DE2220060B2 - Verfahren zum Herstellen eines Kernes für das Gießen von Superlegierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten, wasserlöslichen Kernes für das Gießen von Superlegierungen nach dem Modellausschmelzverf:\hren.

Beim Modellausschmelzverfahren wird ein leicht entfernbares Modell des zu gießenden Teiles, das alle erforderlichen Öffnungen und Zapfen besitzt, in die Aufschlämmung eines widerstandsfähigen Materials getaucht, das auf dem Teil erhärtet im! einen glatten Überzug als Gußformoberfläche bildet. Das Eintauchüberziehen des Modells wird normalerweise dadurch ausgeführt, daß das Modell in die Aufschlämmung eines feinen, widerstandsfähigen Pulvers in eii:.;m geeigneten flüssigen Bindemittel eingetaucht wird, wobei die Aufschlämmung während des Troeknungsvorganges bei Raumtemperatur aushärtet. Nach dem Eintauchen tropft der Überschuß an Aufschlämmung von dem Modell ab, und der Überzug wird im nassen Zustand mit gröberen, widerstandsfähigeren Partikeln verputzt, die zu einer Festigung des Überzuges führen. Durch die vorhergehend beschriebenen Stufen von Eintauchen und Verputzen wird eine keramische Schalenform hergestellt, und die einzelnen Stufen werden so lange wiederholt, bis sich eine Schale genügender Dicke rund um das Modell aufgebaut hat, die den bei den folgenden Verfahrensstufen auftretenden Spannungen widerstehen kann. Die gebräuchliche Dicke bewegt sich zwischen 0.31 bis 1,25 cm, obschon auch dünnere oder dickere Schalen für besondere Verwendungszwecke geformt werden können. Nach der Ausbildung der widcrstandsfähigen Schale wird das Modell aus der Form herausgenommen, weiche alsdann für den Gießvorgang gebraucht werden kann. Übliche Materialien für das Modell sind entweder Wachsmischungen oder Kunststoffe, wie z. B. Polystyrol und gegebenenfalls Polyäthylen.

Zur Herstellung von Teilen mit besonders kleinen und engen Durchgängen wird ein keramischer Kern, der normalerweise aus gepreßter Kieselerde besteht, in die Form gegeben. Obgleich diese Kieselerde-Kerne sehr brauchbar sind, ist es doch schwer, sie nach dem Gießen mit einem nicht ätzenden Auslaugmedium zu entfernen. Es ist offensichtlich, daß, falls sehr kleine oder feine Öffnungen oder Zwischenräume mit einem unlöslichen Kernmaterial gefüllt sind, es sehr schwierig ist, dieses Material mit einem nichtiitzcndcn Auslaugmittel vollständig zu entfernen.

Andere gebräuchliche Kerne zur Herstellung von hohlen Gießteilen besteben aus löslichen Metallhalogenidsalzen, die mit Borax, Magnesiumoxyd oder Talk vermischt sind. Solche Zusammensetzungen sind in dem USA.-Patent 3 407 S64 beschrieben. I_n dem USA.-Patent 3 473 599 ist die Anwendung einer Mischung aus Magnesiumoxyd und Kalziumphosphat dargelegt. Im Falle der metallhalogenidhaltigen Kerne wurde befunden, daß das Halogen unerwünschte Reaktionen mit der Superlegierung während des Gießens eingehen kann. Bei der Verwendung der Magnesiumoxyd-Kalziumphosphat-Kerne stellte sich heraus, daß sie gasig, brüchig und nicht für Gußstücke aus Superlegierungen geeignet sind.

Aus der deutschen Patentschrift 717 833 ist das Herstellen von Formen keramischer Teile, insbesondere von Zahnersatzteilen, bekannt. Es wird dort zwar ausgeführt, daß Magnesiumchlorid und Magnesiumoxyd heim Ausbrennen steinharte Massen ergeben, und daß sie bei höheren Temperaturen bröckelig werden und dann zerfallen, doch sind diese Massen nicht für metallische Teile aus Superlegierungen iieeiiinet, bei denen nämlich die Masse bei wesentlich höheren Temperaturen

formstabil und fest sein muß.

