DE3246881A1 - Verfahren und giessform zur herstellung gegossener einkristallwerkstuecke - Google Patents

Verfahren und giessform zur herstellung gegossener einkristallwerkstuecke

Info

Publication number
DE3246881A1
DE3246881A1 DE19823246881 DE3246881A DE3246881A1 DE 3246881 A1 DE3246881 A1 DE 3246881A1 DE 19823246881 DE19823246881 DE 19823246881 DE 3246881 A DE3246881 A DE 3246881A DE 3246881 A1 DE3246881 A1 DE 3246881A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mold
cavity
casting mold
crystal
molten metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19823246881
Other languages
English (en)
Inventor
Gordon John Spencer Darley Abbey Derby Higginbotham
Frederick John Spondon Derby Horrocks
John Raymond Coxbench Derby Marjoram
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce PLC
Original Assignee
Rolls Royce PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce PLC filed Critical Rolls Royce PLC
Publication of DE3246881A1 publication Critical patent/DE3246881A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B22D27/045—Directionally solidified castings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/14—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52—Alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Einkristallwerkstücks und auf die in Verbindung mit diesem Verfahren benutzte Gießform.
Die Herstellung gegossener Einkristallwerkstücke wird seit vielen Jahren durchgeführt, und zwar anfänglich rein laboratoriumsmäßig und seit kurzem werden auch Werkstücke wie Einkristal 1-Turbinenschaufeln auf diese Weise hergestellt, bei denen der Vorteil der verbesserten anisotropen Eigenschaften ausgenutzt wird, die hierbei erlangt werden können. Das Verfahren der Herstellung hat sich über die Jahre hin geändert. Ursprünglich wurde eine Keimtechnik für Laboratoriumsversuche benutzt, und dies war für Laborversuche geeignet und .auch für geringe Stückzahlen, die hierbei benötigt wurden, jedoch hat sich diese Technik nicht für eine Herstellung im großen Maßstab unter Anwendung halbautomatischer Herstellungsverfahren geeignet.
Eine erste Alternative, die in Betracht gezogen wurde, benutzte eine Starterkammer, in der das geschmolzene Metall veranlaßt wird, in Säulenkornform zu erstarren und es wurde eine Drosselstelle mit einer kleinen Öffnung vorgesehen, durch die nur ein Korn in den Hauptformraum hinein wachsen konnte." Es hat sich gezeigt, daß hierdurch nicht mit Sicherheit ein Korn wirksam ausgewählt werden konnte und als weiterer Schritt wurde ein geneigter Kanal zur Kornauswahl zwischen der Starterkammer und dem Haupthohlraum angeordnet. Da jedoch die flächenzentrierten kubischen Kristalle in ihrer OOO^ Richtungen vorzugsweise wachsen, kann
ein Kanal, der in einer einzigen Ebene liegt, dennoch in der Lage sein zwei oder mehrere Kristalle wachsen zu lassen, wenn die <100)> Richtungen in der Ebene des Kanals liegen.
Der Abschluß dieser Entwicklung bestand darin, einen schraubenlinienförmigen Kanal vorzusehen, der sich als zweckmäßig im Hinblick auf die Absperrung von mehr als einem Kornwachstum in den Hauptformraum erwiesen hat. Diese Technik hat jedoch den Nachteil, daß die Orientierung des erzeugten Kristalls nur in einer Richtung festgelegt ist. Dies, ist die Richtung des Kristallwachstums, die normalerweise durch die Wärmeströmung von der Form bestimmt wird. Diese Richtung entspricht bei den meisten flächenzentrierten kubischen Kristallen der(0,0,i)> Richtung. Rechtwinklig zu dieser Richtung ist die Orientierung des Kristalles zufal 1 ig .
