DE3813287A1 - Verfahren zur herstellung eines metallgegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren, welches ein Gießverfahren mit verlorenem Wachskern um­ faßt.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen durch das Verfahren hergestellten Gegenstand.

Gießverfahren mit verlorenem Wachs sind bekannt und wer­ den in großem Umfang zur Herstellung hochpräziser fertig bemessener Gegenstände benutzt, beispeilsweise zur Her­ stellung von Turbinenschaufeln von Gasturbinentriebwer­ ken. Einige Turbinenschaufeln sind hohl, damit Kühlluft eingeführt werden kann. Derartige Schaufeln werden da­ durch hergestellt, daß ein Keramikkern mit Wachs umhüllt wird, wobei Platinstifte durch das Wachs so geführt wer­ den, daß die inneren Enden der Stifte am Kern anstoßen, während die äußeren Enden der Stifte um einen geringen Betrag vom Wachs vorstehen und dann vom Wachs eingeschlos­ sen werden, wobei der größte Teil eines jeden Stiftes in einem Keramikbrei liegt. Dieser gesamte Aufbau wird er­ hitzt, so daß der Brei aushärten kann und die Stifte trägt, während das Wachs schmilzt und ausläuft, wobei die von den Platinstiften gebildeten Kerne verbleiben, und zwar im Abstand zu dem erhärteten Keramikbrei. Dann wird der Raum mit geschmolzenem Metall ausgefüllt, um einen Hohlkörper zu erzeugen.

Während des Gießverfahrens diffundiert jener Teil der Platinstifte, der von geschmolzenem Metall bedeckt wird, so vollständig in das geschmolzene Metall, daß tatsäch­ lich keine örtlichen Legierungen von Schaufelmetall und Platin erzeugt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß an den Stellen, wo die Stifte waren, eine Kristallkern­ bildung einsetzte. Wenn ein solches Verfahren zum Gießen mit gerichteter Starrung hergestellt werden, ist eine solche Kristallbildung nicht annehmbar.

Es wurde gefunden, daß die örtliche Kristallkernbildung die Folge örtlicher Wärmeverluste aus der Schmelze über jeden Stift war. Die Stifte waren jedoch zu klein, als daß der Keramikbrei an ihren äußeren Enden anhaften könn­ te. Ferner konnten die Stifte nicht vergrößert werden, weil dann die Gefahr der Erzeugung einer unerwünschten Legierung mit der Schmelze auftreten konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbesser­ tes Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Gegenstan­ des zu schaffen.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Gegenstand, der durch das verbesserte Verfahren erzeugt wird.

Gemäß der Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstel­ lung eines mit einem Hohlraum versehenen Gegenstandes das Verfahren mit verlorenem Wachskern angewandt, wobei ein den Hohlraum definierender Kern von Wachs umschlossen wird und Stifte durch das Wachs so geführt werden, daß das innere Ende eines jeden Stiftes gegen den Kern stößt, während das äußere Ende jedes Stiftes vom Wachs vorsteht.

Erfindungsgemäß werden Wärmehaltekappen auf die äußeren Enden eines jeden Stiftes im Abstand zu dem umschließen­ den Wachs aufgebracht und der Gesamtaufbau wird von einem Keramikbrei umgeben, der trocknet, worauf das Wachs aus dem erhärteten Brei ausgeschmolzen und geschmolzenes Me­ tall in den sich so ergebenden Hohlraum eingegossen wird.

Vorzugsweise werden dabei Wachskappen auf die äußeren En­ den der Stifte aufgesetzt.

Der Gegenstand kann eine Turbinenschaufel für ein Gas­ turbinentriebwerk sein.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines erfin­ dungsgemäßen Aufbaus,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teilschnitt gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 wird ein Keramikkern (10) von Wachs (12) um­ schlossen. Mehrere Platinstifte (14) sind durh das Wachs (12) so eingesteckt, daß ihre inneren Enden am Kern (10) anstoßen. Die Länge eines jeden Stiftes (14) ist so groß, daß er über die äußere Oberfläche der Wachslage (12) vor­ steht.

Auf das äußere Ende eines jeden Stiftes (14) wird eine Wachskappe (16) aufgesetzt und jede Kappe ist so propor­ tioniert, daß sie eine Oberfläche besitzt, die beträcht­ lich größer ist als die Querschnittsfläche des zugeordne­ ten Stiftes (14). Außerdem steht jeder Stift (14) vom Wachs (12) genügend weit vor, um zu gewährleisten, daß die daran befestigte Kappe (16) im Abstand zur Wachslage (12) liegt, und zwar aus Gründen, die im folgenden be­ schrieben werden.

Nachdem die Kappen (16) auf den Stiften (14) festgelegt sind, wird der gesamte Aufbau in einem Keramikbrei (18) eingeschlossen. Die Größe des Abstandes zwischen jeder Kappe (16) und dem Wachs (12) ist derart, daß der Brei (18) leicht eintreten kann und so eine völlige Überbrüc­ kung gewährleistet. Dies ist deutlicher aus Fig. 2 er­ sichtlich, auf die nun Bezug genommen wird. Jede Kappe (16) und das äußere Ende des jeweiligen Stiftes (14) wird so vollständig von dem Keramikbrei (18) umschlossen. Der Keramikbrei (18) wird dann getrocknet und das Wachs wird in bekannter Weise ausgeschmolzen. Die Wachskappen (16) laufen jedoch nicht aus ihren Hohlräumen in den getrock­ neten Brei. Statt dessen halten die geschmolzenen Kappen (16) während des nachfolgenden Metalleingießens die Hitze infolge der Umkapselungswirkung des Keramikmaterials, das als Barriere gegen Hitzeverluste wirkt. Hierdurch wird wiederum eine Kristallkernbildung im Gußstück in der Nähe der Stifte (14) vermieden.

Das Material für die Kappen ist gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel Wachs. Es können jedoch auch andere Materialien benutzt werden, vorausgesetzt, daß eine uner­ wünschte Legierungsbildung mit der Schmelze verhindert wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Hohlraum versehenen Metallgegenstandes durch ein Verfahren mit verlorenem Wachs, wobei ein den Hohlraum defi­ nierender Kern von Wachs umschlossen wird und Stifte durch das Wachs derart geführt werden, daß das innere Ende eines jeden Stiftes am Kern anstößt, während das äußere Ende eines jeden Stiftes vom Wachs vorsteht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Wärmehaltekappen (16) auf den äußeren Enden der Stifte (14) im Abstand zu dem umschließenden Wachskörper (12) angebracht werden, daß danach dieser Körper von einem Keramikbrei (18) umschlossen wird, daß danach der Keramikbrei (18) abtrocknet, daß der umschließende Wachskörper (12) aus dem erhärteten Keramikbrei (18) ausgeschmolzen wird und daß geschmolzenes Metall in den sich so ergebenden Raum eingegossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Aufbringen der Wärmehaltekappen auf die äußeren Enden Stifte im Aufpassen von Wachskappen (16) besteht.

3. Anwendung eines gemäß den Ansprüchen 1 und 2 herge­ stellten metallischen Gegenstandes für Turbinenschau­ feln von Gasturbinentriebwerken.