DE2034404A1

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Publication number: DE2034404A1
Application number: DE19702034404
Authority: DE
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1970-07-10
Publication date: 1972-01-13
Also published as: DE2034404C3; DE2034404B2; FR2051698A1; US3677324A; FR2051698B1; GB1269833A; JPS4813807B1

Description

PViEMTANWÄUi:

DIPL.-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH DR. TINO HAIBACH

8 München 2, _10> j_{u!i 1970}

UNSER ZEICHEN: 12 758

ROLLS-ROYCE LIMITED Derby, Derbyshire, England

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Metallerzeugnissen

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen eines Metallerzeugnisses, das ein einseitig gerichtetes Korngefüge bzw. einen las rverlauf parallel zu einer gegebenen Richtung aufweist; zwar wird die Erfindung bezüglich ihrer Anwendung beim Herstellen von Schaufeln für ein Gasturbinentriebwerk beschrieben, doch sei·bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.

Genauer gesagt sieht die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Metallerzeugnisses vor,' bei dem das Korngefüge in einer bestimmten Richtung verläuft, und das Maßnahmen umfaßt, um eine Form für das Erzeugnis auf eine'über den Schmelzpunkt des Metalls liegende Temperatur zu erhitzen, um die Form mit geschmolzenem Metall zu füllen oder das Metall in der Form zu schmelzen, um eine Relativbewegung zwischen der Form und einem Ofen derart hervorzurufen, daß sich die Form durch den Ofen hindurch bewegt, wobei der Ofen eine Wärme- oder Heizfront aufweist, die gegenüber der Richtung der Realtivbewegung zwischen der Form und dem Ofen so angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen im rechten Winkel zu der Bewegungsrichtung in Richtung auf ein Ende der Form

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bewegt, sowie tun das andere Ende der Form zu kühlen, so daß die Wärmeffont bewirkt, daß sich in dem Erzeugnis das gewünschte Korngefüge ausbildet.

Beim Durchführen der Erfindung wird ein Verfahren angewendet, das z.B. unter der Bezeichnung "gerichtete Erstarrung" bekannt ist. Bei diesem Verfahren wird dafür gesorgt, daß die Wärme aus dem in einer Form enthaltenen geschmolzenen Metall in einer einzigen vorbestimmten Richtung abfließt, statt im rechten Winkel zu allen Begrenzungsfölächen der Form abzufließen, wie es bei dem normalen Gießverfahren geschieht. Wenn man dafür sorgt, daß die Wärme in dieser Weise in einer bestimmten Richtung abgeführt wird, kann man erreichen, daß sich die Kristalle in dem erstarrten Metall sämtlich in einer bestimmten Richtung lagern, die von der Fläche ausgeht, an die Wärme abgeführt wird, wobei diese Richtung geradlinig von dieser Fläche aus verläuft. Wie zu erwarten, erhält das Erzeugnis seine größte Festigkeit in der Richtung des Faserverlaufs, und gleichzeitig ist daserzielte Gefüge besonders widerstandsfähig gegen das Entstehen von quer zu den Fasern verlaufenden Rissen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wärmefront unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Erzeugnisses angeordnet.

Die erwähnte Abkühlung kann dadurch bewirkt werden, daß man das andere Ende der Form in Berührung mit einer gekühlten Fläche bildet. Alternativ kann man zum Zweck desKühlens ein Kühlmittel auf das andere Ende der Form leiten.

Bei dem Metallerzeugnis kann es sich um eine Schaufel, einen Flügel oder einen anderen Bestandteil eines Gasturbinentriebwerks handeln, und das Metall kann eine Legierung sein.

Die Form kann mit dem geschmolzenen Metall gefüllt werden, während sie sich in dem Ofen befindet«,. Alternativ kann es sich bei dem Metall um ein Pulver oder um Pellets

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handeln, und das betreffende Material kann vor dem Schmelzen in die Form eingebracht werden.

Der Ofen ist vorzugsweise ortsfest angeordnet, und die

Form wird durch den Ofen hindurch bewegt.

