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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Turbinenelements unter Verwendung eines mit dem Kernherstellungsverfahren erhaltenen Kerns.
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Es wird die Priorität der am 12. März 2014 eingereichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-049227 beansprucht, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme als eingebunden gilt.
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[Stand der Technik]
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Feingusskerne (Kernmaterialien) gelangen zum Einsatz, wenn Komponenten, wie beispielsweise Laufschaufeln und Leitschaufeln für Gasturbinen, aus einem keramischen Material, etc. mittels eines Feingussverfahrens hergestellt werden. Dieses Feingussverfahren umfasst ein Schlickergussverfahren, ein Spritzgussverfahren, und so weiter. Das Schlickergussverfahren formt einen Kern aus, indem eine Aufschlämmung, in welcher ein Keramikpulver in Wasser, etc. eingemischt worden ist, in eine Gipsform eingegossen und die Aufschlämmung getrocknet wird. Das Spritzgussverfahren sieht das Bereitstellen einer Metallform, das Erwärmen eines Spritzgussrohmaterials, welches in Kugelform vorliegt und aus einem keramischen Material oder dergleichen gebildet ist, unter Verwendung einer Spritzgussmaschine, sowie das Eingießen des Spritzgussrohmaterials in die Metallform vor. Diese Metallform wird gekühlt, wodurch sich ein Kern formt.
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Das Kernherstellungsverfahren umfasst ein weiteres Laminatformgebungsverfahren. Im Rahmen des Laminatformgebungsverfahrens wird ein in einer Schicht angeordnetes pulverförmiges Material, wie beispielsweise ein keramisches Material, mit einem Laser bestrahlt, wodurch sich lediglich ein benötigter Bereich der Schicht selektiv verfestigt. Anschließend wird die mit dem Laser behandelte Schicht als erste Schicht verwendet, und neues pulverförmiges Material wird auf die erste Schicht aufgebracht und als zweite Schicht ausgebildet. Auch die zweite Schicht wird mit einem Laser bestrahlt und hierdurch lediglich in einem benötigten Bereich selektiv verfestigt, wobei sich der verfestigte Bereich mit dem verfestigten Bereich der ersten Schicht zwischenzeitlich verbindet. Diese Schritte werden wiederholt, wodurch sich im Rahmen des Laminatformgebungsverfahrens infolge schichtweiser Laminierung ein Kern mit einer gewünschten dreidimensionalen Form bildet.
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In der Beschreibung der Patentliteratur 1 wird beispielsweise ein unter Verwendung dieses Laminatformgebungsverfahrens gebildeter Keramikkern mit einer keramischen Verstärkungsflüssigkeit imprägniert und anschließend gesintert. Auf diese Weise wird der Kern hergestellt. Dieser Kern wird zur Durchführung von Spritzgussprozessen verwendet, wodurch ein gewünschter Gießkörper erzeugt wird.
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[Literaturliste]
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[Patentliteratur]
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- [Patentliteratur 1] Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer 2004-330280
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Beim Laminatformgebungsverfahren besteht indessen die Möglichkeit, dass im Vergleich zu einem Verfahren, in welchem eine Form, wie beispielsweise eine typische Metallform, zur Formgebung verwendet wird, eine verringerte Festigkeit vorliegt.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns bereit, welches in der Lage ist, im Rahmen der Formgebung mittels eines Laminatformgebungsverfahrens einen Kern mit verbesserter Festigkeit zu erzeugen.
