EP1211001A2 - Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Modellform und keramischer Einsatz zum Gebrauch in diesem Verfahren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Modellform und keramischer Einsatz zum Gebrauch in diesem Verfahren Download PDF

Info

Publication number
EP1211001A2
EP1211001A2 EP01128084A EP01128084A EP1211001A2 EP 1211001 A2 EP1211001 A2 EP 1211001A2 EP 01128084 A EP01128084 A EP 01128084A EP 01128084 A EP01128084 A EP 01128084A EP 1211001 A2 EP1211001 A2 EP 1211001A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
projections
casting
ceramic insert
recesses
model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01128084A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1211001B1 (de
EP1211001A3 (de
Inventor
Alexander Dr. Beeck
Herbert Brandl
Alexander Hoffs
Roland Mücke
Sergej Riazantsev
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
Alstom Power NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG, Alstom Power NV filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP1211001A2 publication Critical patent/EP1211001A2/de
Publication of EP1211001A3 publication Critical patent/EP1211001A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1211001B1 publication Critical patent/EP1211001B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C21/00—Flasks; Accessories therefor
    • B22C21/12—Accessories
    • B22C21/14—Accessories for reinforcing or securing moulding materials or cores, e.g. gaggers, chaplets, pins, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02—Lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cast part a thermal turbomachine according to the preamble of claim 1, to a model form containing a ceramic insert according to the Preamble of claim 8 and a ceramic insert for use in such a method according to the preamble of the claim 13th
  • Castings of thermal turbomachinery are made by known casting processes manufactured. Casting furnaces for such casting processes are, for example, out the documents EP-A1-749 790, US-3,763,926 or US-3,690,367 known.
  • a method of manufacturing a complex part of a gas turbine A casting mold is known, for example, from US Pat. No. 5,296,308.
  • Wax model of the hollow part to be cast is represented by a model form and made a ceramic insert. Then this model form is removed and around the wax model a ceramic mold through a slip shaped. After the wax has been burned out, the casting can by means of a casting process mentioned above.
  • the Document US-5,296,308 proposes protrusions on the ceramic insert to install. On the one hand, this is to achieve that the wall thickness of the part to be cast is within a certain tolerance range. On the other hand can fix the ceramic insert in the mold during the Casting process can be ensured. The use of these projections to the mentioned purposes has generally proven itself.
  • the protrusions also have little beneficial side effects.
  • These projections create recesses in the wall of the casting. So far, the notch factor of these recesses has been relatively large. The disadvantage is that these recesses are therefore only in certain areas on the component surface can be arranged because of the tensions that occur during of the operation on the component, may be too large under certain circumstances, so that there may be cracks in the affected components.
  • the invention is based on the object of a method for the production a casting of a thermal turbomachine by means of a known
  • To create casting process the casting of the casting with a Wax model and a ceramic insert is made and being there are protrusions on the insert, which has the notch factor on the recesses of the casting, which are created by the protrusions of the insert, reduced.
  • this object is achieved by a method according to the Preamble of claim 1 solved in that cutouts on the casting are made by the protrusions of the ceramic insert, the protrusions forming an angle between the center line and the outer edge the projections have less than 30 °.
  • the task will be too by a model form containing a ceramic insert according to the Preamble of claim 8 and a ceramic insert according to the Preamble of claim 13 solved that the projections an angle between the center line and the outer edge of the projections of less than 30 ° exhibit.
  • the notch factor is further reduced if the Angle between the center line and the outer edge of the protrusions smaller Is 15 °.
  • the projections can be arranged at locations on the casting which it has so far due to increased voltages during operation was not possible. A higher density of the projections is conceivable.
  • the fixation is improved distribution or an increased number of projections of the ceramic insert in the model form or in the ceramic Mold improved during the casting process.
  • the angle at different Sides of the projection are different in size, i.e. different values to have.
  • An advantageous embodiment is when the protrusions are in the model form protrude. For one thing, a clearer contour of the edges of the Cutouts achieved.
  • the movement of the ceramic insert in parallel Direction to the wall of the casting is possible to a certain extent. This may a break in the ceramic insert due to it Prevent acting thermal stresses during the casting process.
  • the recesses created by the projections on the casting the outer side of the casting partly in a conical or cylindrical Grinding or eroding the shape.
  • a cylindrical, conical or round pin is attached to the casting.
  • a pen can be soldered or welded.
  • the closing the cutouts prevent cooling air from escaping.
  • Another The advantage of this closure is that local overheating of the Edges of the recesses is prevented. This can occur when cleaning coated blades occur, for example, by arc cleaning.
  • the invention relates to a method for producing a thermal cast part of a thermal turbo machine. It can be specifically, for example, around a guide or rotor blade of a gas turbine or a combustion chamber part.
  • FIG. 1 shows a wax model 1 of a turbine blade to be cast.
  • This wax model 1 is in a liquid, ceramic material, which is also called slip, immersed. This forms around the wax model 1 the later ceramic casting mold of the casting. Then will the ceramic material dried so that the mold with which the Cast part is produced.
  • the wax 4 is removed by a suitable heat treatment, i.e. burned out. In this step, the mold is also fired, i.e. in this way it contains its firmness.
  • the casting is made with the so created mold by a known from the prior art Cast furnace manufactured in a manner known per se. Later the ceramic Mold removed in a suitable manner, for example by application an acid or an alkali.
  • the turbine blade which is produced from the wax model 1 of FIG. 1 has a cavity in which during the operation of the turbomachine Cooling air can be introduced.
  • a ceramic insert 2 which the geometry of the cavity reproduces.