Gemäß einem- weiteren Merkmal sieht die Erfindung mit Hilfe des vorstehend geschilderten Verfahrens hergestellte Schaufeln für Gasturbinentriebwerke vor.

Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum ^erstellen eines Metallerzeugnisses geschaffen werden, bei dem das Korngefüge in einer einzigen Richtung parallel zu |

einer gegebenen Eichtung verläuft, die einen Ofen umfaßt, der mit Heizmitteln zum Erhitzen einer Form für das Erzeugnis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls ausgerüstet ist, ferner eine Einrichtung zum Einbringe geschmolzenen Metalls -in die Form oder zum Schmelzen des Metalls in der Form, eine Einrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Form und dem Ofen, wobei sich in dem Ofen eine Wärmefront ausbildet, die gegenüber der Eichtung der Relativbewegung zwischen der Form und dem Ofen so angeordnet ist, daß sich die Wärmefront im wesentlichen rechtwinklig zu der erwähnten Eichtung in Eichtung auf ein Ende der Form bewegt, sowie eine Einrichtung zum Kühlen des anderen Endes der Form derart, daß die erwähnte Wärmefront bewirkt, daß sich in dem Erzeugnis das gewünschte Korngefüge bzw. der gewünschte Faserverlauf ausbildet.

Der Ofen kann so ausgebildet sein, daß er eine gerade oder eine kreisbogenförmig gekrümmte Längsachse aufweist.

DieEinrichtung zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen derForm und dem Ofen kann eine Fördervorrichtung umfassen, die es ermöglicht, mehrere Formen durch den ortsfest angeordneten Ofen hindurch zu bewegen.

Es ist ferner möglich, mehrere Öfen so anzuordnen, daß sie einander benachbart sind, und die erwähnte Fördervorrichtung sämtlichen Öfen gemeinsam zuzuordnen.

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Die Kühleinrichtung kann einen mit Hilfe eines Findes gekühlten, mit der Form zusammenarbeitenden Teil der Fördervorrichtung umfassen.

Bei dem Erzeugnis kann es sich um eine Schaufel, einen Flügel oder einen anderen Bestandteil eines Gasturbinentriebwerks handeln.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläuterte

Fig. 1 ist eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum,Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ähnelt allgemein Fig. 1, zeigt Jedoch eine abgeänderte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 erkennt man eine insgesamt mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Vorrichtung zum richtingsabhängigen Gießen eines Erzeugnisses, z.B. einer Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein hohlzylindrisches Tragglied 11, auf dessen oberem Ende ein Arbeitstisch 12 drehbar gelagert ist, der durch einen nicht dargestellten Motor im Uhrzeigersinne, d.h. in Richtung des Pfeils P,gedreht werden kann. Längs etwa eines Drittels des Umfangs des Arbeitstisches 12 erstreckt sich ein Ofen 13» der aus einem keramischen Material oder feuerfesten Ziegeln hergestellt ist und einen durchgehenden, kreisbogenförmig gekrümmten Tunnel 14 abgrenzt. Der Ofen 13 kann auf beliebige bekannte Weise ausgebildet sein, und essei bemerkt, daß eran seinem Eintrittsende 14a und an seinem Austrittsende 14b mit nicht dargestellten Wärmesperren versehen ist.

In dem Ofen 13 sind auf beiden Seiten des Tunnels 14 mehrere elektrische Heizelemente 15 angeordnet, deren Länge vom Eintrittsende 14a des Tunnels aus in Richtung auf das Austrittsende 14b abnimmt. Infolgedessen erzeugen diese Heiz-

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elemente eine Wärmefront, die unter einem Winkel zur Ebene des Arbeitstisches 12 verläuft. Gegebenenfalls kann man nicht dargestellte zusätzliche Heizelemente in die Decke des Ofens einbauen. Der Ofen 13 kann sich zweckmäßig aus einem Satz von nicht dargestellten Teilen oder Abschnitten zusammensetzen, die so zueinander passen, daß sie insgesamt einen Ofen mit den erforderlichen Eigenschaften bilden. Auf diese Weise ist es möglich, jeden beliebigen Abschnitt im Bedarfsfall auszuwechseln, ohne daß an den übrigen Abschnitten Änderungen durchgeführt zu werden brauchen.

