JPS62152804A - Slurry casting molding die and manufacture thereof and manufacture of ceramic product using slurry casting molding die - Google Patents
Slurry casting molding die and manufacture thereof and manufacture of ceramic product using slurry casting molding dieInfo
- Publication number
- JPS62152804A JPS62152804A JP29932085A JP29932085A JPS62152804A JP S62152804 A JPS62152804 A JP S62152804A JP 29932085 A JP29932085 A JP 29932085A JP 29932085 A JP29932085 A JP 29932085A JP S62152804 A JPS62152804 A JP S62152804A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- slurry casting
- ceramic
- product
- casting mold
- 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.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック製品の製造に用いる泥よ鋳込み成形
型及びその製造方法並びに泥漿鋳込み成形型を用いたセ
ラミック製品の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a slurry casting mold used for manufacturing ceramic products, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing ceramic products using the slurry casting mold.
セラミック粉末を分散媒溶液に懸濁させ、解膠状態にし
て流動性を持ったスリップ（泥漿）とし、製品キャビテ
ィが形成された石膏型に流し込んで成形する泥漿鋳込み
成形法（スリップキャスティング法）は公知である。The slurry casting method (slip casting method) involves suspending ceramic powder in a dispersion medium solution, peptizing it to a fluidized slip, and pouring it into a plaster mold in which a product cavity is formed. It is publicly known.
この泥漿鋳込み成形法は、一般に石膏型を用いるが、例
えばガスタービンエンジン用ノズルやタービンホイール
等の複雑形状物を成形する場合には、石膏型のみでは一
体型セラミック製品の製造が困難なことが多い。そこで
、従来−よかかる複雑形状物を成形するために、従来の
石膏型に、着肉後除去可能な軟質材料からなる型を岨み
合わせ、この両者により所望の製品キャビティを郭定し
ていた。かかる軟質材料からなる型としては、熱硬化性
樹脂や熱可塑性樹脂等からなる樹脂型、ワックス型、ゴ
ム型が用いられている。そして、通常樹脂型は金型成形
により、ワックス型はロストワックス法により、またゴ
ム型は金型内に流し込んだ後、硬化、脱型することによ
り成形していた。This slurry casting method generally uses a plaster mold, but when molding complex-shaped objects such as gas turbine engine nozzles and turbine wheels, it may be difficult to manufacture integrated ceramic products using only a plaster mold. many. Conventionally, in order to mold such complex-shaped objects, a conventional plaster mold was fitted with a mold made of a soft material that was removable after being injected, and both were used to define the desired product cavity. . As molds made of such soft materials, resin molds made of thermosetting resins, thermoplastic resins, etc., wax molds, and rubber molds are used. Usually, resin molds are molded by metal molding, wax molds are molded by a lost wax method, and rubber molds are molded by pouring into a mold, curing, and demolding.
これらの樹脂型等と石膏型とは、嵌合、鋳ぐるみ、接着
等の適宜方法で一体化されている。These resin molds and the like and the plaster mold are integrated by an appropriate method such as fitting, casting, adhesion, etc.
ところで、泥漿鋳込み成形型を全て石膏とし、この石膏
型にスリップを流し込んで成形体を成形する際、成形体
が型を拘束するような形状を有する場合には、成形体の
収縮に伴う応力を緩和できず、成形体に亀裂が発生する
ことがある。By the way, when all slurry casting molds are made of plaster and a slip is poured into the plaster mold to form a molded object, if the molded object has a shape that restrains the mold, it is necessary to reduce the stress caused by shrinkage of the molded object. It may not be possible to relax and cracks may occur in the molded body.
また、泥漿鋳込み成形型を樹脂型と石膏型の組合せとし
た場合にも、上記石膏型のみの場合と同様に拘束部を有
するときには成形体に亀裂が発生することがあり、加え
て樹脂型を加熱、除去する際（熱硬化性樹脂の場合は燃
焼、熱可塑性樹脂の場合は融解）、加熱による樹脂の熱
膨張に起因して成形体に亀裂が入り易いという問題があ
った。In addition, even when a slurry casting mold is a combination of a resin mold and a plaster mold, cracks may occur in the molded product if it has a restraining part, as in the case of only the plaster mold described above. During heating and removal (combustion in the case of a thermosetting resin, melting in the case of a thermoplastic resin), there is a problem in that the molded article is likely to crack due to thermal expansion of the resin due to heating.
また、泥漿鋳込み成形型をワックス型と石膏型の組合せ
とした場合にも、上記石膏型のみの場合と同様に拘束部
を有するときには成形体に亀裂が発生することがある。Further, even when the slurry casting mold is a combination of a wax mold and a plaster mold, cracks may occur in the molded body when it has a restraining part, as in the case of only the plaster mold described above.
加えて、ワックス型の除去は、通常熱的に融解させるこ
とにより行うが、このとき融解した低粘性のワックスが
成形体に染み込む。このため、ワックスの除去に５００
℃〜６ｏｏ’ｃの高温を必要とするが、かかる高温加熱
はスリップ中のセラミック材料が炭化珪素や窒化珪素の
ように酸化を嫌うものには不適当という問題がある。ま
た、ワックスを分解する際、多量の炭素が成形体内部に
残り、焼成時において、焼結体にふくれ等の不具合が発
生し、強度低下をもたらすことがある。In addition, the wax mold is usually removed by thermally melting it, and at this time, the melted low-viscosity wax soaks into the molded body. For this reason, 500 yen is required for wax removal.
Although a high temperature of .degree. C. to 60.degree. C. is required, such high temperature heating is unsuitable for ceramic materials in the slip that dislike oxidation, such as silicon carbide and silicon nitride. Furthermore, when the wax is decomposed, a large amount of carbon remains inside the molded body, which may cause problems such as blistering in the sintered body during firing, resulting in a decrease in strength.
