DE112014002622T5 - Investment casting core, method for producing a investment casting core, and investment casting tool - Google Patents

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Ikuo Okada
Sachio Shimohata
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Abstract

Durch Mischen und Sintern von Siliziumdioxid-Partikeln und Siliziumdioxidstaub wird ein Feingusskernkörper erzeugt. Der Widerstand des Siliziumdioxidstaub-Gemischs verringert sich während des unter Erwärmen durchgeführten Spritzgießens, weshalb sich die Fließfähigkeit durch Zugabe von Siliziumdioxidstaub verbessert. Da sich die Fließfähigkeit verbessert, ist es dementsprechend möglich, den bei der Herstellung eines Kerns verwendeten Einspritzdruck zu verringern. Darüber hinaus kann das Gemisch mit verbesserter Fließfähigkeit auf einen dünnen Pressling und auf einen komplexen Pressling aufgebracht werden.By mixing and sintering silica particles and silica dust, a investment casting core body is produced. The resistance of the silica dust mixture lowers during the injection molding performed under heating, and therefore the flowability improves by the addition of silica dust. Accordingly, as the flowability improves, it is possible to reduce the injection pressure used in the production of a core. In addition, the mixture with improved flowability can be applied to a thin compact and to a complex compact.

Description

Gebietarea

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Feingusskern, ein Verfahren zur Herstellung eines Feingusskerns, sowie ein Feingussformwerkzeug.The present invention relates to a precision casting core, a method for producing a investment casting core, and a precision casting tool.

Stand der TechnikState of the art

Als Feingussprodukt ist beispielsweise eine in einer Gasturbine verwendete Turbinenschaufel bekannt. In der Gasturbine wird ein Arbeitsfluid mittels eines Brenners erwärmt, um ein auf hoher Temperatur/auf hohem Druck befindliches Arbeitsfluid bereitzustellen, und das Arbeitsfluid versetzt die Turbine in Rotation. Dies bedeutet, dass das unter Verwendung eines Kompressors verdichtete Arbeitsfluid mittels des Brenners erwärmt wird, um die Energie des Arbeitsfluids zu erhöhen, die Turbine die Energie zurückgewinnt, um eine Rotationskraft zu erzeugen, und die Rotationskraft elektrische Energie erzeugt. Die Turbine ist mit einem Turbinenläufer versehen, und der Außenrandbereich des Turbinenläufers ist mit mindestens einer Gasturbinenschaufel versehen.As a precision cast product, for example, a turbine blade used in a gas turbine is known. In the gas turbine, a working fluid is heated by a burner to provide a high temperature / high pressure working fluid, and the working fluid rotates the turbine. That is, the working fluid compressed using a compressor is heated by the burner to increase the energy of the working fluid, the turbine recovers the energy to generate a rotational force, and the rotational force generates electrical energy. The turbine is provided with a turbine runner, and the outer edge region of the turbine runner is provided with at least one gas turbine blade.

Da eine Turbinenschaufel eines Düsentriebwerks oder eine am Boden befindliche Gasturbine hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wird diese mit einer komplexen Kühlstruktur (einem Luftloch) versehen, durch welche(s) ein Kühlmedium (Luft) strömt. Um eine solche innere Kühlstruktur auszubilden, wird ein (aus Siliziumdioxid gebildeter) Kern, welcher die gleiche Form wie ein das Kühlmedium führender Strömungskanal aufweist, im Inneren eines Formwerkzeugs angeordnet (bereitgestellt), um auf diese Weise einen Gießprozess und einen Kühlprozess durchzuführen. Dementsprechend kann ein Metallgussprodukt erhalten werden. Zu diesem Zeitpunkt kann durch Zerbrechen des Formwerkzeugs eine äußere Form erhalten werden. Da der Kern darin zurückbleibt, wird der Kern allerdings üblicherweise durch Auflösen und Entfernen mittels einer Base (beispielsweise NaOH oder KOH) entfernt.Since a turbine blade of a jet engine or a gas turbine located at the bottom is exposed to high temperatures, it is provided with a complex cooling structure (an air hole), through which (s) a cooling medium (air) flows. In order to form such an inner cooling structure, a core (formed of silicon dioxide) having the same shape as a flow channel guiding the cooling medium is disposed inside a molding tool to thereby perform a casting process and a cooling process. Accordingly, a metal casting product can be obtained. At this time, an external shape can be obtained by breaking the mold. However, since the core remains therein, the core is usually removed by dissolution and removal by means of a base (eg, NaOH or KOH).

Da der Kern mittels einer Base aufgelöst werden muss, wird dementsprechend ein Siliziumdioxid-Material (SiO2) verwendet (Patentliteratur 1).Accordingly, since the core has to be dissolved by means of a base, a silicon dioxide material (SiO 2 ) is used (Patent Literature 1).

Ein Feingusskern kann hierbei durch Formen eines Siliziumdioxid-Materials, wie beispielsweise von geschmolzenem Siliziumdioxid (SiO2), mittels Spritzgießen oder Schlickergießen, sowie Wärmbehandeln desselben erhalten werden.An investment casting core may be obtained by molding a silica material such as molten silica (SiO 2 ) by injection molding or slip casting, and heat treating the same.

Das Spritzgussverfahren ist ein Verfahren, bei welchem durch Verkneten von Keramikpulver und Wachs, Einspritzen eines durch Erwärmen und Schmelzen des Wachses erhaltenen Materials in ein Metallformwerkzeug, sowie Kühlen und Aushärten des Materials ein Pressling erhalten wird.The injection molding method is a method in which a compact is obtained by kneading ceramic powder and wax, injecting a material obtained by heating and melting the wax into a metal mold, and cooling and curing the material.

Das Schlickergussverfahren stellt desweiteren ein Verfahren dar, bei welchem durch Mischen von Keramikpulver mit Wasser oder dergleichen Schlicker hergestellt wird, der Schlicker in ein Formwerkzeug, das aus einem eine Lösung absorbierenden Material wie beispielsweise Gips erzeugt worden ist, eingegossen wird, und der Schlicker getrocknet wird, um einen gewünschten Formkörper zu erhalten.The slip casting method further provides a method in which slurry is prepared by mixing ceramic powder with water or the like, the slurry is poured into a mold made of a solution absorbing material such as gypsum, and the slurry is dried to obtain a desired shaped body.

LiteraturlisteBibliography

Patentliteraturpatent literature

  • Patentliteratur 1: offengelegte japanische Patentveröffentlichung 6-340467 Patent Literature 1: Disclosed Japanese Patent Publication 6-340467

ZusammenfassungSummary

Technisches ProblemTechnical problem

Da das Siliziumdioxid-Material üblicherweise durch Mahlen eines durch Schmelzen von Quarz gebildeten Blocks erhalten wird, ergibt sich im Übrigen das Problem, dass das Material vergleichsweise grobkörnig ist. Ein solches Material wird beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens zu einem Kern geformt, und wird anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen (Sintern). Da die Partikel grobkörnig sind, ist die Festigkeit des Sinterkörpers allerdings gering.Incidentally, since the silica material is usually obtained by grinding a block formed by melting quartz, the problem arises that the material is comparatively coarse-grained. Such a material is formed into a core by, for example, an injection molding process, and then subjected to a heat treatment (sintering). However, since the particles are coarse-grained, the strength of the sintered body is low.

Da die Fließfähigkeit des Materials während des Spritzgießens gering ist, ergibt sich weiterhin das Problem, dass ein hoher Einspritzdruck benötigt wird.Since the flowability of the material during injection molding is low, there is still the problem that a high injection pressure is needed.

Da der bestehende Kern hauptsächlich unter dem Aspekt der Alkalilöslichkeit hergestellt wird, ergibt sich darüber hinaus das Problem, dass der Kern eine geringe Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweist.Moreover, since the existing core is mainly produced from the aspect of alkali solubility, there arises a problem that the core has low strength at high temperatures.

Desweiteren wird beim Spritzgussverfahren eine Vielzahl von Löchern in der Oberfläche des Kerns ausgebildet, welcher im Anschluss an die Formgebung gesintert wird. Hierdurch ergibt sich das Problem einer geringen Festigkeit, weshalb der Kern ausgehend von den Löchern als Ursprungspunkten während des Gießens bricht.Furthermore, in the injection molding process, a plurality of holes are formed in the surface of the core, which is sintered following the molding. This results in the problem of low strength, which is why the core breaks from the holes as origin points during casting.

Dementsprechend bestand ein Bedürfnis hinsichtlich eines Feingusskerns mit verbesserter Festigkeit bei hohen Temperaturen.Accordingly, there has been a demand for an investment casting core having improved strength at high temperatures.

Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung vorstehend beschriebener Umstände gemacht und stellt sich die Aufgabe, einen Feingusskern mit verbesserter Fließfähigkeit und Hochtemperaturfestigkeit, ein Verfahren zur Herstellung eines Feingusskerns, sowie ein Feingussformwerkzeug bereitzustellen.The invention has been made in consideration of the circumstances described above and has set itself the task of a investment casting with improved flowability and high temperature strength, a method of making a investment casting core, and a precision casting tool.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme wird ein Feingusskern bereitgestellt, in welchem ein durch Mischen und Sintern von Siliziumdioxid-Partikeln und Siliziumdioxidstaub erhaltener Feingusskernkörper ausgebildet ist.According to a first aspect of the invention for solving the problems described above, there is provided an investment casting core in which an investment casting core body obtained by mixing and sintering silica particles and silica dust is formed.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird in dem ersten Aspekt ein Feingusskern bereitgestellt, in welchem eine Deckschicht auf der Oberfläche des gesinterten Feingusskernkörpers ausgebildet ist.According to a second aspect, in the first aspect, there is provided an investment casting core in which a covering layer is formed on the surface of the sintered investment casting core body.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein zur Herstellung eines Metallgusses verwendetes Feingussformwerkzeug bereitgestellt, welches den Feingusskern gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt in einer Form, die einem Hohlraum im Inneren des Metallgusses entspricht, sowie ein äußeres Formwerkzeug, das der Form der äußeren Begrenzungsoberfläche des Metallgusses entspricht, umfasst.According to a third aspect, there is provided a precision casting tool used for producing a metal casting which comprises the investment casting core according to the first or second aspect in a shape corresponding to a cavity inside the metal casting and an outer molding corresponding to the shape of the outer boundary surface of the metal casting , includes.

Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Feingusskerns bereitgestellt, welches das Eintauchen eines Sinterkörpers eines hauptsächlich Siliziumdioxid-Partikel enthaltenden Feingusskernkörpers in ein Beschichtungsmaterial, das ein Siliziumdioxid-Material und ein Aluminiumoxid-Material enthält, das Trocknen des Sinterkörpers, sowie das Erwärmen des Sinterkörpers zur Ausbildung einer Deckschicht auf der Oberfläche des Feingusskernkörpers umfasst.According to a fourth aspect, there is provided a method of manufacturing a precision casting core which comprises immersing a sintered body of a fine casting core body mainly containing silica particles in a coating material containing a silica material and an alumina material, drying the sintered body, and heating the sintered body Sintered body for forming a cover layer on the surface of the investment casting core body comprises.

Gemäß einem fünften Aspekt wird in dem vierten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Feingusskerns bereitgestellt, in welchem das Siliziumdioxid-Material Siliziumdioxid-Sol ist und das Aluminiumoxid-Material Aluminiumoxid-Sol ist.According to a fifth aspect, in the fourth aspect, there is provided a method of manufacturing an investment casting core in which the silica material is silica sol and the alumina material is alumina sol.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Fließfähigkeit eines Verbundkörpers, welcher durch Hinzufügen eines aus kugelförmigen, ultrafeinen Partikeln bestehenden Siliziumdioxidstaubs zu grobkörnigen Siliziumdioxid-Partikeln erzeugt wurde, zu verbessern. Dementsprechend ist es möglich, den bei der Herstellung eines Kerns verwendeten Einspritzdruck zu verringern.According to the present invention, it is possible to improve the fluidity of a composite formed by adding a spherical ultrafine particulate silica dust to coarse silica particles. Accordingly, it is possible to reduce the injection pressure used in the production of a core.

