專利名稱：生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的方法和裝置。本發(fā)明尤其關(guān)于一種金屬模鑄技術(shù)，尤其是可用于用非晶體的合金(金屬玻璃)的金屬模鑄來生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品、尤其是套管和毛細管類的光學連接器構(gòu)件的小孔成形技術(shù)。
作為一種具有小孔并要求高的尺寸精度的模制品的典型例子，可引用光學連接器的套管或毛細管。
現(xiàn)參見附圖來說明，

圖1表示一整塊結(jié)構(gòu)的光學連接器套管10，它包括毛細管部分11和凸緣部分12。該套管10的毛細管部分11具有延其軸形成的小直徑的通孔13，該小孔宜用于插入光導纖維17(或涂有塑料薄膜的光學纖維的基礎(chǔ)線)，還具有凸緣部分12，它具有沿其軸向形成的大直徑通孔14，該通孔宜插入帶護套的光導纖維16(包有護套的光導纖維)。小直徑的通孔13和大直徑的通孔14通過一傾斜部分15相互連接。成對的光導纖維17、17的連接是通過下列方法得到的把已經(jīng)插入并已連接的光導纖維的套管10、10的端部貼靠在一起，插入裂開的套筒18中。這樣做的結(jié)果，使光導纖維17、17具有貼靠并連接的前端，它們的軸相互對準。
圖2表示另一種形式的光學連接器套管10a，它包括一個毛細管部分11a和作為一個獨立構(gòu)件的凸緣部分12a。
光導纖維插入的小孔的直徑取決于套管的類型，例如，SC型毛細管(套管)具有的小孔的直徑為0．126mm，長度為10mm。
以前，套管是用如二氧化鋯類的陶瓷材料制造的。在套管中的小孔的形成是通過注射模制預成形具有較小孔的陶瓷材料的套管半成品、煅燒陶瓷材料的套管的半成品、然后使煅燒后的陶瓷材料的半成品線狀搭接形成具有特殊尺寸成品。另外，生產(chǎn)陶瓷材料的套管除了上述的內(nèi)徑加工外，還包括許多機械加工步驟，如外徑的研磨加工和將前端加工成圓形凸面(PC加工)等。因此，該生產(chǎn)方法要的時間長，生產(chǎn)成本較大。
作為一種能解決上述問題的方法，本申請的受讓人已建議了一種方法，將在金屬模鑄方法基礎(chǔ)上的一般技術(shù)與玻璃相變區(qū)存在的非晶體合金結(jié)合，使非晶體合金的模制件滿足預定的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，并由簡單的方法高效地批量生產(chǎn)，即使制品具有如復雜形狀的光學連接器套管或制品那樣具有的小孔，也能滿足要求[日本專利申請公開(早期公開)NO．10-186176]。在該專利文獻公開的具有小孔的非晶體合金模制品的生產(chǎn)方法中，小孔的形成基本上是將能生產(chǎn)非晶體合金的熔化的材料高速注入具有芯棒組的模腔，然后從得出的鑄造產(chǎn)品中拉出芯棒以形成小孔。
為了制造具有小孔的鑄造制品，通常采用一根均勻涂覆有可脫落介質(zhì)的芯棒。由于可脫落介質(zhì)在芯棒與熔化金屬接觸時迅速揮發(fā)，氣泡或瑕疵留在鑄造制品內(nèi)，另外也不能均勻而恒定地控制可脫落介質(zhì)的揮發(fā)方向，因此會產(chǎn)生小孔的尺寸精度比要求的要差的問題。相反地，當鑄造期間注射壓力減小以得到具有高精度的鑄造制品時，又會出現(xiàn)其它問題，如由于鑄造材料和形成小孔的芯棒之間沒有任何間隙，芯棒就不能從鑄造產(chǎn)品中拉出。另外，在鑄造期間或鑄造后的拉出芯棒的操作中有可能擦傷芯棒的表面甚至損壞芯棒。由于芯棒是內(nèi)燒結(jié)的硬金屬或粘接的碳化物制成，因此很貴，擦傷或損壞芯棒使之不能重復使用是增大制品成本的一個重要因素。
這些問題對光學連接器套管或毛細管來說不是特有的，但普遍存在于模鑄具有小孔的金屬模制品中。
因此，本發(fā)明的基本目的在于提供一種能在短時間內(nèi)、低成本、高生產(chǎn)率地生產(chǎn)鑄造制品的方法和裝置，它可消除由鑄造后從鑄造產(chǎn)品中拉出芯棒的困難而引起的各種問題和上述芯棒的壽命問題。
本發(fā)明的進一步的特殊目的在于提供一種方法和裝置，它采用簡單的方法使模制品滿足預定的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，即使制品是具有細長小孔的非晶體合金的模制品，也能提供便宜的具有小孔的非晶體合金的模制品，尤其是套管或毛細管類的光學非晶體連接器；并且制品在使用壽命、機械強度、抗沖擊等方面性能優(yōu)良。
