CZ33497A3 - Process and apparatus for controlled solidification of a melt - Google Patents

Description

- Oblast techniky .Vynález se týká způsobu a zařízení k řízenému tuhnutí taveniny prvního kovu v licí formě,přičemž způsob zahrnuje přípravu taveniny v licí forZ, mě, 'spočívající v ohřevu na první teplotu,která je _t vyšší než teplota tání prvního kovu a následující ochlazení taveniny v licí formě ponořením licí formy do, lázně z tekutého druhého kovu ,který má druhou teplotu, která je nižší než teplota tání prvního kovu, a přičemž zařízení zahrnuje topnou komoru, ’ která má topnou zónu pro udržení teploty taveniny a licí formy na první teplotě nad teplotou tání prvního kovu, kelímek, uspořádaný, pod topnou komorou ,.hs lázní z tekutého druhého kovu,který má druhou te plotu , která je nižší než teplota tání prvního kovu, jakož i pojízdné zařízení pro pohyb licí formy z topné, zohy do lázně,

Dosavadní stav techniky

Způsob popřípadě zařízení k řízenému tuhnutí taveniny se používájí,když se má z taveniny vyrobit. odlitek se strukturou sloupkovitých krystalů nebo monokrystalů. To přichází v úvahu zejména při výrobě turbinových lopatek pro plynovou turbinu z taveniny na bázi slitiny niklu nebo kobaltu,zejména pak na bázi superslitiny.

Pod pojmem struktura sloupkovitých krystalů

-2se ve všech případech rozumí polykrystalická,struktura,která sestává z podlouhlých, stonkovitých krystalitu,které všechny jsou nasměrovány podél určité osy. lato struktura je zejména odolná vůči zatížení, která jsou nasměrována podél osy. Pod pojmem monokrystalická struktura se skutečně rozumí struktura jednoho monikrystalu, tedy materiál, který je v pod statě jediným krystalem. Odkazy k tomu lze seznat z EP 0 092 496 El.

.· ΐί .A lf ?

Výroba monokrystalů z taveniny je také známa v oblasti polovodičové techniky,přičemž se zde až dosud používají jiné než dosud popsané způsoby a zařízení. V poslední době se ale výzkum snaží používat způsoby a zařízení podobná těm, které jsou známy pro kovové materiály.V souvislosti s řízeným tuhnutím kovových tavenín je známo několik možností k dosažení monokrystalické struktury. Výhodná· možnost spočívá podle EP 0 092 496 El v tom, že se tavenina nechá ztuhnout v licí formě,která má na svém dolním konci spirálovitě zakřivené zúžení,přičemž pod zúžením vznikne' nejdříve struktura sloupkovitých krystalů, z níž pak pouze jeden jediný sloupkovitý krystal proroste zúžením a tím tedy může být dán výchozí bod ke krystalizaci taveniny nad zúžením, Alternativně k tomu je možné,’ vložit do licí formy jeden tak zvaný očkovací krystal, to znamená malý monokrystal, z něhož může z taveniny pokračovat krystalizace za dodržení orientace očkovacího krystalu. Při tom jsou samozřejmě nutná opatření, aby se zabránilo úplnému netavení očkovacího krystalu pokrývajícího se tuhnoucí taveninou.

Způsob a zařízení' výše uvedeného druhu vyplývají'¹.z E3 23.15 313 Al.' 7’každém případě prováděné/ ponořování licí formy.do chladící lázně,které sestává zejména z tekutého cínu, slouží k tonu , aby 'se v.'·licí formě a v tavenině vytvořila.zóna se'strmým svislým.,-teplotním 'gradientem,' která se ' zvětšujícím .se ponořováním licí,'formy do lázněřpů-. tuje taveninou proti směru .ve kterém'se licí forma ponořuje. Co ne.jpříkře jší teplotní gradient je žá- .

,doučí proto že.ovlivňuje tvorbu příznivé struktury.

.Probíhá s velkým ochlazením při ponořování .licí formy s taveninou do lázně. Pod pojmem příznivá..

* struktura- ” se v tomto případě, rozumí,, struk tur a , která je*co nejvíce, prostá nehomogénít, segregací, nízko; tajících nerovnovážných fází a pórů a tedy má dobré mechanické vlastností. Další předností-, příkrého teplotního gradientu je to, že umožňuje rychlý a co se týká nákladů příznivý výrobní pro ces. Proti tvorbě vysokého teplotního gradientu působí. ale intenzivní vyzařování tepla, vycházející od topné zóny., které je podmíněno vysokou teplotou obvykle okolo 1600 °.C,která panuje v topné zohě.

