DE10210001A1

DE10210001A1 - Method and device for the precision investment casting of components made of non-ferrous metal alloys and non-ferrous metal alloys for carrying out the method

Info

Publication number: DE10210001A1
Application number: DE10210001A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Smarsly; Manfred Renkel
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-10-02
Also published as: WO2003074210A2; US20050279481A1; EP1480770A2; EP1480770B1; WO2003074210A3; JP2005527375A; DE50301746D1

Abstract

Verfahren zur maßgenauen Feingussherstellung von Bauteilen aus NE-Metalllegierungen, insbesondere zur Verwendung im Triebwerksbau, unter Anwendung eines Schleuderformgussverfahrens mit der Außenform der jeweils herzustellenden, über eine gegenüber den verwendeten Legierungen reaktionsarmen strömungsmechanisch optimierten Gießrinne (14) gespeiste, an den Eingussstellen (19) ebenfalls strömungsmechanisch optimierten und an einer drehbar gelagerten Eingussvorrichtung (11) räumlich einstellbar angeordneten Gussformen (22), die alle jeweils zwecks Temperaturführung während des Gießvorganges induktiv (30) beheizbar sind, dies alles in derartiger Anordnung, dass ein vollständiges homogenes und lunkerfreies Füllen der Gussformen über die Coriolis-Kräfte der der Schmelze aufgeprägten Zentrifugalkräfte erfolgt; vgl. Figur 1.Process for the precise investment casting of components made of non-ferrous metal alloys, in particular for use in engine construction, using a centrifugal casting process with the outer shape of the respective one to be produced, which is fed via a low-reaction, flow-mechanically optimized pouring channel (14) compared to the alloys used, at the pouring points (19) Fluid-mechanically optimized casting molds (22), which are spatially adjustable on a rotatably mounted pouring device (11), which are all inductively (30) heated for the purpose of temperature control during the casting process, all in such an arrangement that complete, homogeneous and void-free filling of the casting molds is possible the Coriolis forces of the centrifugal forces applied to the melt occur; see. Figure 1.

Description

Die Feingussherstellung von NE-Metalllegierungen, vorzugsweise von TiAl-Bauteilen insbesondere zur Verwendung im Turbomaschinenbau ist aufwendig und schwierig, da während des Aufheizens und des Gießvorganges Legierungselemente aus der Schmelze verdampfen, den Gießvorgang ungünstig beeinflussende Grenzschichten gebildet werden sowie die Gefahr der Entstehung von Gießlunkern besteht, die zu einer Destabilisierung des Legierungsgefüges führen. Hierbei ist ferner zu berücksichtigen, dass die Zeit für den eigentlichen Gießvorgang gegenüber der Zeit für den Aufheizvorgang der Schmelze verschwindend gering ist. The investment casting of non-ferrous metal alloys, preferably of TiAl components especially for use in turbomachinery construction is complex and difficult because during the heating and casting process alloy elements from the Evaporate the melt, boundary layers adversely affecting the casting process are formed as well as the risk of the formation of pouring holes, which too destabilize the alloy structure. Here, too take into account that the time for the actual casting process versus the time for the Heating process of the melt is negligible.

Solche durch Feinguß hergestellten Bauteile sind daher anschließend durch ein sogenanntes HIP-Verfahren zu vergüten, d. h. durch einen heissisostatischen Pressvorgang sind Gießlunker zu verdichten und ist durch anschließende Wärmebehandlung das Gefüge des durch Gießen hergestellten Bauteils zu stabilisieren. Such components made by investment casting are therefore subsequently by a to compensate for the so-called HIP process, d. H. through a hot isostatic Pressing process is to be used to compress the blowholes and is followed by heat treatment to stabilize the structure of the component produced by casting.

Die Einhaltung vorgegebener Werkstoffspezifikationen für solche derart herzustellenden Bauteile ist daher überaus kostenintensiv und hohe Ausschussquoten sind unvermeidlich. Compliance with specified material specifications for such Components to be manufactured are therefore extremely expensive and high reject rates are inevitable.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist, die Herstellung von Bauteilen aus NE-Metalllegierungen insbesondere für den Einsatz im Turbomaschinenbau mittels Feinguss signifikant zu verbessern. This is where the invention comes in, the task of which is the production of components made of non-ferrous metal alloys, especially for use in turbomachinery significantly improved by investment casting.

