DE10217040A1 - Keramischer Kern sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen desselben - Google Patents

Keramischer Kern sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen desselben

Info

Publication number
DE10217040A1
DE10217040A1 DE10217040A DE10217040A DE10217040A1 DE 10217040 A1 DE10217040 A1 DE 10217040A1 DE 10217040 A DE10217040 A DE 10217040A DE 10217040 A DE10217040 A DE 10217040A DE 10217040 A1 DE10217040 A1 DE 10217040A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
core
mold
pins
mold cavity
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10217040A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Wayne Mertins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Howmet Corp
Original Assignee
Howmet Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Howmet Research Corp filed Critical Howmet Research Corp
Publication of DE10217040A1 publication Critical patent/DE10217040A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12Accessories
    • B22C21/14Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02Lost patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)

Abstract

Beschrieben werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden mehrerer Positionierelemente an einem keramischen Kern. Ein keramischer Kern wird in einem Formhohlraum einer Form angeordnet, mehrere Stifte werden in den Formhohlraum so eingebracht, dass ein ein Positionierelement bildender Hohlraum an einem inneren Ende jedes Stiftes einer Oberfläche des Kerns gegenüberliegt, und geschmolzenes Wachs wird in jeden derartigen Hohlraum eingebracht, um mehrere Positionierelemente an der Oberfläche des Kerns zu bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen keramischen Kern zur Verwendung beim Gießen geschmolzener metallischer Materialien sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines derartigen keramischen Kerns.
Die meisten Hersteller von Gasturbinentriebwerken untersuchen und entwi­ ckeln im Genaugussverfahren (investment casting) hergestellte Turbinenschaufeln (Laufrad- und Leitschaufeln), die komplizierte Kühlluftkanäle enthalten, um den Wirkungsgrad der Kühlung der Turbinenschaufeln zu verbessern. Die inneren Kühlluftkanäle werden in den gegossenen Schaufeln in der Weise gebildet, dass ein oder mehrere dünne keramische Kerne mit Tragflügelprofil verwendet werden, die in einer keramischen Maskenform (shell mold) angeordnet werden, wobei das ge­ schmolzene Metall in der Maskenform um den Kern herum gegossen wird. Nach­ dem das geschmolzene Metall erstarrt ist, werden die Form und der Kern entfernt, um eine gegossene Schaufel zurückzulassen, die eine oder mehrere innere Kanäle dort aufweist, wo vorher die Kerne saßen.
Der keramische Kern wird typischerweise unter Verwendung einer plastifi­ zierten keramischen Verbindung aus einem keramischen Pulver, einem organischen wärmehärtenden und/oder thermoplastischen Bindemittel und verschiedenen Zusät­ zen hergestellt. Die keramische Verbindung wird durch Spritzgießen oder Übertra­ gungsgießen bei hohen Temperaturen in eine Kernform eingebracht. Wenn der grüne (ungebrannte) Kern aus der Form entfernt wird, wird er typischerweise zwi­ schen einem oberen und unteren Setzglied angeordnet, um auf Umgebungstempe­ ratur abzukühlen, bevor er Endbearbeitungs- und Messvorgängen sowie einem Brennvorgang bei hohen Sintertemperaturen ausgesetzt wird.
Der fertige gebrannte Kern wird mit hoher Genauigkeit in einem Modell- Formhohlraum angeordnet, in dem ein Wachsmodellmaterial um den Kern herum eingebracht wird, um eine Kern-/Modell-Anordnung zur Verwendung in dem be­ kannten Wachsschmelz-Maskenformverfahren zu bilden. Die Kern-/Modell-Anord­ nung wird hierbei wiederholt in eine keramische Schlämme getaucht, von über­ schüssiger Schlämme durch Abtropfen befreit, mit groben keramischen Stuck- oder Sandpartikeln "stuckatiert" und anschließend getrocknet, um mehrere keramische Schichten aufzubauen, die zusammen eine Maskenform um die Anordnung herum bilden. Das Modell wird dann wahlweise entfernt, um eine Maskenform mit dem darin befindlichen keramischen Kern zurückzulassen.
Bei einem Versuch, den keramischen Kern in dem Modellformhohlraum präzise zu positionieren, wurden aus Kunststoff bestehende Positionierelemente an der konvexen und konkaven Schaufelflügelfläche des Kerns durch Kleben so ange­ bracht, dass die Positionierelemente an der Wand des Modellformhohlraums anliegt und den Kern darin positioniert. Diese Technik hat jedoch den Nachteil, dass ein manueller Betätigungsvorgang erforderlich ist, der zeitraubend ist und einen Klebe­ vorgang umfasst. Diese Technik hat außerdem den Nachteil, dass die Lage der Po­ sitionierelemente am keramischen Kern Schwankungen unterliegt, so dass die Lage der Positionierelemente von einem Kern zum nächsten unterschiedlich ist.
Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An­ sprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Positionierelementen an einem keramischen Kern, bei denen der kera­ mische Kern in einem Formhohlraum mit mehreren Positionierelemente bildenden Hohlräumen benachbart zum Kern angeordnet wird, und ein fluidisches Material wie z. B. ein geschmolzenes Wachs in jeden der Positionierelemente bildenden Hohlräume eingebracht wird, um eine entsprechende Anzahl von Positionierele­ menten an einer Oberfläche des Kerns zu bilden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein keramischer Kern in einem Formhohlraum einer Form angeordnet, in dem Formhohlraum mehrere Stifte vorgesehen, die jeweils an einem inneren Ende benachbart zum Kern mit einem Positionierelemente bildenden Hohlraum versehen sind, und ein fluidisches Mate­ rial wie z. B. geschmolzenes Wachs in jeden Positionierelemente bildenden Hohl­ raum eingebracht wird, um mehrere Positionierelemente an der Oberfläche des Kerns zu bilden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Positionierelemente bil­ dende Hohlraum eines entsprechenden Stiftes mit einem Einlasskanal verbunden, durch den das geschmolzene Wachs oder andere fluidische Material zugeführt wird. Der Formhohlraum umfasst Oberflächenbereiche, die für eine zwangsläufige Fixie­ rung des Kerns sorgen, während die Positionierelemente daran angegossen werden. Beispielsweise sind Formhohlraumflächen benachbart zu den Stiften vorgesehen und so ausgebildet, dass sie einen kontrollierten Spalt zwischen dem Kern und den Formhohlraumflächen bilden, welcher so dünn ist, dass der Kern zwangspositioniert wird und außerdem verhindert wird, dass das geschmolzene Wachs oder andere fluidische Material zwischen diese Formhohlraumflächen und die Kernoberflächen fließen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere mit einem Kern in Form eines Schaufelflügels von Vorteil ist, sind mehrere der Stifte einer konkaven Schaufelflügelfläche des Kerns zugewandt, und eine andere Anzahl der Stifte sind einer konvexen Schaufelflügelfläche des Kerns zugewandt, um Positionierelemente an der konkaven und konvexen Schaufelflügelfläche des Kerns zu bilden. Die Stifte sind durch eine Gewindeverbindung an der Form lageverstellbar, um die Stifte rela­ tiv zu unterschiedlichen Formen des Kerns positionieren zu können, um die Höhe der Positionierelemente an Kernabmessungen entsprechend vorgegebenen Spezifi­ kationen anpassen zu können.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner einen keramischen Kern, an dem mittlere Positionierelemente angegossen sind, um für eine Zwangspositionierung des Kerns in einer Modellform zu sorgen.
Die Erfindung ist besonders geeignet, wenn auch nicht hierauf beschränkt, zum Formen von Positionierelementen an keramischen Kernen in Form von Schau­ felflügeln, wie sie beim Gießen von Gasturbinenschaufeln (Laufrad- und Leitschau­ feln) verwendet werden, wobei der Kern relativ lang und dünnwandig ausgebildet ist.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nä­ her erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines keramischen Kerns in Form einer Schaufel, an dem Positionierelemente gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des keramischen Kerns, nachdem ein Wachsmodell einer Gasturbinenschaufel um ihn herum gegossen wurde;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Form mit einer obe­ ren und unteren Formhälfte, wobei die obere und untere Formhälfte in den Fig. 3A und 3B genauer dargestellt sind;
Fig. 3A eine Draufsicht auf die untere Formhälfte;
Fig. 3B eine Draufsicht auf die obere Formhälfte;
Fig. 4 eine Schnittansicht der unteren Formhälfte längs der Linien 4-4 in Fig. 3A;
Fig. 5 eine Schnittansicht der unteren Formhälfte längs der Linien 5-5 in Fig. 3A;
Fig. 6 eine Teilschnittansicht einer modellbildenden Form mit einem keramischen Kern, dessen Positionierelemente in der Form angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand eines keramischen Kerns beschrieben, der beim Gießen einer Gasturbinen­ schaufel aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis verwendet wird, wobei der Kern in der gegossenen Schaufel, wenn er entfernt ist; einen Kühlkanal bildet. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern kann vielmehr anhand anderer keramischer Kerne verwirklicht werden, um unterschiedlichste Gussteile für andere Anwendungszwecke aus einer Vielzahl von Metallen und Le­ gierungen herzustellen.
Ein gebrannter keramischer Kern 10 zur Verwendung beim Gießen einer Gasturbinenschaufel aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobaltbasis ist in Fig. 1 dargestellt. Der Kern 10 hat eine solche Form, dass er in der gegossenen Tur­ binenschaufel einen Kühlkanal bildet. Der Kern 10 hat, wie dargestellt, einen Schaufelfußbereich 12 und einen Schaufelflügelbereich 14. Der Schaufelflügelbe­ reich 14 hat eine Vorderkante 16 und eine Hinterkante 18. Eine schlitzförmige Öff­ nung 21 ist im Kern 10 vorgesehen, für den Fall, dass die Konstruktion des fertigen Gussteils nach einem durch diese Öffnung gebildeten Gussteilmerkmal verlangt. Andere Kerne haben keine derartige Öffnung 21.
