专利名称：熔融金属用搅拌体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于进行铝等熔融金属的脱气处理的熔融金属用搅拌体。
背景技术：
铝或者铝合金等的脱气处理例如通过一边朝铝等熔融金属中吹入氩气、氮气等吹 入气体一边利用熔融金属用搅拌体搅拌熔融金属而进行。通过进行这种处理，能够将溶入 熔融金属中的氢气等有害气体或者微小夹杂物捕获在吹入气体中而除去。为了提高脱气处理的效果，需要提高熔融金属的搅拌效率，使吹入熔融金属的吹 入气体微细且形成均勻的大小而扩散至熔融金属中的各个地方。在下述专利文献1 5中公开了在搅拌叶片的底面设有放射状槽的熔融金属用搅 拌体，并记载了通过放射状槽的惰性气体借助由搅拌叶片的旋转产生的剪切作用被细分化 的技术。在下述专利文献6、7中公开了在搅拌叶片的底面呈放射状地设置有突起部的熔 融金属用搅拌体，并记载了利用突起部将气泡切碎而使其微细化的情况。在下述专利文献8中公开了在搅拌叶片的底面设有多条截面为三角形状的槽的 熔融金属用搅拌体，并记载了利用槽产生涡流，从而对熔融金属进行搅拌并使气泡细分化 的技术。专利文献1 日本实公平7-23098号公报(权利要求1、图2等)专利文献2 日本实开平3-91161号公报(图2等)专利文献3 日本实公平7-53804号公报(图2等)专利文献4 日本实登2504800号公报(图3等)专利文献5 日本特开平7-55365号公报(图2等)专利文献6 日本特开2001-59122号公报(权利要求1、图1等)专利文献7 日本特开2003-130557号公报(图2等)专利文献8 日本特开2003-328046号公报(权利要求1、图2等)如上所述，需要使吹入气体的气泡在熔融金属中微细化和均勻化。在上述专利文献1 5所记载的熔融金属用搅拌体中，存在流过放射状槽的气泡 在到达外周部之前漏出、大径的气泡分散至熔融金属中的情况。并且，在上述专利文献6、7所记载的熔融金属用搅拌体中，由于利用突起部将气 泡切碎，因此即便气泡微细化气泡的大小也不均勻，另外，在上述专利文献8所记载的熔融 金属用搅拌体中，利用涡流使气泡微细化，但是，难以将气泡的大小调整均勻。上述情况会导致脱气性能的下降，结果，导致金属制品的气泡残留，而制造出不合 格产品。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够使吹入气体的气泡微细化和均勻化的熔融金属用搅拌体。本发明的熔融金属用搅拌体将搅拌叶片设置在轴的末端，所述搅拌叶片在底面部 形成有供吹入气体流动的放射状的通路槽部，其特征在于，所述通路槽部部分的投影底面 积与搅拌叶片部分的投影底面积之比为0. 20 0. 60。对于本发明的熔融金属用搅拌体，通过将搅拌叶片的投影面积与通路槽部的投影 面积之比形成为预定的范围，能够使吹入气体的气泡微细化和均勻化。
图1是本发明的一个实施方式的熔融金属用搅拌体的立体图。图2是图1所示的搅拌体的仰视图。图3是图1所示的搅拌体的搅拌叶片部分的剖视图。图4是示出图1所示的搅拌体的底面侧的局部放大立体图。图5是用斜线示出图1所示的搅拌体的搅拌叶片部分的投影底面积的图。图6是用斜线示出图1所示的搅拌体的通路槽部部分的投影底面积的图。图7是本发明的其他实施方式的熔融金属用搅拌体的立体图。图8是图7所示的搅拌体的仰视图。图9是图7所示的搅拌体的侧视图。图10是在图7所示的搅拌体中示出槽部的一个变形例的侧视图。图11是在图7所示的搅拌体中示出槽部的其他变形例的侧视图。图12是图7所示的搅拌体的局部放大仰视图。图13是图7所示的搅拌体的剖视图。图14是图7所示的搅拌体的局部放大立体图。图15是用斜线示出图7所示的搅拌体的通路槽部部分的投影底面积的图。图16示出实施例15 23以及比较例10 13的熔融金属用搅拌体的形状，(a) 为仰视图，(b)为沿着X-X线的剖视图。
