DE112013004945T5

DE112013004945T5 - Precision casting mold and process for its production

Info

Publication number: DE112013004945T5
Application number: DE112013004945.7T
Authority: DE
Inventors: Hidetaka Oguma; Kazutaka Mori; Ikuo Okada; Sachio Shimohata
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-06-25
Also published as: US20150283601A1; JP6095933B2; WO2014057903A1; JP2014076456A

Abstract

Es wird eine Feingussform geschaffen, die zur Herstellung eines Gusserzeugnisses verwendet wird. Die Feingussform umfasst einen Kern, der eine Gestalt aufweist, die einem inneren hohlen Teil des Gusserzeugnisses entspricht, und eine Außenform, die einer Gestalt einer äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses entspricht, wobei die Außenform aus Folgendem gebildet ist: aus einer Grundschicht (erster getrockneter Film) 101A, die an einer inneren Umfangsfläche gebildet ist und aus einem Aufschlämmungsfilm gebildet ist, der durch das Trocknen einer Feingussform-Aufschlämmung hergestellt wird, die monodispergierte ultrafeine Aluminiumoxidpartikel (Al2O3) mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder darunter umfasst; und aus einer mehrlagigen Verstärkungsschicht 105A, die an der Außenseite der Grundschicht (erster getrockneter Film) 101A gebildet wird, indem wiederholt eine erste Verstärkungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 gebildet wird, die erzielt wird, indem eine aus der Feingussform-Aufschlämmung bestehende Aufschlämmungsschicht 102 und eine Stuckschicht 103, bei der ein Stuckmaterial an die Aufschlämmungsschicht 102 angelagert ist, gebildet und getrocknet werden.It is created a precision casting mold, which is used for the production of a cast product. The investment casting mold comprises a core having a shape corresponding to an inner hollow part of the molded product and an outer shape corresponding to a shape of an outer peripheral surface of the molded product, the outer shape being formed of: a base layer (first dried film) 101A formed on an inner peripheral surface and formed of a slurry film prepared by drying a investment casting slurry comprising monodispersed ultrafine alumina (Al 2 O 3) particles having a particle size of 1.0 μm or less; and a multilayer reinforcing layer 105A formed on the outside of the base layer (first dried film) 101A by repeatedly forming a first reinforcing layer (second dried film) 104-1, which is obtained by forming one of the investment casting slurry Slurry layer 102 and a stucco layer 103, in which a stucco material is attached to the slurry layer 102, are formed and dried.

Description

Gebietarea

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Präzisionsgussform bzw. eine Feingussform und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to a precision casting mold and a precision casting mold and a method for their production.

Hintergrundbackground

Es gibt ein Präzisionsgussverfahren bzw. ein Feingussverfahren, das als Gussverfahren zur Herstellung eines Gusserzeugnisses bzw. eines gegossenen Erzeugnisses in dem Fall einer Herstellung eines Gusserzeugnisses mit hoher Präzision bzw. Genauigkeit verwendet wird. Beim Feingussverfahren wird, wie dies in der Patentliteraturstelle 1 offenbart wird, eine Aufschlämmung um eine so genannte verlorene Schaumstruktur (Wachsstruktur bzw. Wachsmodell) aufgetragen, das die gleiche Form wie der Formteil aufweist, anschließend wird eine erste Stuckschicht Staub- bzw. Mehlschicht) darauf aufgebracht, und anschließend wird dies einer Trocknungsbehandlung unterzogen. In der Folge werden die drei Vorgänge des Auftragens der Aufschlämmung, des Anlagerns des Stucks und des Trocknens wiederholt ausgeführt, wodurch eine Struktur hergestellt wird, die die Außenseite (Außenform) des Gusserzeugnisses bedeckt.There is a precision casting method used as a casting method for producing a cast product in the case of manufacturing a cast product with high precision. In the investment casting method, as disclosed in Patent Literature 1, a slurry is applied around a so-called lost foam structure (wax pattern) having the same shape as the molded part, followed by a first stucco layer of dust or flour layer thereon applied, and then this is subjected to a drying treatment. As a result, the three operations of applying the slurry, attaching the stucco, and drying are repeatedly carried out, thereby producing a structure covering the outside (outer shape) of the cast product.

Die Feingussform wird hergestellt, indem die Wachsstruktur in der Aufschlämmung angeordnet wird, die hauptsächlich Kieselsol enthält, indem die Aufschlämmung auf die Oberfläche der Wachsstruktur aufgebracht wird und indem die Aufschlämmung getrocknet wird.The investment casting mold is made by placing the wax structure in the slurry, which mainly contains silica sol, by applying the slurry to the surface of the wax structure and by drying the slurry.

Da die durch einen einzigen Vorgang aufgebrachte Aufschlämmungsschicht schwach und dünn ist, wird der Vorgang mehrmals, d. h. einige Male bis zu zehn Mal, wiederholt, um eine entsprechende Dicke zu erzielen. Darüber hinaus werden raue Partikel, genannt Stuckmaterial, durch Aufspritzen auf die Aufschlämmung aufgebracht, um den Trocknungsvorgang zu beschleunigen, rasch die entsprechende Dicke zu erzielen oder Trocknungsrisse zu verhindern. Daher wiederholen sich in der Querschnittsstruktur der Form eine dichte Schicht und eine Schicht mit rauen Partikeln.Since the slurry layer applied by a single operation is weak and thin, the process is repeated several times, i. H. several times up to ten times, repeatedly to achieve a corresponding thickness. In addition, rough particles, called stucco material, are applied by spraying on the slurry to accelerate the drying process, to quickly achieve the appropriate thickness or to prevent drying cracks. Therefore, a dense layer and a rough particle layer are repeated in the cross-sectional structure of the mold.

Beim Kieselsol handelt es sich zum Beispiel um eine Lösung, in der kugelförmige Siliciumdioxidpartikel mit einer Partikelgröße von etwa 20 nm dispergiert sind. Wenn die ultrafeinen Siliciumdioxidpartikel während des Trocknens auf die Oberfläche relativ feiner Partikel (einige Mikrometer bis zu vielen Mikrometern) und rauer Partikel (Stuck) (hunderte Mikrometer bis mehrere Millimeter) wie z. B. Zirkon oder Aluminiumoxid, die in der Aufschlämmung enthalten sind, aufgebracht werden und sich durch Trocknen und Wärmebehandlung eng mit diesen verbinden, wird die Gestalt der Gussform beibehalten, und diese bleibt auch fest, so dass sie als Gussform verwendet werden kann.The silica sol is, for example, a solution in which spherical silica particles having a particle size of about 20 nm are dispersed. When the ultrafine silica particles dry on the surface of relatively fine particles (a few microns to many microns) and rough particles (stucco) (hundreds of microns to several millimeters) such as. For example, zirconium or alumina contained in the slurry may be applied and intimately bonded thereto by drying and heat treatment, the shape of the casting mold is maintained, and it also remains strong so that it can be used as a casting mold.

Liste der zitierten DokumenteList of cited documents

Patentliteraturstelle 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2001-18033 Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2001-18033

ZusammenfassungSummary

Technisches ProblemTechnical problem

Im Allgemeinen ist es ausreichend, eine Form mithilfe des oben beschriebenen Kieselsols (Lösung, in der ultrafeine Siliciumdioxidpartikel dispergiert sind) herzustellen; es ist jedoch zum Beispiel bei der Herstellung einer unidirektional erstarrten Schaufel notwendig, ein Metall in geschmolzenem Zustand zu halten, um die Richtung der Kristallausfällung zu steuern. Dadurch verlängert sich die Zeit, während der eine hohe Temperatur (zum Beispiel etwa 1550°C) aufrechterhalten werden muss. Dabei tritt das Problem auf, dass sich das als Bindemittel dienende Siliciumdioxid aufgrund des Haltens der hohen Temperatur erweicht, was zu einer Verformung der Gussform führt.In general, it is sufficient to prepare a mold by means of the above-described silica sol (solution in which ultrafine silica particles are dispersed); however, for example, in the manufacture of a unidirectionally solidified blade, it is necessary to keep a metal in a molten state to control the direction of crystal precipitation. This prolongs the time during which a high temperature (for example, about 1550 ° C) must be maintained. There is a problem that the silica serving as a binder softens due to the high temperature holding, resulting in deformation of the mold.

Bei der hier erwähnten Herstellung einer unidirektional erstarrten Schaufel wird die Schaufel gewöhnlich hergestellt, indem die Form in einer Vakuumheizvorrichtung platziert wird, wo sie auf eine Temperatur erhitzt und auf einer Temperatur gehalten wird, die gleich oder höher als der Schmelzpunkt des geschmolzenen Metalls ist, wonach das geschmolzene Metall in die Form gegossen wird, und die Form aus der Heizvorrichtung genommen wird, wobei darauf geachtet wird, dass diese nach unten hin gezogen bzw. entnommen wird, so dass sich das geschmolzene Metall von unten her abkühlt und verfestigt.In the manufacture of a unidirectionally solidified blade as mentioned herein, the blade is usually made by placing the mold in a vacuum heater where it is heated to a temperature and maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the molten metal, followed by the molten metal is poured into the mold, and the mold is taken out of the heater, taking care to pull it down so that the molten metal cools and solidifies from below.

Daher wird zum Beispiel bei der Herstellung der unidirektional erstarrten Schaufel eine Form benötigt, die sich nicht verformt, selbst wenn sie über einen langen Zeitraum auf einer hohen Temperatur (zum Beispiel etwa 1550°C) gehalten wird.Thus, for example, in the manufacture of the unidirectionally solidified blade, a mold is required which does not deform even when held at a high temperature (for example, about 1550 ° C) for a long period of time.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Problems entwickelt, wobei ihr Ziel darin besteht, eine Feingussform, die sich nicht verformt, selbst wenn sie über einen langen Zeitraum auf einer hohen Temperatur gehalten wird, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.The present invention has been made in view of the above-described problem, the object of which is to provide a precision investment mold which does not deform even when kept at a high temperature for a long period of time, and a process for producing the same.

