合金塊の作製装置
【課題】品質の優れた合金塊を簡単で、短時間に作製できる合金塊の作製装置とする。
【解決手段】ハウジング２の溶解室３内にハース５を旋回自在に設け、このハース５に溶解用凹部８と成形用凹部９を形成すると共に、溶解用加熱機構３０と反転機構４０と搬送機構５０を設け、前記溶解用凹部８内に投入した合金材料を溶解用加熱機構３０で加熱して溶解、撹拌して粗合金塊とし、この粗合金塊を反転機構４０で自動的に表裏反転し、再び溶解用加熱機構３０で裏面側から加熱して溶解、撹拌して粗合金塊とし、その粗合金塊を搬送機構５０で成形用凹部９にセットした後に成形用加熱機構６０で加熱して成形するようにする。
【解決手段】ハウジング２の溶解室３内にハース５を旋回自在に設け、このハース５に溶解用凹部８と成形用凹部９を形成すると共に、溶解用加熱機構３０と反転機構４０と搬送機構５０を設け、前記溶解用凹部８内に投入した合金材料を溶解用加熱機構３０で加熱して溶解、撹拌して粗合金塊とし、この粗合金塊を反転機構４０で自動的に表裏反転し、再び溶解用加熱機構３０で裏面側から加熱して溶解、撹拌して粗合金塊とし、その粗合金塊を搬送機構５０で成形用凹部９にセットした後に成形用加熱機構６０で加熱して成形するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金材料を加熱することで溶解、撹拌して連続的に合金塊を作成する合金塊の作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス遷移領域を有する非晶質合金、いわゆる金属ガラスを素材として射出成形機により精密部品を射出成形する技術が開発されている。
前記精密部品を射出成形する技術として、本出願人は高圧ダイカスト法により連続的に鋳造品を製造するために、素材の溶解、射出部に原料合金をカセット方式で供給する技術を開発し、すでに特許出願している（特開２００１−２４６４５１号公報参照）。
また本出願人は、このようなカセット方式で原料合金を溶解、射出部に安定して供給するために、原料合金は一定の形状又は質量を有し、そのような合金塊を連続的に製造できる製造方法として特開２００１−３４７３４６号公報に記載されるような連続的に特定の製品形状、又は一定質量の合金塊を製造する方法を出願している。
このような金属ガラスからなる精密部品の製造には、結晶化温度Ｔｘとガラス転移温度Ｔｇとの差で表される過冷却液体領域の温度幅ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇが大きい特性を示す合金塊を作製する必要があり、合金塊としては複数の金属材料よりなる合金であるが、前記合金塊に不純物が混入してしまうと、射出成形時にその不純物を基点として結晶化促進され、非晶質状態が得られず、良好な高純度の組成範囲からなる金属ガラス用金属塊を用意する必要がある。
そこで、従来は不純物が混入しないアーク溶解炉を用いて合金材料を加熱して溶解、撹拌して金属ガラスを作製しているが、アーク溶解炉では合金材料を均一に溶解することが難しく、撹拌が不十分で品質の優れた金属ガラスが得られない。
【０００３】
前述のことを解消し、加熱によって合金材料を溶解、撹拌して品質の優れた合金塊を作製する装置が提案されている。
例えば、非特許文献１に記載された真空アーク溶解装置が提案されている。
この装置は、炉の溶解室に水冷ハースを設け、この水冷ハースに向けてアーク電極と反転用棒を設けたもので、水冷ハースの凹陥部内に合金材料を投入し、溶解室内を高真空に排気後、不活性ガスの置換を行い、その凹陥部とアーク電極を対向させ、アーク電極に電流を流して発熱することで合金材料を加熱して溶解、撹拌し、凹陥部内で球形状の合金塊とし、その球形状の合金塊と反転用棒を対向させ、炉外から反転用棒を操作して球形状の合金塊を凹陥部内で表裏反転し、次に表裏反転した合金塊の裏面側をアーク電極によって加熱する。さらに再度反転用棒によって合金塊を反転させ、アーク電極による加熱を数回繰り返すことによって、球形状の合金塊を十分に溶解、撹拌して合金塊とする装置である。
このように、表裏面から数回加熱することで、十分に撹拌され品質の優れた合金塊とすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日新技術株式会社発行の真空アーク溶解装置のカタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の真空アーク溶解装置は、品質の優れた合金塊を作製できるが、炉外から反転用棒を人が操作して凹陥部内で合金塊を反転する作業が面倒で、時間がかかるので、生産性が悪い。
【０００６】
本発明の目的は、品質の優れた合金塊を簡単で、短時間に作製でき、生産性が良い合金塊の作製装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ハウジング２の溶解室３内に、投入された合金材料ａから合金塊ｃを作製するための凹部８，９を有したハース５と、この凹部内を加熱する加熱機構３０，６０と、前記凹部内の粗合金ｂを動力を利用して表裏を反転する反転機構４０を設け、その粗合金ｂを凹部内で裏面側から再加熱できるようにしたことを特徴とする合金塊の作製装置である。
【０００８】
本発明においては、前記反転機構４０は、前記ハース５の凹部８と対向する下向き凹陥部４２ｂを有した凹部カバー体４０と、この凹部カバー体４０の下向き凹陥部４２ｂと前記ハース５の凹部８とより成る空間部４２ｃで回転する反転部材４３と、この反転部材４３を回転する回転手段４４から構成できる。
【０００９】
このようにすれば、反転部材４３を回転することで空間部４２ｃ内で粗合金塊ｂを表裏反転することができる。
【００１０】
本発明においては、前記反転部材４３は、凹部カバー体４０に軸４３ａで回転自在に取付けてあり、前記軸４３ａの軸線に対して円弧状に形成され前記空間部４２ｃ内で回転する反転部４３ｂと、前記軸４３ａの軸線と前記反転部４３ｂの間に、前記粗合金塊ｂを通過させるための空間を有する落下部４３ｃから構成できる。
【００１１】
このようにすれば、反転部４３ｂの回転によって凹部８内の粗合金塊ｂを凹部カバー体４０の下向き凹陥部４２ｂに向けて順次移動して表裏反転し、その表裏反転した粗合金塊ｂは落下部４３ｃを通して凹部８内に落下するので、凹部８内の粗合金ｂをスムーズに表裏反転することができる。
【００１２】
本発明においては、前記凹部８，９は、溶解用凹部８と成形用凹部９を有し、その溶解用凹部８内で合金材料ａを溶融、撹拌され、かつ粗合金塊ｂが表裏反転されるようにし、
前記成形用凹部９内で粗合金塊ｂが溶融して成形されるようにできる。
【００１３】
このようにすれば、溶解用凹部８を溶解、撹拌され易い浅く、広い形状として効率良く溶解、撹拌できるようにできるし、成形用凹部９を所定の形状として所定の形状の合成塊を作製できる。
【００１４】
本発明においては、前記成形用凹部９内の粗合金塊ｂを、動力を利用して成形用凹部９に搬送してセットする搬送機構５０を設けることができる。
【００１５】
このようにすれば、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを、成形用凹部９内に自動的に搬送してセットできるので、合金塊を効率良く作製できる。
【００１６】
本発明においては、前記ハース５は、複数の溶解用凹部８と複数の成形用凹部９を有し、
前記溶解室３内に、前記溶解用凹部８内を加熱する溶解用加熱機構３０と、前記成形用凹部９内を加熱する成形用加熱機構６０を設けることができる。
【００１７】
このようにすれば、合金材料ａの加熱、反転した粗合金ｂの加熱と、成形用の加熱を別々にできるので、より効率良く合金塊を作製できる。
【００１８】
本発明においては、前記ハウジング２の溶解室３内に合金材料ａを供給する合金材料供給機構１０と、作製した合金塊ｃをハウジング２の外部に排出する合金塊排出機構２０と、成形した合金塊ｃを成形用凹部９から合金塊排出機構２０まで移送する移送機構７０を設けることができる。
【００１９】
このようにすれば、合金材料ａの投入から作製した合金塊ｃの排出まで自動的に行うことができる。
【００２０】
本発明においては、前記合金材料供給機構１０は、前記溶解用凹部８まで連続した供給管１１と、この供給管１１に設けたゲート１２を有し、
前記合金塊排出機構２０は、ハウジング２の排出穴２ｄと連続した排出管２１と、この排出管２１に設けたゲート２２を有するようにできる。
【００２１】
このようにすれば、合金材料ａを溶解用凹部８内まで供給できる。
また、ゲート１２，２２で供給管１１、排出管２１を閉じることができるので、合金作製の作業時には溶解室３内を密閉状態とすることが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ハウジング２の溶解室３内の凹部内で合金材料ａを溶解、撹拌して粗合金塊ｂとし、その粗合金塊ｂを凹部内で自動的に表裏反転し、裏面側から加熱して再度溶解、撹拌できるので、品質の優れた合金塊を簡単で、短時間に作製でき、生産性が良い合金塊の作製装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】合金塊の作製装置の全体正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ拡大詳細断面図である。
【図４】合金材料を溶解、撹拌する動作の説明図である。
【図５】図２のＣ部に示す反転機構の拡大詳細平面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】反転部材が１８０度回転した状態の断面図である。
【図９】粗合金塊の反転動作説明図である。
【図１０】反転した粗合金塊の溶解、撹拌動作説明図である。
【図１１】搬送機構の拡大詳細平面図である。
【図１２】図１１のＦ−Ｆ断面図である。
【図１３】図１１のＧ−Ｇ断面図である。
【図１４】粗合金の搬送動作説明図である。
【図１５】成形用加熱機構の断面図である。
【図１６】合金塊の作製動作説明図である。
【図１７】移動機構の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の合金塊の作製装置の全体構成を図１と図２に基づいて説明する。
架台１にハウジング２が載置してある。
このハウジング２の内部が溶解室３で、その溶解室３内は真空ポンプ４で真空としてあると共に、不活性ガス、例えばアルゴンガスが封入されて不活性ガス雰囲気としてある。
前記ハウジング２には開口部２ａが形成され、その開口部２ａは蓋２ｂで開閉自在としてある。
また、前記ハウジング２には、内部を目視するためののぎ窓（図示せず）を複数有している。
前記溶解室３内にハース５が縦軸回りに旋回可能に取付けてある。例えば、ハウジング２の下部に回転自在に支承した縦向きの回転軸６にハース５が連結してある。
このハース５は銅製で、内部に冷却水が流通して冷却される。つまり、水冷銅製のハースである。
前記ハース５は旋回駆動機構７で旋回される。
この旋回駆動機構７は、前記架台１に取付けた旋回用モータ７ａでウオーム７ｂを回転し、そのウオーム７ｂを前記回転軸６に固着したウオームギヤ７ｃに噛合し、旋回用モータ７ａを駆動することでハース５が旋回するようにしてある。
前記旋回機構７は、前述の構成に限ることはなく、従来から知られている機構とすることができる。
【００２５】
前記ハース５の上面５ａには、溶解用凹部８と成形用凹部９が形成してある。
例えば、複数の溶解用凹部８が、旋回中心５ｂを中心とした仮想円軌跡に沿って周方向に間隔を置いて形成してある。
また、複数の成形用凹部９が、旋回中心５ｂを中心とした仮想円軌跡に沿って周方向に間隔を置いて形成してある。
そして、複数の溶解用凹部８が外周側で、複数の成形用凹部９が内周側に位置している。
【００２６】
前記ハウジング２は、合金材料を溶解用凹部８に供給する合金材料供給機構１０を有している。
この合金材料供給機構１０は、ハウジング２の上部に形成した供給用穴２ｃから溶解室３内に突出した供給管１１と、この供給管１１のハウジング２外の基端部にゲート１２を介在して接続したホッパー１３を備え、その供給管１１の先端部が１つの溶解用凹部８の上方に位置している。
前記ゲート１２は供給管１１の基端部を開閉するもので、そのゲート１２を開放することで供給管１１の基端部が開放して合金材料が落下供給され、前記ゲート１２を閉じることで供給管１１の基端部が閉塞して溶解室３内が供給管１１で外部に連通しないようにする。
【００２７】
前記ハウジング２は、作製した合金塊を排出する合金塊排出機構２０を有している。
この合金塊排出機構２０は、ハウジング２に形成した排出用穴２ｄと連通した排出管２１と、この排出管２１に設けたゲート２２を備えている。
前記ゲート２２は排出管２１を開閉するもので、合金塊を排出するときにはゲート２２を開放し、作業時にはゲート２２を閉じて溶解室３内が排出管２１で外部に連通しないようにする。
【００２８】
