JP4633377B2 - Pipe manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
Pipe manufacturing method and manufacturing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4633377B2 JP4633377B2 JP2004093255A JP2004093255A JP4633377B2 JP 4633377 B2 JP4633377 B2 JP 4633377B2 JP 2004093255 A JP2004093255 A JP 2004093255A JP 2004093255 A JP2004093255 A JP 2004093255A JP 4633377 B2 JP4633377 B2 JP 4633377B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- pipe
- hollow portion
- glass alloy
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
本発明は、パイプの製造方法及び製造装置に関し、特に、コリオリ式質量流量計に用いられる振動流管の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a pipe, and more particularly to a method and an apparatus for manufacturing an oscillating flow tube used in a Coriolis mass flow meter.
コリオリ式質量流量計は新しいタイプの流量計であり、質量流量を直接測定する全く新しい原理に基づいている。そして、その優れた測定性能のため、コリオリ式流量計の利用価値は高まっている。例えば、半導体、バイオ、メディカル、精密化学などの分野において使用される装置のために、従来にない高精度の流量計が求められている。測定すべき流体は、価格の高いもの、微少流量の測定が必要なものが大部分であることから、質量流量を直接測定できるコリオリ流量計はこのようなニーズに対応でき、しかも、更に微少流量を正確に測定するレベルのものが求められている。 The Coriolis mass flow meter is a new type of flow meter, based on a completely new principle of measuring mass flow directly. And because of its excellent measurement performance, the utility value of Coriolis flow meters is increasing. For example, an unprecedented high-precision flowmeter is required for an apparatus used in the fields of semiconductor, biotechnology, medical, fine chemistry, and the like. Since most of the fluids to be measured are expensive and require measurement of minute flow rates, Coriolis flowmeters that can directly measure mass flow rates can meet these needs, and furthermore, minute flow rates. There is a need for a level that accurately measures
コリオリ流量計の性能は、そのほとんどが被測定流体を流す計測用振動流管(以下、振動流管という)の物性(密度、ヤング率、強度)により決定される。コリオリ流量計の精度を向上させるためには、計測系が同じであれば、微小なコリオリ力でも大きく変形するような振動流管を用いることが必要とされ、そのため、厚さが薄く、かつヤング率が低い材料を用いて振動流管を構成することが望まれる。現在、振動流管の材料は、主にステンレス合金及びハステロイ合金が使用されている。 Most of the performance of the Coriolis flowmeter is determined by the physical properties (density, Young's modulus, strength) of a measurement vibration flow tube (hereinafter referred to as a vibration flow tube) through which a fluid to be measured flows. In order to improve the accuracy of the Coriolis flowmeter, it is necessary to use a vibrating flow tube that deforms greatly even with a small Coriolis force if the measurement system is the same. It is desirable to construct an oscillating flow tube using a material with a low rate. At present, stainless steel alloy and Hastelloy alloy are mainly used as the material of the oscillating flow tube.
コリオリ流量計に用いられる振動流管を製造する方法としては、例えば、心棒鋳造法、遠心鋳造法、板巻き溶接法などが用いられている。
しかし、心棒鋳造法では、心棒が必要であり、また、細径で厚さが薄くて長い振動流管を作製することは困難であった。また、遠心鋳造法で、鋳型を回転させるための機構が必要であるために製造設備が高価になるという問題があり、また、細径で厚さが薄くて長いパイプを製造することが困難であるという問題がある。また、板巻き溶接法では、相当な塑性を要する材料を用いなければならず、使用可能な材料が限定されてしまうという問題がある。
For example, a mandrel casting method, a centrifugal casting method, a plate winding welding method, or the like is used as a method for manufacturing a vibrating flow tube used in a Coriolis flow meter.
However, the mandrel casting method requires a mandrel, and it has been difficult to produce a long vibrating flow tube having a small diameter and a small thickness. In addition, the centrifugal casting method requires a mechanism for rotating the mold, so that there is a problem that manufacturing equipment becomes expensive, and it is difficult to manufacture a long pipe with a small diameter and a small thickness. There is a problem that there is. Further, in the plate winding welding method, a material that requires considerable plasticity must be used, and there is a problem that usable materials are limited.
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、本発明の目的は、寸法が均一で、細くて厚みが薄くて長いパイプを簡単な設備で製造するための製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method for manufacturing a thin pipe having a uniform size, a thin, thin thickness and a long length with simple equipment. There is.
また、本発明の別の目的は、優れた力学特性を有する超薄肉の金属ガラスパイプを容易に製造するための製造方法及び製造装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for easily manufacturing an ultrathin metal glass pipe having excellent mechanical properties.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、パイプを製造するための製造方法であって、長さ方向に延在する柱状の中空部を有する鋳型を用い、前記パイプを構成する材料を溶融する工程と、前記中空部に前記溶融した材料を噴射した後、前記中空部を所定の速度で通過させて、前記中空部を形成する前記鋳型の壁面に前記溶融した材料の膜を形成する工程とを含むパイプの製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a manufacturing method for manufacturing a pipe, wherein the pipe is configured using a mold having a columnar hollow portion extending in the length direction. A step of melting the material to be melted, and after the molten material is jetted into the hollow portion, the hollow portion is passed through the hollow portion at a predetermined speed to form a film of the molten material on the wall surface of the mold forming the hollow portion And a method of manufacturing a pipe.
