專利名稱：鋁壓鑄用熔液供給管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從熔解爐向壓鑄機(jī)輸送鋁熔液的鋁壓鑄用熔液供給管。
背景技術(shù)：
以往，在壓鑄機(jī)中，作為對柱塞套供給鋁熔液的方式，廣泛地使 用澆鑄方式。在該澆鑄方式中，利用鑄桶從熔解爐汲取熔液并供給到 柱塞套。
近年來，代替澆鑄方式，利用熔液供給管將熔解爐和柱塞套直接 相連并通過該熔液供給管向柱塞套供給熔液的技術(shù)受到關(guān)注。該熔液
供給管方式與以往的澆鑄方式相比，將Al的氧化包膜和斷裂凝固片向
熔液的混入抑制到極少，所以具有能夠鑄造更高質(zhì)量的壓鑄產(chǎn)品的優(yōu) 占
至此，連接熔解爐和柱塞套的熔液供給管使用在陶瓷制的管上巻 裝加熱器的結(jié)構(gòu)。由于陶瓷是不易熔損的材料，所以熔液供給管的材 料使用陶瓷。
另一方面，陶瓷雖然對熔液耐受力強(qiáng)，但是相反地對沖擊耐受力 弱，有時會因為運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動或維護(hù)時的處理失誤而破損。另外，由 于陶瓷具有容易破裂的性質(zhì)，所以不能對熔液供給管的連接部施加足 夠的載荷進(jìn)行緊固，所以也有時熔液會從連接部泄漏。
另外，本申請人提出了以下鋁熔液接觸部件作為提高相對于鋁 熔液的耐熔損性的部件，在鋼材制的基材表面上形成Ni合金層，并在 該Ni合金層的表面上以粒子的狀態(tài)接合TiC (日本特開2005-264306 號公報)。
至此，為了應(yīng)對陶資制的熔液供給管容易破裂的缺點，研究具有 在陶瓷質(zhì)或石墨制的管外側(cè)嵌合鋼材管的結(jié)構(gòu)的熔液供給管。但是， 由于鋼、陶瓷和石墨各自的熱膨脹系數(shù)有較大不同，所以由于熱膨脹 的不同會在內(nèi)外管之間產(chǎn)生較大的間隙。由于鋁熔液筒單地就會侵入 該間隙中，所以存在鋼材管短時間熔損而開孔的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一 種鋁壓鑄用熔液供給管，通過陶資管和鋼材管的組合而對機(jī)械沖擊耐 受力強(qiáng)，而且不受鋼材與陶資的材質(zhì)不同引起的熱膨脹差影響，能夠 防止鋁熔液的侵入，并且對鋁熔液的耐熔損性也優(yōu)異，能夠顯著地延 長壽命。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的鋁壓鑄用熔液供給管，將壓鑄機(jī)的 柱塞套與熔解爐連結(jié)，其特征在于，熔液供給管主體由陶瓷制的內(nèi)側(cè)
管、和在內(nèi)周面具有Ni合金層且在該Ni合金層的表面附著有TiC粒 子的鋼材制外側(cè)管構(gòu)成，在上述熔液供給管主體的兩端部形成有槽， 該槽形成與陶瓷制內(nèi)側(cè)管的外周面和鋼材制外側(cè)管的內(nèi)周面的交界部 重疊的圓環(huán)狀的空間，由無機(jī)材料構(gòu)成的纖維質(zhì)片插裝在上述圓環(huán)狀 的槽中。
上述纖維質(zhì)片具有在其厚度方向上加熱膨脹的性質(zhì)，該纖維質(zhì)片 以其膨脹的方向成為熔液供給管的半徑方向的方式在整周上插裝在上 述圓環(huán)狀的槽中。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，上述纖維質(zhì)片由以耐熱性無機(jī)纖維 為主體混合了有機(jī)質(zhì)粘合劑抄漿而成的片構(gòu)成，上述纖維質(zhì)片使用預(yù) 先裁剪為與上述圓環(huán)狀的槽的深度對應(yīng)的寬度的細(xì)長帶狀的片。
