專利名稱：熔融金屬用攪拌體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于進行鋁等熔融金屬的脫氣處理的熔融金屬用攪拌體。
背景技術(shù)：
鋁或者鋁合金等的脫氣處理例如通過一邊朝鋁等熔融金屬中吹入氬氣、氮氣等吹 入氣體一邊利用熔融金屬用攪拌體攪拌熔融金屬而進行。通過進行這種處理，能夠?qū)⑷苋?熔融金屬中的氫氣等有害氣體或者微小夾雜物捕獲在吹入氣體中而除去。為了提高脫氣處理的效果，需要提高熔融金屬的攪拌效率，使吹入熔融金屬的吹 入氣體微細且形成均勻的大小而擴散至熔融金屬中的各個地方。在下述專利文獻1 5中公開了在攪拌葉片的底面設(shè)有放射狀槽的熔融金屬用攪 拌體，并記載了通過放射狀槽的惰性氣體借助由攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切作用被細分化 的技術(shù)。在下述專利文獻6、7中公開了在攪拌葉片的底面呈放射狀地設(shè)置有突起部的熔 融金屬用攪拌體，并記載了利用突起部將氣泡切碎而使其微細化的情況。在下述專利文獻8中公開了在攪拌葉片的底面設(shè)有多條截面為三角形狀的槽的 熔融金屬用攪拌體，并記載了利用槽產(chǎn)生渦流，從而對熔融金屬進行攪拌并使氣泡細分化 的技術(shù)。專利文獻1 日本實公平7-23098號公報(權(quán)利要求1、圖2等)專利文獻2 日本實開平3-91161號公報(圖2等)專利文獻3 日本實公平7-53804號公報(圖2等)專利文獻4 日本實登2504800號公報(圖3等)專利文獻5 日本特開平7-55365號公報(圖2等)專利文獻6 日本特開2001-59122號公報(權(quán)利要求1、圖1等)專利文獻7 日本特開2003-130557號公報(圖2等)專利文獻8 日本特開2003-328046號公報(權(quán)利要求1、圖2等)如上所述，需要使吹入氣體的氣泡在熔融金屬中微細化和均勻化。在上述專利文獻1 5所記載的熔融金屬用攪拌體中，存在流過放射狀槽的氣泡 在到達外周部之前漏出、大徑的氣泡分散至熔融金屬中的情況。并且，在上述專利文獻6、7所記載的熔融金屬用攪拌體中，由于利用突起部將氣 泡切碎，因此即便氣泡微細化氣泡的大小也不均勻，另外，在上述專利文獻8所記載的熔融 金屬用攪拌體中，利用渦流使氣泡微細化，但是，難以將氣泡的大小調(diào)整均勻。上述情況會導致脫氣性能的下降，結(jié)果，導致金屬制品的氣泡殘留，而制造出不合 格產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使吹入氣體的氣泡微細化和均勻化的熔融金屬用攪拌體。本發(fā)明的熔融金屬用攪拌體將攪拌葉片設(shè)置在軸的末端，所述攪拌葉片在底面部 形成有供吹入氣體流動的放射狀的通路槽部，其特征在于，所述通路槽部部分的投影底面 積與攪拌葉片部分的投影底面積之比為0. 20 0. 60。對于本發(fā)明的熔融金屬用攪拌體，通過將攪拌葉片的投影面積與通路槽部的投影 面積之比形成為預(yù)定的范圍，能夠使吹入氣體的氣泡微細化和均勻化。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式的熔融金屬用攪拌體的立體圖。圖2是圖1所示的攪拌體的仰視圖。圖3是圖1所示的攪拌體的攪拌葉片部分的剖視圖。圖4是示出圖1所示的攪拌體的底面?zhèn)鹊木植糠糯罅Ⅲw圖。圖5是用斜線示出圖1所示的攪拌體的攪拌葉片部分的投影底面積的圖。圖6是用斜線示出圖1所示的攪拌體的通路槽部部分的投影底面積的圖。圖7是本發(fā)明的其他實施方式的熔融金屬用攪拌體的立體圖。圖8是圖7所示的攪拌體的仰視圖。圖9是圖7所示的攪拌體的側(cè)視圖。圖10是在圖7所示的攪拌體中示出槽部的一個變形例的側(cè)視圖。圖11是在圖7所示的攪拌體中示出槽部的其他變形例的側(cè)視圖。圖12是圖7所示的攪拌體的局部放大仰視圖。圖13是圖7所示的攪拌體的剖視圖。圖14是圖7所示的攪拌體的局部放大立體圖。圖15是用斜線示出圖7所示的攪拌體的通路槽部部分的投影底面積的圖。圖16示出實施例15 23以及比較例10 13的熔融金屬用攪拌體的形狀，(a) 為仰視圖，(b)為沿著X-X線的剖視圖。
