CH625981A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gussform, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Turbostrahltriebwerke enthalten meistens Gussteile mit mehreren Schaufeln, die kreisförmig entweder an einer drehbaren Nabe oder an einem am Triebwerksgehäuse befestigten Aussenring angeordnet sind. Bekannte Formherstellungsverfahren für ein Strahltriebwerksteil sind in den USA-Patent-schriften 3 669 177 und 3 848 654 beschrieben. Danach werden mehrere aus Wachs bestehende Schaufel-Modellabschnitte in eine kreisförmige Anordnung gebracht und dann durch Aufbringen eines Klebstoffs oder durch Aufbringen von heis-sem Wachs auf die benachbarten Modelloberflächen an den Stossstellen unter Bildung eines einteiligen Rings miteinander verbunden.

Das Aufbringen von heissem Wachs oder eines Klebstoffs auf die Stossstellen der Schaufel-Modellabschnitte ist ein zeitraubender Vorgang, der ein hohes Mass handwerklicher Geschicklichkeit erfordert. Wenn das heisse Wachs oder der Klebstoff nicht sauber in die Stossstellen eingebracht wird, dann entstehen im Gussteil Fehlerstellen. Auch wenn diese Fehlerstellen nicht so schwerwiegend sind, dass sie eine Verschrottung des Gussteils erfordern, trägt ihre Korrektur doch weiter zu den Herstellungskosten des Teils bei.

Wenn Schaufel-Modellabschnitte in eine kreisförmige Anordnung zusammengefügt worden sind, wie in den oben erwähnten Patentschriften angegeben ist, dann wird die so erhaltene Modellanordnung wiederholt in ein flüssiges keramisches Formmaterial getaucht. Auf Grund der Tatsache, dass die Schaufel-Modellabschnitte aus Wachs bestehen und an den Stossstellen mit Wachs verbunden sind, neigt die Modellanordnung dazu, sich unter dem Einfluss der beim Eintauchen in das flüssige keramische Formmaterial einwirkenden Kräfte zu verformen. Jede Verformung der Schaufel-Modellabschnitte beeinträchtigt die Genauigkeit der Form und des Gussteils. Es ist auch schon die Verwendung eines starren Verstärkungsteils im Modellmaterial der BRD-Patentanmeldung P 27 15 101.5 beschrieben worden.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Gussform für ein Strahltriebwerksteil ist in der BRD-Patentanmeldung P 27 02 293.1 beschrieben. Dort ist eine Schaufel-Gussform angegeben, die mehrere getrennte Abschnitte aufweist. Die Formabschnitte, in denen je eine Schaufel hergestellt wird, werden durch Überziehen eines Wachsmodells mit einem ke5

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ramischen Formmaterial gebildet. Der nasse Überzug aus dem keramischen Formmaterial wird getrocknet, und das Modell hierauf zur Bildung von zwei komplementären Formabschnitten ausgeschmolzen.

Die Formabschnitte werden dann zur Bildung eines Schaufel-Formhohlraums miteinander sowie mit Naben- und Ringformabschnitten zur Vervollständigung der Gussform verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer Gussform für ein Gussteil, insbesondere ein Turbinentriebwerksteil, der eingangs genannten Art, das sich mit vergleichsweise geringem Aufwand fehlerfrei durchführen lässt. Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Zur Herstellung der Form können mehrere verlorene Schaufel-Modellabschnitte kreisförmig angeordnet und zur Minimalisierung der Kosten an den Stossstellen ohne stoffschlüssige Verbindung zusammengefügt werden. Auf die kreisförmige Modellanordnung wird ein Überzug aus flüssigem keramischem Formmaterial aufgebracht. Dieser Keramiküberzug wird getrocknet, und die Schaufel-Modellabschnitte werden zerstört und damit die den Schaufeln entsprechende Formflächen freigelegt.

Das Aufbringen des keramischen Überzugs auf die Modellanordnung ohne Verbinden der Modellabschnitte ergibt zwar eine beträchtliche Verringerung des Herstellungsaufwandes, doch kann das flüssige Formmaterial in die Stossstellen zwischen den Schaufel-Modellabschnitten einfliessen. Wenn das Formmaterial dann getrocknet wird und die aus Wachs bestehenden Schaufel-Modellabschnitte ausgeschmolzen werden, verbleibt das zwischen die Stossstellen eingedrungene Formmaterial in Form dünner Vorsprünge an der Seitenwand der Form bestehen. Diese dünnen Vorsprünge können in einfacher Weise entfernt werden.

Die kreisförmige Anordnung der Schaufel-Modellabschnitte kann die Neigung zeigen, sich während der wiederholten Tauchvorgänge in das flüssige Formmaterial zu verformen. Damit dies nicht geschieht, werden die Schaufel-Modellab-schnitte vorzugsweise durch einen relativ steifen kreisförmigen Halterungs-Modellabschnitt gesichert. Dieser Halterungs-Modellabschnitt könnte zwar radial innerhalb der Schaufel-Modellabschnitte angeordnet werden, doch umgibt er zweckmässig die Schaufel-Modellabschnitte so, dass er abstützend auf ihre äusseren Endabschnitte einwirkt. Der Halterungs-Modellabschnitt sichert relativ biegsame Schaufel-Modellabschnitte gegen eine Relativbewegung zueinander, wenn sie mit dem keramischen Formmaterial überzogen werden.