根據(jù)本發(fā)明，利用鋼材制的外側(cè)管，能夠保護(hù)陶覺質(zhì)的內(nèi)側(cè)管不 受機(jī)械沖擊，并且在熔液供給管端部的連接部施加足夠的緊固栽荷， 能夠防止熔液泄漏。當(dāng)通過鋁熔液加熱使外側(cè)管向半徑方向膨脹時， 纖維質(zhì)片也向同一方向跟隨著膨脹，所以能夠利用纖維質(zhì)片防止鋁熔 液的侵入。進(jìn)而，萬一纖維質(zhì)片不發(fā)揮作用，由于在外側(cè)管的內(nèi)周面 致密地散布有TiC粒子，所以耐熔損性顯著提高，能夠耐得住機(jī)械沖 擊，并實現(xiàn)對鋁熔液的耐熔損性，從而格外地延長壽命。


圖1是表示本發(fā)明的鋁壓鑄用熔液供給管的一個實施方式的橫剖 面圖。
圖2是該鋁壓鑄用熔液供給管的縱剖面圖。 圖3是放大表示圖2中的A部的圖。圖4是示意表示TiC粒子的附著狀態(tài)的圖。 圖5是示意表示在TiC粒子之間附著有陶瓷粉末的例子的圖。 圖6是表示熔液供給管的端部的槽與內(nèi)側(cè)管和外側(cè)管的交界部的 位置關(guān)系的類型的圖。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的鋁壓鑄用熔液供給管的一個實施方式。
圖l是表示本實施方式的鋁壓鑄用熔液供給管的結(jié)構(gòu)的橫剖面圖， 圖2是該熔液供給管的縱剖面的圖。在這些圖1和圖2中，參考編號 IO表示陶資制的內(nèi)側(cè)管，參考編號12表示鋼材制的外側(cè)管。通過外側(cè) 管12與內(nèi)側(cè)管12嵌合，成為兩者為一體結(jié)構(gòu)的熔液供給管。
內(nèi)側(cè)管10的材料選擇對鋁熔液的耐熔損性優(yōu)異的陶乾，因此內(nèi)側(cè) 管IO能夠長時間地經(jīng)受熔損。優(yōu)選的是，這樣的陶資材料例如使用包 含A1203、 SiC、 Si3N4、 MgO、 A12Ti05、 Zr02、珪鋁氧氮聚合材料 中的至少一種以上的陶瓷材料。
圖3是放大表示圖2中的A部的圖。鋼材制的外側(cè)管12的內(nèi)周面 全部被Ni合金層13包覆，該Ni合金層13的整個表面由無數(shù)的碳化鈦 (TiC)的粒子14覆蓋。該TiC粒子14以粒子的狀態(tài)附著并且一部分 從Ni合金層13的表面突出。
這樣的TiC粒子14可以如下述那樣附著在鋼材制的外側(cè)管12的 內(nèi)周面上。
首先，在外側(cè)管12的內(nèi)周面上通過噴鍍或燒結(jié)預(yù)先形成Ni合金 層13。然后準(zhǔn)備放入容器中的TiC粉末，以外側(cè)管12的整體埋入TiC 粉末中的方式預(yù)先放置。
接著對每個容器將外側(cè)管12放入加熱真空爐中，在加熱真空爐內(nèi) 真空加熱至從Ni合金發(fā)生液相的溫度，并4吏TiC粒子14與Ni合金層 13的表面接合。通過加熱，如圖3所示，通過從Ni合金產(chǎn)生的液相使 得TiC粒子14以從Ni合金層13的表面突出的狀態(tài)接合。在該情況下， 通過熔出的Ni合金來覆蓋TiC粒子14整體并不是優(yōu)選的。為了使TiC 粒子14以不完全凈皮Ni合金覆蓋、而是TiC粒子14的一部分從Ni合 金層13露出到表面的狀態(tài)牢固地接合，優(yōu)選的是，TiC粉末中的粒子的平均粒徑在10 ~ 500pm的范圍內(nèi)。
通過從Ni合金發(fā)生的液相，使得TiC粒子14以高強(qiáng)度與Ni合金 層13接合，進(jìn)而Ni合金與TiC粒子14的潤濕性也良好，所以能夠使 多個TiC粒子14緊密地接合。此外，雖然在圖4中示意地表現(xiàn)了 TiC 粒子14 一個個地平面地并列的情況，但是不限于此，實際上有時TiC 粒子14也多層重疊。
當(dāng)TiC粒子直徑小于10nm時，難以進(jìn)行真空加熱中的溫度管理使 得TiC粒子14不被Ni合金13的液相全部覆蓋。如果TiC粒子14被 Ni合金的液相全部覆蓋，則不能發(fā)揮TiC的優(yōu)異的耐熔損性。