為達到上述目的，本發(fā)明的第一個方面是提供一種生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的方法。
按照本發(fā)明的方法的第一個實施例，其特征在于在熔化金屬的鑄造中，熔化的金屬注入具有預先設(shè)入的、所要求的截面形狀的線性芯件的金屬模腔中，以此來生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品，一個具有用表面涂覆或處理的表面薄膜的線性芯件用作該線性芯件，在鑄造后將線性芯件從鑄造產(chǎn)品中拉出以在鑄造產(chǎn)品中形成基本等于線性芯件截面形狀的小孔。在此情況下，優(yōu)選的形式做成在鑄造后從制品中拉出芯線時，使表面薄膜的一部分或全部剝脫，因此使線性芯件能從鑄造產(chǎn)品中拉出。
本發(fā)明的第二個實施例的特征在于該方法包括將熔化的金屬注入金屬模的模腔中，金屬模具有預先設(shè)在其中的所需要的截面形狀的線性芯件，由此來生產(chǎn)一鑄造產(chǎn)品，將線性芯件從鑄造產(chǎn)品中拉出以形成具有線性芯件截面形狀的小孔，該線性芯件做成在鑄造后從鑄造產(chǎn)品中拉出時，在拉出方向上彈性變形，使其直徑小于原直徑，因此，使線性芯件可從鑄造產(chǎn)品中拉出。
本發(fā)明的第二個方面是提供一種生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的裝置，其特征在于它包括一個具有腔的金屬模，模腔確定制品的外形，一個具有中心孔的可移動的圓柱形導向件，它可滑動地放置在模具中，從而可伸入模腔和從其中縮回；一個穿過圓柱形導向件的中心孔的設(shè)在模具中的線性芯件；最好還包括加上拉力載荷的裝置，加到線性芯件的縱向的拉力載荷最好不大于1960N／mm2。
通過使用上述方法和裝置，能以高生產(chǎn)率來制造具有小孔鑄造制品、特別是非晶體合金模制品、尤其是光學連接器的套管或毛細管。
通過下面參照附圖的描述可以更加清楚本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點，其中圖1是不完全的剖視圖，它表示包括毛細管部分和凸緣部分的整塊結(jié)構(gòu)的光學連接器套管，
圖2是不完全的剖視圖，它表示包括毛細管部分和作為獨立構(gòu)件的凸緣部分的另一光學連接器套管；圖3A～3C是不完全的剖視圖，它表示生產(chǎn)本發(fā)明的鑄造制品步驟的一個實施例，圖4是不完全的剖視圖，它表示采用涂有面膜的線性芯件的本發(fā)明方法的另一實施例，圖5是不完全的剖視圖，它仍表示采用易對彈性變形敏感的材料制造的線性芯件的本發(fā)明方法的又一實施例，圖6是不完全的剖視圖，它表示生產(chǎn)本發(fā)明鑄造制品的裝置的又一實施例，圖7是一個剖視圖，它表示采用圖6裝置生產(chǎn)的模制品。
有鑒于在鑄造后從鑄造產(chǎn)品中拉出線性芯件會發(fā)生困難、或由上述線性芯件的壽命方面引起的問題，本發(fā)明的生產(chǎn)鑄造制品的方法改進了線性芯件的抽拉特征。采用下面的方法可改進鑄造后的線性芯件的抽拉特征。在下面的描述中，線性芯件被稱為“線”。
(1)使線經(jīng)受表面涂覆或表面處理的方法。
該方法是用易剝離的薄膜來涂覆線的表面、或采用在生產(chǎn)期間預計會形成面膜的線、從而使作為線性芯件的線易于與鑄造產(chǎn)品分開。采用該方法，當從鑄造產(chǎn)品中拉出線時，表面薄膜部分或全部地從線上剝離，因為線的表面薄膜緊密地附著到鑄造產(chǎn)品上，因此僅線從鑄造產(chǎn)品上分開。結(jié)果在鑄造制品上形成具有線的剖面形狀的小孔。
上述線的表面薄膜可用沉積材料的方法來形成，例如采用物理蒸汽沉積法(PVD)和化學蒸汽沉積法(CVD)或采用如電鍍、無電敷鍍、金屬的熱浸漬在線表面沉積氧化物、氮化物和碳化物。當線是由活性金屬材料制成時，可以使用具有一定含量的氧化物、氮化物或碳化物薄膜的線，不必在生產(chǎn)過程中進行熱處理。所要求的薄膜厚度范圍就薄膜的可剝離特性和線的抽拉特性來說約為0．5μm～100μm。在該方法中，多種材料可用作線材料。在其它線材中，具有極佳熱阻的鈦基合金被證實是具有特別的優(yōu)越性的。
(2)使用彈性線或超彈性線的方法。
該方法使用作為線(線性芯線)的具有高彈性限的線。通過采用這種線，當線從鑄造產(chǎn)品中拉出時在拉伸方向產(chǎn)生彈性變形，因此它的直徑相對于在鑄造產(chǎn)品中形成的小孔來說變得較小，結(jié)果，由于在線和鑄造產(chǎn)品之間出現(xiàn)的間隙，所以線可從鑄造產(chǎn)品中拉出，在鑄模制品中形成線的截面形狀的小孔。作為上面所述的線，可以采用彈性材料、高拉伸強度的鋼和超彈性材料(Ni-Ti超彈性合金等)。