具體實施例方式以下，對本發(fā)明的一個實施方式的熔融金屬用攪拌體進行說明。另外，本發(fā)明的范 圍并不限定于該實施方式。如圖1等所示，本發(fā)明的一個實施方式的熔融金屬用攪拌體1通過緊固或者粘接 等一體地固定攪拌葉片2和軸3。攪拌葉片2和軸3能夠由氮化硅系陶瓷、賽隆(sialon)系陶瓷、碳化硅系陶瓷、碳 陶瓷、炭等形成，更具體地說，能夠由以下陶瓷等形成利用燒結(jié)助劑對氮化硅粉末進行燒 結(jié)而得到的氮化硅系陶瓷或賽隆系陶瓷；由利用燒結(jié)助劑對碳化硅粉末進行燒結(jié)而得到的 碳化硅燒結(jié)體或含有70重量％以上的碳化硅的氮化硅結(jié)合碳化硅燒結(jié)體等形成的碳化硅 系陶瓷；以及混合炭、碳化硅、碳化硼等制成燒結(jié)體而得到的碳陶瓷。如圖2或者圖3等所示，攪拌葉片2形成為圓盤狀，能夠?qū)⑤S3的末端部固定在設(shè) 于攪拌葉片2的中心的圓孔中，在攪拌葉片2的底面部2a形成有用于貯存吹入氣體的圓形 凹狀的貯存部21，并且，形成有供吹入氣體通過的放射狀的通路槽部22，在攪拌葉片2的外周部2b以適當?shù)拈g隔形成有缺口部23。攪拌葉片2并無特殊限定，直徑形成為120mm 300mm、優(yōu)選為170mm 230mm，厚 度形成為IOmm 35mm、優(yōu)選為20mm 30mm。如圖1或圖2等所示，貯存部21是由軸3的底面3a和攪拌葉片2的內(nèi)周部2c包 圍的呈圓形狀凹陷而成的空間，且形成為能夠貯存從軸3噴出的吹入氣體。貯存部21并無特殊限定，直徑形成為40mm 80mm、優(yōu)選為50mm 70mm，深度形 成為6mm 15mm、優(yōu)選為8mm 12mm。內(nèi)周部2c優(yōu)選垂直地形成或者以朝向下方變窄的方式傾斜地形成，通過這樣形 成，吹入氣體難以從貯存部21逸出。如圖1 4等所示，通路槽部22在攪拌葉片2的底面部2a呈放射狀地形成有多 個，該通路槽部22在內(nèi)周部2c形成內(nèi)周側(cè)開口端部22a，在攪拌葉片2的外周部2b形成外 周側(cè)開口端部22b，從而該通路槽部22形成為與貯存部21和外周部2b相連，能夠?qū)①A存于 貯存部21的吹入氣體的氣泡送出至攪拌葉片2的外周部2b側(cè)。通路槽部22的形狀并無特殊限定，可以形成為截面方形狀、截面圓弧狀、截面三 角形狀等。通路槽部22部分的投影底面積(圖6的斜線部分)與攪拌葉片2部分的投影底 面積(圖5的斜線部分)之比為0. 20 0. 60、優(yōu)選為0. 30 0. 50，通路槽部22的長度與 攪拌葉片2的半徑之比為0. 5 0. 9、優(yōu)選為0. 6 0. 8。另外，所謂攪拌葉片2部分的投影底面積是指攪拌葉片2的底面部2a和軸3的底 面3a加在一起的部分的投影底面積。通路槽部22能夠以寬度朝向外周部2b逐漸變寬或者變窄的方式形成為錐狀，在 該情況下，外周側(cè)開口端部22b的寬度與內(nèi)周側(cè)開口端部22a的寬度之比為0. 5 6. 0、優(yōu) 選為0. 8 2. 0。通路槽部22的深度與外周側(cè)開口端部22b的寬度之比為0. 3 3. 0、優(yōu)選為0. 5 1. 5。缺口部23配置在攪拌葉片2的外周部2b的各個槽部22之間，通過呈方形狀切口 而形成。缺口部23并無特殊限定，寬度形成為6mm 10mm、優(yōu)選為7mm 9mm，進深形成為 6mm 14mm、優(yōu)選為 8mm 12mm。如圖1或者圖2等所示，軸3形成為具有底面3a的圓筒狀，內(nèi)部形成為供吹入氣 體流動的通氣路，在底面3a的大致中心形成有噴出吹入氣體的圓形的氣體噴出口 31。