この点、泥漿鋳込み成形型をゴム型と石膏型の組合せと
した場合には、拘束部が存在したとしても、ゴム型が柔
軟性を有しているため、樹脂型やワックス型の場合と異
なり、固化時の収縮に起因する亀裂は発生しない。しか
しながら、ゴム型の除去は通常４５０℃〜５００℃で燃
焼することにより行うため、上述したようにセラミック
材料が炭化珪素や窒化珪素のように酸化を嫌うものの場
合には適さない。更に、ゴム型の燃焼、除去過程におい
て、成形体が乾燥収縮を起こし、この結果成形体に亀裂
が発生することがある。On this point, when the slurry casting mold is a combination of a rubber mold and a plaster mold, even if there is a restraint part, the rubber mold is flexible, so unlike the case of resin molds or wax molds, , no cracks occur due to shrinkage during solidification. However, since the rubber mold is usually removed by combustion at 450°C to 500°C, this method is not suitable when the ceramic material is oxidizable, such as silicon carbide or silicon nitride, as described above. Furthermore, during the process of burning and removing the rubber mold, the molded product undergoes drying shrinkage, which may result in cracks in the molded product.
このため、泥漿鋳込み成形において、成形するセラミッ
ク製品の形状が複雑な場合にも、成形体に亀裂等の不具
合を発生させない工夫が求められていた。For this reason, in slurry casting, even when the shape of the ceramic product to be molded is complex, there has been a need for a method that does not cause defects such as cracks in the molded product.
上記問題は、次に述べる本発明の泥漿鋳込み成形型及び
その製造方法並びに泥漿鋳込み成形型を用いたセラミッ
ク製品の製造方法によって解決される。The above problems are solved by the slurry casting mold and method for manufacturing the same, and the method for manufacturing ceramic products using the slurry casting mold of the present invention, which will be described below.
即ち、本発明の泥漿鋳込み成形型は、セラミック製品形
状に対応する所定形状の製品キャビティが形成された泥
漿鋳込み成形型であって、この成形型は有機溶剤の液あ
るいは気体で容易に収縮もしくは消失する発泡性樹脂型
と石膏型の組合せからなり、製品キャビティの複雑形状
部はこの発泡性樹脂型で形成され、単純形状部は石膏型
で形成されていることを特徴としている。−−−−−−
第１の発明
また、本発明の泥泰鋳込み成形型の製造方法は、セラミ
ック製品形状に対応する回定形状の製品キャビティが形
成された泥漿鋳込み成形型の製造方法であって、
前記セラミック製品の複雑形状部と相似形に成形された
水溶性ワックス模型を金型のキャビティ内に配置し、こ
の水溶性ワックス模型と金型により形成される空間内に
発泡性樹脂の予備発泡原料を充填した後、加熱して予備
発泡原料を発泡させ発泡性樹脂型を形成し、型から取り
出して水溶性ワックス模型を水で溶出、除去し、続いて
この発泡性樹脂型をセラミック製品の単純形状部と相似
形の空間を形成された石膏型と組み合わせることにより
、所望の製品キャビティを祁定することを特徴としてい
る。−・−第２の発明
更に、本発明の泥漿鋳込み成形型を用いたセラミック製
品の製造方法は、セラミック製品形状に対応する所定形
状の製品キャビティが形成された泥漿鋳込み成形型を用
いてセラミック製品を製造する方法であって、
前記製品キャビティの複雑形状部は発泡性樹脂型で形成
され、単純形状部は石膏型で形成された泥漿鋳込み成形
型内に、泥漿（スリップ）を流し込み、着肉後、有機溶
剤の液あるいは気体で発泡性樹脂型を除去し、得られた
成形体を乾燥、焼成することを特徴としている。・・−
一−−−第３の発明次に、本発明を更に詳細に説明する
。That is, the slurry casting mold of the present invention is a slurry casting mold in which a product cavity of a predetermined shape corresponding to the shape of a ceramic product is formed, and this mold easily shrinks or disappears with organic solvent liquid or gas. The product cavity is characterized by a combination of a foamable resin mold and a plaster mold, in which the complex-shaped portion of the product cavity is formed by the foamable resin mold, and the simple-shaped portion is formed by the plaster mold. --------
First Invention Furthermore, a method for manufacturing a slurry casting mold according to the present invention is a method for manufacturing a slurry casting mold in which a product cavity having a circular shape corresponding to the shape of a ceramic product is formed, the method comprising: After placing a water-soluble wax model molded in a similar shape to the complex-shaped part in the cavity of the mold, and filling the space formed by the water-soluble wax model and the mold with a pre-foamed raw material of foamable resin. , heat the pre-foamed raw material to form a foamable resin mold, remove it from the mold, dissolve and remove the water-soluble wax model with water, and then make this foamable resin mold similar to the simple shape part of the ceramic product. It is characterized by defining a desired product cavity by combining a shaped space with a formed plaster mold. -・-Second Invention Furthermore, the method for manufacturing a ceramic product using the slurry casting mold of the present invention includes producing a ceramic product using a slurry casting mold in which a product cavity of a predetermined shape corresponding to the shape of the ceramic product is formed. In this method, the complex-shaped part of the product cavity is formed by a foaming resin mold, and the simple-shaped part is formed by pouring slurry (slip) into a slurry casting mold formed by a plaster mold, and inking the product cavity. After that, the foamable resin mold is removed using an organic solvent liquid or gas, and the resulting molded body is dried and fired.・・−
1--Third Invention Next, the present invention will be explained in more detail.