Lösung des Problems the solution of the problem

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Probleme eine Feingussform geschaffen, die zur Herstellung eines Gusserzeugnisses verwendet wird und die Folgendes umfasst: einen Kern, der eine Gestalt aufweist, die einem inneren hohlen Teil des Gusserzeugnisses entspricht; und eine Außenform, die einer Gestalt einer äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses entspricht, wobei die Außenform aus Folgendem gebildet ist: aus einer Grundschicht (prime layer), die an einer inneren Umfangsfläche gebildet ist und aus einem Aufschlämmungsfilm gebildet ist, der durch das Trocknen einer Feingussform-Aufschlämmung mit monodispergierten ultrafeinen Aluminiumoxidpartikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder darunter hergestellt wird; und aus einer mehrlagigen Verstärkungsschicht, die an der Außenseite der Grundschicht gebildet wird, indem wiederholt eine Verstärkungsschicht gebildet wird, die erzielt wird, indem eine aus der Feingussform-Aufschlämmung erhaltene Aufschlämmungsschicht und eine Stuckschicht, bei der ein Stuckmaterial an die Aufschlämmungsschicht angelagert ist, gebildet und getrocknet werden.According to a first aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, there is provided a precision casting mold used for manufacturing a cast product, comprising: a core having a shape corresponding to an inner hollow part of the cast product; and an outer shape corresponding to a shape of an outer peripheral surface of the molded product, the outer shape being formed of: a prime layer formed on an inner circumferential surface and formed of a slurry film obtained by drying a precision casting mold Slurry is prepared with monodispersed ultrafine alumina particles having a particle size of 1.0 μm or less; and a multi-layer reinforcing layer formed on the outside of the base layer by repeatedly forming a reinforcing layer obtained by forming a slurry layer obtained from the investment casting slurry and a stucco layer having a stucco material attached to the slurry layer and dried.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Feingussform gemäß dem ersten Aspekt geschaffen, wobei die Feingussform-Aufschlämmung entweder Zirkonpulver oder Aluminiumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm oder darunter umfasst, und wobei es sich bei dem Stuckmaterial entweder um Zirkon-Stuckpartikel oder um Aluminiumoxid-Stuckpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 mm oder darüber handelt.According to a second aspect of the present invention, there is provided the investment casting in accordance with the first aspect, wherein the investment casting slurry comprises either zirconia or alumina powder having an average particle size of 50μm or below, and wherein the stucco material is either zirconia stucco or Alumina stucco particles having an average particle size of 0.5 mm or more.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Feingussform gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt geschaffen, wobei die Grundschicht die Stuckschicht umfasst, bei der das Stuckmaterial an die aus der Feingussform-Aufschlämmung gebildete Aufschlämmungsschicht angelagert wurde.According to a third aspect of the present invention, there is provided the investment casting mold according to the first or second aspect, wherein the base layer comprises the stucco layer in which the stucco material has been attached to the slurry layer formed from the investment casting slurry.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Feingussform geschaffen, die zur Herstellung eines Gusserzeugnisses verwendet wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen ersten Filmbildungsprozess, bei dem eine Feinguss-Wachsstruktur in eine/aus einer Feingussform-Aufschlämmung getaucht/herausgezogen wird, die monodispergierte ultrafeine Aluminiumoxidpartikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder darunter aufweist, und bei dem anschließend eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch an einer Oberfläche der Wachsstruktur eine aus einem Aufschlämmungsfilm gebildete Grundschicht gebildet wird; einen zweiten Filmbildungsprozess, bei dem ein Stuckmaterial auf eine Oberfläche der Aufschlämmung aufgestreut oder gesprüht wird, nachdem die mit der Grundschicht versehene Wachsstruktur in die Feingussform-Aufschlämmung getaucht/wieder daraus herausgezogen wurde, und bei dem anschließend eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch eine Verstärkungsschicht gebildet wird; einen Formkörperbildungsprozess, bei dem der zweite Filmbildungsprozess zur Bildung der Verstärkungsschicht mehr als ein Mal wiederholt wird, wodurch ein Formkörper erzielt wird, der mit einer mehrlagigen Verstärkungsschicht versehen ist; einen Wachsentfernungsprozess, bei dem das Wachs der Wachsstruktur geschmolzen und aus dem erzielten Formkörper entfernt wird; und einen Formbrennprozess, bei dem der nach der Entfernung des Wachses erzielte Formkörper einer Brennbehandlung unterzogen wird, wodurch eine Form erzielt wird.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of making a precision investment mold used to make a cast product, the method comprising: a first film forming process in which a precision investment wax structure is dipped in / from a investment casting slurry; which has monodispersed ultrafine alumina particles having a particle size of 1.0 μm or less, and then subjected to a drying treatment, thereby forming a base layer formed of a slurry film on a surface of the wax structure; a second film-forming process in which a stucco material is scattered or sprayed onto a surface of the slurry after the base-patterned wax pattern is dipped / retracted from the investment-casting slurry and then subjected to a drying treatment, thereby forming a reinforcing layer becomes; a molding process in which the second film forming process for forming the reinforcing layer is repeated more than once, thereby obtaining a molded article provided with a multilayer reinforcing layer; a wax removal process in which the wax of the wax structure is melted and removed from the obtained molded body; and a mold firing process in which the molded body obtained after the removal of the wax is subjected to a firing treatment, thereby obtaining a mold.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Feingussform gemäß dem vierten Aspekt geschaffen, wobei ein Stuckmaterial an der aus der Feingussform-Aufschlämmung gebildeten Aufschlämmungsschicht angelagert wird, um eine Stuckschicht zu bilden, und wobei die Stuckschicht während des ersten Filmbildungsprozesses getrocknet wird.According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the investment casting die of the fourth aspect, wherein a stucco material is adhered to the slurry layer formed from the investment casting slurry to form a stucco layer, and the stucco layer is dried during the first film forming process becomes.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der Feingussform gemäß dem vierten oder fünften Aspekt geschaffen, wobei es sich bei einem Dispergiermittel der Feingussform-Aufschlämmung um Polycarbonsäuresalze handelt.According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the investment casting mold according to the fourth or fifth aspect, wherein a dispersant of the investment casting slurry is polycarboxylic acid salts.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ultrafeine Aluminiumoxidpartikel mit hoher Hitzebeständigkeit als Aufschlämmung verwendet, wodurch der Effekt erzielt wird, dass eine Form hergestellt wird, die eine höhere Hitzebeständigkeitstemperatur aufweist, als dies bei Verwendung des herkömmlichen Kieselsols möglich ist, und die nicht verformt wird, wenn sie, zum Beispiel bei der Herstellung einer unidirektional erstarrten Schaufel, über einen langen Zeitraum auf einer hohen Temperatur (zum Beispiel 1500°C) gehalten wird.According to the present invention, ultrafine alumina particles having high heat resistance are used as a slurry, thereby achieving the effect of producing a mold having a higher heat-resistant temperature than is possible using the conventional silica sol and which will not be deformed when For example, in the manufacture of a unidirectionally solidified blade, it is kept at a high temperature (for example 1500 ° C) for a long period of time.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines getrockneten Formkörpers zeigt, bei dem es sich um eine Außenform handelt. 1 Fig. 10 is a diagram showing the structure of a dried molded article which is an outer mold.

2 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines getrockneten Formkörpers zeigt, bei dem es sich um eine Außenform handelt. 2 Fig. 10 is a diagram showing the structure of a dried molded article which is an outer mold.

3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Partikelgröße und Festigkeit zeigt. 3 Fig. 10 is a diagram showing a relationship between particle size and strength.

4 ist ein Diagramm, das eine Partikelgrößenverteilung von feinen Aluminiumoxidpartikeln zeigt. 4 Fig. 10 is a diagram showing a particle size distribution of fine alumina particles.

5 ist ein Fließdiagramm, das ein Beispiel der Prozesse eines Gussverfahrens zeigt. 5 Fig. 10 is a flowchart showing an example of the processes of a casting process.

6 ist ein Fließdiagramm, das ein Beispiel der Prozesse eines Formherstellungsverfahrens zeigt. 6 Fig. 10 is a flowchart showing an example of the processes of a molding manufacturing process.

7 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einen Prozess zur Herstellung eines Kerns zeigt. 7 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically showing a process of manufacturing a core.

8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Teil einer Metallform zeigt. 8th Fig. 12 is a perspective view schematically showing a part of a metal mold.

9 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einen Prozess zur Herstellung einer Wachsstruktur zeigt. 9 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically showing a process for producing a wax structure.

10 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch eine Anordnung zeigt, in der die Aufschlämmung auf der Wachsstruktur angebracht wird. 10 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically showing an arrangement in which the slurry is applied on the wax structure.

11 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einen Prozess zur Herstellung der Außenform zeigt. 11 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically showing a process of producing the outer mold.

12 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einige Prozesse des Formherstellungsverfahrens zeigt. 12 is an explanatory diagram schematically showing some processes of the molding process.

13 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einige Prozesse eines Gussverfahrens zeigt. 13 is an explanatory diagram schematically showing some processes of a casting process.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Im Folgenden soll die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen im Einzelnen beschrieben werden. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt. Zu der folgenden Beschreibung gehören auch jene Komponenten, die für den Fachmann leicht zu erschließen sind, jene, die im Wesentlichen identisch damit sind, sowie jene, die zu den so genannten Äquivalenten zu zählen sind.In the following, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Incidentally, the present invention is not limited to the following description. Also included in the following description are those components which will be readily apparent to those skilled in the art, those which are substantially identical thereto, as well as those which fall within the so-called equivalents.

1 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines getrockneten Formkörpers einer Außenform zeigt. 2 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines anderen getrockneten Formkörpers einer Außenform zeigt. 1 Fig. 15 is a diagram showing the structure of a dried molded article of an outer mold. 2 Fig. 10 is a diagram showing the structure of another dried molded article of an outer mold.

Wie dies in 1 dargestellt ist, handelt es sich bei einer Feingussform um eine Feingussform, die verwendet wird, um ein Gusserzeugnis herzustellen, wobei sie Folgendes umfasst: einen Kern, der eine Gestalt aufweist, die einem inneren hohlen Teil des Gusserzeugnisses entspricht, und eine Außenform, die einer Gestalt einer äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses entspricht, wobei die Außenform aus Folgendem gebildet ist: aus einer Grundschicht (erster getrockneter Film) 101A, die an einer inneren Umfangsfläche gebildet ist und aus einem Aufschlämmungsfilm gebildet ist, der durch das Trocknen einer Feingussform-Aufschlämmung hergestellt wird, die monodispergierte ultrafeine Aluminiumoxidpartikel (Al₂O₃) mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder darunter umfasst; und aus einer mehrlagigen Verstärkungsschicht 105A, die an der Außenseite der Grundschicht (erster getrockneter Film) 101A gebildet wird, indem wiederholt eine erste Verstärkungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 gebildet wird, die erzielt wird, indem eine aus der Feingussform-Aufschlämmung bestehende Aufschlämmungsschicht 102 und eine Stuckschicht 103, bei der ein Stuckmaterial an die Aufschlämmungsschicht 102 angelagert wird, gebildet und getrocknet werden.Like this in 1 1, an investment casting mold is an investment casting used to make a cast product, comprising: a core having a shape corresponding to an inner hollow part of the cast product and an outer shape corresponding to a casting; Shape of an outer peripheral surface of the cast product, wherein the outer mold is formed of: a base layer (first dried film) 101A formed on an inner peripheral surface and formed of a slurry film prepared by drying a investment casting slurry comprising monodispersed ultrafine alumina particles (Al ₂ O ₃ ) having a particle size of 1.0 μm or below; and a multilayer reinforcing layer 105A on the outside of the base coat (first dried film) 101A is formed by repeating a first reinforcing layer (second dried film) 104-1 which is achieved by adding a slurry layer consisting of the investment casting slurry 102 and a stucco layer 103 in which a stucco material is applied to the slurry layer 102 is deposited, formed and dried.