Ausgehend von dem bekannten Schleuderformguss, bei dem durch Rotation eines Teils der Gießeinrichtung die Zentrifugalkräfte Einfluss auf die Formgestaltung, die Formfüllung und die Kristallisation der Schmelze nehmen, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur maßgenauen Feingussherstellung mit der Außenform der jeweils herzustellenden Bauteile korrespondierenden, aus beheizten Formschalen bestehenden Gussformen, denen die Schmelze über eine beheizte Eingussvorrichtung derart zugeführt wird, dass ein vollständiges Füllen der Gussformen über die Beschleunigungskräfte sowie der bei Rotation auftretenden Coriolis- Kräfte und der der Schmelze aufgeprägten Zentrifugalkräfte erfolgt. Starting from the well-known centrifugal casting, in which a Part of the pouring device affects the centrifugal forces on the mold design Mold filling and crystallization of the melt take on this task solved according to the invention by a method for precise investment casting corresponding to the outer shape of the components to be manufactured heated molds existing molds, which the melt via a heated Pouring device is fed so that a complete filling of the Molds using the acceleration forces and the Coriolis that occur during rotation Forces and the centrifugal forces applied to the melt.

Hierbei wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Schmelze für den Gießvorgang mittels der Zentrifugalkräfte entgegen der durch die Schwerkraft bestimmten Fließrichtung um annähernd 30°-180° umgelenkt und beim Einfließen in die Gussformen durch die Coriolis-Kräfte zur homogenen Füllung der Gussformen gezwungen. Here, according to a further feature of the invention, the melt for the Casting process by means of centrifugal forces counter to that caused by gravity certain flow direction deflected by approximately 30 ° -180 ° and when flowing into the Molds by Coriolis forces for homogeneous filling of the molds forced.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die beheizte Eingussvorrichtung und die beheizten Gussformen auf vorbestimmten, mit den für die Feingussherstellung verwendeten NE-Metalllegierungen korrespondierenden, deren Fließfähigkeit aufrechterhaltenden, vorzugsweise 10 bis 200°C über dem Schmelzpunkt der NE- Metalllegierung liegenden Verfahrenstemperaturen gehalten. According to a further feature of the invention, the heated pouring device and the heated molds to predetermined, with those for the Investment casting used non-ferrous metal alloys corresponding to their flowability maintaining, preferably 10 to 200 ° C above the melting point of the NE Metal alloy held process temperatures.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. The method according to the invention has a number of advantages.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Abdampfrate der Schmelze verringert und durch die strömungsmechanisch optimierte Ausgestaltung der Eingussvorrichtung zur Ausnutzung der Coriolis-Kräfte die Porosität der Gussteile im Hinblick auf die erzielbare Verkleinerung der Poren in der Schmelze verringert und damit feinere Gefüge als bisher erzielbar sind. Daher ist eine Nachbehandlung der aus der Form entnommenen Gussteile zwecks Vergütung durch heiss-isostatisches Pressen und anschließende Zufuhr von Wärme zwecks Stabilisierung des Legierungsgefüges nicht mehr notwendig. Dies führt zu einer wesentlichen Kostenreduzierung bei der Herstellung solcher Bauteile sowie zu Einsparungen bei den Materialkosten für die zu verwendenden NE-Metalllegierungen bezüglich Menge, Zusammensetzung und Reinheit. Darüber hinaus wird die Ausschussrate kleiner und werden Nachbehandlungskosten stark reduziert, wenn nicht gar eingespart. Surprisingly, it has been shown that the inventive method the evaporation rate of the melt is reduced and by the fluid mechanics optimized design of the pouring device to use the Coriolis forces Porosity of the castings with regard to the achievable reduction of the pores in the Melt reduced and thus finer structures than previously can be achieved. thats why post-treatment of the castings removed from the mold for the purpose of remuneration by hot isostatic pressing and subsequent supply of heat for the purpose Stabilization of the alloy structure is no longer necessary. This leads to a significant cost reduction in the manufacture of such components as well Savings in material costs for the non-ferrous metal alloys to be used in terms of quantity, composition and purity. In addition, the Reject rates are lower and post-treatment costs are greatly reduced, if not at all saved.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach der Erfindung als Eingussvorrichtung ein senkrecht stehender, drehbar gelagerter napfförmiger Behälter mit strömungsgünstig ausgebildeter Bodenfläche verwendet, mit dem die seiner Mantelfläche zugeordneten im vorbestimmten Abstand zur Bodenfläche angeordneten aus Formschalen bestehenden Gussformen kommunizieren, deren räumliche Anstellwinkel in Bezug auf die jeweils zugeordnete ebenfalls strömungsgünstig ausgebildeten Austrittsöffnungen des Behälters einstellbar ist, dies alles in derartiger Anordnung, dass die Gussformfüllung ohne Strömungsabrisse der Schmelze erfolgt. To carry out the method according to the invention is according to the invention as Pouring device a vertically standing, rotatable cup-shaped Containers with a streamlined bottom surface used with which its Shell surface assigned at a predetermined distance from the floor surface arranged molds consisting of molded shells communicate their spatial Angle of attack in relation to the respective associated also streamlined trained outlet openings of the container is adjustable, all in such a way Arrangement that the mold filling takes place without stall of the melt.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen Behälter und Gussformen aus gegenüber der Schmelze reaktionsarmer Keramik mit eingelagerten Metallpartikeln, sodass Behälter und Gussformen vorzugsweise induktiv an sich bekannter Induktoren oder mittels Mikrowellen exakt steuerbar beheizbar sind. According to a preferred embodiment of the invention there are containers and Molds made of low-reaction ceramics with embedded Metal particles, so that containers and molds are preferably inductive per se known inductors or can be heated precisely controlled by means of microwaves.