第１の発明に係る泥漿鋳込み成形型は、石膏型と発泡性
樹脂型からなるが、この発泡性樹脂型の゛製作は、第２
の発明のように水溶性ワックス模型を用いる場合に限定
されず、射出成形や押出成形を利用しても良く、また市
販の発泡性樹脂材を機械加工により所望の形状に切り出
してもよい。The slurry casting mold according to the first invention consists of a plaster mold and a foaming resin mold, but the production of this foaming resin mold is
The present invention is not limited to the case where a water-soluble wax model is used as in the invention, but injection molding or extrusion molding may be used, or a commercially available foamable resin material may be cut into a desired shape by machining.
石膏型と発泡性樹脂型の接合方法としては、機械的に嵌
合、圧入させたり、石膏型を製作する際、発泡性樹脂型
を鋳込んで固定したり、接着剤を用いて両者を接合する
等、任意の方法を選択することができる。The plaster mold and foam resin mold can be joined together by mechanically fitting and press-fitting, by casting and fixing the foam resin mold when making the plaster mold, or by using adhesive to join the two. Any method can be selected.
なお、有機溶剤の液あるいは気体で容易に収縮もしくは
消失する発泡性樹脂材料としては、発砲ポリスチレンや
発泡ポリウレタン等を用いることができる。Note that foamed polystyrene, foamed polyurethane, and the like can be used as the foamable resin material that easily shrinks or disappears in the presence of an organic solvent liquid or gas.
第２の発明において、水溶性ワックス模型材料としては
、例えば精密鋳造法におけるロストワックスの中子とし
て用いられているワックスやユリア樹脂等を用いること
ができる。In the second invention, as the water-soluble wax model material, for example, wax, urea resin, or the like used as a lost wax core in a precision casting method can be used.
第３の発明において、発泡性樹脂を除去する溶剤として
は、発泡性樹脂が発砲ポリスチレンである場合にはトリ
クレン（トリクロロエチレン）、アセトン、ベンゼン等
を用いることができ、このうちトリクレンが最も望まし
い。In the third invention, as the solvent for removing the foamable resin, when the foamable resin is foamed polystyrene, trichlene (trichlorethylene), acetone, benzene, etc. can be used, and among these, trichlene is the most preferable.
本発明の泥漿鋳込み成形型によれば、拘束部となるよう
な複雑形状部が柔軟性を有する発泡性樹脂型で形成され
ているため、スリップが着肉後、成形体が固化して収縮
するときの応力を発泡性樹脂型が吸収して緩和する。こ
の結果、成形体には亀裂が発生しなくなる。According to the slurry casting mold of the present invention, since the complex-shaped part serving as the restraint part is formed of a flexible foaming resin mold, the molded body solidifies and shrinks after the slip is inked. The foamable resin mold absorbs and relieves the stress caused by this. As a result, no cracks will occur in the molded body.
また、本発明の泥漿鋳込み成チ杉型の製造方法によれば
、発泡性樹脂型と石膏型からなる泥漿鋳込み成形型を効
率的に製造することができる。Further, according to the method for manufacturing a slurry cast adult cedar mold of the present invention, a slurry cast mold consisting of a foamable resin mold and a plaster mold can be efficiently manufactured.
更に、本発明の泥漿鋳込み成形型を用いたセラミック製
品の製造方法によれば、発泡性樹脂型は、従来の樹脂型
やワックス型、ゴム型のように、成形後、加熱除去する
ことなく、常温で有機溶剤の液体もしくは気体により容
易に収縮、除去されるので、加熱に基づく成形体の乾燥
収縮による亀裂が発生しない。また、加熱しないため、
酸化を嫌う炭化珪素や窒化珪素を材料とする場合にも、
支障なく適用が可能となる。Furthermore, according to the method for manufacturing ceramic products using the slurry casting mold of the present invention, the foamable resin mold can be heated and removed after molding, unlike conventional resin molds, wax molds, and rubber molds. Since it is easily shrunk and removed by the organic solvent liquid or gas at room temperature, cracks do not occur due to drying shrinkage of the molded product due to heating. Also, since it does not heat up,
Even when the material is silicon carbide or silicon nitride, which dislikes oxidation,
It can be applied without any problems.
次に、本発明の実施例を図面を参考にして説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施例）
第１実施例は本発明をガスタービンエンジン用ラジアル
タービンホイール（以下、筆にタービンホイールという
）に適用した例を示す。(First Example) A first example shows an example in which the present invention is applied to a radial turbine wheel for a gas turbine engine (hereinafter referred to as a turbine wheel).
ここで、第１図は本発明の第１実施例に係る泥漿鋳込み
成形型の製造方法の各工程を示す概略構成図、第２図は
本発明の第１実施例に係る泥漿鋳込み成形型を用いたセ
ラミック製タービンホイールの製造方法の各工程を示す
概略構成図である。Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing each step of a method for manufacturing a slurry casting mold according to a first embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic block diagram which shows each process of the manufacturing method of the ceramic turbine wheel used.