上述方法(1)和(2)有時可以聯(lián)合使用。
按照本發(fā)明，為了在線放在金屬模腔中或在鑄造過程中保護線(線性芯件)，可以使用具有可移動的圓柱形導向件的金屬模，該導向件放置在模子中可以滑動，從而伸入模腔和從腔中抽回。當線放置在與圓柱形導向件一起的模腔中時，線穿過導向件的中心孔，在線的長度方向上所加的拉伸載荷最好不大于1960牛頓／毫米2。通用使用這種圓柱形導向件，覆蓋有導向件的部分線受到保護，不與熔化的金屬接觸，與鑄造產(chǎn)品接觸的線的表面積變小，結(jié)果減小了抽拉步驟期間擦傷或損壞線的可能性。另外，由于拉伸載荷加到線上，就可防止在熔化的金屬注入模腔中時線可能出現(xiàn)彎曲。因此，就可制成具有高精度小孔的鑄造制品。另外，本方法還可和上述方法的一種或兩種聯(lián)合使用。
線的尺寸可按所要求的小孔的直徑進行變化。在光學連接器構(gòu)件的情況下，線的尺寸設(shè)定成直徑為0．025mm～1mm的范圍。
雖然在本發(fā)明的方法中使用的鑄造材料不必限于任何特殊物質(zhì)，但可以是通常的鑄造方法中使用的任何材料，可優(yōu)先使用含有體積比至少為50％的非晶相的非晶體合金。在本說明書的其它非晶體合金中，可優(yōu)先采用具有由下列通用公式(1)～(6)中之一表示的成分的非晶體合金。
M1aM2bLncM3dM4eM5f…(1)其中M1代表兩種元素、Zr和Hf的一種或兩種；M2代表從下組中選出的至少一種元素Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Nb，Ti，V、Cr、Zn、Al和Ga，Ln代表從下組中選出的至少一種元素Y、La，Ce、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb和Mm(Mish金屬稀土元素聚集體)；M3代表從下組中選出的至少一種元素Be、B、C、N和O；M4代表從下組中選出的至少一種元素Ta，W和Mo；M5代表從下組中選出的至少一種元素Au、Pt、Pd和Ag；a，b，c，d，e和f代表原子的比例，它們分別滿足25≤a≤85，15≤b≤75，0≤c≤30，0≤d≤30，0≤e≤15，和0≤f≤15。
上述非晶體合金包括由下列通式(1-a)～(1-p)代表的合金。
M1aM2b…(1-a)由于M2元素和Zr或Hf共存，故這種非晶體合金具有很大的混合負焓和良好的非晶體結(jié)構(gòu)的可加工性。
M1aM2bLnc…(1-b)將稀土元素加到由上述通式(1-a)代表的合金中，作為這種非晶體合金，增強了非晶體結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。
M1aM2bM3d…(1-c)M1aM2bLncM3d…(1-d)用具有小原子直徑的M3元素(Be，B，C，N或O)來填充在非晶體結(jié)構(gòu)中的間隙，作為這類非晶體合金，使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并增強了非晶體結(jié)構(gòu)的可生產(chǎn)性。
M1aM2bM4e…(1-e)M1aM2bLncM4e…(1-f)M1aM2bM3dM4e…(1-g)M1aM2bLncM3dM4e…(1-h)將高熔點金屬M4(Ta，W或Mo)加到上述合金中，作為這類非晶體合金，在不影響非晶體結(jié)構(gòu)的可生產(chǎn)性的情況下增強了抗熱和抗腐蝕性。
M1aM2bM5f…(1-i)M1aM2bLncM5f…(1-j)M1aM2bM3dM5f…(1-k)M1aM2bLncM3dM5f…(1-1)
M1aM2bM4eM5f…(1-m)M1aM2bLncM4eM5f…(1-n)M1aM2bM3dM4eM5f…(1-o)M1aM2bLncM3dM4eM5f…(1-p)這類非晶體合金含有貴金屬M5(Au，Pt，Pd，或Ag)，即使出現(xiàn)結(jié)晶體它們也不易碎裂。
Al1000-g-h-iLngM6nM3i…(2)其中Ln代表從下組中選出的至少一種元素Y，La，Ce，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Yb和Mm；M6代表從下組中選出的至少一種元素Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta和W；M3代表從下組中選出的至少一種元素Be，B，C，N和O；g，h，和i代表這些原子的比例，它們分別滿足30≤g≤90，0≤h≤55，和0≤i≤10。