前記ハウジング２内には、図２に示すように、溶解用凹部８内の合金材料を加熱して溶解、撹拌する溶解用加熱機構３０、加熱して溶解、撹拌した粗合金塊を溶解用凹部８内で、動力を利用して表裏反転する反転機構４０、溶解用凹部８内の粗合金塊を成形用凹部９内に、動力を利用して搬送する搬送機構５０、成形用凹部９内の粗合金塊を加熱して成形する成形用加熱機構６０、成形用凹部９内で成形された合金塊を合金塊排出機構２０まで移送する移送機構７０を有している。
なお、前述の各機構３０〜７０は図１には図示を省略してある。
【００２９】
次に、溶解用加熱機構３０を説明する。
前記溶解用加熱機構３０は、図２に示すように揺動するアーム３１に加熱手段、例えばタングステンのアーク電極３２を設けたもので、そのアーク電極３２に電流を流すことで発熱し、溶解用凹部８内の合金材料、反転した粗合金塊を溶解、撹拌する。
【００３０】
例えば、図３に示すように、ハウジング２の下部に孔３３を形成し、この孔３３に筒体３４を挿入して取付ける。
この筒体３４に軸３５を回転自在に挿通して支承し、その軸３５の上部を溶解室３内に突出し、その上端に前記アーム３１の基部を固定し、そのアーム３１の先部にアーク電極３２を取付ける。前記軸３５の溶解室３内に突出した部分には絶縁スリーブ３６が嵌合してあると共に、ハース５に向かう面に遮光板３７が設けてある。
前記軸３５の下部を前記架台１側に突出し、この軸３５の下部と前記架台１に取付けた揺動用モータ３８を伝動手段３９で連結する。
前記伝動手段３９は、揺動用モータ３８の出力側に減速機３９ａを介して設けたギヤ３９ｂと、軸３５に設けたギヤ３９ｃを噛合したものである。
【００３１】
このようであるから、揺動用モータ３８を駆動して軸３５を一方向、他方向に回転することでアーム３１が揺動し、アーク電極３２が溶解用凹部８の真上の加熱位置と、溶解用凹部８と離れた退避位置に移動する。
【００３２】
次に、合金材料を溶融、撹拌する動作を説明する。
図２に示すように、１つの溶解用凹部８を、供給管１１の真下に位置させると共に、ゲート１２を開放し、ホッパー１３に秤量した複数の合金材料を投入し、その合金材料を供給管１１を通して溶解用凹部８内に落下投入する。
このとき、供給管１１を上下動可能とし、合金材料ａを投入するときには図４（ａ）に示すように供給管１１を下方に移動してハース５の上面５ａに近づけて合金材料ａが周囲に飛散しないようにし、その後に、供給管１１を図４（ｂ）に示すように上方に移動して邪魔にならないようにすることが好ましい。
なお、供給管１１は固定でも良い。
【００３３】
前記合金材料ａは、複数の合金材料を小片とし、それぞれの合金材料を秤量して作製する１つの合金塊が所定の量となる量だけを１度に投入する。
なお、各合金材料の小片をそれぞれ秤量して混合し、そのものを溶解することでバー材とし、そのバー材を破砕して破砕材とし、その破砕材を秤量して１つの合金塊の量に見合う量を投入するようにしても良い。
【００３４】
前記ハース５を所定の角度だけ旋回し、図４（ｃ）に示すように合金材料ａを投入した溶解用凹部８を溶解用加熱機構３０の電極３２の真下に位置させる。
前述の状態でアーク電極３２に電流を流し、図４（ｄ）に示すよう直流アークにより合金材料ａを加熱して溶解、撹拌することで、粗合金塊ｂとする。
【００３５】
前記溶解用凹部８は球面状で、ハース５の上面５ａに開口した開口面積が大きく、深さが浅くなっている。
これによって、合金材料ａの加熱される表面積が広く、かつ高さが低いので、合金材料ａを効率良く溶解、撹拌することができる。
【００３６】
次に、反転機構４０を説明する。
前記反転機構４０は図５〜図８に示すように、本体４１と、この本体４１に設けた凹部カバー体４２と、この凹部カバー体４２内に回転可能に設けた反転部材４３と、この反転部材４３を回転する回転手段４４を備えている。
【００３７】
前記本体４１は、ハウジング２の下部に立設した支柱４１ａと、この支柱４１ａの上部に取付けた横向板４１ｂを有し、その横向板４１ｂがハース５の上面５ａと間隔を置いて溶解用凹部８まで張り出している。
前記凹部カバー体４２は、前記横向板４１ｂの下面に、その下面４２ａがハース５の上面５ａと僅かな隙間を置いて対向し、かつ前記溶解用凹部８を覆うように取付けてある。
この凹部カバー体４２は下面４２ａに開口した下向き凹陥部４２ｂを有し、この下向き凹陥部４２ｂが前記溶解用凹部８と連続して１つの空間部４２ｃを形成している。
【００３８】
前記反転部材４３は、凹部カバー体４２に、横方向（ハース５の上面５ａと平行な方向）に沿った軸４３ａで、下向き凹陥部４２ｂ内で回転自在に取付けてあり、この反転部材４３は、回転すると溶解用凹部８内に入り込み、粗合金塊ｂを押して下向き凹陥部４２ｂに向けて移動して粗合金塊ｂを表裏反転する反転部４３ｂと、表裏反転した粗合金塊ｂが通過して溶解用凹部８内に表裏反転した状態で落下する落下部４３ｃを有する。
前記反転部４３ｂは、前記軸４３ａの軸線に対して円弧形状に形成されている。
前記落下部４３ｃは、前記表裏反転した粗合金塊ｂが通過する空間を有している。
【００３９】
前記回転手段４４は、前記本体４１（横向板４１ｂ）に取付けたシリンダー４４ａで往復移動するラック４４ｂを、前記軸４３ａに固定したピニオン４４ｃに噛合し、そのシリンダー４４ａを伸縮してラック４４ｂを往復移動することで軸４３ａを正逆回転して反転部材４３を正逆回転する。
【００４０】
このようであるから、シリンダー４４ａを伸長して軸４３ａを正回転して反転部材４３を図７で矢印方向に１８０度回転することで、図８に示すように溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを表裏反転することができる。
なお、本体４１（横向板４１ｂ）を上下動自在とし、本体４１を下方に移動することで凹部カバー体４２の下面４２ａをハース５の上面５ａに接して粗合金塊ｂを反転し、その後に本体４１を上方に移動することで凹部カバー体４２の下面４２ａをハース５の上面５ａと離隔するようにしても良い。
【００４１】
前記各部材を詳細に説明する。
前記凹部カバー体４２の下向き凹陥部４２ｂは球面形状で、前記ハース５の溶解用凹部８とで球面状の空間部４２ｃを形成する。
前記反転部材４３は円板４３ｄに穴４３ｅを形成したリング形状で、その円板４３ｄの外周縁が溶解用凹部８の内面、下向き凹陥部４２ｂの内面に沿って回転移動し、その外周縁が前述の反転部４３ｂで、穴４３ｅが前述の落下部４３ｃである。
前記反転部材４３は、その円板４３ｄの径方向に対向した部分に連結した第１支軸４３ｆ、第２支軸４３ｇで凹部カバー体４２に回転自在に支承してあり、その第２支軸４３ｇが前述の軸４３ａである。
要するに、前記反転部４３ｂは、前述のように軸４３ａの軸線に対して円弧形状であるから、軸４３ａを中心として回転することで球面状の回転軌跡を描くので、前述の球面状の溶解用凹部８、下向き凹陥部４２ｂに沿って回転移動するから、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂをスムーズに表裏反転することができる。
【００４２】
前記シリンダ４４ａは本体４１（横向板４１ｂ）に立設したブラケット４４ｄに縦向きに取付けてあり、そのピストンロッド４４ｅがラック４４に連結してある。
なお、回転手段４４は前述に限ることはない。
例えば、軸４３ａにウオームホイールを固着し、このウオームホイールに噛合したらウオームギヤをモータで回転するようにすることができる。
【００４３】
次に、粗合金塊ｂの反転動作を詳細に説明する。
前述の図４（ｄ）に示すようにして粗合金塊ｂを作製したら、ハース５を所定の角度旋回させる。このとき、粗合金塊ｂを有した溶解用凹部８は図９（ａ）に示すように反転機構４０の凹部カバー体４２の真下に位置する。
この状態で反転部材４３を矢印方向に回転して反転部４３ｂを溶解用凹部８の内面に沿って順次移動する。
これによって、図９（ｂ）に示すように粗合金塊ｂが反転部４３ｂで押されて溶解用凹部８の内部に沿って上方に向けて順次移動する。
【００４４】
さらに、反転部材４３を回転すると図９（ｃ）に示すように粗合金塊ｂが下向き凹陥部４２ｂの内面まで移動する。
この状態から反転部材４３をさらに回転すると、粗合金塊ｂが下向き凹陥部４２ｂの内面に沿って上方に向けて順次移動し、図９（ｄ）に示すまで反転部材４３が回転すると、粗合金塊ｂは下向き凹陥部４２ｂの内面から離れて表裏反転し、その粗合金塊ｂは反転部材４３の落下部４３ｃを通過して溶解用凹部８に向けて落下し、図９（ｅ）に示すように粗合金塊ｂが溶解用凹部８内で表裏反転した状態となる。
【００４５】
要するに、溶解用凹部８と下向き凹陥部４２ｂが球面形状で、両者の内周が連続するので、反転部材４３で粗合金塊ｂを押すことで両者の内面に沿って移動し、ある程度まで上方に移動すると粗合金塊ｂが自重で落下して表裏反転する。
なお、溶解用凹部８、下向き凹陥部４２ｂは球面形状に限ることはなく、反転部材４３の回転方向に沿った円弧形状であれば良い。
【００４６】
前述のようにして粗合金塊ｂを表裏反転したら、その粗合金塊ｂを溶解用加熱機構３０で再度加熱して溶解、撹拌する。
例えば、ハース５を所定の角度旋回して、反転した粗合金塊ｂを有した溶解用凹部８を図１０（ａ）に示すように、溶解用加熱機構３０のアーク電極３２の真下に位置させる。
この状態でアーク電極３２に電流を流し、図１０（ｂ）に示すように、直流アークにより粗合金塊ｂを加熱して溶解、撹拌する。
このように、表裏面から加熱することで、十分に撹拌され品質の優れた粗合金塊ｂとすることができる。
【００４７】
次に、搬送機構５０について説明する。
前記搬送機構５０は、図２に示すように搬送部５１と移動部５２を備え、その搬送部５１を溶解用凹部８の上方の粗合金塊の取り出し位置とし、前述の粗合金塊ｂを溶解用凹部８から取り出して保持する。
そして、移動部５２で搬送部５１を成形用凹部９の上方の粗合金塊のセット位置に移動し、その搬送部５１で保持していた粗合金塊ｂを成形用凹部９内にセットする。
【００４８】
前記搬送部５１は図１１〜図１３に示すように、前述の取出し位置とセット位置とに亘って移動可能な本体５３と、この本体５３に設けた凹部カバー体５４と、この凹部カバー体５４の下向き凹陥部５４ａ内に回転可能に設けた取出し部材５５と、この取出し部材５５を回転する回転手段５６を備えている。
【００４９】
前記移動部５２は、ハウジング２に設けた摺動杆５７と、この摺動杆５７を摺動するシリンダー５８を備え、前記摺動杆５７はハウジング２に設けたガイド５７ａで摺動自在に支承され、この摺動杆５７の先端部は前記本体５３に連結してあり、その摺動杆５７の基端部はハウジング２の外部に突出し、その基端部にプレート５７ｂが取付けてある。
前記シリンダー５８はハウジング２に取付けたブラケット５８ａに取付けてあり、このシリンダー５８はハウジング２の外部に位置している。
前記シリンダー５８のピストンロッド５８ｂが前記プレート５７ｂに連結され、そのピストンロッド５８ｂを伸縮作動すると、摺動杆５７が摺動して前記搬送部５１（本体５３）が取出し位置とセット位置とに亘って移動する。
【００５０】
前記凹部カバー体５４は、その下面５４ｂがハース５の上面５ａと対向している。
搬送部５１（凹部カバー体５４）が取出し位置のときには、その下向き凹陥部５４ａと溶解用凹部８とが連続して空間部５４ｃを形成し、搬送部５１（凹部カバー体５４）がセット位置のときには、その下向き凹陥部５４ａと成形用凹部９とが連続して前述と同様に空間部５４ｃを形成する。
前記下向き凹陥部５４ａは球面形状で、球面形状の溶解用凹部８とで球面形状の空間部５４ｃを形成している。
【００５１】
前記取出し部材５５は、円形のプレート５５ａに軸５５ｂを固着したもので、その軸５５ｂを凹部カバー体５４に回転自在に支承することで、プレート５５ａが下向き凹陥部５４ａ内に回転自在に設けてある。
このプレート５５ａが回転すると、そのプレート５５ａは下向き凹陥部５４ａ、溶解用凹部８の内面に沿って回転移動するようにしてある。
【００５２】
前記回転手段５６は、前記軸５５ｂに固着したピニオン５６ａと、このピニオン５６ａに噛合した歯部５６ｂを有したラック５６ｃと、このラック５６ｃを移動するシリンダー５６ｄを備え、そのシリンダー５６ｄは前記プレート５７ｂに取付けてあり、そのピストンロッド５６ｅを伸縮するとラック５６ｃが往復移動してピニオン５６ａが正逆回転し、軸５５ｂとともにプレート５５ａが正逆回転する。
例えば、ラック５６ｃを図１３で矢印方向に移動すると、プレート５５ａは軸５５ｂとともに図１２に示す水平姿勢から矢印方向に回転し、ラック５６ｃがストッパー５９に当接すると１８０度回転した姿勢となる。
前記ストッパー５９は、本体５３に固着したブラケット５９ａに、ストップ杆５９ｂを螺合してロックナット５９ｃで固定したもので、そのロックナット５９ｃを弛めてストップ杆５９ｂを回転して出入することでストップ位置を調整できるようにしてある。
【００５３】
前記成形用凹部９は図１２に示すように、受け凹部９ａの底面に成形凹部９ｂを成形したもので、その受け凹部９ａは溶解用凹部８と同様の球面形状としてある。
【００５４】