Der Kern 10 hat eine konvexe Schaufelflügelfläche S1 und eine gegenüberliegende konkave Schaufelflügelfläche S2, wie dies in der Strömungs­ technik bekannt ist.
Der Kern 10 kann durch herkömmliches Spritzgießen, Übertragungsgießen oder andere kernformende Techniken hergestellt werden, bei dem eine plastifizierte keramische Verbindung in eine Kernform eingebracht wird. Die keramische Ver­ bindung besteht aus einem keramischen Pulver (z. B. ein Mehl aus Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Zirkon, Zirkoniumoxid usw.), einem organischen Bindemittel (z. B. einem wärmehärtenden Bindemittel, einem thermoplastischen oder vernetzten thermoplastischen Bindemittel und Gemischen derselben) sowie verschiedenen Zu­ sätzen. Diese keramische Verbindung wird bei hohen Temperaturen in eine Form überatmosphärischer Formtemperatur eingespritzt, um einen grünen Kern zu bilden, der dann gebrannt oder gesintert wird, um einen porösen gebrannten keramischen Kern ausreichender Festigkeit zum Gießen von geschmolzenem Metall oder einer geschmolzenen Legierung zu bilden, wie an sich bekannt ist.
In den Fig. 3 bis 5 ist eine Vorrichtung zum Formen von Positionierele­ menten an dem keramischen Kern 10 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Form 20 mit einer unteren Formhälfte 20a und einer oberen Formhälfte 20b, die durch einen Zapfen 21' an einem Ende gelenkig miteinander verbunden sind und während des Einspritzens von Wachs unter Verwendung einer 35-Tonnen-Spann­ presse zusammenklemmbar sind, wie schematisch durch einen Pfeil CP angedeutet ist.
Die nach oben weisende Fläche 30 der unteren Formhälfte 20a hat einen länglichen Formhohlraum 34 mit zwei erhabenen Formhohlraumflächen 34a, die zwei aufrechte Stifte 36 umfassen. Die Stifte 36 sind typischerweise zylindrische Stifte mit einem Durchmesser von 6,35 mm (0,25 inch), wenngleich auch andere Formen und Abmessungen der Stifte möglich sind. Jeder Stift 36 hat ein inneres Ende benachbart zu dem Kern 10, wobei das innere Ende mit einem Positionierele­ mente bildenden Hohlraum 36a, der so angeordnet werden kann, dass er benachbart zu der konvexen Fläche S1 des Kerns und dieser zugewandt liegt (Fig. 5), um an dieser Positionierelemente zu bilden. Jeder Stift 36 ist an seinem äußeren Ende 36b mit einem Gewinde versehen, das in eine Bohrung der unteren Formhälfte 20a ein­ geschraubt ist, so dass die Stifte 36 axial in Richtung auf und weg von den hori­ zontalen Ebenen P1, P2 der Formhälften 20a, 20b in Bohrungen der oberen Form­ hälfte 20a bewegbar sind. Die Fläche 30 umfasst eine erhabene längliche Rippe 34b, die in einem Schlitz 21 des Kerns 10 zwecks Positionierung des Kerns in der Form 20 sitzt.
Die untere Formhälfte 20a umfasst einen Einlass 40 zum Zuführen von ge­ schmolzenem Wachs eines Typs, der dazu verwendet wird, um anschließend das Modell um den Kern 10 herum unter Druck aus einer Quelle wie z. B. einem Ein­ spritzstempel einer herkömmlichen Wachseinspritzmaschine zu formen. Die Erfin­ dung ist nicht auf die Verwendung geschmolzenen Wachses als Material zum For­ men der Positionierelemente beschränkt, da andere Materialien wie z. B. Kunststoff­ polymeren, wie sie im Wachsschmelzverfahren ebenfalls eingesetzt werden, ver­ wendet werden können.
Der Einlass 40 ist mit zwei länglichen Einlasskanälen 42 verbunden, die in die untere Formhälfte 20a eingearbeitet sind (Fig. 3B, 4 und 5). Jeder Einlasskanal 42 ist mit seitlichen Kanälen 44 verbunden, die in eine Richtung senkrecht zu dem entsprechenden Einlasskanal 42 und zu der Längsachse des Kerns 10 verlaufen, wie am besten in Fig. 3A dargestellt ist. Jeder Einlasskanal 44 gibt geschmolzenes Wachs oder ein anderes fluidisches Material für die Positionierelemente unter Druck von z. B. 20,7 bar (300 psi) an den Hohlraum 36a des benachbarten Stiftes 36 ab, wie in Fig. 3B am besten zu sehen ist. Insbesondere ist jeder seitliche Kanal 44 mit einem kleinen seitlichen Kanal 45 verbunden, der mit dem Hohlraum 36a jedes Stiftes 36 durch einen Spalt CS zwischen dem inneren Endes jedes Stiftes 36 und der angrenzenden Fläche S1 oder S2 des Kerns in Verbindung steht. Der Spalt CS ist zwischen dem oberen Formabschnitt 20b und dem Kern an oberen Formbe­ reichen 205 vorgesehen. Wie durch gestrichelte Linien AA in Fig. 5 angedeutet, ist ein Gegenstück zu den Kanälen 42 und 44 in der oberen Formhälfte 20b vorgese­ hen, um einen Gegenkanal (nicht gezeigt) in der oberen Formhälfte zu dem Kanal 45 (in der unteren Formhälfte) mit geschmolzenem Wachs zu versorgen, für den Fall, dass ein größerer Wachsstrom für die oberen Stifte 36 erforderlich ist. Die obere Formhälfte würde somit Kanäle entsprechend den Kanälen 42, 44 und 45 ent­ halten.