Auf dem Arbeitstisch 12 sind mehrere, z.B. gemäß Fig. vierzehn Abschreckplatten oder Formträger 16 angeordnet, die g mit Wasser oder einem anderen Kühlmittel gekühlt werden, das den Formträgern 16 über das hohle Tragglied 11 zugeführt und auf dem gleichen Wege aus den Formträgern abgeführt wird.

Zwar wird die Wirkungsweise der Vorrichtung 10 im folgenden bezüglich des ^erstellens einer einzigen Turbinenschaufel beschrieben, doch sei bemerkt, daß die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie ein kontinuierliches Herstellen von Turbinenschaufeln ermöglicht. Zunächst wird eine leere Form 17 zum Herstellen einer Schaufel auf einem Formträger angeordnet. Während sich der Arbeitstisch 12 längs des Umfangs des Abschnitts A des Ofens 13 dreht, wird die Form 17 auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als die Schmelz- M temperatur der in sie einzubringenden Charge. Der Arbeitstisch kann kontinuierlich oder schrittweise mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit gedreht werden» Gemäß Fig. 1 ist bei B eflne Füllvorrichtung 18 vorgesehen, die mit einer Heizspule 19 zum Schmelzen des Metalls versehen ist und dazu dient, die Form 17 über das offene Ende 20 der Füllvorrichtung mit einer Charge aus geschmolzenem Metall zu füllen. Während sich die Form 17 längs des Abschnitts C des Ofens bewegt, bewirkt die Anordnung der durch die Heizelemente 15 erzeugten Wärmefront in Verbindung mit der Kühlwirkung des Formträgers 16, daß die Charge in der Form auf

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dem Formträger 16 von unten nach oben, d.h. von dem Formträger weg erstrarrt, so daß ein gerichtetes Erstarren des Materials in der Weise erzielt wird, daß sich langgestreckte säulenähnliche Gefügefasern ausbilden, die parallel zur Längsachse X-X der Schaufel verlaufen. In Fig. 1 ist die fortschreitende Erstarrung der Schaufel an verschiedenen Punkten innerhalb des Ofens 13 durch eine Schattierung angedeutet. Wenn die Form 17 den Ofen 1$ über das Austrittsende 14b des Tunnels verläßt, weist die gesamte Schaufel das geforderte richtungsabhängige Erstarrungsgefüge auf. Wenn sich die Form 17 durch den Ofen hindurch bewegt, schreitet somit die Wärmefront in einer Ebene fort, die im wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse X-X der Schaufel verläuft und sich längs dieser Achse von unten nach oben bewegt.

Ν., ch dem Verlassen des Austrittsendes 14b des Tunnels 14-kann sich die Form 17 bis auf die erforderliche Temperatur abkühlen, woraufhin die Schaufel aus der Form entnommen wird.

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und in Fig. 2 sind in Fig. 1 dargestellten Teilen ähnelnde Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ein Lagebestimmungsteil 11 vorgesehen, das durch eine Zwischenwand 33 in eine obere Kammer 31 und eine untere Kammer 32 unterteilt ist. Der oberen hammer 31 wird ein Kühlmittel, z.B. Wasser, über eine Leitung 34- zugeführt, und die untere Kammer 32 ist an eine Ablaufleitung 35 angeschlossen. Die obere Kammer 31 steht in Verbindung mit einer Ringnut 36 in der TJmfangsfläche des Legebestimmungsteils 11; zu diesem Zweck sind mehrere radiale Bohrungen 38 vorgesehen. Auf dem Lagebestimmungsteil 11, das fest mit einem starren Unterbau 40 der Vorrichtung 10 verbunden ist,ist ein zylindrisches Lagerteil drehbar gelagert. Der Arbeitstisch 12 der Vorrichtung ist von dem zylindrischen Lagerteil 37 aus durch mehrere Spalten

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unterstützt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 hat der Arbeitstisch 12 die Form einer Scheibe, während er bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ringförmig ausgebildet ist.