Nachdem die Modellanordnung mit dem Überzug versehen worden ist, kann ein Abschnitt des Überzugs längs eines kreisförmigen Bereichs weggewischt werden, der angrenzend an die Schaufel-Modellabschnitte verläuft. Nachdem der nasse Keramiküberzug getrocknet ist und die Schaufel-Modellabschnitte ausgeschmolzen sind, kann der Abschnitt des Formmaterials, der zuvor über den Schaufel-Modellabschnitten lag, vom übrigen Formmaterial in dem kreisförmigen Bereich getrennt werden, an dem das nasse Formmaterial weggewischt worden war. Auf diese Weise wird der Formhohlraum zugänglich, damit das zwischen die Stossstellen eingedrungene Formmaterial entfernt und die Formoberfläche geprüft werden kann. Mit dem Schau-fel-Formabschnitt werden dann die übrigen Formabschnitte verbunden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Gussteils, im vorliegenden Fall eines Turbinenleitrades mit einem Schaufelkranz,

Fig. 2 einen Teilschnitt in bezüglich Fig. 1 grösserem Massstab einer Gussform zur Herstellung des Gussteils nach Fig. 1,

Fig. 3 einen radialen Teilschnitt in bezüglich Fig. 2 grösserem Massstab eines Abschnitts der Gussform nach Fig. 2, mit einem Schaufel-Formhohlraum und zwei konzentrischen Ring-Formhohlräumen,

Fig. 4 einen radialen Teilschnitt eines zentralen Formteils mit einem mittleren Eingusstrichter und radialen Angusskanälen,

Fig. 5 einen radialen Schnitt einer ringförmigen Modellanordnung, die zur Bildung einer kreisförmigen Formaussen-wand,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Schaufel-Modellabschnitts, Fig. 7 Teil-Axialansicht einer Schaufel-Modellanordnung, Fig. 8 einen Teil-Radialschnitt einer Modellanordnung mit umgebenden Formwänden im Bereich eines Schaufel-Formhohlraumes, und

Fig. 9 eine perspektive Teilansicht der Gussform im äusseren Bereich des Schaufelkranzes.

In Fig. 1 ist ein Leitrad 10 eines Turbinentriebwerks dargestellt. Das Leitrad umfasst eine kreisförmige Anordnung von Schaufeln 14 zwischen einem Aussenring 16 und einem Innenring 18 des Leitrades. Der Innen- und Aussenring 16 bzw. 18 und die Schaufeln 14 sind einstückig gegossen.

Zur Herstellung des Leitrades 10 wird eine Gussform 22 (siehe Fig. 2) verwendet. Die Gussform enthält einen zentral angeordneten, relativ weiten, primären Eingusstrichter 24, der über mehrere radial verlaufende obere Angusskanäle 32 und mehrere radial verlaufende untere Angusskanäle 34 mit einem ringförmigen Formhohlraum 26 verbunden ist. Die unteren Angusskanäle 34 sind mittels eines Sammelraums 36 mit dem Eingusstrichter 24 verbunden.

Wenn in den Trichter 24 geschmolzenes Metall gegossen wird, dann fliesst dieses Metall in den Sammelraum 36 und durch die Angusskanäle 34 radial nach aussen zu dem ringförmigen Formhohlraum 26. Nachdem der Sammelraum 36 mit geschmolzenem Metall gefüllt ist, werden auch die radial verlaufenden Angusskanäle 32 mit geschmolzenem Metall gefüllt, das durch sekundäre Eingusstrichter 40 in den Formhohlraum 26 strömt. In Fig. 2 ist nur ein sekundärer Eingusstrichter 40 dargestellt, doch sind an in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden Stellen mehrere sekundäre Eingusstrichter mit dem ringförmigen Formhohlraum 26 verbunden. Jedem sekundären Eingusstrichter 40 ist ein radialer Angusskanal 32 zugeordnet, damit das Metall aus dem Haupteingusstrichter 24 durch die Angusskanäle 32 zu den sekundären Eingusstrichtern 40 strömen kann. Die Mittelachse des Eingusstrichters 24 fällt mit der Mittelachse des ringförmigen Formhohlraums 26 zusammen.

Zusätzlich zu den Angusskanälen 32 und 34 und zum Eingusstrichter 24 enthält die Gussform 22 eine kreisförmige Aus-senwand 44 (siehe Fig. 3) und eine kreisförmige Innenwand 46. Die kreisförmige Innenwand 46 ist einstückig mit der Wandung des Angusskanals 34 ausgebildet. Zwischen der Innenwand 44 und der Aussenwand 46 ist ein ringförmiger Schaufel-Formabschnitt 50 gebildet. Die Wandungen der sekundären Eingusskanäle 40 sind einstückig mit dem Schau-fel-Formabschnitt 50 ausgebildet und im Abstand voneinander in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.

Die Innenwand 44 und die Aussenwand 46 des Schaufel-Formabschnitts 50 begrenzen mit ihren Innenflächen den Formhohlraum 26. Letzterer enthält einen Flanschabschnitt 54, dessen Form dem Aussenring 16 des Leitrads 10 entspricht (siehe Fig. 1). Ebenso enthält der Formhohlraum 26 einen In-nenringabschnitt (Fig. 3) mit einer Form entsprechend dem Innenring 18 (Fig. 1). Zwischen dem Innenringabschnitt 56 und dem Aussenringabschnitt 54 verlaufen mehrere radiale Schaufel-Formhohlräume 58 (Fig. 3). In Fig. 3 ist nur ein Schaufel-Formhohlraum 58 dargestellt, doch sind mehrere gleiche Schaufel-Formhohlräume 58 kreisförmig zwischen den

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Ringabschnitten 54 und 56 angeordnet, mit denen sie in Strömungsverbindung stehen. Die Anzahl der Schaufel-Formhohl-räume 58 entspricht der Anzahl der Schaufeln 14 des Leitrads 10 von Fig. 1.