Die nach unten gerichtete Fläche 32 in der oberen Formhälfte 20b umfasst einen länglichen Formhohlraum 54 mit zwei Formhohlraumflächen 54a, die den Flächen 34a entsprechen und die zwei Stifte 36 entsprechend den Stiften in der un­ teren Formhälfte 20a umfassen. Die Stifte 36 in der oberen und unteren Formhälfte sind koaxial zueinander angeordnet, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Jeder Stift 36 in der oberen Formhälfte hat ein inneres Ende benachbart zum Kern 10, wobei das innere Ende mit einem Positionierelemente bildenden Hohlraum 36a versehen ist, der so ausgebildet ist, dass er benachbart zu der konkaven Fläche S2 des Kerns und dieser zugewandt anordnet werden kann (Fig. 5), um an dieser die Positionierelemente zu bilden. Jeder Stift 36 ist an seinem äußeren Ende 36b mit einem Gewinde versehen, das in eine Bohrung der oberen Formhälfte 20b eingeschraubt ist, so dass jeder Stift 36 axial in Richtung auf und weg von den horizontalen Ebenen P1, P2 der Form­ hälften 20a, 20b in einer Bohrung der oberen Formhälfte 20b bewegbar ist.
Die Stifte 36 in der unteren und oberen Formhälfte sind durch längliche seitliche Keile 50 gegen Drehen gesichert, welche in die Formhälften 20a, 20b ein­ geschraubt sind, so dass sie in Schlitze 36 s jedes Stiftes 36 greifen, wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist.
Die Formhohlraumflächen 34a, 54a der oberen und unteren Formhälfte 20a, 20b sind so ausgebildet, dass sie den Kern 10 in dem Formhohlraum 20c zwangspo­ sitionieren, während die Positionierelemente an den Flächen S1, S2 des Kerns an­ gegossen werden. Zu diesem Zweck ist ein enger Spalt CS1 zwischen den Form­ hohlraumflächen 34a, 54a und den Flächen S1, S2 des Kerns vorgesehen, der den Kern 10 im Formhohlraum 20 positioniert, während er gleichzeitig eine Abdichtung bildet, durch die ein Eindringen geschmolzenen Wachses in den Spalt verhindert. Für ein typisches Modellwachs beträgt der Spalt zwischen den Formhohlraumflä­ chen 34a, 54a und den Flächen S1, S2 des Kerns 0,25 mm (0,010 inch) oder weni­ ger. Die Formflächen 30, 32 haben ebenfalls diesen wachsdichten Spaltraum von 0,25 mm (0,010 inch) oder weniger.
Bereiche des Kerns 10 überspannen vergrößerte Formhohlräume 34c in der unteren Formhälfte 20a und vergrößerte Formhohlräume 54c in der oberen Form­ hälfte. Die Formhohlräume 34c, 54c sind in die Formhälften 20a, 20b eingearbeitet und tragen zur Positionierung des Kerns in der Form 20 nichts bei.
Die inneren Enden der Stifte 36 in der unteren Formhälfte 20a sind benach­ bart zu der konvexen Fläche S1 des Kerns angeordnet und dieser zugewandt, wenn die Formhälften 20a, 20b zusammengespannt sind (Fig. 5). Die inneren Enden der Stifte 36 in der oberen Formhälfte 20b sind der konkaven Fläche S2 des Kerns be­ nachbart und zugewandt, wenn die Formhälften 20a, 20b zusammengespannt sind. Die inneren Enden der Stifte 36 sind zu den Flächen S1, S2 des Kerns durch den Spalt CS einer Dicke von z. B. 0,89 mm (0,035 inch) beabstandet, damit geschmol­ zenes Wachsmaterial aus den Kanälen 44, 45 in den Hohlraum 36a jedes Stiftes 36 fließen kann, um darin zu erstarren und somit erhabene Positionierelemente 100 an den Flächen S1, S2 des Kerns zu bilden, wie in den Fig. 1 und 5 zu sehen ist.
