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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie, insbesondere auf ein Verfahren zur Herstel- lung von einkristallinen Erzeugnissen und Gussstücken.
Diese Erfindung kann bei der Herstellung von Gussblöcken und Erzeugnissen aus Metallen und deren Le- gierungen mit beliebiger oder vorgegebener kristallographischer Orientierung angewendet werden, beispiels- weise bei der Herstellung von Turbinenmotorschaufeln, von Dauermagneten u. dgl.
Die einkristallinen Erzeugnisse unterscheiden sich von den gewöhnlichen polykristallinen Erzeugnissen vor allem durch das Fehlen von Grenzen zwischen verschieden und beliebig orientierten Kristallen, welche oft eine schwache Stelle bei der Verwendung der Erzeugnisse insbesondere bei erhöhten Temperaturen dar- stellen. Da ausserdem der Kristall eine Anisotropie besitzt, d. h. seine Eigenschaften, besonders die magne- tischen und mechanischen, von der kristallographischen Orientierung abhängen, so kann bei der Verwendung von einkristallinen Erzeugnissen eine optimale Kristallorientierung ausgenutzt werden, die dem Erzeugnis die höchsten Charakteristiken unter den Betriebsbedingungen verleiht.
Untersuchungen zeigen, dass die Be- triebsdauer von einkristallinen Schaufeln in einem Turbinenmotor bei der maximalen Betriebstemperatur des Motors etwa um das 4-fache und bei mässigen Temperaturen um das 8- bis 10-fache gegenüber den poly- kristallinen Schaufeln zunimmt, während die Leistung von einkristallinen Dauermagneten sich gegenüber den
Magneten mit polykristalliner Struktur um das 3-bis 4-fache erhöht.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von einkristallinen Erzeugnissen bekannt, welches darin besteht, dass man geschmolzenes Metall in eine Form eingiesst, deren Grundplatte gekühlt wird, worauf man nach der Keimung einer Anzahl von Kristallen, die sich als Resultat der Kühlung bilden, den eigentlichen Kristallisa- tionsprozess durch allmähliches Kühlen der Form von unten nach oben durchführt.
Bei dem bekannten Verfahren wird eine keramische Form verwendet, als deren Boden eine wassergekühlte Metallplatte dient, mit welcher die Form mittels eines mit Schraubenbolzen versehenen Flansches verbunden ist.
Das geschmolzene Metall wird in die Form eingegossen. Hiebei bilden sich auf dem Boden der Form infolge einer schroffen Unterkühlung der Schmelze eine grosse Anzahl kleiner gleichachsiger Kristalle mit beliebiger kristallographischer Orientierung, wie dies üblicherweise bei der Kristallisation des in eine kalte Kokille eingegossenen Metalls an den Kokillenwänden und dem-boden beobachtet wird.
Infolge des Konkurrenzwachstums bleiben aus dieser Vielzahl von Kristallen nur die am schnellsten wachsenden Kristalle am Leben, deren zur Kante einer kubischen Kristallzelle parallele Wachstums richtung die kristallographische Bezeichnung 001 hat. Diese Kristalle sind praktisch zueinander parallel und wachsen normal zur Oberfläche der wassergekühlten Platte. In einem gewissen Abstand von der Platte geht der vertikale Raum der Form in einen horizontalen Kanal über, durch den diejenigen Kristalle entnommen werden, welche an diese Übergangsstelle angrenzen. Die Kristalle gehen in eine tafelartige Form über.
Dann wird mit Hilfe eines nächsten Übergangs raumes, der normal zu dem ersten liegt, aus dieser Gruppe tafelartiger Kristalle einan diesen Übergangsraum angrenzender Kristall herausgeführt, der in den vertikalen Raum der Form, welcher das zu giessende Erzeugnis umschliesst, nunmehr eingeführt wird. Auf diese Weise wird ein Impfkristall mit der kristallographischen Richtung 001 gewählt, von welchem aus das Grunderzeugnis, beispielsweise die Schaufel eines Turbinenmotors, wächst.
Diese Methode besitzt eine Reihe von Nachteilen, von denen einer in der Möglichkeit besteht, die Erzeugnisse nur in einer kristallographischen Orientierung, nämlich 001, zu erhalten. Dies schaltet die Möglichkeit aus, Erzeugnisse mit andern Orientierungen, beispielsweise 112,111, herzustellen, die 001 in einer Reihe von Betriebscharakteristiken übertreffen können.