Vorteilhaft ist es, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die der Zuführung der Schmelze dienende Gießrinne in Bezug auf die Schmelze ebenfalls strömungsgünstig ausgebildet ist und aus gegenüber der Schmelze reaktionsarmer beheizbarer Keramik mit eingelagerten Metallpartikeln besteht. Die Schmelze kann aber gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung auch innerhalb des Behälters der Eingussvorrichtung während dessen Rotation erzeugt werden. It is advantageous if according to a further feature of the invention Feeding of the melt-guiding trough with respect to the melt also is streamlined and has less reaction to the melt heatable ceramic with embedded metal particles. The melt can but according to a further embodiment of the invention also within the Container of the pouring device are generated during its rotation.

Schließlich können Einfüllvorrichtungen und Gießrinne aus beschichtetem Stahl, beschichteten Graphit, aus Tantal, aus Titan oder aus Niob bestehen. Finally, fillers and launder made of coated steel, coated graphite, tantalum, titanium or niobium.

Als NE-Metalllegierung gelangt gemäß der Erfindung eine TiAl-Legierung zur Verwendung mit 30 bis 33 Gew.% Al, 4 bis 6 Gew.% Nb, 0,5 bis 3 Gew.% Mn und 0,1 bis 0,5 Gew.% B, Rest Ti. According to the invention, a TiAl alloy is used as the non-ferrous metal alloy Use with 30 to 33 wt.% Al, 4 to 6 wt.% Nb, 0.5 to 3 wt.% Mn and 0.1 to 0.5 wt.% B, balance Ti.

Im Rahmen der Erfindung weist eine solche TiAl-Legierung mit 0,5 bis 3 Gew.% Mn einen Sauerstoffgehalt von 0 bis 2000 ppm, einen Kohlenstoffgehalt von 0 bis 2000 ppm, vorzugsweise 800 bis 1200 ppm, einen Nickel-Gehalt von 100 bis 2000 ppm und einen Stickstoff-Gehalt von 0 bis 2000 ppm auf. Selbstverständlich sind auch andere NE-Metalllegierungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen maßgenauen Feingussherstellung einsetzbar. In the context of the invention, such a TiAl alloy with 0.5 to 3% by weight of Mn an oxygen content of 0 to 2000 ppm, a carbon content of 0 to 2000 ppm, preferably 800 to 1200 ppm, a nickel content of 100 to 2000 ppm and a nitrogen content of 0 to 2000 ppm. Of course, too other non-ferrous metal alloys for carrying out the dimensionally accurate according to the invention Investment casting can be used.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. The invention is shown schematically below with reference to two in the drawing illustrated embodiments described.

Es zeigen Show it

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und Fig. 1 shows a first embodiment of an apparatus for performing the method according to the invention and

Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 1. Fig. 2 shows a modified embodiment of the apparatus of FIG. 1.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt eine um eine Achse 10 drehbare insgesamt mit der Bezugsziffer 11 bezeichnete Eingussvorrichtung, der die Schmelze aus einer Gießpfanne 12 über eine strömungsgünstig ausgebildete Gießrinne 14 zugeführt wird. The device according to FIG. 1 shows a pouring device, which can be rotated about an axis 10 and is designated overall by reference numeral 11 , to which the melt is fed from a ladle 12 via a pouring trough 14 which is designed to be streamlined.