Die feinen Aluminiumoxidpartikel (ultrafeine Aluminiumoxidpartikel), bei denen es sich um hochreine ultrafeine Partikel handelt, die in einen Zustand der Monodispersität gebracht wurden, indem zum Beispiel eine Kugelmühle als Dispergierhilfsmittel verwendet wurde, werden in der vorliegenden Erfindung als Bindemittel zur Bildung der Aufschlämmung verwendet.The fine alumina particles (ultrafine alumina particles), which are high-purity ultrafine particles brought into a state of monodispersity using, for example, a ball mill as a dispersing aid, are used in the present invention as a binder for forming the slurry.

Der hier verwendete Begriff ”Monodispersität” bezeichnet einen Zustand, bei dem sich die Partikel nach einer Dispergierbehandlung mit 0,5 μm monodispergiert sind, wenn die Aufschlämmung zum Beispiel mithilfe feiner Aluminiumoxidpartikel mit einer Partikelgröße von etwa 0,5 μm gebildet wird.The term "monodispersity" as used herein refers to a state in which the particles are monodispersed after a dispersion treatment of 0.5 μm when the slurry is formed by, for example, fine alumina particles having a particle size of about 0.5 μm.

Vorliegend beträgt die Partikelgröße der feinen Aluminiumoxidpartikel 1,0 μm oder darunter und kann insbesondere im Bereich von 0,3 bis 0,5 μm liegen.In the present case, the particle size of the fine particles of aluminum oxide is 1.0 μm or below and may, in particular, be in the range of 0.3 to 0.5 μm.

Was die vorliegende Erfindung betrifft, so liegt der Grund dafür, dass die Größe der feinen Aluminiumoxidpartikel vorzugsweise 1,0 μm oder darunter beträgt, in der Tatsache, dass ein Biegebruchfestigkeitstest zu unerwünschten Resultaten führt, wenn die Größe der feinen Aluminiumoxidpartikel 1,0 μm übersteigt.As for the present invention, the reason why the size of the fine alumina particles is preferably 1.0 μm or below is in the fact that a flexural strength test results in undesirable results when the size of the alumina fine particles exceeds 1.0 μm ,

3 ist ein Diagramm, das deine Beziehung zwischen Partikelgröße und Festigkeit zeigt. 3 is a diagram showing your relationship between particle size and strength.

Wie dies in 3 dargestellt ist, kann die gewünschte Festigkeit nicht gewährleistet werden, wenn die Partikelgröße 1,0 μm übersteigt, was unerwünscht ist.Like this in 3 is shown, the desired strength can not be ensured when the particle size exceeds 1.0 μm, which is undesirable.

Dem Bindemittel des monodispergierten feinen Aluminiumoxidpartikeln wird Zirkonpulver (zum Beispiel mit einer Größe von 350 Mesh) als Staub zugesetzt, wodurch die Feingussform-Aufschlämmung erzielt wird.To the binder of the monodispersed fine alumina particles, zirconia powder (for example, 350 mesh size) is added as dust, whereby the investment casting slurry is obtained.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es auch akzeptabel, keinen Staub zuzusetzen.In the present invention, it is also acceptable not to add dust.

Vorliegend werden Polycarbonsäuresalze (zum Beispiel Ammoniumsalze) als Dispergiermittel verwendet, monodispergiert zu sein.In the present case, polycarboxylic acid salts (for example, ammonium salts) are used as a dispersant to be monodispersed.

Darüber hinaus kann beispielsweise eine Kugelmühle, die zum Beispiel Kugeln mit einem Durchmesser von 10 bis 20 mm aufweist, als Dispergierhilfsmittel verwendet werden, das Dispergierhilfsmittel ist jedoch nicht darauf beschränkt, solang es sich um ein Mittel handelt, das eine Monodispersion liefert.Moreover, for example, a ball mill having, for example, balls having a diameter of 10 to 20 mm may be used as a dispersing aid, but the dispersing aid is not limited thereto as long as it is a mono-dispersion-providing agent.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, eine gute Aufschlämmung zu erzielen, indem feine Aluminiumoxidpartikeln, die als Bindemittel dienen, monodispergiert werden.In the present invention, it is important to obtain a good slurry by monodispersing fine alumina particles serving as a binder.

4 ist ein Diagramm, das die Partikelgrößenverteilung der feinen Aluminiumoxidpartikel zeigt. 4 Fig. 15 is a graph showing the particle size distribution of the fine alumina particles.

Es ist erforderlich, dass die Monodispersion durchgeführt wird, so dass die Partikelgrößenverteilung eng ist, wobei, wie dies in 4 dargestellt ist, eine Dispersion erzielt wird, bei der sich die Verteilung in einem Bereich von 0,8 d bis 1,2 d in Bezug auf eine mediane Partikelgröße bzw. Center-Particle-Size (d) befindet.It is required that the monodispersion be carried out so that the particle size distribution is narrow, as shown in FIG 4 a dispersion is obtained in which the distribution is in a range of 0.8 d to 1.2 d with respect to a median particle size or center particle size (d).

Die Partikelgrößenverteilung wurde mithilfe des folgenden Geräts gemessen.Particle size distribution was measured using the following equipment.

Es wurde ein mittels Laserstreuung und -beugung arbeitendes Partikelgrößenverteilungs-Messgerät des Typs ”CILAS 850B” verwendet, das von Aishin Nano Technologies, Co., Ltd, hergestellt wurde.A laser scattering and diffraction type "CILAS 850B" particle size distribution meter manufactured by Aishin Nano Technologies, Co., Ltd. was used.

Anschließend wird ein Verfahren zur Herstellung der Feingussform anhand von 1 und 2 beschrieben.Subsequently, a method for producing the investment casting mold is based on 1 and 2 described.

(Erster Filmbildungsprozess)(First film-making process)

Zuerst wird bei dem ersten Filmbildungsprozess eine Wachsstruktur 30 in die Feingussform-Aufschlämmung (im Folgenden ”Aufschlämmung” genannt), welche die ultrafeinen Aluminiumoxidpartikel umfasst, getaucht und wieder herausgezogen, wobei man überschüssige Aufschlämmung abtropfen lässt. Anschließend wird durch eine Trocknungsbehandlung ein Aufschlämmungsfilm (erster getrockneter Film) auf der Oberfläche der Wachsstruktur 30 erzielt.First, in the first film-forming process, a wax structure becomes 30 into the investment casting slurry (hereinafter referred to as "slurry") comprising the ultrafine particles of alumina, and then withdrawn, allowing excess slurry to drain. Subsequently, by a drying treatment, a slurry film (first dried film) is formed on the surface of the wax structure 30 achieved.

In 1 ist der Aufschlämmungsfilm die Grundschicht 101A, die in Kontakt mit der Oberfläche der Wachsstruktur 30 gelangt.In 1 the slurry film is the base layer 101A in contact with the surface of the wax structure 30 arrives.

(Zweiter Filmbildungsprozess)(Second film-making process)

Anschließend wird die Wachsstruktur 30 mit der Grundschicht 101A in die Aufschlämmung getaucht/wieder daraus herausgezogen, wobei man überschüssige Aufschlämmung abtropfen lässt, wodurch die Aufschlämmungsschicht (zweite Schicht) 102 gebildet wird. Zirkon-Stuckpartikel (mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm) werden als Stuckmaterial auf die feuchte Aufschlämmungsschicht (zweite Schicht) 102 (in Form eines Stucks) aufgebracht, wodurch die Stuckschicht (erste Schicht) 103 gebildet wird, an der das Stuckmaterial angelagert ist. Die Schichtstruktur aus der Aufschlämmungsschicht 102 und der Stuckschicht (erste Schicht) 103 wird getrocknet, so dass die erste Verstärkungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 auf einer Grundschicht (erster getrockneter Film) 101 gebildet wird.Subsequently, the wax structure 30 with the base layer 101A dipped / withdrawn into the slurry, allowing excess slurry to drip, whereby the slurry layer (second layer) 102 is formed. Zirconium stucco particles (with an average particle size of 0.8 mm) are applied as stucco material to the moist slurry layer (second layer) 102 applied (in the form of a piece), whereby the stucco layer (first layer) 103 is formed, to which the stucco material is attached. The layer structure of the slurry layer 102 and the stucco layer (first layer) 103 is dried so that the first reinforcing layer (second dried film) 104-1 on a base coat (first dried film) 101 is formed.

(Formkörperherstellungsprozess)(Molded body manufacturing process)

Der Vorgang wie bei dem zweiten Filmbildungsprozess zur Bildung der ersten Verstärkungsschicht 104-1 wird mehr als ein Mal wiederholt (zum Beispiel 6 bis 10 Mal), wodurch ein getrockneter Formkörper 106A erzielt wird, bei dem es sich um die Außenform handelt, die eine vorbestimmte Dicke der mehrlagigen Verstärkungsschicht 105A aufweist, in der sich die Aufschlämmungsschicht ((n + 1)-te Schicht) 102 und die Stuckschicht (n-te Schicht) 103 schichtweise abwechseln.The process as in the second film forming process for forming the first reinforcing layer 104-1 is repeated more than once (for example, 6 to 10 times), whereby a dried molded article 106A which is the outer shape having a predetermined thickness of the multi-layer reinforcing layer 105A having the slurry layer ((n + 1) th layer) 102 and the stucco layer (nth layer) 103 alternate in layers.

Der getrocknete Formkörper wird zum Beispiel in einen Autoklaven mit einer Temperatur von 150°C gegeben, so dass das Wachs, welches die Wachsstruktur 30 bildet, schmilzt und anschließend entfernt werden kann.For example, the dried shaped article is placed in an autoclave at a temperature of 150 ° C., so that the wax containing the wax structure 30 forms, melts and can then be removed.