本発明の製造方法においては、更に、前記溶融した材料を前記中空部に噴射するときに、前記中空部を負圧にする工程を含むことが好ましい。 In the manufacturing method of this invention, it is preferable to further include the process of making the said hollow part into a negative pressure, when inject | pouring the said melted material into the said hollow part.
また、本発明の製造方法において、前記パイプを構成する材料が、金属、合金、金属ガラス及びセラミックスからなる群から選択された少なくとも一種であることが好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable that the material which comprises the said pipe is at least 1 type selected from the group which consists of a metal, an alloy, metal glass, and ceramics.
また、本発明の製造方法において、前記溶融した材料を圧縮されたガスによる圧力を利用して噴射することが好ましい。 Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable to inject | pour the said molten material using the pressure by the compressed gas.
本発明の第2の態様は、パイプを製造するための製造装置であって、長さ方向に延在する柱状の中空部を有する鋳型と、前記パイプを構成する材料を溶融する手段と、前記中空部に前記溶融した材料を噴射するとともに前記中空部を所定の速度で通過させて、前記中空部を形成する前記鋳型の壁面に前記溶融した材料の膜を形成する手段とを有するパイプの製造装置を提供する。 A second aspect of the present invention is a manufacturing apparatus for manufacturing a pipe, the mold having a columnar hollow portion extending in the length direction, means for melting the material constituting the pipe, Manufacturing a pipe having means for injecting the molten material into a hollow portion and passing the hollow portion at a predetermined speed to form a film of the molten material on a wall surface of the mold forming the hollow portion Providing equipment.
本発明のパイプの製造装置は、更に、前記溶融した材料を前記中空部に噴射するときに、前記中空部を負圧にする手段を有することが好ましい。 The pipe manufacturing apparatus of the present invention preferably further includes means for making the hollow part have a negative pressure when the molten material is injected into the hollow part.
また、更に、ガスを圧縮するための圧縮手段を有し、前記溶融した材料を前記圧縮手段により圧縮されたガスによる圧力を利用して噴射させることが好ましい。 Furthermore, it is preferable to have a compression means for compressing the gas, and to inject the molten material using the pressure of the gas compressed by the compression means.
本発明のパイプの製造方法は、溶融した材料を鋳型の中空部に所定の圧力で噴射するだけでパイプを製造することができるので、寸法が均一で、細くて薄くて長いパイプを簡単に製造することができる。 The pipe manufacturing method of the present invention can produce a pipe simply by injecting a molten material into a hollow portion of a mold at a predetermined pressure, so that a thin, thin and long pipe with uniform dimensions can be easily produced. can do.
また、本発明のパイプの製造方法により製造されるパイプの材料として、金属ガラスを用いれば、金属ガラスパイプを簡単に製造することができる。こうして得られる金属ガラスパイプは、結晶質のパイプよりも、強度、弾力性、耐食性に優れる。また、金属ガラスを用いることにより、ヤング率を大幅に低くすることができ、しかも強度を高めることができ、パイプの薄肉化が可能である。このようにヤング率が低いパイプを製造することができるので、このパイプをコリオリ流量計に用いれば、同じコリオリ力を流管が受けたときに弾性変形歪量が大きくなり、従来のステンレス流管を用いた場合よりも高感度化を実現することができる。また、本発明の製造方法によれば、薄肉で小径のパイプを容易に製造することができるので、このようなパイプを振動流管に用いることにより更なる高感度化も実現することができる。それゆえ、本発明の製造方法は、コリオリ流量計に用いられる振動流管の製造方法として極めて最適である。 Moreover, if a metal glass is used as a material of a pipe manufactured by the pipe manufacturing method of the present invention, a metal glass pipe can be easily manufactured. The metal glass pipe thus obtained is superior in strength, elasticity and corrosion resistance to crystalline pipes. Further, by using metallic glass, the Young's modulus can be significantly reduced, the strength can be increased, and the pipe can be thinned. Since a pipe with a low Young's modulus can be manufactured in this way, if this pipe is used in a Coriolis flow meter, the amount of elastic deformation strain increases when the flow tube receives the same Coriolis force, and the conventional stainless steel flow tube It is possible to achieve higher sensitivity than when using. In addition, according to the manufacturing method of the present invention, a thin and small-diameter pipe can be easily manufactured, so that further improvement in sensitivity can be realized by using such a pipe for a vibrating flow tube. Therefore, the manufacturing method of the present invention is extremely optimal as a manufacturing method of the oscillating flow tube used for the Coriolis flowmeter.
本発明の製造方法により製造されるパイプは、石油、化学、バイオ、半導体、医学など広範な分野に利用することができ、高強度、高弾性変形率、高耐食性を有するので、例えば、注射針などに利用できる。 The pipe manufactured by the manufacturing method of the present invention can be used in a wide range of fields such as petroleum, chemical, biotechnology, semiconductor, medicine, and has high strength, high elastic deformation rate, and high corrosion resistance. It can be used for
本発明の製造装置は、溶融した材料を鋳型の中空部に所定の圧力で噴射することができるので、本発明の製造方法を実現する装置として最適である。 The manufacturing apparatus of the present invention is optimal as an apparatus for realizing the manufacturing method of the present invention because the molten material can be injected into the hollow portion of the mold at a predetermined pressure.