Diese Zufälligkeit kann unerwünschte Konsequenzen zeigen So sind die Vibrationseigenschaften eines Werkstücks von den physikalischen Eigenschaften, beispielsweise vom Elastizitätsmodul und vom Schermodul abhängig. Da ein flächenzentriertes kubisches Einkristall in hohem Maße anisotrop ist, kann man vorhersagen, daß die Vibrationscharakteristiken eines Werkstückes, beispielsweise einer Turbinenschaufel für ein Gasturbinentriebwerk von der Kristallorientierung um die Schaufel längsachse abhängen. Bei gewissen derartigen Schaufeln kann die zufällige Veränderung der Vibrationscharakteristiken infolge der Orientierung um die Achse zu ungelegenen Ergebnissen führen und es kann der Fall eintreten, daß die günstigen Eigenschaften eines Einkristalles völlig verloren gehen.
Wenn ein Kristallkeim anstelle einer Auswahlvorrichtung benutzt wird, um ein Einkristallgußstück zu erzeugen, dann können Längs- und Querorientierungen des Einkristall in vorbestimmter Weise erhalten werden, indem der Kristallkeim entsprechend orientiert wird. Um ein epitaxiales Wachstum von einem Keim zu gewährleisten ist es wesentlich, daß der Kern nicht aus anderen Gründen, beispielsweise in Abhängigkeit von den Formwandungen gebildet wird. Um zu gewährleisten, daß dies nicht geschieht, muß die Form über dem Schmelzpunkt des Metalles liegen und natürlich darf der Kristallkeim nicht vollständig schmelzen. Bisher war es schwierig, diese einander widersprechenden Bedingungen in der Weise zu verbinden, daß die Produktionsbedinungen erfüllt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Gießform für dieses Verfahren zu schaffen, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, einen Kristallkeim zu benutzen, wobei die Gefahr einer äußeren Kernbildung verhindert wird.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Gußwerkstücks, wobei eine Gießform benutzt wird, die einen Hauptformraum und eine Eintrittsöffnung für den Hauptformraum besitzt, wobei ein Kristallkeim in der Eintrittsöffnung oder in der Nähe hiervon angeordnet ist.
Hierbei wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Charge geeigneten geschmolzenen Metalls in den Hauptformraum über die Eintrittsöffnung derart
eingeleitet wird, daß das geschmolzene Metall über den Kristallkeim und dann in den Haupthohlraum abfließt, wobei eine genügende Wärmemenge zur Verfügung steht, um die Form und die Spitze des Kristallkeims über den Schmelzpunkt der Legierung zu erhitzen, wobei danach ein epitaxiales Wachstum des geschmolzenen Metalls von dem Kristallkeim nach dem gegenüberliegenden Ende der Form gewährleistet wird.
Normalerweise wird der Kristallkeim am Boden der Gießform in Berührung mit einer wassergekühlten Abschreckplatte angeordnet. Der Abschreckeffekt gewährleistet, daß dieser örtliche Bereich des Aufbaus unter dem Legierungsschmelzpunkt verbleibt und die Wärme, die durch das Metal 1 volumen aufgeprägt wird, nur die Temperatur des Gießformkörpers und der Spitze des Kristallkeims über den Schmelzpunkt anhebt. Diese Abschreckwirkung zusammen mit einem progressiven Wegziehen der Form aus dem Ofen dient dazu, die progressive Erstarrung zu gewährleisten, die für das epitaxiale Wachstum aus dem teilweise wiedererhitzten Kristallkeim erforderlich ist.
Die Erfindung umfaßt auch eine Gießform zur Benutzung bei der Herstellung eines Gußwerkstücks aus einem Einkristall, und diese Gießform weist einen Hauptgießhohlraum auf und eine Eintrittsöffnung, durch die geschmolzenes Metall in den Formkörper eintreten kann. Außerdem ist ein Hohlraum für einen Kristallkeim vorgesehen, um diesen Kristallkeim in der Eintrittsöffnung oder in der Nähe hiervon zu halten, wo das Metall, welches den Formraum füllt, über den Kristallkeim strömt, um ein Anschmelzen dieses Kristallkeimes zu gewährleisten.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Gießform gemäß der Erfindung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient;
Fig. 2,
3 u. 4 aufeinanderfolgende Stufen des erfindungs gemäßen Verfahrens;
Fig. 5
und 6 abgewandelte Ausführungen der Gießformen zur Benutzung in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Gießform gemäß Figur 1 besteht aus normalem Keramik-Gießform-Material, wie dies in der Feingießtechnik üblich ist. Die Neuheit der Gießform liegt in der Gestalt und in der Anordnung, wodurch ein Kristallkeim gebildet-wird, der innerhalb der Form dargestellt ist.
