DE3939613A1

DE3939613A1 - IMPROVEMENTS IN HOLLOW FORMS

Info

Publication number: DE3939613A1
Application number: DE19893939613
Authority: DE
Inventors: David Mills; Keith Leslie Harrison
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1990-06-21
Also published as: AU617903B2; FR2641274A1; GB2226020A; AU4606989A; JPH02211928A; FR2641274B1; GB8829197D0

Abstract

Refractory shell moulds are used in the investment casting of superalloys into eg. blades for gas turbine engines. Changes in the superalloys which have been instigated by the need for gas turbine engines to run hotter, have resulted in the forming of superalloys which have melting points which are higher than known refractory shells can withstand. 100% Silica shells have been tried but have low expansion rates and poor green strength. The invention provides a slurry with which an investment casting mould is made, comprising a mixture of zirconium silicate and a first particulate alumina bound by a hydrolised ethyl silicate, and when covering a wax pattern, covered by a further sprinkled particulate alumina of coarser mesh than the first particulate alumina.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Formen zur Benutzung in der Feingießtechnik.The invention relates to molds for use in the Investment casting.

Feingießtechnik-Verfahren sind bekannt. Allgemein gesprochen besteht das Verfahren darin, ein genaues Wachsmodell des zu erzeugenden Teiles herzustellen und dieses Wachsmodell in einen Brei aus feuerfestem Material einzutauchen, so daß eine Form gebildet wird. Danach wird das Wachs ausgeschmolzen, und es wird geschmolzenes Material in den sich ergebenden Hohlraum der Form eingegossen.Investment casting technique are known. Generally speaking The process consists in choosing an exact wax model producing part and this wax model in one Dipping porridge made of refractory material, so that a mold is formed. Thereafter, the wax is melted out, and it molten material will enter the resulting cavity Mold poured.

Komplikationen haben sich dadurch ergeben, daß die Metalle, die vergossen werden ihren Charakter geändert haben, damit die Gasturbinentriebwerke, von denen Teile durch das beschriebene Verfahren hergestellt werden, bei höheren Temperaturen arbeiten können. Demgemäß müssen die Metalle jetzt derart sein, daß sie einen höherem Schmelzpunkt als bisher besitzen. Dies wiederum ergibt eine höhere Beanspruchung der Formen, und es hat sich gezeigt, daß diese nicht in der Lage sind, dauernd diesen Beanspruchungen standzuhalten.Complications have resulted from the fact that the metals, the be shed have changed their character so that the Gas turbine engines, parts of which are described by the Procedures are produced to work at higher temperatures can. Accordingly, the metals must now be such that they have a higher melting point than before. this in turn gives a higher strain of the forms, and it has become shown that they are unable to do this permanently To withstand stresses.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Form zur Benutzung in Verbindung mit einem Präzisionsformguß für hochtemperaturfeste Superlegierungen zu schaffen.The invention is therefore based on the object, an improved Mold for use in conjunction with precision molding for high temperature resistant superalloys.

Gemäß der Erfindung besteht der Brei, aus dem die Form für die Feingießtechnik hergestellt wird, aus einer Mischung von Zirkonsilikat und einem ersten teilchenförmigen Aluminiumoxid gebunden durch ein hydrolisiertes Äthylsilikat und abgedeckt durch ein weiteres gesprenkeltes teilchenförmiges Aluminiumoxid mit gröberer Teilchengröße als das erste teilchenförmige Aluminiumoxid.According to the invention consists of the slurry from which the mold for the Investment casting is made of a mixture of Zirconium silicate and a first particulate alumina bound by a hydrolyzed ethyl silicate and covered through another speckled particulate alumina coarser particle size than the first particulate Alumina.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention will be described below with reference to an exemplary embodiment described.

Ein Brei, in den ein Wachsmuster zum Zwecke der Erzeugung einer harten Hohlform eingetaucht wird, wird hergestellt durch Vermischung von teilchenförmigem Zirkonsilikat und teilchenförmigem Aluminiumsilikat mit einem geeigneten Binder. Der Binder muß von jener Art sein, die in der Lage ist, die Mischung um das Wachsmuster herum selbsttragend zu machen, das heißt, wenn das Wachs im grünen Zustand befindlich ist (dieser Ausdruck ist in der Technik üblich). Außerdem muß der Binder bei der Erhitzung des Breis zur Trocknung und Aushärtung verdunsten. Ein solcher Binder ist hydrolisiertes Äthylsilikat.A porridge into which a wax pattern for the purpose of generating a is dipped hard mold is made by Mixing of particulate zirconium silicate and particulate aluminum silicate with a suitable binder. The binder must be of the kind that is capable of Mixture around the wax pattern to make it self-supporting, the means when the wax is in the green state (this Expression is common in the art). In addition, the binder at the heating of the slurry for drying and curing evaporate. Such a binder is hydrolyzed ethyl silicate.

Nach Eintauchen eines Wachsmusters in die Mischung wird weiteres teilchenförmiges Aluminiumoxid mit einer Teilchengröße, die gröber ist als die des vermischten Aluminiumoxids, auf die Mischung gesprenkelt, die nunmehr eine Naßgußform (grüner Formüberzug) auf dem Wachsmuster bildet.After immersing a wax pattern in the mixture will be more particulate alumina having a particle size which is coarser than that of the mixed alumina to which Speckled mixture, which now has a wet mold (green Form coating) on the wax pattern forms.

