DE3813287C2 - Verfahren zur Herstellung eines Metallgegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsver­ fahren, welches ein Gießverfahren mit verlorenem Wachskern umfaßt.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen durch das Verfahren hergestellten Gegenstand.

Gießverfahren mit verlorenem Wachs sind bekannt und werden in großem Umfang zur Herstellung hoch­ präziser fertig bemessener Gegenstände benutzt, bei­ spielsweise zur Herstellung von Turbinenschaufeln von Gasturbinentriebwerken. Einige Turbinenschaufeln 4 sind hohl, damit Kühlluft eingeführt werden kann. Der­ artige Schaufeln werden dadurch hergestellt, daß ein Keramikkern mit Wachs umhüllt wird, wobei Platinstif­ te durch das Wachs so geführt werden, daß die inneren Enden der Stifte am Kern anstoßen, während die äuße­ ren Enden der Stifte um einen geringen Betrag vom Wachs vorstehen und dann vom Wachs eingeschlossen werden, wobei der größte Teil eines jeden Stiftes in einem Keramikbrei liegt. Dieser gesamte Aufbau wird erhitzt, so daß der Brei aushärten kann und die Stifte 5 trägt, während das Wachs schmilzt und ausläuft, wobei die von den Platinstiften gebildeten Kerne verbleiben, und zwar im Abstand zu dem erhärteten Keramikbrei. Dann wird der Raum mit geschmolzenem Metall ausge­ füllt, um einen Hohlkörper zu erzeugen.

Während des Gießverfahrens diffundiert jener Teil der Platinstifte, der von geschmolzenem Metall bedeckt wird, so vollständig in das geschmolzene Metall, daß tatsächlich keine örtlichen Legierungen von Schaufel­ metall und Platin erzeugt werden. Es wurde jedoch fest­ gestellt, daß an den Stellen, wo die Stifte waren, eine Kristallkernbildung einsetzte. Wenn ein solches Verfah­ ren zum Gießen mit gerichteter Starrung hergestellt werden, ist eine solche Kristallbildung nicht annehmbar.

Es wurde gefunden, daß die örtliche Kristallkernbil­ dung die Folge örtlicher Wärmeverluste aus der Schmelze über jeden Stift war. Die Stifte waren jedoch zu klein, als daß der Keramikbrei an ihren äußeren En­ den anhaften könnte. Ferner konnten die Stifte nicht vergrößert werden, weil dann die Gefahr der Erzeugung einer unerwünschten Legierung mit der Schmelze auf­ treten konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ver­ bessertes Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Gegenstandes zu schaffen.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Gegen­ stand, der durch das verbesserte Verfahren erzeugt wird.

Gemäß der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines mit einem Hohlraum versehenen Ge­ genstandes das Verfahren mit verlorenem Wachskern angewandt, wobei ein den Hohlraum definierender Kern von Wachs umschlossen wird und Stifte durch das Wachs so geführt werden, daß das innere Ende eines jeden Stiftes gegen den Kern stößt, während das äußere Ende jedes Stiftes vom Wachs vorsteht.

Erfindungsgemäß werden Wärmehaltekappen auf die äußeren Enden eines jeden Stiftes im Abstand zu dem umschließenden Wachs aufgebracht und der Gesamt­ aufbau wird von einem Keramikbrei umgeben, der trocknet, worauf das Wachs aus dem erhärteten Brei ausgeschmolzen und geschmolzenes Metall in den sich so ergebenden Hohlraum eingegossen wird.

Vorzugsweise werden dabei Wachskappen auf die äu­ ßeren Enden der Stifte aufgesetzt.

Der Gegenstand kann eine Turbinenschaufel für ein Gasturbinentriebwerk sein.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines erfin­ dungsgemäßen Aufbaus,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 wird ein Keramikkern (10) von Wachs (12) umschlossen. Mehrere Platinstifte (14) sind durch das Wachs (12) so eingesteckt, daß ihre inneren Enden am Kern (10) anstoßen. Die Länge eines jeden Stiftes (14) ist so groß, daß er über die äußere Oberfläche der Wachs­ lage (12) vorsteht.

Auf das äußere Ende eines jeden Stiftes (14) wird eine Wachskappe (16) aufgesetzt und jede Kappe ist so pro­ portioniert, daß sie eine Oberfläche besitzt, die be­ trächtlich größer ist als die Querschnittsfläche des zuge­ ordneten Stiftes (14). Außerdem steht jeder Stift (14) vom Wachs (12) genügend weit vor, um zu gewährlei­ sten, daß die daran befestigte Kappe (16) im Abstand zur Wachslage (12) liegt, und zwar aus Gründen, die im folgenden beschrieben werden.

Nachdem die Kappen (16) auf den Stiften (14) festge­ legt sind, wird der gesamte Aufbau in einem Keramik­ brei (18) eingeschlossen. Die Größe des Abstandes zwi­ schen jeder Kappe (16) und dem Wachs (12) ist derart, daß der Brei (18) leicht eintreten kann und so eine völli­ ge Überbrückung gewährleistet. Dies ist deutlicher aus Fig. 2 ersichtlich, auf die nun Bezug genommen wird. Jede Kappe (16) und das äußere Ende des jeweiligen Stiftes (14) wird so vollständig von dem Keramikbrei (18) umschlossen. Der Keramikbrei (18) wird dann ge­ trocknet und das Wachs wird in bekannter Weise ausge­ schmolzen. Die Wachskappen (16) laufen jedoch nicht aus ihren Hohlräumen in den getrockneten Brei. Statt dessen halten die geschmolzenen Kappen (16) während des nachfolgenden Metalleingießens die Hitze infolge der Umkapselungswirkung des Keramikmaterials, das als Barriere gegen Hitzeverluste wirkt. Hierdurch wird wiederum eine Kristallkernbildung im Gußstück in der Nähe der Stifte (14) vermieden.

Das Material für die Kappen ist gemäß dem beschrie­ benen Ausführungsbeispiel Wachs. Es können jedoch auch andere Materialien benutzt werden, vorausgesetzt, daß eine unerwünschte Legierungsbildung mit der Schmelze verhindert wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Hohl­ raum versehenen Metallgegenstandes durch ein Verfahren mit verlorenem Wachs, wobei ein den Hohlraum definierender Kern von Wachs um­ schlossen wird und Stifte durch das Wachs derart geführt werden, daß das innere Ende eines jeden Stiftes am Kern anstößt, während das äußere Ende eines jeden Stiftes vom Wachs vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmehaltekappen (16) auf den äußeren Enden der Stifte (14) im Abstand zu dem umschließenden Wachskörper (12) angebracht werden, daß danach dieser Körper von einem Ke­ ramikbrei (18) umschlossen wird, daß danach der Keramikbrei (18) abtrocknet, daß der umschließen­ de Wachskörper (12) aus dem erhärteten Keramik­ brei (18) ausgeschmolzen wird und daß geschmol­ zenes Metall in den sich so ergebenden Raum ein­ gegossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufbringen der Wärmehaltekap­ pen auf die äußeren Enden Stifte im Aufpassen von Wachskappen (16) besteht.

3. Anwendung eines gemäß den Ansprüchen 1 und 2 hergestellten metallischen Gegenstandes für Tur­ binenschaufeln von Gasturbinentriebwerken.