DE3334473C1 - Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Stücken - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Stücken

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Roger Rene Alleweireldt
Jacques Leopold Emi Grammagnac
Jean-Marc Clement Franc Theret
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Safran Aircraft Engines SAS
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Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
SNECMA SAS
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    • C30B11/14—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Gußstücken in einer Form mit ein­ zelnen Formräumen, bei dem eine Metallschmelze in die Form gegossen wird, eine gerichtete Verfestigung erreicht wird, deren Front vertikal von unten nach oben fort­ schreitet, und ein einziges Kristallkorn mittels einer am unteren Teil der Form angeordneten Wähleinrichtung gewählt wird.
Die simultane Herstellung mehrerer Teile mit monokristalli­ ner Verfestigung ist beispielsweise bekannt aus der FR-PS 81.18071 der Anmelderin sowie den FR-PS 16 02 773, 16 02 778, 22 73 611, 23 63 388 und 22 18 939.
Wie sich aus diesem Stand der Technik ergibt, ist der Durchschnittsfachmann bisher der Ansicht gewesen, daß die simultane Herstellung nur dadurch erreichbar ist, daß die Teile parallel verteilt angeordnet werden, wie dies insbesondere in der DE-AS 17 83 103 dargestellt ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine neue Anordnung der Stücke an zugeben, die eine Erhöhung des Herstell­ wirkungsgrades ermöglicht.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere einzelne Formräume (Perlen-) kettenartig direkt übereinander angeordnet werden.
Unter Kette ist hier eine Anordnung zu verstehen, bei der zwei übereinander angeordnete Formräume direkt über einen Metalldurchtritt verbunden sind, der die Verfesti­ gungsfront derart übernimmt, daß sie von dem unteren Formraum zu dem oberen Formraum fortschreitet.
Es ist selbstverständlich vorteilhaft, mehrere Ketten parallel anzuordnen.
Theoretisch gibt es keine Grenze bei der Anzahl der Stücke für eine Kette, wobei die Maximalzahl ganz einfach durch die Abmessungen des Ofens begrenzt ist. Jedoch könnte auch eine Vorrichtung geschaffen werden, die eine kontinuierliche oder endlose Kette erzeugt.
Die neuartige Anordnung gemäß der Erfindung ist für den Fachmann überraschend, der bisher im Gegensatz dazu der Auffassung war, solche Anordnungen bei der Herstellung mit gerichteter Verfestigung vermeiden zu müssen. Eine Untersuchung im Rahmen der Erfindung der Ursachen für dieses Vorurteil muß dabei von folgenden Fakten ausgehen:
Häufig wurden die gleichen Prinzipien für die beiden großen Herstellverfahren mit gerichteter Verfestigung verwendet, nämlich Stücke mit säulenförmigem Aufbau und monokristalline Stücke.
Wenn nun Stücke mit säulenförmigem Aufbau verwirklicht werden, hat die Kornzahl die Tendenz kleiner zu werden in dem Maße, indem die Verfestigungsfront zum Ende des Stücks fortschreitet: Je mehr die Körner wachsen, umso mehr verschwindet sie.
Wenn daher ein ausreichend langer Stab mit gerichteter Verfestigung hergestellt wird, wird an der Basis von einer Vielzahl von Körnern ausgegangen, und es ergibt sich am Ende ein säulenförmiger Aufbau, jedoch kann dann sehr leicht am anderen Ende ein monokristalliner Aufbau vor­ liegen.
Diese Tendenz ist noch viel deutlicher, wenn anstelle eines glatten Stabes ein Stück vorliegt, das Winkel oder Änderungen des örtlichen Querschnitts aufweist.
Diese Einzelheit untersagt es daher, für die Herstellung von Stücken mit säulenförmigem Aufbau solche Stücke nach Art einer Kette übereinander anzuordnen, bevor sie durch panzernde Formen umgeben werden, weil der kristalline Aufbau der verschiedenen Stücke der Kette gänzlich heterogen wird.
Eine Analyse dieser Erscheinung im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat zu der Überlegung geführt, daß das, was für die Herstellung von Stücken mit säulenförmigem Aufbau nachteilig ist, nicht nachteilig für die Herstellung monokristalliner Stücke sein muß.
Noch viel mehr überraschend wurde im Rahmen der vorlie­ genden Erfindung festgestellt, daß aufgrund der ketten­ förmigen Übereinanderanordnung mehrerer Stücke zur Herstellung mit monokristalliner Verfestigung der Übergang von einem Stück zum anderen die Beseitigung eines mög­ lichen parasitären Korns begünstigt (parasitäre Körner werden häufig durch einen Keim ausgelöst, der eine Reaktion der keramischen Wand mit dem Metall erzeugt). Jeder Durchtritt bildet auf diese Weise eine rudimentäre oder Grundschikane, d. h. eine rudimentäre oder Grund- Kornwähleinrichtung.
Die Anordnung der Stücke gemäß der Erfindung, die die Vorteile einer seriellen und einer parallelen Anordnung zusammenfaßt, hat daher auf industriellem Gebiet erheb­ liche Bedeutung, wenn es sich darum handelt, eine große Anzahl mit außerordentlich identischen Eigenschaften herzustellen, wie beispielsweise die Schaufeln eines Rotors.
Die Erfindung wird anhand der Beschreibung eines beson­ deren Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die einzige Figur der beigefügten Zeichnung erläutert, die schematisch und perspektivisch ein Büschel bzw. eine Traube mit 24 Schaufeln zeigt, die gemäß der Erfindung in 8 Ketten mit jeweils 3 Schaufeln angeordnet sind.
Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Gießen mit ver­ lorenem Wachs werden Wachsmodelle der zu gießenden Schau­ feln gebildet und werden diese gemäß der Erfindung dadurch angeordnet, daß sie Ende an Ende übereinander angeordnet werden, nach Art einer Kette 1 mit beispielsweise 3 Schaufeln, wobei zwischen einer Schaufel und der darunter liegenden Schaufel ein Durchtritt 3 für das Metall be­ lassen wird. Das unterste Stücke jeder Kette 1 ist über eine schikanenförmige Korn-Wähleinrichtung 4 mit einem gekühlten Trag-Boden 5 verbunden. Das oberste Stücke jeder Kette 1 ist mit einem Metall-Zuführ-Trichter 6 verbunden.
In üblicher Weise wird die Anordnung in Panzerformen umhüllt und wird das Wachs beseitigt, um den zu gießenden Stücken entsprechende Formräume zu erhalten.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Gußstücken in einer Form mit einzelnen Formräumen, bei dem
eine Metallschmelze in die Form gegossen wird,
eine gerichtete Verfestigung erreicht wird, deren Front vertikal von unten nach oben fortschreitet,
ein einziges Kristallkorn mittels einer Wähleinrichtung am unteren Teil der Form gewählt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere einzelne Formräume (2) kettenartig (1) direkt über­ einander angeordnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ketten (1) parallel zwischen einer gemeinsamen Metall-Zufuhr (6) und einem gemeinsamen gekühlten Boden (5) angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Formraum (2) jeder Kette (1) mit dem gekühlten Boden (5) über eine einzelne Wähleinrichtung (4) verbunden wird.
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