以下、本発明のパイプの製造方法について、添付の図面に示される好適な態様に基づいて詳細に説明する。
図1に、本発明のパイプの製造方法を実現するためのパイプの製造装置の概念図を示す。
パイプ製造装置10は、基本的に、鋳型12、ノズル14、圧縮機16、高周波コイル18及び高周波電源20から構成される。
Hereinafter, the manufacturing method of the pipe of the present invention is explained in detail based on the suitable mode shown in an accompanying drawing.
In FIG. 1, the conceptual diagram of the manufacturing apparatus of the pipe for implement | achieving the manufacturing method of the pipe of this invention is shown.
The
鋳型12は、パイプを成型するための柱状の型であり、鋳型12の長さ方向に延在する円柱状の中空部(キャビティ)12aを有している。鋳型10の中空部12aの一方の開放端部12bが、ノズル14からの溶融した試料を注入するための注入口であり、他方の開放端部12cが、中空部12aに注入された溶融試料を排出させるための排出口である。図1に示すように、注入口12bは、鋳型12の表面(上面)から内部に向かうに従って径が徐々に細くなるテーパ状の形状を有している。
The
鋳型12を構成する材料としては、変形しにくく、冷却性に優れた材料が好ましく、熱伝導率の高い銅が好ましい。また、冷却性を高めるという観点からは水冷式の鋳型とすることが好ましい。鋳型12の材料は、使用するパイプの材料に応じて適宜選択することができる。鋳型12の中空部12aの寸法(直径及び長さ)は、製造するパイプの寸法に応じて適宜変更することができ、例えば、1mm〜4mmの外径を有するパイプを製造するには、鋳型12の中空部12aの内径をその大きさにすればよく、長さが2mmのパイプを製造するには、中空部をその長さになるように形成すればよい。
The material constituting the
ここで、鋳型12の中空部12aは、鋳型12に貫通する孔(貫通孔)を開けることによって形成してもよいし、平坦面に半円状の溝が形成された一対の鋳型を、平坦面に形成した溝同士が互いに向かい合うように組み合わせることによって形成してもよい。
Here, the
図1のパイプ製造装置において、ノズル14は、溶融した試料、例えば、金属や合金、金属ガラス、セラミックスなどを、その先端14aから鋳型12に注入させるためのものであり、石英やカーボンなどの耐火性材料から形成される。ノズル14は、昇降装置(図示しない)によって鉛直方向(図中、上下方向)に昇降可能となっている。ノズル14は、鋳型12の上方で、鋳型12の中空部12aと同軸上に配置されており、昇降装置(図示しない)による昇降によって、ノズル14の先端14aが、鋳型12の注入口12bに向かって前進又は後退することができる。
In the pipe manufacturing apparatus of FIG. 1, the
ノズル14の先端14aには、開閉可能な弁やシャッタを設けることができ、弁やシャッタの開閉により、ノズル14内の溶融試料の鋳型12への注入を制御するようにしても良い。また、ノズル14内で試料を溶融する際には、ノズル14の内部が不活性ガス雰囲気にすることが望ましい。
An openable / closable valve or shutter can be provided at the
圧縮機16は、ノズル14に圧縮ガスを流入させるためのものであり、弁22を開放することによって、ノズル14内に圧縮ガスを供給することができる。これにより、ノズル14内の溶融試料を鋳型12の中空部12aに注入する前のノズル14内の圧力を高めておくことができる。そして、ノズル14内の溶融試料を鋳型12に注入するときには、所定の圧力に高められた溶融試料が所定の速度で鋳型12の中空部12aに噴射させられる。
The
ノズル14内のガス圧は、圧縮機16を制御することによって調整することができ、ノズル14内のガス圧に応じて溶融試料の噴射速度が調整される。それゆえ、ガス圧は、製造するパイプの厚さや長さに応じて調整することが好ましい。圧縮ガスとしては、例えば、空気や不活性ガス(窒素、アルゴンなど)を用いることができる。
The gas pressure in the
高周波コイル18は、ノズル14の周囲を囲むように巻設されており、高周波電源20と接続されている。高周波電源20から高周波コイル18に高周波電流を流すことによって、ノズル14内の試料を高周波誘導加熱して溶解することができる。図示例では、ノズル14内の試料を溶解する手段として、高周波コイル18と高周波電源20を用いた高周波誘導加熱手段を用いたが、これに限らず、アーク加熱により試料を溶解する手段を用いても良い。
The
次に、本発明のパイプ製造方法に用いられるパイプの材料について説明する。
本発明のパイプ製造方法を用いて製造されるパイプの材料としては、純金属、合金、金属ガラス合金、セラミックスなどを用いることができる。純金属としては、例えば、Tiを用いることができる。合金としては、Ti系、Ni系、Co系、Pd系、Cu系、Zr系の合金を用いることができ、例えば、Ti−Sn系合金、Ti−Cu−Ni−Zr−Sn系合金、Ti−Cu−Ni−Zr−Al−Si−B系合金を用いることができる。金属ガラス合金としては、例えば、Zr基、Ti基、Ni基、Fe基、Cu基などの金属ガラス合金やTi−Sn系金属ガラスを用いることができる。セラミックスとしては溶融可能なセラミックスであれば任意のセラミックスを用いることができる。
Next, the material of the pipe used in the pipe manufacturing method of the present invention will be described.