Da die Deckschicht aus zwei Arten von Siliziumdioxid-Materialien mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern auf der Oberfläche des gesinterten Feingusskernkörpers ausgebildet wird, werden darüber hinaus die in der Oberfläche während des Sinterns gebildeten Löcher verschlossen. Dementsprechend besteht ein Effekt darin, dass ein Brechen des Kerns während des Gießens vermieden wird, indem die Festigkeit des Kerns verbessert wird und die Löcher verschlossen werden.Moreover, since the cover layer of two kinds of silica materials having different particle diameters is formed on the surface of the sintered investment core body, the holes formed in the surface during sintering are sealed. Accordingly, there is an effect that core breakage during casting is avoided by improving the strength of the core and closing the holes.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Festigkeit und der Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub in Beispiel 2 veranschaulicht. 1 Fig. 16 is a graph illustrating the relationship between the strength and the amount of added silica dust in Example 2.

2 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Festigkeit und der Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub in Beispiel 3 veranschaulicht. 2 Fig. 16 is a graph illustrating the relationship between the strength and the amount of added silica dust in Example 3.

3 ist ein Flussdiagramm, welches beispielhaft den Ablauf eines Gießverfahrens veranschaulicht. 3 FIG. 10 is a flowchart exemplifying the flow of a casting method. FIG.

4 ist ein Flussdiagramm, welches beispielhaft den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Formwerkzeugs veranschaulicht. 4 FIG. 4 is a flowchart exemplifying the flow of a method of manufacturing a molding tool. FIG.

5 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns veranschaulicht. 5 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a core. FIG.

6 ist eine schematische Perspektivdarstellung, welche einen Teil eines Metallformwerkzeugs veranschaulicht. 6 FIG. 12 is a schematic perspective view illustrating a part of a metal mold. FIG.

7 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Wachsmodells veranschaulicht. 7 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating a method of producing a wax model.

8 ist eine schematische Darstellung, welche eine Ausgestaltung der Aufbringung von Schlicker auf ein Wachsmodell veranschaulicht. 8th Figure 3 is a schematic diagram illustrating one embodiment of the application of slurry to a wax model.

9 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines äußeren Formwerkzeugs veranschaulicht. 9 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing an outer mold. FIG.

10 ist eine schematische Darstellung, welche einen Teilprozess des Verfahrens zur Herstellung eines Formwerkzeugs veranschaulicht. 10 is a schematic diagram illustrating a sub-process of the method for producing a mold.

11 ist eine schematische Darstellung, welche einen Teilprozess des Gießverfahrens veranschaulicht. 11 is a schematic representation illustrating a sub-process of the casting process.

12 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns gemäß Beispiel 2 veranschaulicht. 12 is a schematic diagram illustrating a method for producing a core according to Example 2.

13 ist ein Querschnittsstrukturdiagramm eines Feingusskerns. 13 is a cross-sectional structure diagram of a investment casting core.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die nachfolgende Beschreibung beschränkt. Ferner können die nachfolgend zu beschreibenden Komponenten eine von einem Fachmann ohne Weiteres ableitbare Komponente, eine Komponente mit im Wesentlichen gleicher Ausgestaltung, sowie eine sogenannte äquivalente Komponente umfassen.In the following the invention will be described in more detail with reference to the drawings. Moreover, the invention is not limited to the following description. Furthermore, the components to be described below may comprise a component readily derivable by a person skilled in the art, a component having a substantially identical configuration, and a so-called equivalent component.

Beispiel 1example 1

Der erfindungsgemäße Feingusskern wird erhalten, indem Siliziumdioxid-Partikel und Siliziumdioxidstaub (mit einem Partikeldurchmesser von 0.15 μm) unter Ausbildung des Feingusskernkörpers gemischt und gesintert werden.The investment casting core of the present invention is obtained by mixing and sintering silica particles and silica dust (having a particle diameter of 0.15 μm) to form the investment casting core body.

Die Siliziumdioxid-Partikel sind hierbei beispielsweise aus geschmolzenem Siliziumdioxid (SiO2), wie Quarzsand und Quarzmehl, gebildet.The silica particles are formed here, for example, from fused silica (SiO 2 ), such as quartz sand and quartz powder.

Der Kernkörper wird mittels eines bekannten Verfahrens hergestellt, wonach Siliziumdioxidstaub (mit einem Partikeldurchmesser von 0.15 μm) Siliziumdioxid-Partikeln, wie beispielsweise Quarzsand (220 Mesh (20 bis 70 μm) oder 350 Mesh (20 bis 40 μm)) oder einem durch Mischen von Quarzmehl (beispielsweise 800 Mesh (10 bis 20 μm)) und Quarzsand (beispielsweise 220 Mesh oder 350 Mesh) in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 hergestellten Gemisch, hinzugefügt wird, Wachs hinzugefügt wird, und das resultierende Produkt erwärmt und verknetet wird, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu erhalten.The core body is produced by a known method, whereby silica dust (having a particle diameter of 0.15 μm) silica particles such as quartz sand (220 mesh (20 to 70 μm) or 350 mesh (20 to 40 μm)) or by mixing Quartz flour (eg, 800 mesh (10 to 20 μm)) and quartz sand (for example, 220 mesh or 350 mesh) in a 1: 1 weight ratio mixture is added, wax is added, and the resulting product is heated and kneaded to this way to get a composite body.

Hierbei ist es wünschenswert, dass der Siliziumdioxidstaub einen Partikeldurchmesser von 0.05 bis 0.5 μm aufweist.Here, it is desirable that the silica dust has a particle diameter of 0.05 to 0.5 μm.

Wie in den nachfolgend beschriebenen Beispielen veranschaulicht ist, ist es hierbei wünschenswert, dass der mit Siliziumdioxid-Partikeln gemischte Siliziumdioxidstaub in einer Menge von 5 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 10 Gew.-% oder mehr, und stärker bevorzugt 20 Gew.-% oder mehr vorliegt. Dies liegt darin begründet, dass sich die Festigkeit des Kerns bei einem Gehalt von weniger als 5 Gew.-% nicht so stark verbessert.As illustrated in the examples described below, it is desirable that the silica dust mixed with silica particles be used in an amount of 5% by weight or more, preferably 10% by weight or more, and more preferably 20% by weight. % or more is present. This is because the strength of the core does not improve so much at less than 5% by weight.

Durch Spritzgießen des erhaltenen Verbundkörpers wird ein Kernpressling erhalten.By injection molding of the obtained composite body, a core compact is obtained.

Durch Ausführen einer Entfettungsbehandlung bei beispielsweise 600°C und einer Sinterbehandlung bei beispielsweise 1200°C wird im Anschluss daran ein Kernkörper erhalten.By performing a degreasing treatment at, for example, 600 ° C and a sintering treatment at, for example, 1200 ° C, a core body is subsequently obtained.

Es ist möglich, die Fließfähigkeit eines Verbundkörpers, welcher durch Hinzufügen eines aus kugelförmigen, ultrafeinen Partikeln bestehenden Siliziumdioxidstaubs zu grobkörnigen Siliziumdioxid-Partikeln erzeugt wurde, zu verbessern. Dementsprechend ist es möglich, den bei der Herstellung des Kerns verwendeten Einspritzdruck zu verringern.It is possible to improve the fluidity of a composite formed by adding a spherical ultrafine particulate silica dust to coarse silica particles. Accordingly, it is possible to reduce the injection pressure used in the production of the core.

<Testbeispiel 1><Test Example 1>

Es wird ein Testbeispiel beschrieben, welches den der Erfindung zugrunde liegenden Effekt der Fließfähigkeit verifiziert.A test example is described which verifies the flowability of the invention on which it is based.

Um die verbesserte Spritzgießbarkeit zu überprüfen, wurde ein Vergleichstest hinsichtlich der Fließfähigkeit des Verbundkörpers durchgeführt.In order to check the improved injection moldability, a comparative test was conducted on the flowability of the composite.

10 Gew.-% (thermoplastisches) Wachs wurde Siliziumdioxid-Partikeln (beispielsweise 220 Mesh) hinzugefügt und mit diesen verknetet, um auf diese Weise einen als Vergleichsverbundkörper fungierenden Verbundkörper zu erhalten.10 wt% (thermoplastic) wax was added to and kneaded with silica particles (for example, 220 mesh) to thereby obtain a composite body functioning as a comparative composite.

Siliziumdioxidstaub wurde mit Siliziumdioxid-Partikeln (beispielsweise 220 Mesh) in einem Gewichtsverhältnis von 9:1 gemischt, und sodann mit 10 Gew.-% (thermoplastischem) Wachs versetzt und verknetet, um auf diese Weise einen als Probenverbundkörper fungierenden Verbundkörper zu erhalten.Silica dust was mixed with silica particles (for example, 220 mesh) in a weight ratio of 9: 1, and then added with 10 wt% (thermoplastic) wax and kneaded, to thereby obtain a composite body functioning as a sample composite.

Der keinen Siliziumdioxidstaub enthaltende Vergleichsverbundkörper gemäß dem Stand der Technik und der Siliziumdioxidstaub enthaltende Probenverbundkörper wurden jeweils in eine Spritzgießvorrichtung eingespritzt, um sie auf diese Weise zu erwärmen und einzuspritzen. Zu jenem Zeitpunkt wurden ihre Drücke miteinander verglichen.The comparative composite body containing no silica dust according to the prior art and the silica dust-containing sample composite were each injected into an injection molding apparatus so as to be heated and injected. At that time their pressures were compared.

Wird der Druck des lediglich Siliziumdioxid-Partikel enthaltenden Vergleichsverbundkörpers gemäß dem Stand der Technik auf 100 gesetzt, beträgt der Druck des 10 Gew.-% an Siliziumdioxidstaub enthaltenden Probenverbundkörpers 85, womit verifiziert wurde, dass sich durch den Zusatz von Siliziumdioxidstaub der Widerstand im Probenverbundkörper verringert und die Fließfähigkeit verbessert wird.When the pressure of the prior art only comparative silica composite particle-containing body is set to 100, the pressure of the sample compound body containing 10% by weight of silica dust is 85 , which verifies that the addition of silica dust reduces the resistance in the sample composite and improves the flowability.

Da sich die Fließfähigkeit des Probenverbundkörpers verbessert, ist es dementsprechend möglich, den bei der Herstellung des Kerns verwendeten Einspritzdruck zu verringern. Darüber hinaus kann der Verbundkörper mit verbesserter Fließfähigkeit auf einen dünnen Pressling und auf einen komplexen Pressling aufgebracht werden.Accordingly, since the flowability of the sample composite improves, it is possible to reduce the injection pressure used in the production of the core. In addition, the composite body with improved flowability can be applied to a thin compact and to a complex compact.

<Testbeispiel 2> <Test Example 2>

Es wird ein Testbeispiel beschrieben, welches den der Erfindung zugrunde liegenden Effekt der Festigkeit zeigt.A test example is described, which shows the effect of the invention on which the strength is based.

In dem Testbeispiel wurden durch Hinzufügen von Wachs zu Gemischen, in welchen Quarzsand (220 Mesh: 20 bis 70 μm) jeweils mit 10 Gew.-%, 20 Gew.-%, 30 Gew.-% bzw. 40 Gew.-% an Siliziumdioxidstaub versetzt worden war, sowie Erwärmen und Kneten der Gemische Probenverbundkörper erhalten. Hierbei wurde ”RD-120” (Produktname), hergestellt von Tatsumori Ltd., als Quarzsand verwendet.In the test example, by adding wax to mixtures in which quartz sand (220 mesh: 20 to 70 μm) each having 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%, and 40 wt%, respectively Silica dust was added, and heating and kneading of the mixtures obtained sample composite. Herein, "RD-120" (product name) manufactured by Tatsumori Ltd. was used as quartz sand.

Durch Spritzgießen der erhaltenen Probenverbundkörper wurde jeweils ein Pressling erhalten.By injection molding of the sample composite bodies obtained, one compact each was obtained.

Als Testprobe wurde jeweils eine Probe mit einer Breite von 30 mm, einer Länge von 200 mm, und einer Dicke von 5 mm erhalten.As the test sample, a sample each having a width of 30 mm, a length of 200 mm and a thickness of 5 mm was obtained.

Durch Ausführen einer Entfettungsbehandlung bei 600°C und einer Sinterbehandlung bei 1200°C wurde im Anschluss daran für jeden der Probenverbundkörper eine Testprobe für einen Kernkörper erhalten.By performing a degreasing treatment at 600 ° C and a sintering treatment at 1200 ° C, a test sample for a core body was subsequently obtained for each of the sample composite bodies.

Die Festigkeit der erhaltenen Testproben wurde gemessen.The strength of the obtained test samples was measured.

Der Festigkeitstest wurde hierbei auf Basis von ”Biegefestigkeit von keramischen Massen (1981)” gemäß JIS R 1601 durchgeführt.The strength test was conducted on the basis of "Bending strength of ceramic compositions (1981)" in accordance with JIS R 1601.