Jeder Formträger 16 ist über sich durch den Arbeitstisch 12 erstreckende Kanäle mit einem Ventilteil 44 und über einen flexiblen Schlauch 42 mit derRingnut 36 des Lagebestimmungsteils 11 verbunden. Infolgedessen strömt das Kühlmittel von der oberen Kammer 31 aus durch die radialen Bohrungen 38 zu der Ringnut 36, von der aus es über die flexiblen Schläuche 42 zu dem "Ventil 44 strömt, um von dort aus dur£h innere Ksnäle des Ventils 44 und den Arbeitstisch 12 zu einer Düse 43 in dem betreffenden Formträger 16 zu strömen, um die Basis der Form 1? zu kühlen. Wenn das Kühlmittel seine Aufgabe erfüllt * hat, strömt es über das Ventilteil 44 in der Basis des Formträgers und einen flexiblen Schlauch 45 zu einer Ringnut in der Außenfläche des Lagebestimmungsteils 11. Von dieser Ringnut aus strömt das verbrauchte Kühlmittel durch radiale Bohrungen 47 in die untere Kammer 32, aus der es über die Austrittsleitung 35 abläuft. Das Ventil 44 kann mit der Hand mit Hilfe eines Griffs 48 betätigt werden, und normalerweise läßt es das Kühlmittel von dem flexiblen Schlauch 42 aus durch den Arbeitstisch 12 hindurch zu dem Formträger 16 strömen, woraufhin das verbrauchte Kühlmittel in der beschriebenen Weise über den flexiblen Schlauch 45 abgeführt wird. Wenn derFormträger 16 entleert werden soll, wird das Ventil 44 mit Hilfe ^ des Griiis 48 so betätigt, daß die beiden flexiblen Schläuche 42 und 45 gegenüber dem das Ventil 44 mit dem Formträger 16 verbindenden Kanal abgesperrt werden, ^as Ventil 44 ist so ausgebildet, daß dann, wenn die flexiblen Schläuche 42 und45 verschlossen sind, der Formträger 16 über Kanäle 50 mit der Atmosphäre verbunden ist, wobei der eine Kanal Luft einströmen läßt, während der andere Kanal dazu dient, das Kühlmittel aus dem Formträger 16 abzuführen.

Jeder Formträger 16 ist in ein auf dem Arbeitstisch angeordnetes Bauteil 51 aus feuerfestem Material eingeschlossen,

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und jedes dieser Bauteile bildet ein Segment eines Rings aus feuerfestem Material, der die verschiedenen Formträger umschließt. Es ist somit ersichtlich, daß man jeden einzelnen Formtrager auswechseln kann„ ohne daß es erforderlich ist, den ganzen durch die feuerfesten Bauteile 51 gebildeten Hing zu zerlegen«,

Der Arbeitstisch 12 ist an seinem Rand mit einer Verzahnung 52 versehen, die mit einem durch einen Elektromotor antreibbaren Ritzel 53 kämmt. Der Elektromotor 54 treibt den Arbeitstisch 12 so an„ daß er sich gemäß Figo 2 in Richtung des Pfeils P dreht. Um einen toten Gang oder Schwingungen der Formen 17 während des Drehens des Arbeitstisches 12 auszuschalten, stützt sich der Arbeitstisch an mehreren auf dem Unterbau 40 drehbar gelagerten konischen Rollen ab„ die den größten Teil des Gewichtes des Arbeitstisches 'aufnehmer:.- Die Rollen 55 sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie sich in Richtung auf das Bauteil 11 verjüngen.

Da der Ofen 13 ähnlich ausgebildet ist wie der in Fig. 1 gezeigte Ofen, dürfte sich eine ausführliche Beschreibung erübrigen. Es sei jedoch bemerkt, daß sich der Ofen bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 aus mehreren Abschnitten 56 zusammensetzt, um die Wartung zu erleichtern. Ferner erstreckt sich der Ofen 13 etwa über zwei Drittel des Umfangs des Arbeitstisches 12. .