Toto vyzařování tepla může silně zahřat lazen,což může vést ke značnému snížení dosažitelných teplot nich gradientů a -k odpařování lázně, a to zejména tehdy, , když se podle obvyklé praxe 'má.řízené tuhnutí taveniny provádět pod vakuem*Aby se tyto nepříznivé jevy vyloučily a aby se, zabránilo, aby záření z topné komory neohřálo lázeň, je na dolní straně topné komory uspořádána ochrana proti záření, nasměrovaná směrem k licí formě, obecně

-4označovaná jako odrazná stěna , která má odstínit lázeň proti topné zóně. Přídavně plave na chladící tavenině oddělovací deska z tepelně izolujícího materiálu,která má pro ponoření licí formy do chladící taveniny otvor. Tepelná izolace ,dosažitelná tímto uspořádáním je ovšem nedokonalá, a to zejména tehdy,když se má vyrobit odlitek s proměnným průřezem a musí se tedy použít licí forma, která má rovněž velice proměnný průřez. V tomto případě se musí ochrana proti záření a dělící deska přizpůsobit největšímu průměru licí formy. To vede ovšem potom, když se má do lázně ponořit oblast lící formy se značně menším průřezem přes odraznou stěnu a dělící desku , ke vzniku štěrbiny,která do--^;· volí aby tepelné záření proniklo k chladící taveni-^: ně a působilo tedy nepříznivě na dosažitelný te plotní gradient,

DE-AS19 53 716 ukazuje již nádrž s lázni pro ochlazení taveniny v licí formě, přičemž povrch lázně je pokryt tepelně izolující krycí vrstvou .lázeň, je z tekutého olova. Tepelně izolující vrstva má za úkol zabránit oxidaci a nadměrnému ochlazení lázně. Chladící tavenina není v žádném přímém vztahu k topnému zařízení ; lázeň se používá, tak že se do ní'nejdříve dá prázdná licí forma a potom se naplní tuhnoucí taveninou.K řízenému tuhnutí taveniny nedochází.Stejně tak málo je námětem dosažení zvláštního rozdělení teploty uvnitř taveniny nebo z ní vyrobeného odlitku.

Z DE 22 42 111 je u způsobu a zařízení výše uvedeného druhu známo, že se povrch*lázně uspořá-5^! dá; tak těsně pod topnou komorou,' že chladící deska, uspořádaná na spodním konci licí formy, je již před ponořením vlastní, licí formy alespoň zčásti ponořena .do lázně. Tím se chladící, deska· udržuje •na teplotě odpovídající teplotě lázně i tehdy,když se -..licí· forma nachází, ještě, v topné zóně a pokud možná není-ještě'naplněná.Tím se zintensivní cHa'Zení taveniny na spodním konci’licí formy a kromě 'toho se dosáhne určité další odstínění lázně přeď vyzařováním/tepla-vycházejícím od topné.· zóny. Dodatečně je na jednom dolním konci topné komory zvlášt ,'ní tepelný štít. “?ro .'zrovnomšrhění - teploty v. lázni*' je. uspořádáno..; míchací., zařízenípomocí. něhož, se- může vyvolat’cirkulace lázně. ..

. · í

Ke všem známým, .způsobů a zařízením, pro řízené tuhnutí taveniny je nutné uvést, žě táto -se hodí jen omezeně pro výrobu .odlitků, s rozměry,které znač ně převyšují hodnotu 10 cm.. Důvod..spočívá v podstatě v tom, že‘až dosud dosažitelné.teplotní gradien,ty nestačí, pro’spolehlivé řízené tuhnutí taveniny, přičemž ...se vylíčená.problematika „na-základě-vyža- řování tepla z topné zóny ďo lázně u větších odlitků s proměnnými, průřezy projevuje ještě dodatečně -rušivě.. K·problémům dochází u známých způsobů a zařízení i. tehdy, když se mají vyrobit! současně mnoho četné, na způsob hroznu navzájem a se společným licím kanálem spojené odlitky, nebot v takovém případě _se. teplo tni.. gradienty,.-'do-sažitelxié v odlitcích ještě dále zmenší v důsledku dále zmenšené možnosti, odstínění.