Die Positionierelemente 100 können irgendeine geeignete Form haben, die dazu geeignet ist, den Kern 10 in einem Modellformhohlraum zu positionieren, in dem ein Schaufelmodell aus Wachs um den Kern 10 herum gebildet wird (Fig. 6). Bei der dargestellten Ausführungsform haben die Positionierelemente 100 eine Teilkugelform, deren äußerer Radius tangential zu einer Linie verläuft, die die Di­ cke des Schaufelmodells bildet, das um den Kern 10 herum in dem Modellform­ hohlraum geformt werden soll. Die Dicke des Wachsschaufelmodells ist durch die gestrichelte Linie AP in Fig. 5 angedeutet.
Nachdem das geschmolzene Wachs in dem Hohlraum 36a jedes Stiftes 36 erstarrt ist, wird der Klemmdruck aufgehoben, und die Formhälften 20a, 20b wer­ den um den Zapfen 21 herum geöffnet, und der Kern 10 mit den daran angegosse­ nen Positionierelementen 100 (Fig. 1) wird von der unteren Formhohlraumfläche abgehoben. Jedes Positionierelement 100, das an der konkaven Fläche S1 des Kerns 10 angegossen ist, ist mit dem darunterliegenden Positionierelement 100 an der konvexen Fläche S2 durch eine dünne Lage bzw. ein dünnes Band 102 aus erstarr­ tem Wachs verbunden, das um die nächstliegende Vorderkante 16 bzw. Hinterkante 18 des Kerns 10 herum verläuft, wie in den Fig. 1 und 6 zu sehen ist. Das er­ starrte Wachs in jedem Kanal 45 bricht an einer Stelle zwischen dem dünnen Band 102 und dem seitlichen Kanal 44 ab, wenn der Kern 10 aus der Form 20 entnom­ men wird.
Der Kern 10 wird dann in einem herkömmlichen Modellformhohlraum 200 unter Verwendung der angegossenen Positionierelemente 100 präzise positioniert. Beispielsweise wird der Kern 10 in dem Modellformhohlraum 200 zwischen einer oberen und unteren Modellformhälfte 200a, 200b dadurch präzise positioniert, dass die Positionierelemente 100 an den Wänden des Modellformhohlraums anliegen (Fig. 6). Heißes geschmolzenes Wachs wird unter Druck in den Modellformhohl­ raum 200 um den Kern 10 herum eingespritzt, und nach dem Erstarren bildet es ein Turbinenschaufelmodell aus Wachs um den Kern 10 herum in herkömmlicher Weise. Das Turbinenschaufelmodell umfasst einen Schaufelflügelabschnitt 202, einen Plattformabschnitt 204, einen Schaufelfußabschnitt 205 und einen Anguss 206. Die Fig. 2 zeigt ein typisches Gasturbinenschaufelmodell aus Wachs, das um den Kern 10 herum spritzgegossen ist, mit Ausnahme freiliegender Enden 10e des Kerns 10, die als Kernabdrucke zu Sichern des Kerns in der keramischen Masken­ form fungieren, welche anschließend um die Kern-/Modell-Anordnung durch das bekannte Wachsschmelzverfahren gebildet wird.

Claims (21)

1. Verfahren zum Formen von Positionierelementen (100) an einem kerami­ schen Kern (10), bei dem ein keramischer Kern (10) in einem Formhohlraum (34) angeordnet wird, der mehrere Positionierelemente bildende Hohlräume (36a) be­ nachbart zu dem Kern (10) aufweist, und ein fluidisches Material in jeden derarti­ gen Hohlraum (36a) eingebracht wird, um mehrere Positionierelemente (100) an einer Oberfläche des Kerns (10) anzuformen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Material geschmolzenes Wachs ist.
3. Verfahren zum Formen von Positionierelementen (100) an einem kerami­ schen Kern (10), bei dem ein keramischer Kern (10) in einem Formhohlraum (34) angeordnet wird, der mehrere Stifte (36) hat, von denen jeder einen Positionierele­ mente bildenden Hohlraum (36a) an einem inneren Ende benachbart zu dem Kern (10) aufweist, und fluidisches Material in jeden Positionierelemente bildenden Hohlraum eingebracht wird, um mehrere Positionierelemente (100) an einer Ober­ fläche des Kerns (10) zu bilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Material geschmolzenes Wachs enthält, das in die Formelemente bildenden Hohl­ räume (36a) eingebracht wird und dann zum Erstarren gebracht wird, um die Positi­ onierelemente (100) zu bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Positionierelemente bildende Hohlraum (36a) eines entsprechenden Stiftes (36a) mit einem Kanal (40, 42, 44) in Verbindung steht, durch den das fluidische Material eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum (34) eine Formhohlraumfläche (34a) um den Stift (36) herum aufweist und so ausgebildet ist, dass sie den Kern (10) beim Formen der Po­ sitionierelemente (100) positioniert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhohl­ raumfläche (34a) so ausgebildet ist, dass sie einen Spalt (CS1) zwischen dem Kern (10) und der Formhohlraumfläche (34a) bildet, der so eng ist, dass kein fluidisches Material in den Spalt (CS1) fließen kann.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt eine Dicke von 0,25 mm (0,01 inch) oder weniger hat.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (10) eine konkave Schaufelflügelfläche (S2), die mehreren Stiften (36) in einer ersten Formhälfte (20b) zugewandt ist, und eine konvexe Schaufelflü­ gelfläche (S1), die mehreren Stiften (36) in einer zweiten Formhälfte (20a) zuge­ wandt ist, aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Stifte (36) relativ zu dem Kern (10) durch eine Schraubverbin­ dung verstellbar ist.