Ausserdem wird das ganze Gussmaterial, welches sich in dem an den eigentlichen Formhohlraum unten anschliessenden System von Übergängen und Hohlräumen befindet, als Abfall verworfen, d. h. die Zweckbe- stimmung dieses Systems besteht lediglich in der Entnahme nur eines Kristalls, der in den das Erzeugnis umschliessenden Formhohlraum eingeführt wird. Durch dieses System von Hilfshohlräumen wird ausserdem der Abstand zwischen Erzeugnis und Kühler beträchtlich erhöht, was eine intensive Abkühlung des Erzeugnisses behindert, wodurch dessen mechanische Eigenschaften herabgesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Herstellung von einkristallinen Erzeugnissen und eine solche Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei welcher die Form zum Vergiessen der Schmelze und die Kühlbedingungen dieser Form die Herstellung eines Erzeugnisses ermöglichen, das unmittelbar von einem sich auf dem Boden der Form bildenden Keim ausgehend gezüchtet wird, wobei die kristallographische Orientierung in Abhängigkeit von den an das Erzeugnis gestellten Forderungen vorbestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens bestehend darin, dass man geschmolzenes Metall in eine Form eingiesst, deren Grundplatte gekühlt wird, worauf man nach der Keimung des sich infolge der Kühlung
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von unten nach oben bis zur völligen Erhärtung des Gussstückes durchführt, gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Metall in eine Form gegossen wird, deren Unterteil als sich nach unten verbreitender
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ungleichseitiger Kegelstumpf ausgebildet ist, dessen Erzeugende an einer Seite mit der horizontalen Grund- platte einen spitzeren Winkel einschliesst als an der andern Seite und somit einen kegelförmigen Hohlraum einschliesst, der in einer Richtung gestreckt ist, und dass die Grundplatte der Form ausgehend vom gestreck- ten Teil bis zur Bildung des Kristallisationskeimes intensiv gekühlt wird.
Bei der Kühlung der Grundplatte der Form wird zur Bildung des Keimes vorzugsweise ein radialer
Temperaturgradient von lOC/cm geschaffen.
Erfindungsgemäss wird das einkristalline Erzeugnis in einer Einrichtung bestehend aus wenigstens einer Form zum Eingiessen der Schmelze des das Erzeugnis bildenden Rohmaterials, welche eine horizontale Grund- platte aufweist, unter welcher parallel zu dieser ein Kühler angeordnet ist, hergestellt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der untere Teil der Form als ein sich nach unten verbreitender ungleichseitiger Kegel- stumpf ausgebildet ist, dessen Erzeugende an einer Seite mit der horizontalen Grundplatte einen spitzeren
Winkel einschliesst als an der andern Seite und somit einen kegelförmigen Hohlraum einschliesst, der in einer
Richtung gestreckt ist, so dass sich ein keilförmiger Hohlraum bildet, dessen Spitze die Stelle der Bildung des einzigen natürlichen Kristallkeimes darstellt.
In dieser Spitze schafft man mit Hilfe des Kühlers die Be- dingungen einer äusserst schroffen Unterkühlung zur Bildung eines einzigen natürlichen Kristallkeims in dieser
Spitze und zu dessen rascher Ausbreitung längs der Kontur der Grundplatte.
Zur bequemen Unterbringung der Form des Erzeugnisses in der beheizten Kammer und zur rationellen
Ausnutzung von deren Volumen ist es zweckmässig, dass mindestens zwei Formen vorgesehen sind, die durch die Spitzen der keilförmigen Hohlräume verbunden sind, wobei sich ihre Verbindungsstelle über dem kühl- sten Abschnitt des Kühlers befindet.
Bei einer der Ausführungsvarianten der Erfindung wird in die Stelle der Bildung des natürlichen Kri- stallkeims über dem Impfkristall ein künstlicher Keim eingeführt, der es gestattet, einen Kristall mit der vom künstlichen Keim vorgegebenen kristallographischen Orientierung der Achse des Erzeugnisses zu erhal- ten.
Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Impfkristall ver- wendet wird, der einen aus einem Kristall der bekannten kristallographischen Orientierung ausgeschnittenen
Rotationskörper darstellt, bei dessen Drehung die kristallographische Ebene des Impfkristalls parallel zur
Erzeugnisebene eingestellt wird.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung ermöglicht die Herstellung von Hohlerzeugnissen, wozu in der Form ein Kern angeordnet wird, den man nach Beendigung der Kristallisation entfernt.
Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, dass an der Entstehungsstelle des natürlichen Kristallkeimes die Form einer von aussen parallel an ihrer Grundlinie anliegenden Impftasche zur Aufnahme des
Impfkristalles besitzt.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung befindet sich unter dem Impfkristall in Kontakt mit demselben eine Einheit zu dessen Kühlung zwecks Regelung des Abschmelzens des Impfkristalles.
In der erfindungsgemässen Einrichtung ist bei Anwendung des künstlichen Kristallkeimes im zentralen
Teil des Kühlers eine Vertiefung für die Aufnahme der Impftasche und der Kühleinheit für den Impfkristall vorgesehen. Dabei treten die Impftasche und die Kühleinheit in diese Vertiefung beim Heben des Kühlers ein.
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 das Schema der Einrichtung zur Herstellung von einkristallinen Erzeugnissen nach der Erfindung in Gesamtansicht und im Längsschnitt ; Fig. 2 dasselbe Schema in einer Ausführungsvariante ; Fig. 3 die Form zur Herstellung eines einkristallinen Gussblocks im Längsschnitt ; Fig. 4 das Schema eines Blocks aus zwei Formen ; Fig. 5 das Schema eines Blocks aus sechs Formen zur Herstellung von einkristallinen Schaufeln eines Turbinenmotorsj Fig. 6 das Schema einer Form zur Herstellung eines grossen Gegen- standes ; Fig. 7 den Hohlraum der Form zur Herstellung eines einkristallinen Gussblocks in Draufsicht ; Fig. 8 den Hohlraum der Form zur Herstellung einer einkristallinen Schaufel ;
Fig. 9 denselben Hohlraum gemäss einer Ausführungsvariante ; Fig. 10 eine Turbinenschaufel ; Fig. 11 dieselbe Turbinenschaufel gemäss
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mäss einer Ausführungsvariante ; Fig. 14 einen einkristallinen zylindrischen Gussblock ; Fig. 15 zylindrische Gussblöcke, hergestellt in einem Block aus zwei Formen und aus einem Keim ; Fig. 16 zylindrische Gussblöcke, hergestellt in einem Block aus vier Formen und aus einem Keim ; Fig. 17 zwei einkristalline zylindrische Gussblöcke, hergestellt aus einem künstlichen Keim über einen Impfkristall ; Fig. 18 dieselben Gussblöcke mit Orientierung in einem stereographischen Dreieck ;
Fig. 19 die Orientierung von in einem Block aus zwei Formen hergestellten Gussblöcken in einem stereographischen Dreieck ; Fig. 20 die Orientierung von in einem Block aus vier Formen hergestellten Gussblöcken in einem stereographischen Dreieck ; Fig. 21 zwei einkristalline zylindrische Gussblöcke mit in einem Block mit diesen hergestellten Impfkristallen.
Die Einrichtung zur Herstellung von einkristallinen Erzeugnissen enthält eine Form --1-- (Fig. 1) die
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von einem Graphitheizelement --2--, an das Stromzuführungen --3-- angeschlossen sind, umgeben ist. Die Form --1-- besitzt einen Hauptraum --1--, der die Gestalt des Erzeugnisses bestimmt. Unter der Form - befindet sich ein Kühler --4--. Die Form --1-- mitsamt den Heizelementen --2-- und dem Kühler - sind in einer Vakuumkammer --5-- mit wassergekühlten Wänden untergebracht. Durch den oberen Deckel der Kammer--5-- ist eine vertikale Stange --6-- eingeführt, die sich in bezug auf die Kammer --5-nach oben und unten bewegen kann. In ihrem Inneren weist die Stange einen Kanal zu deren Kühlung mittels Wassers während der Arbeit auf.