As a material of a pipe manufactured using the pipe manufacturing method of the present invention, a pure metal, an alloy, a metal glass alloy, ceramics, or the like can be used. As the pure metal, for example, Ti can be used. As the alloy, Ti-based, Ni-based, Co-based, Pd-based, Cu-based, and Zr-based alloys can be used. For example, Ti-Sn based alloys, Ti-Cu-Ni-Zr-Sn based alloys, Ti A -Cu-Ni-Zr-Al-Si-B-based alloy can be used. As the metal glass alloy, for example, a metal glass alloy such as a Zr group, a Ti group, a Ni group, a Fe group, or a Cu group, or a Ti—Sn based metal glass can be used. Any ceramic can be used as long as it is a meltable ceramic.
本発明では、強度、弾性変形率、耐食性が高いという理由から、下記組成式で表され、1500MPa以上の強度を有するTi系非晶質合金であることが好ましい。
Ti100-a-b-c-d-eCuaNibM1cM2dM3e
なお、式中、M1はZr、Hf及びScよりなる群から選択された少なくとも1種の元素、M2はAl及びSnの少なくとも1種の元素、M3はSi及びBの少なくとも1種の元素であり、a、b、c、d及びeは、それぞれ、原子%を表し、10<a<40、0<b<30、2<c<10、2<d<10、0<e<5及び40<a+b+c+d+e<60を満足する。
このようなTi系非晶質合金は、強度特性に優れるので薄肉パイプ用の材料として最適である。
In the present invention, a Ti-based amorphous alloy represented by the following composition formula and having a strength of 1500 MPa or more is preferable because of its high strength, elastic deformation rate, and corrosion resistance.
Ti 100-abcde Cu a Ni b M1 c M2 d M3 e
In the formula, M1 is at least one element selected from the group consisting of Zr, Hf and Sc, M2 is at least one element of Al and Sn, and M3 is at least one element of Si and B , A, b, c, d and e represent atomic%, respectively, 10 <a <40, 0 <b <30, 2 <c <10, 2 <d <10, 0 <e <5 and 40 <A + b + c + d + e <60 is satisfied.
Such a Ti-based amorphous alloy is excellent in strength characteristics, and is therefore optimal as a material for thin-walled pipes.
次に、パイプ製造装置10の動作について図1及び図2を参照して説明する。
まず、所望の組成比に計量した試料をノズル14内に入れた後、ノズル14の内部に不活性ガスを流入して不活性ガス雰囲気にする(図2(a)参照)。次いで、高周波電源20を投入して、高周波コイル18に高周波電流を供給してノズル14の内部に存在する試料24を溶解する。
Next, the operation of the
First, a sample weighed to a desired composition ratio is put into the
次いで、昇降装置(図示しない)を駆動することによってノズル14を下降させて、ノズル14の先端14aを鋳型12の注入口12bに差し込む(図2(b)参照)。
Subsequently, the
次に、図1に示す弁22を開放して圧縮機16から圧縮ガスをノズル14内に流入させて、ノズル14の内部の圧力を高めて、溶融している試料24を鋳型12の中空部12aに噴射する(図2(c)参照)。中空部12aに噴射された溶融試料は、中空部12aを高速で通過した後、鋳型12の排出口12cから排出される。このとき、中空部12aを通過する溶融試料は、中空部12aを構成する鋳型12の内壁12d全体に付着するとともに、低温の内壁12dとの接触によって急速に冷却されて凝固する。一方、中空部12aを通過する溶融試料の中心部の温度は高く、粘性も低いために、溶融試料は中空部の途中で留まることなく、圧縮ガスのガス圧によって更に中空部12の下方に押しやられ、排出口12cから排出される。こうして、図2(d)に示すように、中空部12aを構成する鋳型12の内壁12dには、その内壁12dを覆うような薄い管状(筒状)の膜が形成される。内壁12dを覆う薄い膜は、内壁12dとの接触により急冷されることによって形成されるので非晶質構造を有している。
Next, the
次いで、鋳型12の注入口12b又は排出口12cから薄い管状の膜28を押し出して、鋳型12から管状の膜28を取り出す。こうして厚さの薄く、寸法が均一なパイプ28が得られる。こうして製造されたパイプの外面の表面粗さは鋳型12の内壁12dの表面粗さが転写される。すなわち、パイプの外面には、鋳型12の内壁12dの表面粗さが反映されている。それゆえ、鋳型12の内壁12dの表面粗さを低くすることによって、パイプ外面の表面粗さも低くすることができる。
Next, the thin
パイプの厚さは、溶融試料をノズルから噴射するための圧力を制御することによって調整することができる。すなわち、中空部12aを高速で通過させることによって、内壁12dに付着させる溶融試料の量を減らすことができ、これにより、厚さの薄いパイプを得ることができる。中空部12を更に高速に通過させるために、図1に示すパイプ製造装置10において、更に、鋳型12の中空部12aを負圧にするための真空ポンプを設けることが好ましい。すなわち、真空ポンプと鋳型12の排出口とを、減圧弁を備える管状部材を用いて接続し、真空ポンプを作動させて減圧弁を開くことによって鋳型12の中空部12aを減圧して負圧になるように構成することが好ましい。そして、ノズル14から溶融した試料を鋳型12の中空部12aに向けて噴射するときに、鋳型12の中空部12aが負圧になるように減圧弁の開閉を制御することが好ましい。また、中空部12aの減圧のタイミングは、溶融試料の鋳型の中空部12への噴射と同時であっても良いし、噴射よりも前でも後でも良く、所望するパイプの厚さに応じて適宜制御することができる。パイプの薄肉のパイプを得るためには、成型されるパイプの厚みが薄くなるようなタイミングに制御することが好ましい。