上述非晶體合金包括由下列通式(2-a)和(2-b)代表的合金。
AI100-g-hLngM6h…(2-a)這種非晶體合金具有很大的混合負焓和良好的非晶體結(jié)構(gòu)的可生產(chǎn)性。
AI100-g-h-iLngM6hM3i…(2-b)這種非晶體合金具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并增強了非晶體結(jié)構(gòu)的可生產(chǎn)性，這是由于用具有小原子直徑的M3元素(Be，B，C，N，或O)來填充非晶體結(jié)構(gòu)中的間隙。
Mg100-pM7p…(3)其中M7代表從下組元素中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；P代表落入范圍為5≤p≤60內(nèi)的原子比例。
這種非晶體合金具有較大的混合負焓和非晶體結(jié)構(gòu)的可生產(chǎn)性。
Mg100-g-rM7qM8r…(4)其中M7代表從下組元素中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；M8代表從下組元素中選出的至少一種元素Al，Si和Ca；q和r代表分別滿足1≤g≤35和1≤r≤25的原子比例。
在這種合金中，用具有小原子直徑(Al，Si或Ca)的M8元素來填充上述通式(3)的合金的非晶體結(jié)構(gòu)的間隙，就使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并增強了非晶體結(jié)構(gòu)的可生產(chǎn)性。
Mg100-q-sM7qM9s…(5)Mg100-q-r-sM7qM8rM9s…(6)其中M7代表從下組元素中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；M8代表從下組元素中選出的至少一種元素Al，Si和Ca；M9代表從下組元素中選出的至少一種元素Y，La，Ce，Nd，Sm和Mm；q，r和s代表分別滿足1≤q≤35，1≤r≤25，和3≤s≤25的原子比例。
將稀土元素加到上述通式(3)和(4)的合金中，對這類非晶體合金來說增強非晶體結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。
在上述其它非晶體合金中，在玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和結(jié)晶溫度(Tx)之間具有很廣泛的差異的Zr-TM-Al和Hf-TM-Al(TM過渡金屬元素)非晶體合金呈現(xiàn)很高的強度和抗腐蝕性，具有廣泛的過冷液體區(qū)(玻璃轉(zhuǎn)變區(qū))，在Zr-TM-Al非晶體合金的情況下，具有不少于30K的ΔTx=Tx-Tg、不少于60K的非常廣泛的過冷液體區(qū)。在上述溫度范圍內(nèi)，這些非晶體合金呈現(xiàn)出非常令人滿意的可加工性，即使壓力不大于數(shù)十Mpa的情況下仍呈粘性流體。它們的特征在于它們易于生產(chǎn)并很穩(wěn)定，這是由下列事實證實的，即使采用冷卻速率在數(shù)十K／s的量級上的鑄造方法，它們?nèi)钥勺龀煞蔷w的塊狀材料。通過采用玻璃轉(zhuǎn)變范圍中的粘性流體，這些合金產(chǎn)生非晶體材料并能確切按照金屬模的模制腔的尺寸和形狀進行復制。
在本發(fā)明中采用的Zr-TM-Al和Hf-TM-Al非晶體合金雖然在合金成份和確定方法上可以有變化，但它們具有很大范圍的ΔTx。例如，Zr60Al15CO2．5Ni7．5Cu15合金(Tg652K，Tx768K)具有如116K的非常廣泛的ΔTx。它還提供了非常令人滿意的可氧化性，即使完全加熱到Tg的高溫它也幾乎不氧化。這種合金在從室溫到臨近Tg的溫度上的韋氏硬度高達460(DPN)，拉伸強度高達1600MPa，彎曲強度高達3000MPa。這種合金的熱膨脹系數(shù)α在從室溫到臨近Tg溫度小到1×10-5／k，揚氏模量是91Gpa，壓縮狀態(tài)的彈性極限超過4～5％。另外，該合金的韌性高到其charpy沖擊值在60-70KJ／m2的范圍內(nèi)。這種合金在呈現(xiàn)上述的高強度性能的同時，在它加熱到玻璃轉(zhuǎn)變范圍時還具有低到臨近10MPa的流動壓力。因此，這種合金的特征是非常易于加工，用很低的壓力就能制成形狀復雜的微小零件和高精度零件。另外，由于具有所謂的玻璃(非晶體)物質(zhì)的性質(zhì)，這種合金的特征是成品的制造時可具有極高光滑度的表面，并基本上沒有在晶狀合金的變形期間，在表面上出現(xiàn)滑移帶時而出現(xiàn)的形成臺階的可能性。