まず、製造しようとするタービンホイールの複雑形状部
である翼部を水溶性ワラ・クスで製作し、水溶性ワック
ス模型１とした。この水溶性ワックス模型１は製造しよ
うとするタービンホイールの翼部と相似形（後述するセ
ラミック成形体が、焼成により収縮する分を予め見込ん
だ大きさ）とされる。この翼部形状の水溶性ワックス模
型１を第１図（ａ）に示すように金型２内の所定位置に
固定し、金型２の蓋３を閉じる。この結果、水溶性ワッ
クス模型ｌと金型２と蓋３により、製造しようとする成
形型空間４が郭定される。この成形型空間４に、蓋３に
設けられた発泡原料投入口５から発泡ポリスチレンの予
備発泡粒子を気流を利用して装入する。続いて、金型２
内に蒸気を入れ、水溶性ワックス模型１の表面温度が軟
化点（５５℃〜６０℃）を超えないように調整しながら
予備発泡粒子を発泡させ、成形型空間４に発泡ポリスチ
レンを充満させる。First, a blade section, which is a complex-shaped part of a turbine wheel to be manufactured, was made from water-soluble wax wax model 1. This water-soluble wax model 1 is made to have a similar shape to the blade portion of a turbine wheel to be manufactured (a size that takes into account shrinkage of the ceramic molded body, which will be described later, due to firing). This wing-shaped water-soluble wax model 1 is fixed at a predetermined position in a mold 2 as shown in FIG. 1(a), and the lid 3 of the mold 2 is closed. As a result, a mold space 4 to be manufactured is defined by the water-soluble wax model 1, the mold 2, and the lid 3. Pre-expanded particles of expanded polystyrene are charged into the mold space 4 from a foamed raw material input port 5 provided in the lid 3 using airflow. Next, mold 2
Steam is introduced into the mold to foam the pre-expanded particles while adjusting the surface temperature of the water-soluble wax model 1 so as not to exceed the softening point (55° C. to 60° C.), and the mold space 4 is filled with expanded polystyrene.
発泡完了後、金型２のＭ３を開いて発泡ポリスチレン型
６を取り出す。このとき、水溶性ワックス模型１は発泡
ポリスチレン型６と一体的に固定されているため、第１
図ｆｂｌに示すように同時に取り出される。After foaming is completed, M3 of the mold 2 is opened and the expanded polystyrene mold 6 is taken out. At this time, since the water-soluble wax model 1 is integrally fixed with the expanded polystyrene mold 6, the first
They are taken out at the same time as shown in Figure fbl.
次いで、この水溶性ワックス模型１付発泡ポリスチレン
型６を水中に浸漬し、水溶性ワックス模型１を溶出させ
る。そして、スリップの流し込みロアを形成することに
より、第１図（Ｃ１に示すように、内部にタービンホイ
ールの翼部空間を形成した発泡ポリスチレン型６が得ら
れた。Next, the expanded polystyrene mold 6 with the water-soluble wax model 1 is immersed in water, and the water-soluble wax model 1 is eluted. By forming a slip pouring lower, a foamed polystyrene mold 6 having a turbine wheel blade space formed therein was obtained, as shown in FIG. 1 (C1).
一方、タービンホイールの単純形状部である軸部空間を
形成する石膏型８を作る。そして、第１図（ｄ＋に示す
ように、発泡ポリスチレン型６と石膏型８を結合させ、
内部にタービンホイール形状の空間を有する泥漿鋳込み
成形型９を得た。On the other hand, a plaster mold 8 is made to form the shaft space, which is a simple shaped part of the turbine wheel. Then, as shown in FIG. 1 (d+), the expanded polystyrene mold 6 and the plaster mold 8 are combined,
A slurry casting mold 9 having a turbine wheel-shaped space inside was obtained.
次に、上記泥漿鋳込み成形型９を用いてセラミック製タ
ービンホイールを製造した。Next, a ceramic turbine wheel was manufactured using the slurry casting mold 9 described above.
即ち、まず平均粒径０．４５μｍのβ−炭化珪素（Ｓ
ｉ Ｃ）粉末９８重量％（以下、％は全て重量％を示す
）、平均粒径１μｍの非晶１ｒ硼素粉末０゜８％および
平均粒径０．０２μｍのカーボンブラック１．２％をボ
ールミルにて均一に混合する。得られた混合粉末を乾燥
し、この混合粉末７０重量部に対し、純水を３０重量部
加え、更にこれらに１％のアミン系解膠剤を添加し、ボ
ールミルにて６、時間混合してスリップ（泥脩）１０を
調製する。That is, first, β-silicon carbide (S
i C) 98% by weight of powder (hereinafter, all percentages indicate weight%), 0°8% of amorphous 1R boron powder with an average particle size of 1 μm, and 1.2% of carbon black with an average particle size of 0.02 μm were placed in a ball mill. Mix evenly. The obtained mixed powder was dried, 30 parts by weight of pure water was added to 70 parts by weight of this mixed powder, 1% amine peptizer was added thereto, and the mixture was mixed in a ball mill for 6 hours. Prepare slip 10.
得られたスリップ１０を、第２図（ｂ）に示すように、
加振機１１上に載置した泥漿鋳込み成形型９の流し込み
ロアから注ぎ込む。このとき、加振機１１にて泥漿鋳込
み成形型９に振動を加え、スリップ１０を製品キャビテ
ィ内に十分に行き渡らせると共に、着肉を完了させる。The obtained slip 10, as shown in FIG. 2(b),
The slurry is poured from the pouring lower of the slurry casting mold 9 placed on the vibrator 11. At this time, the slurry casting mold 9 is vibrated by the vibrator 11 to spread the slip 10 sufficiently into the product cavity and complete the inking.
続いて、タービンホイール形状のセラミック成形体１２
が形成された泥漿鋳込み成形型９を密閉容器１３内に入
れる。この密閉容器ε内には、トリクレン１４が入れて
あり、このトリクレン蒸気により泥漿鋳込み成形型９の
発泡ポリスチレン型６が収縮し、略消失する。このとき
の状態を第２図（ｂ）に示す。Subsequently, a turbine wheel-shaped ceramic molded body 12
The slurry casting mold 9 in which the slurry is formed is placed in a closed container 13. This airtight container ε contains trichlorene 14, and the foamed polystyrene mold 6 of the slurry casting mold 9 contracts and almost disappears due to the trichlorene vapor. The state at this time is shown in FIG. 2(b).