具体实施例方式以下，对本发明的一个实施方式的熔融金属用搅拌体进行说明。另外，本发明的范 围并不限定于该实施方式。如图1等所示，本发明的一个实施方式的熔融金属用搅拌体1通过紧固或者粘接 等一体地固定搅拌叶片2和轴3。搅拌叶片2和轴3能够由氮化硅系陶瓷、赛隆(sialon)系陶瓷、碳化硅系陶瓷、碳 陶瓷、炭等形成，更具体地说，能够由以下陶瓷等形成利用烧结助剂对氮化硅粉末进行烧 结而得到的氮化硅系陶瓷或赛隆系陶瓷；由利用烧结助剂对碳化硅粉末进行烧结而得到的 碳化硅烧结体或含有70重量％以上的碳化硅的氮化硅结合碳化硅烧结体等形成的碳化硅 系陶瓷；以及混合炭、碳化硅、碳化硼等制成烧结体而得到的碳陶瓷。如图2或者图3等所示，搅拌叶片2形成为圆盘状，能够将轴3的末端部固定在设 于搅拌叶片2的中心的圆孔中，在搅拌叶片2的底面部2a形成有用于贮存吹入气体的圆形 凹状的贮存部21，并且，形成有供吹入气体通过的放射状的通路槽部22，在搅拌叶片2的外周部2b以适当的间隔形成有缺口部23。搅拌叶片2并无特殊限定，直径形成为120mm 300mm、优选为170mm 230mm，厚 度形成为IOmm 35mm、优选为20mm 30mm。如图1或图2等所示，贮存部21是由轴3的底面3a和搅拌叶片2的内周部2c包 围的呈圆形状凹陷而成的空间，且形成为能够贮存从轴3喷出的吹入气体。贮存部21并无特殊限定，直径形成为40mm 80mm、优选为50mm 70mm，深度形 成为6mm 15mm、优选为8mm 12mm。内周部2c优选垂直地形成或者以朝向下方变窄的方式倾斜地形成，通过这样形 成，吹入气体难以从贮存部21逸出。如图1 4等所示，通路槽部22在搅拌叶片2的底面部2a呈放射状地形成有多 个，该通路槽部22在内周部2c形成内周侧开口端部22a，在搅拌叶片2的外周部2b形成外 周侧开口端部22b，从而该通路槽部22形成为与贮存部21和外周部2b相连，能够将贮存于 贮存部21的吹入气体的气泡送出至搅拌叶片2的外周部2b侧。通路槽部22的形状并无特殊限定，可以形成为截面方形状、截面圆弧状、截面三 角形状等。通路槽部22部分的投影底面积(图6的斜线部分)与搅拌叶片2部分的投影底 面积(图5的斜线部分)之比为0. 20 0. 60、优选为0. 30 0. 50，通路槽部22的长度与 搅拌叶片2的半径之比为0. 5 0. 9、优选为0. 6 0. 8。另外，所谓搅拌叶片2部分的投影底面积是指搅拌叶片2的底面部2a和轴3的底 面3a加在一起的部分的投影底面积。通路槽部22能够以宽度朝向外周部2b逐渐变宽或者变窄的方式形成为锥状，在 该情况下，外周侧开口端部22b的宽度与内周侧开口端部22a的宽度之比为0. 5 6. 0、优 选为0. 8 2. 0。通路槽部22的深度与外周侧开口端部22b的宽度之比为0. 3 3. 0、优选为0. 5 1. 5。缺口部23配置在搅拌叶片2的外周部2b的各个槽部22之间，通过呈方形状切口 而形成。缺口部23并无特殊限定，宽度形成为6mm 10mm、优选为7mm 9mm，进深形成为 6mm 14mm、优选为 8mm 12mm。如图1或者图2等所示，轴3形成为具有底面3a的圆筒状，内部形成为供吹入气 体流动的通气路，在底面3a的大致中心形成有喷出吹入气体的圆形的气体喷出口 31。以这种方式形成的熔融金属用搅拌体1能够使微细化且大小均勻化后的气泡分 散至熔融金属中，因此能够提高脱气处理的效率。并且，在使搅拌体的材质为上述陶瓷的情况下，为了形成为耐热冲击性和耐磨损 性优异的搅拌体，优选形成为下述的方式。图7 15中示出了其他方式的由陶瓷形成的熔融金属用搅拌体4。如图7 9等所示，搅拌叶片5形成为中央部隆起的伞形状，轴部6的末端能够固 定在设于搅拌叶片的大致中心的圆孔中。在搅拌叶片5的外周部5a形成有缺口部51，在搅 拌叶片5的底面部5b形成有锥状部52和通路槽部53。
从兼顾搅拌效率和耐热冲击性的观点出发，搅拌叶片5的内周部5c侧的壁厚(图 13中的尺寸、)优选形成为直径的4. 0% 9. 0%的比例、特别优选形成为直径的5. 0% 8. 0 %的比例，并且，优选形成为外周部5a侧的壁厚(图9中的尺寸t。)的0. 9 2. 0倍、 特别优选形成为1.1 1.6倍。具体地说，搅拌叶片5的直径优选形成为120mm 300mm、特别优选形成为 170mm 230mm，内周部5c的壁厚优选形成为7mm 21mm、特别优选形成为9mm 18mm，外 周部5b的壁厚优选形成为6mm 16mm、特别优选形成为8mm 12mm。另外，本发明中所说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。如图8或者图12等所示，缺口部51在搅拌叶片5的外周部5a以适当的间隔切口 形成为方形状，该缺口部51的内侧(轴部6侧)的两个角部51a、51a形成为圆角状。如图8或者图13等所示，锥状部52形成在底面部5b的中央附近，在剖面中形成 为从轴部6的末端侧朝向下方逐渐朝外侧扩展的倾斜状。如图8、9或者14等所示，通路槽部53形成为截面为半圆状的槽，且在底面部5b 以从锥状部52朝向外侧通过各个缺口部51之间并贯穿到外周部5a的方式呈放射状地形 成有多个。此时，通路槽部53部分的投影底面积成为图15的斜线部分所示的部分。另外，虽然通路槽部53形成为截面半圆状，但是并不限定于此，也可以形成为图 10所示的截面方形状的通路槽部53a或者图11所示的截面U字状的通路槽部53b等。如图13所示，轴部6形成为在末端具有底部6a的圆筒状，在底部6a的大致中心 设有圆形的孔，该孔作为气体喷出口 61，吹入气体通过轴部6a的内部从气体喷出口 61喷 射。轴部6的底部6a的内部侧以朝向气体喷射口 61缩窄的方式形成为呈半球状凹陷的曲 面62。对于这种熔融金属用搅拌体4，由于将搅拌叶片5形成为伞形状、且将内周部5c的 壁厚限定于预定的范围，因此耐热冲击性优异，即便反复使用也难以破裂，并且，由于由陶 瓷形成，因此耐磨损性也优异。实施例以下，根据实施例对本发明进行更具体的说明。但是，本发明的范围并不限定于该 实施例。(试验1)作为实施例1 14和比较例1 9，形成如表1所示的形状、材质的熔融金属用搅 拌体，并使用各个搅拌体测定脱气性能。<脱气性能>将搅拌体浸渍在熔融温度为730°C的600kg的熔融铝中，使搅拌体的转速为 600rpm,作为吹入气体以30L/min通入氩气，在该状态下使搅拌体工作而进行脱气处理，并 使脱气处理后的熔融金属流入铸模，目视观察得到的铸件的截面状态。设没有气孔的状态 为“◎”、设几乎没有气孔的状态(在实用方面不存在问题的程度)为“〇”、设存在气孔的 状态(在实用方面存在问题的程度)为“Δ”并进行评价。[表 1]
权利要求
一种熔融金属用搅拌体，该熔融金属用搅拌体将搅拌叶片设置在轴的末端，所述搅拌叶片在底面部形成有放射状的吹入气体的通路槽部，所述熔融金属用搅拌体的特征在于，通路槽部部分的投影底面积与搅拌叶片部分的投影底面积之比为0.20～0.60。
2.根据权利要求1所述的熔融金属用搅拌体，其中，搅拌叶片形成为圆盘状，且所述通路槽部的长度与搅拌叶片的半径之比为0. 5 0. 9。
3.根据权利要求1或2所述的熔融金属用搅拌体，其中，所述通路槽部的外周侧开口端部的宽度与内周侧开口端部的宽度之比为0. 5 6. 0。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的熔融金属用搅拌体，其中，所述通路槽部的深度与该通路槽部的外周侧开口端部的宽度之比为0. 3 3. 0。
5.根据权利要求1 4中的任一项所述的熔融金属用搅拌体，其中， 在搅拌叶片的外周部以适当的间隔设有方形状的缺口部。
6.根据权利要求1 5中的任一项所述的熔融金属用搅拌体，其中， 搅拌叶片的材质为氮化硅系陶瓷、赛隆系陶瓷、碳化硅系陶瓷、碳陶瓷、炭。
7.根据权利要求6所述的熔融金属用搅拌体，其中，搅拌叶片形成为伞形状，搅拌叶片的内周部壁厚形成为直径的4. 0% 9. 0%的厚度， 并且，搅拌叶片的内周部壁厚与外周部壁厚之比为0. 9 2. 0。
8.根据权利要求7所述的熔融金属用搅拌体，其特征在于，在搅拌叶片的底面部形成有从轴部的末端侧朝向下方逐渐扩展的锥状部。
9.根据权利要求7或8所述的熔融金属用搅拌体，其中，在搅拌叶片的外周部以适当的间隔设有方形状的缺口部，并且该缺口部的内侧的两角 部形成为圆弧状。
10.根据权利要求7 9中的任一项所述的熔融金属用搅拌体，其中， 通路槽部形成为截面半圆状、截面U字状或者截面方形状。
11.根据权利要求7 10中的任一项所述的熔融金属用搅拌体，其中，在轴部的底部的大致中心设置气体喷射口，并使该底部的内部凹陷成半球状。
全文摘要
本发明提供一种能够使吹入气体的气泡微细化和均匀化的熔融金属用搅拌体。本发明的熔融金属用搅拌体(1)将搅拌叶片(2)设置在圆筒状轴(3)的末端，所述搅拌叶片在底面部(2a)形成有放射状的吹入气体的通路槽部(2)，其中，通路槽部(22)部分的投影底面积与搅拌叶片(2)部分的投影底面积之比为0.20～0.60。搅拌叶片(2)能够形成为圆盘状，能够使所述通路槽部(22)的长度与搅拌叶片的半径之比为0.5～0.9。
文档编号C22B9/05GK101981210SQ20108000133
公开日2011年2月23日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年2月19日
发明者内田富大, 堤英气, 打田龙彦, 永留朝郎 申请人:三井金属矿业株式会社