DE2230317C2 - Verfahren zum Gießen von metallenen Werkstücken, insbesondere Turbinenschaufeln - Google Patents
Verfahren zum Gießen von metallenen Werkstücken, insbesondere TurbinenschaufelnInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
55
60
| Legierung 1 | Legierung 2 | |
| Kohlenstoff | 0,05 | 0,13 · |
| Chrom | 12,0 | 5,7 |
| Wolfram | - | 11,0 |
| Molybdän | 4,5 | 2,0 |
| Aluminium | 5,9 | 6,3 |
| Titan | 0,6 | - |
| Tantal | 2,0 | 3,0 |
| Bor | 0,01 | - |
| Zirkonium | 0,1 | 0,6 |
| Nickel und | Rest | Rest |
| Verunreinigungen |
6, Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 4
zum Gießen von Werkstücken aus zwei verschiedenen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden verwendeten Legierungen folgende prozentuale Zusammensetzung aufweisen;
| Legierung 1 | Legierung 2 | |
| Kohlenstoff | 0,11 | 0,13 |
| Chrom | 194 | 5,7 |
| Wolfram | - | 11,0 |
| Molybdän | 44 | 2,0 |
| Aluminium | 5,9 | 6,3 |
| Titan | 0,4 | - |
| Tantal | 2,0 | 3,0 |
| Bor | 0,01 | - |
| Zirkonium | 0,1 | 0,6 |
| Nickel und | Rest | Rest |
| Verunreinigungen |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von metallenen Werkstücken, insbesondere Turbinenschaufeln,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Manche Maschinenbauteile, beispielsweise Turbinenschaufeln,
bestehen aus mehreren, im Gebrauch unterschiedlichen Beanspruchungen unterworfenen Abschnitten.
Bei Gasturbinenschaufeln wird vom Schaufelblatt eine große Zugfestigkeit bei hohen Temperaturen,
eine minimale Kriechdehnung unter dem Einfluß der Fliehkräfte bei diesen hohen Temperaturen, und eine
gute Beständigkeit gegen Oxydation durch heiße Treibgase und gegen thermische Ermüdungserscheinungen
verlangt, während der Schaufelfuß eine große Zähigkeit bei etwas niedrigeren Temperaturen, eine
große Zugfestigkeit und gute Dauerschwingfestigkeit haben soll.
Man hat bereits versucht, Turbinenschaufeln aus einem aus zwei aus verschiedenen Legierungen
bestehenden Abschnitten zusammengeschweißten Rohling zu schmieden, jedoch sind für die Fertigung von
Schaufeln Präzisionsgießverfahren wegen ihrer hohen Ferligungsgenauigkeit und der geringen Anzahl der
noch erforderlichen Nachbearbeitungsgänge zu bevorzugen.
Aus der DE-PS 8 74 365 ist ein Verbundschleudergießverfahren für die Herstellung hochbeanspruchter
Hohlkörper, insbesondere Geschützrohre bekannt, gemäß welchem unter Verwendung einer ersten
Legierung der eine Teil (Außenwandbereich) eines Verbundwerkstückes (zweilagiges Schleudergußrohr)
gegossen und anschließend unter Verwendung einer weiteren Legierung ein weiterer Teil (Innenwandbereich)
des Verbundwerkstückes angegossen wird. Damit läßt sieh ein zweilagiges Geschützrohr herstellen,
dessen Innenwandbereich sehr hart ist, um der starken Reibung und somit dem Verschleiß durch das im Rohr
abgefeuerte Geschoß standhalten zu können, während der Außenwandbereich eine hohe Zähigkeit aufweist,
um die beim Abfeuern infolge des dabei erzeugten Rohrinnendruckes auf die Rohrwand wirkenden Zugbeanspruchungen
aufnehmen zu können.
Bemerkenswert ist, aber, daß bei den nach dem
bekannten Verfahren hergestellten Sehleuderguß-Verbundrohren
die Verbindung zwischen den beiden Lagen (Außenwandbereich und Innenwandbereich) keinen
Beanspruchungen ausgesetzt ist, d.h. es treten keine Kräfte auf, die das Innenrohr vom Außenrohr zu
trennen suchen.