通常非晶體合金在它被加熱到玻璃轉(zhuǎn)變范圍并長時間保持在該范圍內(nèi)時就開始結(jié)晶。相反地，具有如上所述的廣泛的ΔTx范圍的上述合金當溫度保持在適當選擇的ΔTx范圍內(nèi)時則具有穩(wěn)定的非晶體相，在長達兩小時的期間避免出現(xiàn)任何晶體。因此，這類晶體的使用者不必擔心在標準的模制過程中出現(xiàn)結(jié)晶。
上述合金在從熔化狀態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中完全能顯現(xiàn)這些特性。通常，制造非晶體合金需要迅速冷卻，與此相反，上述合金允許從熔化狀態(tài)以冷卻速率約10K／秒、很容易地生產(chǎn)單個非晶體相的塊狀材料，接著形成的固態(tài)塊狀材料具有很光滑的表面。這種合金具有的傳遞性使得即使在金屬模具的表面上因拋光而出現(xiàn)微米級的劃傷都能很好地復制出來。
因此，當上述合金用作鑄造材料時，用以生產(chǎn)模制品的金屬模具僅要求將其表面調(diào)制成能滿足模制品預期的表面質(zhì)量就行，這是因為鑄造制品完全能復制出金屬模具的表面質(zhì)量。因此，在一般的金屬模具的鑄造方法中，這種合金可以省略或取消調(diào)制模制品的尺寸和表面粗糙度的步驟。
上述非晶體合金的特性包括下列特性的聯(lián)合較低的硬度、高的拉伸強度、高的彎曲強度、較低的楊氏模量、高彈性極限、高抗沖擊性、高抗磨性、表面光滑及高精度的可鑄造性或加工性，這些特性使這類合金可用作各種場合的模制品材料，如用作光學連接器的套管或套筒。另外，非晶體合金具有高精度的可鑄造性及可機械加工性，還具有極佳的能復制模腔形狀可傳遞性，因此就可采用適當制備的模具、用簡單的生產(chǎn)過程的具有高的整體生產(chǎn)率的金屬模鑄方法和模制方法制造出滿足尺寸規(guī)定、尺寸精度和表面質(zhì)量的模制品。非晶體合金的極佳的可傳遞性能完全復制模具腔的形狀，這意味著在模腔表面和鑄造產(chǎn)品之間幾乎沒有間隙。因此這個事實就提出了下面的問題，即當芯棒從模具中抽出時，由于用于形成小孔內(nèi)的芯棒如上所述，細長到不具有足夠的強度因此芯棒會受到損傷或斷裂。本發(fā)明解決了這個問題，它可特別有利地用于生產(chǎn)具有小孔的非晶體合金的模制品。
當用金屬材料來生產(chǎn)本發(fā)明的鑄造制品時，除了上述非晶體合金外，還可有利地采用下列合金作為壓鑄件Al基合金、Mg基合金、Zn基合金、Fe基合金、Cu基合金和鈦基合金等。這類作壓鑄件的合金可用于普通的鑄造方法中，與通常用于生產(chǎn)光學連接器構(gòu)件的陶瓷和非晶體合金相比它們比較便宜。通過采用這類合金作壓鑄件，可以用一臺壓鑄機在金屬模具的壓力下模制合金，由此就可很容易地生產(chǎn)出光學連接器構(gòu)件。
對用作壓鑄件的Al基合金而言、按照JIS(日本工業(yè)標準)的分級符號ADC1，ADC5和ADC12的Al-Si，Al-Mg，Al-Si-Cu或Al-Si-Mg鋁合金，可優(yōu)先采用，在上述其它合金中，ADC12證明是特別有利的。同樣，對用作壓鑄件的Mg基合金而言，可優(yōu)先采用MDC1A，MDC2A和MDC3A的Mg-Al或Mg-Al-Zn鎂合金，在上述其它合金中，MDC1A證明是特別有利的。對用作壓鑄件的Zn基合金而言、可優(yōu)先采用AG40A、AG41A和高Mn合金的Zn-Al、Zn-Al-Cu、Zn-Al-Cu-Mg或Zn-Mn-Cu鋅合金，在上述其它合金中，高Mn合金證明是非常有利的。對于Fe基合金而言，可采用灰鑄鐵、奧氏體鑄鐵、和不銹鑄鋼。在上述其它合金中，不銹鑄鋼證明是特別有利的。對Cu基合金而言，可采用黃銅、青銅和鋁青銅。在上述其它合金中，鋁青銅證明是特別有利的。鈦合金的典型例子包括α型合金、β型合金和α+β型合金。在上述其它合金中，α+β型合金證明是非常有利的。
在上述其它合金中，由下列通式表示的Fe-M-X合金證明是特別有利的
FexMyXz其中M代表Ni和／或Co，X代表從下組元素中選出的至少一種元素Mn，Si，Ti，Al和C；X，Y和Z表示重量百分比，其范圍為30≤Y≤40，0≤Z≤10，X是包括不可避免的雜質(zhì)的余額。由于由上述通式代表的Fe-M-X合金允許進行高尺寸精度的機械加工、并且它的熱膨脹系數(shù)接近光導纖維的熱膨脹系數(shù)，它們很適用于將光導纖維固定在其中的套管的材料。