以這種方式形成的熔融金屬用攪拌體1能夠使微細化且大小均勻化后的氣泡分 散至熔融金屬中，因此能夠提高脫氣處理的效率。并且，在使攪拌體的材質(zhì)為上述陶瓷的情況下，為了形成為耐熱沖擊性和耐磨損 性優(yōu)異的攪拌體，優(yōu)選形成為下述的方式。圖7 15中示出了其他方式的由陶瓷形成的熔融金屬用攪拌體4。如圖7 9等所示，攪拌葉片5形成為中央部隆起的傘形狀，軸部6的末端能夠固 定在設(shè)于攪拌葉片的大致中心的圓孔中。在攪拌葉片5的外周部5a形成有缺口部51，在攪 拌葉片5的底面部5b形成有錐狀部52和通路槽部53。
從兼顧攪拌效率和耐熱沖擊性的觀點出發(fā)，攪拌葉片5的內(nèi)周部5c側(cè)的壁厚(圖 13中的尺寸、)優(yōu)選形成為直徑的4. 0% 9. 0%的比例、特別優(yōu)選形成為直徑的5. 0% 8. 0 %的比例，并且，優(yōu)選形成為外周部5a側(cè)的壁厚(圖9中的尺寸t。)的0. 9 2. 0倍、 特別優(yōu)選形成為1.1 1.6倍。具體地說，攪拌葉片5的直徑優(yōu)選形成為120mm 300mm、特別優(yōu)選形成為 170mm 230mm，內(nèi)周部5c的壁厚優(yōu)選形成為7mm 21mm、特別優(yōu)選形成為9mm 18mm，外 周部5b的壁厚優(yōu)選形成為6mm 16mm、特別優(yōu)選形成為8mm 12mm。另外，本發(fā)明中所說的壁厚是指除去形成有通路槽部53的部位以外的部位的壁厚。如圖8或者圖12等所示，缺口部51在攪拌葉片5的外周部5a以適當?shù)拈g隔切口 形成為方形狀，該缺口部51的內(nèi)側(cè)(軸部6側(cè))的兩個角部51a、51a形成為圓角狀。如圖8或者圖13等所示，錐狀部52形成在底面部5b的中央附近，在剖面中形成 為從軸部6的末端側(cè)朝向下方逐漸朝外側(cè)擴展的傾斜狀。如圖8、9或者14等所示，通路槽部53形成為截面為半圓狀的槽，且在底面部5b 以從錐狀部52朝向外側(cè)通過各個缺口部51之間并貫穿到外周部5a的方式呈放射狀地形 成有多個。此時，通路槽部53部分的投影底面積成為圖15的斜線部分所示的部分。另外，雖然通路槽部53形成為截面半圓狀，但是并不限定于此，也可以形成為圖 10所示的截面方形狀的通路槽部53a或者圖11所示的截面U字狀的通路槽部53b等。如圖13所示，軸部6形成為在末端具有底部6a的圓筒狀，在底部6a的大致中心 設(shè)有圓形的孔，該孔作為氣體噴出口 61，吹入氣體通過軸部6a的內(nèi)部從氣體噴出口 61噴 射。軸部6的底部6a的內(nèi)部側(cè)以朝向氣體噴射口 61縮窄的方式形成為呈半球狀凹陷的曲 面62。對于這種熔融金屬用攪拌體4，由于將攪拌葉片5形成為傘形狀、且將內(nèi)周部5c的 壁厚限定于預(yù)定的范圍，因此耐熱沖擊性優(yōu)異，即便反復(fù)使用也難以破裂，并且，由于由陶 瓷形成，因此耐磨損性也優(yōu)異。實施例以下，根據(jù)實施例對本發(fā)明進行更具體的說明。但是，本發(fā)明的范圍并不限定于該 實施例。(試驗1)作為實施例1 14和比較例1 9，形成如表1所示的形狀、材質(zhì)的熔融金屬用攪 拌體，并使用各個攪拌體測定脫氣性能。<脫氣性能>將攪拌體浸漬在熔融溫度為730°C的600kg的熔融鋁中，使攪拌體的轉(zhuǎn)速為 600rpm,作為吹入氣體以30L/min通入氬氣，在該狀態(tài)下使攪拌體工作而進行脫氣處理，并 使脫氣處理后的熔融金屬流入鑄模，目視觀察得到的鑄件的截面狀態(tài)。設(shè)沒有氣孔的狀態(tài) 為“◎”、設(shè)幾乎沒有氣孔的狀態(tài)(在實用方面不存在問題的程度)為“〇”、設(shè)存在氣孔的 狀態(tài)(在實用方面存在問題的程度)為“Δ”并進行評價。[表 1]