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[Lösung des Problems]
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Um das vorstehende Problem zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel vor.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Kern gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet: einen Beschichtungsschritt, welcher das Hinzufügen eines organischen Bindemittels zu einer Gruppe von großen Partikeln, die aus großen, Siliziumdioxid enthaltenden Partikeln besteht, sowie das Beschichten von Oberflächen der großen Partikel mit dem organischen Bindemittel vorsieht; einen Mischschritt, welcher das Mischen der Gruppe von großen Partikeln mit einer Gruppe von kleinen Partikeln, die aus kleinen, Siliziumdioxid enthaltenden Partikeln mit einer im Vergleich zu den großen Partikeln geringeren Partikelgröße besteht, nach dem Beschichtungsschritt vorsieht; einen Laminatformgebungsschritt, welcher das Ausbilden eines Formteils unter Verwendung eines Laminatformgebungsverfahrens, in dem ein aus der Gruppe von großen Partikeln und der Gruppe von kleinen Partikeln bestehendes Gemisch zum Einsatz gelangt, nach dem Mischschritt vorsieht; und einen Sinterschritt, welcher das Sintern des Formteils nach dem Laminatformgebungsschritt vorsieht.
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In dieser Ausgestaltung wird im Rahmen des Laminatformgebungsschritts oder des Sinterschritts Wärme zugeführt. Hierdurch wird das organische Bindemittel thermisch gehärtet, und die großen Partikel können mithilfe des organischen Bindemittels aneinander binden. Folglich kann die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln durch das organische Bindemittel verbessert werden. Die geringe Partikelgrößen aufweisenden kleinen Partikel werden mit der Gruppe von großen Partikeln, welche aus den mit dem organischen Bindemittel überzogenen großen Partikeln bestehen, vermischt. Aus diesem Grund können die geringe Partikelgrößen aufweisenden kleinen Partikel zwischen benachbarte große Partikel eindringen, wobei das Gemisch eine dichte Struktur ausbildet. Folglich kann die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln weiter verbessert werden. Ferner sind die kleinen Partikel nicht mit dem organischen Bindemittel überzogen. Hierdurch können die Partikelgrößen der kleinen Partikel kleiner gehalten werden, und die kleinen Partikel können in unmittelbare Nähe der großen Partikel gebracht und an die großen Partikel gebunden werden, so dass deren mittige Positionen einander näher kommen. Aus diesem Grund ist die Ausbildung eines Gemisches mit hoher Dichte möglich, und die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln kann sogar noch weiter verbessert werden. Dieses Gemisch wird zum Einsatz gebracht, wird im Laminatformgebungsschritt ausgeformt, und wird im Sinterschritt gesintert. Hierdurch kann ein Kern mit einer komplexen dreidimensionalen Form auf einfache Art und Weise hergestellt werden. Dies bedeutet, dass es möglich ist, auf einfache Art und Weise einen Kern herzustellen, in welchem die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln erhöht ist, und welcher bei gleichzeitiger Ausbildung einer komplexen Form eine verbesserte Festigkeit aufweist.
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Das Kernherstellungsverfahren kann einen Imprägnierschritt umfassen, welcher das Imprägnieren des Formteils mit einem Imprägniermittel zwischen dem Laminatformgebungsschritt und dem Sinterschritt vorsieht.
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In dieser Ausgestaltung wird das Formteil vor der Durchführung des Sinterschritts im Imprägnierschritt mit dem Imprägniermittel imprägniert. Hierdurch ist es möglich, in dem Formteil enthaltene Luft durch das Imprägniermittel zu ersetzen und das Formteil mit einer dichteren Struktur auszubilden. Aus diesem Grund kann die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln sogar noch weiter verbessert werden.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Turbinenelements gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Schritt des Erlangens des Kerns unter Verwendung des Kernherstellungsverfahrens; und einen Schritt des Entfernens des Kerns, nachdem sich ein zwischen den Kern und eine Gießform eingebrachtes geschmolzenes Metall verfestigt hat, um das einen Hohlbereich aufweisende Turbinenelement zu erlangen.
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In dieser Ausgestaltung kann das Turbinenelement auf einfache Art und Weise hergestellt werden.
