DE2837286C2 - Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Maskenform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Maskenform unter Verwendung mehrerer verlorener Modelle unterschiedlicher Dicke.

Aus der DE-OS 27 02 293 ist esa Verfahren zur Herstellung von Gießformen aus mehreren Formteilen bekannt, bei dem zunächst mehrere Modelle von bestimmten Bereichen des herzustellenden Gußteils angefertigt werden. Auf jedem dieser Modelle wird dann ein feuchter Oberzug aus keramischem Formmaterial aufgebracht, der dann getrockcst wird Nach dem Trocknen werden dann die getrockneten Oberzüge aus keramischem Formmaterial von derr Modellen gelöst und so zusammengebaut, daß sie die Gießform ergeben.

Wenn ein Gegenstand, der verhältnismäßig dicke und dünne Bereiche hat, gegossen werden soll, können sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß sich die verhältnismäßig dünnen Bereiche des Gegenstandes bereits verfestigen, während die verhältnismäßig dicken Bereiche des Gegenstandes sich noch im Schmelzzustand befinden. Dadurch können sich in den dicken Bereichen des Gegenstandes Defekte ausbilden. Diese Defekte können sich ungünstig auf die Betriebseigenschaften des Gegenstandes auswirken und zu einem vorzeitigen Ausfall bei Belastung führen. So weisen beispielsweise Tür-binentriebwerke häufig eine drehbare Nabe auf, die mit radial abstehenden Flügeln bzw. Schaufeln einstückig gegossen wird. Die Nabe ist verhältnismäßig dick, während die Schaufeln verhältnismäßig dünn sind. Beim einstückigen Gießen der Nabe und der Schaufeln können sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß die Schaufeln sich bereits verfestigen, während sich der Nabenbereich noch im Schmelzzustand befindet.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer aus mehreren Teilen zusammengesetzten Maskenform, das auch zur Herstellung von Gußteilen anwendbar ist, die unterschiedlich dicke Bereiche aufweisen und sich durch das Fehlen von durch unterschiedlich schnelles Erstarren verursachten Defekten auszeichnen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung von Gießformen tür verschiedene Gegenstände und mit besonderem Vorteil auf die Herstellung einer Gießform zum Gießen eines einstückigen Turbinentriebwerkteils mit Bereichen verschiedener Dicke angewendet werden.

Die Gießform umfaßt eine Vielzahl miteinander verbundener Formteile. Die Teile der Gießform, in denen ein verhältnismäßig dünner Bereich eines Gußteiles gegossen werden soll, haben eine geringere Wärmedurchlaßzahl als diejenigen, in denen ein verhältnismäßig dikkerTeil des Gußteiles gegossen werden solL Zur Ausbildung eines Gießhohlraums, in dem der dicke Teil des Gegenstandes gegossen wird, werden verhältnismäßig dünnwandige Formteile verwendet Dickwandige Formteile werden demgegenüber zur Ausbildung des Formhohlraums verwendet, in dem die dünnen Teile des Gegenstandes gegossen werden. Die Formteile, die einem verhältnismäßig dicken Bereich eines Gußteils entsprechen, können aus einer Masse hergestellt werden, die eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit hat, damit die Erstarrung des dicken Bereichs des Gußteils dadurch beschleunigt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Strahltriebwerksteil mit einem relativ dikken Nabenbereich und relativ dünnen Schaufelabschnitten,

Fig.2 einen Teilschnitt eines Bereichs der Gießform mit dickwandigen und dünnwandigen Formteilen und

Fig.3 einen Teilschnitt durch einen Bereich der Gießform mit Formteilen, die aus unterschiedlichen Zusammensetzungen bestehende Wände haben.