The thickness of the pipe can be adjusted by controlling the pressure for injecting the molten sample from the nozzle. That is, by passing the
このような構成にすることにより、ノズル14から噴射させた溶融試料を、中空部12aを負圧にしない場合よりも更に高速に中空部12aの内部を通過させることが可能となる。すなわち、鋳型12の中空部12aを通過する溶融試料の速度を更に増大させることができる。その結果、鋳型12の中空部12aの内壁に形成される管状の膜の厚さを薄くすることができる。更には、内壁に形成される管状の膜の長さ、すなわちパイプの長さを一層長くすることができる。
With such a configuration, it is possible to allow the molten sample injected from the
本発明の製造方法においては、上述したように、鋳型12の中空部12aに溶融した試料を噴射して、中空部を構成する壁面に溶融試料を固着させるので、鋳型の温度は高められる。一方、ガラス状のパイプを得るには、中空部に噴射させた溶融試料を中空部の壁面で急冷させる必要があるため、製造時には鋳型を低温に維持させることが好ましく、例えば、鋳型を水冷させつつ鋳型に溶融試料を噴射してパイプを製造することが好ましい。
In the manufacturing method of the present invention, as described above, since the molten sample is injected into the
本発明の製造方法により得られたパイプは、厚さが薄いために軽量化されている。そして、急冷されるために非晶質構造を有するので、強度も高められている。このようなパイプは、様々な用途に利用することができ、例えばコリオリ流量計に用いられる振動流管に最適である。例えば、ガラス金属を用いて上述した製造方法により金属ガラスパイプを作製すれば、厚さが薄く、ヤング率が低く、耐食性に優れた振動流管が得られ、この振動流管を用いてコリオリ流量計を構成すれば、従来よりも計測感度を高めることができる。これにより気体流量の計測も可能になると考えられる。 The pipe obtained by the manufacturing method of the present invention is light in weight because it is thin. And since it has an amorphous structure in order to cool rapidly, intensity | strength is also raised. Such a pipe can be used for various applications, and is optimal for an oscillating flow tube used in, for example, a Coriolis flow meter. For example, if a metal glass pipe is produced by the above-described manufacturing method using glass metal, a vibrating flow tube having a small thickness, a low Young's modulus, and excellent corrosion resistance can be obtained. Using this vibrating flow tube, a Coriolis flow rate is obtained. If a meter is comprised, measurement sensitivity can be raised rather than before. It is considered that this makes it possible to measure the gas flow rate.
本発明においては、製造されたパイプの内面及び外面の少なくとも一方の面精度が高くなるように加工することもできる。例えば、コリオリ流量計に用いる場合には、振動流管は常に振動しているため、振動流管の内面と外面の面精度が低いと、その部分から疲労破壊が起こる可能性があるからである。 In this invention, it can also process so that the surface accuracy of at least one of the inner surface of a manufactured pipe and an outer surface may become high. For example, when used in a Coriolis flow meter, the vibrating flow tube is constantly vibrating, so if the surface accuracy of the inner and outer surfaces of the vibrating flow tube is low, fatigue failure may occur from that portion. .
また、本発明の製造方法により得られるパイプを振動流管に用いる場合、成形加工及び圧力損失の点から直管タイプとすることが好ましい。直管タイプの振動流管用のパイプを、ガラス金属を用いて本発明の製造方法により製造すれば、得られたパイプは弾力性に優れるので感度が高く、直感タイプであっても従来よりも精度良く質量流量を測定することができる。 Moreover, when using the pipe obtained by the manufacturing method of this invention for a vibration flow pipe, it is preferable to set it as a straight pipe type from the point of a shaping | molding process and a pressure loss. If pipes for straight- flow type oscillating flow pipes are manufactured by the manufacturing method of the present invention using glass metal, the resulting pipes are highly elastic and have high sensitivity, and even intuitive types are more accurate than before. The mass flow rate can be measured well.