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[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein aus einer Gruppe von großen, mit einem organischen Bindemittel überzogenen Partikeln und einer Gruppe von kleinen Partikeln bestehendes Gemisch verwendet, wodurch deren Festigkeit im Rahmen einer Formgebung mittels Laminatformgebungsverfahren verbessert werden kann.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist ein Fließdiagramm zur Beschreibung der Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Kerns gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung erster und zweiter großer Partikel im Anschluss an einen Vormischschritt gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung erster und zweiter großer Partikel im Anschluss an einen Beschichtungsschritt gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines Gemisches im Anschluss an einen Mischschritt gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer Laminatformgebungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines Gemisches im Anschluss an einen Sinterschritt gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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[Beschreibung von Ausführungsformen]
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben.
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Bei einem Kernherstellungsverfahren S1 handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung eines Kerns, welcher zum Einsatz gelangt, wenn ein Laminatformgebungsverfahren zur Ausbildung eines Gussteils angewendet wird. Der mittels des vorliegenden Verfahrens hergestellte Kern wird in einem Verfahren zur Herstellung eines Turbinenelements, wie beispielsweise einer Turbinenleitschaufel, einer Turbinenlaufschaufel, eines Ringsegments, einer Brennkammerkomponente, oder dergleichen, verwendet. Genauer gesagt umfasst das Verfahren zur Herstellung des Turbinenelements einen Schritt des Erlangens des unter Anwendung des vorliegenden Verfahrens hergestellten Kerns, sowie einen Schritt des Verfestigens eines zwischen eine Gießform und den in der Gießform befindlichen Kern eingebrachten geschmolzenen Metalls und anschließenden Entfernens des Kerns, um das einen Hohlbereich aufweisende Turbinenelement zu erlangen. Dies bedeutet, dass in dem Verfahren zur Herstellung des Turbinenelements, nachdem das geschmolzene Metall zwischen die Gießform und den Kern eingebracht worden ist, der Kern nach Verfestigung des geschmolzenen Metalls entfernt wird, wodurch ein Turbinenelement erzeugt wird, welches einen diesem Kern entsprechenden Hohlbereich aufweist.
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Bei dem Kernherstellungsverfahren S1 handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung des Kerns, welcher zum Einsatz gelangt, wenn ein Laminatformgebungsverfahren zur Ausbildung eines Gussteils angewendet wird. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Kernherstellungsverfahren S1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Vormischschritt S10, welcher das Mischen von aus großen Partikeln mit einer Vielzahl von Partikelgrößen bestehendem Kernsand zur Erzeugung einer Gruppe von großen Partikeln 10 vorsieht, einen Beschichtungsschritt S20, welcher das Beschichten der Gruppe von großen Partikeln 10 mit einem organischen Bindemittel 20 nach dem Vormischschritt S10 vorsieht, und einen Mischschritt S30, welcher das Mischen der Gruppe von großen Partikeln 10 mit einer Gruppe von kleinen Partikeln 30 aus Kernsand, die aus kleinen Partikeln 31 mit einer im Vergleich zu den großen Partikeln geringeren Partikelgröße besteht, nach dem Beschichtungsschritt S20 vorsieht. Das Kernherstellungsverfahren S1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Laminatformgebungsschritt S40, welcher das Ausbilden eines Formteils 41 unter Anwendung eines Laminatformgebungsverfahrens, in welchem ein aus den Gruppen von gemischten großen und kleinen Partikeln 10 und 30 bestehendes Gemisch 40 verwendet wird, nach. dem Mischschritt S30 vorsieht, einen Imprägnierschritt S50, welcher das Imprägnieren des Formteils 41 mit einem Imprägniermittel 50 nach dem Laminatformgebungsschritt S40 vorsieht, sowie einen Sinterschritt S60, welcher das Sintern des Formteils 41 nach dem Imprägnierschritt S50 vorsieht.