-6Podstata vynálezu

Úloha ze které vynález vychází, spočívá proto v tom, že se má dále vyvinout způsob a zařízení výše uvedeného druhu tak, aby se docílilo vůči stavu techniky podstatně lepšího odstínění lázně a oproti možnostem stavu techniky podstatně vyšší ho teplotního gradientu při zavedení licí formy s taveninou do lázně. S výhodou se má získat příznivější struktura a kratší výrobní čas. Má být také umožněna výroba větších odlitků při zaručení řízeného tuhnutí a má se zabránit přehřátí a/nebo odpaření lázně. L

Pro řešení úlohy, pokud se týká způsobu, je uveden.způsob řízeného tuhnutí taveniny prvního ^; kovu v lící formě, zahrnující přípravu taveniny v licí formě, spočívající na ohřevu na první te- plotu, převyšující teplotu tání prvního kovu a ί následujícím ochlazení taveniny v licí formě ponořením licí formy do lázně z tekutého druhého kovu, který má druhou teplotu, která je nižší než teplota tání prvního kovu, přičemž lázeň je pokryta plovoucí, krycí vrstvou, schopnou, téci, z tepelně izolujícího sypkého' z materiálu a lioí forma je s tavenou ponořena do lázně prostrčením krycí vrstvou.

Krycí vrstva podle vynálezu z tekoucího materiálu odstiňuje dokonale lázeň, i během pono řování licí formy do lázně, nebol tekoucí sypký materiál:obklopuje vždy těsně licí formu a to i , tehdy, když se její průřez během pronikání krycí ' vrstvou mění a i tehdy, když licí forma je uspořádána pro., poj mutí několika navzájem vzdálených ta vehin, jak je to příležitostně popsáno ve stavu techniky a výše' již’ bylo vysvětleno.

Pomocí vynálezu· je. poprvé umožněno co nejdoko• » . . ř·· ... . v nale jší zabránění podstatného, vnesení teplá do ’láz‘ně, zatím co tavenina tuhne řízeným způsobem, Vy. nález při tom umožňuje'.podstatné zvětšení teplotního .gradientu . pr*i tuhnutí ^taveniny a dovoluje na základě dosažitelného rychlého ochlazení docílit •lepší vlastnosti stejně,tak-jako vysokou produkti-, , vitupři sériové výrobě,· odlitků.. Sa. tomto, základě.

.umožňuje vynález i. racionální a serivou'výrobu od^f litků se značně většími rozměry a/nebo většími.

hrozny odlitků než dříve a .zpř-ístupňuje/použití. řízeného tuhnutí pro komponenty stacionárních plynových turbin s jmenovitými, výkony až ,200 W a více, zejména pro lopatky turbin.

Krycí vrstva se může vyrobit relativně malými -náklady- a -cenově příznivě, ..tím, že se pro její ‘ ’ i . · ......

výrobu použijí tekoucí a izolující pevná tělesa. Jako taková pevná tělesa se mohou používat zejména keramická dutá tělesa, s výhodou duté kouleTato dutá tělesa jsou s výhodou z keramiky ha báti oxidů hliníku a oxidů křemíku, zejména z rniilli tu,. a mají vnější průměr mezi 0,5 mm až 3 mm , s výhodou .asi l .mm, .

Požadavky kladené na materiály,které přichází v úvahu pro výrobu krycí vrstvy, jsou mala tepelná' vodivost a dobrá schopnost plavat na látni,

-8stejně tak jako pro zaručení schopnosti krycí vrstvy plavat, co nejmenší sklon k tonu , aby se při teplotách , působících na krycí vrstvu , její jednotlivé částice neslepovaly nebo nesintrovaly · Rovněž jé významné, že se částice krycí vrstvy v podstatě nesnáší druhým kovem, nebot tim je zajistě no, že se druhý kov neuloží do krycí vrstvy a nedopraví se k povrchu vystavenému topné zóně , přičemž

I by bylo nutné,počítat s odpařením , jakož i ovlivněním izolační schopnosti a tekutosti krycí vrst vy»

Materiál, který vyhovuje výše uvedeným požadavkům je zmíněný mullit , který se používá s výhou ve formě dutých kuliček, krycí vrstva by při tom měla být s výhodou násypem kuliček se souhlasnými vnHěími průměry , přičemž se dobré výsledky očekávají zejména od vnějšího průměru asi 1 mm.«Použití dutých kuliček se značně většími vnějšími průměry jakož i použití kuliček s různými průměry*· je méně výhodné.

Vedle keramických dutých těles se rovněž hodí keramická plná tělesa,která dobře plavou na lázni a mají malou tepelnou vodivost. Jako materiál pro tato plná tělesa, která jsou s výhodou vytvořena jako plné kuličky , přichází v úvahu keramické oxidy, jako zmíněný mullit, stejně tak jako oxid hlinitý, horečnatý nebo zirkoničitý. S výhodou mají plná tělesa průměr mezi 0,5 až 3'am, výhodněji asi 1 mm. Použití plných kuliček se vyznačuje zejména dobrým využitím prostoru bez podstatných dutin mezi plnými kuličkami, čímž je dána doη. * \ brá tepelná izolace.