Die Eingussvorrichtung 11 ist senkrecht stehend drehbar gelagert - die hierzu erforderliche Antriebsvorrichtung ist der Übersicht halber nicht dargestellt -, und umfasst einen napfförmigen Behälter 15 mit einer rotationssymmetrischen Seitenwandung 16 und einem daran angeformten strömungsoptimiert ausgebildeten Boden 18. Im Abstand a vom Boden 18 befinden sich symmetrisch am Umfang der Seitenwandung 16 verteilt strömungsmechanisch optimierte Austrittsöffnungen 19, die mit aus Halbschalen 20 bestehenden Gussformen 22 kommunizieren. The pouring device 11 is mounted so that it can be rotated vertically - the drive device required for this is not shown for the sake of clarity - and comprises a cup-shaped container 15 with a rotationally symmetrical side wall 16 and a bottom 18 formed in a flow-optimized manner. At a distance a from the floor 18 there are flow-mechanically optimized outlet openings 19 distributed symmetrically on the circumference of the side wall 16 , which communicate with molds 22 consisting of half-shells 20 .

Die Gussformen sind um räumliche Winkel sr in Bezug auf die zugeordneten Austrittsöffnungen 19 einstellbar mit dem Behälter 15 verbunden. Die Einstellung der Winkel sr erfolgt in Abhängigkeit der spezifischen Gewichte der verwendeten NE-Metalllegierung, der Gießtemperatur und der Drehzahl n des Behälters sowie des jeweiligen spezifischen Gewichts der Legierung, sodass die gesamte Zuführung strömungsmechanisch optimiert ausgebildet ist. The molds are adjustably connected to the container 15 by spatial angles sr with respect to the associated outlet openings 19 . The angle sr is set as a function of the specific weights of the non-ferrous metal alloy used, the casting temperature and the speed n of the container as well as the respective specific weight of the alloy, so that the entire feed is designed to be fluid-mechanically optimized.

Der Behälter 15 und die zugeordneten Gussformen 22 sind in ihrer vorbestimmten Lage mittels einer aus geeigneter Keramik bestehenden, als Matrix für diese dienenden Halterung 23 angeordnet, die zwischen einer Grundplatte 24 und einer Deckplatte 26 eingespannt ist. Über eine Öffnung 28 kann die auf Gießtemperatur aufgeheizte Schmelze aus der Gießpfanne 12 austretende und über die Gießrinne 14 weitergeleitete Schmelze in den Behälter 15 eintreten. Über geeignet exakt steuerbare Heizvorrichtungen 30 - wie z. B. Induktoren - werden sowohl die Eingussvorrichtung 11 und Gießrinne 14 als auch die Gussformen 22 derart induktiv beheizt, dass die Schmelze bis zum vollendeten Guss auf Gießtemperatur verbleibt. Diese die Fließfähigkeit der Schmelze aufrechterhaltenden Temperaturen korrespondieren mit den für die Feingussherstellung verwendeten NE-Metalllegierungen. Hierzu bestehen Gießrinnen 14, Behälter 15 und Gussformen 22 aus gegenüber der Schmelze reaktionsarmer Keramik mit eingelagerten Metallpartikeln. Behälter und Gießformen können aber auch aus beschichteten Stahl, aus Tantal, aus Titan oder aus Niob bestehen. The container 15 and the associated casting molds 22 are arranged in their predetermined position by means of a holder 23 made of a suitable ceramic and serving as a matrix for this, which is clamped between a base plate 24 and a cover plate 26 . Via an opening 28 , the melt heated to the casting temperature can exit the casting ladle 12 and be passed on via the casting trough 14 into the container 15 . About suitably precisely controllable heating devices 30 - such as. B. inductors - both the pouring device 11 and pouring trough 14 and the molds 22 are inductively heated such that the melt remains at the casting temperature until the casting is complete. These temperatures, which maintain the flowability of the melt, correspond to the non-ferrous metal alloys used for investment casting. For this purpose, pouring troughs 14 , containers 15 and casting molds 22 are made of low-reaction ceramic with embedded metal particles. Containers and molds can also be made of coated steel, tantalum, titanium or niobium.