11. Vorrichtung zum Formen von Positionierelementen (100) an einem keramischen Kern (10), mit einem Formhohlraum (34), mehreren in dem Formhohl­ raum (34) angeordneten Stiften (36), die jeweils an einem inneren Ende benachbart zu dem Kern (10) einen Positionierelemente bildenden Hohlraum (36a) haben, die jeweils einer Oberfläche des Kerns (10) zugewandt sind, und einem Kanal (40, 42, 44) zum Einführen eines fluidischen Materials in einen entsprechenden Positionier­ elemente bildenden Hohlraum (36a), um mehrere Positionierelemente (100) an der Oberfläche des Kerns (10) zu bilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (20) eine obere Formhälfte (20b) und eine untere Formhälfte (20a) hat, wobei einige der Stifte (36) an der oberen Formhälfte (20b) und andere Stifte (36) an der unteren Formhälfte (20a) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum (34) eine Formhohlraumfläche (34a) um den Stift (36) herum auf­ weist und so ausgebildet ist, dass sie den Kern (10) beim Formen der Positionier­ elemente (100) positioniert.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhohlraumfläche (34a) so ausgebildet ist, dass sie einen Spalt (CS1) zwischen dem Kern (10) und der Formhohlraumfläche (34a) bildet, der so eng ist, dass kein fluidisches Material in den Spalt (CS1) fließen kann.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt eine Dicke von 0,25 mm (0,01 inch) oder weniger hat.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum (34) eine konkave Schaufelflügelfläche und eine konvexe Schaufelflügelfläche aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine An­ zahl der Stifte (36) an der konkaven Schaufelflügelfläche und eine andere Anzahl der Stifte (36) an der konvexen Schaufelflügelfläche angeordnet sind, so dass sie einer entsprechenden konkaven Schaufelflügelfläche (S2) des Kerns (10) und einer konvexen Schaufelflügelfläche (S1) des Kerns (10) zugewandt sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Stifte (36) relativ zu dem Kern (10) durch eine Schraubverbindung verstellbar ist.
19. Keramischer Kern zur Verwendung beim Gießen eines Schaufelflügels mit einer konkaven Schaufelflügelfläche (S2) und einer konvexen Schaufelflügel­ fläche (S1), die durch eine Vorderkante (16) und eine Hinterkante (18) miteinander verbunden sind, einem ersten Positionierelement (100), das an der konkaven Ober­ fläche eines verlorenen Materials angegossen ist, und einem zweiten Positionier­ element (100), das an der konvexen Oberfläche des verlorenen Materials angegos­ sen ist, wobei das erste und zweite Positionierelement (100) durch ein Band (102) aus dem verlorenen Material verbunden sind, das an der konkaven und konvexen Schaufelflügelfläche (S1, S2) angegossen ist und um die Vorderkante (16) und/oder Hinterkante (18) herumläuft.
20. Kern nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Positionierelement (100) in einer Richtung von der konkaven Schaufelflügel­ fläche (S2) zu der konvexen Schaufelflügelfläche (S1) ausgerichtet sind.