^k · J

Jako- alternativa k dutým kuličkám z mullitu .-je myslitelná krycí vrstva z násypu z, oxidu hlini. tého,’ horečnatého nebo zirkoničitého, přičemž by ' násyp mel. sestávat z částic prášku, jejichž vnější průměr by měl být mezi _; spodní .' hranicí 0,06 mm a horní hranicí 0,4 mm.’-ro takto^ vytvořenou krycí , vrstvu se může použít odpovídající v obchodě dostupi * · ňý-keramický prášek. .; . '

.. · Další možnou alternativou' je- -použití solné taveniny' jako krycí vrstvy.

. -Výhodné další vytvoření způsobu spočívá v,tom, 'se ‘ se licí -forma s’ tavenihou- udržuje nejdříve v topné zoně^! na první-'.teplotě á potom'se z topné zóny ponoří- do.-lázně, ..přičemž při· nejmenším tehdy,-,-když licí forma se ponoří do krycí vrstvy, dosahuje krycí vrstva přímo k topné'zóně,' Vzdálenost mezi'topnou.zonou a lázní musí být co nejmenší, aby se získal v tuhnoucí tavenine co největší teplotní gradient. l'ři odpovídajícím uspořádání je kromě toho 2ÚruČeno, žepro licí formu možná obv?iáš-té--pří---5‘ znivá počáteční póioha.V této počáteční poloze-se . ' ponořuje chladící deska která je·pod licí formou, 'již do lázně, zatím co ještě, .se naplňující licí 'forma uzavírá přibližně dolním koncem.topné zóny. Tak’je při‘ponoření licí formy dosažitelná.ob zvláště vysoká počáteční rychlost tuhnutí. Pro toto- opatření je-moiné několik ..mojno.stí realizace. Tak se může například kel.ífcek, který obsahuje lázeň ,vytvořit tak velký ,až tento dosahuje až k

-10topné zóně a plní se nad lázní až k topné zóně syp kým materiálem, tvořícím krycí vrstvu; alternativa je v tom, že se kelímek a topná komora ,ve které je topná zóna,konstruují navzájem proti sobě pohyblivé- a před ponořením licí formy do lázně se navzájem vhodně přiblíží.

Všeobecně se pro krycí vrstvu upřednostňuje tlouštka mezi 30 mm až 50 mm,přičemž tato tlouštka by měla být zaručena při nejmenším během ponořování licí formy do lázně.Takováto tlouštka odpovídá zejména dobře požadavkům na izolaci ; co se týká intenzivního ozařování teplem,které zpravidla působí na krycí vrstvu. .

Další výhoda provádění způsobu za vyloučení kyslíku, s výhodou pod vakuem, za účelem zabránění tvorby oxidických strusek na lázni.To je důležité , aby se zabránilo- slepování sypkého materiálu v krycí vrstvě,které může struska za určitých okolností podporovat.Především tehdy, když se jako druhý kovpoužije cín, udržuje se s výhodou krycí vrstva pod vakuem se zbytkovým tlakem maximálně 10 mbarů, ještě výhodněji maximálně 10*4 Vedle za bránění toho, aby se z druhého kovu vytvořil znovu oxid,když druhý kov obsahuje cín nebo je cín, při takovém vakuu se dosáhne i >rozkladu’eventuelně již přítomného oxidu cínu a tím čištění lázně a krycí vrstvy.Tento jev spočívá na chemické instabilitě a odpovídajícím sklonu k rozkladu oxidu cínu při teplotách, které přichází, obvykle pro lázeň v úvahu : jestliže se zajiáštěním dostateč^{7 w} w ně dobrého vakua zajistí odvod kyslíku uvolňujícího se při rozkladu,tak se může odstranit úplně· eventuelně přítomný oxid cínu.

Způsob kteréhokoliv provedení nachází s výhodou použití při řízeném tuhnutí prvního kovu ve formě slitiny na bázi niklu nebo kobaltu, zejména superslitiny, které přichází v úvahu zejména v souvislosti s lopatkami plynových turbin.

Druhý kov, který tvoří lázeň, je s výhodou hliník nebo cín, přičemž cínu se dává zejména přednost. Sa použití οίηφβ lázeň může udržovat na druhé teplotě nižší než 500 °C, výhodně- asi 300 °C, a je tedy umožněna zejména velká diference teploty mezi-teplotou tání prvního kovu. a te. - . plotou lázně. Co nejnižší druhá teplota snižuje mimo to také nebezpečí,že se druhý kov odpaří v množství, které stojí za zmínku.

Domoci'způsobu podle kteréhokoliv provedení se také vyrobí zejména pomocí řízeného tuhnutí taveniny díl plynové turbiny , zejména lopatka turbiny.