Ähnliche Verbundschleudergießverfahren sind auch aus der DE-PS 8 61 005, aus der DE-PS 5 76 216, und der
DE-AS 15 58 196 bekannt
Im Gegensatz zu den nach den bekannten Verfahren hergestfillten Verbundguß-Werkstücken kommt es aber
bei Turbinenschaufeln entscheidend darauf an, daß am Obergang von dem einen Werkst.Ockteil (Schaufelfuß)
zu dem bzw. einem weiteren Werkstückteil (Schaufelblatt) eine Verbindung vorhanden ist, die vor allen
Dingen hinsichtlich der Zugfestigkeit keine Schwachstelle des Werkstücks bilden darf, da gerade an dem
Übergang zwischen Schaufelfuß und Schaufelblatt von Strömungsmaschinen-Laufschaufeln starke Beanspruchungen
infolge der fliehkraftbedingten Zugkräfte auftreten, wobei außerdem gerade in dieser-·. Übergangsbereich
zwischen Schaufelfuß und Schaufelblatt noch besondere Beanspruchungen, nämlich die Beanspruchungen
infolge möglicher Schaufelschwingungstendenzen, Beanspruchungen infolge eines Temperaturgradienten
zwischen Schaufelfuß und Schaufelblatt sowie der Einfluß der am Schaufelfuß/Schaufelblatt-Übergangsbereich
notwendigerweise vorhandenen Querschnittsänderungen des Werkstücks hinzukommen.
Damit vergleichbare Belastungen am Übergangsbereich zwischen den beiden aus verschiedenen Legierungen
gegossenen Außen- und Innenwandbereichen sind bei den nach den bekannten Verfahren hergestellten
Verbundgußrohren nicht vorhanden. Das besondere Problem der nahtlosen zugfesten Verbindung der
beiden Werkstückteile (Schaufelfuß und Schaufelblatt) einer Turbinenschaufel tritt also beim Herstellen von
Schleuderguß-Verbundrohren nicht auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundgießverfahren zu entwickeln, welches das
Gießen von aus mindestens zwei im Gebrauch stark unterschiedlich beanspruchten Abschnitten bestehenden
Werkstücken, insbesondere Turbinenschaufeln, aus verschiedenen, diese Abschnitte bildenden Legierungen
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Maßnahmen gelöst.
Wesentliche Merkmale ^es erfindungsgemäßen Verfahrens
sind demgemäß das Erwärmen der Gießform vor dem Gießen auf eine gu' oberhalb der Gießtemperatur
liegende Temperatur, um ein Abkühlen und Erstarren der Schmelze an den Gießformwänden zu
verhindern, weiter die Erzeugung einer sich in einer Richtung ausbreitenden Abkühlungsfront und folglich
einer in einer Richtung fortschreitenden Erstarrungsfront, damit in Richtung der zukünftigen Zugbelastbarkeit
des Werkstücks wachsende Säulenkristalle entstehen, und das Eingießen der weiteren Legierung,
während sich der Oberflächenbereich der zuerst eingegossenen Legierung noch im flüssigen Zustand
befindet bzw. im flüssigen Zustand gehalten wird, damit ein kontinuierlicher Übergangsbereich zwischen den
beiden Legierungen bzw. den beiden Werkstückteilen (,5 durch Vermischen der Legierungen in diesem Bereich
entsteht. Die Ausdehnung dieses Übergangsbereichs ist durch entsprechende Wahl der Ausdehnung der noch
flüssigen Oberflächenzone der zuerst gegossenen Legierung beim Eingießen der zweiten Legierung in die
Form festlegbar.