次に、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを成形用凹部９内に搬送する動作を説明する。
前述の図１０（ｂ）に示すように、溶解用凹部８内で表裏反転して再溶解、撹拌し、粗合金塊ｂとする作業が終了したら、ハース５を所定角度旋回して図１１に示すように前述の粗合金塊ｂを収容している溶解用凹部８を搬送機構５０の搬送部５１に位置合わせをし、図１２に示すように溶解用凹部８を凹部カバー体５４の下向き凹陥部５４ａと連続して空間部５４ｃを形成する。
【００５５】
この状態でシリンダー５６ｄのピストンロッド５６ｅを伸び作動してラック５６ｃを図１３に示す矢印方向に移動し、プレート５５ａを矢印方向に回転する。
これにより、図１４（ａ）に示すようにプレート５５ａで粗合金塊ｂが押されて溶解用凹部８の内面に沿って移動して、下向き凹陥部５４ａの内面に順次移動される。
そして、プレート５５ａが図１４（ｂ）に示すように１８０度回転すると、そのプレート５５ａの上に粗合金塊ｂが載置して支持される。
これによって、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂが取り出しされる。
【００５６】
この状態で、凹部カバー体５４を移動して図１４（ｃ）に示すように、成形用凹部９の真上のセット位置とする。
この後に、プレート５５ａを前述とは反対方向に回転することで、そのプレート５５ａ上の粗合金塊ｂがプレート５５ａに沿って滑り落ち、図１４（ｄ）に示すように１８０度回転すると、粗合金塊ｂが成形用凹部９内にセットされる。
前述のようにして粗合金塊ｂを成形用凹部９内にセットしたら、搬送部５１を前述の取出し位置に移動して次の動作まで待機する。
【００５７】
次に、成形用加熱機構６０について説明する。
前記成形用加熱機構６０は、図２に示すように、揺動するアーム６１にアーク電極６２を取付けて加熱手段としたもので、そのアーム６１は、前述の溶解用加熱機構３０のアーム３１と同様に揺動する。
そして、図１５に示すようにアーク電極６２が成形用凹部９の真上の加熱位置と、成形用凹部９と離れた退避位置に移動する。
ようするに、成形用加熱機構６０は溶解用加熱機構３０のアーム３１を長くしたものと同様である。
【００５８】
次に、粗合金塊ｂを所定の形状で合金塊とする動作を説明する。
前述の図１４（ｄ）に示すように粗合金塊ｂを成形用凹部９にセットし、搬送部５１を取出し位置に移動した後に、ハース５を所定角度旋回して図１６（ａ）に示すように粗合金塊ｂがセット（収容）された成形用凹部９を成形用加熱機構６０のアーク電極６２の真下に位置する。
この状態でアーク電極６２に電流を流して粗合金塊ｂを加熱して溶融する。
これによって、図１６（ｂ）に示すように溶解した粗合金塊ｂが成形用凹部９の成形凹部９ｂ内に充填されて所定の形状の合金塊ｃに成形される。
【００５９】
前述した成形用凹部９は、溶解用凹部８と同様の形状の受け凹部９ａの底部に成形凹部９ｂを有するので、粗合金塊ｂが受け凹部９ａにセットされるから、確実にセットできると共に、その粗合金塊ｂはハース５の上面５ａの近くに位置するので、効率良く加熱される。
そして、成形凹部９ｂで正確に所定の形状に成形できる。
この実施の形態では、成形された合金塊ｃはビレット形状であるが、これに限ることはなく、任意の形状とすることができる。
【００６０】
次に、移送機構７０について説明する。
前記移送機構７０は図２に示すように、揺動するアーム７１の先端部に合金塊支持手段、例えば真空吸着パット７２を設け、この真空吸着パット７２を上下動することで成形用凹部９内の合金塊ｃを取り出し、アーム７１を揺動して真空吸着パット７２を排出用穴２ｄの真上に位置し、下方に移動すると共に、吸着支持を解放する。
【００６１】
前記アーム７１は図１７に示すように、前記溶解用加熱機構３０のアーム３１と同様の揺動機構で揺動される。
このアーム７１の先端部にシリンダー７３を取付け、そのピストンロッド７３ａに真空吸着パット７２を取付け、そのシリンダー７３のピストンロッド７３ａを伸び作動すると真空吸着パット７２が下方に移動し、縮み作動すると上方に移動するようにしてある。
【００６２】
次に、合金塊ｃの排出動作を説明する。
前記移送機構７０の真空吸着パット７２で合金塊ｃを吸着保持した状態で、排出用穴２ｄの真上に移動する。
この状態でゲート２２を開放すると共に、シリンダー７３のピストンロッド７３ａを伸び動作して真空吸着パット７２とともに合金塊ｃを下方に移動して排出用穴２ｄに接近させる。
前記真空吸着パット７２の合金塊ｃの保持を解放し、その合金塊ｃを排出用穴２ｄに落下して排出管２１から排出する。
この後に、ゲート２２を閉じる。
【００６３】
次に、合金材料ａから合金塊ｃを作製する一連の動作を説明する。
前記旋回機構７により前記ハース５を旋回して１つの溶解用凹部８を合金材料供給機構１０の供給管１１と対向させる。
前記合金材料供給機構１０のゲート１２を開放して合金材料ａを前記溶解用凹部８内に落下供給し、前記ゲート１２を閉じる。
前記旋回機構７によりハース５を旋回して合金材料ａが供給された溶解用凹部８を溶解用加熱機構３０まで回転移動する。
前記溶解用加熱機構３０の揺動用モータ３８を駆動してアーム３１を揺動し、アーク電極３２を、前述の溶解用凹部８の真上の加熱位置に移動する。
この状態で、前記アーク電極３２に電流を流して発熱することで溶解用凹部８内の合金材料ａを前述のように加熱して溶解、撹拌して粗合金塊ｂとする。
【００６４】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して粗合金塊ｂが設けられている溶解用凹部８を反転機構４０まで回転移動する。
前記反転機構４０の凹部カバー体４２が前記溶解用凹部８を覆い、図６に示すように空間部４２ｃを形成する。
この状態でシリンダ４４ａのピストンロッド４４ｅを伸長して反転部材４３を回転し、粗合金塊ｂを表裏反転する。
【００６５】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して前述の溶解用凹部８を溶解用加熱機構３０まで回転移動し、前述のように表裏反転した粗合金塊ｂを裏面から加熱して溶解、撹拌する。
この後に、ハース５を旋回して前述の溶解用凹部８を反転機構４０まで回転移動して粗合金塊ｂを再び表裏反転する。
前述したように、粗合金塊ｂの表裏反転動作、粗合金塊ｂの表面、裏面からの加熱による溶解、撹拌する動作を複数回繰り返して十分に撹拌された品質の優れた粗合金塊ｂとする。
【００６６】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して前述の粗合金塊ｂを有した溶解用凹部８を搬送機構５０まで回転移動する。
この搬送機構５０の搬送部５１を、図１２に示すように取出し位置に移動し、その取出し部材５５を回転して図１４（ｂ）に示すように溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを取り出して支持する。
この後に、前記搬送部５１を図１４（ｃ）に示すセット位置まで移動して取出し部材５５を成形用凹部９の真上に位置させ、その取出し部材５５を回転して図１４（ｄ）に示すように粗合金塊ｂを成形用凹部９内にセットする。
【００６７】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して粗合金塊ｂをセットした成形用凹部９を成形用加熱機構６０まで回転移動する。
その成形用加熱機構６０のアーム６１を揺動してアーク電極６２を成形用凹部９の上に移動し、そのアーク電極６２に電流を流すことで発熱し、成形用凹部９内の粗合金塊ｂを溶融して所定の形状の合金塊ｃを成形する。
【００６８】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して合金塊ｃが充填された成形用凹部９を移送機構７０まで回転移動する。
前記移送機構７０のアーム７１を揺動して真空吸着パット７２を成形用凹部９の真上まで移動し、シリンダー７３のピストンロッド７３ａを伸縮作動して真空吸着パット７２を上下に移動することで合金塊ｃを吸着支持して成形用凹部９から取り出す。
前記アーム７１を揺動して真空吸着パット７２を合金塊排出機構２０の排出用穴２ｄの真上まで移動する。
前記合金塊排出機構２０のゲート２２を開放し、真空吸着パット７２の合金塊ｃの吸着支持を解放して、その合金塊ｃを排出用穴２ｄから排出管２１を経て排出する。
【００６９】
この実施の形態では、溶解用凹部８が外周寄りで、成形用凹部９が内周寄りに、周方向に間隔を置いて複数形成してあると共に、溶解用加熱機構３０と反転機構４０が周方向に間隔を置いてそれぞれ複数設けてあるので、複数の溶解用凹部８に合金材料ａを設け、それらの合金材料ａを同時に溶解、撹拌、反転、再び溶解、撹拌することができるので、効率良く合金塊を作製できる。
【００７０】
なお、溶解用凹部８と成形用凹部９を周方向に間隔を置いて複数設けても良い。
また、成形用加熱機構６０を溶解用加熱機構３０と兼用とすることもできる。
【００７１】
また、必要とされる合金塊ｃの形状によっては成形用凹部９を用いずに溶解用凹部８のみで合金塊ｃを作製することが可能である。
例えば、合金塊ｃが溶解用凹部８の内面形状と同一形状の場合には、その溶解用凹部８内で合金塊ｃを成形できる。
この場合には、搬送機構５０を設けなくとも良い。
【００７２】
また、ハース５は旋回に限ることはなく、往復移動するようにしても良い。
なお、ハース５を固定し、各機構をハース５に対して移動するようにしても良い。
【００７３】
加熱手段は合金塊溶解時に不純物が混入しない手法であれば良く、アーク電極に限ることはない。例えば、電子ビームでも良い。
前記反転部材４３は円板４３ｄに穴４３ｅを形成したリング形状に限ることはない。例えば、軸４３ａにＵ字状部材を取付け、軸線に対して円弧状に形成された反転部４３ｂと落下部４３ｃを有するものとしても良い。
【００７４】
本発明に用いられる合金材料としては、所望の用途に応じて適宜選定することができる。本発明によって作製された合金塊を用いて製造される最終製品が精密部品の場合、非晶質合金の他、Ａｌ基合金、Ｍｇ基合金、Ｚｎ基合金、Ｆｅ基合金、Ｃｕ基合金、チタン合金などのダイカスト用合金を用いることができる。このようなダイカスト用合金は、通常の鋳造法で用いられている合金であり、非晶質合金等に比べて安価である。
【００７５】
例えば、Ａｌ基合金としては、ＪＩＳ記号によるＡＤＣ１、ＡＤＣ５、ＡＤＣ１２など、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系又はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のダイカスト用アルミニウム合金を好適に用いることができ、特にＡＤＣ１２は有用である。同様に、Ｍｇ基合金としては、例えばＭＤＣ１Ａ、ＭＤＣ２Ａ、ＭＤＣ３Ａなど、Ｍｇ−Ａｌ系又はＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系のダイカスト用マグネシウム合金を好適に用いることができ、特にＭＤＣ１Ａは有用である。Ｚｎ基合金としては、例えばＡＧ４０Ａ、ＡＧ４１Ａ、高Ｍｎ合金など、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系又はＺｎ−Ｍｎ−Ｃｕ系のダイカスト用亜鉛合金を好適に用いることができ、特に高Ｍｎ合金は有用である。Ｆｅ基合金では、例えばねずみ鋳鉄、オーステナイト鋳鉄、ステンレス鋳鋼などがあり、ステンレス鋳鋼が特に有用である。Ｃｕ基合金では、例えば黄銅、青銅、アルミニウム青銅などがあり、アルミニウム青銅が特に有用である。また、チタン合金では、例えばα型合金、β型合金、α＋β型合金などがあり、α＋β型合金が特に有用である。
【００７６】
これらの金属の中でも、一般式：ＦｅaＭbＸc（但し、ＭはＮｉ又は／及びＣｏであり、ＸはＭｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ質量％で、３０≦ｂ≦４０、０≦ｃ≦１０、ａは不可避的不純物を含む残部である。）で示されるＦｅ−Ｍ−Ｘ系合金が好ましい。
【００７７】
一方、非晶質合金は、高精度の鋳造性及び加工性を有し、金型鋳造法や金型成形法によって金型のキャビティ形状を忠実に再現した表面平滑な製品を転写性良く製造できるため、金型を適切に作製することにより、所定の形状、寸法精度、及び表面品質を満足する製品を単一のプロセスで量産性良く製造できる。非晶質合金材料としては、ガラス遷移領域を有する非晶質合金、好ましくは温度幅３０Ｋ以上のガラス遷移領域を有する非晶質合金を生じ得る材料は全て使用可能であり、特定の材料に限定されるものではないが、特に最終製品が精密部品の場合、下記一般式（１）〜（６）のいずれか１つで示される組成を有する非晶質合金を好適に使用できる。
【００７８】