次いで、石膏型８と共にセラミック成形体１２を取り出
し、石膏型８からセラミック成形体１２を脱型すること
により第２図（Ｃ１に示すセラミック成形体１２が得ら
れた。このセラミック成形体１２を実体顕微鏡やＸ線非
破壊検査により調べたところ、亀裂やピンホール等の欠
陥は全く認められなかった。Next, the ceramic molded body 12 was taken out together with the plaster mold 8, and the ceramic molded body 12 was removed from the plaster mold 8 to obtain the ceramic molded body 12 shown in FIG. 2 (C1). When examined using a microscope and non-destructive X-ray inspection, no defects such as cracks or pinholes were observed.
このセラミック成形体１２を２５℃で１２時間更に４５
℃で７時間乾燥した後、焼成炉に入れ、１気圧のアルゴ
ンガス雰囲気下において、２１００°Ｃで１時間焼成し
た。This ceramic molded body 12 was further heated at 25°C for 12 hours.
After drying at 2100°C for 7 hours, it was placed in a firing furnace and fired at 2100°C for 1 hour in an argon gas atmosphere of 1 atm.
この結果得られたセラミック製タービンホイールは嵩密
度３．１１ｇ／ｃ４であり、セラミック成形体と同様な
試験および螢光探傷を行ったが、なんら欠陥は認められ
なかった。The resulting ceramic turbine wheel had a bulk density of 3.11 g/c4, and was subjected to the same tests and fluorescent flaw detection as the ceramic molded body, but no defects were found.
（第２実施例）
第２実施例は本発明をガスタービンエンジンのラジアル
タービン用ノズル（以下、屯にタービンノズルという）
に適用した例を示す。(Second Embodiment) In a second embodiment, the present invention is applied to a radial turbine nozzle for a gas turbine engine (hereinafter referred to as a turbine nozzle).
An example of application is shown below.
ここで、第３図は本発明の第：≧実施例に係る泥漿鋳込
み成形型の製造方法の各工程を示す概略構成図、第４図
は本発明の第２実施例に係る泥漿鋳込み成形型を用いた
セラミック製タービンノズルの製造方法の各工程を示す
概略構成図である。Here, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing each step of the method for manufacturing a slurry casting mold according to the present invention: ≧ Example, and FIG. 4 is a slurry casting mold according to the second embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram showing each process of the manufacturing method of the ceramic turbine nozzle using.
まず、製造しようとするタービンノズルを水溶性ワック
スで製作し、第３図（ａ）で示す水溶性ワックス模型１
を得た。この水溶性ワックス模型１は製造しようとする
タービンノズルと相似形（後述するセラミック成形体が
、焼成により収縮する分を予め見込んだ大きさ）とされ
る。このノズル形状の水溶性ワックス模型１を金型２内
の所定位置に固定し、金型２のＭ３を閉じる。この結果
、水溶性ワックス模型１と金型２とＭ３により、製造し
ようとする成形型空間４が郭定される。この成形型空間
４に、Ｍ３に設けられた発泡原料投入口５から発泡ポリ
スチレンの予備発泡粒子を気流を利用して装入する。こ
の結果、第３図（ｂｌに示す状態となる。続いて、金型
２内に蒸気を入れ、水溶性ワックス模型１の表面温度が
軟化点（約６０℃）を超えないように調整しながら予備
発泡粒子を発泡させ、成形型空間４に発泡ポリスチレン
を充満させる。First, a turbine nozzle to be manufactured is made of water-soluble wax, and a water-soluble wax model 1 is made as shown in FIG. 3(a).
I got it. This water-soluble wax model 1 has a similar shape to the turbine nozzle to be manufactured (the size takes into account the shrinkage of the ceramic molded body described later due to firing). This nozzle-shaped water-soluble wax model 1 is fixed at a predetermined position within the mold 2, and M3 of the mold 2 is closed. As a result, a mold space 4 to be manufactured is defined by the water-soluble wax model 1, the mold 2, and M3. Pre-expanded particles of expanded polystyrene are charged into the mold space 4 from a foamed raw material input port 5 provided in M3 using an air flow. As a result, the state shown in FIG. 3 (bl) is obtained.Subsequently, steam is introduced into the mold 2, and the surface temperature of the water-soluble wax model 1 is adjusted so as not to exceed the softening point (approximately 60°C). The pre-expanded particles are expanded to fill the mold space 4 with expanded polystyrene.
発泡完了後、金型２の蓋３を開いて発泡ポリスチレン型
６を取り出す。このとき、水溶性ワ・ノクス模型１は発
泡ポリスチレン型６と一体的に固定されているため、発
泡ポリスチレン型６と同時に取り出される。After foaming is completed, the lid 3 of the mold 2 is opened and the expanded polystyrene mold 6 is taken out. At this time, since the water-soluble WANOX model 1 is integrally fixed with the foamed polystyrene mold 6, it is taken out at the same time as the foamed polystyrene mold 6.
次いで、この水溶性ワックス模型１付発泡ポリスチレン
型６を弱酸性水溶液中に浸漬し、水溶性ワックス模型１
を溶出させる。この結果、第３図ｔｃ）に示すように、
内部にタービンノズル形状空間を形成した発泡ポリスチ
レン型６が得られた。そして、この発泡ポリスチレン型
６にスリップの流し込みロアを形成する。Next, the foamed polystyrene mold 6 with the water-soluble wax model 1 is immersed in a weakly acidic aqueous solution to form the water-soluble wax model 1.
elute. As a result, as shown in Figure 3 tc),
A foamed polystyrene mold 6 having a turbine nozzle-shaped space formed inside was obtained. Then, a slip is poured into this foamed polystyrene mold 6 to form a lower part.