Die Form weist einen Gießtrichter 10, einen nach unten gerichteten Kanal 11, einen seitlich verlaufenden Eintrittskanal 12 und eine Kristallkeimkammer 13 sowie den Hauptformhohlraum 14 auf. Diese Teile sind in der Folge numeriert,in der das geschmolzene Metall in die Form einströmt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel besitzt die Hauptgießkammer 14 eine Gestalt wie sie erforderlich
10 - ^
ist, um eine Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk herzustellen- Der Abschnitt 15 bildet das Schaufelblatt und die Abschnitte 16 bzw. 17 die äußere bzw. innere Schaufelplattform, während der Formteil 18 den Schaufelfuß bildet. Der Schaufelfuß 18 bildet den obersten Teil der Form, und dieser Teil ist mit einer Entlüftungsöffnung 19 versehen, damit das Metall in dem Formhohlraum aufsteigen kann. Am anderen (unteren) Ende des Hauptformhohlraums befindet sich eine Übergangskammer 20, in die der Kristallkeim 21 einsteht.
Am untersten Ende der Kristallkeimkammer 13 ist diese offen, so daß der Kristallkeim in Berührung mit der Basis gelangen kann, auf der die Form steht. In diesem Fall besteht die Basis aus einer wassergekühlten Abschreckplatte 22. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, stellt der Kristallkeim den einzigen Teil des Metalles dar, der mit der Abschreckplatte in Berührung steht. Die übrige Form ist so ausgebildet, daß gewährleistet wird, daß das Metall, welches die Form anfüllt, außer Berührung mit der Abschreckplatte gehalten wird. Demgemäß ist der nach unten verlaufende Kanal 11 absichtlich bei 23 geschlossen und der übrige Teil des Kanals bei 24 wirkt als Abstandshalter, der den Metall enthaltenden Teil des nach unten gerichteten Kanals 11 und des Querkanals 12 von der Abschreckplatte fernhält.
Einen wichtigen Teil der Form bildet der Kristallkeim Dieser ist im Schnitt rechteckig dargestellt und er kann tatsächlich irgendeine zweckmäßige Gestalt besitzen, beispielsweise kann er zylindrisch oder als rechteckiger Block ausgebildet sein. Der Kristallkeim wird normalerweise aus dem gleichen Material wie das
zu gießende Werkstück hergestellt und seine Orientierung wird sorgfältig vorbestimmt, da die Orientierung des gegossenen Werkstücks diesem Kristallkeim spiegelbildlich sein wird. Dies betrifft sowohl die Orientierung in Längsrichtung des Werkstücks (in diesem Fall der Schaufel) als auch quer hierzu. Wie erwähnt, wird hierdurch die Möglichkeit geschaffen, die Querorientierung vorzubestimmen und dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Vibrationseigenschaften in bestimmter Weise zu steuern.
Es ist klar, daß Gestalt und Volumen sowie Größe des Kristallkeims so gesteuert werden müssen, daß die Überhitzung von der Metallströmung ausreicht, um den Kristallkeim teilweise anzuschmelzen, ohne daß er voll eingeschmolzen wird, d.h. es muß eine Gleichgewichtsbedingung eingestellt werden, und dann muß die Erstarrung sich fortsetzen.
Die Form wird in der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Vorrichtung benutzt, um ein Gußwerkstück zu erzeugen. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist die Form aufder Ä b sf c hire c k ρ fättef T2~1TuTge¥eTzftT ~äTe~ϊ seits von einem Kolbenantrieb 25 getragen wird. Dieser Kolbenantrieb schafft die Möglichkeit, die Abschreckplatte und die Form in vertikaler Richtung zwischen den Stellungen gemäß. Figur 2 und 4 zu verschieben. Gemäß Figur 2 wird die Form in der Ofenkammer 26 gehalten, während gemäß Figur 2 die Form in eine kühlere Abzugskammer 27 abgesenkt ist.