Die deutsche OiTenlegungsschrift 2 061^l)< >(, olienbart einen wasserlöslichen Kern, der aus wasserfreiem Magnesiumchlorid oder einer Mischung \on wasserfreiem Magnesiumchlorid mit mindestens einer der Verbindungen Aluminiumoxyd, Natriumcarbonat, Natriumchlorid, Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd oder Natriumcarbonat zusammengesetzt ist. Hierbei ist Magnesiumchlorid die wichtigste Verbindung mit einer Menge von über 80 %. während Magnesiumoxyd in einer Menge von 20 ⁰Zo vorliegt. Die derart hergestellten Kerne werden bei niedriger Temperatur getrocknet, wodurch keine vollständige Umwandlung stattfindet, so daß sie spröde und brüchig sind.

Auch die in der älteren Anmeldung (deutsche Offcniegungsschrift 2 140 460) vorgeschlagene Brenntemperatur von 800^; C bei einem Verfahren zur Herstellung einer Gußform für Metalle aus einem Gemisch aus Wasser, Magnesiumoxyd und Magnesiumchlorid führt nicht zu einer vollständigen Umwandlung von Magnesiumchlorid in Magnesiumoxyd, was aus dem hohen Anteil von Oxychlorid ersichtlich ist. Ferner wird hierbei der Kern auch brüchig. Um dies zu verhindern, wird vorgeschlagen, weitere Zusätze zuzugeben. Derartige Zusätze (Flußm^:ttel) lassen die Anwendung von hohen Temperaturen nicht zu, da sie die Feuerfestigkeit stark herabsetzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kernmaterial zu finden, daß beim Vergießen von Superlegierungen formstabil, gegenüber der Schmelze inert und trotzdem leicht löslich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine wäßrige Aufschlämmung, die aus 12 bis 30 Gewichtsprozent Magnesiumchlorid und 60 bis 80 Gewichtsprozent Magnesiumoxid besteht, in einer Kernform gegossen und bei Temperaturen von etwa 1204 bis 1482° C gesintert wird. Diese Kerne wiederstehen leicht den beim Vergießen von Superlegierungen nötigen Temperaturen, reagieren nicht mit den Legierungsarten und können leicht zu komplexen Formen verformt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Magnesiumoxyd, welches gemäß dem vorliegenden Verfahren hergestellt wird,

leicht durch nicluätzende Auslaugmedien, insbesondere Wasser, aus dem Gußstück entfernt werden iann.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine jväßrige Lösung aus 12 bis 30 Gewichtsprozent Magnesiumchlorid mit 60 bis 80 Gewichtsprozent Magnesiumoxydpulver zu einer zähflüssigen Aufschlämmung vermischt. Die Aufschlämmung wird dann in eine Kunststoff- oder Kautschukform gegossen, welche die gewünschte Form aufweist. Nach der Aushärtung wird das so hergestellte Stück gebrannt, um das Oxychlorid in Oxyd umzuwandeln, was erfindungsgemäß bei Temperaturen zwischen ungefähr 1204 und 1482° C geschieht. Somit wird ein fester, rauher Magnesiumoxydkern erhalten, der in einem Modellaussschmelzverfahren anwendbar ist.

Der Kern wird vomigsweise durch Eintauchen in eine Aufschlämmung von fein verteiltem Zirkonoxyd mit einer Durchschnittskomgrößenverteilung von unterhalb 100 Mikron überzogen, um eine Reaktion des

Magnesiums mit den Silikaten der äußeren Schale der beim Modellausschmelzverfahren gebrauchten Form zu vermeiden. Nach dem Gießen kann der Magnesiumoxydkern mit einem Wasserdampf strahl, der über das Gußstück geleitet wird, oder aber durch

ίο Eintauchen des Gußstückes in einen mit Wasser gefüllten Autoklav bei hoher Temperatur entfernt werden. Das Magnesiumoxyd löst sich im Dampf auf, und es ist nicht notwendig, andere Auslaugmedien zu verwenden. Nach der Entfernung des Kernes aus

dem Gußstück hat dieses seine endgültige Form mit allen Durchgängen und Zwischenräumen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines feuerfesten, wasserlöslichen Kernes für das Gießen von Superlegierungen nach dem Modellausschmeizverf ahren, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Aufschlämmung, die aus 12 bis 30 Gewichtsprozent Magnesiumchlorid und 60 bis SO Gewichtsprozent Magnesiumoxyd besteht, in einer Kernform gegossen und bei Temperaturen von etwa 1204 bis 1482° C gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern mit Zirkonoxyd einer Korngröße von weniger als 100 Mikron iiberzogen wird.