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Der Vormischschritt S10 erzeugt die aus großen Partikeln bestehende Gruppe von großen Partikeln 10 durch Mischen einer Vielzahl von Kernsandarten mit unterschiedlichen Partikelgrößen als Siliziumdioxid enthaltende große Partikel. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei den großen Partikeln hierbei um Kernsand, dessen Partikelgröße 10 μm oder mehr und 50 μm oder weniger beträgt, und bevorzugt um sphärischen Kernsand, dessen Partikelgröße im Bereich von 20 μm bis 40 μm liegt. In dem Vormischschritt S10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden erste große Partikel 11 und zweite große Partikel 12 als zwei Kernsandarten miteinander vermischt, wobei die in 2 dargestellte Gruppe von großen Partikeln 10 erzeugt wird. Genauer gesagt werden in dem Vormischschritt S10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein aus geschmolzenem Siliziumdioxid bestehendes Pulver mit einer Partikelgröße von etwa 38 μm als erste große Partikel 11 und ein aus Aluminiumoxid bestehendes Pulver mit einer Partikelgröße von etwa 20 μm als zweite große Partikel 12 unter Verwendung einer Kugelmühle miteinander vermischt. In dem Vormischschritt S10 wird die Gruppe von großen Partikeln 10 als Mischpulver erzeugt, in welchem diese in gemischter Form vorliegen.
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Die aus den erzeugten, Siliziumdioxid enthaltenden großen Partikeln bestehende Gruppe von großen Partikeln 10 ist nicht auf eine Kombination der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Es können auch andere Materialien zum Einsatz gelangen, solange sie Siliziumdioxid enthalten. Was die Gruppe von großen Partikeln 10 betrifft, so kann beispielsweise ein Teil oder die Gesamtheit des als Kernsand der gemischten großen Partikel verwendeten geschmolzenen Siliziumdioxids und Aluminiumoxids Cristobalit sein.
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Der Beschichtungsschritt S20 fügt der im Vormischschritt S10 erzeugten, aus Siliziumdioxid enthaltenden großen Partikeln bestehenden Gruppe von großen Partikeln 10 das organische Bindemittel 20 hinzu, und überzieht Oberflächen der großen Partikel mit diesem organischen Bindemittel 20. In der vorliegenden Ausführungsform wird organisches Material, welches ein Phenolharz und aromatische Amine enthält, als organisches Bindemittel 20 verwendet. In dem Beschichtungsschritt S20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Beschichtung beispielsweise unter Anwendung eines Heißbeschichtungsverfahrens (Hot-Marring-Verfahrens). Genauer gesagt wird die Gruppe von großen Partikeln 10 in dem Beschichtungsschritt S20 in eine Drehtrommel eingebracht, und das organische Bindemittel 20 wird unter gleichzeitigem Rotieren der Drehtrommel in flüssiger Form auf die Gruppe von großen Partikeln 10 aufgesprüht und dieser hinzugefügt. Anschließend wird im Beschichtungsschritt S20 die Gruppe von großen Partikeln 10, auf welche das organische Bindemittel 20 aufgesprüht worden ist, gekühlt, und werden die Oberflächen der ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12 mit dem organischen Bindemittel 20 überzogen, wie in 3 dargestellt ist.
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Der Mischschritt S30 vermischt die Gruppe von großen Partikeln 10, welche im Beschichtungsschritt S20 mit dem organischen Bindemittel überzogen worden sind, mit der Gruppe von kleinen Partikeln 30, welche aus den eine geringere Partikelgröße als die großen Partikel aufweisenden kleinen Partikeln 31 besteht. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei den kleinen Partikeln 31 hierbei um Kernsand, dessen Partikelgröße 0.1 μm oder mehr und 10 μm oder weniger beträgt, und bevorzugt um sphärischen Kernsand, dessen Partikelgröße im Bereich von 0.3 μm bis 0.5 μm liegt. Genauer gesagt werden im Mischschritt S30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Pulver der Gruppe von großen Partikeln 10, welche aus dem mit organischem Bindemittel 20 überzogenen geschmolzenen Siliziumdioxid bzw. Aluminiumoxid bestehen, und ein Pulver von Partikeln, welche aus den gleichen Materialien wie die ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12 bestehen und als Kernsand der kleinen Partikel 31 dienen und unterschiedliche Partikelgrößen aufweisen, miteinander vermischt. Wie in 4 dargestellt ist, wird hierdurch im Mischschritt S30 ein pulverförmiges Gemisch erzeugt, in welchem die kleinen Partikel 31 zwischen die ersten großen Partikel 11 und die zweiten großen Partikel 12 eingemischt sind.