Die Formaussenwand 44 ist an zwei kreisförmigen Stossstellen 62 und 64 mit dem ringförmigen Schaufel-Formabschnitt 50 verbunden. In der gleichen Weise ist auch die kreisförmige Forminnenwand 46 an zwei kreisförmigen Stossstellen 66 und 68 mit dem Formabschnitt 50 verbunden. Die Stossstellen 62, 64 und 68 sind mittels eines geeigneten Klebstoffs abgedichtet, damit das Ausströmen von geschmolzenem Metall aus dem Hohlraum 26 während eines Giessvorgangs verhindert wird.

Die kreisförmige Forminnenwand 46 ist einstückig mit dem Sammelraum 36 und mit einem nach oben ragenden Rohrleitungsabschnitt 72, durch den Metall aus dem Eingiesstrichter 24 fliesst (siehe Fig. 2 und 4), durch wiederholtes Eintauchen einer Modellanordnung 76 (Fig. 4) in flüssiges keramisches Formmaterial gebildet. Es können zwar die verschiedensten Arten flüssiger keramischer Formmaterialien verwendet werden, doch sei hier eine Aufschlämmung verwendet, die geschmolzenes Siliziumoxid, Zirkon oder andere feuerfeste Materialien zusammen mit Bindemitteln wie Äthylsilikat, Natriumsilikat und kolloidales Siliziumoxid enthält. Ausserdem kann die Aufschlämmung geeignete Filmbildner wie Alginate zur Steuerung der Viskosität sowie Benetzungsmittel zur Steuerung der Strömungseigenschaften und der Modellbenet-zung enthalten. Bei jeder Tauchbeschichtung der Modellanordnung 76 erfolgt ein Trocknungsvorgang vor dem nächsten Tauchvorgang. Die Modellanordnung 76 wird ausreichend oft eingetaucht und getrocknet, damit ein Überzug aus keramischem Formmaterial mit einer gewünschten Dicke aufgebaut wird.

Die Modellanordnung 76 enthält einen relativ steifen ringförmigen Modellabschnitt 80 aus Metall mit einer kreisförmigen Innenfläche 82, mit der ein zylindrischer, aus Wachs bestehender Modellabschnitt 84 verbunden ist. Der Metall-Mo-dellabschnitt 80 ist mit kreisförmigen Vorsprüngen 88 und 90 versehen, die den Wachs-Modellabschnitt 84 während des Tauchens halten. Mit dem Modellabschnitt 84 ist ein relativ dicker Wachs-Modellabschnitt 94 fest verbunden. Der Modellabschnitt 94 enthält einen relativ grossen zylindrischen Hauptabschnitt 98 und mehrere radial verlaufende Angussabschnitte 100, die einstückig am Hauptabschnitt 98 angeformt sind. Während des Tauchens wird die Modellanordnung 76 von einem geeigneten Rahmen 104 gehalten. Auf diese Weise kann die gesamte Modellanordnung 76 leicht wiederholt in eine oder mehrere Massen aus flüssigem keramischem Formmaterial getaucht werden. Der steife Modellabschnitt 89 trägt den Wachs-Modellabschnitt 84 und sichert diesen gegen Bewegung, so dass ein Überzug 110 aus mehreren Schichten aus keramischem Formmaterial mit einer zylindrischen Formfläche 106 mit grosser Genauigkeit gebildet wird. Die genau geformte zylindrische Formfläche 106 begrenzt eine radiale Innenfläche des Form-Hohlraums 26 (Fig. 3).

Nachdem die Modellanordnung 76 wiederholt eingetaucht worden ist und die dabei entstehenden Schichten aus keramischem Formmaterial getrocknet sind, werden die Modellabschnitte 84 und 94 durch Erhitzen der Modellanordnung in einem Dampfdruckkessel, einem Mikrowellenofen oder mittels eines anderen Verfahrens ausgeschmolzen. Die Gussform wird dann bei einer relativ hohen Temperatur gebrannt, so dass der Überzug 110 eine harte keramische Formwandung bildet.

Die durch Brennen des Überzugs 110 gebildete Forminnenwand 46 wird dann in der in Fig. 3 dargestellten Weise mit dem Schaufel-Formabschnitt 50 verbunden. Dazu müssen die kreisförmigen Flächen des inneren Formwandabschnitts 46 für die Stossstellen 66 und 68 zur Verbindung mit dem Formabschnitt 50 freigelegt werden. Hievon werden zwei kreisförmige Stirnflächen 114 und 116 (siehe Fig. 4) des Modellabschnitts 80 bei jedem Eintauchen der Modellanordnung 76 abgewischt und damit das nasse Formmaterial von diesen Flächen entfernt. Die sich daraus ergebende Unterbrechung in dem Überzug trennt dessen Abschnitt 120, der über einer zylindrischen Aussenfläche 122 des Modellabschnitts 80 liegt, von dem Abschnitt des Überzugs, der an der radialen Innenseite des Modellabschnitts 80 anliegt. Nachdem die Modellabschnitte 84 und 94 ausgeschmolzen und der Überzug vor dem nachfolgenden Brennen getrocknet worden sind, können der Überzugsabschnitt 120 und der Metall-Modellabschnitt 80 voneinander getrennt werden. Ausserdem kann der Modellabschnitt 80 von der Forminnenwand 46 getrennt werden.