Anschließend wird die Struktur bzw. das Modell einer Wärmebehandlung bei 1.000°C unterzogen, wodurch die Feingussform erzielt wird.Subsequently, the structure or the model is subjected to a heat treatment at 1,000 ° C, whereby the investment casting mold is achieved.

Die erzielte Feingussform zeigte bei einem Festigkeitstest bei 1500°C keine Verformung, wie dies durch ein unten beschriebenes Testbeispiel nachgewiesen werden konnte, das eine hohe Festigkeit aufwies. Bei Verwendung von herkömmlichem Kieselsol hingegen zeigte sich ein Erweichungs-Verhalten.The investment casting mold obtained showed no deformation in a strength test at 1500 ° C, as evidenced by a test example described below, which had high strength. When using conventional silica sol, however, showed a softening behavior.

Wie dies in 2 dargestellt ist, kann als Grundschicht auch eine Stuck-Grundschicht 101b mit angelagertem Stuckmaterial auf einer Aufschlämmungs-Grundschicht 101a gebildet und anschließend getrocknet werden, wodurch eine Grundschicht 101B gebildet wird. Like this in 2 is shown, as a base layer, a stucco base layer 101b with attached stucco material on a slurry basecoat 101 be formed and then dried, creating a base layer 101B is formed.

Wenn das Stuckmaterial wie bei Grundschicht 101B angelagert wird, ist es möglich, einen getrockneten Formkörper 106B einer Außenform herzustellen, der eine mehrlagige Verstärkungsschicht 105B aufweist, in der die Aufschlämmungsschicht und die Stuckschicht 103 der mehrlagigen Verstärkungsschicht 105B mit der gleichen Schichtanzahl (n Schichten) vorhanden sind.If the stucco material as in base layer 101B is attached, it is possible to use a dried molding 106B an outer mold to produce a multi-layer reinforcing layer 105B in which the slurry layer and the stucco layer 103 the multi-layer reinforcing layer 105B with the same number of layers (n layers) are present.

Obwohl in der vorliegenden Erfindung Zirkonpulver als Staub verwendet wurde, kann die gleiche Feingussform auch hergestellt werden, indem als Staub Aluminiumoxidpulver und nicht Zirkonpulver wird verwendet, und indem als Stuckmaterial Aluminiumoxid-Stuckpartikel anstatt der Zirkon-Stuckpartikel verwendet werden.Although zircon powder was used as the dust in the present invention, the same investment casting mold can also be produced by using alumina powder rather than zircon powder as the dust, and by using alumina stucco particles instead of the zirconia stucco particles as the stucco material.

Hinsichtlich der Beziehung zwischen der Staub und dem Stuckmaterial gibt es keine Einschränkungen; als Staub kann entweder Zirkonpulver oder Aluminiumoxidpulver verwendet werden, und als Stuckmaterial können entweder Zirkon-Stuckpartikel oder Aluminiumoxid-Stuckpartikel verwendet werden.There are no restrictions on the relationship between the dust and the stucco material; either zircon powder or alumina powder can be used as the dust, and either stucco or alumina stucco particles can be used as the stucco material.

Die Partikelgröße des Staubs beträgt 350 Mesh, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, wobei jedoch vorzugsweise Partikel mit einer Größe von zum Beispiel etwa 5 bis 80 μm und Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von zum Beispiel 50 μm oder darunter verwendet werden.The particle size of the dust is 350 mesh, but the present invention is not limited thereto, but it is preferable to use particles having a size of, for example, about 5 to 80 μm and particles having an average particle size of, for example, 50 μm or less.

Die Partikelgröße der Stuckpartikel beträgt 0,8 mm, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, wobei jedoch vorzugsweise Partikel mit einer Größe von zum Beispiel etwa 0,4 mm bis 2 mm und Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von zum Beispiel 0,5 mm oder darüber verwendet werden.The particle size of the stucco particles is 0.8 mm, but the present invention is not limited thereto, but preferably particles having a size of, for example, about 0.4 mm to 2 mm and particles having an average particle size of, for example, 0.5 mm or above.

Im Folgenden soll ein Gussverfahren beschrieben werden, bei dem die Feingussform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.In the following, a casting method will be described in which the precision casting mold according to the present invention is used.

5 ist ein Fließdiagramm, das ein Beispiel für Prozesse des Gussverfahrens zeigt. Im Folgenden soll das Gussverfahren anhand von 5 beschrieben werden. Die in 5 dargestellten Prozesse können dabei vollständig automatisiert ausgeführt werden, oder sie können ausgeführt werden, indem ein Bediener die jeweiligen Vorrichtungen zur Ausführung der jeweiligen Prozesse bedient. Bei dem Gussverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Form hergestellt (Schritt S1). Die Form kann vorab hergestellt werden, oder sie kann jedes Mal hergestellt werden, wenn ein Gussvorgang ausgeführt wird. 5 Fig. 10 is a flow chart showing an example of processes of the casting process. In the following, the casting method based on 5 to be discribed. In the 5 In this case, the processes represented can be carried out completely automatically, or they can be carried out by an operator operating the respective devices for executing the respective processes. In the casting method according to the present embodiment, a mold is manufactured (step S1). The mold can be made in advance, or it can be made every time a casting operation is performed.

Das in Schritt S1 ausgeführte Formherstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform soll nun anhand von 6 bis 12 beschrieben werden. 6 ist ein Fließdiagramm, das ein Beispiel der Prozesse des Formherstellungsverfahrens zeigt. Die in 6, dargestellten Prozesse können dabei vollständig automatisiert ausgeführt werden, oder sie können ausgeführt werden, indem ein Bediener die jeweiligen Vorrichtungen zur Ausführung der jeweiligen Prozesse bedient.The mold manufacturing method according to the present embodiment executed in step S1 will now be described with reference to FIG 6 to 12 to be discribed. 6 Fig. 10 is a flowchart showing an example of the processes of the molding process. In the 6 Processes shown can be carried out completely automated, or they can be performed by an operator operates the respective devices to perform the respective processes.

Bei dem Formherstellungsverfahren wird ein Kern hergestellt (Schritt S12). Der Kern weist eine Gestalt auf, die einem inneren Hohlraum eines Gusserzeugnisses entspricht, das mit der Form hergestellt werden soll. D. h. der Kern wird in einem Bereich angebracht, der dem inneren Hohlraum des Gusserzeugnisses entspricht, wobei er während des Gießens das Einströmen eines Metalls verhindert, das den Werkstoff für das Gusserzeugnis darstellt. Im Folgenden soll ein Verfahren zur Herstellung des Kerns anhand von 7 beschrieben werden. 7 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch den Prozess zur Herstellung des Kerns zeigt. Bei dem Formherstellungsverfahren wird, wie dies in 7 dargestellt ist, eine Metallform 12 hergestellt (Schritt S101). Die Metallform 12 weist einen hohlen Bereich auf, der dem Kern entspricht. Der hohle Teil des Kerns ist ein konvexer Teil 12a. In 7 ist die Metallform 12 im Querschnitt dargestellt, die Metallform 12 stellt jedoch im Wesentlichen einen Hohlraum dar, der den gesamten Umfang des Bereichs umschließt, der dem Kern entspricht, mit Ausnahme einer Öffnung, durch die ein Material in einen Raum gegossen wird, und eines Lochs, durch das Luft entweicht. Bei dem Verfahren zum Gießen der Form wird, wie dies durch den Pfeil 14 dargestellt ist, eine keramische Aufschlämmung 16 in das Innere der Metallform 12 gegossen, und zwar ausgehend von der Öffnung, durch die das Material in den Raum der Metallform 12 gegossen wird. Insbesondere wird ein Kern 18 durch so genanntes Spritzgießen gebildet, bei dem die keramische Aufschlämmung 16 in das Innere der Metallform 12 gespritzt wird. Bei dem Formherstellungsverfahren wird, nachdem der Kern 18 in der Metallform 12 gebildet wurde, der Kern 18 aus der Metallform 12 gelöst, und der gelöste Kern 18 wird in einen Brennofen 20 gegeben, wodurch er gebrannt wird. Dadurch wird der aus Keramik gebildete Kern 18 gebrannt und gehärtet (Schritt S102). Bei dem Verfahren zum Gießen der Form wird der Kern 18 auf die oben beschriebene Weise hergestellt. Darüber hinaus ist der Kern 18 aus einem Material gebildet, das durch ein Behandlungsverfahren zur Kernentfernung, wie z. B. durch eine chemische Behandlung, entfernt werden kann, nachdem das Gusserzeugnis ausgehärtet ist.In the mold manufacturing process, a core is manufactured (step S12). The core has a shape corresponding to an internal cavity of a cast product to be manufactured with the mold. Ie. the core is mounted in an area corresponding to the internal cavity of the cast product, preventing the inflow of a metal during casting which constitutes the material for the cast product. The following is a method for producing the core based on 7 to be discribed. 7 is an explanatory diagram schematically showing the process of making the core. In the molding process, as in 7 is shown, a metal mold 12 manufactured (step S101). The metal mold 12 has a hollow area corresponding to the core. The hollow part of the core is a convex part 12a , In 7 is the metal mold 12 shown in cross-section, the metal mold 12 However, it essentially constitutes a cavity enclosing the entire circumference of the area corresponding to the core, except for an opening through which a material is poured into a room and a hole through which air escapes. In the method for casting the mold, as indicated by the arrow 14 is shown, a ceramic slurry 16 into the interior of the metal mold 12 poured, starting from the opening through which the material in the space of the metal mold 12 is poured. In particular, it becomes a core 18 formed by so-called injection molding, in which the ceramic slurry 16 into the interior of the metal mold 12 is injected. In the molding process, after the core 18 in the metal form 12 was formed, the core 18 from the metal mold 12 solved, and the solved core 18 gets into a kiln 20 given, whereby it is fired. As a result, the core formed of ceramic 18 fired and cured (step S102). The method of casting the mold becomes the core 18 prepared in the manner described above. In addition, the core is 18 formed from a material obtained by a core removal treatment process, such as B. by a chemical treatment, can be removed after the cast product has cured.