Der Antrieb der Stange besteht aus einem Elektromotor mit Getriebe (aus den Zeichnungen nicht ersichtlich). Am Ende der Stange --6-- ist innerhalb der Kammer --5-- die Form - an einem Halter --7-- befestigt. Den nicht dargestellten Boden der Kammer --5-- durchdringt eine vertikale bewegliche Stange --8--, an deren oberem Ende innerhalb der Kammer --5-- der Kühler --4-montiert ist. Die Stangen --6 und 8-- sind miteinander fluchtend. Der Kühler --4-- stellt eine horizontale flache Platte dar, welche mittels Wassers gekühlt wird, das durch einen in der Stange --8-- ausgeführten Kanal zufliesst, der mit einem Kanal im Körper der Platte des Kühlers --4-- in Verbindung steht. Die Stange --8-- wird ebenfalls durch einen Elektromotor über ein Getriebe (nicht dargestellt) angetrieben.
Die Form wird an dem Halter --7-- über ein Übergangsstück-9-aufgehängt, der als Greifer zur Halterung der Form-l-dient. Zur Herstellung von Erzeugnissen mit vorgegebener kristallographischer Orientierung wird ein Impfkristall ausgenutzt. Hiebei wird die Form-l- (Fig. 2) des Erzeugnisses mit einer Impftasche --10-- ausgestattet, in der ein Impfkristall-11-untergebracht wird. Unter dem Impfkristall - wird in der Impftasche --10-- eine metallische Mutter --12-- angebracht, an der eine Kühleinheit - -13-- zur Kühlung des Impfkristalls --11-- befestigt wird, welche mit der unteren Impferstirnfläche in Kontakt steht.
Die Kühleinheit --13-- für den Impfkristall --11-- dient zur Wärmeabführung von diesem und zur Regelung seiner Abschmelzung. In diesem Fall besitzt der Kühler --4-- in seinem zentralen Teil eine Aussparung --14--, in welche die Impftasche-10-mit dem Impfkristall--11-- und die Kühleinheit --13-- für den Impfkristall --11-- eingebracht werden. Die Tiefe der Aussparung --14-- hängt von der Grösse des Impfkristalls --11-- und der Kühleinheit-13-ab, welche vollständig in die Aussparung --14-- eingetaucht
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lisationsprozesses in Kontakt kommen kann.
Die Kühleinheit-13-für den Impfkristall--11-- besteht aus einem metallischen, beispielsweise kupfernen Zylinder, der in einen Becher --15-- eingesetzt ist, welcher sich längs den Mantellinien des Zylinders verschieben kann. Hiedurch kann die Länge der Kühleinheit-13-verändert und dabei die Grösse des Abstandes zwischen der Grundplatte der Form --1-- und dem Kühler --4-- reguliert werden.
Die Form-l-enthält den Hohlraum --A--, dessen oberer Teil die Erzeugnisgestalt nachahmt, und dessen unterer Teil als ein sich nach unten arbeitender ungleichzeitiger Kegelstumpf ausgebildet ist, des- sen Erzeugende an einer Seite mit der horizontalen Grundplatte einen spitzeren Winkel einschliesst, als an der andern Seite und somit einen kegelförmigen Hohlraum einschliesst, der in einer Richtung gestreckt ist, so dass ein keilförmiger Hohlraum entsteht.
Die Ausführung eines derartigen keilförmigen Hohlraumes erfolgt bei der Herstellung der Form-l- nach dem Aussehmelzverfahren. Hiebei wird in eine metallische Pressform, deren Innenraum die Gestalt und die Abmessungen des künftigen Erzeugnisses besitzt, eine leichtschnielzende Masse, beispielsweise ein Paraffin-Stearin-Gemisch oder Harnstoff eingegossen. Das erhaltene Modell wird in eine dicke Bindemasse eingetaucht, auf welche dann durch ein Sieb eine Schicht feingemahlenen körnigen Materials, beispielsweise Elektrokorund, geschüttet wird. Nach der Trocknung wird erneutes Eintauchen des Modells und Aufschütten des körnigen Materials vorgenommen, bis acht-zehn Schichten aufgebracht sind.
Daraufhin wird das Modell ausgeschmolzen oder aufgelöst, während die Hülle gebrannt wird. Die hergestellte Form-l-soll einen flachen Boden besitzen, dessen Dicke über seine ganze Fläche gleich sein soll. Dies ist notwendig, um eine konstante Wärmeleitfähigkeit des Bodens auf der ganzen Fläche desselben sicherzustellen.