Dieses Trennen wird einfach dadurch erzielt, dass der Modellabschnitt 80 axial von der Forminnenwand 46 wegbewegt wird. Ein kreisförmiger Steg 90 am Modellabschnitt 80 hat einen geringfügig kleineren Innendurchmesser als ein weiterer kreisförmiger Steg 88 hat, so dass der Modellabschnitt 80 gemäss Fig. 4 axial nach unten vom Formwandabschnitt 46 abgezogen werden kann. Dies ermöglicht es, den Metall-Modell-abschnitt 80 unversehrt zu erhalten und bei der Herstellung weiterer Formen zu verwenden.

Zur Bildung einer Öffnung für den Anschluss des Eingusstrichters 24 (siehe Fig. 2) wird eine zylindrische Aussenfläche 126 des nach oben ragenden zylindrischen Abschnitts 98 des Modellabschnitts 94 ebenfalls bei jedem Eintauchen der Modellanordnung 76 abgewischt und damit der nasse Keramiküberzug von der Aussenfläche 126 entfernt. Auf Grund der sich dadurch ergebenden, kreisförmigen Unterbrechung des Überzugs ist nach dem Ausschmelzen der Modellanordnung 76 eine kreisförmige Stirnkappe 128 vom übrigen Formmaterial getrennt, das die Forminnenwand 46 bildet. Die Stirnkappe 128 kann zum Freilegen einer kreisförmigen Öffnung entfernt werden, die in Strömungsverbindung mit dem Eingusstrichter 24 steht (Fig. 2).

Die Formaussenwand 44 wird durch wiederholtes Eintauchen einer Modellanordnung 134 (Fig. 5) in flüssiges keramisches Formmaterial in der gleichen Weise hergestellt, wie oben im Zusammenhang mit der Modellanordnung 76 (Fig. 4) erläutert wurde. Die Modellanordnung 134 (Fig. 5) enthält einen steifen, ringförmigen Metall-Modellabschnitt 138, mit dem ein ringförmiger Wachs-Modellabschnitt 140 verbunden ist. Letzterer weist eine kreisförmige Aussenfläche 142 auf, die einer kreisförmigen Innenfläche 144 der Formaussenwand 44 entspricht. Die Innenfläche 144 entspricht in ihrer Form dem Ring 14 des Leitrads 10 (Fig. 1). Mit der Modellanordnung 134 ist ein Rahmen 146 verbunden, der die Modellanordnung während des Eintauchens in das flüssige Formmaterial hält.

Bei jedem Eintauchen der Modellanordnung 134 (Fig. 5) in das Formmaterial wird der sich dabei ergebende nasse Überzug von ringförmigen Aussenflächen 148 und 150 des Wachs-Modellabschnitts 140 abgewischt. Danach wird der Rest des Überzugs getrocknet. Die Modellanordnung 134 wird wiederholt eingetaucht, die Flächen 148 und 150 werden abgewischt, und der sich ergebende Überzug wird getrocknet, bis ein Überzug mit einer gewünschten Dicke auf der Modellanordnung aufgebaut ist. Die Modellanordnung 134 wird dann erhitzt und das Wachsmodellteil 140 dadurch beseitigt. Anschliessend wird der Modellabschnitt 138 entfernt. Da die Flächen 148 und 150 zur Bildung von zwei kreisförmigen Unterbrechungen im Überzug aus keramischem Formmaterial abgewischt wurden, kann der Modellabschnitt 138 axial von der äusseren Formabschnittwand 44 entfernst werden, ohne dass das Metallteil beschädigt wird. Ein auf dem Modellabschnitt 138 verbleibender Abschnitt 154 des Formmaterials wird anschliessend weggeworfen. Das verbleibende getrocknete keras

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mische Formmaterial wird dann zum Härten in bekannter Weise gebrannt.

Der Schaufel-Formabschnitt 50 wird in ähnlicher Weise hergestellt wie die Formaussenwand 44 und die Forminnenwand 46. Die Herstellung des Formabschnitts 50 ist jedoch etwas schwieriger, weil sich dieser Formabschnitt entsprechend der Gestalt des Schaufelkranzes ringförmig längs des Leitrad-umfanges erstreckt und eine Mehrzahl von Schaufel-Form-hohlräumen 58 enthält.

Zur Bildung der Schaufel-Formhohlräume 58 werden mehrere Schaufel-Modellabschnitte 158 (siehe Fig. 6) in eine kreisförmige Anordnung angebracht. Jeder dieser Modellab-schnitte weist einen äusseren Verstärkungsabschnitt 162 und einen inneren Verstärkungsabschnitt 164 auf. Diese Verstärkungsabschnitte sind durch einen Blattabschnitt 167 miteinander verbunden. Wenn die Modellabschnitte 158 kreisförmig angebracht sind, bilden deren Seitenflächen 168 und 170 (siehe Fig. 7) Stossstellen 172 in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten Modellabschnitten.

An den Stossstellen 172 zwischen den Schaufel-Modellabschnitten 158 wird kein verbindendes Material angebracht. Dadurch kann eine aus den Abschnitten 158 bestehende Modellanordnung 174 gemäss Fig. 8 hergestellt werden, indem einfach die aus Wachs bestehenden Schaufel-Modellabschnitte 158 ringsförmig so angeordnet werden, dass die jeweils in Umfangsrichtung benachbarten inneren bzw. äusseren Verstärkungsabschnitte 164 bzw. 162 in Umfangsrichtung aneinander-stossen. Die benachbarten Verstärkungsabschnitte 162 und 164 brauchen dabei nicht durch einen arbeitsaufwendigen und zeitraubenden Vorgang unter Verwendung von heissem Wachs oder einem Klebstoff miteinander verbunden zu werden.