Das Testergebnis für Testbeispiel 2 ist in 1 veranschaulicht. 1 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Festigkeit und der Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub in Testbeispiel 2 veranschaulicht.The test result for Test Example 2 is in 1 illustrated. 1 Fig. 16 is a graph illustrating the relationship between the strength and the amount of added silica dust in Test Example 2.

Wie in 1 veranschaulicht ist, erhöhte sich bei einer Erhöhung der Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub auf 20 Gew.-% die Biegefestigkeit. Bei Zugabe einer Menge von 20 Gew.-% oder mehr an Siliziumdioxidstaub war die Verbesserung des Festigkeitsgrads darüber hinaus gering.As in 1 When the amount of silica dust added is increased to 20% by weight, flexural strength increased. Moreover, when adding 20% by weight or more of silica dust, the improvement of the strength level was poor.

Aufgrund von Bedenken, dass sich die zum Auflösen des Kerns in einer Alkalilösung benötigte Zeit aufgrund der Verwendung eines gemischten Siliziumdioxidstaubs aus feinen Partikeln, welcher sich im Falle des Einsatzes zu hoher Mengen weiter verdichten würde, möglicherweise erhöht, wurde demzufolge verifiziert, dass für eine Verbesserung der Festigkeit des Kerns die Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, und bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, betragen muss.Accordingly, because of concerns that the time required to dissolve the core in an alkali solution may increase due to the use of a mixed fine particle silica fume which would further densify in the case of use, it has been verified that there is an improvement the strength of the core, the amount of added silica dust must be 5 wt% to 30 wt%, and preferably 10 wt% to 30 wt%.

Da der Verbundkörper durch Hinzufügen eines aus kugelförmigen, ultrafeinen Partikeln bestehenden Siliziumdioxidstaubs zu grobkörnigen Siliziumdioxid-Partikeln erzeugt wird, verdichtet sich die Kernstruktur, und verbessert sich somit die Biegefestigkeit.As the composite is made into coarse-grained silica particles by adding a silica-dust spherical particles of ultrafine particles, the core structure is densified to improve the bending strength.

<Testbeispiel 3><Test Example 3>

In Anlehnung an Testbeispiel 2 wurde ein Biegetest durchgeführt, wobei stattdessen Quarzsandpartikel mit einer Größe von 350 Mesh (20 bis 40 μm) verwendet wurden.Following Test Example 2, a bending test was conducted using silica mesh particles having a size of 350 mesh (20 to 40 μm) instead.

Das Testergebnis für Testbeispiel 3 ist in 2 veranschaulicht. 2 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Festigkeit und der Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub in Testbeispiel 3 veranschaulicht.The test result for Test Example 3 is in 2 illustrated. 2 Fig. 16 is a graph illustrating the relationship between the strength and the amount of added silica dust in Test Example 3.

Da der Quarzsand feiner war als jener von Testbeispiel 2, war der anfängliche Wert für die Biegefestigkeit hoch, wie in 2 veranschaulicht ist. Bei einer Erhöhung der Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub auf 20 Gew.-% erhöhte sich darüber hinaus die Biegefestigkeit. Bei Zugabe einer Menge von 30 Gew.-% oder mehr an Siliziumdioxidstaub war die Verbesserung des Festigkeitsgrads indessen gering. Dementsprechend wurde in 2 verifiziert, dass für eine Verbesserung der Festigkeit des Kerns die Menge an zugesetztem Siliziumdioxidstaub 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, und bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, betragen muss.Since the quartz sand was finer than that of Test Example 2, the initial value for flexural strength was high as in 2 is illustrated. Moreover, when the amount of added silica dust was increased to 20% by weight, the bending strength increased. However, when adding 30% by weight or more of silica dust, the improvement in the degree of strength was poor. Accordingly, in 2 verifies that in order to improve the strength of the core, the amount of added silica dust must be 5 wt% to 30 wt%, and preferably 10 wt% to 30 wt%.

Nachfolgend wird ein Gießverfahren beschrieben, welches ein Formwerkzeug mit einem darin angeordneten Feingusskern der Erfindung nutzt.Hereinafter, a casting method will be described, which uses a molding tool with an investment casting core of the invention arranged therein.

3 ist ein Flussdiagramm, welches beispielhaft einen Ablauf des Gießverfahrens veranschaulicht. Das Gießverfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der in 3 veranschaulichte Prozess kann hierbei vollständig automatisiert durchgeführt werden, oder er kann von den die einzelnen Vorrichtungen bedienenden Personen prozessangepasst durchgeführt werden. In dem Gießverfahren der Ausführungsform wird ein Formwerkzeug hergestellt (Schritt S1). Das Formwerkzeug kann vorab hergestellt werden, oder es kann bei jedem Vergießen hergestellt werden. 3 FIG. 10 is a flowchart exemplifying a flow of the casting method. FIG. The casting method will be described below with reference to 3 described. The in 3 In this case, the process illustrated can be carried out completely automatically, or it can be performed by the the individual devices operating persons are performed process adapted. In the casting method of the embodiment, a molding tool is manufactured (step S1). The molding tool can be prepared in advance, or it can be made at every molding.

Unter Bezugnahme auf die 4 bis 10 wird nachfolgend das Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs der mittels des Prozesses von Schritt S1 beschriebenen Ausführungsform beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, welches beispielhaft den Ablauf des Verfahrens zur Herstellung eines Formwerkzeugs veranschaulicht. Der in 4 veranschaulichte Prozess kann hierbei vollständig automatisiert durchgeführt werden, oder er kann von den die einzelnen Vorrichtungen bedienenden Personen prozessangepasst durchgeführt werden.With reference to the 4 to 10 For example, the method of manufacturing a mold of the embodiment described by the process of step S1 will be described below. 4 FIG. 10 is a flowchart exemplifying the flow of the method of manufacturing a molding tool. FIG. The in 4 In this case, the illustrated process can be carried out completely automatically, or it can be performed by the persons operating the individual devices in a process-adapted manner.

In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs wird ein Kern hergestellt (Schritt S12). Der Kern weist eine Form auf, welche dem Hohlraum im Inneren des unter Verwendung des Formwerkzeugs hergestellten Metallgusses entspricht. Da der Kern in einem Bereich angeordnet ist, welcher dem Hohlraum im Inneren des Metallgusses entspricht, ist es somit möglich, ein Einfließen des als Gussmetall fungierenden Metalls während des Gießens zu verhindern. Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung eines Kerns unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.In the method of manufacturing a molding tool, a core is manufactured (step S12). The core has a shape corresponding to the cavity inside the metal casting produced using the mold. Thus, since the core is disposed in a region corresponding to the cavity inside the metal casting, it is possible to prevent inflow of the metal functioning as casting metal during casting. Hereinafter, the method of manufacturing a core will be described with reference to FIG 5 described.

5 ist eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zur Herstellung eines Kerns veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht ist, wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Kerns ein Metallformwerkzeug 12 hergestellt (Schritt S101). Das Metallformwerkzeug 12 ist derart geformt, dass ein dem Kern entsprechender Bereich als Hohlraum ausgebildet ist. Ein als Hohlraum ausgebildeter Bereich des Kerns wird zu einem konvexen Bereich 12a. Obgleich es in dem Querschnitt des Metallformwerkzeugs 12 gemäß 5 veranschaulicht ist, ist das Metallformwerkzeug 12 darüber hinaus derart geformt, dass neben einer Öffnung zum Einspritzen eines Materials in einen Zwischenraum oder einem Loch zum Freisetzen von Luft grundsätzlich ein weiterer Bereich, welcher die gesamte Begrenzungsfläche eines dem Kern entsprechenden Bereichs umfasst, als Hohlraum ausgebildet ist. In dem Verfahren zum Gießen eines Formwerkzeugs wird über die Öffnung zum Einspritzen eines Materials in den Zwischenraum des Metallformwerkzeugs 12 ein keramischer Schlicker 16 in das Metallformwerkzeug 12 eingespritzt, wie anhand eines Pfeils 14 angedeutet ist. Insbesondere wird ein Kern 18 durch sogenanntes Spritzgießen hergestellt, indem der keramische Schlicker 16 in das Metallformwerkzeug 12 eingespritzt wird. Im Anschluss an die Herstellung des Kerns 18 im Inneren des Metallformwerkzeugs 12 wird der Kern 18 in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs vom Metallformwerkzeug 12 abgetrennt, und der abgetrennte Kern 18 wird in einem Verbrennungsofen 20 gesintert. Auf diese Weise wird der aus Keramik gebildete Kern 18 gesintert und gehärtet (Schritt S102). 5 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating the method of producing a core. As in 5 In the method of manufacturing a core, a metal mold is illustrated 12 manufactured (step S101). The metal mold 12 is formed such that an area corresponding to the core is formed as a cavity. A cavity-formed portion of the core becomes a convex portion 12a , Although it is in the cross-section of the metal mold 12 according to 5 is illustrated is the metal mold 12 moreover, shaped such that, in addition to an opening for injecting a material into a space or a hole for releasing air, basically another area, which includes the entire boundary surface of a region corresponding to the core, is formed as a cavity. In the method of casting a mold, over the opening for injecting a material into the gap of the metal mold 12 a ceramic slip 16 into the metal mold 12 injected, as with an arrow 14 is indicated. In particular, it becomes a core 18 produced by so-called injection molding, by the ceramic slip 16 into the metal mold 12 is injected. Following the production of the core 18 inside the metal mold 12 becomes the core 18 in the method of manufacturing a mold from the metal mold 12 separated, and the severed core 18 is in a combustion furnace 20 sintered. In this way, the core formed of ceramic 18 sintered and hardened (step S102).

Im Anschluss an die Herstellung des Kerns 18 wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs ein äußeres Metallformwerkzeug hergestellt (Schritt S14). Das äußere Metallformwerkzeug weist eine Form auf, dessen innere Begrenzungsoberfläche der äußeren Begrenzungsoberfläche des Metallgusses entspricht. Das Metallformwerkzeug kann aus Metall oder aus Keramik gebildet sein. 6 ist eine schematische Perspektivdarstellung, welche einen Teil des Metallformwerkzeugs veranschaulicht. In dem in 6 veranschaulichten Metallformwerkzeug 22a entspricht eine auf der inneren Begrenzungsoberfläche ausgebildete Vertiefung der äußeren Begrenzungsoberfläche des Metallgusses. Darüber hinaus ist in 6 lediglich das Metallformwerkzeug 22a veranschaulicht; allerdings wird zusätzlich ein weiteres, dem Metallformwerkzeug 22a entsprechendes Metallformwerkzeug in einer Ausrichtung hergestellt, in welcher die auf der inneren Begrenzungsoberfläche ausgebildete Vertiefung derart bedeckt ist, dass sie mit dem Metallformwerkzeug 22a übereinstimmt.Following the production of the core 18 For example, in the method of manufacturing a mold, an outer metal mold is produced (step S14). The outer metal mold has a shape whose inner boundary surface corresponds to the outer boundary surface of the metal casting. The metal mold may be formed of metal or ceramic. 6 is a schematic perspective view illustrating a part of the metal mold. In the in 6 illustrated metal mold 22a corresponds to a formed on the inner boundary surface recess of the outer boundary surface of the metal casting. In addition, in 6 only the metal mold 22a illustrated; however, in addition, another, the metal mold 22a corresponding metal mold made in an orientation in which the recess formed on the inner boundary surface is covered so that it with the metal mold 22a matches.

In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs wird, wenn zwei Metallformwerkzeuge miteinander kombiniert werden, ein Formwerkzeug erhalten, dessen innere Begrenzungsoberfläche der äußeren Begrenzungsoberfläche des Metallgusses entspricht.In the method of manufacturing a mold, when two metal molds are combined together, a mold is obtained whose inner boundary surface corresponds to the outer boundary surface of the metal mold.