Der Impfkristall --11-- stellt einen Rotationskörper, beispielsweise einen Zylinder oder einen Kegel
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se Weise ist die kristallographische Orientierung des Impfkristalls-11-- ebenfalls bekannt. Durch Drehen des Impfkristalls-11-- um dessen Achse wird seine kristallographische Ebene parallel oder unter einem vorgegebenen Winkel zur Ebene des Erzeugnisses eingestellt.
Die Leistung des Kühlers --4-- wird in Abhängigkeit von der Zeit gewählt, die für die Kühlung der Grundplatte der Form-l-und zur Unterkühlung der den unteren Teil des Hohlraumes-A-füllenden Schmelze des Materials erforderlich ist. Ist der Kühler --4-- zu leistungsfähig, so kann er die Kühlung nicht nur der Grundplatte der Form --1--, sondern auch der an dieser anliegenden Abschnitte der Formseitenfläche hervorrufen, was unerwünscht ist.
Bei geringer Leistung des Kühlers --4-- wird der Prozess der Unterkühlung der Schmelze des Materials im unteren Teil des Hohlraumes-A-der Form-l-und die Keimung des Kristalls zu sehr in die Länge gezogen, was sich auf die Homogenität des Einkristalls des Erzeugnisses
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hinsichtlich der kristallographischen Orientierung zu Beginn dessen Wachstums störend auswirken kann.
Zur Herstellung von Hohlerzeugnissen, z. B. von Schaufeln eines Turbinenmotors mit für ihre Kühlung bestimmtem Hohlraum, wird in die Form --1-- ein Kern --16-- (Fig. 12,13) eingebracht, welcher die Ge- stalt des Hohlraums innerhalb des Erzeugnisses besitzt.
Das Wesen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung von einkristallinen Erzeugnissen besteht darin, dass die Schicht der in die Form-l-eingegossenen Schmelze in der Spitze des ungleichseitigen Ke- gelstumpfes des unteren Teils des Hohlraumes --A-- der Form am dünnsten ist. Ausserdem ist die Wärme- leitfähigkeit der Schmelze über dem zentralen Teil des kegelförmigen Hohlraumes bedeutend höher als die
Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs der Form --1-- über der dünnen Schmelzeschicht in der Spitze des keil- förmigen Hohlraumes.
Hiedurch wird unter dem Einfluss des Kühlers-4-eine schroffe Unterkühlung im keilförmigen Hohl- raum erzeugt, die längs der Kontur der Grundfläche des Hohlraumes allmählich abnimmt, weshalb ein radi- aler Temperaturgradient auftritt. Alle oben aufgezählten Ursachen begünstigen die Keimung des Kristalls in der Spitze des keilförmigen Vorsprungs der Form-l-und dessen rasche Ausbreitung längs des Umfangs der Grundfläche, was die Entstehung von parasitären Kristallen in diesem Bereich ausschliesst.
Die Einrichtung arbeitet folgenderweise.
Die in dem Vakuumofen --5-- befindliche Form --1-- wird mit Hilfe von Heizelementen --2-- auf eine
Temperatur, die über dem Kristallisationsbeginn der Schmelze liegt, erwärmt.
Hienach wird das in einem gesonderten Ofen geschmolzene Metall in die Form-l-eingegossen. Die
Temperatur der Schmelze wird unmittelbar davor vermittels eines Tauch-Thermoelements kontrolliert. Die
Temperatur der Schmelze im Moment des Eingiessens in die Form soll um 100 bis 1200C höher als die Temperatur des Kristallisationsbeginns, jedoch etwas niedriger als die Temperatur der Form-l-sein, derart, dass sie nach dem Eingiessen dicht an der Grundplatte die Form um 30 bis 400C gegenüber der Temperatur der Wände der Form-l-in derselben Höhe niedriger liegt. Das zu sehr überhitzte Metall erfordert eine Kühlung, was zur Entstehung von parasitären Kristallen an der Grundplatte der Form führen kann.
Der Kühler --4-- befindet sich bei der Erwärmung der Form-l-in einem solchen Abstand von deren Grundplatte, dass sein kühlender Einfluss auf die Form praktisch ausgeschlossen ist.
Nach dem Eingiessen des Metalls in die Form-l-wird eine Haltezeit eingehalten, die zur Einstellung einer Übereinstimmung der Temperatur von Schmelze und Form notwendig ist.