Bei der Herstellung der Modellanordnung 174 werden die Schaufel-Modellabschnitte 158 in einem ringförmigen, aus Metall bestehenden Halterungs-Modellabschnitt 178 kreisförmig angeordnet. Der Halterungs-Modellabschnitt 178 weist einen kreisförmigen, im Schnitt gemäss Fig. 8 unten liegenden Vorsprung 182 auf, auf dem die äusseren Endabschnitte 162 der Schaufel-Modellabschnitte 158 ruhen. Ferner weist der Halterungs-Modellabschnitt 178 eine zylindrische Innenfläche 184 auf, an denen die radial äusseren Oberflächen der Modellabschnitte 158 anliegen. In Fig. 8 ist nur ein Modellabschnitt 158 dargestellt, doch sind innerhalb des Halterungs-Modellab-schnitts 178 mehrere Schaufel-Modellabschnitte 158 so angeordnet, dass ihre radial inneren bzw. äusseren Verstärkungsabschnitte 164 bzw. 162 aneinander liegen, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt. Es sei bemerkt, dass die Schaufel-Modellabschnitte in den Halterungs-Modellabschnitt 178 lediglich eingelegt sind und an Stossstellen 172 zwischen den angrenzenden radial äusseren Verstärkungsabschnitten 162 sowie an Stossstellen zwischen den radial inneren Verstärkungsabschnitten 164 nicht miteinander verbunden sind. Dadurch wird der zeitraubende und schwierige Verbindungsvorgang unter Anwendung eines Klebstoffs oder von heissem Wachs eliminiert.

Damit die Schaufel-Modellabschnitte 158 innerhalb des Halterungs-Modellabschnitts 178 an Ort und Stelle gehalten werden, erstreckt sich über eine an letzterem gebildete, axial vorstehende, ringförmige Rippe 190 und über obere Abschnitte 192 der Modellabschnitte 158 eine aus Wachs bestehende ringförmige Kappe 188 von U-förmigem Querschnitt. Diese Wachskappe klemmt den Verstärkungsabschnitt 162 jedes Modellabschnitts 158 gegen die Rippe 190, so dass die Modellabschnitte 158 hinsichtlich einer radialen Bewegung relativ zum Modellabschnitt 178 sichergehalten sind. Ein aus Wachs bestehender zylindrischer Halte-Modellabschnitt 194 ist so bemessen, dass er gegen den radial inneren Verstärkungsabschnitt 164 der Modellabschnitte 158 drückt und diese radial nach aussen in Anlage an der Fläche 184 des Modellabschnitts 178 hält.

Zur Bildung des Schaufel-Formabschnitts 50 (Fig. 3) wird die Modellanordnung 174 (Fig. 8) wiederholt in flüssiges keramisches Formmaterial getaucht. Jeder der nassen Tauchüberzüge wird vor dem nächsten Eintauchen der Modellanordnung 174 zumindest teilweise getrocknet. Während des Tauchens stützt der Halterungs-Modellabschnitt 178 die aus Wachs bestehenden Schaufel-Modellabschnitte 158 gegen eine Relativbewegung zueinander ab, so dass eine Verformung der Modellanordnung verhindert wird. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass die Modellanordnung bezüglich der in Fig. 8 dargestellten Position vor dem Tauchen umgedreht und mit Hilfe eines geeigneten Rahmens 196 in das flüssige keramische Formmaterial so eingetaucht wird, dass die radial äusseren Versteifungsabschnitte 162 der Modellabschnitte 158 gegen eine kreisförmige Fläche 198 der ringförmigen Rippe 182 am Modellabschnitt 178 gedrückt werden. Da die kreisförmige Anordnung der Modellabschnitte 158 vom Modellabschnitt 178 umgeben ist, ergibt sich eine formgenaue Halterung der Modellabschnitte und eine entsprechende Massgenauigkeit des Formabschnitts 59.

Damit der Modellabschnitt 178 vom Formabschnitt 50 getrennt werden kann, wird das Formmaterial längs einer radial äusseren Umfangsfläche 202 nach jedem Eintauchen der Modellanordnung 174 abgewischt. Dadurch wird der Überzug auf der Modellanordnung 174 in einen über den Modellabschnitten 158 liegenden Abschnitt und einen Abschnitt 206 auf der radial äusseren Seite des Modellabschnitts 178 geteilt, so dass diese Teile leicht voneinander getrennt werden können.

Ein kreisförmiger Flächenbereich 208 und ein kreisförmiger Flächenbereich 210 an den radial innen liegenden Verstärkungsabschnitten 164 der Modellabschnitte 158 werden zusammen mit kreisförmigen Stirnflächen 212 und 214 des zylindrischen Halterungs-Modellabschnitts 194 bei jedem Eintauchen der Modellanordnung 174 abgewischt. Die resultierenden kreisförmigen Unterbrechungen in dem Überzug trennen das keramische Formmaterial über den Modellabschnitten 158 von dem keramischen Formmaterial über dem Modellabschnitt 194. Der Überzug aus keramischem Formmaterial über der radial innen liegenden Fläche des zylindrischen Wachsmodellteils 194 kann zusammen mit dem keramischen Formmaterial über der radial aussen liegenden Fläche des Modellabschnitts 178 nach dem Brennen der Modellanordnung 174 weggeworfen werden.