Die Ofenkammer 26 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und weist ein isoliertes Gehäuse auf, in dem eine Reihe elektrischer Widerstandsheizelemente 28 angeordnet ist. Der Ofen besitzt eine obere öffnung 29, die mit dem unteren Ausfluß einer Gießmaschine
30 in Verbindung steht und eine untere öffnung 31
des Ofens ist so bemessen, daß die Abschreckplatte gerade einpaßt. Bei gestrecktem Kolbenantrieb 25 (Figur 2) ist die Abschreckplatte 22 auf die Öffnung
31 ausgerichtet und sperrt diese ab, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist.
Die Abzugskammer 27 liegt unter der Ofenkammer 26, und sie ist wiederum in herkömmlicher Weise ausgebildet und besteht aus einer Isolierkammer, in der mehrere Kühlwasserrohre 32 angeordnet sind. Der Kolbenantrieb 25 kann die Abschreckplatte und die von ihr getragene Form von der erwärmten Kammer 26 in die gekühlte Kammer 27 absenken.
Die Arbeitsweise des Systems ist derart, daß die Form mit dem Kristallkeim 21 an Ort und Stelle anfänglich auf der Abschreckplatte 22 im Ofen 26(wie. aus Figur 2) belassen wird. Der Ofen und der Hauptteil der Form werden auf eine Temperatur vorgeheizt, die über dem Schmelzpunkt des benutzten Metalls liegt (normalerweise eine Superlegierung auf Nickel-Basis) und der Boden wird durch die Abschreckplatte auf eine darunter liegende Temperatur abgekühlt. Dann wird die Gießmaschine 30 betätigt, um die Metallcharge zu schmelzen und das flüssige Metall durch die Öffnung 29 in den Gießtrichter 10 fließen zu lassen. (Die Gießmaschine selbst wird
hierbei nicht im einzelnen beschrieben. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, daß eine solche Gießmaschine eine Induktionsspüle aufweist, um einen Metallblock innerhalb einer Kokille zu schmelzen, wobei das Metall dann einen schmelzbaren Pfropfen am Boden der Kokille aufbricht, so daß das Metall durch die Austrittsöffnung austreten kann.)
Demgemäß fließt das geschmolzene Metall durch den Gießtrichter 10 in den vertikalen Kanal 11 und dann in den horizontal verlaufenden Kanal 12, und von dort über die Übergangskammer 20 nach oben, um den Hauptformhohlraum 14 anzufüllen. Weil der Kristallkeim am Boden· des Formkörpers angeordnet ist, muß die gesamte Metallcharge, die den Hohlraum 14 ausfüllt, über den Kristallkern strömen. Dadurch wird der Kristallkeim aufgeheizt und da das geschmolzene Metall seit seinem Schmelzen keiner wesentlichen Kühlwirkung ausgesetzt war, besitzt das flüssige Metall genügend überschüssige Hitze, um den oberen Abschnitt des Kristallkeims zu erhitzen und die Form über den Schmelzpunkt des Metalls aufzuheizen, damit eine Streukeimbildung verhindert wird. Die Tatsache, daß die vollständige Charge von Metall über den Kristallkeim fließt, gewährleistet außerdert, daß die erforderliche Wärmemenge zur Verfügung steht, um den Kristallkeim anzuschmelzen.
Die Form wird demgemäß mit geschmolzenem Metall angefüllt, die im Zulaufkanal einen teilweise angeschmolzenen Kristallkeim aufweist. Dann bewirkt die Abschreck platte 22 ein Abziehen von Wärme vom unteren Bereich der Form und gleichzeitig werden Form und Abschreckplatte graduell aus dem Ofen 26 i-n die wassergekühlte
Abzugskammer 27 durch den Kolbenantrieb 25 abgezogen.