Am Ende der Haltezeit soll die Temperatur der Schmelze unmittelbar an der Grundplatte der Form-l- um 30 bis 400C höher als die Temperatur des Kristallisationsbeginns sein.
Um die Keimung des Kristalls zustandezubringen, wird an die Grundplatte der Form-l-der an der beweglichen Stange --8-- befestigte Kühler --4-- mit einer Geschwindigkeit herangeführt, die dessen Kontakt mit der Form-l-zu einem Zeitpunkt gewährleistet, in welchem die Temperatur der Schmelze an ihrer Grundplatte um 30 bis 400C niedriger als die Temperatur des Kristallisationsbeginns wird. Dieser Prozess dauert in dem gegebenen Beispiel 10 bis 12 min.
Im Augenblick des Kontakts des Kühlers --4-- mit der Grundplatte der Form-l-ist die Schmelze im keilförmigen Hohlraum des Formhohlraumes --A-- und etwas darüber bereits erstarrt. Somit ist während der Zeit der allmählichen Annäherung des Kühlers --4-- an die Grundplatte der Form-l-in der Spitze ihres keilförmigen Teiles die Unterkühlung der Schmelze und die Bildung eines einzigen Kristallkeims eingetreten, der sich dann am Umfang der Grundplatte der Form-l-ausgebreitet hat.
Nach dem Zustandekommen des Kontakts zwischen Kühler --4-- und Form --1-- wird die letztere von dem Halter --7-- gelöst, und die Form-l-wird auf dem Kühler --4-- mit Hilfe der Stange --8-- allmählich aus der Zone der Heizelemente --2-- nach unten herausgeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kühlers --4-- mit der auf ihm stehenden Form-l-hängt von der Gestalt des Erzeugnisses ab.
Um zu vermeiden, dass sich auf der Oberfläche des Erzeugnisses parasitäre Kristalle bilden, soll die Temperatur der Wände der Form--l-- über der Wachstumsfront oberhalb der Temperatur des Erstarrungsbeginns von Metall aufrecht erhalten werden, was durch die Einhaltung eines Temperaturgradienten, gegebenenfalls etwa O C/cm, sichergestellt wird.
Das Kristallwachstum wird derartig kontrolliert, dass die Trennungsfläche Schmelze-Kristall, d. h. die Wachstumsfront, auf ein und demselben Niveau gegenüber dem Heizelement --2-- der Form --1-- gehal- ten wird. Für diese Kontrolle sorgt ein die Lage der Wachstumsfront überwachendes Thermoelement, des-
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keine Änderungen in der Bildung und im Wachstum des Kristallkeims hervor. Hiebei umfliesst der Kristall, indem er sich über die Fläche der Grundplatte der Form-l-ausbreitet, den Kern --16-- allseitig. Nach der Herstellung des Erzeugnisses wird der Kern nach dem hydrodynamischen oderirgendeinemandern Verfahren entfernt.
Wird zur Herstellung des Erzeugnisses der Impfkristall --11-- benutzt, so wird er in die Impftasche
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- eingesetzt. Die Impftasche-10-und die Kühleinheit --13-- für den Impfkristall --11-- treten wäh- rend der Verschiebung des Kühlers --4-- in die Aussparung --14-- im zentralen Teil des Kühlers --4-- ein.
Hiebei hebt sich der bewegliche Becher --15-- nach oben bis zum Zusammenfallen mit dem Hauptzylinder der Kühleinheit --13--, wobei sich deren Länge verringert. Im Augenblick des Kontaktes des Kühlers-4- mit der Grundplatte der Form-l-sind die Impftasche --10-- und die Kühleinheit --13- vollständig in die Aussparung --14-- eingetaucht und behindern diesen Kontakt nicht.
Der weitere Vorgang der Herstellung des Erzeugnisses verläuft ebenso wie im vorhergehenden Fall.
Zur rationelleren Ausnutzung des Volumens der Vakuumkammer --5-- werden in dieser in der Regel gleichzeitig mindestens zwei Erzeugnisse hergestellt. Hiebei werden die unteren Teile der Hohlräume von zumindest zwei Formen-l-mit den Spitzen der keilförmigen Hohlräume verbunden, indem sie einen Block bilden. Die Verbindungsstelle befindet sich über dem zentralen, also dem kältesten Teil des Kühlers --4--.