另一方面，當(dāng)TiC粒子直徑大于500nm時，Ni合金的液相由于僅 遍及粒子的下部，所以與粒子的接觸面積不夠，接合強(qiáng)度弱，粒子會 簡單地脫落。
優(yōu)選的是，如圖5所示，在TiC粒子之間的間隙中填充包含氮化 硼(BN)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)、氮化硅(Si3N4) 中的至少一種以上的陶瓷微粒子15。
這樣的陶瓷微粒子15可以做成與粘合劑的混合漿，涂敷在TiC粒 子14上并進(jìn)行燒附，能夠改善與TiC粒子14接合的Ni合金層13的 質(zhì)地的耐熔損性。
接下來在陶瓷制的內(nèi)側(cè)管10的兩端部沿周向形成用于使纖維質(zhì)片 16插裝的槽18。如圖2所示，在外側(cè)管12與陶乾制的內(nèi)側(cè)管IO嵌合 的狀態(tài)下，內(nèi)側(cè)管10的端面與外側(cè)管12的端面對齊，槽18形成在端 面開口的圓環(huán)狀的空間。
如圖2所示，內(nèi)側(cè)管10和外側(cè)管12的交界部19、與位于內(nèi)側(cè)管 10的端面的槽18同心圓狀地重疊。另外，纖維質(zhì)片16夾入槽18中。
槽18和交界部19的關(guān)系分為對內(nèi)側(cè)管10的端面的外周側(cè)部分進(jìn) 行切除從而形成槽18的情況(圖6 (a))、通過對外側(cè)管12的端面 的內(nèi)周側(cè)部分進(jìn)行切除來形成槽18的情況(圖6 (b))、和對內(nèi)側(cè)管 10以及外側(cè)管12的各自的端面的一部分進(jìn)行切除從而形成槽18的情 況(圖6 (c))。圖6 (a)和圖6(b)是槽18和交界部19以同心圓 接觸而重疊的情況，圖6 (c)是槽18和交界部19以同心圓在槽寬的 范圍內(nèi)重疊的情況。這樣，槽和交界部19同心圓狀地重疊的關(guān)系有圖 6(a)至圖6(c)的類型，任一種情況都可以。在該實施方式中，纖維質(zhì)片16是由具有一加熱就膨脹的性質(zhì)的無
機(jī)材料的纖維構(gòu)成的片部件。具體來說，例如是以玻璃纖維等耐熱性 無機(jī)質(zhì)纖維為主體混合了有機(jī)質(zhì)粘合劑抄漿而成的片。
如圖2所示，纖維質(zhì)片16使用裁剪為具有與槽18的深度對應(yīng)的寬 度的細(xì)長帶狀的片。在該情況下，纖維質(zhì)片16熱膨脹的方向是片的厚 度方向。另外，如圖1所示地將纖維質(zhì)片16在整周侵入并插裝在槽18 中。當(dāng)以這樣的朝向插裝纖維質(zhì)片16時，熱膨脹的方向與熔液供給管 的半徑方向一致。
根據(jù)如上構(gòu)成的鋁壓鑄用熔液供給管，得到以下的作用效果。
第1，在本實施方式的熔液供給管中，由于通過組合陶瓷質(zhì)的內(nèi)側(cè) 管10和鋼材制的外側(cè)管12來構(gòu)成熔液供給管的主體，所以能夠利用 鋼材制的外側(cè)管12來保護(hù)陶瓷質(zhì)的內(nèi)側(cè)管10不受來自外部的機(jī)械沖 擊。而且，由于外側(cè)管12由鋼材構(gòu)成，所以在連接熔液供給管時，在 兩端部的連接部施加足夠的緊固載荷，因此能夠防止熔液泄漏。 第2，根據(jù)本實施方式，由于是在陶瓷質(zhì)的內(nèi)側(cè)管10和鋼材制的 外側(cè)管12的兩端插裝纖維質(zhì)片16的結(jié)構(gòu)，所以能夠防止鋁熔液侵入 到交界部19。即，當(dāng)熔液供給管通過鋁熔液;故加熱時，陶瓷質(zhì)的內(nèi)側(cè) 管IO和鋼材制的外側(cè)管12會產(chǎn)生熱膨脹系數(shù)的不同，所以外側(cè)管12 更大程度地膨脹。該熱膨脹有向長度方向的膨脹和向半徑方向的膨脹。 當(dāng)外側(cè)管12向半徑方向膨脹時，纖維質(zhì)片16也向同一方向跟隨著膨 脹，所以能夠不出現(xiàn)間隙地封閉。因此，通過由耐熱性高的無機(jī)材料 構(gòu)成的纖維質(zhì)片16，能夠防止鋁熔液從熱膨脹導(dǎo)致的間隙侵入到內(nèi)側(cè) 管10的外周面與外側(cè)管12的內(nèi)周面的交界部19中。