Diese Verfahren bewirken gemeinsam, daß das die Form ausfüllende Metall vom Kristallkeim nach oben in einer Richtung erstarrt. Weil der Kristallkeim und die geschmolzene Metallcharge in inniger Berührung stehen, wächst das sich verfestigende Metall epitaxial vom verbleibenden festen Teil des Kristallkeims, d.h. das Metall erstarrt als Einkristall, dessen Orientierung in den drei Dimensionen die gleiche ist wie die des Kristallkeims.
Dies führt dazu, daß die gesamte Masse geschmolzenen Metalls schließlich als Einkristall erstarrt, so lang kein übermäßiges Kornwachstum von anderen Keimen herrührt. Eine solche Keimbildung kann beispielsweise durch Oberflächendiskontinuitäten im Kristallkeim auftreten oder durch Rekristallisation im verbleibenden Werkstück, beispielsweise bei der spanabhebenden Oberflächenbehandlung des Kristalls, und diese Tatsache und die Notwendigkeit, daß das geschmolzene Metall mit dem Kristallkeim in innige Berührung gelangt macht es wichtig, daß der obere Teil des Kristalls angeschmolzen wird. Wenn die Form und die Metallströmung gemäß der Erfindung durchgeführt wird, dann ergibt sich ein Anschmelzen des Kristallkeims und es wird gewährleistet, daß das Werkstück in Form eines Einkristalls erstarrt.
Nachdem das Metall einmal in der Form erstarrt ist, kann die Form in herkömmlicher Weise entfernt werden und das gegossene Einkristallwerkstück kann erforder-
1i chenfa Ils spanabhebend bearbeitet werden, und es kann beispielsweise das Metall vom Abzugskanal 11 und dem Querkanal 12 entfernt werden.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann ein einfaches Einkristallwerkstück hergestellt werden. Es gibt jedoch viele auch kompliziertere Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden. So kann eine Kernform benutzt werden, um ein Gußwerkstück zu erzeugen, welches mit Hohlräumen ausgerüstet ist. Es ist wiederum nicht erforderlich, daß das vollständige Werkstück aus einem Einkristall besteht und das gegossene Werkstück kann so behandelt werden, daß sein Aufbau modifiziert wird, wie dies in der britischen Patentanmeldung 81 28 582 beschrieben ist, oder stattdessen kann das Gießverfahren derart durchgeführt werden, daß nur ein Teil des gegossenen Werkstücks einen Einkristall bildet.
Eine Möglichkeit einer Verbesserung des Grundverfahrens ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. In beiden Figuren entspricht die Form im wesentlichen der Form nach Figur 1, jedoch ist ein Filter bzw. sind Filter vorgesehen, durch die das geschmolzene Metall hindurchtritt bevor es in den Hauptformhohlraum eintritt. In Figur 5 wird der Filter von einem Keramikschaumfilter gebildet und liegt in dem seitwärts verlaufenden Kanal 12. Bei der Anordnung nach Figur 6, wo ein einziger nach abwärts gerichteter Einlaufkanal 11 mehrere Hauptformhohlräume speist, liegt der Filter 36 in dem senkrechten Einlaufkanal derart, daß ein einziger Filter die Metallcharge für sämtliche Formen säubert.
Diese beiden Möglichkeiten könnten natürlich in der Weise permutiert werden, daß ei-n Einzelformhohlraum seinen Filter im abwärts gerichteten Einlaufkanal aufweist oder ein Mehrfachformsystem könnte Filter in jedem seitlichen Zuführungskanal besitzen.
Die Filter filtrieren nicht nur das geschmolzene
Metall, sondern vermindern auch seine Strömungsgeschwindigkeit, so daß eine glatte Strömung mit einer geringeren Turbulenz erhalten wird und das Innere der Form weniger angefressen wird.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit der Herstellung einer Schaufel beschrieben, die aus einer Nickellegierung gegossen wurde und für ein Gasturbinentriebwerk bestimmt ist. Es können jedoch auf diese Weise auch andere Legierungen gegossen und durch Gießen andere Werkstücke hergestellt werden.