Der Ofen ist mit einem radial weiterinnen liegenden Kranz 57 aus feuerfesten Ziegeln und einem radial weiter außen angeordneten Kranz 58 aus feuerfesten Ziegeln ausgekleidet. Sowohl der innere Kranz 57 als auch der äußere Kranz 58 ist mit einem ringförmigenFlansch 59 versehen. Diese Flansche erstrecken sich in Richtung auf die Formen 17 und bilden zusammen mit dem Kranz aus feuerfesten Bauteilen 51 eine Abdichtungsanordnung, die verhindert, daß Wärme aus dem Tunnel 14 verloren geht. Gegebenenfalls kann man auf den feuerfesten bauteilen 51 und/oder dem inneren Kranz 57 und dem äußeren Kranz 58 zusätzlicheDichtungen (nicht dargestellt),

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z.B. Labyrinthdichtungen, vorsehen. Der durch die feuerfesten Bauteile 51 gebildete Kranz ist an seiner Oberseite mit einem Trog 60 versehen, der ebenfalls dazu beiträgt, WärmeVerluste des Tunnels 14- zu verhindern, und in dem sich z.B. Metall sammelt, das aus den Formen 17 entweicht.

Statt die Formen in dem Ofen 13 mit geschmolzenem Metall zu füllen, kann man die Formen auch außerhalb oder innerhalb des Ofens mit einem pulverförmigen oder pelletierten Metall füllen. Alternativ kann man außerhalb des Ofens in gede Form 17 eine vorgegossene Schaufel einbringen, die kein gerichtetes Korngefüge bzw. keinen bestimmten Faserverlauf zeigt, und die in dem Ofen 13 erneut geschmolzen wird, so daß die ä Schaufel während des Durchlaufens des Ofens 13 so umgegossen wird, daß ein Faserverlauf in einer bestimmten Richtung entsteht.

Gemäß Fig. 2 ist der Ofen 13 kreisbogenförmig gekrümmt, doch könnte man gegebenenfalls auch einen Ofen mit einer geraden Längsachse vorsehen. Ferner ist es möglich, mehrere öfen, und zwar sowohl gekrümmte als auch gerade Öfen, so anzuordnen, daß sie einander benachbart sind, und diesen Öfen kann eine Einrichtung, z.B. der Arbeitstisch 12, gemeinsam so zugeordnet sein, daß die Formen 17 durch die Öfen hindurch bewegt werden können.

Bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der bzw. jeder Ofen 13 ortsfest angeordnet, doch ist es gemäß der Erfindung alternativ auch möglich, die Formen ortsfest anzuordnen und den Ofen gegenüber den Formen zu bewegen.

Je nach dem verwendeten Metall kann man die Atmosphäre in dem Ofen 13 regeln, d.h. man kann in dem Ofen eine Luftatmosphäre odereine Atmosphäre aus einem chemisvh neutralen Gas aufrechterhalten, oder man kann die ganze Vorrichtung 10 einem Unterdruck aussetzen, wobei die Beheizung des Ofens den jeweiligen Betriebsbedingungen und dem verwendeten Metall angepaßt wird.

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Die Zone unterhalb der Heizelemente 15 kann sich, auf einer beliebigen Temperatur befinden, vorausgesetzt, daß diese Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Metalls· liegt. Die Temperatur in der Zone unter den Heizelementen 15 und das Ausmaß der Wärmeabführung aus der Form kann innerhalb dieser Zone durch die Wandstärke des feuerfesten Materials geregelt werden, und man kann diese Regelung dadurch ergänzen, daß man in dieser Zone eine zusätzliche Kühlung bewirkt oder aber zusätzliche Wärmequellen vorsieht. Alternativ kann der unter den Heizelementen 14 liegende Teil des Ofens 13 zur Atmosphäre offen sein, so daß er gekühlt wird» Eine weitere Möglichkeit, die Temperatur zu-regeln, besteht darin, daß man Ströme eines Kühlmittels, z.B. von Luft oder eines chemisch neutralen Gases, unterhalb der Heizelemente in einer zur Ebene des Arbeitstisches 12 parallelen Ebene auf die Form 17 leitet. .