Bei dem Formherstellungsverfahren wird nach der Herstellung des Kerns 18 eine äußere Metallform hergestellt (Schritt S14). Was die Gestalt der äußeren Metallform betrifft, so entspricht ihre innere Umfangsfläche der äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses. Die Metallform kann aus einem Metall hergestellt sein, oder sie kann aus einer Keramik hergestellt sein. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Teil der Metallform zeigt. Eine in 8 dargestellte Metallform 22a ist derart aufgebaut, dass ein an der inneren Umfangsfläche gebildeter konkaver Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses entspricht. Ferner ist in 8 nur die Metallform 22a dargestellt, doch auf eine der Metallform 22a entsprechende Weise wird auch eine Metallform hergestellt, welche der Metallform 22a in einer derartigen Richtung gegenüberliegt, dass der konkave Abschnitt an der inneren Umfangsfläche geschlossen wird. Das Formherstellungsverfahren gewährleistet, dass die innere Umfangsfläche der äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses entspricht, wenn zwei Metallformen aneinandergefügt werden.In the molding process, after the production of the core 18 an outer metal mold is produced (step S14). As for the shape of the outer metal mold, its inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the cast product. The metal mold may be made of a metal, or it may be made of a ceramic. 8th Fig. 16 is a perspective view schematically showing a part of the metal mold. An in 8th illustrated metal mold 22a is constructed such that a concave portion formed on the inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the cast product. Furthermore, in 8th only the metal mold 22a represented, but on one of the metal mold 22a Similarly, a metal mold is made, which is the metal mold 22a is opposed in such a direction that the concave portion is closed on the inner peripheral surface. The mold manufacturing process ensures that the inner peripheral surface corresponds to the outer peripheral surface of the cast product when two metal molds are joined together.

Bei dem Formherstellungsverfahren wird nach der Herstellung der äußeren Metallform eine Wachsstruktur erzeugt (Schritt S16). Dies wird im Folgenden anhand von 9 beschrieben. 9 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einen Prozess zur Herstellung der Wachsstruktur zeigt. Bei dem Formherstellungsverfahren wird der Kern 18 an einer vorbestimmten Position der Metallform 22a angebracht (Schritt S110). Anschließend wird eine Metallform 22b, die der Metallform 22a entspricht, auf eine Fläche aufgebracht, an der der konkave Abschnitt der Metallform 22a gebildet ist, so dass die Metallformen 22a und 22b den Umfang des Kerns 18 umgeben, wobei ein Raum 24 zwischen dem Kern 18 und den Metallformen 22a und 22b gebildet wird. Bei dem Formherstellungsverfahren wird, wie dies durch den Pfeil 26 angezeigt wird, ein WACHS 28 durch ein mit dem Raum 24 verbundenes Rohr in das Innere des Raums 24 gegossen (Schritt S112). Bei dem WACHS 28 handelt es sich zum Beispiel um ein Wachsmaterial mit relativ niedrigem Schmelzpunkt das schmilzt, wenn es auf eine vorbestimmte Temperatur oder darüber erhitzt wird. Bei dem Formherstellungsverfahren wird der gesamte Bereich des Raums 24 mit dem WACHS 28 gefüllt (Schritt S113). Danach umschließt das WACHS 28 den Kern 18, indem sich das WACHS 28 verfestigt, wodurch die Wachsstruktur 30 gebildet wird. Bei der Wachsstruktur 30 handelt es sich um eine Wachsstruktur, bei der ein aus dem Wachs 28 gebildeter Teil im Wesentlichen die gleiche Form wie das herzustellende Gusserzeugnis aufweist. Anschließend wird bei dem Verfahren zur Herstellung des Gusserzeugnisses die Wachsstruktur 30 von den Metallformen 22a und 22b getrennt, und anschließend wird ein Gießtrichter 32 an der Wachsstruktur befestigt (Schritt S114). Der Gießtrichter 32 ist eine Öffnung, in die eine Metallschmelze eingefüllt wird, bei dem es sich um das während des Gießvorgangs geschmolzene Metall handelt. Bei dem Formherstellungsverfahren wird die aus dem Wachs 28 gebildete Wachsstruktur 30 auf die oben beschriebene Weise gebildet, so dass es die gleiche Gestalt wie das Gusserzeugnis aufweist und den Kern 18 in sich einschließt.In the molding production process, after the production of the outer metal mold, a wax structure is produced (step S16). This will be explained below with reference to 9 described. 9 is an explanatory diagram schematically showing a process for producing the wax structure. The mold manufacturing process becomes the core 18 at a predetermined position of the metal mold 22a attached (step S110). Subsequently, a metal mold 22b that of the metal mold 22a corresponds, applied to a surface at which the concave portion of the metal mold 22a is formed, so the metal molds 22a and 22b the extent of the core 18 surrounded, being a room 24 between the core 18 and the metal molds 22a and 22b is formed. In the molding process, as indicated by the arrow 26 is displayed, a WAX 28 through one with the room 24 connected pipe in the interior of the room 24 poured (step S112). In the WAX 28 For example, it is a relatively low melting point wax material that melts when heated to a predetermined temperature or higher. In the molding process, the entire area of the room becomes 24 with the WAX 28 filled (step S113). Afterwards the WAX encloses 28 the core 18 by getting the WAX 28 solidified, reducing the wax structure 30 is formed. In the wax structure 30 it is a wax structure in which one from the wax 28 formed part has substantially the same shape as the cast product to be produced. Subsequently, in the process for producing the cast product, the wax structure 30 from the metal molds 22a and 22b separated, and then a sprue 32 attached to the wax structure (step S114). The sprue 32 is an opening into which a molten metal is poured, which is the molten metal during the casting process. In the molding process, the wax is removed 28 formed wax structure 30 formed in the manner described above so that it has the same shape as the cast product and the core 18 includes in itself.

Bei dem Formherstellungsverfahren wird nach der Herstellung der Wachsstruktur 30 (durch Eintauchen) eine Aufschlämmung aufgetragen (Schritt S18). 10 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einen Vorgang zeigt, bei dem die Aufschlämmung auf der Wachsstruktur aufgebracht wird. Bei dem Formherstellungsverfahren wird, wie dies in 10 dargestellt ist, die Wachsstruktur 30 in einen Behälter 41 eingetaucht, in dem sich eine Aufschlämmung 40 befindet, und anschließend wird sie getrocknet, nachdem sie aus dem Behälter genommen wurde (Schritt S19). Auf diese Weise kann die Grundschicht 101A auf der Oberfläche der Wachsstruktur 30 gebildet werden.In the molding process, after the production of the wax structure 30 (by dipping) a slurry is applied (step S18). 10 Fig. 10 is an explanatory diagram schematically showing a process in which the slurry is applied to the wax structure. In the molding process, as in 10 shown is the wax structure 30 in a container 41 immersed in which is a slurry 40 and then it is dried after being taken out of the container (step S19). In this way, the base layer can 101A on the surface of the wax structure 30 be formed.

Bei der im Schritt S18 aufgebrachten Aufschlämmung handelt es sich um eine Aufschlämmung, die direkt auf der Wachsstruktur 30 angebracht wird. Für die Aufschlämmung 40 wird eine Aufschlämmung verwendet, in der sich monodispergierte ultrafeine Aluminiumoxidpartikel befinden. The slurry applied in step S18 is a slurry directly on the wax structure 30 is attached. For the slurry 40 For example, a slurry containing monodispersed ultrafine alumina particles is used.

Was die Aufschlämmung 40 betrifft, so wird als Staub vorzugsweise zum Beispiel Zirconiumdioxid in Form feuerfester feiner Partikel mit etwa 350 Mesh verwendet. Darüber hinaus werden vorzugsweise Polycarbonsäuresalze als Dispergiermittel verwendet. Darüber hinaus wird der Aufschlämmung 40 vorzugsweise eine Spur eines Antischaummittels (Substanz auf Siliciumbasis) oder eines benetzungsvermögenverbessernden Mittels im Ausmaß von zum Beispiel 0,01% zugesetzt. Durch den Zusatz des benetzungsvermögenverbessernden Mittels kann das Haftvermögen der Aufschlämmung 40 an der Wachsstruktur 30 verbessert werden.What the slurry 40 For example, as the dust, zirconia in the form of refractory fine particles of about 350 mesh is preferably used. In addition, polycarboxylic acid salts are preferably used as a dispersant. In addition, the slurry 40 Preferably, a trace of antifoaming agent (silicon based substance) or wetting agent improving agent is added to the extent of, for example, 0.01%. By adding the wetting agent improving agent, the adhesion of the slurry 40 at the wax structure 30 be improved.

Bei dem Formherstellungsverfahren wird, wie dies in 10 dargestellt ist, ein Aufschlämmungsauftrag mit der Aufschlämmung 40 gebildet, und die aufgetragene Aufschlämmung wird getrocknet, wonach die Wachsstruktur mit der Grundschicht (erster getrockneter Film) 101A nochmals mit der Aufschlämmung versehen (in diese eingetaucht) wird (Schritt S20). Wie dies in 11 dargestellt wird, wird danach ein Stuckbildungsvorgang durchgeführt, bei dem Zirkon-Stuckpartikel (mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm) als Stuckmaterial 54 auf die Oberfläche der feuchten Aufschlämmung aufgestreut werden (Schritt S21). Anschließend wird das an der Oberfläche der Aufschlämmungsschicht anhaftende Stuckmaterial getrocknet, wodurch die erste Verstärkungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 auf der Grundschicht (erster getrockneter Film) 101A gebildet wird (Schritt S22).In the molding process, as in 10 a slurry application with the slurry 40 is formed, and the applied slurry is dried, after which the wax structure with the base layer (first dried film) 101A again provided with (dipped in) the slurry (step S20). Like this in 11 Afterwards, a stuccoing process is performed, in which zircon stucco particles (having an average particle size of 0.8 mm) are used as stucco material 54 sprinkled on the surface of the wet slurry (step S21). Subsequently, the stucco material adhering to the surface of the slurry layer is dried, whereby the first reinforcing layer (second dried film) is dried. 104-1 on the base layer (first dried film) 101A is formed (step S22).

Anschließend wird ein Prozess durchgeführt, bei dem bestimmt wird, ob der gleiche Vorgang wie bei der Bildung der ersten Verstärkungsschicht (zweiter getrockneter Film) 104-1 mehr als ein Mal wiederholt wurde (zum Beispiel n = sechs bis zehn Mal) (Schritt S23). Eine n-te Verstärkungsschicht 104-n wurde gebildet, nachdem der Vorgang eine vorbestimmte Anzahl an Malen (n) durchgeführt wurde (Schritt S23: ja), wodurch der getrocknete Formkörper 106A hergestellt wurde, bei dem es sich um die Außenform handelt, die mit einer mehrlagigen Verstärkungsschicht 105A versehen ist, die eine Dicke von zum Beispiel 10 mm aufweist.Thereafter, a process of determining whether the same process as in the formation of the first reinforcing layer (second dried film) is performed. 104-1 has been repeated more than once (for example, n = six to ten times) (step S23). An nth reinforcement layer 104-n was formed after the process was performed a predetermined number of times (step S23: yes), whereby the dried molded article 106A which is the outer mold made with a multi-layer reinforcing layer 105A is provided, which has a thickness of, for example, 10 mm.