次に、本発明のパイプ製造方法の実施例について図1及び2を参照して説明する。 Next, an embodiment of the pipe manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、本実施例では、外径が2mm、長さが200mmのTi基の金属ガラスパイプを製造する例について説明する。 First, in this embodiment, an example of manufacturing a Ti-based metallic glass pipe having an outer diameter of 2 mm and a length of 200 mm will be described.
最初に、所望の組成になるように計量した金属ガラスパイプ用試料を用意した。その試料をノズル14に入れて、ノズル14内に不活性ガスを充填した。次いで、高周波電源20を投入して高周波コイル18に電流を供給して、高周波誘導加熱によりノズル14内の試料を溶解した(図2(a)参照)。次いで、ノズル14を鋳型12の注入口12bに移動させて挿入し(図2(b)参照)、弁22を開放して、圧縮機16からノズル14内に圧縮ガスを流入してノズル14内の圧力を2kgf/cm2(19.6×104N/m2)にし、溶融試料を鋳型12の中空部12aに噴射した(図2(c)参照)。こうして中空部を構成する内壁に薄い管状の膜28を形成した(図2(d)参照)。中空部12aから管状の膜を取り出してパイプを得た。製造されたパイプの厚さを測定したところ、平均厚さは0.25mmであった。また、パイプの組織をX線回折により解析したところガラス状(非晶質)になっていることが分かった。
First, a metal glass pipe sample weighed to have a desired composition was prepared. The sample was put in the
本実施例では、製造されるパイプの長さが180mmになるように鋳型の中空部12aの長さを変更し、パイプの材料としてZr基の金属ガラス材料を用い、ノズル内の圧力を2.5kgf/cm2(24.5×104N/m2)にして溶融金属を噴射した以外は、実施例1と同様にしてパイプを製造した。製造されたパイプの厚さを測定したところ平均厚さは0.3mmであった。
In this embodiment, the length of the
本実施例では、パイプの材料としてFe基の金属ガラスを用い、ノズル内の圧力を1.5kgf/cm2(14.7×104N/m2)にして溶融金属を噴射した以外は、実施例1と同様にしてパイプを製造した。製造されたパイプの厚さを測定したところ平均厚さは0.2mmであった。 In this example, except that Fe-based metallic glass was used as the material of the pipe, the pressure inside the nozzle was 1.5 kgf / cm 2 (14.7 × 10 4 N / m 2 ), and molten metal was injected, A pipe was manufactured in the same manner as in Example 1. When the thickness of the manufactured pipe was measured, the average thickness was 0.2 mm.
本実施例では、パイプの材料としてCu基の金属ガラスを用いた以外は、実施例1と同様にしてパイプを製造した。製造されたパイプの厚さを測定したところ平均厚さは0.25mmであった。 In this example, a pipe was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a Cu-based metallic glass was used as the pipe material. When the thickness of the manufactured pipe was measured, the average thickness was 0.25 mm.
ここで、実施例1〜4で製造したパイプの厚さの長さ方向における分布を測定した。測定は、パイプを、鋳型の注入口側に位置する部分(以下、注入口部という)から10mmごとに切断し、5点測定した厚みを算術平均し、注入口部からの距離に対してプロットした。計測結果を図3のグラフに示す。このグラフから分かるように、注入口部から40mmまでは厚さにバラツキがあるが、40mmよりも長くなると略30mm以下と均一な厚みになっているのが分かる。 Here, the distribution in the length direction of the thickness of the pipe manufactured in Examples 1 to 4 was measured. The measurement is performed by cutting the pipe from the portion located on the mold inlet side (hereinafter referred to as the inlet portion) every 10 mm, arithmetically averaging the thickness measured at five points, and plotting the distance from the inlet portion. did. The measurement results are shown in the graph of FIG. As can be seen from this graph, the thickness varies from the injection port to 40 mm, but when the length is longer than 40 mm, the thickness is approximately 30 mm or less.
上記実施例1〜4によって得られたパイプをコリオリ流量計の振動流管に用いたところ、従来のSUS製の振動流管を用いたコリオリ流量計よりも、性能指数にて28倍程度の結果が得られた。コリオリ流量計は、石油、化学、バイオ、半導体、医学など広範な分野において重要な役割を負う不可欠な計測機器であり、本発明の製造方法によって製造される金属ガラスパイプは高強度、高弾性変形率、高耐食性を有するので、このようなコリオリ流量計の振動流管として極めて最適である。 When the pipes obtained in Examples 1 to 4 were used for the vibratory flow tube of the Coriolis flow meter, the result of the performance index was about 28 times that of the Coriolis flow meter using the conventional SUS vibratory flow tube. was gotten. Coriolis flowmeters are indispensable measuring instruments that play an important role in a wide range of fields such as petroleum, chemicals, biotechnology, semiconductors, and medicine. Metal glass pipes manufactured by the manufacturing method of the present invention have high strength and high elastic deformation. Since it has a high rate and high corrosion resistance, it is extremely optimal as an oscillating flow tube for such a Coriolis flow meter.
