同時に回転軸3が軸受体4内に非接触状態に軸支されることになる。その後、このような状態を維持しながら、空気噴出孔9,9,9から回転用空気を噴き出すことで回転軸3及びターンテーブル2が回転し、これに伴って鋳型1が回転する。すると、この鋳型1内のスラリーSに遠心力が加わることによって、図中破線に示すように、スラリーSがキャビティ1aの壁面に押し付けられ、キャビティと相似形をした中空の成形体が形成される。尚、この回転用空気は軸受体4底部の空気排気孔10からそのまま外部に排気されることになる。
【0021】そして、この時、回転軸3及びターンテーブル2に、軸受体4と接触しない程度の微小な三次元方向(図中X,Y,Z方向)の自励振動を発生させると、スラリーSを構成するセラミックス粒子間の摩擦係数が低下して、チクソトロピー性(揺変性)が向上してスラリーSの粘性が低下し易流動体となるため、十分に均質で高密度の成形体が短時間で得られることになる。
【0022】ここで、回転軸3及びターンテーブル2に対して三次元方向の自励振動を加えるには、各リセスポケット5の容積(深さ)と空気圧とのバランスを変化させることで簡単に達成することができる。例えば、1.各リセスポケット5に供給する軸受空気の空気圧自体を細かく変動する方法、2.空気量が過剰或いは不足した状態でリセスポケット5側に軸受空気を供給し、ターンテーブル2の浮上量(図中Z方向)を増減する方法、3.一定の空気圧に対してリセスポケット5の容積を増減する方法等によって容易に達成することができ、それぞれいずれかの方法或いは2つ以上の方法を任意に組み合わせて最適な振動を得るように調整することができる。
【0023】尚、本発明に使用することができる泥しょう鋳込成形装置としては上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、リセスポケット5の数や形状、設置位置などは適宜必要に応じて増減させてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、鋳型中のスラリーに、遠心力と共に三次元方向の微振動を加えて成形するようにしたため、複雑な形状であっても成形密度が均一な中空成形体を短時間に製造することができる等といった優れた効果を発揮することができる。




 

 


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