一般式（１）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5f但し、Ｍ1はＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素、Ｍ2はＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシュメタル）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ4はＴａ、Ｗ及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ5はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ原子％で、２５≦ａ≦８５、１５≦ｂ≦７５、０≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦３０、０≦ｅ≦１５、０≦ｆ≦１５である。
【００７９】
上記非晶質合金は、下記一般式（１−ａ）〜（１−ｐ）の非晶質合金を含む。
一般式（１−ａ）：Ｍ1aＭ2bこの非晶質合金は、Ｍ2元素がＺｒ又はＨｆと共存するために、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（１−ｂ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcこの非晶質合金のように、上記一般式（１−ａ）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００８０】
一般式（１−ｃ）：Ｍ1aＭ2bＭ3d一般式（１−ｄ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dこれらの非晶質合金のように、原子半径の小さな元素Ｍ3（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００８１】
一般式（１−ｅ）：Ｍ1aＭ2bＭ4e一般式（１−ｆ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ4e一般式（１−ｇ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ4e一般式（１−ｈ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eこれらの非晶質合金のように、高融点金属Ｍ4（Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）を添加した場合、アモルファス形成能に影響を与えずに耐熱性、耐食性が向上する。
【００８２】
一般式（１−ｉ）：Ｍ1aＭ2bＭ5f一般式（１−ｊ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ5f一般式（１−ｋ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ5f一般式（１−ｌ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ5f一般式（１−ｍ）：Ｍ1aＭ2bＭ4eＭ5f一般式（１−ｎ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ4eＭ5f一般式（１−ｏ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ4eＭ5f一般式（１−ｐ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5fこれらの貴金属Ｍ5（Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ）を含んだ非晶質合金の場合、結晶化が起きても脆くならない。
【００８３】
一般式（２）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3i但し、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ6はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｇ、ｈ及びｉはそれぞれ原子％で、３０≦ｇ≦９０、０＜ｈ≦５５、０≦ｉ≦１０である。
【００８４】
上記非晶質合金は、下記一般式（２−ａ）及び（２−ｂ）の非晶質合金を含む。
一般式（２−ａ）：Ａｌ100-g-hＬｎgＭ6hこの非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（２−ｂ）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3iこの非晶質合金においては、原子半径の小さな元素Ｍ3（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００８５】
一般式（３）：Ｍｇ100-pＭ7p但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｐは原子％で５≦ｐ≦６０である。この非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
【００８６】
一般式（４）：Ｍｇ100-q-rＭ7qＭ8r但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ及びｒはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５である。この非晶質合金のように、前記一般式（３）の合金において原子半径の小さな元素Ｍ8（Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００８７】
一般式（５）：Ｍｇ100-q-sＭ7qＭ9s一般式（６）：Ｍｇ100-q-r-sＭ7qＭ8rＭ9s但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ9はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５、３≦ｓ≦２５である。これらの非晶質合金のように、前記一般式（３）及び（４）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００８８】
前記した非晶質合金の中でも、ガラス遷移温度（Ｔｇ）と結晶化温度（Ｔｘ）の温度差が極めて広いＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系（ＴＭ：遷移金属）非晶質合金は、高強度、高耐食性であると共に、過冷却液体領域（ガラス遷移領域）ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇが３０Ｋ以上、特にＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系非晶質合金は６０Ｋ以上と極めて広く、この温度領域では粘性流動により数１０ＭＰａ以下の低応力でも非常に良好な加工性を示す。また、冷却速度が数１０Ｋ／ｓ程度の鋳造法によっても非晶質バルク材が得られるなど、非常に安定で製造し易い特徴を持っている。これらの合金の用途研究の結果、溶湯からの金型鋳造によっても、またガラス遷移領域を利用した粘性流動による成形加工によっても、非晶質材料ができると同時に、金型形状及び寸法を極めて忠実に再現し、これらの合金の物性も相俟って精密部品の材料として適している。
【００８９】
本発明に利用されるこのＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系非晶質合金は、合金組成、測定法によっても異なるが、非常に大きなΔＴｘの範囲を持っている。例えばＺｒ60Ａｌ15Ｃｏ2.5Ｎｉ7.5Ｃｕ15合金（Ｔｇ：６５２Ｋ、Ｔｘ：７６８Ｋ）のΔＴｘは１１６Ｋと極めて広い。耐酸化性も極めて良く、空気中でＴｇまでの高温に熱してもほとんど酸化されない。硬度は室温からＴｇ付近までビッカース硬度（Ｈｖ）で４６０（ＤＰＮ）、引張強度は１，６００ＭＰａ、曲げ強度は３，０００ＭＰａに達する。熱膨張率αは室温からＴｇ付近まで１×１０-5／Ｋと小さく、ヤング率は９１ＧＰａ、圧縮時の弾性限界は４〜５％を超える。さらに靭性も高く、シャルピー衝撃値で６〜７Ｊ／ｃｍ2を示す。このように非常に高強度の特性を示しながら、ガラス遷移領域まで加熱されると、流動応力は１０ＭＰａ程度まで低下する。このため極めて加工が容易で、低応力で複雑な形状の微小部品や高精度部品に成形できるのが本合金の特徴である。しかも、いわゆるガラス（非晶質）としての特性から加工（変形）表面は極めて平滑性が高く、結晶合金を変形させたときのように滑り帯が表面に現われるステップなどは実質的に発生しない特徴を持っている。
【００９０】
一般に、非晶質合金はガラス遷移領域まで加熱すると長時間の保持によって結晶化が始まるが、本合金のようにΔＴｘが広い合金は非晶質相が安定であり、ΔＴｘ内の温度を適当に選べば２時間程度までは結晶が発生せず、通常の成形加工においては結晶化を懸念する必要はない。また、本合金は溶湯からの凝固においてもこの特性を如何なく発揮する。一般に非晶質合金の製造には急速な冷却が必要とされるが、本合金は冷却速度１０Ｋ／ｓ程度の冷却で溶湯から容易に非晶質単相からなるバルク材を得ることができる。その凝固表面はやはり極めて平滑であり、金型表面のミクロンオーダーの研磨傷でさえも忠実に再現する転写性を持っている。従って、精密部品材料として本合金を適用すれば、金型のキャビティ表面が精密部品の要求特性を満たす表面品質を持っておれば、鋳造材においても金型の表面特性をそのまま再現し、寸法調整、表面粗さ調整の工程を省略又は短縮することができる。
【符号の説明】
【００９１】
２…ハウジング、３…溶解室、５…ハース、５ａ…上面、８…溶解用凹部、９…成形用凹部、１０…合金材料供給機構、２０…合金塊排出機構、３０…溶解用加熱機構、３２…タングステン電極（加熱手段）、４０…反転機構、４２…凹部カバー体、４２ａ…下向き凹陥部、４３…反転部材、４３ａ…軸、４３ｂ…反転部、４３ｃ…落下部、４４…回転手段、５０…搬送機構、５１…搬送部、５２…移動部、５４…凹部カバー体、５４ａ…下向き凹陥部、５５…取出し部材、５６…回転手段、６０…成形用加熱機構、６２…タングステン電極（加熱手段）、７０…移動機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金材料を加熱することで溶解、撹拌して連続的に合金塊を作成する合金塊の作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス遷移領域を有する非晶質合金、いわゆる金属ガラスを素材として射出成形機により精密部品を射出成形する技術が開発されている。
前記精密部品を射出成形する技術として、本出願人は高圧ダイカスト法により連続的に鋳造品を製造するために、素材の溶解、射出部に原料合金をカセット方式で供給する技術を開発し、すでに特許出願している（特開２００１−２４６４５１号公報参照）。
また本出願人は、このようなカセット方式で原料合金を溶解、射出部に安定して供給するために、原料合金は一定の形状又は質量を有し、そのような合金塊を連続的に製造できる製造方法として特開２００１−３４７３４６号公報に記載されるような連続的に特定の製品形状、又は一定質量の合金塊を製造する方法を出願している。
このような金属ガラスからなる精密部品の製造には、結晶化温度Ｔｘとガラス転移温度Ｔｇとの差で表される過冷却液体領域の温度幅ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇが大きい特性を示す合金塊を作製する必要があり、合金塊としては複数の金属材料よりなる合金であるが、前記合金塊に不純物が混入してしまうと、射出成形時にその不純物を基点として結晶化促進され、非晶質状態が得られず、良好な高純度の組成範囲からなる金属ガラス用金属塊を用意する必要がある。
そこで、従来は不純物が混入しないアーク溶解炉を用いて合金材料を加熱して溶解、撹拌して金属ガラスを作製しているが、アーク溶解炉では合金材料を均一に溶解することが難しく、撹拌が不十分で品質の優れた金属ガラスが得られない。
【０００３】
前述のことを解消し、加熱によって合金材料を溶解、撹拌して品質の優れた合金塊を作製する装置が提案されている。
例えば、非特許文献１に記載された真空アーク溶解装置が提案されている。
この装置は、炉の溶解室に水冷ハースを設け、この水冷ハースに向けてアーク電極と反転用棒を設けたもので、水冷ハースの凹陥部内に合金材料を投入し、溶解室内を高真空に排気後、不活性ガスの置換を行い、その凹陥部とアーク電極を対向させ、アーク電極に電流を流して発熱することで合金材料を加熱して溶解、撹拌し、凹陥部内で球形状の合金塊とし、その球形状の合金塊と反転用棒を対向させ、炉外から反転用棒を操作して球形状の合金塊を凹陥部内で表裏反転し、次に表裏反転した合金塊の裏面側をアーク電極によって加熱する。さらに再度反転用棒によって合金塊を反転させ、アーク電極による加熱を数回繰り返すことによって、球形状の合金塊を十分に溶解、撹拌して合金塊とする装置である。