Die Merkmale a), b) und d) des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 sind bereits an sich bekannt, allerdings
nur in Verbindung mit einem Verfahren zur gerichteten Erstarrung eines in einem Zuge aus einer einzigen
Legierung gegossenen Werkstücks (z. Bt DE-OS
15 58 321,15 58 325 und US-PS 33 76 915). In Kombination dieser an sich bekannten Merkmale mit dem für sich
neuen kennzeichnenden Merkmal c) und mit den Oberbegriffsmerkmalen wird jedoch eine neue Wirkung
erzeugt, denn es kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weniger darauf an, durch in einer Richtung
fortschreitendes Erstarren des Werkstücks eine säulenartige Kristallstruktur zu erzeugen, sondern es kommt
vielmehr wesentlich darauf an, nach dem Gießen des ersten Werkstückabschnitts aus der einen Legierung
dafür Sorge zu tragen, daß dieser Werkstückabschnitt in seinem Haüptteil tatsächlich nur fius der einen
Legierung besteht und nicht etwa be«n Aufgießen der zweiten Legierung eine weitgehende Vermischung der
beiden Legierungen eintritt, daß also eine Vermischung zwischen den beiden Legierungen nur im Übergangsbereich
zwischen den beiden Legierungen stattfindet, und daß weiter nach dem Eingießen der zweiten Legierung
zuerst der Übergangsbereich, also der Mischungsbereich, vollkommen erstarrt, bevor der restliche Teil des
zweiten Werkstückabschnitts erstarre, damit während der Erstarrungsphase nach dem Eingießen der zweiten
Legierung unerwünschte Entmischungserscheinungen im Übergangsbereich ausgeschlossen sind. Mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren entsteht also eine in jeder Hinsicht nahtlose, also allmähliche Übergangszone
zwischen den beiden verwendeten Legierungen ausgebildete Verbindung zwischen den beiden Werkstückteilen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
In den Zeichnungen stellt dar
F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Gießvorrichtung,
F i g. 2 einen Axialschnitt durch einen TdI einer Gießform, welche geschmolzenes Metall enthält, und
F i g. 3 eine Turbinenschaufel.
Fig. 1 zeigt eine Kammer 1, welche einen Schmelztiegel
2 und einen Gießofen 3 emhält, welch letzterer wiederum eine Gießform 4 aufweist. Der Schmelztiegel
ist von einer Hochfrequenzinduktionsheizwicklung 5 umgeben und kann durch übliche, nicht gezeichnete
Einrichtungen angehoben und in eine Gießstellung gekippt werden, wie in strichpunktierten Linien
angsdeütft isL Der in bekannter elektrischer Widerstandsbauart
ausgeführte Gießofen 3 weist Heizelemente 6 auf, die in einem teuerfesten Isoliermateria) um eine
mittige axial verlaufende Öffnung herum angeordnet sind. Die mittige Öffnung verläuft gemäß Fig.)
senkrecht und die Heizelemente bilden eine Wicklung um diese Öffnung herum, deren Windungen nach unten
hin enger nebeneinander liegen als oben, so daß im unteren Teil des Schmelzofens eine größere Wärme
erzeugt wird. Die Gießform 4 ist in der Mitte der genannten Öffnung angeordnet und aus keramischem
oder anderen feuerfesten Material hergestellt und in
bekannter Art und Weise um ein Wachsmodell herum aufgebaut, welches danach beim Erwärmen der
Gießform ausgebrannt wird und einen Hohlraum
hinterläßt, welcher die Form des zu gießenden Gegenstandes hat. Die Gießform, welche, falls gewünscht,
einen Kern enthalten kann, ist unten offen und mit ihrem unteren Ende auf eine Kühlplatte 7 montiert,
welche auch den Boden der Gießform verschließt. Die Kühlplatte 7 besteht aus einem Metallblock, vorzugsweise
aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung, welcher eine gute Wärmeleitfähigkeit und einen inneren
Hohlraum aufweist, in welchen mittels Röhren 8 und 9 Wasser zur Kühlung hineingeleitet werden kann. Der
Schmelzofen 3 wird von einer Plattform 10 getragen, welche über eine Führungshülse It auf einer Gewindespindel
12 geführt ist. Die Gewindespindel 12 kann durch einen nicht gezeichneten Elektromotor über ein
Getriebe 13, 14 angetrieben werden, so daß der Gießofen 3 relativ zur Gießform 4 angehoben oder
abgesenkt wird. In der Wandung der Gießform ist gemäß Fig.2 ein Überlauf 30 gebildet, durch welchen
überschüssige erste geschmolzene Legierung abfließen kann. Der Überlauf ist mit einem U-förmigen Siphon JI
versehen, um überschüssige erste Legierung aufzustauen.