Im Anschluss an die Herstellung des äußeren Metallformwerkzeugs wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs ein Wachsmodell (ein Wachsformwerkzeug) hergestellt (Schritt S16). Nachfolgend wird dieses Verfahren unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Wachsmodells veranschaulicht. In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs wird der Kern 18 an einer vorbestimmten Stelle in dem Metallformwerkzeug 22a angeordnet (Schritt S110). Im Anschluss daran bedeckt ein dem Metallformwerkzeug 22a entsprechendes Metallformwerkzeug 22b die mit der Vertiefung versehene Oberfläche des Metallformwerkzeugs 22a, während gleichzeitig die Begrenzungsfläche des Kerns 18 von den Metallformwerkzeugen 22a und 22b umschlossen wird, so dass der Kern 18 und die Metallformwerkzeuge 22a und 22b einen Zwischenraum 24 bilden. In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs wird sodann begonnen, Wachs 28 aus einer mit dem Zwischenraum 24 verbundenen Leitung in den Zwischenraum 24 einzuspritzen, wie anhand eines Pfeils 26 angedeutet ist (Schritt S112). Das Wachs 28 ist hierbei ein Material, beispielsweise ein Wachs, dessen Schmelzpunkt vergleichsweise niedrig ist, und welches erwärmt und bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher geschmolzen wird. In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs wird das Wachs 28 in den gesamten Bereich des Zwischenraums 24 eingefüllt (Schritt S113). Durch Aushärten des Wachses 28 wird anschließend ein Wachsmodell 30 erzeugt, in welchem das Wachs 28 die Begrenzungsfläche des Kerns 18 umschließt. Das Wachsmodell 30 ist derart geformt, dass ein im Wesentlichen aus dem Wachs 28 gebildeter Bereich, welcher die gleiche Form wie der zu erzeugende Metallguss aufweist, ausgebildet wird. In dem Verfahren zur Herstellung eines Metallgusses wird das Wachsmodell 30 anschließend von den Metallformwerkzeugen 22a und 22b abgetrennt, und es wird ein Gießtrichter 32 hieran angebracht (Schritt S114). Der Gießtrichter 32 stellt eine Öffnung dar, über welche als Schmelzmetall fungierendes geschmolzenes Metall während des Gießens eingeführt wird. In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs wird das Wachsmodell 30, welches den Kern 18 beinhaltet und aus dem die gleiche Form wie der Metallguss aufweisenden Wachs 28 gebildet ist, wie vorstehend beschrieben hergestellt.Subsequent to the production of the outer metal mold, in the method of manufacturing a mold, a wax model (a wax mold) is prepared (step S16). Hereinafter, this method will be described with reference to 7 described. 7 Fig. 12 is a schematic diagram illustrating a method of producing a wax model. In the method of manufacturing a molding tool, the core becomes 18 at a predetermined location in the metal mold 22a arranged (step S110). After that, one covers the metal mold 22a corresponding metal mold 22b the recessed surface of the metal mold 22a while at the same time the boundary surface of the core 18 from metal mold tools 22a and 22b is enclosed, so the core 18 and the metal molds 22a and 22b a gap 24 form. In the process of making a mold, wax is then started 28 from one with the gap 24 connected line in the interspace 24 to inject, as with an arrow 26 is indicated (step S112). The wax 28 Here, a material, such as a wax, whose melting point is comparatively low, and which is heated and melted at a predetermined temperature or higher. In the method of manufacturing a mold, the wax becomes 28 in the entire area of the gap 24 filled (step S113). By curing the wax 28 then becomes a wax model 30 produced, in which the wax 28 the boundary surface of the core 18 encloses. The wax model 30 is shaped so that it is essentially made of wax 28 formed region which has the same shape as the metal casting to be produced is formed. In the process of making a metal casting, the wax model becomes 30 then from the metal molds 22a and 22b separated, and it becomes a sprue 32 attached thereto (step S114). The sprue 32 represents an opening through which molten metal functioning as a molten metal is introduced during casting. In the method of manufacturing a mold, the wax model becomes 30 which is the core 18 includes and from the same shape as the metal casting having wax 28 is formed as described above.

Im Anschluss an die Herstellung des Wachsmodells 30 erfolgt in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs eine Aufbringung von Schlicker (Tauchen) (Schritt S18). 8 ist eine schematische Darstellung, welche eine Ausgestaltung der Aufbringung von Schlicker auf ein Wachsmodell veranschaulicht. 9 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Herstellung eines äußeren Formwerkzeugs veranschaulicht. Wie in 8 veranschaulicht ist, wird das Wachsmodell 30 in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs in einen mit Schlicker 40 befüllten Lagerbereich 41 getaucht, und wird aus diesem zwecks Trocknung wieder herausgezogen (Schritt S19). Auf diese Weise kann eine Primärschicht 101A auf der Oberfläche des Wachsmodells 30 ausgebildet werden.Following the production of the wax model 30 In the method of manufacturing a molding tool, slurry application (dipping) is performed (step S18). 8th Figure 3 is a schematic diagram illustrating one embodiment of the application of slurry to a wax model. 9 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing an outer mold. FIG. As in 8th is illustrated, the wax model 30 in the process of making a mold into a slurry 40 filled storage area 41 dipped, and is withdrawn therefrom for drying (step S19). In this way, a primary layer 101A on the surface of the wax model 30 be formed.

Der in Schritt S18 aufgebrachte Schlicker ist hierbei ein Schlicker, welcher direkt auf das Wachsmodell 30 aufgebracht wird. Als Schlicker 40 wird ein durch Dispergieren von ausschließlich ultrafeinen Aluminiumoxid-Partikeln erhaltener Schlicker verwendet. In dem Schlicker 40 ist es wünschenswert, hitzebeständige Mikropartikel, beispielsweise Zirkonoxid mit etwa 350 Mesh, als Mehl zu verwenden. Ferner ist es wünschenswert, eine Polycarbonsäure als Dispergiermittel zu verwenden. Ferner ist es wünschenswert, dem Schlicker 40 eine kleine Menge, beispielsweise 0.01%, an Entschäumungsmittel (einem Siliziummaterial) oder an einem die Benetzbarkeit steigernden Mittel hinzuzufügen. Sofern dem Schlicker das die Benetzbarkeit steigernde Mittel hinzugefügt wird, so ist es möglich, die Hafteigenschaft des Schlickers 40 an das Wachsmodell 30 zu verbessern.The slip applied in step S18 is in this case a slip which directly onto the wax model 30 is applied. As a slip 40 a slip obtained by dispersing exclusively ultrafine alumina particles is used. In the slip 40 For example, it is desirable to use refractory microparticles, such as about 350 mesh zirconia, as flour. Further, it is desirable to use a polycarboxylic acid as a dispersant. Further, it is desirable to the slurry 40 Add a small amount, for example 0.01%, of defoamer (a silicon material) or of a wettability enhancing agent. If the wettability enhancing agent is added to the slip, it is possible to increase the adhesive property of the slip 40 to the wax model 30 to improve.

Wie in 8 veranschaulicht ist, erfolgt die Aufbringung von Schlicker (Tauchen) auf das die Primärschicht (den ersten getrockneten Film) 101A aufweisende Wachsmodell in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs durch Aufbringen und Trocknen des Schlickers 40 (Schritt S20). Wie in 9 veranschaulicht ist, wird anschließend stuckiert, wobei aus Zirkonoxid bestehende Stuckkörner (mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0.8 mm) als Stuckmaterial 54 auf die Oberfläche des feuchten Schlickers gestreut werden (Schritt S21). Im Anschluss daran wird eine Schicht des feuchten Schlickers, auf dessen Oberfläche das Stuckmaterial 54 haftet, getrocknet, um auf diese Weise eine erste Unterstützungsschicht (einen zweiten getrockneten Film) 104-1 auf der Primärschicht (dem ersten getrockneten Film) 101A auszubilden (Schritt S22).As in 8th is illustrated, the application of slurry (dipping) is carried out on the primary layer (the first dried film) 101A wax model in the process of making a mold by applying and drying the slurry 40 (Step S20). As in 9 is then stuccoed, consisting of zirconia stucco grains (with a mean particle diameter of 0.8 mm) as stucco material 54 are sprinkled on the surface of the wet slurry (step S21). Following this is a layer of moist slurry, on the surface of which is the stucco material 54 adheres, dried, to thereby form a first backing layer (a second dried film) 104-1 on the primary layer (the first dried film) 101A form (step S22).

Es wird bestimmt, ob der zur Ausbildung der ersten Unterstützungsschicht (des zweiten getrockneten Films) 104-1 verwendete Prozess mehrere Male wiederholt wird (beispielsweise n: 6 bis 10 Mal) (Schritt S23). Die n-te Unterstützungsschicht 104-n wird in einer vorbestimmten Anzahl (n) laminiert (Schritt S23: Ja), so dass ein als äußeres Formwerkzeug fungierender getrockneter Pressling 106A gebildet wird, welcher die Dicke einer mehrschichtigen Unterstützungsschicht 105A von beispielsweise 10 mm aufweist.It is determined whether or not to form the first supporting layer (the second dried film) 104-1 used process is repeated several times (for example, n: 6 to 10 times) (step S23). The nth support layer 104-n is laminated in a predetermined number (n) (step S23: Yes), so that a dried compact acting as an outer mold becomes 106A which is the thickness of a multilayer backing layer 105A of for example 10 mm.

Im Anschluss an die Herstellung eines mit einer Vielzahl von Schichten bestehend aus der Primärschicht 101A und der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A versehenen getrockneten Presslings 106A wird der getrocknete Pressling 106A in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs einer Wärmebehandlung unterzogen (Schritt S24). Im Einzelnen wird das zwischen dem äußeren Formwerkzeug und dem Kern befindliche Wachs entfernt, und das äußere Formwerkzeug und der Kern werden gesintert. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10 ist eine schematische Darstellung, welche einen Teilprozess des Verfahrens zur Herstellung eines Formwerkzeugs veranschaulicht. Wie in Schritt S130 veranschaulicht ist, wird der als äußeres Formwerkzeug fungierende, mit einer Vielzahl von Schichten bestehend aus der Primärschicht 101A und der mehrlagigen Unterstützungsschicht 105A versehene getrocknete Pressling 106A in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs in einem Autoklav 60 erwärmt. Der Autoklav 60 erwärmt das Wachsmodell 30 im Inneren des getrockneten Presslings 106A, indem er unter Druck stehenden Dampf in letzteren einführt. Auf diese Weise wird das das Wachsmodell 30 bildende Wachs geschmolzen, so dass geschmolzenes Wachs 62 aus einem von dem getrockneten Pressling 106A umschlossenen Zwischenraum 64 abgeführt wird.Following the preparation of one with a plurality of layers consisting of the primary layer 101A and the multilayer support layer 105A provided dried compact 106A becomes the dried compact 106A in the process for producing a molding tool, subjected to a heat treatment (step S24). Specifically, the wax between the outer mold and the core is removed, and the outer mold and the core are sintered. This will be explained below with reference to 10 described. 10 is a schematic diagram illustrating a sub-process of the method for producing a mold. As illustrated in step S130, the one acting as an outer mold becomes a plurality of layers consisting of the primary layer 101A and the multilayer support layer 105A provided dried compact 106A in the process of making a mold in an autoclave 60 heated. The autoclave 60 heats the wax model 30 inside the dried compact 106A by introducing pressurized steam into the latter. In this way, this becomes the wax model 30 forming wax melted, leaving molten wax 62 from one of the dried compact 106A enclosed space 64 is dissipated.

Da das geschmolzene Wachs 62 aus dem Zwischenraum 64 abgeführt wird, wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs ein Formwerkzeug 72 erzeugt, in welchem der Zwischenraum 64 in einem mit Wachs befüllten Bereich zwischen dem Kern 18 und dem als äußeres Formwerkzeug fungierenden getrockneten Pressling 106A ausgebildet wird, wie in Schritt S131 veranschaulicht ist. Wie in Schritt S132 veranschaulicht ist, wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs anschließend das mit dem Zwischenraum 64 zwischen dem Kern 18 und dem als äußeres Formwerkzeug fungierenden getrockneten Pressling 106A versehene Formwerkzeug 72 mittels eines Verbrennungsofens 70 erwärmt. Auf diese Weise wird aus dem Formwerkzeug 72 eine in dem als äußeres Formwerkzeug fungierenden getrockneten Pressling 106A enthaltene überflüssige Komponente oder Feuchtigkeitskomponente entfernt, und das Formwerkzeug wird zwecks Ausbildung des äußeren Formwerkzeugs 61 gesintert und gehärtet. In dem Verfahren zur Herstellung eines Metallgusses wird das Formwerkzeug 72 wie vorstehend beschrieben hergestellt.Because the melted wax 62 from the gap 64 is discharged, is in the process for producing a mold, a molding tool 72 generated, in which the gap 64 in a wax filled area between the core 18 and the dried molding acting as the outer mold 106A is formed as illustrated in step S131. As illustrated in step S132, in the method of manufacturing a molding tool, the space is subsequently used 64 between the core 18 and as an outer mold acting dried compact 106A provided mold 72 by means of a combustion furnace 70 heated. This way, out of the mold 72 one in the acting as an outer mold dried compact 106A removed superfluous component or moisture component, and the mold is used to form the outer mold 61 sintered and hardened. In the method of producing a metal casting, the molding tool becomes 72 prepared as described above.