Pro řešení úlohy ,kterou si vynález položil za základ s ohledem na zařízení, se uvádí zařízení pro řízené tuhnutí taveniny prvního kovu v licí formě, zahrnující topnou komoru,která má topnou zónu k udržování teploty taveniny a licí formy na první teplotě nad teplotou tání prvního kovu, kelímek, umístěný pod topnou komorou,s lázní z tekutého druhého'kovu,který má druhou teplotu,

-13která je nižší než teplota tání prvního kovu_r jakož i pojízdné zařízení pro pohyb licí formy z topné zóny do lázně, přičemž lázeň je pokryta plovoucí , tekoucí, pro licí formu průchozí krycí vrstvou, z tepelně izolujícího sypkého materiálu.

S ohledem na výhody,které zařízení podle vynálezu poskytuje,platí všechny výklady uvedené ke způsobu i pro zařízení a proto nejsou znovu opakovány.

Jak je již uvedeno jsou topná komora a kelímek pohyblivé proti sobě,aby se pro řízené tuhnutí taveniny v licí formě mohla topná zóna v tópné komoře a krycí vrstva v kelímku navzájem co nejvíce prostorově přiblížit, jak je to vyžadováno.

Rovněž je výhodné, když se krycí vrstva v zařízení bočně ohraničí kroužkem plovoucím na lázni a vztlakem přitlačeným těsně proti topné komoře. Těsnící dosednutí kroužku na spodní straně topné komory se. může umožnit pomocí výše popsaného provedení, při kterém topná komora a kelímek jsou navzájem proti sobě pohyblivé,Kroužek přispívá v podstatě k tomu, aby fixoval krycí vrstvu proti topné zóně a povrchu lázně,přičemž se může spolehlivě zabránit výstupu vyzařování tepla z topné komory ve směru lázně. Tím je také zaručeno, že krycí vrstva je ovlivňována nepřímo vysokou teplotou topné zóny a že se tedy uvnitř krycí vrstvy dosáhne obvzláště vysoký teplotní gradient. Kroužek může být popřípadě doprovázen vhodně vytvořeným přetokem na.kelímku,přes který může uniknout druhý kov z lázně, když se licí forma ponoří. Otázka, zda přetop je nezbytný,se musí samozřejmě rozhodnout v každém jednotlivém pří14,. (. ‘4 φ pádě za zohlednění všech skutečností,' zejména ge ometrie lázně-a objemu,který, áá být licí formou' r . · , vytlačen.· ’ ,.· i ' ' · , i

S ohledem, na tvorbu krycí_Λvrstvy se sypkým i

. ' materiálem z pevných, těles nésmáciťelných druhým „' <- jkovem, zejména keramických dutých těles z mulliťu '

·.·' I ^Kl · ^{Γ 1} · t ' · X

.. nebo /podobně.-nebo práškových.přípravku z oxidu hlinitého,horečnatého nebo zirkoničitého, vždy ,s urči. tými rozměry,'je nutné poukázat na výše uvedené, výklady k odpovídajícím dalším vytvořením způsobu . ; podle vynálezu. ^; ·· \ J . ' ' ·’ Krycí vrstva je s výhodou, vytvořena a uspořádána tak, že vzdálenost mezi topnou zonou a.povrchem lázně je co nejínenší, aby .se vyrobil co největší teplotní gradient.

S výhodou má krycí vrstva tloušťku mezi 30 cm až 50 'mm, aby se zaručila'postačující tepelná izolace. . '

Zařízení je s další'výhodou obklopeno, evaku- . oyatelnou a/nebo óchraníiýĚ plynem napinitělhóů. ochrannou nádobouV Tím se může zabránit působení škodlivých, plynů jako například kyslíku ₍jaaprvní kov nebo druhý kov nebo, tvorbou vakua v ochranné nádobě ,rozšíření tepla konvekcí. V této souvislosti je. třeba pod vakuem το z umět, atmosféru ', která nepřekročí hodnotu. 10 mbarů, s výho doů hodnotu nižší n'ež Teplota; uv-ni-tř ochranné nádoby může mít hodnotu až do 300 °C., cóž- zejména .zabezpečuje, že. se organické usazeniny odstraní procesem čerpání nezbytným pro zachování vakua

-15a ahi zařízení ani v něm obsazené tekuté kovy se neovlivní.