Nachdem der getrocknete Formkörper 106A mit der mehrlagigen Struktur gebildet wurde, die aus der Grundschicht 101A und der mehrlagigen Verstärkungsschicht 105A besteht, wird bei dem Formherstellungsverfahren der getrocknete Formkörper 106A einer Wärmebehandlung unterzogen (Schritt S24). Insbesondere wird das WACHS zwischen der Außenform und dem Kern entfernt, und die Außenform und der Kern werden nochmals gebrannt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf 12. 12 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einige Prozesse des Formherstellungsverfahrens zeigt. Bei dem Formherstellungsverfahren wird, wie dies in Schritt S130 dargestellt ist, der getrocknete Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform mit der mehrlagigen Struktur handelt, die aus der Grundschicht 101A und der mehrlagigen Verstärkungsschicht 105A gebildet ist, in einen Autoklaven 60 gegeben und anschließend erhitzt. Das Innere des Autoklaven 60 ist mit unter Druck befindlichem Dampf gefüllt, wodurch die Wachsstruktur 30 in dem getrockneten Formkörper 106A durch den unter Druck befindlichen Dampf erhitzt wird. Auf diese Weise wird das WACHS, aus dem die Wachsstruktur 30 besteht, geschmolzen, und das geschmolzene Wachs wird aus einem Raum 64 abgelassen, der von dem getrockneten Formkörper 106A umgeben ist.After the dried shaped body 106A was formed with the multilayer structure consisting of the base layer 101A and the multi-layer reinforcing layer 105A In the molding process, the dried molded article becomes 106A subjected to a heat treatment (step S24). In particular, the WAX is removed between the outer mold and the core, and the outer mold and core are fired again. The following description refers to 12 , 12 is an explanatory diagram schematically showing some processes of the molding process. In the molding manufacturing process, as shown in step S130, the dried molded article is formed 106A , which is the outer form with the multilayered structure, that consists of the base layer 101A and the multi-layer reinforcing layer 105A is formed in an autoclave 60 given and then heated. The interior of the autoclave 60 is filled with pressurized steam, reducing the wax structure 30 in the dried shaped body 106A is heated by the pressurized vapor. In this way, the wax that makes up the wax structure 30 exists, melted, and the melted wax becomes out of a space 64 drained from the dried shaped body 106A is surrounded.

Wenn das geschmolzene Wachs 62 aus dem Raum 64 entfernt wird, wird bei dem Formherstellungsverfahren, wie dies in Schritt S131 dargestellt ist, eine Form 72 erzeugt, bei der in einem mit dem Wachs gefüllten Bereich zwischen dem getrockneten Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform handelt, und dem Kern 18 ein Raum 64 gebildet wurde. Anschließend wird bei dem Formherstellungsverfahren, wie dies in Schritt S132 dargestellt ist, die Form 72, die zwischen dem getrockneten Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform handelt, und dem Kern 18 den Raum 64 aufweist, durch einen Brennofen 70 erhitzt. Dadurch werden der Wasseranteil und andere unnötige Komponenten in dem getrockneten Formkörper 106A, bei dem es sich um die Außenform handelt, aus der Form 72 entfernt, und durch weiteres Brennen und Härten wird eine Außenform 61 gebildet. Bei dem Verfahren zur Herstellung des Gusserzeugnisses wird die Form 72 auf die oben beschriebene Weise hergestellt.When the melted wax 62 out of the room 64 is removed, in the mold manufacturing process, as shown in step S131, a mold 72 produced in the area filled with the wax between the dried molded body 106A , which is the outer shape, and the core 18 a room 64 was formed. Subsequently, in the mold manufacturing process, as shown in step S132, the shape 72 that between the dried shaped body 106A , which is the outer shape, and the core 18 the room 64 through, through a kiln 70 heated. Thereby, the water content and other unnecessary components in the dried molded article become 106A , which is the outer shape, out of shape 72 removed, and by further firing and hardening becomes an outer shape 61 educated. In the process for producing the cast product, the mold 72 prepared in the manner described above.

Anschließend wird das Gussverfahren anhand von 5 und 13 beschrieben. 13 ist ein erklärendes Diagramm, das schematisch einige Prozesse des Gussverfahrens zeigt. Nachdem die Form in Schritt S1 hergestellt wurde, wird bei dem Gussverfahren die Form vorgewärmt (Schritt S2). Beispielsweise wird die Form 72 in einem Ofen (Vakuumofen, Brennofen) angeordnet und auf 800°C oder mehr und 900°C oder weniger erhitzt. Durch das Vorwärmen wird eine Beschädigung der Form verhindert, wenn die Metallschmelze (das geschmolzene Metall) bei der Herstellung des Gusserzeugnisses in die Form gegossen wird.Subsequently, the casting method based on 5 and 13 described. 13 is an explanatory diagram schematically showing some processes of the casting process. After the mold is manufactured in step S1, the mold is preheated in the casting process (step S2). For example, the shape 72 placed in an oven (vacuum oven, kiln) and heated to 800 ° C or more and 900 ° C or less. Preheating prevents damage to the mold when the molten metal (molten metal) is poured into the mold during manufacture of the cast product.

Bei dem Gussverfahren wird nach dem Vorwärmen der Form die Metallschmelze eingegossen (Schritt S3). D. h. wie dies in Schritt S140 von 13 dargestellt ist, wird eine Metallschmelze 80, d. h. ein gelöstes Rohmaterial (zum Beispiel Stahl) für das Gusserzeugnis durch die Öffnung der Form 72 zwischen die Außenform 61 und den Kern 18 gegossen.In the casting method, after preheating the mold, the molten metal is poured (step S3). Ie. as in step S140 of FIG 13 is shown, a molten metal 80 ie a dissolved raw material (for example steel) for the cast product through the opening of the mold 72 between the outer shape 61 and the core 18 cast.

Nachdem sich die in die Form 72 gegossene Metallschmelze 80 verfestigt hat, wird bei dem Gussverfahren die Außenform 61 entfernt (Schritt S4). D. h. nachdem die Metallschmelze 80 in der Form 72 ausgehärtet ist und zu einem Gusserzeugnis 90 geworden ist, wird, wie dies in Schritt S141 von 13 dargestellt ist, die Außenform 61 zerbrochen und als Fragment 61a vom Gusserzeugnis 90 entfernt.After getting into the shape 72 poured molten metal 80 solidifies, in the casting process, the outer shape 61 removed (step S4). Ie. after the molten metal 80 in the shape 72 cured and to a cast product 90 is, as in step S141 of 13 is shown, the outer shape 61 broken and as a fragment 61a from the cast product 90 away.

Nachdem die Außenform 61 vom Gusserzeugnis 90 entfernt wurde, wird bei dem Gussverfahren eine Kernentfernungsbehandlung durchgeführt (Schritt S5). D. h. wie dies in Schritt S142 von 13 dargestellt ist, wird das Gusserzeugnis 90 in einen Autoklaven 92 gegeben und der Kernentfernungsbehandlung unterzogen, so dass der Kern 18 im Gusserzeugnis 90 gelöst wird und der gelöste Kern 94 aus dem Inneren des Gusserzeugnisses 90 entfernt wird. Insbesondere wird das Gusserzeugnis 90, das sich in einer alkalischen Lösung im Autoklaven 92 befindet, wiederholt unter Druck gesetzt, wonach der Druck wieder herabgesetzt wird, so dass der gelöste Kern 94 aus dem Gusserzeugnis 90 ausgestoßen wird.After the outer shape 61 from the cast product 90 has been removed, a core removal treatment is performed in the casting process (step S5). Ie. as in step S142 of FIG 13 is shown, the cast product 90 in an autoclave 92 given and subjected to the core removal treatment, so that the core 18 in the cast product 90 is solved and the solved core 94 from the inside of the cast product 90 Will get removed. In particular, the cast product becomes 90 , which is in an alkaline solution in an autoclave 92 is repeatedly pressurized, after which the pressure is reduced again, leaving the dissolved core 94 from the cast product 90 is ejected.

Bei dem Gussverfahren wird nach der Durchführung der Kernentfernungsbehandlung eine Feinbearbeitung durchgeführt (Schritt S6). D. h. die Feinbearbeitung wird an der Oberfläche oder der Innenseite des Gusserzeugnisses 90 durchgeführt. Darüber hinaus erfolgt bei dem Gussverfahren gemeinsam mit der Feinbearbeitung eine Inspektion des Gusserzeugnisses. Auf diese Weise kann ein Gusserzeugnis 100 erzeugt werden, wie dies in Schritt S143 von 13 dargestellt ist.In the casting method, after performing the core removal treatment, fine machining is performed (step S6). Ie. the Finishing is done on the surface or inside of the cast product 90 carried out. In addition, in the casting process together with the fine machining an inspection of the cast product takes place. In this way, a cast product 100 are generated as in step S143 of 13 is shown.

Bei dem Gussverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, die Form durch ein Wachsausschmelzgussverfahren hergestellt, bei dem Wachs verwendet wird, wodurch das Gusserzeugnis hergestellt wird. Was das Formherstellungsverfahren, das Gussverfahren und die Form gemäß der vorliegenden Ausführungsform betrifft, so wird die Außenform mit der mehrlagigen Struktur, bei der es sich um die Außenseite der Form handelt, derart gebildet, dass die als innere Umfangsfläche dienende Grundschicht (erster getrockneter Film als erste Schicht) 101 gebildet wird, indem die ultrafeinen Aluminiumoxidpartikel als Aufschlämmung verwendet werden, und dass die mehrlagige Verstärkungsschicht 105A auf der Außenseite der Grundschicht 101A gebildet wird.In the casting method according to the present embodiment, as described above, the mold is made by an investment casting method using wax, thereby producing the cast product. As for the mold manufacturing method, casting method and mold according to the present embodiment, the outer mold having the multi-layered structure which is the outside of the mold is formed such that the base layer (first dried film) serving as the inner peripheral surface first layer) 101 is formed by using the ultrafine alumina particles as a slurry, and that the multi-layer reinforcing layer 105A on the outside of the base coat 101A is formed.