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In dem Laminatformgebungsschritt S40 wird mittels des Laminatformgebungsverfahrens und unter Einsatz des Gemisches 40 das Formteil 41 ausgeformt. Der Laminatformgebungsschritt S40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nutzt eine Laminatformgebungsvorrichtung 1, welche sich, wie in 5 dargestellt ist, eines Lasers bedient, um das Formteil 41 unter Anwendung eines Sinterpulver-Laminatformgebungsverfahrens auszuformen.
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Die Laminatformgebungsvorrichtung 1 weist einen Zuführbereich 2, welchem ein pulverförmiges Material zugeführt wird, einen Formgebungsbereich 3, in welchem das Formteil 41 ausgeformt wird, eine Walzvorrichtung 4, welche das Material aus dem Zuführbereich 2 zum Formgebungsbereich 3 transportiert, einen Abtastmechanismus 6, welcher einen aus einem Laserhauptkörper 5 gespeisten Laser auf eine beliebige Position innerhalb des im Formgebungsbereich 3 befindlichen Materials appliziert, einen Zuführkolben 7, welcher den Zuführbereich 2 vertikal verschiebt, sowie einen Formgebungskolben 8, welcher den Formgebungsbereich 3 vertikal verschiebt, auf.
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Genauer gesagt wird diese Laminatformgebungsvorrichtung 1 in dem Laminatformgebungsschritt S40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu verwendet, das pulverförmige Gemisch 40 aus dem Zuführbereich 2, in welchen das als Material dienende pulverförmige Gemisch 40 eingebracht worden ist, unter Verwendung der Walzvorrichtung 4 Schicht für Schicht zum Formgebungsbereich 3 zu transportieren. Eine hierin verwendete Schicht bezeichnet eine vorbestimmte Tiefe, in welcher das Gemisch 40 unter Einsatz des vom Laserhauptkörper 5 über den Abtastmechanismus 6 emittierten Lasers verfestigt werden kann. In dem Laminatformgebungsschritt S40 wird der vom Laserhauptkörper 5 über den Abtastmechanismus 6 emittierte Laser anschließend innerhalbs eines erforderlichen Bereichs, welcher von der Form des auszuformenden Formteils 41 abhängt, auf das zum Formgebungsbereich 3 transportierte Gemisch 40 appliziert. Das Gemisch 40 jenes Bereichs, auf welchen der Laser appliziert wird, schmilzt und verfestigt sich. Sobald die Laseranwendung beendet ist, wird der Formgebungskolben 8 um eine einer Schicht entsprechende Tiefe abgesenkt, und wird der Zuführkolben 7 um die gleiche, einer Schicht entsprechende Tiefe angehoben. Unter Verwendung der Walzvorrichtung 4 wird erneut eine Schicht des Gemisches 40 aus dem Zuführbereich 2 zum Formgebungsbereich 3 transportiert, und wird das eine zweite Schicht ausbildende Gemisch 40 im Formgebungsbereich 3 verteilt. Da diese Schritte wiederholt werden, wird das Gemisch 40 im Laminatformgebungsschritt S40 mittels der Laminatformgebungsvorrichtung 1 verfestigt, wobei ein Formteil 41 mit beliebiger Form ausgebildet und erhalten wird.