Die Formen--1-- sind symmetrisch zueinander aufgestellt. Auf dieselbe Weise können vier, sechs und noch mehr Formen verbunden werden. In diesem Fall erfolgt die Keimung des Kristalls an der Verbindungsstelle der keilförmigen Hohlräume, und im weiteren verläuft der Prozess genauso wie bei der Herstellung nur eines Erzeugnisses.
Auf ähnliche Weise können Impfkristalle hergestellt werden, die die bekannte kristallographische Orientierung, vorgegeben durch den künstlichen Keim (Fig. 21), besitzen.
In Fig. 15 sind einkristalline zylindrische Gussblöcke gezeigt, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren in einem Block aus zwei Formen hergestellt sind.
In den Fig. 19 und 20 werden die Ergebnisse der nach dem Laue-Verfahren vorgenommenen Bestimmung der kristallographischen Orientierung der Gussblöcke, welche jeweils in einem Block aus zwei bzw. aus vier Formen-l-hergestellt sind angeführt. Wie aus den beiden stereographischen Dreiecken ersichtlich ist, überschreiten die Abweichungen in der Orientierung nicht zwei Grad in den beiden Fällen.
In den Fig. 10 und 11 sind nach dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellte Turbinenschaufeln abgebildet. Fig. 17 zeigt zwei zylindrische Gussblöcke --C und D-- mit gemeinsamer Grundfläche, welche die durch den Impfkristalle --11-- vorgegebene kristallographische Orientierung haben.
In Fig. 18 sind die Ergebnisse bei der Bestimmung der Orientierung der beiden Gussblöcke im Vergleich mit der kristallographischen Orientierung des Impfkrstalls --11-- angeführt. Die Ergebnisse liegen im Bereich von zwei Graden.
In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse der Bestimmung von Dauerfestigkeit undKriechdehnung angeführt, welche bei der Prüfung von Probekörpern mit 38 mm Länge und 3 mm Durchmesser aus einer Superlegierung auf Nickelbasis bei einer Temperatur von 9800C und einer Belastung von 21 kp/mm2 erhalten wurden. Einkristalline Probekörper K, L, M. N und polykristalline Probekörper 0, P, Q, R wurden nach der thermischen Behandlung geprüft, die in der Haltezeit derselben während 4 h bei der Temperatur 1220 C, in der Abkühlung an der Luft und der nachfolgenden Alterung während 32 h bei 8700C bestand.
Tabelle
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<tb>
<tb> Bez. <SEP> des <SEP> Dauer <SEP> in <SEP> Stunden <SEP> Dehnung, <SEP> % <SEP> Einschnürung <SEP> Prüfungsart
<tb> Probe- <SEP> vor <SEP> der <SEP> Zerkörpers <SEP> störung
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb> K <SEP> 283 <SEP> 20,0 <SEP> 30,0 <SEP> Dauerfestigkeit
<tb> L <SEP> 141,5 <SEP> 20,0 <SEP> 30,0 <SEP> Dauerfestigkeit
<tb> M <SEP> 282,5 <SEP> 24,8 <SEP> 31,4 <SEP> Kriechen
<tb> N <SEP> 321, <SEP> 0 <SEP> 25,5 <SEP> 31,5 <SEP> Kriechen
<tb> 0 <SEP> 16,0 <SEP> 1,0 <SEP> 2,0 <SEP> Dauerfestigkeit
<tb> p <SEP> 30, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Q <SEP> 29,0 <SEP> 2,0 <SEP> 6,5 <SEP> Kriechen
<tb> R <SEP> 11, <SEP> 5 <SEP> 3,5 <SEP> 6,5 <SEP> Kriechen
<tb>
Wie aus der Tabelle hervorgeht, übertreffen die Prüfungsergebnisse der einkristallinen Probekörper K, L, M,
N beträchtlich die Prüfungsergebnisse für die polykristallinen Probekörper 0, P, Q, R sowohlnach der Lebenszeitvor der Zerstörung, als auch nach der Dehnung und Einschnürung, was für die einkristallinen Turbinenschaufeln eine Verlängerung der Betriebszeit des Turbinenmotors um das 4-bis 6-fache bedeutet.