Přehled, obrázků na výkrese

Příklady provedení vynálezu vyplývají z výkre sů. Pro vysvětlení specifických podrobností není výkres proveden ve věrném měřítku a popřípadě je mírně zkresleně. Obr. v podrobnostech ukazují :

obr. I·’ svislý řez zařízením podle vynálezu s licí formou, která obsahuje taveninu,pomocí níž se má chladit;

obr. 2 a obr. 3 pohledy na lázeň s příkla dem provedení krycí vrstvy, obr. 4 řízené ztuhlá lopatka turbiny se strukturou sloupkovitých krystalů.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 ukazuje taveninu 1 prvního kovujv licí formě 2,která.se pro ochlazení ponořuje do lázně 2 kapalného druhého kovu,který má druhou teplotu, která je v podstatě menší než první teplota taveniny 1 · Jako druhý kov se s výhodou používá cín, přičemž druhá teplota je nastavena na hodnotu nižší než 300 °C, samozřejmě ale pod teplotou tání cínu při 254 °C. Lázeň 2 j^e pokryta krycí vrstvou 4., která je /z--tekoucího, tepe lne izolujícího sypkého materiálu 5*6 / srovnej k tomu obr. 2 a

3/. Krycí vrstva 4 má za úkol zabránit přenosu tepla z topné zóny, ve které se nejdříve udržuje licí forma 2 s taveninou 1 a která se nachází na velmi vysoké první teplotě, zejména okolo 1600 °c, &. __ •16ΛΗ· je. i 'ř » ·»· ···· do lázně, takže, se uvnitř krycí vrstvy nastaví co největší teplotní - spád , odpovídající co největšímu teplotnímu-gradientu. Ha základě přívodu tepla', . do taveniny 1 .a;licí formy .2. v -topně· z.oně 7 a na^: • základě odvodu„tepla z·taveniny 1 a-licí formy 2 /v lázni nastaví se v tavenině 1 v-oblasti, kde . ,,prochází tato krycí- vrstvou 4 rotnáž'^řvysoký te plotní gradient který vyvolá řízené tuhnutí ta- , .

¹ veniny 1 na obrobek nebo několik obrobků,, zejména . lopatku 8-iturbiny / srovnej obr. 4 / , se .strukturou sloupkovitých krystalů nebo monokrystalu .ýTopná 2ona 7’ je v. topné komoře £.· která je nasazena, ·’ na kelímek 10. který obsahuje lázeň.3ζ Dovnitř ''' topné komory 2 vyčnívá.po jízdné zařízení 11, 'symbolizované přídržným podstavcem-· 11 , pomocí jed noho nebo druhého Izé pojíždět licí. formou 2 a zejména ji ponořovat do lázně 2· Utěsnění lázně 2 a s tím spojené požadované polo.hování lázně 2 ^a krycí vrstvy 4 relativně k topné zóně 7 , se dosáhne pomocí kroužku 12,plovoucího na lázni 2 ^a ohraničujícího krycí-vrstvu 4 . Celé zařízení .je ' ; obklopeno pomocí schematicky naznačené ochranné nádoby 13, zejména za tím účelem, aby se ze zařízení odstranil kyslík, který by mohl oxidovat lázeň 2 nebo taveninu 1.. Za tím účelem se ochranná nádoba 13 může evakuovat a/nebo naplnit vhodným ochranným plynem,'jako například argonem.

licí' forma 2-Je-umí stěna- -na chladící desce

14, která se_;má ponořit také potom zčásti do lázně 2 ,když licí forma 2 sama není ponořena.To slou*..ží k to^u,aby se, dolní oblast licí formy 2 popři-17páde již před nalitím taveniny 1 ochladila ,aby se pío řízené tuhnutí taveniny 1, ke kterému dochází pomalým ponořováním licí formy 2 do lázně 2 nastavilo vhodné počáteční rozdělení teploty.Chladící deska 14 se může rovněž vynechat. V topné zóně 7 je svisle nad'sebou-uspořádáno několik topných článků 15,'.například odporovhých,topných článků, indukčně působících susceptorů nebo podobně, a topná komora £ j^e vyložena izolujícím vyložením 16. Topná komora £ je zakryta víčkem 17, které má odpovídající průchod pro přidržovaóí podstavec 11. Mezi topnými články l£ jsou uspořádány izolační kroužky 18, které podle velikosti a konstrukce li- .· cí formy 2 dovolují popřípadě,aby jeden nebo něko- , lik topných článků 15, počínaje shora, zůstalo nepoužitých nebo aby se pří vyrobeném topném výkonu přizpůsobily s ohledem na požadované rozdělení teploty.

ik ^A0’cr. 2 a obr. 3 ukazují příklady provedení ?· krycí vrstvy 4 na lázni 3 Obvzláště výhodné provedení podle obr. 3 ukazuje krycí vrstvu, vytvořenou 2 keramických dutých kuliček £. Jak již bylo vysvětleno ,hodí se takovéto duté kuličky £ na základě své dobré schopnosti plavat výborně pro, požadovaný účel. Vhodným materiálem pro tyto duté kuličky £ je mullit. na bázi keramiky z dioxidu křemičitého a oxidu hlinitého. Tato keramika se nesmáčí také kovy »jako například cínem a hliníkem a může působit tedy obvzláště dobré odstínění lázně £ obvykle s teplotou maximálně 500 °C, s vý-18’ holou maximálně 300 °C, vůči horké zoně-7 ,£e kte* ré vychází vyzařování tepla,které může odpovídat . teplotě řádové velikosti-1600 °C, Rozumí se samo sebou, že krycí vrstva 4 musí byt tak tlustá, abý·, jinými slovy řečeno ,.byla opticky hustá pro te'pelné vyzařování.