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Der Imprägnierschritt S50 wird zwischen dem Laminatformgebungsschritt S40 und dem Sinterschritt S60 durchgeführt, und sieht eine Imprägnierung des ausgeformten Formteils 41 mit dem Imprägniermittel 50 vor, um das Formteil 41 weiter zu härten. Der Imprägnierschritt S50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nutzt eine Aufschlämmung, in welcher ein keramisches Material als Imprägniermittel 50 enthalten ist. Der Imprägnierschritt S50 imprägniert das Formteil 41 in einem Druckreduzierbehälter, um in dem Formteil 41 enthaltene Luft freizusetzen, und drückt das Imprägniermittel 50 in das Formteil 41 hinein. Das hierin verwendete Imprägniermittel 50 umfasst beispielsweise ein Gemisch aus Siliziumdioxid-Sol und Siliziumdioxid, oder ein Gemisch aus Siliziumdioxid-Sol und Aluminiumoxid.
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Der Sinterschritt S60 sieht ein Sintern des mit dem Imprägniermittel 50 imprägnierten Formteils 41 vor, um das Formteil 41 zu härten. Der Sinterschritt S60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sintert das Formteil 41, wodurch jeder Partikel des Gemisches 40 des Formteils 41 gebunden und der Kern erzeugt wird, wie in 6 dargestellt ist. Genauer gesagt wird der Sinterschritt S60 beispielsweise für 15 Stunden bei 1200°C durchgeführt.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Kernherstellungsverfahren S1 wird die Gruppe von großen Partikeln 10, in welcher die ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12, bei denen es sich um zwei Arten von großen Partikeln handelt, im Vormischschritt S10 miteinander vermischt worden sind, im Beschichtungsschritt S20 mit dem in flüssiger Form vorliegenden organischen Bindemittel 20 überzogen, wodurch die Oberflächen der ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12 mit dem organischen Bindemittel 20 bedeckt werden können. In diesem Zustand wird im Laminatformgebungsschritt S40 oder im Sinterschritt S60 Wärme zugeführt. Hierdurch wird das organische Bindemittel 20 thermisch gehärtet, wobei die ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12, die ersten großen Partikel 11, oder die zweiten großen Partikel 12 mithilfe des organischen Bindemittels 20 aneinander binden können. Aus diesem Grund kann die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln mittels des in flüssiger Form vorliegenden organischen Bindemittels 20 verbessert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform werden die geringe Partikelgrößen aufweisenden, als Kernsand fungierenden kleinen Partikel 31 mit der Gruppe von großen Partikeln 10, welche aus den mit dem organischen Bindemittel 20 überzogenen ersten und zweiten Partikeln 11 und 12 besteht, vermischt. Aus diesem Grund können die geringe Partikelgrößen aufweisenden kleinen Partikel 31 zwischen benachbarte erste und zweite große Partikel 11 und 12 eindringen, wobei das Gemisch eine dichte Struktur ausbildet. Genauer gesagt tritt, selbst wenn die große Partikelgrößen aufweisenden ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12 miteinander vermischt worden sind, ein Zwischenraum zwischen den jeweiligen Partikeln auf. Die eine geringere Partikelgröße als die großen Partikel aufweisenden kleinen Partikel 31 werden eingemischt, wodurch sich die kleinen Partikel 31 derart verteilen, dass sie sich in den Zwischenräumen verbergen und an die ersten großen Partikel 11 oder die zweiten großen Partikel 12 binden. In einem Zustand, in welchem das erzeugte Gemisch sehr wenige Zwischenräume zwischen den Partikeln aufweist und eine dichte Struktur mit hoher Dichte besitzt, können die Partikel dementsprechend aneinander binden. Aus diesem Grund kann die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln weiter verbessert werden.