このように、表裏面から数回加熱することで、十分に撹拌され品質の優れた合金塊とすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日新技術株式会社発行の真空アーク溶解装置のカタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の真空アーク溶解装置は、品質の優れた合金塊を作製できるが、炉外から反転用棒を人が操作して凹陥部内で合金塊を反転する作業が面倒で、時間がかかるので、生産性が悪い。
【０００６】
本発明の目的は、品質の優れた合金塊を簡単で、短時間に作製でき、生産性が良い合金塊の作製装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ハウジング２の溶解室３内に、投入された合金材料ａから合金塊ｃを作製するための凹部８，９を有したハース５と、この凹部内を加熱する加熱機構３０，６０と、前記凹部内の粗合金ｂを動力を利用して表裏を反転する反転機構４０を設け、その粗合金ｂを凹部内で裏面側から再加熱できるようにしたことを特徴とする合金塊の作製装置である。
【０００８】
本発明においては、前記反転機構４０は、前記ハース５の凹部８と対向する下向き凹陥部４２ｂを有した凹部カバー体４０と、この凹部カバー体４０の下向き凹陥部４２ｂと前記ハース５の凹部８とより成る空間部４２ｃで回転する反転部材４３と、この反転部材４３を回転する回転手段４４から構成できる。
【０００９】
このようにすれば、反転部材４３を回転することで空間部４２ｃ内で粗合金塊ｂを表裏反転することができる。
【００１０】
本発明においては、前記反転部材４３は、凹部カバー体４０に軸４３ａで回転自在に取付けてあり、前記軸４３ａの軸線に対して円弧状に形成され前記空間部４２ｃ内で回転する反転部４３ｂと、前記軸４３ａの軸線と前記反転部４３ｂの間に、前記粗合金塊ｂを通過させるための空間を有する落下部４３ｃから構成できる。
【００１１】
このようにすれば、反転部４３ｂの回転によって凹部８内の粗合金塊ｂを凹部カバー体４０の下向き凹陥部４２ｂに向けて順次移動して表裏反転し、その表裏反転した粗合金塊ｂは落下部４３ｃを通して凹部８内に落下するので、凹部８内の粗合金ｂをスムーズに表裏反転することができる。
【００１２】
本発明においては、前記凹部８，９は、溶解用凹部８と成形用凹部９を有し、その溶解用凹部８内で合金材料ａを溶融、撹拌され、かつ粗合金塊ｂが表裏反転されるようにし、
前記成形用凹部９内で粗合金塊ｂが溶融して成形されるようにできる。
【００１３】
このようにすれば、溶解用凹部８を溶解、撹拌され易い浅く、広い形状として効率良く溶解、撹拌できるようにできるし、成形用凹部９を所定の形状として所定の形状の合成塊を作製できる。
【００１４】
本発明においては、前記成形用凹部９内の粗合金塊ｂを、動力を利用して成形用凹部９に搬送してセットする搬送機構５０を設けることができる。
【００１５】
このようにすれば、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを、成形用凹部９内に自動的に搬送してセットできるので、合金塊を効率良く作製できる。
【００１６】
本発明においては、前記ハース５は、複数の溶解用凹部８と複数の成形用凹部９を有し、
前記溶解室３内に、前記溶解用凹部８内を加熱する溶解用加熱機構３０と、前記成形用凹部９内を加熱する成形用加熱機構６０を設けることができる。
【００１７】
このようにすれば、合金材料ａの加熱、反転した粗合金ｂの加熱と、成形用の加熱を別々にできるので、より効率良く合金塊を作製できる。
【００１８】
本発明においては、前記ハウジング２の溶解室３内に合金材料ａを供給する合金材料供給機構１０と、作製した合金塊ｃをハウジング２の外部に排出する合金塊排出機構２０と、成形した合金塊ｃを成形用凹部９から合金塊排出機構２０まで移送する移送機構７０を設けることができる。
【００１９】
このようにすれば、合金材料ａの投入から作製した合金塊ｃの排出まで自動的に行うことができる。
【００２０】
本発明においては、前記合金材料供給機構１０は、前記溶解用凹部８まで連続した供給管１１と、この供給管１１に設けたゲート１２を有し、
前記合金塊排出機構２０は、ハウジング２の排出穴２ｄと連続した排出管２１と、この排出管２１に設けたゲート２２を有するようにできる。
【００２１】
このようにすれば、合金材料ａを溶解用凹部８内まで供給できる。
また、ゲート１２，２２で供給管１１、排出管２１を閉じることができるので、合金作製の作業時には溶解室３内を密閉状態とすることが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ハウジング２の溶解室３内の凹部内で合金材料ａを溶解、撹拌して粗合金塊ｂとし、その粗合金塊ｂを凹部内で自動的に表裏反転し、裏面側から加熱して再度溶解、撹拌できるので、品質の優れた合金塊を簡単で、短時間に作製でき、生産性が良い合金塊の作製装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】合金塊の作製装置の全体正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ拡大詳細断面図である。
【図４】合金材料を溶解、撹拌する動作の説明図である。
【図５】図２のＣ部に示す反転機構の拡大詳細平面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図８】反転部材が１８０度回転した状態の断面図である。
【図９】粗合金塊の反転動作説明図である。
【図１０】反転した粗合金塊の溶解、撹拌動作説明図である。
【図１１】搬送機構の拡大詳細平面図である。
【図１２】図１１のＦ−Ｆ断面図である。
【図１３】図１１のＧ−Ｇ断面図である。
【図１４】粗合金の搬送動作説明図である。
【図１５】成形用加熱機構の断面図である。
【図１６】合金塊の作製動作説明図である。
【図１７】移動機構の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の合金塊の作製装置の全体構成を図１と図２に基づいて説明する。
架台１にハウジング２が載置してある。
このハウジング２の内部が溶解室３で、その溶解室３内は真空ポンプ４で真空としてあると共に、不活性ガス、例えばアルゴンガスが封入されて不活性ガス雰囲気としてある。
前記ハウジング２には開口部２ａが形成され、その開口部２ａは蓋２ｂで開閉自在としてある。
また、前記ハウジング２には、内部を目視するためののぎ窓（図示せず）を複数有している。
前記溶解室３内にハース５が縦軸回りに旋回可能に取付けてある。例えば、ハウジング２の下部に回転自在に支承した縦向きの回転軸６にハース５が連結してある。
このハース５は銅製で、内部に冷却水が流通して冷却される。つまり、水冷銅製のハースである。
前記ハース５は旋回駆動機構７で旋回される。
この旋回駆動機構７は、前記架台１に取付けた旋回用モータ７ａでウオーム７ｂを回転し、そのウオーム７ｂを前記回転軸６に固着したウオームギヤ７ｃに噛合し、旋回用モータ７ａを駆動することでハース５が旋回するようにしてある。
前記旋回機構７は、前述の構成に限ることはなく、従来から知られている機構とすることができる。
【００２５】
前記ハース５の上面５ａには、溶解用凹部８と成形用凹部９が形成してある。
例えば、複数の溶解用凹部８が、旋回中心５ｂを中心とした仮想円軌跡に沿って周方向に間隔を置いて形成してある。
また、複数の成形用凹部９が、旋回中心５ｂを中心とした仮想円軌跡に沿って周方向に間隔を置いて形成してある。
そして、複数の溶解用凹部８が外周側で、複数の成形用凹部９が内周側に位置している。
【００２６】
前記ハウジング２は、合金材料を溶解用凹部８に供給する合金材料供給機構１０を有している。
この合金材料供給機構１０は、ハウジング２の上部に形成した供給用穴２ｃから溶解室３内に突出した供給管１１と、この供給管１１のハウジング２外の基端部にゲート１２を介在して接続したホッパー１３を備え、その供給管１１の先端部が１つの溶解用凹部８の上方に位置している。
前記ゲート１２は供給管１１の基端部を開閉するもので、そのゲート１２を開放することで供給管１１の基端部が開放して合金材料が落下供給され、前記ゲート１２を閉じることで供給管１１の基端部が閉塞して溶解室３内が供給管１１で外部に連通しないようにする。
【００２７】
前記ハウジング２は、作製した合金塊を排出する合金塊排出機構２０を有している。
この合金塊排出機構２０は、ハウジング２に形成した排出用穴２ｄと連通した排出管２１と、この排出管２１に設けたゲート２２を備えている。
前記ゲート２２は排出管２１を開閉するもので、合金塊を排出するときにはゲート２２を開放し、作業時にはゲート２２を閉じて溶解室３内が排出管２１で外部に連通しないようにする。
【００２８】
前記ハウジング２内には、図２に示すように、溶解用凹部８内の合金材料を加熱して溶解、撹拌する溶解用加熱機構３０、加熱して溶解、撹拌した粗合金塊を溶解用凹部８内で、動力を利用して表裏反転する反転機構４０、溶解用凹部８内の粗合金塊を成形用凹部９内に、動力を利用して搬送する搬送機構５０、成形用凹部９内の粗合金塊を加熱して成形する成形用加熱機構６０、成形用凹部９内で成形された合金塊を合金塊排出機構２０まで移送する移送機構７０を有している。
なお、前述の各機構３０〜７０は図１には図示を省略してある。
【００２９】
次に、溶解用加熱機構３０を説明する。
前記溶解用加熱機構３０は、図２に示すように揺動するアーム３１に加熱手段、例えばタングステンのアーク電極３２を設けたもので、そのアーク電極３２に電流を流すことで発熱し、溶解用凹部８内の合金材料、反転した粗合金塊を溶解、撹拌する。
【００３０】
例えば、図３に示すように、ハウジング２の下部に孔３３を形成し、この孔３３に筒体３４を挿入して取付ける。
この筒体３４に軸３５を回転自在に挿通して支承し、その軸３５の上部を溶解室３内に突出し、その上端に前記アーム３１の基部を固定し、そのアーム３１の先部にアーク電極３２を取付ける。前記軸３５の溶解室３内に突出した部分には絶縁スリーブ３６が嵌合してあると共に、ハース５に向かう面に遮光板３７が設けてある。
前記軸３５の下部を前記架台１側に突出し、この軸３５の下部と前記架台１に取付けた揺動用モータ３８を伝動手段３９で連結する。
前記伝動手段３９は、揺動用モータ３８の出力側に減速機３９ａを介して設けたギヤ３９ｂと、軸３５に設けたギヤ３９ｃを噛合したものである。
【００３１】
このようであるから、揺動用モータ３８を駆動して軸３５を一方向、他方向に回転することでアーム３１が揺動し、アーク電極３２が溶解用凹部８の真上の加熱位置と、溶解用凹部８と離れた退避位置に移動する。
【００３２】
次に、合金材料を溶融、撹拌する動作を説明する。
図２に示すように、１つの溶解用凹部８を、供給管１１の真下に位置させると共に、ゲート１２を開放し、ホッパー１３に秤量した複数の合金材料を投入し、その合金材料を供給管１１を通して溶解用凹部８内に落下投入する。
このとき、供給管１１を上下動可能とし、合金材料ａを投入するときには図４（ａ）に示すように供給管１１を下方に移動してハース５の上面５ａに近づけて合金材料ａが周囲に飛散しないようにし、その後に、供給管１１を図４（ｂ）に示すように上方に移動して邪魔にならないようにすることが好ましい。
なお、供給管１１は固定でも良い。
【００３３】
前記合金材料ａは、複数の合金材料を小片とし、それぞれの合金材料を秤量して作製する１つの合金塊が所定の量となる量だけを１度に投入する。
なお、各合金材料の小片をそれぞれ秤量して混合し、そのものを溶解することでバー材とし、そのバー材を破砕して破砕材とし、その破砕材を秤量して１つの合金塊の量に見合う量を投入するようにしても良い。
【００３４】
前記ハース５を所定の角度だけ旋回し、図４（ｃ）に示すように合金材料ａを投入した溶解用凹部８を溶解用加熱機構３０の電極３２の真下に位置させる。
前述の状態でアーク電極３２に電流を流し、図４（ｄ）に示すよう直流アークにより合金材料ａを加熱して溶解、撹拌することで、粗合金塊ｂとする。
【００３５】
前記溶解用凹部８は球面状で、ハース５の上面５ａに開口した開口面積が大きく、深さが浅くなっている。
これによって、合金材料ａの加熱される表面積が広く、かつ高さが低いので、合金材料ａを効率良く溶解、撹拌することができる。
【００３６】
次に、反転機構４０を説明する。
前記反転機構４０は図５〜図８に示すように、本体４１と、この本体４１に設けた凹部カバー体４２と、この凹部カバー体４２内に回転可能に設けた反転部材４３と、この反転部材４３を回転する回転手段４４を備えている。