Mit Coriolis-Kraft wird bekanntlich die Trägheitskraft bezeichnet, die neben der Führungskraft und der Zentrifugalkraft auf einen sich in einem rotierenden System bewegenden Körper einwirkt. Die Coriolis-Kraft steht senkrecht auf der vom Geschwindigkeitsvektor und der Drehachse gebildeten Ebene. The Coriolis force is known to denote the inertial force that is in addition to the Manager and centrifugal force on one in a rotating system moving body. The Coriolis force is perpendicular to that of Velocity vector and the axis of rotation formed plane.

Als NE-Metalllegierung gelangt eine TiAl-Legierung mit 30 bis 33 Gew.-Anteilen Aluminium, 4 bis 6 Gew.% Niob, 0,5 bis 3 Gew.% Mangan und 0,1 bis 0,5 Gew.% Bor, Rest Titan zur Anwendung. Vorzugsweise wird eine TiAl-Metalllegierung mit einem Sauerstoff-Gehalt von 0 bis 2000 ppm, einem Kohlenstoffgehalt von 0 bis 2000 ppm, vorzugsweise 800 bis 1200 ppm, einem Nickel-Gehalt von 100 bis 2000 ppm und einem Stickstoff-Gehalt von 0 bis 2000 ppm verwendet. A TiAl alloy with 30 to 33 parts by weight is used as the non-ferrous metal alloy Aluminum, 4 to 6% by weight of niobium, 0.5 to 3% by weight of manganese and 0.1 to 0.5% by weight of boron, Rest of titanium for use. A TiAl metal alloy with a Oxygen content from 0 to 2000 ppm, a carbon content from 0 to 2000 ppm, preferably 800 to 1200 ppm, a nickel content of 100 to 2000 ppm and a nitrogen content of 0 to 2000 ppm is used.

Für den Gießvorgang wird die in der Gießpfanne 12 befindliche NE-Metalllegierung durch Erhitzen in üblicher Weise in die gewünschte Schmelze überführt und gelangt - wie bereits beschrieben - über die beheizte Gießrinne 14 in die rotierende ebenfalls beheizte Eingussvorrichtung 11, wo sie durch Schwerkraft auf den Boden 18 des Behälters 15 gelangt. Infolge der Drehung des Behälters wirken auf die Schmelze Zentrifugalkräfte, die eine Richtungsumkehr der Fließrichtung der Schmelze von annährend 30° bis 180° bewirken, sodass diese an der Innenwandung der Seitenwandung 16 anliegend aufsteigt bis in die Höhe der Austrittsöffnungen 19. Da die räumlichen Anstellwinkel sr der Gussformen 22 derart gewählt sind, dass diese mit der Richtung der Coriolis-Kraftvektoren koinzidieren, wirken diese zusätzlich zu den Zentrifugalkräften auf die Schmelze ein, was zur Folge hat, dass die Schmelze nicht nur über die Öffnungen 19 in die Gussformen eintreten kann, sondern dass diese die sich an die Öffnungen 19 anschließenden Hohlräume der Gussformen schnell und sicher sowie vollständig und homogen ausfüllt. Nach Erstarren der Schmelze werden die Gussformen abgenommen und das jeweilige Feingussbauteil in üblicher Weise ausgebracht. For the casting process, the non-ferrous metal alloy located in the casting ladle 12 is converted into the desired melt by heating in the usual way and, as already described, passes via the heated casting trough 14 into the rotating, likewise heated, pouring device 11 , where it gravitates to the bottom 18 of the container 15 arrives. As a result of the rotation of the container, centrifugal forces act on the melt, which bring about a reversal of the direction of flow of the melt from approximately 30 ° to 180 °, so that it rises against the inner wall of the side wall 16 up to the height of the outlet openings 19 . Since the spatial angles of attack sr of the molds 22 are selected such that they coincide with the direction of the Coriolis force vectors, these act on the melt in addition to the centrifugal forces, with the result that the melt does not only enter the openings 19 through the Molds can occur, but that it fills the cavities of the molds adjoining the openings 19 quickly and safely, as well as completely and homogeneously. After the melt has solidified, the molds are removed and the respective investment casting component is applied in the usual way.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten, insgesamt mit der Bezugziffer 40 bezeichneten Ausführungsbeispiel der Eingussvorrichtung, dessen der Eingussvorrichtung 11 entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugziffern bezeichnet sind, befinden sich die in ihrer Winkelstellung sr einstellbaren, in der Haltung 23 gehaltenen Gussformen 22 am oberen Rand des in der Eingussvorrichtung 11 nunmehr drehbar gelagerten Behälters 15. Dieser weist in diesem Bereich einen für die Schmelze als Düse wirkenden Verteiler 42 auf. Die zum Inneren der Gussform 22 führenden Austrittsöffnungen 19 sind - wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - ebenfalls für die Schmelze strömungsgünstig ausgebildet. In the exemplary embodiment of the pouring device shown in FIG. 2, generally designated by reference numeral 40 , the components of which correspond to the pouring device 11 are identified by the same reference numerals, the casting molds 22 which are adjustable in their angular position sr and held in the holder 23 are located at the upper edge of the container 15 now rotatably mounted in the pouring device 11 . In this area, this has a distributor 42 which acts as a nozzle for the melt. The outlet openings 19 leading to the interior of the mold 22 are - as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 - likewise designed to be flow-friendly for the melt.