Beim Gießvorgang wird die Kammer 1 zuerst durch eine nicht gezeichnete Vakuumpumpe evakuiert. Dann
wird die Gießform 4 durch den Gießofen 3, der in seine unterste Stellung gefahren ist, auf eine die Schmelztemperatur
des zu vergießenden Metalls übersteigende, gewöhnlich um 150 bis 200°C über der Schmelztemperatur
der Legierung liegende Temperatur vorerwärmt und es wird Kühlwasser in den inneren Hohlraum der
Kühlplatte 7 hineingeleitet, um die Oberfläche der Kühlplatte gut unterhalb der Erstarrungstemperatur des
zu vergießenden Metalls zu halten. Eine gewisse Menge Metall, beispielsweise einer Nickelbasislegierung, wird
im Schmelztiegel 2 durch die Heizwicklung 5 geschmolzen. Dann wird der Schmelztiegel angehoben und
gekippt, um das geschmolzene Metall durch einen Trichter 15 in die Gießform 4 hineinzugießen; danach
wird der Schmelztiegel wieder in seine normale Stellung zurückgekippt und mit weiterem Metall beschickt,
beispielsweise mit einer weiteren Nickelbasislegierung mit anderer Zusammensetzung als die erste Legierung,
welche dann wiederum geschmolzen wird. Überschüssige erste Legierung fließt durch den Überlauf 30 ab, bis
die Oberfläche der flüssigen Legierung die Höhe der Einlaßöffnung des Überlaufkanals 30 erreicht hat. Etwas
von der überschüssigen ersten Legierung wird im Siphon 31 aufgestaut und erstarrt darin, wodurch
verhindert wird, daß die zweite geschmolzene Legierung durch den Überlauf abfließen kann.
Die Kühlplatte 7 entzieht dem mit ihr in Berührung stehenden Metall Wärme, so daß in diesem Bereich die
Erstarrung beginnt. Der Gießofen 3 wird langsam durch Drehen der Gewindespindel 12 angehoben, um das
geschmolzene Metall fortschreitend abzukühlen, wobei die Erstarrung mit einer sich in der Gießform aufwärts
bewegenden Erstarrungsfront fortschreitet Der Gießofen wird in einer solchen Stellung angehalten, daß die
Oberfläche des Metalls in der Gießform in flüssigem Zustand gehalten wird, auf welche dann das zweite
Metall aus dem Schmelztiegel ausgegossen wird, bis die Gießform vollständig gefüllt ist, danach wird der
Gießofen weiter angehoben und das fortschreitende Abkühlen der Gießform und ihres Inhaltes fortgesetzt
Der durch das Abkühlen in einer Richtung erzeugte Temperaturgradient bewirkt, daß die Erstarrung allmählich
vom Boden der Gießform her nach oben fortschreitet- Zur vollständigen Abkühlung wird der
Schmelzofen schließlich ausgeschaltet.
Das Gußteil weist dann eine säulenförmige Kristallstruktur auf, bei welcher die einzelnen Kristalle alle in
einer Richtung ausgerichtet sind und im wesentlichen parallel zueinander in Richtung der Gießformachse
liegen, wobei die einzelnen Säulenkristalle gewöhnlich mehr als einen Dendritenast besitzen.