-. ’ i . ‘^r , “ - ^# ' ý i Podle .obr. 3 je krycí vrstva 4 z.práškového . sypkého materiálu s částicemi 6 prášku. Jako materiál pro takovýto sypký materiál přichází v úvahu í· · ^l·' oxid hlinitý, oxid horečnatý, a oxid zirkoničitý.

.přičemž se popřípadě m?hou používat .práškové., pří> . I - v ' > _{f f ř} ' ' ' pravky' těchto oxidů,. Co se týká optomálních roz-_; . měrů odkazuje se ha,výklady,které byly uvedeny již \ výše.' . \

Obr. '4-ukazuje lopáku 3 turbiny,která se zí- ská řízeným tuhnutím taveniny 1, jak bylo znázorněno na obr. 1, Struktura. 19 sloupkovitýoh krystalů, která je zpravidla jasně viditelná na povrchu.lo patky 8 turbiny, je znázorněná odpovídajícími ča rsmi/./Táto struktura 19 je schopna značně zlepšeit zatížitelnost, lopatky 8 turbiny oproti konvenčně , Modlívaným lopatkám turbin, když je lopatka, 8-nasměrována podél toho směru 20, podél něhož je hlavně lopatka 8 turbiny zatěžována. Tento směr 20 je podélná osaj.'·podél níž směřují za provozního zatížení odstředivě síly , jakož i podstatná teplotní , roztažnost,Obvyklá konstrukce lopatky 8 turbiny je naznačena'nasazením: má 7 pouze částečně viditelnou/listovou část 21, která je funkčně podstatnou částí, a patní část 22, na které je upevněna.

Claims (25)

1. Způsob řízeného tuhnutí taveniny /1/ prvního kovu v licí formě /2/, zahrnující přípravu taveniny /1/ v licí formě /2/ ,spočívající v je jím ohřevu na teplotu.nad teplotou tání prvního kovu a následujícím ochlazení taveniny /1/ v licí formě /2/ ponořením licí formy /2/ do lázně /3/ z tekutého druhého kovu,který má druhou teplotu ', která je nižší než teplota tání prvního kovu , vyznačující se tím, ze lázeň /3/ je pokryta plovoucí,tekutou krycí vrstvou /4/ z tepelně izolujícího 'sypkého materiálu /5,6/ a licí forma /2/ s taveninou /1/ se ponoří do lázně /3/ za prostrčení krycí vrstvou /4/.

2. Způsob podle nároku 1, v y z n a 6 u j í-z cíše t í m , že krycí vrstva /4/ je z pevných těles /5,6/» nesmáčíteIných druhým kovem.

3. Způsob podle nároku 2 , vyznačující se tím, že pevná tělesa /5,6/ jsou keramické dutá tělesa /5/, zejména duté kuličky /5/.

4. Způsob podle nároku 3» vyznačující se tím, žě dutá. tělesa /

5/ jsou z mullitu a mají vnější průměr mezi 0,5 mm až 3 mm, s výhodou asi 1 mm.

205. Způsob podle cí' se t í-tt ,že rasická plná -tělesa nároku 2, .v.y z n a c-tt j í* pevná tělesa /5,6/ jsou ke/5/, zejména plné kuličky /5/.

6. Způsob podle nároku 5 , ' v y z n a č u j ίο í s e t í ,- -že plná tělesa /5/ mají průměr mezi' 0,5 mm- až 3 m: , s výhodou asi 1 mm.

' · ¹ ’ . V ’ - · JU y ' . ··’ · · .