Die Modellanordnung 174 wird in geeigneter Weise erhitzt, so dass die aus Wachs bestehenden Modellabschnitte 158, die Wachskappe 188 und der Modellabschnitt 194 schmelzen. Dies ermöglicht die Entnahme des Modellabschnitts 178 vom Formabschnitt 50 im unbeschädigten Zustand, in dem der Modellabschnitt 178 einfach in axialer Richtung vom Tragflügelformabschnitt 50 wegbewegt wird, was in der Ansicht von Fig. 8 nach unten erfolgt. Es sei bemerkt, dass mit der Wachskappe 188 geeignete Wachsmodellteile 220 verbunden sind, damit die sekundären Angusskanäle 40 gebildet werden.

Nachdem der Modellabschnitt 178 entfernt worden ist und das keramische Formmaterial gebrannt worden ist, werden die radial aussen liegenden Endabschnitte der Schaufel-Formhohl-räume 58 freigelegt (siehe Fig. 9). Da die aussen liegenden Verstärkungsabschnitte 162 der Modellabschnitte 158 vor dem Tauchen nicht miteinander verbunden waren, ist zwischen die Stossstellen beim Tauchen keramisches Formmaterial eingedrungen. Dies führt zur Bildung mehrerer radial verlaufender dünner Vorsprünge 224, die von einer kreisförmigen, radial aussen liegenden Umfangsfläche 226 des Schaufel-Formabschnitts 50 (siehe Fig. 9) abstehen.

Wenn die dünnen Keramikvorsprünge 224 auf der Fläche 226 des Formabschnitts 50 stehengelassen würden, dann würden entsprechend geformte Schlitze oder Vertiefungen im ge5

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gossenen Turbinenleitrad 10 entstehen. Da die Bildung solcher Schlitze nicht zulässig ist, werden die radial abstehenden Vorsprünge 224 aus keramischem Formmaterial von der Fläche 226 entfernt, ehe der Formabschnitt 50 mit der Forminnenbzw. Formaussenwand 46 bzw. 44 der Gussform 22 zusammengefügt wird. Die dünnen keramischen Vorsprünge 224 können einfach abgebrochen werden, und die Fläche 226 kann so geglättet werden, dass die Innenfläche des Leitradkranzes 114 eine glatte Form hat.

Da auch an den radial innen liegenden Verstärkungsabschnitten 164 der Schaufel-Modellabschnitte kein Verbindungsmaterial vorhanden ist, entstehen auch an der radial inneren Umfangsfläche des Schaufel-Formabschnitts 50 dünne Vorsprünge aus keramischem Formmaterial, ähnlich den Vorsprüngen 224 gemäss Fig. 9. Diese Vorsprünge werden ebenfalls abgebrochen, und die genannte innere Umfangsfläche wird bearbeitet, bevor der Formabschnitt 50 mit der Formaussenwand 44 und der Forminnenwand 46 zur Vervollständigung der Gussform 22 verbunden wird. Es ist hervorzuheben, dass der Aufwand für das Entfernen der erwähnten Vorsprünge wesentlich geringer als derjenige für das sonst erforderliche Verbinden der Schaufel-Modellabschnitte 158 an ihren Stoss-5 stellen mit heissem Wachs oder Klebstoff ist.

Wesentlich für die vorstehend beschriebene Gussformherstellung ist die formgenaue Halterung der Schaufel-Modellabschnitte 158 ohne gegenseitige, stoffschlüssige Verbindung durch Klebung od. dgl. Obwohl grundsätzlich für diesen Zweck io innerhalb der radialen Tiefe der Schaufel-Modellabschnitte ein entsprechend starres Halterungselement vorgesehen werden könnte, ist die beschriebene, kreisförmige Anordnung dieser Modellabschnitte innerhalb eines ringförmigen Halterungs-Modellabschnitts besonders arbeitssparend und vorteilhaft ein-15 fach.

Die Beispielsbeschreibung bezieht sich auf eine Gussform für ein spezielles Turbinentriebwerksteil, jedoch ist die Verfahrensweise auch für andere Gussformen anwendbar.

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2 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Herstellung einer Gussform mit Hilfe einer Modellanordnung, die eine Mehrzahl von Modellabschnitten umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellabschnitte (80, 84, 94, 138, 140, 158, 178, 194) unter Bildung wenigstens eines Teiles der dem herzustellenden Gussteil entsprechenden Modellanordnung (76,134, 174, 178) zusammengesetzt werden, dass auf die Modellanordnung einschliesslich der Stossstellen (62, 64, 66,172) zwischen den Modellabschnitten ein nasser Uberzug aus flüssigem, keramischem Formmaterial aufgebracht wird und dass dieser Überzug unter Bildung wenigstens eines Abschnittes der Gussform wenigstens teilweise getrocknet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einigen der Stossstellen zwischen den Modellabschnitten beim Aufbringen des Überzugs Formmaterial einfliesst, dass beim Trocknen des Überzugs das an den Stossstellen eingedrungene Formmaterial wenigstens teilweise getrocknet wird, dass beim Entfernen der Modellabschnitte Vorsprünge (224) aus Formmaterial zurückbleiben und dass diese Vorsprünge von den Formflächen (226) entfernt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein äusserer Modellabschnitt (140) gebildet wird, der mindestens einen über die Gussteiloberfläche vorstehenden Oberflächenteil (148,150) aufweist, dass auf diesen Oberflächenteil (148,150) des äusseren Modellabschnittes (140) ein Überzug aus keramischem Formmaterial aufgebracht und wenigstens teilweise getrocknet wird, dass der getrocknete Überzug zur Bildung eines Formabschnittes (44) von dem äusseren Modellabschnitt getrennt wird, und dass der so erhaltene Formwandabschnitt mit wenigstens einem weiteren, dem Gussteil entsprechenden Formschnitt (50) unter Bildung eines Formhohlraumes (26) zusammengefügt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von inneren Modellabschnitten (158) innerhalb eines umgebenden Halterungs-Modellabschnitts (178) zu einer Modellanordnung (174) zusammengefügt werden,