Darüber hinaus kann es sich, wie dies oben beschrieben wurde, bei der Grundschicht um eine Grundschicht 101B handeln, welche die Aufschlämmungsschicht 101a mit zusätzlichem Stuckmaterial und die Stuckschicht 101b umfasst (siehe 2).Moreover, as described above, the base layer may be a base layer 101B act, which is the slurry layer 101 with additional stucco material and the stucco layer 101b includes (see 2 ).

(Beispiel 1)(Example 1)

Im Folgenden sollen das Formherstellungsverfahren und das Gussverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform anhand von Beispielen beschrieben werden. Bei den folgenden Beispielen wurde eine vordere Wachsstruktur mit einer daran gebildeten Außenform verwendet, bei der es sich um ein Element mit einer Breite von 30 mm, einer Dicke von 8 mm und einer Länge von 300 mm handelt, wobei eine Grundschicht (erster getrockneter Film) aus einer Aufschlämmungsschicht und eine mehrlagige Verstärkungsschicht aus der Aufschlämmung und einem Stuckmaterial an der Wachsstruktur gebildet wurden, wodurch eine Form hergestellt wurde.Hereinafter, the mold manufacturing method and the casting method according to the present embodiment will be described by way of examples. In the following examples, a front wax structure having an outer shape formed thereon was used, which is an element having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm and a length of 300 mm, with a base layer (first dried film). from a slurry layer and a multi-layer reinforcing layer of the slurry and a stucco material were formed on the wax structure, thereby producing a mold.

Hochreine ultrafeine Aluminiumoxidpartikel (Al₂O₃ mit einer spezifischen Oberfläche von 10 m²/g und einer Partikelgröße von etwa 0,5 μm) wurden 24 Stunden lang unter Verwendung von Polycarbonsäuresalzen als Dispergierhilfsmittel mit einer Kugelmühle zu einer Aufschlämmung verknetet, wodurch eine Aluminiumoxid-Aufschlämmung erzielt wurde. Der Feststoffgehalt der erzielten Aluminiumoxid-Aufschlämmung betrug 50 Gew.-%.High purity ultrafine alumina particles (Al ₂ O ₃ having a specific surface area of 10 m ² / g and a particle size of about 0.5 μm) were ball-kneaded into a slurry using polycarboxylic acid salts as a dispersing aid for 24 hours, whereby an alumina Slurry was achieved. The solid content of the obtained alumina slurry was 50% by weight.

Es stellte sich heraus, dass es sich bei den aus der Dispergierbehandlung resultierenden Aluminiumoxidpartikeln in der Aluminiumoxid-Aufschlämmung um mit 0,5 μm monodispergierte Partikel handelte.It was found that the alumina particles resulting from the dispersion treatment in the alumina slurry were 0.5 μm monodispersed particles.

Zirkonpulver mit 350 Mesh wurde der Aluminiumoxid-Aufschlämmung als Staub zugesetzt, wodurch die Feingussform-Aufschlämmung hergestellt wurde.350 mesh zircon powder was added to the alumina slurry as a dust to produce the investment casting slurry.

Darüber hinaus wurde gleichzeitig eine Substanz auf Siliciumbasis als Antischaummittel in einer Konzentration von 0,01% und ein benetzungsvermögenverbesserndes Mittel in einer Konzentration von 0,01% zugesetzt, um eine verwendungsbereite Aufschlämmung herzustellen.In addition, at the same time, a silicon-based substance as an antifoaming agent at a concentration of 0.01% and a wetting-improving agent at a concentration of 0.01% were added to prepare a ready-to-use slurry.

Es wurde ein Wachskörper mit einer Breite von 30 mm, einer Dicke von 8 mm und einer Länge von 300 mm hergestellt, anschließend wurde der Wachskörper in die hergestellte verwendungsbereite Aufschlämmung getaucht und wieder aus ihr herausgezogen, wodurch die Aufschlämmung an der Wachsoberfläche angelagert wurde; überschüssige Aufschlämmung ließ man abtropfen, und durch eine Trocknungsbehandlung wurde eine Grundschicht (erster getrockneter Film) aus der Aufschlämmung auf der Oberfläche des Wachskörpers erzielt.A wax body having a width of 30 mm, a thickness of 8 mm and a length of 300 mm was prepared, then the wax body was dipped in and pulled out of the prepared ready-for-use slurry, whereby the slurry was attached to the wax surface; Excess slurry was allowed to drip off, and by a drying treatment, a base layer (first dried film) was obtained from the slurry on the surface of the wax body.

Um einen zweiten getrockneten Film zu bilden, wurde der Wachskörper mit der Grundschicht anschließend in die Aufschlämmung eingetaucht und wieder herausgezogen, wobei man überschüssige Aufschlämmung abtropfen ließ.In order to form a second dried film, the wax body with the base coat was then dipped in the slurry and pulled out again, allowing excess slurry to drain.

Zirkon-Stuckpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm wurden auf die feuchte Aufschlämmung aufgebracht und anschließend getrocknet, so dass ein zweiter getrockneter Film (erste Verstärkungsschicht) gebildet wurde.Zirconium stucco particles having an average particle size of 0.8 mm were applied to the wet slurry and then dried to form a second dried film (first reinforcing layer).

Der Vorgang der Bildung des zweiten getrockneten Films (erste Verstärkungsschicht) wurde auf gleiche Weise sechs Mal wiederholt, so dass ein Formkörper mit einer mehrlagigen Verstärkungsschicht erzielt wurde, der eine Dicke von etwa 10 mm aufwies.The process of forming the second dried film (first reinforcing layer) was repeated in the same manner six times, so that a molded article having a multilayer reinforcing layer having a thickness of about 10 mm was obtained.

Der erzielte getrocknete Formkörper wurde in einen Autoklaven mit einer Temperatur von 150°C gegeben, so dass das Wachs schmolz und anschließend entfernt werden konnte.The obtained dried molded article was placed in an autoclave at a temperature of 150 ° C, so that the wax melted and then could be removed.

Anschließend wurde die Wachsstruktur einer Wärmebehandlung bei 1000°C unterzogen, wodurch die Form von Beispiel 1 erzielt wurde.Subsequently, the wax structure was subjected to a heat treatment at 1000 ° C, whereby the mold of Example 1 was obtained.

[Vergleichsbeispiel][Comparative Example]

Zum Vergleich wurde gleichzeitig als Vergleichsbeispiel versuchsweise eine Form hergestellt, wobei die gleiche Vorgehensweise wie im Beispiel angewendet wurde, wobei jedoch eine Aufschlämmung aus herkömmlichem Kieselsol (Lösung, in der kugelförmige Siliciumdioxidpartikel mit einer Partikelgröße von etwa 20 nm dispergiert waren) verwendet wurde.For comparison, a mold was simultaneously prepared as a comparative example, using the same procedure as in the example but a slurry of conventional silica sol (solution in which spherical silica particles having a particle size of about 20 nm were dispersed) was used.

[Test][Test]

Aus der gemäß Beispiel 1 hergestellten Form und der Form des Vergleichsbeispiels wurde ein Prüfling zum Testen der Festigkeit mit einer Größe von 10 mm × 50 mm und einer Dicke von 5 mm ausgeschnitten und einem Hochtemperatur-Festigkeitstest unterzogen.From the mold prepared in Example 1 and the form of the comparative example, a test piece for testing the strength having a size of 10 mm × 50 mm and a thickness of 5 mm was cut out and subjected to a high-temperature strength test.

Durch den Test zur Prüfung der Festigkeit bei 1500°C zeigte sich bei Verwendung des herkömmlichen Kieselsols eine Erweichung.The test for testing the strength at 1500 ° C. showed softening when using the conventional silica sol.

Darüber hinaus war die Schnittfläche des Prüflings des Vergleichsbeispiels nicht klar; zudem war der Prüfling verbogen.In addition, the sectional area of the sample of the comparative example was not clear; In addition, the candidate was bent.

Der mithilfe der Aluminiumoxid-Aufschlämmung (Zirkonpartikel als Stuckmaterial) gemäß dem vorliegenden Beispiel hergestellte Prüfling hingegen brach bei 100 MPa ohne Verformung.On the other hand, the sample prepared by using the alumina slurry (zircon particles as a stucco material) according to the present example broke at 100 MPa without deformation.

Der Festigkeitstest wurde auf Basis der Norm ”Biegebruchfestigkeit von Keramik (1981)” gemäß JIS R 1601 durchgeführt.The strength test was conducted on the basis of the "Brittle fracture toughness of ceramics (1981)" standard according to JIS R 1601.

Aus diesem Testergebnis wird Folgendes ersichtlich: Wenn als Bindemittel eine Aufschlämmung ultrafeiner Aluminiumoxidpartikel (Schmelzpunkt: 2.070°C) mit hoher Hitzebeständigkeit und als Stuckmaterial Zirkonpartikel (Schmelzpunkt: 2.715°C) verwendet wurden, so war es anders als bei Verwendung von herkömmlichem Kieselsol möglich, eine Form zu erzielen, die erhöhten Temperaturen standhält und die sich auch dann nicht verformt, wenn sie über lange Zeit auf einer hohen Temperatur (1.550°C) gehalten wird, wie dies bei der Herstellung einer unidirektional erstarrten Schaufel der Fall ist.As a result of this test result, when a slurry of ultrafine alumina particles (melting point: 2,070 ° C.) having high heat resistance was used as the binder and zirconia particles (melting point: 2,715 ° C.) were used as the stucco material, unlike the use of conventional silica sol, To achieve a shape that withstands elevated temperatures and that does not deform even when kept at a high temperature (1,550 ° C) for a long time, as in the production of a unidirectional solidified blade.

(Beispiel 2)(Example 2)

Eine Aufschlämmung, die hergestellt wurde, indem als Staub Aluminiumoxidpulver mit 350 Mesh anstatt des Zirkonpulvers von Beispiel 1 zugesetzt wurde, wurde für eine Feingussform-Aufschlämmung verwendet.A slurry prepared by adding 350 mesh alumina powder as dust instead of the zircon powder of Example 1 was used for a precision casting slurry.

Darüber hinaus wurde eine Form gemäß Beispiel 2 durch den gleichen Vorgang wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Aluminiumoxid-Stuckpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,8 mm als Stuckmaterial verwendet wurden.Moreover, a mold according to Example 2 was produced by the same operation as in Example 1 except that alumina stucco particles having an average particle size of 0.8 mm were used as the stucco material.

[Test][Test]

Aus der gemäß Beispiel 2 hergestellten Form und der Form des Vergleichsbeispiels wurde ein Prüfling zum Testen der Festigkeit mit einer Größe von 10 mm × 50 mm und einer Dicke von 5 mm ausgeschnitten und dem gleichen Hochtemperatur-Festigkeitstest wie in Beispiel 1 unterzogen.From the mold prepared according to Example 2 and the form of the comparative example, a test piece for testing the strength having a size of 10 mm × 50 mm and a thickness of 5 mm was cut out and subjected to the same high-temperature strength test as in Example 1.