下面將參照附圖更具體地描述本發(fā)明的一些實施例。
圖3A說明實施生產(chǎn)本發(fā)明的具有小孔的鑄造制品的方法和裝置的結(jié)構(gòu)。在圖3A、3B中，參照數(shù)字1表示可拆開的金屬模，該模具有宜確定產(chǎn)品外尺寸的腔2，3代表一根細長線(線性芯件)，該線曾經(jīng)過表面涂覆或表面處理，或是由高彈性極限的材料制成的線(線性芯件)。
模具1可由如銅、銅合金、燒結(jié)的硬金屬或燒結(jié)的碳化物制成，在模具1中可設(shè)有允許冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)的流體、氣體等流動的流動通道。線3的表面可涂覆Ti2、TiN、TiC等薄膜，或線3用彈簧鋼、高拉伸強度的鋼和超彈性材料制成、或采用具有上述兩種聯(lián)合特性的材料制成。
有時為了防止熔化的金屬形成氧化膜，最好將該裝置安置在真空中或如Ar氣體的惰性氣體的氛圍中，或者在熔化金屬的注射區(qū)建立惰性氣體流。
在這種鑄造制品的生產(chǎn)中，將熔化的金屬(未示出)注入模具1的腔2中來鑄造一個產(chǎn)品。在模具冷卻到模具的溫度低到不高于熔化金屬的熔點(不高于非晶體合金情況下的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg)時，模具1分開，以拔出固定線3的鑄造產(chǎn)品4，如圖3B所示。
此后，將線3從制成的鑄造產(chǎn)品中拉出以得到如圖3C所示的具有小孔5的鑄造制品4。
圖4表示一個實施例，它采用了涂覆如上所述的TiO2、TiN，TiC等的表面薄膜6的線3。通過采用預先涂有這種表面薄膜6的線3，當將線拉出時，由于表面薄膜6從線3上剝離，僅線3從鑄造制品7中拉出，因此形成小孔。
圖5表示采用一種線3的另一實施例，線3采用如彈簧鋼、高拉伸強度的鋼和超彈性材料等具有高彈性極限的材料制成。通過采用具有高彈性極限的材料制成的線3，當將線拉出時，由于線3本身的彈性變形，在線3和鑄造產(chǎn)品7之間形成小的間隙，結(jié)果使線3可從鑄造產(chǎn)品7中拉出而在鑄造產(chǎn)品中形成小孔。
圖6表示實施本發(fā)明的生產(chǎn)鑄造制品的方法和裝置的另一模式的結(jié)構(gòu)。在圖6中，參照數(shù)字8表示可移動的圓柱形導向件，它可在模具中滑動，從而伸入和拉出模具1的腔2。線3和可移動的圓柱形導向件8一起、通過將線穿過導向件8的中心孔裝在模具1的腔2中。通過采用這種圓柱形導向件8，線3的內(nèi)導向件覆蓋的部分受到保護、不與熔化的金屬接觸，使線與鑄造產(chǎn)品接觸的表面區(qū)域變得很小，這樣就大大減小了拉出時損壞線3的可能性。
另外，由于在線3的縱向加上了拉伸載荷，在熔化的金屬在線3的橫向流入模具腔內(nèi)或在模具腔內(nèi)出現(xiàn)熔化金屬的紊流時，可有效防止線3的偶然出現(xiàn)的彎曲。這樣可以在鑄造制品上形成高精度的小孔。
圖7表示用上述圖6中所示裝置生產(chǎn)的鑄造制品4a，下部與鑄造制品分開。該鑄造制品4a具有小直徑部分5a和大直徑部分5b。大直徑部分5b的長度可根據(jù)可移動的圓柱形導向件8插入模具1的腔2內(nèi)的長度變化來人為地調(diào)節(jié)。有時小直徑部分5a可按要求受到線3的摩擦。
雖然在上述實施例中采用了在整個長度具有均勻直徑的細長線3，也可采用在拉伸方向逐步增加直徑的線(線性芯件)，從而形成在軸向內(nèi)徑逐步加大的小孔。另外，當采用如圖6所示的可移動的圓柱形導向件8時，通過采用具有各種截面形狀的導向件，可以形成具有各種截面形狀的小孔。雖然上面的描述是導向制造具有小孔的鑄造制品的實施例，通過調(diào)節(jié)線性芯件進入模具腔中的長度(插入長度)，也可以制造具有盲孔的鑄造制品。
按照本發(fā)明的方法和裝置，如上所述，由在鑄造后從鑄造產(chǎn)品中拉出線性芯件比較困難而引起的問題、或芯件的使用壽命問題消除了，可以以低成本、高生產(chǎn)率和在短時間內(nèi)生產(chǎn)出帶小孔的鑄造制品。這樣，本發(fā)明采用簡單的方法可使模制品滿足預定的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，即使生產(chǎn)的制品是具有細長孔的非晶體合金的模制品，也能提供一種便宜的具有小孔的非晶體合金的模制品，尤其是套管或毛細管類的光學傳導器構(gòu)件，這些制品的使用壽命、機械強度、抗沖擊等方面均很優(yōu)良。