Das Verfahren der abwechselnden Eintauchung und Besprenkelung kann beliebig oft durchgeführt werden, damit eine gewünschte Dicke des Breies bzw. des Schlammes um das Wachsmuster gebildet wird.The procedure of alternate immersion and Besprenkelung can be performed as often as desired, thus a desired Thickness of slurry or mud around the wax pattern is formed.

Die bervorzugte Teilchengröße des teilchenförmigen Aluminiumoxids, das benutzt wird, um einen Teil der Mischung zu bilden, beträgt nominell 200 Mesh (Siebweite 0,075 mm), während die bevorzugte Maschengröße des aufgesprenkelten teilchenförmigen Aluminiumoxids nominell 28 Mesh (Siebweite 0,5 mm), das heißt eine Größe, die grob relativ zu der Teilchengröße von 200 Mesh des ersten teilchenförmigen Aluminiumoxids ist. The preferred particle size of the particulate Alumina, which is used to add a portion of the mixture is nominally 200 mesh (0.075 mm mesh) while the preferred mesh size of the spiked particulate alumina nominal 28 mesh (mesh 0.5 mm), that is a size which is roughly relative to the Particle size of 200 mesh of the first particulate Alumina is.

Die jeweiligen Mengen von Zirkonsilikat und dem teilchenförmigen Aluminiumoxid von nominell 200 Mesh sind die folgenden:The respective amounts of zirconium silicate and the particulate Nominal 200 mesh alumina are the following:

Materialmaterial Gewichtsprozentepercentages by weight Zirkonsilikatzirconium 40-7040-70 Aluminiumoxid @alumina @ mit nominell 200 Meshwith nominal 200 mesh 70-4070-40

Die Menge des darübergesprenkelten Aluminiumoxids mit nominell 28 Mesh ist jene, die ausreicht um die grüne Zirkon-Silikat- Aluminiumoxid (nominell 200 Mesh) -mischung zu bedecken, welche ein Wachsmuster umschließt, nachdem dieses jeweils in die Mischung eingetaucht ist.The amount of oversprayed alumina with nominal 28 mesh is the one that is sufficient to cover the green zirconium silicate To cover alumina (nominally 200 mesh) mixture, which enclosing a wax pattern after this in each case in the Immersed mixture.

Nach Vollendung des Tauch- und Besprenkelungsvorganges wird die Naßform in bekannter Weise ausgebacken, um den Binder auszutreiben und um den teilchenförmigen Aufbau zu verschmelzen.After completion of the dipping and Besprenkelungsvorganges is the Wet form baked in a known manner to the binder drive out and to merge the particulate structure.

Der sich hieraus ergebende Aufbau ist ein solcher, der eine Festigkeit hat, die ausreicht, um den hohen Temperaturbeanspruchungen widerstehen zu können, die auf die Form ausgeübt werden, wenn eine geschmolzene Superlegierung in den Raum eingegossen wird, der durch Verdampfung des geschmolzenen Wachs erzeugt wurde. Außerdem ist der Ausdehnungskoeffizient der gleiche wie bei bekannten Hohlformen, und so brauchen keine Änderungen bei der Herstellung der Form getroffen zu werden, aus der die Wachsmodelle erzeugt werden.The resulting structure is one that has a Has strength that is sufficient to the high To be able to withstand temperature stresses on the Be exercised when a molten superalloy in the space is poured in, by evaporation of the melted wax was produced. In addition, the Expansion coefficient the same as in known molds, and so do not need any changes in the production of the mold to be taken, from which the wax models are produced.

Eine weitere Verbesserung der Festigkeit der Hohlform kann durch Zusatz von 0,25 Gewichtsprozent bis 4 Gewichtsprozent Titandioxid zu der oben beschriebenen Mischung erreicht werden. Ein solcher Zusatz verbessert die Festigkeitscharakteristiken der Form beträchtlich, nämlich um einen Faktor von 4 gegenüber der Festigkeit von Formen nach dem Stande der Technik. Nicht alle Superlegierungen benötigen jedoch diesen Zusatz.A further improvement in the strength of the mold can by addition of 0.25 weight percent to 4 weight percent Titanium dioxide can be achieved to the mixture described above. Such addition improves the strength characteristics the shape considerably, namely by a factor of 4 the strength of molds of the prior art. Not however, all superalloys require this addition.

Claims

1. Pulpy mass from which a precision mold is made is made up of a mixture of zirconium silicate and a first particulate alumina bound by hydrolyzed ethyl silicate and covering a Wax model, covered by another particulate Alumina coarser particles than the first particulate Aluminum oxide, which is aufpfenkelt.

2. A mushy mass according to claim 1, wherein the mixture in weight percent has the following composition: material percentages by weight zirconium 40-70 first particulate @ alumina 70-40

3. pulpy mass according to claims 1 or 2, wherein the first particulate alumina is a nominal size of 200 mesh (0.075 mm mesh).

4. mushy mass according to one of claims 1 to 3, wherein the further particulate alumina nominally one size of 28 mesh (0.5 mm mesh).

5. mushy mass according to any one of the preceding claims, in which the mixture contains an additive which is 0.25 Weight percent to 4 percent by weight of titanium dioxide.