Das Gießverfahren wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 11 durchgehend beschrieben. 11 ist eine schematische Darstellung, welche einen Teilprozess des Gießverfahrens veranschaulicht. Im Anschluss an die Herstellung des Formwerkzeugs in Schritt S1 wird das Formwerkzeug in dem Gießverfahren vorgewärmt (Schritt S2). Hierbei wird das Formwerkzeug beispielsweise in einen Ofen (einen Vakuumofen und einen Verbrennungsofen) gestellt und auf einen Bereich von 800°C bis 900°C erwärmt. Aufgrund der Vorerwärmungsbehandlung ist es möglich, ein Brechen des Formwerkzeugs zu vermeiden, wenn geschmolzenes Metall (Schmelzmetall) zur Herstellung eines Metallgusses in das Formwerkzeug eingespritzt wird.The casting method is described with reference to 3 to 11 described throughout. 11 is a schematic representation illustrating a sub-process of the casting process. Following the manufacture of the mold in step S1, the mold is preheated in the casting process (step S2). Here, the mold is placed, for example, in a furnace (a vacuum furnace and a combustion furnace) and heated to a range of 800 ° C to 900 ° C. Due to the preheating treatment, it is possible to avoid breaking of the mold when molten metal (molten metal) is injected into the mold to make a metal mold.

Im Anschluss an die Vorerwärmung des Formwerkzeugs wird in dem Gießverfahren das Vergießen durchgeführt (Schritt S3). Wie in Schritt S140 von 11 veranschaulicht ist, bedeutet dies, dass geschmolzenes Metall 80, d. h. ein Rohmaterial (beispielsweise Stahl) eines geschmolzenen Gussmetalls, aus der Öffnung des Formwerkzeugs 72 in eine Lücke zwischen dem äußeren Formwerkzeug 61 und dem Kern 18 eingespritzt wird.Following the preheating of the molding tool, potting is performed in the casting process (step S3). As in step S140 of FIG 11 is illustrated, this means that molten metal 80 ie, a raw material (eg steel) of a molten cast metal, from the opening of the mold 72 in a gap between the outer mold 61 and the core 18 is injected.

Im Anschluss an die Verfestigung des in das Formwerkzeug 72 eingegossenen geschmolzenen Metalls 80 wird in dem Gießverfahren das äußere Formwerkzeug 61 entfernt (Schritt S4). Wie in Schritt S141 von 11 veranschaulicht ist, bedeutet dies, dass das äußere Formwerkzeug 61, nachdem der Metallguss 90 durch Verfestigen des geschmolzenen Metalls im Inneren des Formwerkzeugs 72 erhalten wurde, zerkleinert wird, um als Fragment 61a vom Metallguss 90 abgetrennt zu werden.Following the solidification of the in the mold 72 poured molten metal 80 In the casting process, the outer mold becomes 61 removed (step S4). As in step S141 of FIG 11 is illustrated, this means that the outer mold 61 after the metal casting 90 by solidifying the molten metal inside the mold 72 was obtained, is crushed, as a fragment 61a from metal casting 90 to be disconnected.

Im Anschluss an die Abtrennung des äußeren Formwerkzeugs 61 vom Metallguss 90 wird in dem Gießverfahren der Kernentfernungsprozess durchgeführt (Schritt S5). Wie in Schritt S142 von 11 veranschaulicht ist, bedeutet dies, dass durch Einbringen des Metallgusses 90 in einen Autoklav 92 ein Kernentfernungsprozess durchgeführt wird. Der Kern 18 im Inneren des Metallgusses 90 wird sodann geschmolzen, und ein geschmolzener Kern 94 wird aus dem Inneren des Metallgusses 90 abgeführt. Hierbei wird der Metallguss 90 im Inneren des Autoklavs 92 in eine Alkalilösung getaucht und wird wiederholt einer Druckerhöhung und einer Druckerniedrigung ausgesetzt, um den geschmolzenen Kern 94 aus dem Metallguss 90 abzuführen.Following the separation of the outer mold 61 from metal casting 90 In the casting method, the core removal process is performed (step S5). As in step S142 of FIG 11 is illustrated, this means that by introducing the metal casting 90 in an autoclave 92 a core removal process is performed. The core 18 inside the metal casting 90 is then melted, and a molten core 94 is from inside the metal casting 90 dissipated. This is the metal casting 90 inside the autoclave 92 immersed in an alkali solution and repeatedly subjected to pressure increase and pressure lowering around the molten core 94 from the metal casting 90 dissipate.

Im Anschluss an die Durchführung des Kernentfernungsprozesses wird in dem Gießverfahren eine Nachbehandlung durchgeführt (Schritt S6). Dies bedeutet, dass eine Nachbehandlung der Oberfläche oder des Inneren des Metallgusses 90 erfolgt. Ferner wird in dem Gießverfahren im Rahmen der Nachbehandlung die Qualität des Metallgusses überprüft. Wie in Schritt S143 von 11 veranschaulicht ist, kann auf diese Weise ein Metallguss 100 hergestellt werden.Subsequent to performing the core removal process, a post-treatment is performed in the casting process (step S6). This means that an aftertreatment of the surface or the interior of the metal casting 90 he follows. Furthermore, in the casting process during the aftertreatment, the quality of the metal casting is checked. As in step S143 of FIG 11 can be illustrated in this way a metal casting 100 getting produced.

In dem Gießverfahren der Ausführungsform wird der Metallguss durch Herstellung des Formwerkzeugs mittels des vorstehend beschriebenen Wachsausschmelzgießverfahrens unter Verwendung eines Wachses hergestellt. In dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs, dem Gießverfahren, sowie dem Formwerkzeug der Ausführungsform ist das als Außenbereich des Formwerkzeugs fungierende äußere Formwerkzeug hierbei als mehrlagige Struktur ausgebildet, in welcher die Primärschicht (der als Primärschicht fungierende erste getrocknete Film) 101A infolge der Verwendung eines Schlickers aus ultrafeinen Aluminiumoxid-Partikeln als innere Begrenzungsoberfläche ausgebildet ist und die mehrlagige Unterstützungsschicht 105A auf der Außenseite der Primärschicht 101A ausgebildet ist.In the casting method of the embodiment, the metal casting is produced by producing the molding tool by the above-described lost wax casting method using a wax. In the method of manufacturing a mold, the casting method, and the mold of the embodiment, the outer mold functioning as the outer portion of the mold is hereby formed as a multi-layered structure in which the primary layer (the first dried film functioning as the primary layer) 101A formed as an inner boundary surface due to the use of a slurry of ultrafine alumina particles and the multilayer support layer 105A on the outside of the primary layer 101A is trained.

Als Feingussprodukte gemäß der Erfindung können neben der Gasturbinenschaufel beispielhaft eine Gasturbinenleitschaufel, eine Gasturbinenbrennkammer, ein Gasturbinenspaltring, oder dergleichen genannt werden.As the investment casting product according to the invention, besides the gas turbine blade, there may be exemplified a gas turbine nozzle, a gas turbine combustor, a gas turbine pipe ring, or the like.

Beispiel 2Example 2

Als nächstes wird ein zweiter Feingusskern beschrieben. 13 ist ein Querschnittsstrukturdiagramm eines Feingusskerns.Next, a second investment casting core will be described. 13 is a cross-sectional structure diagram of a investment casting core.

Ein Feingusskern gemäß der Erfindung wird durch Ausbilden einer Deckschicht aus zwei Arten von Siliziumdioxid-Materialien mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern auf einer Oberfläche eines gesinterten, hauptsächlich Siliziumdioxid-Partikel enthaltenden Feingusskernkörpers (nachfolgend als ”Kernkörper” bezeichnet) erhalten.An investment casting core according to the invention is obtained by forming a covering layer of two kinds of silica materials having different particle diameters on a surface of a sintered main casting core body mainly containing silica particles (hereinafter referred to as "core body").

Wie im oberen Teil der Querschnittsdarstellung des als Sinterkörper fungierenden, in 13 veranschaulichten Kernkörpers veranschaulicht ist, wird während des Sinterns eine Vielzahl von Löchern 18c in einer Oberfläche 18b eines Kernkörpers 18a ausgebildet.As in the upper part of the cross-sectional representation of acting as a sintered body, in 13 illustrated core body becomes, during sintering, a plurality of holes 18c in a surface 18b a core body 18a educated.

Wie im unteren Teil von 13 veranschaulicht ist, werden die in der Oberfläche 18b ausgebildeten Löcher 18c im Rahmen der Erfindung durch Überziehen der Löcher 18c mit einer Deckschicht 19a verschlossen. As in the lower part of 13 Illustrated are those in the surface 18b trained holes 18c in the context of the invention by coating the holes 18c with a cover layer 19a locked.

In diesem Beispiel wird die Deckschicht 19a auf der Oberfläche 18b des als Sinterkörper fungierenden Kernkörpers 18a durch Mischen und Sintern der in Beispiel 1 erhaltenen Siliziumdioxid-Partikel mit Siliziumdioxidstaub (mit einem Partikeldurchmesser von 0.15 μm) ausgebildet.In this example, the cover layer becomes 19a on the surface 18b of the core body functioning as a sintered body 18a formed by mixing and sintering the obtained in Example 1 silica particles with silica dust (with a particle diameter of 0.15 microns).

In der Deckschicht 19a werden beispielsweise zwei Arten von Siliziumdioxid-Materialien mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern verwendet.In the top layer 19a For example, two types of silica materials having different particle diameters are used.

Bei den zwei Arten von Siliziumdioxid-Materialien mit unterschiedlichen Partikeldurchmessern wird hierbei Siliziumdioxid-Sol (30 Gew.-% SiO2) als erstes Material verwendet, und wird Siliziumdioxidstaub (mit einem Partikeldurchmesser von 0.15 μm) als zweites Material verwendet.In the two types of silica materials having different particle diameters, silica sol (30 wt% SiO 2 ) is used as the first material, and silica dust (having a particle diameter of 0.15 μm) is used as the second material.

Im Rahmen der Erfindung wird ein aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehender Schlicker durch Hinzufügen von Siliziumdioxidstaub zu und Dispergieren des Siliziumdioxidstaubs in Siliziumdioxid-Sol hergestellt.In the invention, a slurry consisting of silica sol and silica dust is prepared by adding silica dust and dispersing the silica dust in silica sol.

Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub werden hierbei in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 bis 4:1 miteinander gemischt. Bei der Menge an Siliziumdioxid-Mikropartikeln in dem Siliziumdioxid-Sol, welches in dem aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehenden, in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 verkneteten Schlicker enthalten ist, war das Verhältnis von Feststoffgehalt des Sols zu Siliziumdioxidstaub auf einen Wert von 30:50 eingestellt.Silica sol and silica dust are mixed together in a weight ratio of 1: 1 to 4: 1. In the amount of silica microparticles in the silica sol contained in the slurry consisting of silica sol and silica dust kneaded in a weight ratio of 2: 1, the ratio of solid content of the sol to silica dust was 30 : 50 set.

Der gesinterte Kernkörper 18a wird in den aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehenden Schlicker getaucht und zu einem späteren Zeitpunkt wieder aus diesem herausgezogen, um die aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub erzeugte Deckschicht 19a auf der Oberfläche des Kernkörpers 18a auszubilden. Im Rahmen der Ausbildung der Deckschicht 19a dringt die Schlickerkomponente auch in die Löcher 18c auf der Oberfläche des Kerns ein, weshalb sich nach der Trocknung des Kernkörpers eine aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub gebildete Komponente auch in den Löchern des Kerns abscheidet.The sintered core body 18a is dipped in the slurry of silica sol and silica dust and withdrawn therefrom at a later time, around the cover layer formed of silica sol and silica dust 19a on the surface of the core body 18a train. As part of the training of the top layer 19a penetrates the slip component also in the holes 18c on the surface of the core, therefore, after the drying of the core body, a component formed of silica sol and silica dust also deposits in the holes of the core.

Im Anschluss an den Trocknungsprozess wird eine Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C durchgeführt. Wenn die Oberfläche mit der Deckschicht 19a versehen ist, kann die Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C oder weniger durchgeführt werden.After the drying process, a heat treatment at, for example, 1000 ° C is performed. If the surface with the topcoat 19a is provided, the heat treatment at, for example, 1000 ° C or less can be performed.