F i g. 2 zeigt den Charakter des Kristallwachstums. Außerdem ist ein Überlauf 30 in der Wandung der
ίο Gießform 4 dargestellt. Auf dem Boden der Gießform 4
formieren sich in dem flüssigen Metall infolge der durch die Kühlplatte bedingten Erstarrung Dendritenäste. Der
Temperaturgradient bewirkt, daß die Dendritenäste in paralleler Formation nach oben zur Oberfläche 17 des
allmählich abkühlenden flüssigen Metalls hinwachsen. Das Wachstum schreitet so lange fort, bis das Abkühlen
vor dem Eingießen des zweiten Metalls aufgehalten wird; die Zwischenräume 18 zwischen den einzelnen
Dendritenästen enthalten dann noch kleine Mengen flüssigen Metalls, wenn das zweite fvietaii eingegossen
wird, vermischen sich die beiden flüssigen Metalle unter der Voraussetzung der Verträglichkeit, wobei möglicherweise
die Spitzen der Dendritenäste wieder etwas abgeschmolzen werden. Folglich findet in der Übergangszone
zwischen den beiden Metallen im wesentlichen eine vollständige Verschmelzung statt. Bei
Wiederbeginn der fortschreitenden Abkühlung setzt sich das Dendritenwachstum fort und die wachsenden
Dendriien erreichen schnell das /.weite Metall. Wenn
das zweite Metall eingegossen wird, wird die Zusammensetzung des interdendritischen Materials anfänglich
teilweise durch die Menge der vorhandenen Flüssigkeit bestimmt. Dadurch und durch die Abkühlgeschwindigkeit
in diesem besonderen Bereich wird die Ausdehnung der Übergangszone bestimmt und ist steuerbar.
Am Anfang werden sich fast sicher einige zufallorientierte Kristalle bilden, bevor das Wachstum in einer
Vorzugsrichtung beginnt. Dagegen kann jedoch Vorsorge getroffen werden, indem das untere Ende der
Gießform genügend tief gemacht wird und somit eine »Wachstumszone« enthält, welche, falls gewünscht,
nachher vom fertigen Gußteil entfernt werden kann.
Das Erwärmen der Gießform über die Gießtemperatur des Metalls erfolgt deshalb, damit Zufallskristallisation
oder Keimbildung im Interesse einer gesteuerten Erstarrung verhindert werden, welche sonst die
gewünschte Kristallstruktur des Gußteiles zerstören würde.
Das Gußtei! kann selbstverständlich einer nachfolgenden
Wärmebehandlung unterzogen werden, um seine physikalischen Eigenschaften in bekannter Art
und Weise zu verbessern, oder es kann mit Schuuüberzügen versehen werden.
Eine gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellte Gasturbinenrotorschaufel ist in Fig.3 dargestellt
Die Schaufel weist einen zwiebeiförmigen Schaufelfuß 19, mit welchem sie auf einer Rotorscheibe befestigt
werden kann, ein Schaufelblatt 20 mit Tragflächenprofil und eine Verstärkung 21 an der Spitze des Schaufelblattes
auf. Der Schaufelfuß 19 besteht aus einer Legierung mit hoher Dehnbarkeit bei der Betriebstemperatur des
Schaufelfußes, während das Schaufelblatt 20 aus einer zweiten Legierung besteht, welche hohe Kriechfestigkeit
bei den Betriebstemperaturen aufweist, wobei eine kleine Verminderung der Dehnbarkeit annehmbar ist
Die LTbergangszone zwischen den beiden Legierungen befindet sich an der Verbindungsstelle zwischen
Schaufelfuß und Schaufelblatt, wie durch Schraffur
angedeutet ist.
Der Schaufelfuß wird normalerweise zuerst gegossen, dann folgt das Schaufelblatt in der vorher beschriebenen
Art. Der untere Teil der Wachstumszone der gegossenen Schaufel wird dann entfernt, um Zufallskristalle
zu beseitigen. Die Kristalle erstrecken sich folglich durch den Schaufelfuß, durch das Schaufelblatt und bis
in die Verstärkung hinein und ergeben eine parallele
säulenförmige Kristallstruktur. Ungewolltes Wachstum bei Querschnittsübergängen kann verhindert werden,
indem an diesen Stellen weiche Übergang«? vorgesehen werden.
Mit ähnlichen Verfahren kann die Herstellung von einstückigen Turbinenrotoren ins Auge gefaßt werden,
bei denen die Schaufeln aus anderen Legierungen als die Rotorscheibe bestehen.