F i g. 1 zeigt einen Bauteil 280 eines Turbinentriebwerks, der einen verhältnismäßig dicken Nabenteil 282 aufweist, von dem relativ dünne Turbinenflügel bzw. Turbinenschaufeln 284 radial abstehen. Die Nabe 282 und die Turbinenschaufeln 284 sind in einem Stück zusammenhängend gegossen. Während des Gießvorgangs neigen die relativ dünnen Turbinenschaufeln 284 zum Erstarren, bevor die relativ dicke Nabe 282 erstarrt Wenn man zuläßt, daß die Nabe 28*r noch im Schmelzzustand verbleibt, nachdem die Turbinenschaufeln bereits erstarrt sind, können in der Nabe Fehler auftreten. Alle in der Nabe 282 entstehenden Fehler schaden naturgemäß der Festigkeit Obgleich viele verschiedene Arten von Fehlern bei unterschiedlichen Metallen auftreten können, handelt es sich bei den meisten zu beseitigenden Fehlern um Mikroporosität und Einschlüsse. Hinzukommt, daß durch die Steuerung der Wärmeableitungsgeschwindigkeit auch das Kristallgefüge und die Kristallgröße steuerbar ist.

Das Bauteil 280 in F i g. J kann zusätzlich einen Außenring aufweisen, der nach den Schaufeln 284 und vor der Nabe 282 erstarren kann, wodurch Fehler sowohl in der Nabe als auch in dem Außenring auftreten können.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird das Bauteil 280 in einer Form 288 gegossen, von der ein Teil in F i g. 2 dargestellt ist. Die Form 288 ist aus mehreren Formteilen hergestellt, die in der gleichen Weise miteinander verbunden sind, wie dies in der US-PS 40 66 116 beschrieben ist.

Die Form 288 umfaßt Teile mit unterschiedlicher Wärmedurchlaßzahl. Die Formteile 290 für die Turbinenschaufeln 284 haben eine verhältnismäßig geringe Wärmedurchlaßzahl, das Formteil für die Nabe 282 eine verhältnismäßig große Wärmedurchlaßzahl. Dadurch erstarrt die relativ dicke Nabe 282 schneller als die relativ dünnen Schaufeln 284. Dadurch wird die Neigung

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zur Entstehung von Defekten in der Nabe bei deren sind Natürlich können auch andere Beschichtungsmate-Erstarrung minimal. rialien mit einer verhältnismäßig hohen Wärmeleitfä-

Die unterschiedlichen Wärmedurchlaßzahlen der higkeit Γ·η Bedarfsfall verwendet werden. Formteile 290 und 294 werden auf unterschiedliche Unter gewissen Bedingungen kann es wünschenswert

Weise erreicht Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausfüh- 5 sein, beid&Formteue aus vollständig verschiedenen Marungsform hat der SchaufelformteB 290 eine relativ gro- teriaHen herzustellen-. Dies kann durch das wiederholte ße Wandstärke, wodurch die Wärmeableitung von-den- Eintauchen des Nabenmodells in eine Aufschlämmung relativ dünnen Schaufeirr bzw. Flügeln 284-verlangsamt aus keramischem Formmaterial mit hoher Wärmeleitfäwird. Der Nabenformteil 294 hat demgegenüber eine higkeit erfolgen. Das Schaufelmodell kann demgegenrelativ geringe Wandstärke, so daß die Wärme von der io Ober wiederholt in eine Aufschlämmung aus einem anrelativ dicken Nabe 282 schnell abgeleitet werden kann. deren keramischen Formmaterial getaucht werden, das

Dje verschiedenen Wandstärken der Formteile wer- eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat So kann beispielsden dadurch erreicht, daß die zugehörigen Modelle un- weise ein einem dicken Teil eines herzustellenden Geterschiedlich oft in eine Aufschlämmung aus flüssigem genstandes zugeordnetes Modell in eine Aufschlämkeramischem Formmaterial eingetaucht werden. So 15 mung eingetaucht werden, die einen Zirkonzusatz hat, wird ein Wachs- oder Kunststoffmodeil mit der einer- während das andere Modell in eine Aufschlämmung ein-Einzelschaufel 284 entsprechenden Form verhältnismä- getaucht wird, die einen Zusatz aus gebranntem Silikat Big ofi in die Aufschlämmung aus dem keramischen hat