現(xiàn)將參照操作示例更具體的描述本發(fā)明，這些示例均證實了本發(fā)明的特殊效果。
例1采用圖3A所示的裝置進行鑄造，不銹鋼線的直徑為0．1mm，用PVD方法在線上涂覆厚度為10μm的TiO2，具有成分為Zr55Al10Ni5Cu30和通過熔化相關(guān)的成分的金屬制成的合金在真空度為1．33×10-2Pa的真空下鑄造。所用的金屬模具有圓柱形的腔，其直徑為2．5mm，長度為10．5mm。在鑄造以后，從模具中取出鑄造產(chǎn)品，線以1．7mm／秒的速度從產(chǎn)品中拉出，以形成小孔。在此步驟中，拉力載荷是294N／mm2。按照用顯微鏡對形成的小孔的觀察，形成的小孔具有不銹鋼線的圓形截面的形狀。
例2采用類似于例1中所用的金屬模具來進行鑄造，鈦合金線的直徑為0．1mm，通過氧化在其表面上形成5μm厚的氧化膜。拉出載荷是98N／mm2。按照用顯微鏡觀察的形成的小孔，已證實形成的小孔具有鈦合金線的圓形截面形狀。
例3采用45Ni-55Ti的超彈性合金的線、用與上述方法相同的方法進行鑄造，線的直徑為0．1mm，其表面上形成4μm厚的氧化膜。拉出載荷是785N／mm2。按照用顯微鏡觀察的形成的小孔，已證實形成的小孔具有線的圓形截面形狀。
在公開這些操作實例的同時，本發(fā)明還可在不超出本發(fā)明基本精神或特征的情況下以其它特殊形式來實施。例如上面說明的方法采用具有一個模腔的金屬模以簡單的方法來制造鑄造產(chǎn)品，當然，本發(fā)明可采用具有兩個或多個模腔的金屬模來制造兩個或多個鑄造產(chǎn)品。本發(fā)明不僅限于上述模具尺寸、形狀和腔的數(shù)量的實施例，本發(fā)明也不僅限于上述應用的示例，因此，這些實施例和示例僅作說明用而不作限制用。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求、而不是由前面的說明書示出，因此在與權(quán)利要求等同的意思和范圍內(nèi)產(chǎn)生的各種改變均包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的方法，包括下列步驟將一根符合要求的截面形狀的線性芯件放在金屬模腔中，將熔化的金屬注入上述金屬模腔以生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品，從上述鑄造產(chǎn)品中拉出線性芯件，以形成具有線性芯件截面形狀的小孔，其中一根具有用表面涂覆或表面處理形成的表面薄膜的線性芯件用作上述線性芯件，線性芯件在鑄造后從鑄造產(chǎn)品中拉出，由此在鑄造產(chǎn)品中形成基本等于線性芯件的截面形狀的小孔。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其中上述線性芯件做成在鑄造后將線性芯件從鑄造產(chǎn)品中拉出時，部分或全部上述表面薄膜剝離上述線性芯件，由此使上述線性芯件從鑄造產(chǎn)品中拉出。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其中上述線性芯件的上述表面薄膜是包含上述線性芯件的氧化膜、氮化膜或碳化膜。
4．按照權(quán)利要求1～3中任何一個的方法，其中上述線性芯件由鈦基合金制成。
5．按照權(quán)利要求1～3中任何一個的方法，其中上述線性芯件的上述表面薄膜的厚度在0．5μm～100μm的范圍內(nèi)。
6．一種生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的方法，包括下列步驟將符合要求的截面形狀的線性芯件放置在金屬模腔中，將熔化的金屬注入上述模腔以生產(chǎn)鑄造產(chǎn)品，從鑄造產(chǎn)品中拉出上述線性芯件，以形成具有線性芯件截面形狀的小孔，其中上述線性芯件做成在鑄造后從鑄造產(chǎn)品拉出線性性芯件時，芯線在拉出方向發(fā)生彈性變形，因此使線性芯件能從鑄造產(chǎn)品內(nèi)拉出。
7．按照權(quán)利要求6的方法，其中上述線性芯件是由Ni-Ti超彈合金制造的。
8．按照權(quán)利要求1～3、6和7的任何一個的方法，其中上述線性芯件的直徑在0．025mm～1mm的范圍內(nèi)。
9．按照權(quán)利要求1～3、6和7的任何一個的方法，其中在熔化金屬注入上述模腔時，一個在拉出方向的拉伸載荷加到設(shè)在上述模具中的上述線性芯件上。
10．按照權(quán)利要求9的方法，其中上述拉伸載荷不大于1960N／mm2。
11．按照權(quán)利要求1～3、6和7的方法，其中上述鑄造材料是含體積比至少為50％的非晶體相的合金。