Die Reihenfolge der Arbeitsgänge bei dem oben beschriebenen Verfahren ist nicht ausschließlich und
kann variiert werden. Zum Beispiel kann das Gießen in einer inerten Atmosphäre, beispielsweise unter Argon ?n
oder Helium, ebenso wie unter Vakuum stattfinden, es kann sogar in Luft ausgeführt werden, wenn dem keine
nachteiligen Gründe entgegenstehen. Die verschiedenen Metalle oder Legierungen können in getrennten
Schmelztiegeln erschmolzen werden und, anstatt den Gießofen relativ zur Gießform zu bewegen, kann eine
Einrichtung vorgesehen sein, welche die einzelnen Heizelemente des Gießofens abwechselnd einschaltet,
so daß dadurch die Lage der Haupterwärmungszone verändert wird.
Der Übergang von einem Metall zu einem anderen kann auch wiederholt werden, indem ein drittes Metall
oder eine dritte Legierung verwendet oder ein bereits in der vorhergehenden Reihenfolge schon verwendetes
Metall wiederholt wird. Wiederum kann gesteuertes Abkühlen mit einem Endabschnitt vorgesehen sein, in
welchem sich an einem Ende des Gußteiles, falls dies erwünscht oder unwichtig ist, zufallsorientierte Kristalle
bilden können.
Die verwendeten Metalle oder Legierungen brauchen nicht alle dieselbe Metallbasis zu besitzen, beispielsweise
kann eine Legierung eine Nickelbasislegierung, eine andere Legierung eine Kobaltbasislegierung oder
Eisenbasislegierung sein, jedoch müssen die verwendeten Metalle oder Legierungen, die wegen einer
bestimmten Eigenschaft oder wegen bestimmter Eigenschaften für einen besonderen Teil des Gußteiles
ausgewählt werden, in allen Fällen miteinander verträglich sein. Es dürfen beispielsweise keine schädlichen
Zusammensetzungen entstehen, welche eine weiche Zone ergeben. Die Durchführung des Verfahrens
kann Schwierigkeiten bereiten, wenn die einzelnen Legierungen stark verschiedene Schmelzpunkte haben.
Die meisten Nickelbasislegierungen schmelzen im Bereich von 1300 bis I4OO°C und sind in dieser Hinsicht
im allgemeinen geeignet.
Gußstücke gemäß der Erfindung sind aus Nickelbasislegierungen hergestellt worden, welche folgende prozentuale
Zusammensetzungen haben:
Legierung
Cr
Mo
AI Ti
Ta
Zr
Co
0,05
0,13
0,11
0,15
0,15
0,13
0,11
0,15
0,15
12,0
5,7
5,7
19,5
9,0
9,0
19,5
4,5 11,0 2,0
5,9 6,3
10,0
2,5
5,5 1,5 0,6
0,4
1,5
2,5
1,5
2,5
2,0
3,0
3,0
1,5
0,01
0,015
0,03
0,03
0,1 0,6
0,05 0,15
10,0 18,0
Bei Legierung V sind die Prozentwerte für Kohlenstoff, Bor und Zirkonium Höchstwerte.
Die Legierungen I und V besitzen eine größere Dehnbarkeit und sind deshalb für Schaufelfüße geeigneter,
die Legierungen II und IV weisen eine größere Festigkeit bei hohen Temperaturen auf, weshalb sie sich
für Schaufeiblätter eignen. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wurden Proben gegossen, die jeweils
einen Übergang zwischen Legierung F und [1 sowie IV,
zwischen Legierung IV und V und zwischen Legierung II und III aufwiesen.
Die Nickelbasislegierung III wurde mit Legierung II anstelle von Legierung I vorwiegend für metallographische
Untersuchungen verwendet, da größere Unterschiede in der MikroStruktur vorhanden waren.