7. Způsob podle*nároku 5 nebo 6 , v.y. z n a I ’ * >+ , kující se tí-m' že plná tělesa /5/ jsou z mullitú: oxidu hlinitého, hořečnatéhó nebo

.. . · zirkoničitého.' > ' ·' ,·. - . .. · · ’ ^r “ · -v'

S. Způsob podle nároku 2-j v y z n a č u j ίο í s e- tím , že pevná tělesa /5,--6/ jsou částice /6/ prášku z oxidu hlinitého,horečnatého' . _ ' ζ * nebo zirkoničitého s vnějšími průměry mezi 0,06 mm až 0,4 mm.' ' * ' . ·......- - λ. f J

9.. Způsob podle jednoho z předcházejících naI roků , vyznačující se tím, -žé se licí forma /2/ s ta veninou/1/· nejdříve udržu+ .

je v-topné zóně /7/ na první teplotě a potom se z topné zohý /7/ ponořuje do -iazně /3/,přičemž při nejmensím tehdy,kdy z'; licí forma /2/ se ponoru j;e· do krycí vrstvy /4/ dosahuje krycí vrstva /4/ přímo , k topné zóně /7/. ·;

10. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků , v y z n a č u j í c í s e tím, že krycí vrstva /4/ má během ponořování lící formy /2/ ďo lázně /3/tloustku' me'zi' '30' mm-až '50 '

11* Způsob podle jednoho z předcházejících

-21náioků , vyznačující se tím, že se pro zabránění vzniku a/nebo pro odstranění ' oxidických strusek na lázni./3/ pracuje za vyloučení kyslíku , zejména pod vakuem.

12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že. se krycí vrstva /4/ udržuje pod vakuem se zbytkovým tlakem maximál-3 -4 ně 10 mbarů, s výhodou maximálně 10 mbarů.

13. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků ,vyznačující se tím, že první kov je slitina na bázi niklu nebo slitina na bázi kobaltu, zejména superslitina.

14. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků , vyznačující se tím, že druhým kovem je hliník nebo cín, s výhodou cín.

15. Způsob podle nároku 14 , vyznačující se tím, že druhý kov je cín a druhá teplota je nižší než 500 °C, s výhodou nižší než 300 °C.

16. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků ,vyznačující se tím,že se řízeným tuhnutím taveniny /1/ vyrobí komponenta /3/ pro plynovou turbinu, zejména lopatka /8/ turbiny.

17. Zařízení k řízenému tuhnutí taveniny /1/ prvního kovu v licí formě /2/, zahrnující topnou komoru /9/, která má topnou zónu /7/ pro udržení tepla taveniny /1/ a lící formě /2/ na první te.-22,lotě nad teplotou tání prvního kovu,kelímek /10/, umístěný pod topnou komorou /9/, .s,lázní /3/ z teIcutého druhého. kovu ,který má' druhou .. teplotu,která : je nižší .nežr-teplota tání· prvního kovu, ýakož i pojízdné zařízení /11/ pro pohyb licí formy z top^:né. zóny./7/ do lázně /3//, C v y z n a č wjí c í s e t ím ,.·/ že. “ lázeň /3/ je pokryta plovou- / cím ,tekoucím'a¹licí .formou /2/ proniknutelnou vrstvou /4/ z tepelné -.izolujícího sypkého mate - riálu /5,6/.^: ' · .. . . . . ‘ '

18. Zařízení podle nároku.17 v y z n a č u j í o í s e t í m , že . topná komora /9/ a kelímek /10/ jsou navzájem pohyblivé proti 'sobě.

19. Zařízení podle nároku. 17' nebo 18 -/v y ..- , značující se tím, že krycí vrstva /4/ je bočně ohraničena.kroužkem /12/ plovoucím na lázni /3/ a přitlačitelným těsně proti topné komoře /9/.

20. Zařízení-podle jednoho z'nároku 17 až. 19, v y z n a č u.j í c. í se t ία , že krycí vrstva /4/ je z tepných těles /5,6/ nesmáčitel- . ných druhým kovem. .

. .

21.Zařízení podle nároku 20, v y z n a ó ující se tím, že pevná tělesa /5,6/ jsou keramická dutá tělesa /5/, zejména duté kuličky- /5/.

22. Zařízení podle nároku 21, vyznačující se tím, že dutá tělesa /5/

-23jsou z mullitu a mají vnější průměr mezi 0,5 mm a 3 mm, s výhodou asi 1 mm.

23. Zařízení podlá nároku 20, vyznačující se t ί o , že pevná tělesa /5,6/ jsou zrnka /6/ s oxidu hlinitého, hořečnatého nebo zirkoničitého s vnějším průměrem mezi 0,06 mm až 0,4 mm·» , .

\

24. Zařízení podle jednoho’z nároků 17 až 23· vyznačující se tím, že krycí vrstva /4/ dosahuje až k topné komoře /9/.

25. Zařízení podle jednoho z nároků 17 až 24, vyznačující se tím, že krycí vrstva /4/ má tloušťku mezi 30 mm až 50 mm. ,_Λ

26. Zařízení podle jednoho z nároků 17 až 25, vyznačujícíse tím, že? je obklopeno evakuovatelnou a/nebo ochranným plynem naplnitelnou Ochrannou nádobou /13/.,