12．按照權(quán)利要求11的方法，其中上述合金基本是非晶體合金，它的成分由下列通式(1)～(6)中的一個表示M1aM2bLncM3dM4eM5f…(1)其中M1代表兩種元素Zr和Hf中的一種；M2代表從下組中選出的至少一種元素Ni，Cu，F(xiàn)e，Co，Mn，Nb，Ti，V，Cr，Zn，Al和Ga；Ln代表從下組中選出的至少一種元素Y，La，Ce，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Yb和Mm(Mish金屬稀土元素的聚集體)；M3代表從下組中選出的至少一種元素Be，B，C，N和O；M4代表從下組中選出的至少一種元素Ta，W和Wo；M5代表從下組中選出的至少一種元素Au，Pt，Pd和Ag；a，b，c，d，e和f代表原子百分比，它們分別滿足25≤a≤85，15≤b≤75，0≤c≤30，0≤d≤30，0≤e≤15，和0≤f≤15，Al100-g-h-iLngM6nM3i…(2)其中Ln代表從下組中選出的至少一種元素Y，La，Ce，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Yb和Mm；M6代表從下組中選出的至少一種元素Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta和W；M3代表從下組中選出的至少一種元素Be，B，C，N和O；g，h和i代表原子百分比，它們分別滿足30≤g≤90，0≤h≤55，和0≤i≤10，Mg100-pM7p…(3)其中M7代表從下組中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；P代表原子百分比，其范圍為5≤p≤60，Mg100-q-rM7qM8r…(4)其中M7代表從下組中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；M8代表從下組中選出的至少一種元素Al，Si和Ca；g和r代表原子的百分比，它們分別滿足1≤q≤35和1≤r≤25，Mg100-q-sM7qM9s…(5)其中M7代表從下組中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；M9代表從下組中選出的至少一種元素Y，La，Ce，Nd，Sm和Mm；q和s代表原子的百分比，它們分別滿足1≤q≤35和3≤s≤25；和Mg100-q-r-sM7qM8rM9s…(6)其中M7代表從下組中選出的至少一種元素Cu，Ni，Sn和Zn；M8代表從下組中選出的至少一種元素Al，Si和Ca；M9代表從下組中選出的至少一種元素Y，La，Ce，Nd，Sm和Mm；q，r和s代表原子百分比，它們分別滿足1≤q≤35，1≤r≤25，和3≤s≤25。
13．按照權(quán)利要求1～3、6和7中任何一個的方法，其中上述鑄造材料是從下組中選出的一種壓鑄合金Al基合金，Mg基合金，Zn基合金，F(xiàn)e基合金，Cu基合金和鈦合金。
14．按照權(quán)利要求1～3，6和7中任何一個的方法，其中上述鑄造制品是用以插入或固定光導纖維的光學連接器構(gòu)件。
15．一種用以生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的裝置，包括具有一模腔的金屬模，模腔確定了制品的外形，一個具有中心孔的可移動的圓柱形導向件，該導向件可滑動地安置在上述模具中，從而可伸入模腔或從其中拉回，設(shè)在上述模具中的線性芯件穿過上述圓柱形導向件的中心孔。
16．按照權(quán)利要求15的裝置，還包括將不大于1960N／mm2的拉伸載荷加到上述線性芯件的縱向上的裝置。
全文摘要
一種生產(chǎn)具有小孔的鑄造制品的方法,包括下列步驟:將線性芯件(3)裝在金屬模(1)腔(2)中,將熔化的金屬注入腔中,從鑄成的產(chǎn)品(4)中拉出芯件以形成小孔(5,5a,5b)。線性芯件具有用表面涂覆或處理形成的薄膜(6),這種在從鑄件產(chǎn)品中拉出線性芯件時,薄膜部分或全部地與芯件剝離。另外將線性芯件做成在將它從鑄造產(chǎn)品中拉出時,在拉伸方向發(fā)生彈性變形,使它的直徑小于原來的直徑。
文檔編號C22C1/00GK1294951SQ0013380
公開日2001年5月16日 申請日期2000年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月4日
發(fā)明者山口正志, 佐藤正紀, 長浜秀信 申請人:Ykk株式會社