Der Arbeitstisch 12 kann aus Segmenten zusammengesetzt sein, die leicht ausgewechselt werden können,, wenn die Formträger 16 erneuert werden müssen«,

Bei den beschriebenen Vorrichtungen kann man weitere Abänderungen vorsehen. Beispielweise kann man zwischen der Bedienungsperson und dem freiliegenden Kranz aus feuerfesten Ziegeln eine Abschirmung anordnen, um die Bedienungsperson gegen Verbrennungen durch die abgestrahlte Wärme zu schützen. Ferner kann man die Eintrittsöffnung 14a und die Austrittsöffnung 14b des Tunnels 14 z.B. mit Hilfe einer Doppeltüranordnungabdichten, um zu verhindern, daß sich in dem Tunnel ein Konvektionsluftstrom ausbildet.

Wie erwähnt, läßt sich die Erfindung insbesondere beim Herstellen von Schaufeln, Flügeln oder anderen Bauteilen für Gasturbinentriebwerke anwenden, doch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Anwendungsmöglichkeit. Bei dem zum Herstellen der Schaufeln verwendeten Metall kann es sich zweckmäßig um eine beliebige Legierung auf Nickel- oder Kobaltbasis handeln, wie sie normalerweise verwendet wird, ader

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um einen "beliebigen anderen_tWerkstoff, bei dem sich eine optimale Festigkeit ergibt, wenn ein bestimmter Faserverlauf vorhanden ist.

Die Form 1? wird so erhitzt, daß sie die erforderliche ■Temperatur in dem Zeitpunkt erreicht hat, in welchem sie gemäß Fig. 1 zu der Schmelz- und Füllvorrichtung B gelangt. Man kann die Zeit, während welcher sich die Form vor dem Füllen mit dem geschmolzenen Metall auf der erforderlichen Temperatur befindet, so wählen, daß die Form "gebrannt" wird, um ihr die erforderlichen Eigenschaften z.B. bezüglich der Festigkeit, der Oberflächengüte und der Zusammensetzung zu verleihen, damit die Form geeignet ist, bei dem beschriebenen ä richtungsabhängigen Erstarrungsvorgang verwendet zu werden. TJm diese Eigenschaften zu entwickeln, wird die Form je nach ihrer chemischen Zusammensetzung vorzugsweise etwa 40 min lang auf einer Temperatur von über 1300° G gehalten, um sie zu brennen. Wenn die Form von dieser Temperatur abgekühlt wird, kann sich das Gefüge des Materials der Form so verändern, daß die Eigenschaften der Form beeinträchtigt werden. Wenn man das Brennen der Form bei der hohen Temperatur innerhalb des Ofens 13 unmittelbar vor dem Erreichen der Schmelzspule 19 durchführt, ohne daß die Form vor dem Füllen abgekühlt wird, ist es somit möglich, solche Veränderungen zu verringern oder zu vermeiden, bis das Metall erstarrt ist.

Um die Leistung der Vorrichtung 10 zu steigern, könnte man jeweils mehrere Schaufeln mit Hilfe einereinzigen Form erzeugen. In diesem Fall braucht jede Form nur so gestaltet zu werden, daß as möglich ist, die gewünschte Zahl von Schaufeln herzustellen, wobei jede Form mit Kanälen versehen wird, um sicherzustellen, daß das geschmolzene Metall allen Hohlräumen der Form zugeführt wird.

Es sei bemerkt, daß man die gesamte Vorrichtung 10 so ausbilden kann, daß sie automatisch arbeitet. Zu diesem Zweck kann man Einrichtungen vorsehen, mittels deren dem Ofen 13 leere Formen 17 zugeführt werden und die fertigen Erzeugnisse

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beim Austreten der Formen aus dem Ofen den Formen entnommen werden können.