權(quán)利要求
一種熔融金屬用攪拌體，該熔融金屬用攪拌體將攪拌葉片設(shè)置在軸的末端，所述攪拌葉片在底面部形成有放射狀的吹入氣體的通路槽部，所述熔融金屬用攪拌體的特征在于，通路槽部部分的投影底面積與攪拌葉片部分的投影底面積之比為0.20～0.60。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融金屬用攪拌體，其中，攪拌葉片形成為圓盤狀，且所述通路槽部的長度與攪拌葉片的半徑之比為0. 5 0. 9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熔融金屬用攪拌體，其中，所述通路槽部的外周側(cè)開口端部的寬度與內(nèi)周側(cè)開口端部的寬度之比為0. 5 6. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項所述的熔融金屬用攪拌體，其中，所述通路槽部的深度與該通路槽部的外周側(cè)開口端部的寬度之比為0. 3 3. 0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項所述的熔融金屬用攪拌體，其中， 在攪拌葉片的外周部以適當?shù)拈g隔設(shè)有方形狀的缺口部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中的任一項所述的熔融金屬用攪拌體，其中， 攪拌葉片的材質(zhì)為氮化硅系陶瓷、賽隆系陶瓷、碳化硅系陶瓷、碳陶瓷、炭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熔融金屬用攪拌體，其中，攪拌葉片形成為傘形狀，攪拌葉片的內(nèi)周部壁厚形成為直徑的4. 0% 9. 0%的厚度， 并且，攪拌葉片的內(nèi)周部壁厚與外周部壁厚之比為0. 9 2. 0。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熔融金屬用攪拌體，其特征在于，在攪拌葉片的底面部形成有從軸部的末端側(cè)朝向下方逐漸擴展的錐狀部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的熔融金屬用攪拌體，其中，在攪拌葉片的外周部以適當?shù)拈g隔設(shè)有方形狀的缺口部，并且該缺口部的內(nèi)側(cè)的兩角 部形成為圓弧狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9中的任一項所述的熔融金屬用攪拌體，其中， 通路槽部形成為截面半圓狀、截面U字狀或者截面方形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7 10中的任一項所述的熔融金屬用攪拌體，其中，在軸部的底部的大致中心設(shè)置氣體噴射口，并使該底部的內(nèi)部凹陷成半球狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠使吹入氣體的氣泡微細化和均勻化的熔融金屬用攪拌體。本發(fā)明的熔融金屬用攪拌體(1)將攪拌葉片(2)設(shè)置在圓筒狀軸(3)的末端，所述攪拌葉片在底面部(2a)形成有放射狀的吹入氣體的通路槽部(2)，其中，通路槽部(22)部分的投影底面積與攪拌葉片(2)部分的投影底面積之比為0.20～0.60。攪拌葉片(2)能夠形成為圓盤狀，能夠使所述通路槽部(22)的長度與攪拌葉片的半徑之比為0.5～0.9。
文檔編號C22B9/05GK101981210SQ20108000133
公開日2011年2月23日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者內(nèi)田富大, 堤英氣, 打田龍彥, 永留朝郎 申請人:三井金屬礦業(yè)株式會社