【００３７】
前記本体４１は、ハウジング２の下部に立設した支柱４１ａと、この支柱４１ａの上部に取付けた横向板４１ｂを有し、その横向板４１ｂがハース５の上面５ａと間隔を置いて溶解用凹部８まで張り出している。
前記凹部カバー体４２は、前記横向板４１ｂの下面に、その下面４２ａがハース５の上面５ａと僅かな隙間を置いて対向し、かつ前記溶解用凹部８を覆うように取付けてある。
この凹部カバー体４２は下面４２ａに開口した下向き凹陥部４２ｂを有し、この下向き凹陥部４２ｂが前記溶解用凹部８と連続して１つの空間部４２ｃを形成している。
【００３８】
前記反転部材４３は、凹部カバー体４２に、横方向（ハース５の上面５ａと平行な方向）に沿った軸４３ａで、下向き凹陥部４２ｂ内で回転自在に取付けてあり、この反転部材４３は、回転すると溶解用凹部８内に入り込み、粗合金塊ｂを押して下向き凹陥部４２ｂに向けて移動して粗合金塊ｂを表裏反転する反転部４３ｂと、表裏反転した粗合金塊ｂが通過して溶解用凹部８内に表裏反転した状態で落下する落下部４３ｃを有する。
前記反転部４３ｂは、前記軸４３ａの軸線に対して円弧形状に形成されている。
前記落下部４３ｃは、前記表裏反転した粗合金塊ｂが通過する空間を有している。
【００３９】
前記回転手段４４は、前記本体４１（横向板４１ｂ）に取付けたシリンダー４４ａで往復移動するラック４４ｂを、前記軸４３ａに固定したピニオン４４ｃに噛合し、そのシリンダー４４ａを伸縮してラック４４ｂを往復移動することで軸４３ａを正逆回転して反転部材４３を正逆回転する。
【００４０】
このようであるから、シリンダー４４ａを伸長して軸４３ａを正回転して反転部材４３を図７で矢印方向に１８０度回転することで、図８に示すように溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを表裏反転することができる。
なお、本体４１（横向板４１ｂ）を上下動自在とし、本体４１を下方に移動することで凹部カバー体４２の下面４２ａをハース５の上面５ａに接して粗合金塊ｂを反転し、その後に本体４１を上方に移動することで凹部カバー体４２の下面４２ａをハース５の上面５ａと離隔するようにしても良い。
【００４１】
前記各部材を詳細に説明する。
前記凹部カバー体４２の下向き凹陥部４２ｂは球面形状で、前記ハース５の溶解用凹部８とで球面状の空間部４２ｃを形成する。
前記反転部材４３は円板４３ｄに穴４３ｅを形成したリング形状で、その円板４３ｄの外周縁が溶解用凹部８の内面、下向き凹陥部４２ｂの内面に沿って回転移動し、その外周縁が前述の反転部４３ｂで、穴４３ｅが前述の落下部４３ｃである。
前記反転部材４３は、その円板４３ｄの径方向に対向した部分に連結した第１支軸４３ｆ、第２支軸４３ｇで凹部カバー体４２に回転自在に支承してあり、その第２支軸４３ｇが前述の軸４３ａである。
要するに、前記反転部４３ｂは、前述のように軸４３ａの軸線に対して円弧形状であるから、軸４３ａを中心として回転することで球面状の回転軌跡を描くので、前述の球面状の溶解用凹部８、下向き凹陥部４２ｂに沿って回転移動するから、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂをスムーズに表裏反転することができる。
【００４２】
前記シリンダ４４ａは本体４１（横向板４１ｂ）に立設したブラケット４４ｄに縦向きに取付けてあり、そのピストンロッド４４ｅがラック４４に連結してある。
なお、回転手段４４は前述に限ることはない。
例えば、軸４３ａにウオームホイールを固着し、このウオームホイールに噛合したらウオームギヤをモータで回転するようにすることができる。
【００４３】
次に、粗合金塊ｂの反転動作を詳細に説明する。
前述の図４（ｄ）に示すようにして粗合金塊ｂを作製したら、ハース５を所定の角度旋回させる。このとき、粗合金塊ｂを有した溶解用凹部８は図９（ａ）に示すように反転機構４０の凹部カバー体４２の真下に位置する。
この状態で反転部材４３を矢印方向に回転して反転部４３ｂを溶解用凹部８の内面に沿って順次移動する。
これによって、図９（ｂ）に示すように粗合金塊ｂが反転部４３ｂで押されて溶解用凹部８の内部に沿って上方に向けて順次移動する。
【００４４】
さらに、反転部材４３を回転すると図９（ｃ）に示すように粗合金塊ｂが下向き凹陥部４２ｂの内面まで移動する。
この状態から反転部材４３をさらに回転すると、粗合金塊ｂが下向き凹陥部４２ｂの内面に沿って上方に向けて順次移動し、図９（ｄ）に示すまで反転部材４３が回転すると、粗合金塊ｂは下向き凹陥部４２ｂの内面から離れて表裏反転し、その粗合金塊ｂは反転部材４３の落下部４３ｃを通過して溶解用凹部８に向けて落下し、図９（ｅ）に示すように粗合金塊ｂが溶解用凹部８内で表裏反転した状態となる。
【００４５】
要するに、溶解用凹部８と下向き凹陥部４２ｂが球面形状で、両者の内周が連続するので、反転部材４３で粗合金塊ｂを押すことで両者の内面に沿って移動し、ある程度まで上方に移動すると粗合金塊ｂが自重で落下して表裏反転する。
なお、溶解用凹部８、下向き凹陥部４２ｂは球面形状に限ることはなく、反転部材４３の回転方向に沿った円弧形状であれば良い。
【００４６】
前述のようにして粗合金塊ｂを表裏反転したら、その粗合金塊ｂを溶解用加熱機構３０で再度加熱して溶解、撹拌する。
例えば、ハース５を所定の角度旋回して、反転した粗合金塊ｂを有した溶解用凹部８を図１０（ａ）に示すように、溶解用加熱機構３０のアーク電極３２の真下に位置させる。
この状態でアーク電極３２に電流を流し、図１０（ｂ）に示すように、直流アークにより粗合金塊ｂを加熱して溶解、撹拌する。
このように、表裏面から加熱することで、十分に撹拌され品質の優れた粗合金塊ｂとすることができる。
【００４７】
次に、搬送機構５０について説明する。
前記搬送機構５０は、図２に示すように搬送部５１と移動部５２を備え、その搬送部５１を溶解用凹部８の上方の粗合金塊の取り出し位置とし、前述の粗合金塊ｂを溶解用凹部８から取り出して保持する。
そして、移動部５２で搬送部５１を成形用凹部９の上方の粗合金塊のセット位置に移動し、その搬送部５１で保持していた粗合金塊ｂを成形用凹部９内にセットする。
【００４８】
前記搬送部５１は図１１〜図１３に示すように、前述の取出し位置とセット位置とに亘って移動可能な本体５３と、この本体５３に設けた凹部カバー体５４と、この凹部カバー体５４の下向き凹陥部５４ａ内に回転可能に設けた取出し部材５５と、この取出し部材５５を回転する回転手段５６を備えている。
【００４９】
前記移動部５２は、ハウジング２に設けた摺動杆５７と、この摺動杆５７を摺動するシリンダー５８を備え、前記摺動杆５７はハウジング２に設けたガイド５７ａで摺動自在に支承され、この摺動杆５７の先端部は前記本体５３に連結してあり、その摺動杆５７の基端部はハウジング２の外部に突出し、その基端部にプレート５７ｂが取付けてある。
前記シリンダー５８はハウジング２に取付けたブラケット５８ａに取付けてあり、このシリンダー５８はハウジング２の外部に位置している。
前記シリンダー５８のピストンロッド５８ｂが前記プレート５７ｂに連結され、そのピストンロッド５８ｂを伸縮作動すると、摺動杆５７が摺動して前記搬送部５１（本体５３）が取出し位置とセット位置とに亘って移動する。
【００５０】
前記凹部カバー体５４は、その下面５４ｂがハース５の上面５ａと対向している。
搬送部５１（凹部カバー体５４）が取出し位置のときには、その下向き凹陥部５４ａと溶解用凹部８とが連続して空間部５４ｃを形成し、搬送部５１（凹部カバー体５４）がセット位置のときには、その下向き凹陥部５４ａと成形用凹部９とが連続して前述と同様に空間部５４ｃを形成する。
前記下向き凹陥部５４ａは球面形状で、球面形状の溶解用凹部８とで球面形状の空間部５４ｃを形成している。
【００５１】
前記取出し部材５５は、円形のプレート５５ａに軸５５ｂを固着したもので、その軸５５ｂを凹部カバー体５４に回転自在に支承することで、プレート５５ａが下向き凹陥部５４ａ内に回転自在に設けてある。
このプレート５５ａが回転すると、そのプレート５５ａは下向き凹陥部５４ａ、溶解用凹部８の内面に沿って回転移動するようにしてある。
【００５２】
前記回転手段５６は、前記軸５５ｂに固着したピニオン５６ａと、このピニオン５６ａに噛合した歯部５６ｂを有したラック５６ｃと、このラック５６ｃを移動するシリンダー５６ｄを備え、そのシリンダー５６ｄは前記プレート５７ｂに取付けてあり、そのピストンロッド５６ｅを伸縮するとラック５６ｃが往復移動してピニオン５６ａが正逆回転し、軸５５ｂとともにプレート５５ａが正逆回転する。
例えば、ラック５６ｃを図１３で矢印方向に移動すると、プレート５５ａは軸５５ｂとともに図１２に示す水平姿勢から矢印方向に回転し、ラック５６ｃがストッパー５９に当接すると１８０度回転した姿勢となる。
前記ストッパー５９は、本体５３に固着したブラケット５９ａに、ストップ杆５９ｂを螺合してロックナット５９ｃで固定したもので、そのロックナット５９ｃを弛めてストップ杆５９ｂを回転して出入することでストップ位置を調整できるようにしてある。
【００５３】
前記成形用凹部９は図１２に示すように、受け凹部９ａの底面に成形凹部９ｂを成形したもので、その受け凹部９ａは溶解用凹部８と同様の球面形状としてある。
【００５４】
次に、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを成形用凹部９内に搬送する動作を説明する。
前述の図１０（ｂ）に示すように、溶解用凹部８内で表裏反転して再溶解、撹拌し、粗合金塊ｂとする作業が終了したら、ハース５を所定角度旋回して図１１に示すように前述の粗合金塊ｂを収容している溶解用凹部８を搬送機構５０の搬送部５１に位置合わせをし、図１２に示すように溶解用凹部８を凹部カバー体５４の下向き凹陥部５４ａと連続して空間部５４ｃを形成する。
【００５５】
この状態でシリンダー５６ｄのピストンロッド５６ｅを伸び作動してラック５６ｃを図１３に示す矢印方向に移動し、プレート５５ａを矢印方向に回転する。
これにより、図１４（ａ）に示すようにプレート５５ａで粗合金塊ｂが押されて溶解用凹部８の内面に沿って移動して、下向き凹陥部５４ａの内面に順次移動される。
そして、プレート５５ａが図１４（ｂ）に示すように１８０度回転すると、そのプレート５５ａの上に粗合金塊ｂが載置して支持される。
これによって、溶解用凹部８内の粗合金塊ｂが取り出しされる。
【００５６】
この状態で、凹部カバー体５４を移動して図１４（ｃ）に示すように、成形用凹部９の真上のセット位置とする。
この後に、プレート５５ａを前述とは反対方向に回転することで、そのプレート５５ａ上の粗合金塊ｂがプレート５５ａに沿って滑り落ち、図１４（ｄ）に示すように１８０度回転すると、粗合金塊ｂが成形用凹部９内にセットされる。
前述のようにして粗合金塊ｂを成形用凹部９内にセットしたら、搬送部５１を前述の取出し位置に移動して次の動作まで待機する。
【００５７】
次に、成形用加熱機構６０について説明する。
前記成形用加熱機構６０は、図２に示すように、揺動するアーム６１にアーク電極６２を取付けて加熱手段としたもので、そのアーム６１は、前述の溶解用加熱機構３０のアーム３１と同様に揺動する。
そして、図１５に示すようにアーク電極６２が成形用凹部９の真上の加熱位置と、成形用凹部９と離れた退避位置に移動する。
ようするに、成形用加熱機構６０は溶解用加熱機構３０のアーム３１を長くしたものと同様である。
【００５８】
次に、粗合金塊ｂを所定の形状で合金塊とする動作を説明する。
前述の図１４（ｄ）に示すように粗合金塊ｂを成形用凹部９にセットし、搬送部５１を取出し位置に移動した後に、ハース５を所定角度旋回して図１６（ａ）に示すように粗合金塊ｂがセット（収容）された成形用凹部９を成形用加熱機構６０のアーク電極６２の真下に位置する。
この状態でアーク電極６２に電流を流して粗合金塊ｂを加熱して溶融する。
これによって、図１６（ｂ）に示すように溶解した粗合金塊ｂが成形用凹部９の成形凹部９ｂ内に充填されて所定の形状の合金塊ｃに成形される。
【００５９】
前述した成形用凹部９は、溶解用凹部８と同様の形状の受け凹部９ａの底部に成形凹部９ｂを有するので、粗合金塊ｂが受け凹部９ａにセットされるから、確実にセットできると共に、その粗合金塊ｂはハース５の上面５ａの近くに位置するので、効率良く加熱される。
そして、成形凹部９ｂで正確に所定の形状に成形できる。
この実施の形態では、成形された合金塊ｃはビレット形状であるが、これに限ることはなく、任意の形状とすることができる。
【００６０】
次に、移送機構７０について説明する。
前記移送機構７０は図２に示すように、揺動するアーム７１の先端部に合金塊支持手段、例えば真空吸着パット７２を設け、この真空吸着パット７２を上下動することで成形用凹部９内の合金塊ｃを取り出し、アーム７１を揺動して真空吸着パット７２を排出用穴２ｄの真上に位置し、下方に移動すると共に、吸着支持を解放する。
【００６１】
前記アーム７１は図１７に示すように、前記溶解用加熱機構３０のアーム３１と同様の揺動機構で揺動される。