更に、Ti−Cu−Ni−Zr−Sn系の合金について、試料1としてTi50Cu25Ni15Zr5Sn5をベースにするとともに、下記表1に示すように組成を変更した複数の試料を用いて、組成の異なる種々のパイプを製造した。パイプの製造では、図1に示す鋳型12として直径2mmの中空部を有する鋳型を用い、図1に示す製造装置により本発明の製造方法に従った。下記表1に示す組成の異なるそれぞれの試料ついて、直径2mmの非晶質合金製のパイプを作製することができた。
Furthermore, for Ti-Cu-Ni-Zr-Sn-based alloys, a plurality of samples based on Ti 50 Cu 25 Ni 15 Zr 5 Sn 5 as
以上、本発明のパイプの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に限定はされず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。 As mentioned above, although the manufacturing method of the pipe of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment and Example, In the range which does not deviate from the main point of this invention, various improvement and change are carried out. Of course it is also good.
例えば、本発明の製造方法により製造されたパイプの外面及び内面を機械加工などにより研磨しても良く、例えば、外面をセンターレス研磨したり、内面をワイヤー放電加工により加工してもよい。 For example, the outer surface and the inner surface of a pipe manufactured by the manufacturing method of the present invention may be polished by machining or the like. For example, the outer surface may be centerless polished or the inner surface may be processed by wire electric discharge machining.
10 パイプ製造装置
12 鋳型
12a 中空部
12b 注入口
12c 排出口
12d 内壁
14 ノズル
16 圧縮機
18 高周波コイル
20 高周波電源
22 弁
24 溶融試料
28 管状の膜
DESCRIPTION OF
Claims (4)
平坦面に半円状の溝が形成された一対の鋳型を、平坦面に形成した溝同士が互いに向かい合うように組み合わせてなる、長さ方向に延在する柱状の中空部を有する銅製の鋳型を用い、
前記パイプを構成する金属ガラス合金材料を溶融する工程と、
前記鋳型の中空部を鉛直方向に延在させた状態で、必要に応じて前記鋳型の水冷を行いつつ、圧縮したガスを用いて、製造するパイプの厚さに応じた圧力で、前記鋳型の上部に配置されるノズルから前記鋳型の中空部に、前記ノズル内の前記溶融した金属ガラス合金材料を全て噴射して、この溶融した金属ガラス合金材料を前記噴射の圧力に応じた所定の速度で下方に向けて前記中空部を通過させることにより、前記中空部を形成する前記鋳型の壁面に前記溶融した金属ガラス合金材料を付着させ、この壁面に付着した前記溶融した金属ガラス合金材料を前記鋳型によって冷却して凝固させて、前記中空部を形成する前記鋳型の壁面に前記溶融した金属ガラス合金材料の膜を形成する工程とを含むパイプの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a metal glass alloy pipe,
A copper mold having a columnar hollow portion extending in the length direction, which is formed by combining a pair of molds having semicircular grooves formed on a flat surface so that the grooves formed on the flat surface face each other. Use
Melting the metallic glass alloy material constituting the pipe;
With the hollow portion of the mold extending in the vertical direction, the mold is cooled with water as necessary, and the compressed gas is used at a pressure corresponding to the thickness of the pipe to be manufactured. All of the molten metallic glass alloy material in the nozzle is sprayed from the nozzle disposed at the top to the hollow portion of the mold, and the molten metallic glass alloy material is injected at a predetermined speed according to the pressure of the spraying. By passing the hollow portion downward, the molten metal glass alloy material is attached to the wall surface of the mold forming the hollow portion, and the molten metal glass alloy material attached to the wall surface is attached to the mold. Forming a film of the molten metallic glass alloy material on the wall surface of the mold that forms the hollow portion by cooling and solidifying by the method of manufacturing a pipe.
平坦面に半円状の溝が形成された一対の鋳型を、平坦面に形成した溝同士が互いに向かい合うように組み合わせてなる鋳型であって、鉛直方向に一致する長さ方向に延在する柱状の中空部を有する銅製の鋳型、もしくは、鉛直方向に一致する長さ方向に延在する柱状の中空部を有する水冷式の銅製の鋳型と、
前記パイプを構成する金属ガラス合金材料を溶融する手段と、
ガスを圧縮するための圧縮手段と、
前記圧縮手段によって圧縮されたガスを用いて、製造するパイプの厚さに応じた圧力で、前記鋳型の上部に配置されるノズルから、前記鋳型の中空部に、前記ノズル内の前記溶融した金属ガラス合金材料を全て噴射して、この溶融した金属ガラス合金材料を前記噴射の圧力に応じた所定の速度で下方に向けて前記中空部を通過させることにより、前記中空部を形成する前記鋳型の壁面に前記溶融した金属ガラス合金材料を付着させ、この壁面に付着した前記溶融した金属ガラス合金材料を前記鋳型によって冷却して凝固させて、前記中空部を形成する前記鋳型の壁面に前記溶融した金属ガラス合金材料の膜を形成する手段とを有するパイプの製造装置。 A manufacturing apparatus for manufacturing a metal glass alloy pipe,
A mold formed by combining a pair of molds with semicircular grooves formed on a flat surface so that the grooves formed on the flat surfaces face each other, and extending in a length direction that matches the vertical direction A copper mold having a hollow portion, or a water-cooled copper mold having a columnar hollow portion extending in the length direction corresponding to the vertical direction ;
Means for melting the metallic glass alloy material constituting the pipe;
Compression means for compressing the gas;
Using the gas compressed by the compression means, at a pressure corresponding to the thickness of the pipe to be manufactured, from the nozzle disposed in the upper part of the mold to the hollow part of the mold, the molten metal in the nozzle By injecting all of the glass alloy material and passing the molten metal glass alloy material downward through the hollow portion at a predetermined speed corresponding to the pressure of the injection, the mold for forming the hollow portion The molten metal glass alloy material is attached to a wall surface, and the molten metal glass alloy material attached to the wall surface is cooled and solidified by the mold, and the molten metal glass alloy material is melted on the mold wall surface forming the hollow portion. A pipe manufacturing apparatus having means for forming a film of a metallic glass alloy material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004093255A JP4633377B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | Pipe manufacturing method and manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004093255A JP4633377B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | Pipe manufacturing method and manufacturing apparatus |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005279658A JP2005279658A (en) | 2005-10-13 |