一方、タービンノズルの単純形状部である端面空間を形
成する石膏型８を作る。そして、第３図（ｄｌに示すよ
うに、発泡ポリスチレン型６と石膏型８を結合させ、内
部にタービンノズル形状の空間を有する泥漿鋳込み成形
型９を得た。On the other hand, a plaster mold 8 is made to form an end space, which is a simple shaped part of the turbine nozzle. Then, as shown in FIG. 3 (dl), the expanded polystyrene mold 6 and the plaster mold 8 were combined to obtain a slurry casting mold 9 having a turbine nozzle-shaped space inside.
次に、上記泥漿鋳込み成形型９を用いてセラミック製タ
ービンノズルを製造した。Next, a ceramic turbine nozzle was manufactured using the slurry casting mold 9 described above.
即ち、まず平均粒径０．４５μｍのβ−炭化珪素（Ｓ
ｉ Ｃ）粉末９８重重篤（以Ｆ、％は全て重量％を示す
）、平均粒径１μｍの非晶質硼素粉末１゜０％および平
均粒径０．１μｍのカーボンブランク１．０％をボール
ミルにて均一に混合する。得られた混合粉末を乾燥し、
この混合粉末７０重量部に対し、蒸留水を３０重量部加
え、更にこれらに解膠剤としてピペリジンを１重量部添
加し、ボールミルにて２０時間混合してスリップ（泥り
１０を調製する。That is, first, β-silicon carbide (S
i C) Powder 98 heavy (hereinafter F, % indicates weight%), 1°0% of amorphous boron powder with an average particle size of 1 μm and 1.0% of carbon blank with an average particle size of 0.1 μm were ball milled. Mix evenly. Dry the obtained mixed powder,
To 70 parts by weight of this mixed powder, 30 parts by weight of distilled water was added, and 1 part by weight of piperidine as a deflocculant was added thereto, and mixed in a ball mill for 20 hours to prepare a slip (sludge 10).
得られたスリップ１０を、第４図（ａ）に示すように、
加振機１１上に載置した泥漿鋳込み成形型９の流し込み
ロアから注ぎ込む。このとき、加振機１１にて泥漿鋳込
み成形型９に振動を加え、スリップ１０を製品キャビテ
ィ内に十分に行き渡らせると共に、着肉を完了させる。The obtained slip 10, as shown in FIG. 4(a),
The slurry is poured from the pouring lower of the slurry casting mold 9 placed on the vibrator 11. At this time, the slurry casting mold 9 is vibrated by the vibrator 11 to spread the slip 10 sufficiently into the product cavity and complete the inking.
続いて、タービンノズル形状のセラミック成形体１２が
形成された泥漿鋳込み成形型９を密閉容器１３内に入れ
る。この密閉容器９内には、トリクレン１４が入れてあ
り、このトリクレン蒸気により泥漿鋳込み成形型９の発
泡ポリスチレン型６が収縮し、略消失する。このときの
状態を第４図（ｂ）に示す。Subsequently, the slurry casting mold 9 in which the turbine nozzle-shaped ceramic molded body 12 has been formed is placed into the closed container 13. This airtight container 9 contains trichlene 14, and the foamed polystyrene mold 6 of the slurry casting mold 9 contracts and almost disappears due to the trichlene vapor. The state at this time is shown in FIG. 4(b).
次いで、石膏型８と共にセラミック成形体１２を取り出
し、石膏型８からセラミック成形体１２を脱型すること
により第４図（Ｃ１に示すセラミック成形体１２が得ら
れた。このセラミック成形体１２を実体顕微鏡やＸ線非
破壊検査により調べたところ、亀裂やピンホール等の欠
陥は全く認められなかった。Next, the ceramic molded body 12 was taken out together with the plaster mold 8, and the ceramic molded body 12 was removed from the plaster mold 8 to obtain the ceramic molded body 12 shown in FIG. 4 (C1). When examined using a microscope and non-destructive X-ray inspection, no defects such as cracks or pinholes were observed.
このセラミック成形体１２を２５℃で１２時間更に４５
℃で７時間乾燥した後、焼成炉に入れ、１気圧のアルゴ
ンガス雰囲気下において、２０８０°Ｃで４０分間焼成
した。This ceramic molded body 12 was further heated at 25°C for 12 hours.
After drying at 2080°C for 7 hours, it was placed in a firing furnace and fired at 2080°C for 40 minutes in an argon gas atmosphere of 1 atm.
この結果得られたセラミック製タービンノズルは嵩密度
３．１１ｇ／ｃ＋ｄであり、セラミック成形体と同様な
試験および螢光探傷を行ったが、なんら欠陥は認められ
なかった。The resulting ceramic turbine nozzle had a bulk density of 3.11 g/c+d, and was subjected to the same tests and fluorescent flaw detection as the ceramic molded body, but no defects were found.
また、得られたタービンノズルをガスタービンエンジン
に装着し、１３５０℃、０．３２ｋｇ／秒の空気気流で
合計１５８時間運転ｊ７たが、なんら異常は生じなかっ
た。Further, the obtained turbine nozzle was installed in a gas turbine engine and operated for a total of 158 hours at 1350°C and an air flow of 0.32 kg/sec, but no abnormality occurred.
（比較例）
第１実施例の発泡ポリスチレン型の代わりに軟質のシリ
コン系ゴム模型を用いたこと、および泥漿鋳込み成形後
に約４５０℃に加熱してゴム模型を除去したことを除き
、他は実ｉｔ的に第１実施例と同様にしてタービンホイ
ール形状のセラミック成形体を製作した。(Comparative example) Except that a soft silicone rubber model was used instead of the expanded polystyrene mold of the first example, and the rubber model was removed by heating to about 450°C after slurry casting. A turbine wheel-shaped ceramic molded body was manufactured in the same manner as in the first example.
得られたセラミック成形体をａｌｌ察したところ、翼部
に亀裂の発生が認められた。When the obtained ceramic molded body was inspected, cracks were observed in the wing portions.
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において杷々の実施態様を包含するものである。Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, but includes various embodiments within the scope of the claims.
例えば、実施例では本発明をタービンホイールとタービ
ンノズルに適用した例を示したが、他の部品にも適用で
きることは勿論である。For example, in the embodiment, an example was shown in which the present invention was applied to a turbine wheel and a turbine nozzle, but it is of course applicable to other parts as well.
また、実施例ではスリップの主成分として炭化珪素を用
いた例を示したが、他のセラミック粉末、例えば窒化珪
素等を用いてもよい。Furthermore, although silicon carbide is used as the main component of the slip in the embodiment, other ceramic powders such as silicon nitride may also be used.
以上より、本発明の泥漿鋳込み成形型及びその製造方法
並びに泥漿鋳込み成形型を用いたセラミック製品の製造
方法によれば、以下の効果を奏する。As described above, according to the slurry casting mold, the manufacturing method thereof, and the manufacturing method of a ceramic product using the slurry casting mold of the present invention, the following effects are achieved.
（イ）泥漿鋳込み成形型の複雑形状部を形成する発泡性
樹脂型は、成形体の収縮を緩和する機能を有するため、
拘束部を有するような複雑形状の成形体でも亀裂の発生
が大幅に低減される。従って、歩留りが良くなり、品質
の向上が図れる。(a) Since the foamable resin mold that forms the complex-shaped part of the slurry casting mold has the function of mitigating the shrinkage of the molded object,
The occurrence of cracks is significantly reduced even in molded bodies with complex shapes that have restraints. Therefore, yield is improved and quality can be improved.
（ロ）発泡性樹脂型と石膏型からなる泥漿鋳込み成形型
を用いてセラミック製品を製造する場合には、成形後、
発泡性樹脂型を常温で除去できるため、ゴム型等を用い
る従来法のように高温加熱に起因する亀裂の発生を防止
できる。また、この結果、酸化を嫌う炭化珪素や窒化珪
素等の材料を用いることができ、適用範囲が広がる。(b) When manufacturing ceramic products using a slurry casting mold consisting of a foam resin mold and a plaster mold, after molding,
Since the foamable resin mold can be removed at room temperature, it is possible to prevent the occurrence of cracks caused by high-temperature heating, unlike in conventional methods using rubber molds. Furthermore, as a result, materials such as silicon carbide and silicon nitride that are resistant to oxidation can be used, expanding the range of applications.
第１図は本発明の第１実施例に係る泥漿鋳込み成形型の
製造方法の各工程を示す概略構成図、第２図は本発明の
第１実施例に係る泥漿鋳込み成形型を用いたセラミック
製タービンホイールの製造方法の各工程を示す概略構成
図、
第３図は本発明の第２実施例に係る泥漿鋳込み成形型の
製造方法の各工程を示す概略構成図、第４図は本発明の
第２実晦例に係る泥漿鋳込み成形型を用いたセラミック
要タービンノズルの製造方法の各工程を示す概略構成図
である。
■−・−水溶性ワノクス、！Ｘ型
２−・−・・金型
３−・−昔
４−−−−−一・成形型空間
５・−・−・発泡原料投入口
６・−−−−−一発泡ポリスチレン型
７−−−−一流し込み口
８・・・−石膏型
９−−−−−−一泥漿鋳込み成形型
１０−・−スリップ（泥漿）
１１−・−・−加振機
１２−・−・−セラミック成形体
１３−−−−−−一密閉容器
１．１−−・・−・・トリクレン
出願人 トヨタ自動車株式会社
第１図
第２図
第３図
第４図FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing each step of a method for manufacturing a slurry casting mold according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a ceramic manufacturing method using a slurry casting mold according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing each step of a method for manufacturing a manufactured turbine wheel; FIG. 3 is a schematic diagram showing each step of a method for manufacturing a slurry casting mold according to a second embodiment of the present invention; FIG. 4 is a diagram of the present invention. It is a schematic block diagram which shows each process of the manufacturing method of the ceramic turbine nozzle using the slurry casting mold based on the 2nd example of Example. ■−・−Water-soluble Wanox! X type 2--Mold 3--Old days 4--Mold space 5--Foaming raw material inlet 6--Single foam polystyrene mold 7-- --First injection port 8...-Gypsum mold 9--One slurry casting mold 10--Slip (sludge) 11---Vibrator 12---Ceramic molded body 13------- Sealed Container 1.1--...Tricklen Applicant Toyota Motor Corporation Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4
Claims (3)
ャビティが形成された泥漿鋳込み成形型であって、 この成形型は有機溶剤の液あるいは気体で容易に収縮も
しくは消失する発泡性樹脂型と石膏型の組合せからなり
、製品キャビティの複雑形状部はこの発泡性樹脂型で形
成され、単純形状部は石膏型で形成されていることを特
徴とする泥漿鋳込み成形型。(1) A slurry casting mold in which a product cavity of a predetermined shape corresponding to the shape of the ceramic product is formed, and this mold consists of a foam resin mold and a plaster mold that easily shrink or disappear with organic solvent liquid or gas. A slurry casting mold comprising a combination of the above, wherein the complex-shaped part of the product cavity is formed by the foamable resin mold, and the simple-shaped part is formed by the plaster mold.
ャビティが形成された泥漿鋳込み成形型の製造方法であ
って、 前記セラミック製品の複雑形状部と相似形に成形された
水溶性ワックス模型を金型のキャビティ内に配置し、こ
の水溶性ワックス模型と金型により形成される空間内に
発泡性樹脂の予備発泡原料を充填した後、加熱して予備
発泡原料を発泡させ発泡性樹脂型を形成し、型から取り
出して水溶性ワックス模型を水で溶出、除去し、続いて
この発泡性樹脂型をセラミック製品の単純形状部と相似
形の空間を形成された石膏型と組み合わせることにより
、所望の製品キャビティを郭定することを特徴とする泥
漿鋳込み成形型の製造方法。(2) A method for producing a slurry casting mold in which a product cavity of a predetermined shape corresponding to the shape of a ceramic product is formed, the method comprising: using a water-soluble wax model molded in a similar shape to a complex-shaped part of the ceramic product; The space formed by the water-soluble wax model and the mold is filled with a pre-foamed raw material for foamable resin, and then heated to foam the pre-foamed raw material to form a foamable resin mold. The desired product is then removed from the mold, the water-soluble wax model is eluted and removed with water, and then this foamable resin mold is combined with a plaster mold in which a space similar in shape to the simple shape part of the ceramic product is formed. A method for manufacturing a slurry casting mold, characterized by defining a cavity.
ャビティが形成された泥漿鋳込み成形型を用いてセラミ
ック製品を製造する方法であって、前記製品キャビティ
の複雑形状部は発泡性樹脂型で形成され、単純形状部は
石膏型で形成された泥漿鋳込み成形型内に、泥漿（スリ
ップ）を流し込み、着肉後、有機溶剤の液あるいは気体
で発泡性樹脂型を除去し、得られた成形体を乾燥、焼成
することを特徴とする泥漿鋳込み成形型を用いたセラミ
ック製品の製造方法。(3) A method of manufacturing a ceramic product using a slurry casting mold in which a product cavity of a predetermined shape corresponding to the shape of the ceramic product is formed, the complex-shaped part of the product cavity being formed of a foamable resin mold. For simple shaped parts, slip is poured into a slurry casting mold made of a plaster mold, and after application, the foamable resin mold is removed with an organic solvent liquid or gas, and the resulting molded body is A method for manufacturing ceramic products using a slurry casting mold characterized by drying and firing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29932085A JPS62152804A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Slurry casting molding die and manufacture thereof and manufacture of ceramic product using slurry casting molding die |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29932085A JPS62152804A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Slurry casting molding die and manufacture thereof and manufacture of ceramic product using slurry casting molding die |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152804A true JPS62152804A (en) | 1987-07-07 |
Family
ID=17871011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29932085A Pending JPS62152804A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Slurry casting molding die and manufacture thereof and manufacture of ceramic product using slurry casting molding die |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62152804A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8301321B2 (en) | 2007-07-31 | 2012-10-30 | Equos Research Co., Ltd. | Control apparatus |
| JP2014231164A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 清水焼団地協同組合 | Hybrid model (male mold) for making plaster model (female mold), plaster model manufactured by using the hybrid model, and method for manufacturing ceramic ware and the like by using the model |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5095126A (en) * | 1973-12-20 | 1975-07-29 | ||
| JPS528325A (en) * | 1976-03-19 | 1977-01-22 | Toppan Moore Co Ltd | Bound note slips fabricating process |
| JPS60253505A (en) * | 1984-05-30 | 1985-12-14 | 株式会社日立製作所 | Manufacture of ceramics product |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29932085A patent/JPS62152804A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5095126A (en) * | 1973-12-20 | 1975-07-29 | ||
| JPS528325A (en) * | 1976-03-19 | 1977-01-22 | Toppan Moore Co Ltd | Bound note slips fabricating process |
| JPS60253505A (en) * | 1984-05-30 | 1985-12-14 | 株式会社日立製作所 | Manufacture of ceramics product |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8301321B2 (en) | 2007-07-31 | 2012-10-30 | Equos Research Co., Ltd. | Control apparatus |
| JP2014231164A (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 清水焼団地協同組合 | Hybrid model (male mold) for making plaster model (female mold), plaster model manufactured by using the hybrid model, and method for manufacturing ceramic ware and the like by using the model |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5143777A (en) | Ceramic mould material | |
| EP0255577B1 (en) | Method of producing mold for slip casting | |
| US4919193A (en) | Mold core for investment casting, process for preparing the same and process for preparing mold for investment casting having therewithin said mold core | |
| US4871497A (en) | Slip casting method | |
| US5120482A (en) | Process of using thermoplastic paste for the production of foundry mold cores | |
| JPH02503013A (en) | Shaping method using ceramic and metal | |
| US3063113A (en) | Disposable pattern with lower melting external coating | |
| JP3133077B2 (en) | Ceramic mold forming method using thermoreversible material | |
| US3059296A (en) | Ceramic body | |
| JPS62152804A (en) | Slurry casting molding die and manufacture thereof and manufacture of ceramic product using slurry casting molding die | |
| JP3133407B2 (en) | Manufacturing method of ceramic mold | |
| US3296006A (en) | Pattern material composition | |
| CA1079935A (en) | Method of making a duo-density silicon nitride article | |
| JP2001525257A (en) | Use of Lost Metal Prototype to Form Ceramic Mold | |
| JPH03103376A (en) | Production of cellular mold | |
| JPS63203323A (en) | Mold and its production for foamed resin and molding method for foamed resin | |
| JPH0533123B2 (en) | ||
| US3018528A (en) | Method of form removal from precision casting shells | |
| EP0374956A2 (en) | Decay mold | |
| TW453918B (en) | A method of precise casting of shell | |
| JPH0144124B2 (en) | ||
| Vidyarthee et al. | A Study of Ceramic Core for Investment Casting | |
| Wu et al. | Feasibility of Fabricating Metal Parts from 17-4PH Stainless Steel Powder | |
| JPS61116502A (en) | Manufacture of refractory molded shape | |
| JPS6120506B2 (en) |