Leerseite

Claims (1)

  1. O O / C O O -I
    Patentanwälte "y . '] -": . \.#; "JDipl.-Ing. Curt Wallach Europäische Patentvertreter "·"" '-* ^P I-1 ng. G ü nther Koch European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach
    Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp
    D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d
    Datum: 16. Dezember 1982
    Rolls-Royce Limited M _.. 17 ,-QQ „,.
    Buckingham Gate UnserZeichen: 17 589 ' K/AP
    London SW1E 6AT
    England
    Verfahren-Uind GieMorm zur Herstellung gegossener Einkristall werk stücke [
    Patentansprüche:
    1. Verfahren und Gießform zur Herstellung gegossener Einkristallwerkstücke, bei dem eine Gießform■vorgesehen ist, die einen Hauptformraum und eine Eintrittsöffnung sowie einen darin angeordneten Kristallkeim aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Charge geschmolzenen Metalls in den Hohlraum (14) in der Weise eingeführt wird, daß das geschmolzene Metall über den Kristallkeim (21) und in den Hauptformhohlraum (14) strömt und dabei eine genügende Hitze aufweist, um die Form und die Spitze des Kristallkeims (21) auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Metalls anzuheben, und daß eine progressive Erstarrung des geschmol zenen Metalls von dem Kristallkeim (21) nach dem gegenüberliegenden Ende des Formhohlraumes bewirkt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschreckplatte (22) vorgesehen ist, um den Kristallkeim (21) und den Unterteil der Gießform so abzukühlen, daß die progressive Erstarrung unterstützt wird .
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die progressive Erstarrung durch progressives Wegziehen der Gießform aus dem Ofen (26) erfolgt.
    .4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform aus dem Ofen (26) in eine gekühlte Abzugskammer (27) progressiv weggezogen wird.
    5, Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Charge geschmolzzenen Metalls vor Eintritt in den Hauptgießhohlraum (14) gefiltert wird.
    6. Gießform zur Benutzung bei der Herstellung eines Einkristallwerkstücks zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis mit. einem Haupthohlraum, einer Einlaßöffnung für den Haupthohlraum und einem Keimraum, der einen Kristallkeim in der Eintrittsöffnung oder in der Nähe derselben hält und mit Zuführungskanälen für das geschmolzene Metall, die dieses der Eintrittsöffnung zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Keimhohlraum (13), die Eintrittsöffnung und der Kanal (12) so angeordnet und ausgebildet sind, daß die Charge
    geschmolzenen Metalls über den Kristallkeim (21) nach dem Hauptgießhohlraum (14) strömt.
    7. Gießform nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Keimhohlraum
    (13) am tiefsten Ende des Hauptformhohlraums
    (14) oder in der Nähe hiervon angeordnet ist.
    8. Gießform nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalanordnung einen sich seitlich erstreckenden Zuführungskanal (12) aufweist, dermit der Eintrittsöffnung in Verbindung steht.
    9. Gießform nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein nach unten
    verlaufender Kanal (11) vorgesehen ist, der
    mit dem Zuführungskanal (12) in Verbindung steht.
    10. Gießform nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Formhohlräume (14) und Zuführungskanäle (12) vorgesehen sind, die mit einem einzigen, nach unten gerichteten Eingußkanal (12) in Verbindung stehen.
    11. Gießform nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Keramikschaumfilter (35,36) vorgesehen ist, durch den die Charge geschmolzenen Metalls hindurch.gepreßt wird.
    12. Gießform nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikschaumfilter (35) in einem Zuführungskanal (12) angeordnet ist.
    13. Gießform nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikschaumfilter (36) in einem nach unten verlaufenden Eingußkanal (11) angeordnet ist.