Ansprüche

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Claims

ANS PR f OEE

1. Verfahren zum Herstellen eines Metallerzeugnisses mit einem sich in einer bestimmten Richtung erstreckenden Faserverlauf bzw. Korngefüge, dadurch gekennzeichnet , daß eine Form für das herzustellende Erzeugnis bis aμf eine Temperatur pberhalbdes Schmelzpunktes des Metalls erhitzt wird, daß die Form mit geschmolzenem Metall gefüllt wird, oder daß Metall in der Form geschmolzen wird, daß eine ReIa- g tivbewegung zwischen der Form und einem Ofen herbeigeführt wird, so daß sich die Form durch den Ofen hindurch bewegt, wobei in dem Ofen eine Wärmefront vorgesehen ist, die gegenüber der Richtung der Relativbewegung zwischen der Form und dem Ofen so angeordnet ist, daß sich die Wärmefront im wesentlichen im rechten Winkel zu der erwähnten Bewegungsrichtung in Richtung auf ein Ende der Form bewegt, und daß das andere Ende der Form gekühlt wird, so daß die Wärmefront in dem Erzeugnis das gewünschte Korngefüge bzw. den gewünschten Faserverlauf hervorruft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wärmefront unter einem Winkel a zu der Bewegungsrichtung des Erzeugnisses erstreckt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form dadurch gekühlt wird, daß daserwähnte andere Ende derForm in Berührung mit einer gekühlten Fläche gebracht wird.

4·. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e ke η η ζ e ichne t , daß die Form dadurch gekühlt wird, daß ein Kühlmittel auf das erwähnte andere Ende der Form geleitet wird.

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5. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Erzeugnis eine Schaufel, ein Flügel oder ein anderer bestandteil eines Gasturbinentriebwerks ist ο

6. Verfahren nach einem derAnsprüche 1 bis 5» dadurch gekennze ichnet, daß das Metall eine Legierung ist,

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Form mit geschmolzenem ¹^etall gefüllt wird, während sie sich in dem Ofen befindet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6_? dadurch gekennze ic hnet , daß das Metall in Form eines Pulvers oder von Pellets verwendet und vor dem Schmelzen in die Form eingebracht wird.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis^r8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen ortsfest angeordnet IGt und die Form durch den Ofen hindurch bewegt wird.

10. Vorrichtung zum Herstellen eines Metallerzeugnisses, das einen einseitig gerichteten ■'■'aserverlauf bzw. ein Korngefüge parallel zu einer gegebenen Eichtung aufweist^ gekennzeichnet durch einen Ofen (15)» in dem Heizmittel (15) zum Erhitzen einer Form (16) für das herzustellendeErzeugnis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls angeordnet sind, eine Einrichtung (18, 19) zum Zuführen geschmolzenen Metalls zu derForm oder zum Schmelzen von Metall in der Form,, eine Einrichtung (12) zum ■herbeiführen einer Eel at ivb ewegung zwischen der Form und dem Ofen, wobei der Ofen eine Wärmefront aufweist, die gegenüber der Eichtung der Eelativbewegung zwischen der Form und dem Ofen so angeordnet ist, daß sie sich im wesentlichen im rechten Winkel zur Eichtung der Eealtivbewegung in Eichtung auf eine Ende der Form bewegt, sowie durch eine Einrichtung zum Kühlen des anderen Endes der Form,, so daß die Wärmefront bewirkt, daß sich in dem Erzeugnis das gewünschte Korngefüge bzw. der gewünschte Faserverlauf ausbildet.

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (13) eine gerade Längsachse hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen (13) kreisbogenförmig gekrümmt ist.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der Form (16) und dem Ofen (13) eine Fördervorrichtung zum Bewegen mehrerer Formen durch den ortsfest angeordneten Ofen hindurch umfaßt.

14-ο Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η -

zeichnet , daß mehrere Öfen (13) so angeordnet sind, daß sie einander benachbart sind, und daß die Fördervorrichtung (12) allen Öfen gemeinsam zugeordnet ist.

1.5. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Kühleinrichtung ein auf der Fördervorrichtung (12) angeordnetes, mittels eines Fludes gekühltes, in Berührung mit der Form stehendes Bauteil umfaßt,

16. Verrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15j

dadurch gekennz eichnet, daß das herzustellende Erzeugnis eine Schaufel, ein Flügel oder ein anderer bestandteil eines Gasturbinentriebwerks ist.

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