Der Prüfling mit der Aluminiumoxid-Aufschlämmung (Aluminiumoxidpartikel als Stuckmaterial) gemäß dem vorliegenden Beispiel brach bei 100 MPa ohne Verformung.The sample with the alumina slurry (alumina particle as a stucco material) according to the present example broke at 100 MPa without deformation.

Aus diesem Testergebnis wird Folgendes ersichtlich: Wenn als Bindemittel eine Aufschlämmung ultrafeiner Aluminiumoxidpartikel (Schmelzpunkt: 2.070°C) mit hoher Hitzebeständigkeit und als Stuckmaterial Aluminiumoxidpartikel (Schmelzpunkt: 2.070°C) verwendet wurden, so war es anders als bei Verwendung von herkömmlichem Kieselsol möglich, eine Form zu erzielen, die erhöhten Temperaturen standhält und die sich auch dann nicht verformt, wenn sie über lange Zeit auf einer hohen Temperatur (1.550°C) gehalten wird, wie dies bei der Herstellung einer unidirektional erstarrten Schaufel der Fall ist.From this test result, it can be seen that, when a slurry of ultrafine alumina particles (melting point: 2,070 ° C.) having high heat resistance was used as a binder and aluminum oxide particles (melting point: 2,070 ° C.) were used as the stucco material, unlike the use of conventional silica sol, To achieve a shape that withstands elevated temperatures and that does not deform even when kept at a high temperature (1,550 ° C) for a long time, as in the production of a unidirectional solidified blade.

Aus dem Obigen geht auch Folgendes hervor: Wenn als Bindemittel eine monodispergierte Aufschlämmung ultrafeiner Aluminiumoxidpartikel mit hoher Hitzebeständigkeit und als Stuckmaterial Zirkonpulver oder Aluminiumoxidpulver verwendet wurde, so war es anders als bei Verwendung von herkömmlichem Kieselsol möglich, eine Form zu erzielen, die erhöhten Temperaturen standhält und die sich auch dann nicht verformt, wenn sie über lange Zeit auf einer hohen Temperatur (1.550°C) gehalten wird, wie dies bei der Herstellung einer unidirektional erstarrten Schaufel der Fall ist.From the above, as follows, when a monodispersed slurry of ultrafine alumina particles having high heat resistance was used as the binder and zirconia or alumina powder was used as a stucco material, unlike the use of conventional silica sol, it was possible to obtain a mold capable of withstanding elevated temperatures and which does not deform even if it is kept at a high temperature (1,550 ° C) for a long time, as is the case with the production of a unidirectionally solidified blade.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

12, 22a, 22b12, 22a, 22b: METALLFORMMETALLFORM
12a12a: KONVEXER TEILCONVEX PART
14, 2614, 26: PFEILARROW
1616: KERAMISCHE AUFSCHLÄMMUNGCERAMIC SMOKING
1818: KERNCORE
20, 7020, 70: BRENNOFENKILN
24, 6424, 64: RAUMROOM
2828: WACHSWAX
3030: WACHSSTRUKTURGROWING STRUCTURE
3232: GIESSTRICHTERpouring cup
4040: AUFSCHLÄMMUNGSLURRY
60, 9260, 92: AUTOKLAVAUTOCLAVE
6161: AUSSENFORMEXTERIOR FORM
61a61a: FRAGMENTFRAGMENT
6262: GELÖSTES WACHSSOLVED WAX
7272: FORMSHAPE
8080: METALLSCHMELZEMETAL MELT
90, 10090, 100: GIESSEREIERZEUGNISFOUNDRY PRODUCTS
9494: AUFGELÖSTER KERNRELAXED CORE
101A, 101B101A, 101B: GRUNDSCHICHTBASE LAYER
102102: AUFSCHLÄMMUNGSSCHICHTslurry
103103: STUCKSCHICHTSTUCK LAYER
104-1104-1: ERSTE VERSTÄRKUNGSSCHICHTFIRST REINFORCEMENT LAYER
104-n104-n: n-TE VERSTÄRKUNGSSCHICHTn-TE REINFORCING LAYER
105A, 105B105A, 105B: MEHRLAGIGE VERSTÄRKUNGSSCHICHTMULTILAYER REINFORCEMENT LAYER

Claims

Feingussform, die zur Herstellung eines Gusserzeugnisses verwendet wird, umfassend: einen Kern, der eine Gestalt aufweist, die einem inneren hohlen Teil des Gusserzeugnisses entspricht; und eine Außenform, die einer Gestalt einer äußeren Umfangsfläche des Gusserzeugnisses entspricht, wobei die Außenform aus Folgendem gebildet ist: aus einer Grundschicht, die an einer inneren Umfangsfläche gebildet ist und aus einem Aufschlämmungsfilm gebildet ist, der durch das Trocknen einer Feingussform-Aufschlämmung hergestellt wird, die monodispergierte ultrafeine Aluminiumoxidpartikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder darunter umfasst; und aus einer mehrlagigen Verstärkungsschicht, die an der Außenseite der Grundschicht gebildet wird, indem wiederholt eine Verstärkungsschicht gebildet wird, die erzielt wird, indem eine aus der Feingussform-Aufschlämmung bestehende Aufschlämmungsschicht und eine Stuckschicht, bei der ein Stuckmaterial an die Aufschlämmungsschicht angelagert ist, gebildet und getrocknet werden.Investment casting mold used to make a cast product comprising: a core having a shape corresponding to an inner hollow part of the cast product; and an outer shape corresponding to a shape of an outer peripheral surface of the cast product, wherein the outer mold is formed of: a base layer formed on an inner peripheral surface and formed of a slurry film prepared by drying a precision casting slurry containing the monodispersed ultrafine alumina particles having a particle size of 1.0 μm or including; and a multilayer reinforcing layer formed on the outside of the base layer by repeatedly forming a reinforcing layer obtained by forming a slurry layer composed of the investment casting slurry and a stucco layer having a stucco material attached to the slurry layer and dried.

Feingussform nach Anspruch 1, wobei die Feingussform-Aufschlämmung entweder Zirkonpulver oder Aluminiumoxidpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 μm oder darunter umfasst, und wobei es sich bei dem Stuckmaterial entweder um Zirkon-Stuckpartikel oder Aluminiumoxid-Stuckpartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 mm oder darüber handelt.The investment casting mold of claim 1, wherein the investment casting slurry comprises either zirconia or alumina powder having an average particle size of 50 microns or less, and wherein the stucco material is either zirconia stucco particles or alumina stucco particles having an average particle size of 0.5 mm or above.

Feingussform nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Grundschicht die Stuckschicht umfasst, wobei das Stuckmaterial an die Aufschlämmungsschicht angelagert ist, die aus der Feingussform-Aufschlämmung gebildet ist.Investment casting mold according to claim 1 or 2, wherein the base layer comprises the stucco layer, wherein the stucco material is attached to the slurry layer, which is formed from the investment casting slurry.

Verfahren zur Herstellung einer Feingussform, die zur Herstellung eines Gusserzeugnisses verwendet wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen ersten Filmbildungsprozess, bei dem eine Feinguss-Wachsstruktur in eine/aus einer Feingussform-Aufschlämmung getaucht/herausgezogen wird, die monodispergierte ultrafeine Aluminiumoxidpartikel mit einer Partikelgröße von 1,0 μm oder darunter umfasst, und bei dem anschließend eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch an einer Oberfläche der Wachsstruktur eine Grundschicht gebildet wird, die aus einem Aufschlämmungsfilm gebildet ist; einen zweiten Filmbildungsprozess, bei dem ein Stuckmaterial auf eine Oberfläche der Aufschlämmung aufgestreut wird, nachdem die mit der Grundschicht versehene Wachsstruktur in die Feingussform-Aufschlämmung getaucht/wieder daraus herausgezogen wurde, und bei dem anschließend eine Trocknungsbehandlung durchgeführt wird, wodurch eine Verstärkungsschicht gebildet wird; einen Formkörperbildungsprozess, bei dem der zweite Filmbildungsprozess zur Bildung der Verstärkungsschicht mehr als ein Mal wiederholt wird, wodurch ein Formkörper erzielt wird, der mit einer mehrlagigen Verstärkungsschicht versehen ist; einen Wachsentfernungsprozess, bei dem das Wachs der Wachsstruktur geschmolzen und aus dem erzielten Formkörper entfernt wird; und einen Formbrennprozess, bei dem der nach der Entfernung des Wachses erzielte Formkörper einer Brennbehandlung unterzogen wird, wodurch eine Form erzielt wird.A method of making a precision investment casting used to make a cast product, the process comprising: a first film forming process in which a precision investment wax structure is dipped / drawn out of a investment casting slurry comprising monodispersed ultrafine particles of alumina having a particle size of 1.0 μm or below, and then subjected to a drying treatment, thereby forming on a surface of the wax structure a base layer formed of a slurry film; a second film forming process in which a stucco material is scattered on a surface of the slurry after the wax pattern provided with the undercoat has been dipped / retracted from the investment casting slurry and then subjected to a drying treatment, thereby forming a reinforcing layer; a molding process in which the second film forming process for forming the reinforcing layer is repeated more than once, thereby obtaining a molded article provided with a multilayer reinforcing layer; a wax removal process in which the wax of the wax structure is melted and removed from the obtained molded body; and a mold firing process in which the molded body obtained after the removal of the wax is subjected to a firing treatment, whereby a mold is obtained.

Verfahren zur Herstellung der Feingussform nach Anspruch 4, wobei während des ersten Filmbildungsprozesses ein Stuckmaterial an einer Aufschlämmungsschicht angelagert wird, die aus der Feingussform-Aufschlämmung gebildet ist, um eine Stuckschicht zu bilden, und wobei die Stuckschicht getrocknet wird.A method of manufacturing the investment casting mold according to claim 4, wherein during the first film forming process, a stucco material is deposited on a slurry layer formed from the investment casting slurry to form a stucco layer, and the stucco layer is dried.

Verfahren zur Herstellung der Feingussform nach Anspruch 4 oder 5, wobei es sich bei einem Dispergiermittel der Feingussform-Aufschlämmung um Polycarbonsäuresalze handelt.A method of manufacturing the investment casting mold according to claim 4 or 5, wherein a dispersant of the investment casting slurry is polycarboxylic acid salts.