根據(jù)本實施方式的熔液供給管，利用纖維質(zhì)片16基本上充分地防 止了鋁熔液的侵入，該熔液供給管也為萬一纖維質(zhì)片16被熔液侵入并 侵入到交界部19的情況作了準(zhǔn)備。即，在外側(cè)管12與內(nèi)側(cè)管IO的交 界部19，利用發(fā)揮防熔液性的TiC粒子14,防止鋁熔液與構(gòu)成外側(cè)管 12的主體的母材直接接觸，提高了耐熔損性。
而且，由于TiC粒子14的一部分從Ni合金層13的表面突出，所 以與鋁熔液的接觸角變大，從而能夠進(jìn)一步提高排斥鋁熔液的性質(zhì)。
另外，在TiC以粒子的狀態(tài)與Ni合金層13接合并致密地散布的 結(jié)構(gòu)中，即使在外側(cè)管12由于熱而膨脹、收縮時，由于在TiC粒子14上沒有施加大的熱應(yīng)力，所以不會剝離，能夠長時間地維持耐熔損性。
這樣，即使纖維質(zhì)片16熔損并且熔液侵入時，由于充分地采取耐熔損 對策，所以能夠防止因熔損導(dǎo)致的熔液泄漏。
此外，由于與TiC粒子14接合的Ni合金層13的質(zhì)地本身的耐鋁 熔損性不充分，所以如圖5所示，通過附著陶瓷微粒子15能夠改善耐 熔損性。進(jìn)而，由于這些微粒子附著在TiC粒子14之間的間隙中，所 以即使與鋁熔液接觸，也不易除去陶瓷微粒子15。此外，陶覺微粒子 15也可以附著在TiC粒子14的突出部分的表面上。
實施例
將如上所述制作的熔液供給管安裝在實際的壓鑄機(jī)上，反復(fù)從熔 解爐通過熔液供給管對機(jī)器的柱塞套供給鋁熔液的鑄造循環(huán)來進(jìn)行疲 勞試驗。這時的試驗條件為熔液是AC4CH，熔液溫度是720"C，熔 液供給管加熱器溫度是720"C。此外，在疲勞試驗中，作為比較例l， 制作陶瓷質(zhì)的熔液供給管(組成70%SiC-30%Si3N4 )，作為比較例2， 制作在石墨制的管外側(cè)熱套以S45C為材質(zhì)的鋼材制的管的熔液供給 管。然后將這些比較例l、 2也分別搭載在機(jī)器上，在同等條件下進(jìn)行 疲勞試驗。
試驗的結(jié)果為，在比較例1中，大約40000次射擊后，熔液供給 管接合部破損，熔液漏出，在比較例2中，大約8000次射擊后，熔液 供給管接合部熔損，熔液漏出。在比較例2的情況下，比較短時間發(fā) 生熔損是因為石墨制的管和鋼材制的管的熱膨脹系數(shù)有較大不同，熔 液侵入兩者的間隙中，致使鋼材制的管熔損。與此相對，在實施例的 熔液供給管的情況下，即使超過200000次射擊，也沒有觀察到熔損等 不良情況，仍然可以繼續(xù)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種鋁壓鑄用熔液供給管，將壓鑄機(jī)的柱塞套與熔解爐連結(jié)，其特征在于，熔液供給管主體包括陶瓷制的內(nèi)側(cè)管、和在內(nèi)周面具有Ni合金層且在該Ni合金層的表面附著有TiC粒子的鋼材制外側(cè)管，在上述熔液供給管主體的兩端部形成有槽，該槽形成與陶瓷制內(nèi)側(cè)管的外周面和鋼材制外側(cè)管的內(nèi)周面的交界部重疊的圓環(huán)狀的空間，由無機(jī)材料構(gòu)成的纖維質(zhì)片插裝在上述圓環(huán)狀的槽中。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，上述纖 維質(zhì)片具有在厚度方向上加熱膨脹的性質(zhì)，該纖維質(zhì)片以其膨脹的方 向與上述熔液供給管的半徑方向一致的方式在整周上插裝在上述圓環(huán) 狀的槽中。