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Ferner sind die kleinen Partikel 31 nicht mit dem organischen Bindemittel 20 überzogen, wodurch die Partikelgrößen der kleinen Partikel 31 klein gehalten werden können. Folglich können die kleinen Partikel 31 in unmittelbare Nähe der ersten und zweiten großen Partikel 11 und 12 gebracht und an diese gebunden werden, so dass deren mittige Positionen einander näher kommen. Aus diesem Grund ist die Ausbildung eines Gemisches mit hoher Dichte möglich, und die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln kann sogar noch weiter verbessert werden.
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Dieses Gemisch 40 wird zum Einsatz gebracht, wird im Laminatformgebungsschritt S40 ausgeformt, und wird im Sinterschritt S60 gesintert. Hierdurch kann ein Kern mit einer komplexen dreidimensionalen Form auf einfache Art und Weise hergestellt werden. Dies bedeutet, dass es möglich ist, auf einfache Art und Weise einen Kern herzustellen, in welchem die Bindefestigkeit zwischen den Körnern des Kernsands, bei denen es sich um die ersten großen Partikel 11, die zweiten großen Partikel 12 oder die kleinen Partikel 31 handelt, erhöht ist, und welcher bei gleichzeitiger Ausbildung einer komplexen Form eine verbesserte Festigkeit aufweist. Folglich wird das aus der mit dem organischen Bindemittel 20 überzogenen Gruppe von großen Partikeln 10 und der Gruppe von kleinen Partikeln 30 bestehende Gemisch zur Durchführung des Laminatformgebungsschritts S40 verwendet, wodurch die Festigkeit im Rahmen der Formgebung mittels Laminatformgebungsverfahren verbessert werden kann.
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Vor dem Sinterschritt S60 wird das Formteil 41 im Imprägnierschritt S50 mit dem Imprägniermittel 50 imprägniert. Hierdurch kann die in dem Formteil 41 enthaltene Luft durch die Aufschlämmung eines keramischen Materials, etc. ersetzt werden, und kann das Formteil 41 mit einer dichteren Struktur ausgebildet werden. Folglich kann die Bindefestigkeit zwischen den Partikeln sogar noch weiter verbessert werden, und kann ein Kern hergestellt werden, dessen Festigkeit noch weiter verbessert ist.
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Der unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellte Kern wird zur Durchführung von Gießprozessen verwendet, wodurch das Turbinenelement auf einfache Art und Weise gebildet werden kann.
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Obgleich die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen vorstehend im Detail beschrieben sind, handelt es sich bei den in den Ausführungsformen dargelegten Ausgestaltungen und deren Kombinationen lediglich um Beispiele, womit Ergänzungen, Auslassungen, Ersetzungen und andere Modifikationen der Ausgestaltungen möglich sind, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern ist lediglich auf die angefügten Ansprüche beschränkt.
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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In dem Kernherstellungsverfahren wird das aus einer Gruppe von großen, mit einem organischen Bindemittel überzogenen Partikeln und einer Gruppe von kleinen Partikeln bestehende Gemisch verwendet, wodurch dessen Festigkeit im Rahmen einer Formgebung mittels Laminatformgebungsverfahren verbessert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- S1
- Verfahren zur Herstellung eines Kerns
- S10
- Vormischschritt
- 11
- erster großer Partikel
- 12
- zweiter großer Partikel
- 10
- Gruppe von großen Partikeln
- S20
- Beschichtungsschritt
- 20
- organisches Bindemittel
- S30
- Mischschritt
- 30
- Gruppe von kleinen Partikeln
- 31
- kleiner Partikel
- 40
- Gemisch
- 41
- Formteil
- S40
- Laminatformgebungsschritt
- 1
- Laminatformgebungsvorrichtung
- 2
- Zuführbereich
- 3
- Formgebungsbereich
- 4
- Walzvorrichtung
- 5
- Laserhauptkörper
- 6
- Abtastmechanismus
- 7
- Zuführkolben
- 8
- Formgebungskolben
- S50
- Imprägnierschritt
- 50
- Imprägniermittel
- S60
- Sinterschritt