Die NE-Metalllegierung wird hier dem Behälter 15 als im rotierenden Behälter aufschmelzender sogenannter Ingot zugeführt, sodass Gießpfanne 12 und Gießrinne 14 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 entfallen. Für das Einsetzen des Ingots in den Behälter 15 weist dieser einen hierfür zu öffnenden Deckel 44 auf, an den Verteiler 42 befestigt ist. Hierzu ist die Deckplatte 26 abnehmbar mit der Eingussvorrichtung 40 verbunden. Da der ebenfalls induktiv aufheizbare Behälter 15 für sich allein drehbar in der Eingussvorrichtung 40 gelagert ist, sind temperaturbeständige Dichtungen 45 zwischen den Einlassöffnungen der stillstehenden Gussformen 22 und den Austrittsöffnungen 19 des sich drehenden Behälters 15 vorgesehen. Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Eingussvorrichtung entspricht der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise, wobei jedoch über den düsenwirkungsentfaltenden Verteiler 42 die Zuführung der Schmelze in die Gussformen 22 und damit deren Füllung günstig beeinflusst wird. The non-ferrous metal alloy is fed to the container 15 here as a so-called ingot melting in the rotating container, so that the ladle 12 and pouring channel 14 of the exemplary embodiment according to FIG. 1 are omitted. For the insertion of the ingot into the container 15 , the latter has a lid 44 which can be opened for this purpose and to which the distributor 42 is fastened. For this purpose, the cover plate 26 is removably connected to the pouring device 40 . Since the likewise inductively heatable container 15 is rotatably supported by itself in the pouring device 40 , temperature-resistant seals 45 are provided between the inlet openings of the stationary molds 22 and the outlet openings 19 of the rotating container 15 . The mode of operation of the pouring device described above corresponds to the mode of operation described in connection with FIG. 1, but the supply of the melt into the molds 22 and thus their filling is favorably influenced via the distributor 42 which develops the nozzle action.

Für beide Ausführungsformen, also nach Fig. 1 und Fig. 2, ist vorgesehen, dass die gegossenen Bauteile noch in den Gussformen auf 600 bis 700°C aufgeheizt werden können, was ebenfalls induktiv über die vorhandenen Heizvorrichtungen 30 erfolgt. Auf diese Weise wird die Abkühlungsrate der gegossenen Bauteile gesteuert niedrig gehalten, um Risse, Brüche u. ä. in den Bauteilen zu vermeiden. Die Entnahme der gegossenen Bauteile aus den Gussformen erfolgt also erst nach Erreichen des jeweils gewünschten Abkühlungsgrades, der je nach Zusammensetzung der jeweils verwendeten NE-Metalllegierung zu wählen ist. For both embodiments, that is shown in FIG. 1 and FIG. 2, it is provided that the cast components can be heated even in the molds at 600 to 700 ° C, which is likewise inductively via the existing heaters 30th In this way, the cooling rate of the cast components is kept low in a controlled manner in order to prevent cracks, breaks and the like. to avoid in the components. The cast components are only removed from the molds after the desired degree of cooling has been reached, which is to be selected depending on the composition of the non-ferrous metal alloy used.