Da in dem als konstituierenden Material fungierenden Siliziumdioxid-Material Lücken innerhalb des einen großen Partikeldurchmesser aufweisenden Siliziumdioxidstaubs mit dem einen kleinen Partikeldurchmesser aufweisenden Siliziumdioxid-Sol aufgefüllt werden, wird in der erhaltenen Deckschicht 19a aufgrund des feinen Füllzustandes eine dichte Schicht erzeugt.Since voids within the large particle diameter silica dust are filled up with the silica particle sol having a small particle diameter in the silicon dioxide material functioning as a constituent material, in the obtained cover layer 19a due to the fine filling state creates a dense layer.

Da Siliziumdioxidstaub kugelförmig ist, dringt das einen kleinen Partikeldurchmesser aufweisende Siliziumdioxid-Sol ferner problemlos in Lücken zwischen den einen großen Partikeldurchmesser aufweisenden Siliziumdioxidstaub-Partikeln ein, weshalb das Siliziumdioxid-Material zusätzlich mit Feingut befüllt wird. Da Mikropartikel enthaltendes Siliziumdioxid-Sol darüber hinaus die Haftfestigkeit zwischen den Partikeln verbessert, tragen sie zu einer verbesserten Festigkeit bei.Further, since silica dust is spherical, the silica particle sol having a small particle diameter easily penetrates into gaps between the silica particle particles having a large particle diameter, and therefore the silica material is additionally filled with fines. In addition, since silica sol containing microparticles improves the interparticle adhesion, they contribute to improved strength.

Auf diese Weise wird erfindungsgemäß die Hochtemperaturfestigkeit des Feingusskerns verbessert.In this way, the high-temperature strength of the investment casting core is improved according to the invention.

Darüber hinaus werden ein Siliziumdioxid-Material und ein Aluminiumoxid-Material als ein zweites, die Deckschicht ausbildendes Material verwendet.In addition, a silica material and an alumina material are used as a second cover layer forming material.

Das Siliziumdioxid-Material ist hierbei Siliziumdioxid-Sol (30 Gew.-% SiO2), und das Aluminiumoxid-Material ist Aluminiumoxid-Sol (Al2O3).The silica material is silica sol (30 wt% SiO 2 ), and the alumina material is alumina sol (Al 2 O 3 ).

Zur Herstellung eines gemischten Sols (Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol) werden Siliziumdioxid-Sol (SiO2) und Aluminiumoxid-Sol (Al2O3) in einem Molverhältnis von 2:3 gemischt.To prepare a mixed sol (silica-alumina sol), silica sol (SiO 2 ) and alumina sol (Al 2 O 3 ) are mixed in a molar ratio of 2: 3.

Eine Probe des Kerns wird in das erzeugte Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol getaucht und wieder aus diesem herausgezogen, um eine Schicht von Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol auf der Oberfläche 18b des Kernkörpers 18a auszubilden, und um eine Abscheidung des Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sols selbst in dem Loch 18c der Kernoberfläche zu bewirken.A sample of the core is dipped into and pulled out of the generated silica-alumina sol to form a layer of silica-alumina sol on the surface 18b of the core body 18a and depositing the silica-alumina sol even in the hole 18c to effect the core surface.

Im Anschluss an den Trocknungsprozess wird beispielsweise eine Wärmebehandlung bei 1000°C durchgeführt. Wenn die Oberfläche mit der Deckschicht 19a versehen ist, kann die Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C oder weniger durchgeführt werden.After the drying process, for example, a heat treatment at 1000 ° C is performed. If the surface with the topcoat 19a is provided, the heat treatment at, for example, 1000 ° C or less can be performed.

Im Rahmen der Wärmebehandlung wandelt sich das Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol infolge einer Reaktion in Mullit (3Al2O3 × 2SiO2) um, welcher einen hohen Schmelzpunkt aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, den Kern 18 zu erhalten, in welchem der Kernkörper 18a mit einer aus Mullit bestehenden Deckschicht 19a überzogen ist.In the course of the heat treatment, the silica-alumina sol transforms into mullite (3Al 2 O 3 × 2SiO 2 ) which has a high melting point due to a reaction. That way, it's possible to get the core 18 to get in which the core body 18a with a mullite topcoat 19a is covered.

Da der Schmelzpunkt von Mullit 1900°C beträgt und damit höher ist als der Schmelzpunkt von Siliziumdioxid (1600°C), können hierdurch hohe Gießtemperaturen gehandhabt werden.Since the melting point of mullite is 1900 ° C and is therefore higher than the melting point of silicon dioxide (1600 ° C), this high casting temperatures can be handled.

Ferner wird ein Alkoxidmaterial als ein drittes, die Deckschicht ausbildendes Material verwendet.Further, an alkoxide material is used as a third material forming the cover layer.

Das Alkoxidmaterial umfasst hierbei einzig und allein Siliziumalkoxid, oder umfasst ein gemischtes Alkoxid aus Siliziumalkoxid und Aluminiumalkoxid.The alkoxide material herein comprises solely silicon alkoxide, or comprises a mixed alkoxide of silicon alkoxide and aluminum alkoxide.

Als Siliziumalkoxid wird Siliziumethoxid oder Siliziumbutoxid verwendet, und als Lösungsmittel wird Ethanol oder Butanol verwendet.As the silicon alkoxide, silicon ethoxide or silicon butoxide is used, and ethanol or butanol is used as the solvent.

Werden zwei Arten von Alkoxiden miteinander gemischt, so wird darüber hinaus ein durch Mischen von Siliziumalkoxid und Aluminiumalkoxid erhaltenes gemischtes Alkoxidmaterial verwendet, wobei beispielsweise ein alkoholisches Lösungsmittel wie Butanol als Lösungsmittel eingesetzt wird.In addition, when two kinds of alkoxides are mixed together, a mixed alkoxide material obtained by mixing silicon alkoxide and aluminum alkoxide is used, for example, using an alcoholic solvent such as butanol as a solvent.

Wird ein gemischtes Alkoxid hergestellt, so wird ein aus Siliziumethoxid und Aluminiumisopropoxid bestehendes gemischtes Alkoxid in einer butanolischen Lösung gelöst.When a mixed alkoxide is prepared, a mixed alkoxide consisting of silicon ethoxide and aluminum isopropoxide is dissolved in a butanolic solution.

Das gemischte Alkoxid (Siliziumethoxid + Aluminiumisopropoxid) wird hierbei in einem Molverhältnis von 2:3 gemischt, um auf diese Weise ein organisches gemischtes Alkoxid herzustellen.The mixed alkoxide (silicon ethoxide + aluminum isopropoxide) is mixed in a molar ratio of 2: 3 to thereby produce an organic mixed alkoxide.

Die Probe des Kerns wird in das aus alleinigem Alkoxid oder gemischtem Alkoxid bestehende Erzeugnis getaucht und wieder aus diesem herausgezogen, um eine Siliziumschicht oder Siliziumaluminiumalkoxidschicht auf der Oberfläche 18b des Kernkörpers 18a auszubilden, und um eine Siliziumkomponente oder Siliziumaluminiumalkoxidkomponente selbst in dem Loch 18c der Kernoberfläche abzuscheiden.The sample of the core is dipped in and withdrawn from the single alkoxide or mixed alkoxide product to form a silicon layer or silicon aluminum alkoxide layer on the surface 18b of the core body 18a and a silicon component or silicon-aluminum alkoxide component even in the hole 18c to deposit the core surface.

Da sich das alleinige Alkoxid oder das gemischte Alkoxid in einer alkoholischen Lösung während des Tauchens löst, dringt das alleinige Alkoxid oder das gemischte Alkoxid problemlos in den Kernkörper ein, weshalb hierauf eine gute Deckschicht ausgebildet wird.Since the sole alkoxide or the mixed alkoxide dissolves in an alcoholic solution during dipping, the sole alkoxide or the mixed alkoxide easily penetrates into the core body, for which reason a good covering layer is formed thereon.

Im Anschluss an den Trocknungsprozess wird eine Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C durchgeführt. Wenn die Oberfläche mit der Deckschicht 19a versehen ist, kann die Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C oder weniger durchgeführt werden.After the drying process, a heat treatment at, for example, 1000 ° C is performed. If the surface with the topcoat 19a is provided, the heat treatment at, for example, 1000 ° C or less can be performed.

Im Falle eines gemischten Alkoxids wandelt sich die Siliziumaluminiumalkoxidschicht im Rahmen der Wärmebehandlung infolge einer Reaktion in anorganischen Mullit (3Al2O3 × 2SiO2) um, welcher einen hohen Schmelzpunkt aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, den Kern 18 zu erzeugen, in welchem der Kernkörper 18a mit der aus Mullit bestehenden Deckschicht 19a überzogen ist.In the case of a mixed alkoxide, the silicon-aluminum alkoxide layer undergoes heat-treatment transformation into inorganic mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) which has a high melting point. That way, it's possible to get the core 18 in which the core body 18a with the mullite topcoat 19a is covered.

Da der Schmelzpunkt von Mullit 1900°C beträgt und damit höher ist als der Schmelzpunkt von Siliziumdioxid (1600°C), können hierdurch hohe Gießtemperaturen gehandhabt werden.Since the melting point of mullite is 1900 ° C and is therefore higher than the melting point of silicon dioxide (1600 ° C), this high casting temperatures can be handled.

Ferner wird ein ein Alkoxidmaterial und Siliziumdioxidstaub enthaltendes Alkoxid-Siliziumdioxidstaub-Material als ein viertes, die Deckschicht ausbildendes Material verwendet.Further, an alkoxide-silica dust material containing an alkoxide material and silica dust is used as a fourth material forming the cover layer.

Das Alkoxidmaterial umfasst hierbei einzig und allein Siliziumalkoxid, oder umfasst ein gemischtes Alkoxid aus Siliziumalkoxid und Aluminiumalkoxid.The alkoxide material herein comprises solely silicon alkoxide, or comprises a mixed alkoxide of silicon alkoxide and aluminum alkoxide.

In anorganischem Siliziumdioxidstaub wird beispielsweise ein kugelförmiges Material mit einem Partikeldurchmesser von 0.15 μm verwendet.In inorganic silica dust, for example, a spherical material having a particle diameter of 0.15 μm is used.

Hierbei ist es wünschenswert, dass der Siliziumdioxidstaub einen Partikeldurchmesser von 0.05 bis 0.5 μm aufweist.Here, it is desirable that the silica dust has a particle diameter of 0.05 to 0.5 μm.

Der Dispersionsanteil an Siliziumdioxidstaub wird auf 5 bis 40 Gew.-% eingestellt, und beträgt annähernd etwa 20 Gew.-%.The dispersion content of silica dust is adjusted to 5 to 40% by weight, and is approximately 20% by weight.

Als Siliziumalkoxid wird Siliziumethoxid oder Siliziumbutoxid verwendet, und als Lösungsmittel wird Ethanol oder Butanol verwendet.As the silicon alkoxide, silicon ethoxide or silicon butoxide is used, and ethanol or butanol is used as the solvent.

Werden zwei Arten von Alkoxiden miteinander gemischt, so wird ein durch Mischen von Siliziumalkoxid und Aluminiumalkoxid erhaltenes gemischtes Alkoxidmaterial verwendet, wobei beispielsweise ein alkoholisches Lösungsmittel wie Butanol als Lösungsmittel eingesetzt wird.When two kinds of alkoxides are mixed together, a mixed alkoxide material obtained by mixing silicon alkoxide and aluminum alkoxide is used, for example, using an alcoholic solvent such as butanol as a solvent.

Wird ein gemischtes Alkoxid hergestellt, so wird ein aus Siliziumethoxid und Aluminiumisopropoxid bestehendes gemischtes Alkoxid in einer butanolischen Lösung gelöst.When a mixed alkoxide is prepared, a mixed alkoxide consisting of silicon ethoxide and aluminum isopropoxide is dissolved in a butanolic solution.

Das gemischte Alkoxid (Siliziumethoxid + Aluminiumisopropoxid) wird hierbei in einem Molverhältnis von 2:3 gemischt, um auf diese Weise ein organisches gemischtes Alkoxid herzustellen.The mixed alkoxide (silicon ethoxide + aluminum isopropoxide) is mixed in a molar ratio of 2: 3 to thereby produce an organic mixed alkoxide.