Formmaterial eingetaucht, beispielsweise zwölfmal, um Ein anderer Weg zur Steuerung der Wärmeablei-

einen-verhältnismäßig dicken Aufbau des keramischen 20 tungsgeschwindigkeit der Formteile ist deren Aiisbil-Fonmsaterials über dem Modell zu schaffen. Jedesmal, dung mit unterschiedlicher Porösität Der Schaufelwenn das Schaufelmodell eingetaucht worden ist, wird formteil kann dabei aus verhältnismäßig porösem Matedas Formmaterial von den Verbindungsstellen zwischen rial hergestellt werden, um die Wärmeableitung zu verden Formteilen 290 und 294 abgestreift zögern. Der Nabenformteil wird dann demgegenüber

Das Formteil 294 für die Nabe erhält dagegen eine 25 aus verhältnismäßig dichtem Material hergestellt um verhältnismäßig dünne Wandstärke, indem das Naben- die Wärmeableitung zu fördern.

modell nur relativ wenige Male in die flüssige Auf-

schlämmung aus keramischem Formmaterial emge- . Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

taucht wird. So wurde das dem Formteil 294 zugeordnete Nabenmodell nur sechsmal eingetaucht Der dünnwandige Nabenformteil 294 und viele dickwandige Schaufelformteile 290 werden dann in der zuvor beschriebenen Weise einer Form miteinander verbunden, in der der Turbinentriebwerksteil 280 gegossen wird.

Die Wärmeübertragung von der Nabe kann zusatzlieh noch dadurch gefördert werden, daß die Form 288 in einen Behälter mit Stahlschrot od. dgl. im Bereich des Nabenformteils 294 eingelegt wird, wodurch eine Wärmesenke hergestellt wird.

Es ist a jch vorgesehen, daß die Formteile mit unterschiedlichem Wärmeableitungsvermögen aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden können. Das Modell für die Schaufelformteile 298 (F i g. 3) wird dazu in eine Aufschlämmung aus kolloidaler Kieselsäure eingetaucht, in der Zirkon suspendiert ist Der dadurch entstehende Mantel ausJcerMnischem Formmaterial wird dann mit einem Mörtel aus erschmolzener Kieselsäure überzogen, die eine Teilchengröße im Bereich von 60 bis 20 mesh (US-Norm) aufweist. Dieser feuchte Überzug wird dann getrocknet Nach wiederhohem Eintauchen, Beschichten und Trocknen wird der dann entstehende Überzug biw. Mantel von dem Modell getrennt und ein keramischer Formteil in der zuvor beschriebenen Weise hergestellt.

Das Modell für den Nabenformteil 304 wird in eine Aufschlämmung aus kolloidaler Kieselsäure eingetaucht, das die gleiche Zusammensetzung hat wie die entsprechende Aufschlämmung, in die das Schaufelmodell eingetaucht wurde. Der feuchte Überzug aus keramischem Formmaterial auf dem Nabenmodell wird dann jedoch mit Zirkon beschichtet. Der feuchte Überzug aus mit Zirkon beschichteter Kieselsäure wird dana getrocknet. Nach wiederholtem Eintauchen, Beschichten und Trocknen wird der dadurch entstehende Überzug dann von dem Modell getrennt. Aufgrund der Zirkonbeschichtung erhält der Nabenformteil eine Wärmedurchlaßzahl, die g-ößer ist als die der Schaufelformteile 298. die mit erschmolzener Kieselsäure beschichtet

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer ans mehreren Teilen zusammengesetzten Maskenform unter Verwendung mehrerer verlorener Modelle unterschiedlicher Dicke, dadurch gekennzeichnet, daß Formmaterialien derart unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit verwendet und Formteile derart unterschiedlicher Wandstärke hergestellt werden, daß die einzelnen Bereiche des Gußstückes trotz unterschiedlicher Dicke etwa gleichzeitig erstarren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modelle in eine Aufschlämmung aus kolloidaler Kieselsäure mit darin suspendiertem Zirkon eingetaucht und ein Teil der Modelle anschließend mit einem Mörtel aus erschmolzener Kieselsäure und ein anderer Teil der Modelle anschließend mit Zirkon beschichtet wird.