DE19823246881 1981-12-23 1982-12-17 Verfahren und giessform zur herstellung gegossener einkristallwerkstuecke Ceased DE3246881A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB08138761A GB2112309B (en) 1981-12-23 1981-12-23 Making a cast single crystal article

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3246881A1 true DE3246881A1 (de) 1983-07-14

Family

ID=10526809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823246881 Ceased DE3246881A1 (de) 1981-12-23 1982-12-17 Verfahren und giessform zur herstellung gegossener einkristallwerkstuecke

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4469161A (de)
JP (1) JPS58138554A (de)
DE (1) DE3246881A1 (de)
FR (1) FR2518584B1 (de)
GB (1) GB2112309B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4039807C1 (de) * 1990-12-13 1991-10-02 Mtu Muenchen Gmbh
DE4039808C1 (de) * 1990-12-13 1992-01-02 Mtu Muenchen Gmbh
EP0559251A1 (de) * 1992-02-18 1993-09-08 General Motors Corporation Verfahren zur Herstellung gegossener, hochtemperaturbeständiger und dünnwandiger Strukturen
DE19611866A1 (de) * 1996-03-26 1997-10-02 Lyulka Saturn Inc Gießform zur Herstellung eines einkristallinen Erzeugnisses

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412577A (en) * 1982-01-27 1983-11-01 United Technologies Corporation Control of seed melt-back during directional solidification of metals
AU601315B2 (en) * 1988-01-30 1990-09-06 Foseco International Limited Moulds for metal casting and sleeves containing filters for use therein
US4905752A (en) * 1988-03-28 1990-03-06 Pcc Airfoils, Inc. Method of casting a metal article
US5062469A (en) * 1989-07-19 1991-11-05 Pcc Airfoils, Inc. Mold and method for casting a single crystal metal article
JPH0457095A (ja) * 1990-06-27 1992-02-24 Korugu:Kk 電子式波形再生装置
US5489194A (en) * 1990-09-14 1996-02-06 Hitachi, Ltd. Gas turbine, gas turbine blade used therefor and manufacturing method for gas turbine blade
GB9121364D0 (en) * 1991-10-09 1991-11-20 Rolls Royce Plc A mould for casting components
US5691259A (en) * 1996-11-08 1997-11-25 Fiber Ceramics, Inc. Process of making a self sintering ceramic composition
ATE520485T1 (de) * 1998-11-20 2011-09-15 Rolls Royce Corp Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer gusskomponente
US7343960B1 (en) 1998-11-20 2008-03-18 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
US6932145B2 (en) 1998-11-20 2005-08-23 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
GB0012185D0 (en) 2000-05-20 2000-07-12 Rolls Royce Plc Single crystal seed alloy
US7575038B2 (en) * 2001-06-11 2009-08-18 Howmet Research Corporation Single crystal seed
GB0406102D0 (en) * 2004-03-18 2004-04-21 Rolls Royce Plc A casting method
GB0901663D0 (en) * 2009-02-04 2009-03-11 Rolls Royce Plc Casting method
GB0904492D0 (en) 2009-03-17 2009-04-29 Rolls Royce Plc Single crystal casting apparatus
EP3099439B1 (de) 2014-01-28 2020-04-01 United Technologies Corporation Giessvorrichtung und verfahren zur herstellung einer einkristallinen mikrostruktur mit mehreren texturen
CN109434081A (zh) * 2018-11-07 2019-03-08 深圳市万泽中南研究院有限公司 单晶铸件的定向凝固装置、方法及铸造设备
US11383295B2 (en) 2019-10-04 2022-07-12 Raytheon Technologies Corporation Arcuate seed casting method
US11198175B2 (en) 2019-10-04 2021-12-14 Raytheon Technologies Corporation Arcuate seed casting method
US11377753B2 (en) 2019-10-04 2022-07-05 Raytheon Technologies Corporation Arcuate seed casting method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1584406A (de) * 1968-08-23 1969-12-19
US3915761A (en) * 1971-09-15 1975-10-28 United Technologies Corp Unidirectionally solidified alloy articles
US3763926A (en) * 1971-09-15 1973-10-09 United Aircraft Corp Apparatus for casting of directionally solidified articles