Die Untersuchung der MikroStruktur hat bei allen obengenannten Legierungspaarungen, bei denen das
Erstarren in einer Richtung in der Obergangszone aufrechterhalten wurde, eine vollständige Verschmelzung
gezeigt Durch Ändern der Gießbedmgungen war es möglich, die räumliche Ausdehnung der Übergangszonen zu verändern, so daß enge oder weite
Übergangszonen erzielt wurden. Eine Untersuchung mit der Mikro-EIektronensonde hat ergeben, daß der
Übergang von einer Legierung zur anderen Legierung innerhalb einer Übergangszone zwischen den Legierungen
I und III mit einer Tiefe von etwa 1,25 mm vollständig abgeschlossen war.
Ein Zeitstandversuch mit vier Probestücken mit jeweils einem Übergang zwischen den Legierungen I
und II ergab die folgenden Ergebnisse:
Tafel I
| 50 | Temperatur (0C) | Probe | B | C | D |
| 55 Zugbeanspruchung | A | 980 | 750 | 750 | |
| (kp/cm2) | 980 | 1260 | 6300 | 6300 | |
| Bruchzeit (h) | 1260 | ||||
| Bruchdehnung (%) | 564 | 721 | 323 | ||
| 530 | 14,8 | 3,4 | |||
| 15,3 | |||||
60 Die Proben B und D wurden hergestellt, indem die
vorhandene Menge an flüssiger Legierung vermindert wurde, als die zweite Legierung in die Gießform
eingegossen wurde, wodurch eine enge Verschmelzungszone zwischen den beiden Legierungen erzeugt
wurde. Die Proben A und C wurden ohne diese Entfernung flüssiger Legierung hergestellt Unter
9 10
vergleichbaren Bedingungen ist zu erwarten daß die Größ(e z festi kejt , 13 k /mm,
weichere Legierung I annähernd dieselbe Lebensdauer 0.1%-Dehngrenze 92 kp/rnm'
besitzt, wie m Tafel I angegeben ,st. Ein Zugversuch be, Bruchdehnung 7.2%
750-C nut einer anderen Probe aus demselben GuU wie Querschnittsabnahme 8,0%
Probe A ergab das folgende Ergebnis: 5
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Gießen von metallenen
Werkstücken, insbesondere Turbinenschaufeln, mit mindestens zwei im Gebrauch stark unterschied!!- >
chen Beanspruchungen unterworfenen Teilen aus verschiedenen, diese Teile bildenden Legierungen,
wobei zunächst der eine Teil durch Eingießen einer Legierung in den betreffenden Abschnitt einer
Gießform gegossen und anschließend der andere Teil durch Eingießen einer weiteren Legierung in die
Gießform an den einen Teil angegossen wird, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:
a) Erwärmen der Gießform vor dem Gießen auf eine gut oberhalb der Schmelztemperatur der
Gießlegierungen liegende Temperatur,
b) Erzeugen einer nach dem Eingießen der ersten Legierung langsam vom Gießformgrund aus in
einer,Pachtung fortschreitenden Abkühlungsfront,
c) Eingießen der weiteren Legierung auf den noch flüssigen Oberflächenbereich der voreingebrachten Legierung und
d) Fortsetzen der in einer Richtung fortschreitenden Abkühlung der Gießform.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der vom Gießformgrund aus in einer Richtung fortschreitenden
Abkühlungsfront durch Kühlen des Gießformgrundes erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die c/zeugung der vom
Gießformgrund aus in einer Richtung fortschreitenden Abkühlungsfront dadurd erfolgt, daß die a
Gießform nach dem Gießen relativ zu einem sie umgebenden Ofen langsam nach unten aus diesem
herausbewegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der
Füllhöhe beim Eingießen der ersten Legierung in die Gießform ein mit einem Siphon versehener pegelbegrenzender Ablauf verwendet wird, in welchen)
beim Fortschreiten der Abkühlungsfront die erste Legierung vor dem Eingießen der weiteren Legierung erstarrt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Gießen von Werkstücken aus zwei verschiedenen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden verwendeten Legierungen folgende prozentuale Zusammensetzung aufweisen:
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|---|---|---|---|
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ID=10286564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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