Die Probe des Kerns wird in das aus alleinigem Alkoxid oder gemischtem Alkoxid und darin dispergiertem Siliziumdioxidstaub bestehende Erzeugnis getaucht und wieder aus diesem herausgezogen, um eine Siliziumdioxidstaub enthaltende Siliziumschicht oder Siliziumaluminiumalkoxidschicht auf der Oberfläche 18b des Kernkörpers 18a auszubilden, und um eine Siliziumdioxidstaub enthaltende Siliziumschicht oder Siliziumaluminiumalkoxidkomponente selbst in dem Loch 18c der Kernoberfläche abzuscheiden.The sample of the core is incorporated in the sole alkoxide or mixed alkoxide and silica dust dispersed therein Dipped and pulled out of this product to a silicon dioxide dust-containing silicon layer or Siliziumaluminiumalkoxidschicht on the surface 18b of the core body 18a and a silicon dioxide-containing silicon layer or silicon-aluminum alkoxide component even in the hole 18c to deposit the core surface.

Da sich das alleinige Alkoxid oder das gemischte Alkoxid in einer alkoholischen Lösung während des Tauchens löst, dringt das alleinige Alkoxid oder das gemischte Alkoxid problemlos in den Kernkörper ein, weshalb hierauf eine gute Deckschicht ausgebildet wird.Since the sole alkoxide or the mixed alkoxide dissolves in an alcoholic solution during dipping, the sole alkoxide or the mixed alkoxide easily penetrates into the core body, for which reason a good covering layer is formed thereon.

Im Anschluss an den Trocknungsprozess wird beispielsweise eine Wärmebehandlung bei 1000°C durchgeführt. Wenn die Oberfläche mit der Deckschicht 19a versehen ist, kann die Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C oder weniger durchgeführt werden.After the drying process, for example, a heat treatment at 1000 ° C is performed. If the surface with the topcoat 19a is provided, the heat treatment at, for example, 1000 ° C or less can be performed.

Im Anschluss an den Trocknungsprozess hat eine Ablagerung der Alkoxid- und Siliziumdioxidstaubkomponenten selbst in dem Loch 18c der Oberfläche 18b des Kernkörpers 18a stattgefunden. Zu jenem Zeitpunkt wird aus einer eine große Partikelgröße aufweisenden Siliziumdioxidstaubschicht und einer feinen und dichten Alkoxidschicht eine Mischschicht ausgebildet.Following the drying process has a deposition of the alkoxide and silica dust components even in the hole 18c the surface 18b of the core body 18a occurred. At that time, a mixed layer is formed from a large particle size silica dust layer and a fine and dense alkoxide layer.

Da in der Alkoxidschicht aufgrund der Wärmebehandlung bei 1000°C ein anorganisches keramisches Material erzeugt wird, werden Lücken in der eine große Partikelgröße aufweisenden Siliziumdioxidstaubschicht mittels einer dichten Keramikschicht befüllt, weshalb sich die Haftfestigkeit zwischen den Partikeln verbessert.Since an inorganic ceramic material is generated in the alkoxide layer due to the heat treatment at 1000 ° C., voids in the large particle size silica dust layer are filled by means of a dense ceramic layer, and therefore, the adhesion strength between the particles improves.

Im Falle eines gemischten Alkoxids wandelt sich die Siliziumdioxidstaub enthaltende Siliziumaluminiumalkoxidschicht im Rahmen der Wärmebehandlung infolge einer Reaktion in anorganischen Mullit (3Al2O3 × 2SiO2) um, welcher einen hohen Schmelzpunkt aufweist. Da die Lücken in der eine große Partikelgröße aufweisenden Siliziumdioxidstaubschicht mit einer dichten Mullitschicht befüllt sind, ist es möglich, den Kern 18 zu erhalten, in welchem der Kernkörper 18a mit der eine verbesserte Haftfestigkeit zwischen den Partikeln bewirkenden Deckschicht 19a überzogen ist.In the case of a mixed alkoxide, the silicon dioxide dust-containing silicon aluminum alkoxide layer undergoes heat-treatment transformation into inorganic mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) which has a high melting point. Since the voids in the large particle size silica dust layer are filled with a dense mullite layer, it is possible to fill the core 18 to get in which the core body 18a with the improved adhesion between the particles effecting cover layer 19a is covered.

Da der Schmelzpunkt von Mullit 1900°C beträgt und damit höher ist als der Schmelzpunkt von Siliziumdioxid (1600°C), können hierdurch hohe Gießtemperaturen gehandhabt werden.Since the melting point of mullite is 1900 ° C and is therefore higher than the melting point of silicon dioxide (1600 ° C), this high casting temperatures can be handled.

Da auf diese Weise die Vielzahl der in der Oberfläche ausgebildeten Löcher verschlossen wird, ist es erfindungsgemäß möglich, das im Stand der Technik beschriebene Problem zu vermeiden, wonach der Kern ausgehend von den Löchern als Ursprungspunkten während des Gießens bricht. Dementsprechend wird die Hochtemperaturfestigkeit des Feingusskerns verbessert.In this way, since the plurality of holes formed in the surface are closed, it is possible to avoid the problem described in the prior art, according to which the core breaks from the holes as origin points during casting. Accordingly, the high-temperature strength of the investment casting core is improved.

Da Siliziumdioxidstaub eine große Partikelgröße aufweist, ist darüber hinaus selbst eine Wärmebehandlung bei 1000°C mit einer geringen Wärmeschrumpfung verbunden.Moreover, since silica dust has a large particle size, even a heat treatment at 1000 ° C. is associated with a low heat shrinkage.

Ferner werden ein Siliziumdioxid-Material, ein Aluminiumoxid-Material und Siliziumdioxidstaub als ein fünftes, die Deckschicht ausbildendes Material verwendet.Further, a silica material, an alumina material, and silica dust are used as a fifth capping-forming material.

Das Siliziumdioxid-Material ist hierbei Siliziumdioxid-Sol (30 Gew.-% SiO2), und das Aluminiumoxid-Material ist Aluminiumoxid-Sol (Al2O3).The silica material is silica sol (30 wt% SiO 2 ), and the alumina material is alumina sol (Al 2 O 3 ).

Der Dispersionsanteil an Siliziumdioxidstaub, welcher in dem Siliziumdioxid-Material und dem Aluminiumoxid-Material dispergiert ist, wird hierbei auf 5 bis 40 Gew.-% eingestellt, und beträgt annähernd etwa 20 Gew.-%.The proportion of dispersion of silica dust dispersed in the silica material and the alumina material is set to be 5 to 40% by weight, and is approximately 20% by weight.

Es ist wünschenswert, dass der Siliziumdioxidstaub einen Partikeldurchmesser von 0.05 bis 0.5 μm aufweist.It is desirable that the silica dust has a particle diameter of 0.05 to 0.5 μm.

Zur Herstellung eines gemischten Sols (Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol) (in welchem die Partikeldurchmesser der dispergierten Partikel von 1 bis zu mehreren hundert Nanometer betragen), werden Siliziumdioxid-Sol (SiO2) und Aluminiumoxid-Sol (Al2O3) hierbei in einem Molverhältnis von 2:3 gemischt.For preparing a mixed sol (silica-alumina sol) (in which the particle diameter of the dispersed particles is from 1 to several hundreds of nanometers), silica sol (SiO 2 ) and alumina sol (Al 2 O 3 ) are incorporated therein a molar ratio of 2: 3 mixed.

Siliziumdioxidstaub wird dem erzeugten Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol hinzugefügt und in diesem dispergiert, um einen aus Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehenden Schlicker herzustellen.Silica dust is added to and dispersed in the produced silica-alumina sol to produce a slip composed of silica-alumina sol and silica dust.

Die Probe des Kerns wird in den aus Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehenden Schlicker getaucht und wieder aus diesem herausgezogen, um eine Schicht von Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol und Siliziumdioxidstaub auf der Oberfläche 18b des Kernkörpers 18a auszubilden, und um eine Abscheidung der aus Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol und Siliziumdioxidstaub gebildeten Komponente selbst in dem Loch 18c der Kernoberfläche zu bewirken.The sample of the core is dipped in and pulled out of the slurry of silica-alumina sol and silica dust to form a layer of silica-alumina sol and silica dust on the surface 18b of the core body 18a and depositing the component formed of silica-alumina sol and silica dust even in the hole 18c to effect the core surface.

Im Anschluss an den Trocknungsprozess wird eine Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C durchgeführt. Wenn die Oberfläche mit der Deckschicht 19a versehen ist, kann die Wärmebehandlung bei beispielsweise 1000°C oder weniger durchgeführt werden.After the drying process, a heat treatment at, for example, 1000 ° C is performed. If the surface with the topcoat 19a is provided, the Heat treatment, for example, be carried out at 1000 ° C or less.

Im Rahmen der Wärmebehandlung wandelt sich Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Sol infolge einer Reaktion in Mullit (3Al2O3 × 2SiO2) um, welcher einen hohen Schmelzpunkt aufweist. Da Lücken in der eine große Partikelgröße aufweisenden Siliziumdioxidstaubschicht mit der dichten Mullitschicht befüllt werden, ist es möglich, den Kern 18 zu erhalten, in welchem der Kernkörper 18a mit der eine verbesserte Haftfestigkeit zwischen den Partikeln bewirkenden Deckschicht 19a überzogen ist.In the course of the heat treatment, silica-alumina sol transforms into mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), which has a high melting point, due to a reaction. Since voids in the large particle size silica dust layer are filled with the dense mullite layer, it is possible to fill the core 18 to get in which the core body 18a with the improved adhesion between the particles effecting cover layer 19a is covered.

Da der Schmelzpunkt von Mullit 1900°C beträgt und damit höher ist als der Schmelzpunkt von Siliziumdioxid (1600°C), können hierdurch hohe Gießtemperaturen gehandhabt werden.Since the melting point of mullite is 1900 ° C and is therefore higher than the melting point of silicon dioxide (1600 ° C), this high casting temperatures can be handled.

Da auf diese Weise die Vielzahl der in der Oberfläche ausgebildeten Löcher verschlossen wird, ist es erfindungsgemäß möglich, das im Stand der Technik beschriebene Problem zu vermeiden, wonach der Kern ausgehend von den Löchern als Ursprungspunkten während des Gießens bricht. Dementsprechend wird die Hochtemperaturfestigkeit des Feingusskerns verbessert.In this way, since the plurality of holes formed in the surface are closed, it is possible according to the invention to avoid the problem described in the prior art, according to which the core breaks from the holes as origin points during casting. Accordingly, the high-temperature strength of the investment casting core is improved.

Da Siliziumdioxidstaub eine große Partikelgröße aufweist, ist darüber hinaus selbst eine Wärmebehandlung bei 1000°C mit einer geringen Wärmeschrumpfung verbunden.Moreover, since silica dust has a large particle size, even a heat treatment at 1000 ° C. is associated with a low heat shrinkage.

<Testbeispiel 4><Test Example 4>

Zur Verifizierung des der Erfindung zugrunde liegenden Effekts wird nachfolgend ein Testbeispiel beschrieben.For verification of the effect underlying the invention, a test example is described below.

In dem Testbeispiel wurde durch Hinzufügen von Wachs zu einem Gemisch, in welchem Quarzsand (220 Mesh) mit 20 Gew.-% an Siliziumdioxidstaub versetzt worden war, sowie Erwärmen und Kneten des Gemischs ein Verbundkörper erhalten.In the test example, a composite was obtained by adding wax to a mixture in which silica sand (220 mesh) was added with 20% by weight of silica dust, and heating and kneading the mixture.

Durch Spritzgießen des erhaltenen Verbundkörpers wurde ein Pressling erhalten.Injection molding of the obtained composite obtained a compact.

Als Testprobe wurde eine Probe mit einer Breite von 30 mm, einer Länge von 200 mm, und einer Dicke von 5 mm erhalten.As a test sample, a sample having a width of 30 mm, a length of 200 mm, and a thickness of 5 mm was obtained.

Durch Ausführen einer Entfettungsbehandlung bei 600°C und einer Sinterbehandlung bei 1200°C wurde in der Folge eine Probe für einen Kernkörper erhalten.By carrying out a degreasing treatment at 600 ° C and a sintering treatment at 1200 ° C, a sample for a core body was subsequently obtained.