21. Kern nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das verlorene Material Wachs ist.
DE10217040A 2001-04-17 2002-04-17 Keramischer Kern sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen desselben Withdrawn DE10217040A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/837,547 US6505678B2 (en) 2001-04-17 2001-04-17 Ceramic core with locators and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10217040A1 true DE10217040A1 (de) 2002-11-21

Family

ID=25274770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10217040A Withdrawn DE10217040A1 (de) 2001-04-17 2002-04-17 Keramischer Kern sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen desselben

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6505678B2 (de)
JP (1) JP2002361370A (de)
DE (1) DE10217040A1 (de)
FR (1) FR2823455B1 (de)
GB (1) GB2374567B (de)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6505672B2 (en) * 2001-05-22 2003-01-14 Howmet Research Corporation Fugitive patterns for investment casting
US6871687B2 (en) * 2003-04-24 2005-03-29 International Engine Intellectual Property Company, Llc Automated core package placement
US7296615B2 (en) 2004-05-06 2007-11-20 General Electric Company Method and apparatus for determining the location of core-generated features in an investment casting
US7216689B2 (en) * 2004-06-14 2007-05-15 United Technologies Corporation Investment casting
US7270166B2 (en) * 2004-06-28 2007-09-18 Howmet Corporation Fugitive pattern assembly and method
US7569172B2 (en) * 2005-06-23 2009-08-04 United Technologies Corporation Method for forming turbine blade with angled internal ribs
DE102008007820A1 (de) * 2008-02-05 2009-08-06 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Reparatur eines metallischen Hohlkörpers
US20110094698A1 (en) * 2009-10-28 2011-04-28 Howmet Corporation Fugitive core tooling and method
FR2959947B1 (fr) * 2010-05-11 2014-03-14 Snecma Outillage d'injection d'une piece
US8082972B1 (en) 2010-10-05 2011-12-27 Mpi Incorporated System for assembly wax trees using flexible branch
EP2460604A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Gießen von Hohlkomponenten einer Turbomaschine
US20130333855A1 (en) * 2010-12-07 2013-12-19 Gary B. Merrill Investment casting utilizing flexible wax pattern tool for supporting a ceramic core along its length during wax injection
FR2978069B1 (fr) * 2011-07-22 2013-09-13 Snecma Moule pour piece de turbomachine d'aeronef comprenant un dispositif ameliore de support d'inserts destines a etre integres a la piece
EP2961547A4 (de) * 2013-03-01 2016-11-23 United Technologies Corp Herstellungsverfahren für gasturbinenmotorkomponente und kern zur herstellung davon
US9835035B2 (en) 2013-03-12 2017-12-05 Howmet Corporation Cast-in cooling features especially for turbine airfoils
US10300526B2 (en) * 2014-02-28 2019-05-28 United Technologies Corporation Core assembly including studded spacer
US9579714B1 (en) 2015-12-17 2017-02-28 General Electric Company Method and assembly for forming components having internal passages using a lattice structure
US10118217B2 (en) 2015-12-17 2018-11-06 General Electric Company Method and assembly for forming components having internal passages using a jacketed core
US10099276B2 (en) 2015-12-17 2018-10-16 General Electric Company Method and assembly for forming components having an internal passage defined therein
US9968991B2 (en) 2015-12-17 2018-05-15 General Electric Company Method and assembly for forming components having internal passages using a lattice structure
US10099284B2 (en) 2015-12-17 2018-10-16 General Electric Company Method and assembly for forming components having a catalyzed internal passage defined therein
US10137499B2 (en) 2015-12-17 2018-11-27 General Electric Company Method and assembly for forming components having an internal passage defined therein
US10150158B2 (en) 2015-12-17 2018-12-11 General Electric Company Method and assembly for forming components having internal passages using a jacketed core
US10046389B2 (en) 2015-12-17 2018-08-14 General Electric Company Method and assembly for forming components having internal passages using a jacketed core
US10099283B2 (en) 2015-12-17 2018-10-16 General Electric Company Method and assembly for forming components having an internal passage defined therein
US9987677B2 (en) 2015-12-17 2018-06-05 General Electric Company Method and assembly for forming components having internal passages using a jacketed core
US10335853B2 (en) * 2016-04-27 2019-07-02 General Electric Company Method and assembly for forming components using a jacketed core
US10286450B2 (en) * 2016-04-27 2019-05-14 General Electric Company Method and assembly for forming components using a jacketed core
US10814445B2 (en) 2016-05-09 2020-10-27 Raytheon Technologies Corporation Airfoil machining
CN107962152A (zh) * 2016-10-19 2018-04-27 无锡飞而康精铸工程有限公司 航空发动机叶片蜡型及陶瓷型芯校型用工装
GB2563222A (en) * 2017-06-06 2018-12-12 Rolls Royce Plc Core positioning in wax pattern die, and associated method and apparatus
US11123829B2 (en) 2018-06-07 2021-09-21 General Electric Company Fixture including supports for holding various components
CN110385401B (zh) * 2019-08-18 2024-03-12 山西大学 一种实现陶芯自动夹持的空心涡轮叶片精铸蜡型模具
CN112517854A (zh) * 2020-12-21 2021-03-19 贵阳航发精密铸造有限公司 一种制造空心涡轮叶片的陶瓷型芯定位方法
CN112935228B (zh) * 2021-01-28 2022-05-10 季华实验室 一种航空叶片蜡型模具开模装置