3. 如權(quán)利要求1所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，上述 的片構(gòu)成。、'、 --、、- ,. 、
4. 如權(quán)利要求3所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，上述 纖維質(zhì)片具有預(yù)先裁剪為與上述圓環(huán)狀的槽的深度對應(yīng)的寬度的細(xì)長 的帶狀。
5. 如權(quán)利要求1所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，上述 陶瓷制的內(nèi)側(cè)管由包含SiC、 Si3N4、 A1203、 MgO、 Al2Ti05、 Zr02、 硅鋁氧氮聚合材料中的至少一種以上的陶瓷材料構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求1所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，在上 述外側(cè)管和內(nèi)側(cè)管的雙方或一方上加工槽，并且使上述槽、與上述外 側(cè)管的內(nèi)周面和內(nèi)側(cè)管的外周面的交界部呈同心圓地在槽寬的范圍內(nèi) 重疊或接觸。
7. 如權(quán)利要求1所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，上述 TiC粒子的平均粒徑是10nm~ 500nm，并且粒子不被Ni合金完全覆蓋而是粒子的一部分從表面突出的狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求1所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于，上述 Ni合金的組成是B: 2. 6 ~ 3. 2 (%) 、 Mo: 18 ~ 28 (%) 、 Si: 3. 6 ~ 5. 2 (%)、 C: 0. 05~0. 22(%)，剩余部分由Ni和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1或4所述的鋁壓鑄用熔液供給管，其特征在于， 使包含氮化硼(BN)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯(Zr02)、氮化硅 (Si3N4 )中的至少一種以上的粉末附著在上述TiC粒子彼此的間隙中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁壓鑄用熔液供給管，熔液供給管主體由陶瓷制的內(nèi)側(cè)管(10)、和在內(nèi)周面具有Ni合金層(13)且在該Ni合金層(13)的表面附著有TiC粒子(14)的鋼材制外側(cè)管(12)構(gòu)成，在熔液供給管主體的兩端部形成有槽(18)，該槽(18)形成與陶瓷制內(nèi)側(cè)管(10)的外周面和鋼材制外側(cè)管(12)的內(nèi)周面的交界部(19)重疊的圓環(huán)狀的空間，由無機(jī)材料構(gòu)成且具有加熱膨脹的性質(zhì)的纖維質(zhì)片(16)在整周上插裝在圓環(huán)狀的槽(18)中。由此，通過陶瓷管和鋼材管的組合使得耐得住機(jī)械沖擊，而且不受因鋼材和陶瓷的材質(zhì)不同引起的熱膨脹差的影響，能夠防止鋁熔液的侵入。
文檔編號B22D17/30GK101410205SQ20078001051
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者增田淳 申請人:東芝機(jī)械株式會社