Als nächstes wurde ein aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehender Schlicker durch Hinzufügen von Siliziumdioxidstaub (kugelförmig, mit einem Partikeldurchmesser von 0.15 μm) zu und Dispergieren des Siliziumdioxidstaubs in Siliziumdioxid-Sol (30 Gew.-% SiO2) hergestellt (Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub wurden in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 miteinander verknetet). Bei dieser Menge an Siliziumdioxid-Mikropartikeln in dem Siliziumdioxid-Sol war das Verhältnis von Feststoffgehalt des Sols zu Siliziumdioxidstaub somit auf einen Wert von 30:50 eingestellt.Next, a slurry consisting of silica sol and silica dust was prepared by adding silica dust (spherical, having a particle diameter of 0.15 μm) and dispersing the silica dust in silica sol (30 wt% SiO 2 ) (silica sol and Silica dust was kneaded together in a weight ratio of 2: 1). With this amount of silica microparticles in the silica sol, the ratio of solid content of the sol to silica dust was thus set to a value of 30:50.

Die Probe des Kernkörpers wurde in den erhaltenen, aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub bestehenden Schlicker getaucht und wieder aus diesem herausgezogen, um die aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub erzeugte Deckschicht 19a auf der Oberfläche auszubilden. Im Anschluss an den Trocknungsprozess wurde bei 1000°C eine Wärmebehandlung durchgeführt, um die aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxidstaub erzeugte Deckschicht 19a auf der Oberfläche 18b des Kernkörpers 18a auszubilden.The sample of the core body was dipped in and pulled out of the obtained slurry of silica sol and silica dust around the cover layer formed of silica sol and silica dust 19a to train on the surface. Following the drying process, a heat treatment was carried out at 1000 ° C, around the cover layer made of silica sol and silica dust 19a on the surface 18b of the core body 18a train.

Als Vergleichsbeispiel wurde ein Kernkörper ohne Deckschicht als Vergleichsprobe hergestellt.As a comparative example, a core body without a cover layer was prepared as a comparative sample.

Die Festigkeit jeder Testprobe wurde gemessen.The strength of each test sample was measured.

Der Festigkeitstest wurde hierbei auf Basis von ”Biegefestigkeit von keramischen Massen (1981)” gemäß JIS R 1601 durchgeführt.The strength test was conducted on the basis of "Bending strength of ceramic compositions (1981)" in accordance with JIS R 1601.

Die Festigkeit der Vergleichsprobe ohne Deckschicht gemäß dem herkömmlichen Verfahren betrug 23 MPa, wohingegen die Festigkeit der Probe des Kernkörpers gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren 29 MPa betrug. Infolgedessen wurde festgestellt, dass die Festigkeit in der Probe des Kernkörpers der Erfindung um 25% erhöht war.The strength of the comparative sample without the overcoat according to the conventional method was 23 MPa, whereas the strength of the sample of the core body according to the method of the present invention was 29 MPa. As a result, it was found that the strength in the sample of the core body of the invention was increased by 25%.

Nachfolgend wird ein Gießverfahren beschrieben, welches ein Formwerkzeug mit einem darin angeordneten Feingusskern der Erfindung nutzt.Hereinafter, a casting method will be described, which uses a molding tool with an investment casting core of the invention arranged therein.

Im Übrigen wird auf eine Erläuterung von Prozessen, welche mit jenen des Gießverfahrens gemäß Beispiel 1 identisch sind, verzichtet, und es wird lediglich das ”Verfahren zur Herstellung eines Kerns” unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.Incidentally, an explanation of processes which are identical to those of the casting method according to Example 1 is omitted, and only the "process for producing a core" with reference to 12 described.

12 ist eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zur Herstellung eines Kerns gemäß Beispiel 2 veranschaulicht. Wie in 12 veranschaulicht ist, wird in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs ein Metallformwerkzeug 12 hergestellt (Schritt S101). Das Metallformwerkzeug 12 ist derart geformt, dass ein dem Kern entsprechender Bereich als Hohlraum ausgebildet ist. Ein als Hohlraum ausgebildeter Bereich des Kerns entspricht dem konvexen Bereich 12a. Obgleich es in dem Querschnitt des Metallformwerkzeugs 12 gemäß 12 veranschaulicht ist, ist das Metallformwerkzeug 12 darüber hinaus derart geformt, dass neben einer Öffnung zum Einspritzen eines Materials in einen Zwischenraum oder einem Loch zum Freisetzen von Luft grundsätzlich ein weiterer Bereich, welcher die gesamte Begrenzungsfläche eines dem Kern entsprechenden Bereichs umfasst, als Hohlraum ausgebildet ist. In dem Verfahren zum Gießen eines Formwerkzeugs wird über die Öffnung zum Einspritzen eines Materials in den Zwischenraum des Metallformwerkzeugs 12 ein keramischer Schlicker 16 in das Metallformwerkzeug 12 eingespritzt, wie anhand eines Pfeils 14 angedeutet ist. Insbesondere wird ein Kern 18 durch sogenanntes Spritzgießen hergestellt, indem der keramische Schlicker 16 in das Metallformwerkzeug 12 eingespritzt wird. Im Anschluss an die Herstellung des Kerns 18 im Inneren des Metallformwerkzeugs 12 wird der Kern 18 in dem Verfahren zur Herstellung eines Formwerkzeugs vom Metallformwerkzeug 12 abgetrennt, und der abgetrennte Kern 18 wird in einem Verbrennungsofen 20 gesintert. Auf diese Weise wird der aus Keramik gebildete Kern 18 gesintert und gehärtet (Schritt S102). 12 is a schematic diagram illustrating the process for producing a core according to Example 2. As in 12 is illustrated, in the method of manufacturing a mold, a metal mold becomes 12 manufactured (step S101). The metal mold 12 is formed such that an area corresponding to the core is formed as a cavity. A cavity-formed portion of the core corresponds to the convex portion 12a , Although it is in the cross-section of the metal mold 12 according to 12 is illustrated is the metal mold 12 moreover, shaped such that, in addition to an opening for injecting a material into a space or a hole for releasing air, basically another area, which includes the entire boundary surface of a region corresponding to the core, is formed as a cavity. In the method of casting a mold, over the opening for injecting a material into the gap of the metal mold 12 a ceramic slip 16 into the metal mold 12 injected, as with an arrow 14 is indicated. In particular, it becomes a core 18 produced by so-called injection molding, by the ceramic slip 16 into the metal mold 12 is injected. Following the production of the core 18 inside the metal mold 12 becomes the core 18 in the method of manufacturing a mold from the metal mold 12 separated, and the severed core 18 is in a combustion furnace 20 sintered. In this way, the core formed of ceramic 18 sintered and hardened (step S102).

Die bislang beschriebenen Prozesse sind mit jenen von Beispiel 1 identisch.The processes described so far are identical to those of Example 1.

Um eine Deckschicht auf der Oberfläche des Kerns 18 auszubilden, wird der gesinterte Kern 18, wie in 12 veranschaulicht ist, anschließend in einen mit Schlicker 19 befüllten Lagerbereich 17 getaucht, und wird aus diesem zwecks Trocknung wieder herausgezogen (Schritt S103). Im Anschluss daran wird der getauchte Kern 18 entnommen und in dem Verbrennungsofen 20 gesintert. Auf diese Weise wird die Deckschicht 19a auf der Oberfläche des aus Keramik gebildeten Kerns 18 ausgebildet (Schritt S104).To make a topcoat on the surface of the core 18 form the sintered core 18 , as in 12 is illustrated, then in a with slip 19 filled storage area 17 dipped, and is withdrawn therefrom for drying (step S103). After that, the dipped core becomes 18 taken and in the incinerator 20 sintered. In this way, the cover layer becomes 19a on the surface of the ceramic core 18 formed (step S104).

In dem Verfahren zum Gießen eines Formwerkzeugs wird der mit der Deckschicht 19a versehene Kern 18 wie vorstehend beschrieben hergestellt. Darüber hinaus wird der Kern 18 aus einem Material erzeugt, welches nach Aushärtung des Metallgusses unter Anwendung eines Kernentfernungsprozesses, wie beispielsweise einer chemischen Behandlung, entfernt werden kann.In the method of casting a mold, the one with the cover layer becomes 19a provided core 18 prepared as described above. In addition, the core becomes 18 made of a material that can be removed after curing of the metal casting using a core removal process, such as a chemical treatment.

Da in dem Gießverfahren der Ausführungsform die Deckschicht auf der Oberfläche des Kerns ausgebildet wird, verbessert sich die Maßgenauigkeit, und verbessert sich somit selbst bei hohen Gießtemperaturen die Haltbarkeit.In the molding method of the embodiment, since the cover layer is formed on the surface of the core, the dimensional accuracy improves, thus improving the durability even at high molding temperatures.

Da ein Kern mit hoher Festigkeit bereitgestellt wird, erhöht sich darüber hinaus selbst bei langer Dauer des Gießprozesses die Freiheit hinsichtlich der Ausgestaltung des Vergießens (beispielsweise eine geringe Herabziehgeschwindigkeit oder dergleichen).Moreover, since a core having high strength is provided, the freedom of potting design (for example, a low pull-down speed or the like) increases even with a long casting time.

Darüber hinaus ist es möglich, ein Feingussprodukt wie beispielsweise eine Turbinenschaufel bereitzustellen, welche dünn ist und einen guten thermischen Wirkungsgrad aufweist.Moreover, it is possible to provide a precision cast product, such as a turbine blade, which is thin and has good thermal efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

12, 22a, 22b12, 22a, 22b
MetallformwerkzeugMetal mold
12a12a
Konvexer BereichConvex area
14, 2614, 26
Pfeilarrow
1616
Keramischer SchlickerCeramic slip
1818
Kerncore
18a18a
Kernkörpercore body
18b18b
Oberflächesurface
18c18c
Lochhole
1919
SchlickerSchlicker
19a19a
Deckschichttopcoat
20, 7020, 70
Verbrennungsofenincinerator
24, 6424, 64
Zwischenraumgap
2828
Wachswax
3030
Wachsmodellwax model
3232
Gießtrichtersprue
4040
SchlickerSchlicker
60, 9260, 92
Autoklavautoclave
6161
äußeres Formwerkzeugouter mold
61a61a
Fragmentfragment
6262
geschmolzenes Wachsmelted wax
7272
Formwerkzeugmold
8080
geschmolzenes Metallmolten metal
90, 10090, 100
Metallgussmetal casting
9494
geschmolzener Kernmelted core
101A101A
Primärschichtprimary layer

Claims (5)

Feingusskern, in welchem ein durch Mischen und Sintern von Siliziumdioxid-Partikeln und Siliziumdioxidstaub erhaltener Feingusskernkörper ausgebildet ist.Investment casting core in which an investment casting obtained by mixing and sintering of silica particles and silica dust is formed. Feingusskern nach Anspruch 1, wobei eine Deckschicht auf der Oberfläche des gesinterten Feingusskernkörpers ausgebildet ist.Investment casting core according to claim 1, wherein a cover layer is formed on the surface of the sintered investment casting core body. Feingussformwerkzeug, welches zur Herstellung eines Metallgusses verwendet wird, umfassend: den Feingusskern nach Anspruch 1 oder 2, welcher eine Form aufweist, die einem Hohlraum im Inneren des Metallgusses entspricht; und ein äußeres Formwerkzeug, welches der Form der äußeren Begrenzungsoberfläche des Metallgusses entspricht.Precision casting tool used to make a metal casting comprising: the investment casting core according to claim 1 or 2, which has a shape corresponding to a cavity in the interior of the metal casting; and an outer mold which corresponds to the shape of the outer boundary surface of the metal casting. Verfahren zur Herstellung eines Feingusskerns, umfassend: Eintauchen eines Sinterkörpers eines hauptsächlich Siliziumdioxid-Partikel enthaltenden Feingusskernkörpers in ein Beschichtungsmaterial, welches ein Siliziumdioxid-Material und ein Aluminiumoxid-Material enthält; Trocknen des Sinterkörpers; und Erwärmen des Sinterkörpers, um eine Deckschicht auf der Oberfläche des Feingusskernkörpers auszubilden.A method of manufacturing a precision casting core, comprising: immersing a sintered body of a silica particle mainly containing Investment casting core body in a coating material containing a silica material and an alumina material; Drying the sintered body; and heating the sintered body to form a cover layer on the surface of the investment casting core body. Verfahren zur Herstellung eines Feingusskerns nach Anspruch 4, wobei das Siliziumdioxid-Material Siliziumdioxid-Sol ist und das Aluminiumoxid-Material Aluminiumoxid-Sol ist.The method of manufacturing a investment casting core according to claim 4, wherein the silica material is silica sol and the alumina material is alumina sol.
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