CN114799049B (zh) * 2022-03-30 2024-02-09 西安航天发动机有限公司 航天液体发动机变截面叶片铸件用砂芯的加工模具及方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068702A (en) * 1976-09-10 1978-01-17 United Technologies Corporation Method for positioning a strongback
GB1598801A (en) * 1978-01-30 1981-09-23 Rolls Royce Gas turbine engine blades
US4283835A (en) * 1980-04-02 1981-08-18 United Technologies Corporation Cambered core positioning for injection molding
US4289191A (en) * 1980-04-02 1981-09-15 United Technologies Corporation Injection molding thermoplastic patterns having ceramic cores
GB2096525B (en) * 1981-04-14 1984-09-12 Rolls Royce Manufacturing gas turbine engine blades
FR2594727B1 (fr) * 1986-02-27 1988-05-06 Snecma Procede de preparation de noyaux ceramiques
US4842243A (en) 1988-01-19 1989-06-27 Lie Angle Solutions, Inc. Method and apparatus for molding golf club heads
US4975041A (en) 1989-05-18 1990-12-04 Fries Steven L Die assembly for die casting a propeller structure
US5063992A (en) * 1989-07-31 1991-11-12 Ford Motor Company Hollow connecting rod
JPH0484646A (ja) * 1990-07-26 1992-03-17 Mitsubishi Materials Corp ろう模型成形用金型の中子固定方法
US5547630A (en) 1991-10-15 1996-08-20 Callaway Golf Company Wax pattern molding process
US5295530A (en) 1992-02-18 1994-03-22 General Motors Corporation Single-cast, high-temperature, thin wall structures and methods of making the same
GB9203585D0 (en) 1992-02-20 1992-04-08 Rolls Royce Plc An assembly for making a pattern of a hollow component
DE9208262U1 (de) 1992-06-25 1992-08-13 Arno Lindner KG, 8000 München Spritzventil für Vakuum-Wachs-Einspritzanlage
US5296308A (en) 1992-08-10 1994-03-22 Howmet Corporation Investment casting using core with integral wall thickness control means
US5542255A (en) 1994-05-04 1996-08-06 Minnesota Valley Engineering, Inc. High temperature resistant thermal insulation for cryogenic tanks
GB9317518D0 (en) * 1993-08-23 1993-10-06 Rolls Royce Plc Improvements in or relating to investment casting
US5464342A (en) 1993-09-24 1995-11-07 Nitrojection Corporation Pin in barrel injection molding nozzle using short pin
US5538798A (en) 1995-04-12 1996-07-23 Niemin Porter & Co. D/B/A Cast Alloys, Inc. Investment casting gating for metal wood golf club heads
US5908643A (en) 1996-06-12 1999-06-01 Sturm, Ruger & Company, Inc. Injection mold apparatus for producing a pattern
US5945141A (en) 1997-04-28 1999-08-31 Nissei Plastic Industrial Co., Ltd. Screw head device for injection molding machine
US6065954A (en) 1997-10-22 2000-05-23 Mcferrin Engineering & Manufacturing Co. Wax injector
US5843494A (en) 1998-03-31 1998-12-01 Amcan Castings Limited Positioning device for slidable core

Also Published As

Publication number Publication date
GB2374567B (en) 2005-08-24
US20020148589A1 (en) 2002-10-17
FR2823455A1 (fr) 2002-10-18
GB0208180D0 (en) 2002-05-22
FR2823455B1 (fr) 2005-01-21
GB2374567A (en) 2002-10-23
JP2002361370A (ja) 2002-12-17
US6505678B2 (en) 2003-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10217040A1 (de) Keramischer Kern sowie Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen desselben
DE69323817T2 (de) Präzisionsgiessen unter Verwendung von Kern mit integrierter Wanddickenkontrollvorrichtung
DE3210433C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer verlorenen Gießform zur Produktion einer Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk
EP1098725B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines metallischen hohlkörpers
DE69910384T2 (de) Verfahren zur herstellung von feuerfesten formkörpern
DE4440397C1 (de) Verfahren zum Herstellen von Gußformen
DE69626723T2 (de) Einstückig gegossene, hochtemperaturbeständige, dünnwandige Strukturen, deren Wände mit einem eingegossenen Verbindungselement höherer Wärmeleitfähigkeit verbunden sind
DE10207279A1 (de) Gießverfahren und Gussteil
EP0309507B1 (de) Formkörper zum tiefziehen von folien und vergiessen von werkstoffen
DE69317690T2 (de) Aufbau zur Herstellung eines Modelles aus hohlen Einzelteilen
DE2831292A1 (de) Verfahren zur herstellung einer turbinenschaufel
DE8900819U1 (de) Gießform zum Metallgießen und Hülse hierfür
DE69424261T2 (de) Schnelle Herstellung von komplexen Gussteilen
DE2258461A1 (de) Giessverfahren
DE2164612A1 (de) Elastomere Formauskleidung
EP3740332A1 (de) Verfahren zur herstellung eines keramischen kerns für das herstellen eines gussteils mit hohlraumstrukturen sowie keramischer kern
DE3304073A1 (de) Verfahren zur erstellung von formen fuer das spritzgiessen, insbesondere von werkzeugen fuer das spritzgiessen von kunststoff
DE1195910B (de) Verfahren zur Herstellung von gegossenen hohlen Turbinenschaufeln
EP3727723A1 (de) Verfahren zum herstellen eines formteils sowie speisereinsatz zur verwendung in einem solchen verfahren
DE102021110317A1 (de) Hybridkern für die herstellung von gussteilen
DE19820246C2 (de) Gußkern
DE2939974A1 (de) Verfahren zum giessen von metall in eine selbsttragende, gasdurchlaessige sandorm und sandform sowie giessvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE2453090B2 (de) Verfahren und Form zum Herstellen einer gegossenen Turbinenhohlschaufel
DE10221074B4 (de) Gießform zur Herstellung eines Gußteils unter Verwendung von Formgrundstoff und Verwendung einer solchen Gießform
DE1433935A1 (de) Modelleinrichtung fuer Giessereizwecke

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee