DE1100233B

DE1100233B - Metallischer Kern zur Herstellung von Hohlraeumen, insbesondere enger und langer Bohrungen in Gussstuecken aus hochschmelzenden Metallen

Info

Publication number: DE1100233B
Application number: DEB29980A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Krainer
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1953-03-04
Filing date: 1954-03-02
Publication date: 1961-02-23

Description

Metallischer Kern zur Herstellung von Hohlräumen, insbesondere enger und langer Bohrungen in Gußstücken aus hochschmelzenden Metallen Es liegt in der Technik sehr oft der Fall vor, daß in Gußstücken, häufig aus schwierig bearbeitbaren Legierungen, wie chemisch beständigen Legierungen, Legierungen für Gas- und Dampfturbinenschaufeln, hochverschleißfesten Hartstoffen, wie Stelliten u. dgl., enge und vielfach tiefe Bohrungen und Kanäle angeordnet werden. Die Herstellung dieser Kanäle auf mechanischem Wege ist in diesen Fällen außerordentlich kostspielig oder überhaupt unmöglich. Es fehlte daher nicht an Vorschlägen, solche dünne Bohrungen unmittelbar beim Gießen herzustellen. So wurde z. B. vorgeschlagen, Quarzstäbchen als Kerne zu verwenden und diese nach dem Guß auf chemischem Wege herauszulösen. Auch die Anwendung metallischer Kerne wurde empfohlen, aber alle diese Verfahren konnten nicht zu wirklich befriedigenden Betriebsergebnissen führen. Die Anwendung der Quarzkerne ist nur bei solchen Legierungen möglich, die in dem Lösungsmittel für den Quarz selbst unlöslich sind; die metallischen Kerne neigen oft zum Verschweißen mit dem Gußstück und können dann nicht mehr einwandfrei aus diesem entfernt werden.
Erfindungsgemäß werden diese . Schwierigkeiten durch die Anwendung von Kernen aus hochschmelzenden Metallen, wie Molybdän, Wolfram, Titan, Chrom oder deren Legierungen, behoben, die eine Oberflächenschicht aus Siliziden, insbesondere aus Disiliziden dieser Metalle erhalten, die anschließend eine Oxydationsbehandlung erfährt. Durch diese bildet sich eine außerordentlich festhaftende Schutzschicht aus Si O., die als Trennschicht zwischen Kern und vergossenem Werkstoff wirkt.
Die Oxydationsbehandlung kann während des Brennens der Gießform in einer oxydierenden Atmosphäre erfolgen, wobei Temperaturen zwischen 1050 und 1200° C in Betracht kommen, sie kann aber auch insbesondere bei aus Disiliziden bestehenden Schichten, die eine besonders gute Haftfähigkeit zeigen, in Form einer oxydierenden Glühbehandlung unabhängig vom Brennen der Formen durchgeführt werden.
Das Aufbringen der Silizidschutzschichten erfolgt vorzugsweise durch Reaktion siliziumlialtiger Gase mit dem Grundwerkstoff und durch eine anschließende Behandlung bei erhöhter Temperatur, durch welche die aufgebrachte Schicht in den Grundwerkstoff eindiffundiert. Um Disilizide zu erhalten, wird grundsätzlich in gleicher Weise verfahren, jedoch mit dem Unterschied, daß die Diffusionsglühung bei nicht übermäßig hohen Temperaturen, jedoch bei sehr langen Glühzeiten erfolgt.
Das Silizieren unter Verwendung von gasförmigen Silizierungsmitteln, wie z. B. von Silizium-Tetrachlor id, ist selbstverständlich bekannt. Zur Erzielung gut haftender und dichter Siliziumschichten mit guter Bindung zwischen Schicht und Grundwerkstoff wurde insbesondere vorgeschlagen, beim Aufheizen Stickstoff, beim eigentlichen Silizierungsvorgang und beim Abkühlen hingegen Wasserstoff als Trägergas für die gasförmigen Silizierungsmittel zu verwenden.
Die Schutzschichten der erfindungsgemäßen Kerne können gegebenenfalls noch dadurch verstärkt werden, daß feinkörnige, oxy dische Substanzen, wie Si 0z, Mg O, Cr. 03, Silimanit, Zirkonoxyd u. d-1. m., gegebenenfalls mit Hilfe eines anorganischen oder organischen Bindemittels, z. B. Wasserglas oder Polyvinylalkohol usw., durch Aufsprühen oder Tauchen oder in anderer Weise aufgebracht werden.
Die Verwendung metallischer Kerne mit einem aus Bindemittel und feuerfesten Stoffen, wie Si O-, bestehenden Überzug zur Herstellung hohler Gußstücke ist bekannt.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung erfindungsgemäßer Kerne auf dem Gebiet des Feingusses nach dem Schalenformverfahren und insbesondere beim Gießen mit ausschmelzbaren Modellen, z. B. aus Wachs, Kunststoffen oder niedrigschmelzenden Metallen.
Als Beispiel sei die Herstellung von hohlen Gasturbinenschaufeln, also Turbinenschaufeln mit Kühlkanälen, angeführt. Diese Art von Schaufeln, denen deswegen besondere Bedeutung zukommt, weil sie eine höhere Gaseintrittstemperatur und damit einen höheren Wirkungsgrad der Gasturbine ermöglichen, wird in Kunstharz oder Wachs geformt. Die Kerne für die Hohlräume aus Molybdän erhalten nach Aufbringung des Siliziumüberzuges in bekannter Weise durch Glühung in nichtoxydierender Atmosphäre bei 1200° C durch 4 bis 6 Stunden eine Silizidschicht oder durch Glühung unter sonst gleichen Bedingungen bei 1.050 bis 1100° C durch 48 Stunden:. eine Disilizidschicht. Die so vorbereiteten Kerne werden nun in die Wachs- oder Kunstharzspritzmatrize eingelegt und mit dem Modellstoff umspritzt. Die Weiterbehandlung der Modelle erfolgt in üblicher Weise. Die Oxydation der Silizid- oder Disilizidschicht vollzieht sich während des Brennens der Formen. Nach dem Abguß wird der Kern mechanisch aus dem Gußstück entfernt.
Auf diese Weise können Bohrungen hergestellt werden, deren Länge bis zum Hundertfachen des Durchmessers beträgt.
Beim Masken- oder Schalengießverfahren werden zweckmäßig die silizierten Molybdänkerne vor dem Einlegen in die Form oxydierend geglüht, da die Formen nicht so hoch vorgewärmt werden, daß sich eine ausreichende Si 02 Schicht ausbilden könnte. Gegebenenfalls kann die erwähnte zusätzliche Trennschicht außerdem vorgesehen werden. Es ist auf diese Art möglich, Hohlräume der verschiedensten Form herzustellen, so daß das Verfahren der Erfindung keineswegs nur auf die Herstellung runder Bohrungen beschränkt ist.

Claims

PATENTANSPRUCH: Metallischer Kern zur Herstellung von Hohlräumen, insbesondere enger und langer Bohrungen in Gußstücken aus hochschmelzenden Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus hochschmelzenden Nichteisenmetallen, wie Molybdän, Wolfram, Titan und Chrom oder aus Legierungen dieser Metalle, besteht und mit einer Oberflächenschicht versehen ist, welche durch Reaktion siliziumhaltiger Gase mit der Kernoberfläche, durch anschließende Behandlung bei erhöhter Temperatur zur Bildung von Siliziden, insbesondere von Disiliziden in der Oberflächenschicht des Kerns und anschließend durch eine Oxydationsbehandlung dieser Schicht erhalten wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 765 679; 865 696, 883 546; deutsche Patentanmeldung B 15331 VI/31 c (bekanntgemacht am 17. 7. 1952).