   dass ein nasser Überzug aus flüssigem keramischem Formmaterial auf die verschiedenen Modellabschnitte aufgebracht wird und dass zumindest ein Teil des nassen Überzugs, der über einem Oberflächenbereich der Modellanordnung (174) an einer Stelle ausserhalb der inneren Modellabschnitte (158) liegt, entfernt wird, derart, dass wenigstens ein Teil des über dem Hal-terungs-Modellabschnitt (178) befindlichen Überzugs von dem über den inneren Modellabschnitten (158) befindlichen Überzug (110) getrennt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterungs-Modellabschnitt (178) aus einem im Vergleich zu den inneren Modellabschnitten (158) steiferen Material verwendet wird, dass zum Aufbringen des Überzugs die Modellanordnung einschliesslich des Halterungs-Modellabschnitts in eine Masse aus flüssigem keramischem Formmaterial getaucht wird und dass eine Relativbewegung zwischen den inneren Modellabschnitten während des Tauchens durch die Verbindung mit dem Halterungs-Modellabschnitt unterdrückt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des nassen Überzugs über wenigstens einem Oberflächenbereich (200,202, 212, 214) des umgebenden Halterungs-Modellabschnitts (178) und gegebenenfalls eines weiteren Halterungs-Modellabschnitts (194) abgestreift wird, ehe das Trocknen des keramischen Formmaterials erfolgt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Gussform für ein Strömungsmaschinen-Gussteil mit mehreren kreisförmig angeordneten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem nachgiebigen Material mehrere Schaufel-Modellabschnitte (158) gebildet werden, dass ein kreisförmiger

   Halterungs-Modellabschnitt (178) aus einem Material gebildet wird, das steifer als das Material der Schaufel-Modellabschnitte ist, dass die Schaufel-Modellabschnitte in einer kreisförmigen Anordnung in Anlage an dem Halterungs-Modellab-schnitt zusammengefügt werden, dass die so erhaltene kreisförmige Modellanordnung zur Bildung des Überzuges wiederholt in flüssiges keramisches Formmaterial getaucht wird, dass der Überzug auf der Modellanordnung wenigstens teilweise getrocknet wird, dass die Schaufel-Modellabschnitte zur Freilegung einer kreisförmigen Schaufel-Formflächenanordnung im wesentlichen in Axialrichtung des Schaufelkranzes entfernt werden.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein verlorener, kreisförmiger Modellabschnitt (140) gebildet wird, dessen Durchmesser grösser als der Aussendurch-messer der kreisförmigen Schaufel-Formflächenanordnung ist, dass der kreisförmige Modellabschnitt zur Bildung eines Überzuges wiederholt in flüssiges keramisches Formmaterial getaucht wird, dass der Überzug auf dem kreisförmigen Modellabschnitt wenigstens teilweise getrocknet wird, dass ein kreisförmiger Formabschnitt (44) gebildet wird, der eine Wand mit einem Durchmesser aufweist, der grösser als der Durchmesser der Schaufel-Formflächenanordnung ist, indem der kreisförmige Modellabschnitt (140) entfernt wird, und dass der kreisförmige Formabschnitt (44) zusammen mit der Schaufel-Form-flächenanordnung unter Bildung eines ringförmigen Formhohlraumes (26) zusammengefügt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Überzugs aus keramischem Formmaterial von dem kreisförmigen Oberflächenbereich (200) der Modellanordnung (178,158), der bezüglich der kreisförmigen Schaufel-Modellanordnung (158) radial aussen liegt, entfernt wird, nachdem wenigstens einige der Eintauchvorgänge durchgeführt worden sind.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Halterungs-Modellabschnitt (178) aus Metall und die Schaufel-Modellabschnitte (158) aus Wachs gebildet werden und dass zum Entfernen der Schaufel-Modell-abschnitte das diese Abschnitte bildende Wachs ausgeschmolzen wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim wiederholten Eintauchen der Modellanordnung keramisches Formmaterial zwischen wenigstens einige der Stossstellen (170) zwischen den Schaufel-Modellabschnitten (158) eintritt, dass bei der Entfernung der Schaufel-Modellabschnitte Vorsprünge (224) aus keramischem Formmaterial zurückbleiben und dass diese Vorsprünge danach entfernt werden.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Gussform für ein Strömungsmaschinen-Gussteil mit einem kreisförmigen Wandabschnitt (18) mit mehreren kreisförmig angeordneten Schaufeln (14), die sich radial zu dem kreisförmigen Wandabschnitt erstrecken, dadurch gekennzeichnet,

    dass zur Hersstellung eines einteiligen, ringförmigen Schaufel-Formabschnitts (50) mit mehreren radial verlaufenden Schaufel-Formhohlräumen (58) mit freiliegenden offenen Endabschnitten mehrere Schaufel-Modellabschnitte (158) gebildet und kreisförmig angeordnet sowie mit einem nassen Überzug aus keramischem Formmaterial versehen werden,

    dass in dem nassen Überzug mindestens eine kreisförmige Trennstelle (200, 202) im Bereich von Endabschnitten (162) der Schaufel-Modellabschnitte (158) vorbereitet wird, dass der Überzug wenigstens teilweise getrocknet wird, dass die Schaufel-Modellabschnitte (158) aus dem Überzug entfernt werden, dass der zunächst an der vorbereiteten Trennstelle (200, 202) noch zusammenhängende Überzug zur Abtrennung des Schaufel-Formabschnitts (50) an der Trennstelle (200, 202) aufgetrennt wird, dass ferner ein äusserer, kreisförmiger Modellabschnitt (140) gebildet und auf diesen ein Überzug aus flüssi-

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    gern keramischem Formmaterial aufgebracht sowie unter Bildung eines äusseren Formabschnitts (44) wenigstens teilweise getrocknet wird, dass der äussere kreisförmige Modellabschnitt (140) entfernt wird und dass der äussere Formabschnitt (44) koaxial bezüglich des Schaufel-Formabschnitts angebracht wird, wobei eine im wesentlichen koaxial verlaufende Innenfläche (142) des äusseren Formabschnitts (44) den offenen Endabschnitten der radial verlaufenden Schaufel-Formhohlräume (58) gegenüberliegt.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bildung des Schaufel-Formabschnitts (50) zwei kreisförmige Trennstellen (200, 202) im nassen Überzug im Bereich von Endabschnitten des Schaufel-Formabschnitts (50) vorbereitet werden.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Gussform für ein Strömungsmaschinen-Gussteil mit mehreren kreisförmig angeordneten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaufel-Modellabschnitte (158) gebildet werden, dass ein ringförmiger Halterungs-Modellabschnitt (178) gebildet wird, dass die Schaufel-Modellabschnitte (158) in eine von dem Halterungs-Modellabschnitt (178) umgebene, kreisförmige Anordnung eingefügt werden, dass auf freiliegende Flächenbereiche der Schaufel-Modellabschnitte (158) und des Halterungs-Modellabschnitts (178) ein Überzug (110, 206) aus flüssigem keramischem Formmaterial aufgebracht wird, dass der Überzug wenigstens teilweise getrocknet wird und sodann der Halterungs-Modellabschnitt (178) und die Schau-fel-Modellabschnitte (158) aus dem verfestigten Überzug entfernt werden, derart, dass sich ein kreisförmiges Gebilde von zusammenhängenden Formabschnitten (110, 40, 206) ergibt (Fig. 8).
15. 15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim kreisförmigen Anordnen der Schaufel-Modellabschnitte Flächen an Stossstellen (172) aneinanderlie-gen, an denen sich kein Material zur Verbindung der Schau-fel-Modellabschnitte befindet, und dass das Aufbringen eines Überzugs aus flüssigem keramischem Formmaterial auf die Schaufel-Modellabschnitte bei Verbindungsmittelfreien Stossstellen zwischen den Schaufel-Modellabschnitten ausgeführt wird.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem noch im nassen Zustand befindlichen Überzug aus keramischem Formmaterial eine kreisförmige Trennstelle (200) in einem bezüglich des ringförmigen Halterungs-Modellabschnitts (178) radial aussen angeordneten Bereich vorbereitet wird.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Gussform für ein Strömungsmaschinen-Gussteil mit mehreren kreisförmig angeordneten Schaufeln (14), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verlorene Schaufel-Modellabschnitte (158) gebildet und an ihren Stossstellen (170) verbindungsma-terialfrei aneinandergefügt werden, dass auf die so erhaltene Modellanordnung (174) ein nasser Überzug aus flüssigem keramischem Formmaterial derart aufgebracht wird, dass flüssiges keramisches Formmaterial zwischen wenigstens einige Stossstellen (170) eindringt, dass das keramische Formmaterial zwischen den Stossstellen und dasjenige an den der Oberfläche der Modellanordnung zumindest teilweise getrocknet wird und dass die Schaufel-Modellabschnitte zur Freilegung einer kreisförmigen Formflächenanordnung mit Vorsprüngen (224) aus keramischem Formmaterial im Bereich der Stossstellen freigelegt werden.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel-Modellabschnitte (158) innerhalb eines kreisförmigen Halterungs-Modellabschnitts (178) in kreisförmiger Anordnung zusammengefügt werden und dass wenigstens ein Teil des nassen Überzugs aus keramischem Formmaterial, der sich jeweils über einen kreisförmigen Oberflächenbereich (200 bzw. 202) des Halterungs-Modellabschnitts (178) ausserhalb der Schaufel-Modellabschnitte (158) erstreckt, unter Trennung der dem Halterungs-Modellabschnitt einerseits und den Schaufeln (14) anderseits zugeordneten Formabschnitte (206 bzw. 110) entfernt wird.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass für das Zusammenfügen der Schaufel-Modellabschnitte ein Halterungs-Modellabschnitt aus einem bezüglich der Schaufel-Modellabschnitte steiferen Material verwendet wird, und dass die Schaufel-Modellabschnitte während des Eintauchvorgangs zur Bildung des Überzugs innerhalb des Halterungs-Modellabschnitts gesichert sind.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des sich über je mindestens einen radial inneren und radial äusseren kreisförmigen Oberflächenbereich (208, 210 bzw. 200, 202) der Modellanordnung (158, 178) erstreckenden, nassen Überzugs vor dem Trocknen abgewischt wird, welche kreisförmigen Oberflächenbereiche (208, 210 bzw. 200, 202) der Modellanordnung benachbart zu radial inneren bzw. äusseren Abschnitten (164 bzw. 162) der Schaufel-Modellabschnitte (158) angeordnet sind.