US3754592A (en) * 1972-02-15 1973-08-28 Gen Motors Corp Method for producing directionally solidified cast alloy articles
CA981487A (en) * 1972-05-17 1976-01-13 Johann G. Tschinkel Unidirectionally solidified superalloy articles
US3815661A (en) * 1972-09-21 1974-06-11 United Aircraft Corp Process for reducing oxide defects in investment castings
US3869282A (en) * 1972-09-21 1975-03-04 Patrick M Curran Method of cleaning nickel alloy by filtering
US3893917A (en) * 1974-01-02 1975-07-08 Alusuisse Molten metal filter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4039807C1 (de) * 1990-12-13 1991-10-02 Mtu Muenchen Gmbh
DE4039808C1 (de) * 1990-12-13 1992-01-02 Mtu Muenchen Gmbh
EP0559251A1 (de) * 1992-02-18 1993-09-08 General Motors Corporation Verfahren zur Herstellung gegossener, hochtemperaturbeständiger und dünnwandiger Strukturen
US5545003A (en) * 1992-02-18 1996-08-13 Allison Engine Company, Inc Single-cast, high-temperature thin wall gas turbine component
DE19611866A1 (de) * 1996-03-26 1997-10-02 Lyulka Saturn Inc Gießform zur Herstellung eines einkristallinen Erzeugnisses

Also Published As

Publication number Publication date
US4469161A (en) 1984-09-04
FR2518584A1 (fr) 1983-06-24
JPH0126796B2 (de) 1989-05-25
JPS58138554A (ja) 1983-08-17
GB2112309B (en) 1986-01-02
GB2112309A (en) 1983-07-20
FR2518584B1 (fr) 1988-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3246881A1 (de) Verfahren und giessform zur herstellung gegossener einkristallwerkstuecke
DE2242111C3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Gußstücken mit gerichtet erstarrtem Gefüge
DE2949446C2 (de)
DE1533473B1 (de) Giessform zur Herstellung eines Einkristall-Gussstueckes,insbesondere einer Turbinenschaufel
DE69607877T2 (de) Gerichtet erstarrter Feinguss mit verbesserter Formfüllung
DE2831292A1 (de) Verfahren zur herstellung einer turbinenschaufel
DE3901602C2 (de) Speisereingußsystem
DE3327934A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines gegenstandes mit einer vorgegebenen kristallinen orientierung
EP2945760B1 (de) Giessform zur herstellung von gussteilen, insbesondere zylinderblöcken und zylinderköpfen, mit funktionaler anbindung des speisers
DE2937452A1 (de) Verfahren zum herstellen einer schalenform fuer die erzeugung eines einkristalls und nach dem verfahren hergestellte form
DE2657551B2 (de) Vorrichtung zur Herstellung von GuB mit gerichtetem Gefüge
DE3220274C2 (de) Gießform mit einer Selektorvorrichtung für die Herstellung eines Einkristallgußstücks
DE69032504T2 (de) Kontrolliertes vergiessen übereutektischer aluminium-silizium-legierungen
DE69701444T2 (de) Herstellungsverfahren für Wachsmodell
DE2053062A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung in einer Richtung erstarrter Gußteile
DE2933761A1 (de) Verfahren zur herstellung gerichtet erstarrter gusstuecke
DE2410109A1 (de) Verfahren zur herstellung von gusseisen mit kugelgraphit
DE2114694A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen richtungserstarrter Gußstücke
DE2936481A1 (de) Schaufel fuer ein gasturbinentriebwerk und verfahren zur herstellung
DE19919869B4 (de) Gussofen zur Herstellung von gerichtet ein- und polykristallin erstarrten Giesskörpern
EP0491656B1 (de) Giessverfahren zur Herstellung von gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteilen
EP0183679B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Block- und Formgussstücken sowie Vorrichtung zur Herstellung derselben
DE4209227C1 (en) Single crystal superalloy components, e.g. turbine blade or artificial hip joint
DE1912379A1 (de) Verfahren zum Giessen von Materialien in Einkristallformen
DE3240461A1 (de) Tellerventil fuer eine brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8125 Change of the main classification

Ipc: B22C 9/04

8131 Rejection