このアーム７１の先端部にシリンダー７３を取付け、そのピストンロッド７３ａに真空吸着パット７２を取付け、そのシリンダー７３のピストンロッド７３ａを伸び作動すると真空吸着パット７２が下方に移動し、縮み作動すると上方に移動するようにしてある。
【００６２】
次に、合金塊ｃの排出動作を説明する。
前記移送機構７０の真空吸着パット７２で合金塊ｃを吸着保持した状態で、排出用穴２ｄの真上に移動する。
この状態でゲート２２を開放すると共に、シリンダー７３のピストンロッド７３ａを伸び動作して真空吸着パット７２とともに合金塊ｃを下方に移動して排出用穴２ｄに接近させる。
前記真空吸着パット７２の合金塊ｃの保持を解放し、その合金塊ｃを排出用穴２ｄに落下して排出管２１から排出する。
この後に、ゲート２２を閉じる。
【００６３】
次に、合金材料ａから合金塊ｃを作製する一連の動作を説明する。
前記旋回機構７により前記ハース５を旋回して１つの溶解用凹部８を合金材料供給機構１０の供給管１１と対向させる。
前記合金材料供給機構１０のゲート１２を開放して合金材料ａを前記溶解用凹部８内に落下供給し、前記ゲート１２を閉じる。
前記旋回機構７によりハース５を旋回して合金材料ａが供給された溶解用凹部８を溶解用加熱機構３０まで回転移動する。
前記溶解用加熱機構３０の揺動用モータ３８を駆動してアーム３１を揺動し、アーク電極３２を、前述の溶解用凹部８の真上の加熱位置に移動する。
この状態で、前記アーク電極３２に電流を流して発熱することで溶解用凹部８内の合金材料ａを前述のように加熱して溶解、撹拌して粗合金塊ｂとする。
【００６４】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して粗合金塊ｂが設けられている溶解用凹部８を反転機構４０まで回転移動する。
前記反転機構４０の凹部カバー体４２が前記溶解用凹部８を覆い、図６に示すように空間部４２ｃを形成する。
この状態でシリンダ４４ａのピストンロッド４４ｅを伸長して反転部材４３を回転し、粗合金塊ｂを表裏反転する。
【００６５】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して前述の溶解用凹部８を溶解用加熱機構３０まで回転移動し、前述のように表裏反転した粗合金塊ｂを裏面から加熱して溶解、撹拌する。
この後に、ハース５を旋回して前述の溶解用凹部８を反転機構４０まで回転移動して粗合金塊ｂを再び表裏反転する。
前述したように、粗合金塊ｂの表裏反転動作、粗合金塊ｂの表面、裏面からの加熱による溶解、撹拌する動作を複数回繰り返して十分に撹拌された品質の優れた粗合金塊ｂとする。
【００６６】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して前述の粗合金塊ｂを有した溶解用凹部８を搬送機構５０まで回転移動する。
この搬送機構５０の搬送部５１を、図１２に示すように取出し位置に移動し、その取出し部材５５を回転して図１４（ｂ）に示すように溶解用凹部８内の粗合金塊ｂを取り出して支持する。
この後に、前記搬送部５１を図１４（ｃ）に示すセット位置まで移動して取出し部材５５を成形用凹部９の真上に位置させ、その取出し部材５５を回転して図１４（ｄ）に示すように粗合金塊ｂを成形用凹部９内にセットする。
【００６７】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して粗合金塊ｂをセットした成形用凹部９を成形用加熱機構６０まで回転移動する。
その成形用加熱機構６０のアーム６１を揺動してアーク電極６２を成形用凹部９の上に移動し、そのアーク電極６２に電流を流すことで発熱し、成形用凹部９内の粗合金塊ｂを溶融して所定の形状の合金塊ｃを成形する。
【００６８】
前記旋回機構７によりハース５を旋回して合金塊ｃが充填された成形用凹部９を移送機構７０まで回転移動する。
前記移送機構７０のアーム７１を揺動して真空吸着パット７２を成形用凹部９の真上まで移動し、シリンダー７３のピストンロッド７３ａを伸縮作動して真空吸着パット７２を上下に移動することで合金塊ｃを吸着支持して成形用凹部９から取り出す。
前記アーム７１を揺動して真空吸着パット７２を合金塊排出機構２０の排出用穴２ｄの真上まで移動する。
前記合金塊排出機構２０のゲート２２を開放し、真空吸着パット７２の合金塊ｃの吸着支持を解放して、その合金塊ｃを排出用穴２ｄから排出管２１を経て排出する。
【００６９】
この実施の形態では、溶解用凹部８が外周寄りで、成形用凹部９が内周寄りに、周方向に間隔を置いて複数形成してあると共に、溶解用加熱機構３０と反転機構４０が周方向に間隔を置いてそれぞれ複数設けてあるので、複数の溶解用凹部８に合金材料ａを設け、それらの合金材料ａを同時に溶解、撹拌、反転、再び溶解、撹拌することができるので、効率良く合金塊を作製できる。
【００７０】
なお、溶解用凹部８と成形用凹部９を周方向に間隔を置いて複数設けても良い。
また、成形用加熱機構６０を溶解用加熱機構３０と兼用とすることもできる。
【００７１】
また、必要とされる合金塊ｃの形状によっては成形用凹部９を用いずに溶解用凹部８のみで合金塊ｃを作製することが可能である。
例えば、合金塊ｃが溶解用凹部８の内面形状と同一形状の場合には、その溶解用凹部８内で合金塊ｃを成形できる。
この場合には、搬送機構５０を設けなくとも良い。
【００７２】
また、ハース５は旋回に限ることはなく、往復移動するようにしても良い。
なお、ハース５を固定し、各機構をハース５に対して移動するようにしても良い。
【００７３】
加熱手段は合金塊溶解時に不純物が混入しない手法であれば良く、アーク電極に限ることはない。例えば、電子ビームでも良い。
前記反転部材４３は円板４３ｄに穴４３ｅを形成したリング形状に限ることはない。例えば、軸４３ａにＵ字状部材を取付け、軸線に対して円弧状に形成された反転部４３ｂと落下部４３ｃを有するものとしても良い。
【００７４】
本発明に用いられる合金材料としては、所望の用途に応じて適宜選定することができる。本発明によって作製された合金塊を用いて製造される最終製品が精密部品の場合、非晶質合金の他、Ａｌ基合金、Ｍｇ基合金、Ｚｎ基合金、Ｆｅ基合金、Ｃｕ基合金、チタン合金などのダイカスト用合金を用いることができる。このようなダイカスト用合金は、通常の鋳造法で用いられている合金であり、非晶質合金等に比べて安価である。
【００７５】
例えば、Ａｌ基合金としては、ＪＩＳ記号によるＡＤＣ１、ＡＤＣ５、ＡＤＣ１２など、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系又はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のダイカスト用アルミニウム合金を好適に用いることができ、特にＡＤＣ１２は有用である。同様に、Ｍｇ基合金としては、例えばＭＤＣ１Ａ、ＭＤＣ２Ａ、ＭＤＣ３Ａなど、Ｍｇ−Ａｌ系又はＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系のダイカスト用マグネシウム合金を好適に用いることができ、特にＭＤＣ１Ａは有用である。Ｚｎ基合金としては、例えばＡＧ４０Ａ、ＡＧ４１Ａ、高Ｍｎ合金など、Ｚｎ−Ａｌ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系又はＺｎ−Ｍｎ−Ｃｕ系のダイカスト用亜鉛合金を好適に用いることができ、特に高Ｍｎ合金は有用である。Ｆｅ基合金では、例えばねずみ鋳鉄、オーステナイト鋳鉄、ステンレス鋳鋼などがあり、ステンレス鋳鋼が特に有用である。Ｃｕ基合金では、例えば黄銅、青銅、アルミニウム青銅などがあり、アルミニウム青銅が特に有用である。また、チタン合金では、例えばα型合金、β型合金、α＋β型合金などがあり、α＋β型合金が特に有用である。
【００７６】
これらの金属の中でも、一般式：ＦｅaＭbＸc（但し、ＭはＮｉ又は／及びＣｏであり、ＸはＭｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ質量％で、３０≦ｂ≦４０、０≦ｃ≦１０、ａは不可避的不純物を含む残部である。）で示されるＦｅ−Ｍ−Ｘ系合金が好ましい。
【００７７】
一方、非晶質合金は、高精度の鋳造性及び加工性を有し、金型鋳造法や金型成形法によって金型のキャビティ形状を忠実に再現した表面平滑な製品を転写性良く製造できるため、金型を適切に作製することにより、所定の形状、寸法精度、及び表面品質を満足する製品を単一のプロセスで量産性良く製造できる。非晶質合金材料としては、ガラス遷移領域を有する非晶質合金、好ましくは温度幅３０Ｋ以上のガラス遷移領域を有する非晶質合金を生じ得る材料は全て使用可能であり、特定の材料に限定されるものではないが、特に最終製品が精密部品の場合、下記一般式（１）〜（６）のいずれか１つで示される組成を有する非晶質合金を好適に使用できる。
【００７８】
一般式（１）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5f但し、Ｍ1はＺｒ及びＨｆから選ばれる１種又は２種の元素、Ｍ2はＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ及びＧａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍ（希土類元素の集合体であるミッシュメタル）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ4はＴａ、Ｗ及びＭｏよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ5はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ及びＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ原子％で、２５≦ａ≦８５、１５≦ｂ≦７５、０≦ｃ≦３０、０≦ｄ≦３０、０≦ｅ≦１５、０≦ｆ≦１５である。
【００７９】
上記非晶質合金は、下記一般式（１−ａ）〜（１−ｐ）の非晶質合金を含む。
一般式（１−ａ）：Ｍ1aＭ2bこの非晶質合金は、Ｍ2元素がＺｒ又はＨｆと共存するために、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（１−ｂ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcこの非晶質合金のように、上記一般式（１−ａ）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００８０】
一般式（１−ｃ）：Ｍ1aＭ2bＭ3d一般式（１−ｄ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dこれらの非晶質合金のように、原子半径の小さな元素Ｍ3（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００８１】
一般式（１−ｅ）：Ｍ1aＭ2bＭ4e一般式（１−ｆ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ4e一般式（１−ｇ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ4e一般式（１−ｈ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eこれらの非晶質合金のように、高融点金属Ｍ4（Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）を添加した場合、アモルファス形成能に影響を与えずに耐熱性、耐食性が向上する。
【００８２】
一般式（１−ｉ）：Ｍ1aＭ2bＭ5f一般式（１−ｊ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ5f一般式（１−ｋ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ5f一般式（１−ｌ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ5f一般式（１−ｍ）：Ｍ1aＭ2bＭ4eＭ5f一般式（１−ｎ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ4eＭ5f一般式（１−ｏ）：Ｍ1aＭ2bＭ3dＭ4eＭ5f一般式（１−ｐ）：Ｍ1aＭ2bＬｎcＭ3dＭ4eＭ5fこれらの貴金属Ｍ5（Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ）を含んだ非晶質合金の場合、結晶化が起きても脆くならない。
【００８３】
一般式（２）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3i但し、ＬｎはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙｂ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ6はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ3はＢｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ及びＯよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｇ、ｈ及びｉはそれぞれ原子％で、３０≦ｇ≦９０、０＜ｈ≦５５、０≦ｉ≦１０である。
【００８４】
上記非晶質合金は、下記一般式（２−ａ）及び（２−ｂ）の非晶質合金を含む。
一般式（２−ａ）：Ａｌ100-g-hＬｎgＭ6hこの非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
一般式（２−ｂ）：Ａｌ100-g-h-iＬｎgＭ6hＭ3iこの非晶質合金においては、原子半径の小さな元素Ｍ3（Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｏ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００８５】
一般式（３）：Ｍｇ100-pＭ7p但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｐは原子％で５≦ｐ≦６０である。この非晶質合金は、混合エンタルピーが負で大きく、アモルファス形成能が良い。
【００８６】
一般式（４）：Ｍｇ100-q-rＭ7qＭ8r但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ及びｒはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５である。この非晶質合金のように、前記一般式（３）の合金において原子半径の小さな元素Ｍ8（Ａｌ，Ｓｉ，Ｃａ）でアモルファス構造中の隙間を埋めることによって、その構造が安定化し、アモルファス形成能が向上する。
【００８７】
一般式（５）：Ｍｇ100-q-sＭ7qＭ9s一般式（６）：Ｍｇ100-q-r-sＭ7qＭ8rＭ9s但し、Ｍ7はＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ及びＺｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ8はＡｌ、Ｓｉ及びＣａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ9はＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ及びＭｍよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、ｑ、ｒ及びｓはそれぞれ原子％で、１≦ｑ≦３５、１≦ｒ≦２５、３≦ｓ≦２５である。これらの非晶質合金のように、前記一般式（３）及び（４）の合金に希土類元素を添加することによりアモルファスの熱的安定性が向上する。
【００８８】
前記した非晶質合金の中でも、ガラス遷移温度（Ｔｇ）と結晶化温度（Ｔｘ）の温度差が極めて広いＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系（ＴＭ：遷移金属）非晶質合金は、高強度、高耐食性であると共に、過冷却液体領域（ガラス遷移領域）ΔＴｘ＝Ｔｘ−Ｔｇが３０Ｋ以上、特にＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系非晶質合金は６０Ｋ以上と極めて広く、この温度領域では粘性流動により数１０ＭＰａ以下の低応力でも非常に良好な加工性を示す。また、冷却速度が数１０Ｋ／ｓ程度の鋳造法によっても非晶質バルク材が得られるなど、非常に安定で製造し易い特徴を持っている。これらの合金の用途研究の結果、溶湯からの金型鋳造によっても、またガラス遷移領域を利用した粘性流動による成形加工によっても、非晶質材料ができると同時に、金型形状及び寸法を極めて忠実に再現し、これらの合金の物性も相俟って精密部品の材料として適している。
【００８９】
本発明に利用されるこのＺｒ−ＴＭ−Ａｌ系及びＨｆ−ＴＭ−Ａｌ系非晶質合金は、合金組成、測定法によっても異なるが、非常に大きなΔＴｘの範囲を持っている。例えばＺｒ60Ａｌ15Ｃｏ2.5Ｎｉ7.5Ｃｕ15合金（Ｔｇ：６５２Ｋ、Ｔｘ：７６８Ｋ）のΔＴｘは１１６Ｋと極めて広い。耐酸化性も極めて良く、空気中でＴｇまでの高温に熱してもほとんど酸化されない。硬度は室温からＴｇ付近までビッカース硬度（Ｈｖ）で４６０（ＤＰＮ）、引張強度は１，６００ＭＰａ、曲げ強度は３，０００ＭＰａに達する。熱膨張率αは室温からＴｇ付近まで１×１０-5／Ｋと小さく、ヤング率は９１ＧＰａ、圧縮時の弾性限界は４〜５％を超える。さらに靭性も高く、シャルピー衝撃値で６〜７Ｊ／ｃｍ2を示す。このように非常に高強度の特性を示しながら、ガラス遷移領域まで加熱されると、流動応力は１０ＭＰａ程度まで低下する。このため極めて加工が容易で、低応力で複雑な形状の微小部品や高精度部品に成形できるのが本合金の特徴である。しかも、いわゆるガラス（非晶質）としての特性から加工（変形）表面は極めて平滑性が高く、結晶合金を変形させたときのように滑り帯が表面に現われるステップなどは実質的に発生しない特徴を持っている。
【００９０】
一般に、非晶質合金はガラス遷移領域まで加熱すると長時間の保持によって結晶化が始まるが、本合金のようにΔＴｘが広い合金は非晶質相が安定であり、ΔＴｘ内の温度を適当に選べば２時間程度までは結晶が発生せず、通常の成形加工においては結晶化を懸念する必要はない。また、本合金は溶湯からの凝固においてもこの特性を如何なく発揮する。一般に非晶質合金の製造には急速な冷却が必要とされるが、本合金は冷却速度１０Ｋ／ｓ程度の冷却で溶湯から容易に非晶質単相からなるバルク材を得ることができる。その凝固表面はやはり極めて平滑であり、金型表面のミクロンオーダーの研磨傷でさえも忠実に再現する転写性を持っている。従って、精密部品材料として本合金を適用すれば、金型のキャビティ表面が精密部品の要求特性を満たす表面品質を持っておれば、鋳造材においても金型の表面特性をそのまま再現し、寸法調整、表面粗さ調整の工程を省略又は短縮することができる。
【符号の説明】
【００９１】
２…ハウジング、３…溶解室、５…ハース、５ａ…上面、８…溶解用凹部、９…成形用凹部、１０…合金材料供給機構、２０…合金塊排出機構、３０…溶解用加熱機構、３２…タングステン電極（加熱手段）、４０…反転機構、４２…凹部カバー体、４２ａ…下向き凹陥部、４３…反転部材、４３ａ…軸、４３ｂ…反転部、４３ｃ…落下部、４４…回転手段、５０…搬送機構、５１…搬送部、５２…移動部、５４…凹部カバー体、５４ａ…下向き凹陥部、５５…取出し部材、５６…回転手段、６０…成形用加熱機構、６２…タングステン電極（加熱手段）、７０…移動機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング２の溶解室３内に、投入された合金材料ａから合金塊ｃを作製するための凹部８，９を有したハース５と、この凹部内を加熱する加熱機構３０，６０と、前記凹部内の粗合金ｂを動力を利用して表裏を反転する反転機構４０を設け、その粗合金ｂを凹部内で裏面側から再加熱できるようにしたことを特徴とする合金塊の作製装置。
【請求項２】
前記反転機構４０は、前記ハース５の凹部８と対向する下向き凹陥部４２ｂを有した凹部カバー体４０と、この凹部カバー体４０の下向き凹陥部４２ｂと前記ハース５の凹部８とより成る空間部４２ｃで回転する反転部材４３と、この反転部材４３を回転する回転手段４４からなる請求項１記載の合金塊の作製装置。
【請求項３】
前記反転部材４３は、凹部カバー体４０に軸４３ａで回転自在に取付けてあり、前記軸４３ａの軸線に対して円弧状に形成され前記空間部４２ｃ内で回転する反転部４３ｂと、前記軸４３ａの軸線と前記反転部４３ｂの間に、前記粗合金塊ｂを通過させるための空間を有する落下部４３ｃからなる請求項２記載の合金塊の作製装置。
【請求項４】
前記凹部８，９は、溶解用凹部８と成形用凹部９を有し、その溶解用凹部８内で合金材料ａを溶融、撹拌され、かつ粗合金塊ｂが表裏反転されるようにし、
前記成形用凹部９内で粗合金塊ｂが溶融して成形されるようにした請求項１〜３いずれか１項記載の合金塊の作製装置。
【請求項５】
前記成形用凹部９内の粗合金塊ｂを、動力を利用して成形用凹部９に搬送してセットする搬送機構５０を設けた請求項４記載の合金塊の作製装置。
【請求項６】
前記ハース５は、複数の溶解用凹部８と複数の成形用凹部９を有し、
前記溶解室３内に、前記溶解用凹部８内を加熱する溶解用加熱機構３０と、前記成形用凹部９内を加熱する成形用加熱機構６０を設けた請求項５記載の合金塊の作製装置。
【請求項７】
前記ハウジング２の溶解室３内に合金材料ａを供給する合金材料供給機構１０と、作製した合金塊ｃをハウジング２の外部に排出する合金塊排出機構２０と、成形した合金塊ｃを成形用凹部９から合金塊排出機構２０まで移送する移送機構７０を設けた請求項６記載の合金塊の作製装置。
【請求項８】
前記合金材料供給機構１０は、前記溶解用凹部８まで連続した供給管１１と、この供給管１１に設けたゲート１２を有し、
前記合金塊排出機構２０は、ハウジング２の排出穴２ｄと連続した排出管２１と、この排出管２１に設けたゲート２２を有する請求項７記載の合金塊の作製装置。
【請求項１】
ハウジング２の溶解室３内に、投入された合金材料ａから合金塊ｃを作製するための凹部８，９を有したハース５と、この凹部内を加熱する加熱機構３０，６０と、前記凹部内の粗合金ｂを動力を利用して表裏を反転する反転機構４０を設け、その粗合金ｂを凹部内で裏面側から再加熱できるようにしたことを特徴とする合金塊の作製装置。
【請求項２】
前記反転機構４０は、前記ハース５の凹部８と対向する下向き凹陥部４２ｂを有した凹部カバー体４０と、この凹部カバー体４０の下向き凹陥部４２ｂと前記ハース５の凹部８とより成る空間部４２ｃで回転する反転部材４３と、この反転部材４３を回転する回転手段４４からなる請求項１記載の合金塊の作製装置。
【請求項３】
前記反転部材４３は、凹部カバー体４０に軸４３ａで回転自在に取付けてあり、前記軸４３ａの軸線に対して円弧状に形成され前記空間部４２ｃ内で回転する反転部４３ｂと、前記軸４３ａの軸線と前記反転部４３ｂの間に、前記粗合金塊ｂを通過させるための空間を有する落下部４３ｃからなる請求項２記載の合金塊の作製装置。
【請求項４】
前記凹部８，９は、溶解用凹部８と成形用凹部９を有し、その溶解用凹部８内で合金材料ａを溶融、撹拌され、かつ粗合金塊ｂが表裏反転されるようにし、
前記成形用凹部９内で粗合金塊ｂが溶融して成形されるようにした請求項１〜３いずれか１項記載の合金塊の作製装置。
【請求項５】
前記成形用凹部９内の粗合金塊ｂを、動力を利用して成形用凹部９に搬送してセットする搬送機構５０を設けた請求項４記載の合金塊の作製装置。
【請求項６】
前記ハース５は、複数の溶解用凹部８と複数の成形用凹部９を有し、
前記溶解室３内に、前記溶解用凹部８内を加熱する溶解用加熱機構３０と、前記成形用凹部９内を加熱する成形用加熱機構６０を設けた請求項５記載の合金塊の作製装置。
【請求項７】
前記ハウジング２の溶解室３内に合金材料ａを供給する合金材料供給機構１０と、作製した合金塊ｃをハウジング２の外部に排出する合金塊排出機構２０と、成形した合金塊ｃを成形用凹部９から合金塊排出機構２０まで移送する移送機構７０を設けた請求項６記載の合金塊の作製装置。
【請求項８】
前記合金材料供給機構１０は、前記溶解用凹部８まで連続した供給管１１と、この供給管１１に設けたゲート１２を有し、
前記合金塊排出機構２０は、ハウジング２の排出穴２ｄと連続した排出管２１と、この排出管２１に設けたゲート２２を有する請求項７記載の合金塊の作製装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２６４４８４（Ｐ２０１０−２６４４８４Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１８１５９（Ｐ２００９−１１８１５９）
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００００６８２８）ＹＫＫ株式会社 (263)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１５日（２００９．５．１５）
【出願人】（０００００６８２８）ＹＫＫ株式会社 (263)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
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