| JP2005279658A5 JP2005279658A5 (en) | 2007-02-08 |
| JP4633377B2 true JP4633377B2 (en) | 2011-02-16 |
Family
ID=35178593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004093255A Expired - Fee Related JP4633377B2 (en) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | Pipe manufacturing method and manufacturing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4633377B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5632730B2 (en) * | 2010-12-15 | 2014-11-26 | 株式会社牛越製作所 | Metal glass injection molding method and injection molding apparatus |
| WO2013023379A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for fabricating bulk metallic glass tube, tube fabricated and coriolis flowmeter equipped with the tube |
| CN106903291B (en) * | 2017-04-05 | 2019-05-07 | 广东工业大学 | Copper mold for preparing bulk amorphous alloy by vacuum suction casting method and preparation method thereof |
| CN112974775B (en) * | 2021-01-23 | 2022-07-15 | 郑州大学 | Die, device and method for producing amorphous alloy tube |
| KR102483837B1 (en) * | 2022-05-17 | 2023-01-03 | (주) 현대알루미늄 | Pipe casting apparatus and pipe assembly manufactured using the same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05253656A (en) * | 1992-03-11 | 1993-10-05 | Daido Steel Co Ltd | Amorphous metal tubular product manufacturing method |
| JP3350768B2 (en) * | 1993-11-15 | 2002-11-25 | エヌイーシートーキン株式会社 | Pipe manufacturing method |
| JP3746840B2 (en) * | 1996-06-05 | 2006-02-15 | 日本原子力研究所 | Precision casting |
-
2004
- 2004-03-26 JP JP2004093255A patent/JP4633377B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005279658A (en) | 2005-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101774009B (en) | Device and method for shaping amorphous alloy thin-wall slim pipe | |
| JP5227979B2 (en) | Thermoplastic casting of amorphous alloys | |
| CN1087668C (en) | Method and apparatus for production of amorphous alloy article formed by metal mold casting under pressure | |
| EP3075465B1 (en) | Device and process for casting forming of amorphous alloy component | |
| JP4463770B2 (en) | Manufacturing method of physical quantity detector | |
| Pavuna | Production of metallic glass ribbons by the chill-block melt-spinning technique in stabilized laboratory conditions | |
| JP4633377B2 (en) | Pipe manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| CN104096845B (en) | A kind of method preparing glassy metal particle and device thereof | |
| CN100545294C (en) | Amorphous alloy with excellent fatigue strength | |
| CN107132153B (en) | A kind of measurement method of liquid metal density measuring device | |
| CN101193827A (en) | Glass forming molds and methods | |
| Lu et al. | Effect of particle size and sintering temperature on densification during coupled multifield-activated microforming | |
| CN108342666A (en) | High entropy magnetically soft alloy of a kind of FeCoNi bases with high-ductility and preparation method thereof | |
| KR20030030928A (en) | Hollow cast article with slit, method and apparatus for production thereof | |
| JP4343313B2 (en) | Metal glass manufacturing method and apparatus | |
| WO2021137708A1 (en) | Method and device for directional crystallization of castings with oriented or monocrystalline structure | |
| Pawlik et al. | Investigation of the cooling rate in the suction casting process | |
| CN104209489B (en) | A kind of hardware that realizes moves the device of minute-pressure type casting moulding | |
| CN112792358A (en) | Melt flow control method and device for extrusion deposition molding | |
| CN109628856A (en) | Iridium amorphous alloy wire and preparation method thereof | |
| WO2013023379A1 (en) | Method and apparatus for fabricating bulk metallic glass tube, tube fabricated and coriolis flowmeter equipped with the tube | |
| CN106903266B (en) | A kind of glass-coated suspension deep undercooling rapid directional solidification device and solidification method thereof | |
| CN109825780A (en) | A method of improving Fe-based amorphous alloy/nanometer crystal alloy melt viscosity | |
| Slamet et al. | Effect of Composition and Pouring Temperature of Cu-Sn Alloys on The Fluidity and Microstructure by Investment Casting | |
| JP2005279658A5 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061218 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061218 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070402 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090804 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091002 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091104 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091225 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100209 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100510 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100628 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100720 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100921 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101109 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101117 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4633377 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |