SE432546B - Forfarande for framstellning av ihaliga gjutprodukter - Google Patents

Description

7902076-11 z.

Detta arrangemang är mycket användbart men dyrt, såvida kostnaderna för formanordningarna med vars hjälp formelementen tillverkas, inte kan spridas genom produktion i stor skala av de önskade produkterna.

Föreliggande uppfinning är i viss mån en modifiering av ovannämnda i förväg gjutna form och teknik, eftersom uppfinningen utnyttjar det centrala formelementet i konjunktion med precisionsgjutning med vax- modell för tillverkning av en skalform i vilken produkterna gjutes.

Härvid är det möjligt att effektivt framställa gjutstycken, varvid under framställningen formen måste förvärmas till en hög temperatur innan densamma fylls, exempelvis vid framställning av pelargranulerade blad eller skovlar enligt amerikansk patentskrift 3 260 505, eller enkristallskovlar eller -blad enligt amerikansk patentskrift 3 494 709, eller_gjutning av eutektiska produkter enligt amerikansk patentskrift 3 793 010. Enligt föreliggande uppfinning tillverkas det centrala form- elementet av ett mycket starkt, i förväg gjutet keramiskt material, som är resistent mot deformering vid höga temperaturer och av sådan tjock- lek att det bevarar sin form och storlek under förvärmningen av formen.

Ovannämnda teknik är för närvarande speciellt fördelaktig. Den medger användning av föreliggande kunskaper beträffande skalformfram- ställning och -gjutning, efiæmsom den vanliga procedur, som för när- varande utnyttjas vid framställning av precisionsgjutningar av hög- temperaturs, varmhållfasta legeringar, utnyttjar vid precisionsgjut- ningen skalformar som formats runt vaxmodeller vid precisionsgjutning med vaxmodell. Nämnda kunskaper utnyttjas i konjunktion med ett i för- väg gjutet centralt formelement vid precisionsgjutning av produkter, som är godtagbara för användning i gasturbiner med hög effekt.

Enligt uppfinningen utformas sidorna till det i förväg gjutna centrala formelementet motsvarande insidan av de båda halvorna till det ihåliga bladet eller skoveln (eller annan produkt), och förses de- samma med vaxmodeller som på utsidan utformas motsvarande utsidan på bladet eller skoveln som skall gjutas. Denna sammansättning av det cent- rala formelementet och vaxmodellerna doppas därefter i en uppslamning, beklädes med eldfasta partiklar samt torkas på känt sätt, så att en formvägg erhålles, vars tjocklek är sådan att efter torkning och härd- ning densamma kan användas vid precisionsgjutning av någon högtempera- turs varmhållfast legering. Efter uppnådd tillräcklig väggtjocklek på formen, härdas denna och gör de härigenom smälta vaxmodellerna formen klar att användas. _ Dylik precisionsgjutning kan innefatta att formen förvärmes till en temperatur över legeringens som skall gjutas smältpunkt, innan for- men fylls. Det i förväg gjutna centrala elementet fungerar som förstärk- a. 7902076-4 ning som ej förvrids, så att de gjutna skovel- eller bladhalvorna får önskad struktur, och gjutes så precis att halvorna vid sammanfog- ningen exakt passar in mot varandra över den totala ytan. Üppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till ritningarna, i vilka figur l är en skuren vy genom ett centralt form- element med påförd vaxmodell, klart för framställning av en skalform; figur 2 visar ena sidan på det centrala formelementet; figur 3 är en sidovy av sammansättningen enligt figur l, och visar tillväxtzon och påfyllningsskål i motsatta ändar av sammansättningen; figur 4 motsva- rar figur 1 men med färdig form; figur 5 motsvarar figur 1 men med vaxmodellen avlägsnad; figur 6 visar formen enligt figur 5 klar för gjutning; figur 7 är en skuren vy genom de gjutna bladhalvorna innan sammanfogning; figur 8 illustrerar det färdiga bladet; och figur 9 slutligen, är en skuren vy genom det färdiga bladet.

Produkten som skall gjutas är i exemplifierat utförande ett turbinblad 4 (figur 8) med en bärytedel 6 och en rot 8. Bladet är ihå- ligt och uppvisar mot varandra vända insidor 10 och 12 (figur 9) och från varandra vända utsidor 14 och 15 på de båda bladhalvorna 16 och l7. Även andra produkter kan framställas med hjälp av denna teknik, varför exemplet med turbinbladet endast har ett illustrativt ändamål.

Den nedan beskrivna tekniken är användbar vid gjutning av högtempera- turs varmhållfasta eller eutektiska legeringar av redan känd typ.

Framställning av dylika produkter med hjälp av föreliggande upp- finning, startar med ett i förväg gjutet, keramiskt, centralt form- element 18 (figur l), vars sidor 20 och 22 uppvisar motsvarande kon- figuration som den gjutna produktens insidor 10, 12, eftersom dessa insidor formas mot sidorna 20, 22 på formelementet. Det centrala form- elementets kanter sträcker sig nedanför sidorna 20, 22 och bildar sido- flänsar 24 och 25, som bäddas in i skalformen.

På sidorna 20, 22 anordnas vaxmodeller 26 och 27, vars utsidor 28 och 30 motsvarar formen på utsidorna till de färdiga bladhalvorna.

Till bildande av bladets bärytedel 32 och rotdel 34, uppvisar vax- modellerna en tillväxtzonbildande del 36 direkt nedanför rotdelen (användes vid stelningsriktning av legeringar), samt kanske även en påfyllningsskålbildande del 38 ovanför det centrala elementet (figur 3).

Vaxmodellerna sträcker sig nedanför sidornas 20, 22 sidokanter och bildar ytor 40 och 41 respektive 42 och 43 på modellerna. Härvid erhåller bladhalvorna mot varandra passande ytor för sammanfogning av bmdhalvorna. Vaxmodellerna kan framställas i förväg och därefter placeras på formelementet eller, om så önskas, gjutas direkt på det- Samma. . 1902076-4 L Sammanfogningen av det centrala formelementet och vaxmodellerna som i figur 3, användes till att framställa en skalform 44. Denna proce- dur är välkänd och innefattar ett upprepat doppande av sammansättningen i en uppslamning av keramiska partiklar, beklädande med eldfasta par- tiklar för att belägga sammansättningen samt därefter torkning av be- läggningen, tills önskad tjocklek på formväggen erhållits. Sammansätt- ningen med flertalet beläggningar härdas och stelnar genom uppvärmning, så att beläggningarna bildar en fast och stark form att användas vid gjutning. Formen (figur 6) omsluter såväl pâfyllningsskâl och tillväxt- zon som resten av sammansättningen. > Under uppvärmningen smälter vaxmodellerna och strömmar ut ur den härdade formen och lämnar efter sig en kavitet 46 respektive 48 på var- dera sidan om det centrala formelementet (figur 5), varvid kaviteterna till formen motsvarar bladhalvorna som skall gjutas. Tillväxtzonkavi- teten i formens botten slutar vid formens öppna bottenände påfyllnings- kaviteten är öppen vid formens topp.

Ifall produkterna som skall gjutas framställes av en av de varm- hållfasta legeringarna, kommer därefter den färdiga formen, som omslu- ter det centrala elementet och som bärs upp av flänsarna 24, 25, vilka sträcker sig in i och ligger inbäddade i formväggen (figurerna 4 och 5), att placeras på en kokillplatta i en vakuumkammare eller i en kammare för inert gas;'I kammaren uppvärmes formen till en temperatur över lege- ringens som skall gjutas smältpunkt, legeringen hälls ned i formen och legeringen stelnar genom kokillplattans verkan och genom den kontrol- lerade avkylningen av formen. Ifall pelargranulerade eller enkristall- produkter gjutes, genomföres avkylningen enligt vad som beskrives i de amerikanska patentskrifterna 3 260 505 eller 3 494 709. Uppfinningen kan också användas för framställning av likaxlade gjutprodukter.

Då legeringen är avkyld, avlägsnas bladhalvorna från formen, var- vid efter rengöring och borttagning av överflödigt material, som de tillväxtzon- och påfyllningsskålbildande delarna av legeringen, blad- halvorna sammanfogas till ett turbinblad enligt figurerna 8 och 9.

Genom att det centrala elementet eller förstärkningen inte deformeras under gjutprocessen, kommer mot varandra passande ytor 50 och 52 på bladhalvorna, vilka ytor definieras av de ytor på det centrala form- elementet som stod i förbindelse med ytorna 40, 41, 42, 43 på vax- modellerna och som blev frilagda då modellerna smälte och rann ut ur formen, att passa in mot varandra utmed hela sin area för fullständig sammanfogning av de båda bladhalvorna. Bladet som gjutes i halvor kan få insidorna och väggtjockleken noggrant kontrollerade innan samman- fogningen för att garantera att det färdiga bladet befinner sig innan-

Claims (3)

s. 7902076-4 för de precisionsgränser som är nödvändiga för optimal effekt vid an- vändning. Föreliggande uppfinning är speciellt användbar vid tillverkning av högtemperaturs turbinblad och -skovlar. Dylika delar har framställts i ansenliga kvantiteter genom precisionsgjutning med vaxmodell, och så- dana lärdomar har erhållits, att en stor del av de framställda produk- terna tillmötesgår den nödvändigtvis höga standard som krävs för att medge ett säkert utnyttjande av produkterna. Uppfinningen är i huvudsak en utvidgning av samma teknik, men innefattar även det förstärkande, centrala formelementet. Härmed är det enligt uppfinningen ej nödvändigt att utveckla en väsentligen ny tek- nik, utan kan de redan erhållna kunskaperna appliceras på uppfinningen. Modifieringar och ändringar av uppfinningen kan göras inom ramen för efterföljande patentkrav utan att frångå uppfinningens idé och ändamål. Patentkray:

1. Förfarande för framställning av ihåliga gjutprodukter, k ä n n e t e c k n a t a v att ett i förväg gjutet centralt form- element av keramiskt material med hög hållfasthet framställes, vilket element på sidorna uppvisar mot varandra passande, produktbildande ytor, att en form för precisionsgjutning formas runt formelementet, varvid formen är försedd med produktbildande ytor omedelbart intill de produktbildande ytorna hos formelementet, så att formen med sist- nämnda ytor avgränsar produktkaviteter på vardera sidan om formelemen- tet för framställning av mot varandra passande produkter, att det sammanfogade formelementet och formen uppvärmes, att produkter gjutes i kaviteterna, varvid det centrala formelementet uppvisar tillräcklig hållfasthet för att bevara detsammas form och storlek inuti formen vid uppvärmning av och gjutning i formen, så att de mot varandra passande produkterna erhåller exakt storlek och form, att delar av de produkt- bildande ytorna på motsatta sidor om det centrala formelementet utfor- mas precis parallellt i förhållande till varandra så, att mot varandra passande ytor erhålles på gjutprodukterna, och att de gjutna produkterna fogas samman vid delar av ytorna som formats mot det centrala formele- mentct.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t a v att vaxmodeller anordnas på det centrala formelementet innan formen för precisionsgjutning utbildas, varvid vaxmodellerna avgränsar produkt- kaviteterna.

3. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v 7902076-4 e. att formelementet uppvisar kantflänsar, vilka bäddas in i formen under dennas formering.