Mit der vorstehend beschriebenen Erfindung wird erstmals sichergestellt, dass die Coriolis-Kräfte der der Schmelze aufgeprägten Zentrifugalkräfte gezielt ebenfalls wirksam werden können und die Schmelze ähnlich einem Druckstempel beaufschlagen und damit die Schmelze vollständig und homogen in die Gussform drängen, diese also vollständig und lunkerfrei füllen, ohne dass ein schädlicher Strömungsabriss der Schmelze sowie eine unterschiedlich erstarrende Grenzschichtbildung erfolgen kann. Durch das Aufheizen des gegossenen Bauteils in der Gussform wird die Abkühlungsrate gesteuert niedrig gehalten, sodass die bei ungesteuerter Abkühlung auftretenden Eigenspannungen in den Bauteilen und daraus resultierende Risse, Brüche u. ä. vermieden werden. The invention described above ensures for the first time that the Coriolis forces of the centrifugal forces applied to the melt are also targeted can be effective and the melt similar to a pressure stamp act on and thereby force the melt completely and homogeneously into the mold, Fill them completely and without voids without causing a damaging stall of the melt and a different solidification of the boundary layer can. By heating the cast component in the mold, the The cooling rate is controlled to be kept low, so that when the cooling is not controlled residual stresses occurring in the components and resulting cracks, Breaks and Ä. Avoided.

Claims

1. Process for the accurate investment casting of components from non-ferrous Metal alloys, in particular for use in turbomachinery, with corresponding to the outer shape of the components to be manufactured heated molds existing molds, which the melt fed in such a way via a heated rotatably mounted pouring device is that a complete filling of the molds over Accelerating forces including the Coriolis forces applied to the melt Centrifugal forces occur.

2. The method according to claim 1, characterized in that the melt for the casting process in the pouring device by means of centrifugal forces against the direction of flow determined by gravity by approximately Deflected 30 ° to 180 ° and when flowing into the molds through the Accelerating forces including Coriolis forces for homogeneous filling the molds is forced.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the heated rotatable pouring device and the heated molds to predetermined, with the NE used for the investment casting Corresponding metal alloy, its fluidity maintaining, preferably 10 ° to 200 ° C above the melting point of the NE Metal alloy lying process temperatures are kept.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the Melt is generated outside or inside the pouring device.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that in order to control the cooling rate of the still in the Investment casting components located in molds are heated to 100 ° to 900 ° C become.

6. Device for performing the method according to claims 1 to 5, characterized in that a vertically standing rotatably mounted cup-shaped container ( 15 ) is used as a pouring device ( 11 ) with a streamlined bottom surface with which the on its outer surface (side wall 16 ) arranged, at a predetermined distance (a) from the bottom surface ( 18 ) arranged from mold shells consisting of molds ( 22 ) communicate, whose spatial angle of attack (sr) is adjustable in relation to the respectively associated aerodynamically designed outlet opening ( 19 ) in the container ( 15 ), this all in such an arrangement that a homogeneous mold filling takes place without flow breaks of the melt.

7. Device for carrying out the method according to claims 1 to 6, characterized in that the container ( 15 ) in the pouring device ( 40 ) rotatably mounted relative to the adjustable (solid angle sr) arranged molds ( 22 ) and for receiving one made of NE -Metal alloys existing ingots corresponding to the inside diameter of the container is provided with a closable cover ( 44 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the molds ( 22 ) are arranged near the upper edge of the container ( 15 ), the inlet openings of which are assigned to a container ( 15 ) arranged nozzle-unfolding distributor ( 42 ).

9. Device according to claims 6 to 8, characterized in that the container ( 15 ) and casting molds ( 22 ) consist of ceramic with low reaction to the melt with embedded metal particles.

10. The device according to claim 6, characterized in that a pouring channel serving the melt ( 14 ) with respect to the melt streamlined and also consists of low-reaction ceramic with embedded metal particles.

11. The device according to claim 6, characterized in that containers and Molds made of coated steel, coated graphite, made of tantalum Titanium or niobium.

12. Device according to claims 6 to 11, characterized in that the heating of the pouring device ( 10 ) and the molds ( 22 ) is carried out inductively or by microwaves.

13. non-ferrous metal alloy for performing the method according to claim 1, on the basis of a TiAl metal alloy with 30 to 33 wt.% Al, 4 to 6 wt.% Nb, 0.5 to 3 wt.% Mn and 0.1 to 0.5 wt.% B, balance Ti.

14. Non-ferrous metal alloy according to claim 13, based on a TiAl Metal alloy with an oxygen content of 0 to 2000 ppm, one Carbon content of 0 to 2000 ppm, preferably 800 to 1200 ppm, one Ni content from 100 to 2000 ppm and an N content from 0 to 2000 ppm.