  • This wax model 1 is not replaced by another one in FIG shown model form 9, with liquid wax 4 between the Cast model 9 and the ceramic insert 2 located therein which then solidifies.
  • Figure 2 shows a section along the line II - II of Figure 1 through the Wax model 1 and the ceramic insert 2.
  • the ceramic insert 2 is equipped with projections 3 according to the invention.
  • the projections 3 protrude into the wax 4 of the wax model 1.
  • the projections 3 according to the invention and the recesses 5 which resulting on the casting 6, are closer in Figures 3, 4 and 5 shown.
  • the invention proposes that the projections 3 with an angle ⁇ , ⁇ between a center line 10 of the projections 3 and the outer edge of the projections 3 do not exceed 30 ° to manufacture.
  • the notch factors on the recesses 5, which are due to the projections 3 arise on the casting 6 (Fig. 4, 5) are thereby advantageous reduced.
  • the projections 3 can also be arranged at locations of the casting 6 be to which it is due to increased tensions during the Operation was previously not possible. Also a higher density of the protrusions 3 on the surface is conceivable.
  • FIG. 3b of a projection 3 according to the invention is characterized in that the projection 3 over the surface of the Wax model 1 also protrudes in bulges 11 of the model form 9. This will be a length of approximately 1 to 2 mm.
  • Such Arrangement is advantageous because there is a clearer demarcation of the edges of the Recess 5 on the finished casting 6 results.
  • a thin cast skin or "Frayed" edges can be on the outside of the casting 6 at one Projection 3 according to Fig. 3a arise, which is an additional post-processing the cutouts 5 required.
  • the embodiment according to FIG. 3b with protruding projections 3 also has the advantage that the projections 3 after removing the model shape 9 are visible from the outside, so that the resulting recesses 5 easier to find. The subsequent process steps are thus easier and more accurate to carry out.
  • the recesses 5 from the outer surface of the Cast part 6 ago a recess 8 wholly or partially ground or eroded.
  • This can generally be cylindrical (Fig. 4a) or conical (Fig. 4b) happen.
  • the cast skin or "frayed edges" which by the embodiment of Fig. 3a are removed in this way.
  • the notch factor at the recesses 5 is thereby reduced.
  • This Recess 8 should have a depth of at least 0.1 mm. Usually a depth of 1 to 2 mm is selected.
  • FIGS. 5a, b show which additional method steps are necessary are to process the recesses 5 on the finished casting 6.
  • the recess 8 will be with a pin 7 which is round, conical or cylindrical and can also have different lengths.
  • the pin 7 can in the casting 6 is soldered or welded or by another appropriate process.
  • a pin 7 can be the length of the recess 8 correspond, but it can also be longer or shorter.
  • the conical recess 8 is closed with a ball. To This ball is avoided by means of a resistance spot welding process to avoid long welding times to the contact surfaces of the recess welded. The ball can then be flush with the component surface be ground so that the remaining part of the recess 8 as a pin 7th crowded.
  • Closing the cutouts 8 also reduces consumption the cooling air because it prevents it from escaping. Another advantage of closing is that there is local overheating of the edges of the recesses 5 is prevented. This can be when cleaning coated Blades occur, for example, through arc cleaning.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils (6) einer thermischen Turbomaschine mit einem bekannten Gussverfahren. Zwischen einer Modellform (9) und einem keramischen Einsatz (2) befinden sich an dem keramischen Einsatz (2) Vorsprünge (3), wobei die Vorsprünge einen Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 30° besitzen und wobei die Vorsprünge (3) sowohl zur Fixierung des Einsatzes (2) während des Gussverfahren als auch zur Reduktion des Kerbfaktors in den Aussparungen (8), welche am Gussteil (6) entstehen, dienen. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils einer thermischen Turbomaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, auf eine Modellform enthaltend einen keramischen Einsatz gemäss dem Oberbegriff des Anspruch 8 und auf einen keramischen Einsatz zum Gebrauch in einem solchen Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
STAND DER TECHNIK
Gussteile thermischer Turbomaschinen werden durch bekannte Gussverfahren hergestellt. Gussöfen für solche Gussverfahren sind beispielsweise aus den Schriften EP-A1-749 790, US-3,763,926 oder US-3,690,367 bekannt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines komplexen Teils einer Gasturbine mittels einer Gussform ist beispielsweise aus der Schrift US-5,296,308 bekannt. Ein Wachsmodell des zu giessenden hohlen Teils wird durch eine Modellform und einen keramischen Einsatz hergestellt. Danach wird diese Modellform entfernt und um das Wachsmodell eine keramische Gussform durch einen Schlicker geformt. Nachdem das Wachs ausgebrannt worden ist, kann das Gussteil mittels eines oben erwähnten Gussverfahrens hergestellt werden. In der Schrift US-5,296,308 wird vorgeschlagen, an dem keramischen Einsatz VorSprünge anzubringen. Dies soll zum einen erreichen, dass die Wanddicke des zu giessenden Teils in einem gewissen Toleranzbereich liegt. Zum anderen kann die Fixierung des keramischen Einsatzes in der Gussform während des Giessverfahrens sichergestellt werden. Der Einsatz dieser Vorsprünge zu den genannten Zwecken hat sich generell bewährt.
Die Vorsprünge haben aber auch wenig vorteilhafte Nebenerscheinungen. In der Wand des Gussteils entstehen durch diese Vorsprünge Aussparungen. Der Kerbfaktor dieser Aussparungen ist bisher relativ gross. Nachteilig ist, dass diese Aussparungen deshalb nur in bestimmten Bereichen auf der Bauteiloberfläche angeordnet werden können, da die Spannungen, die während des Betriebs auf das Bauteil wirken, unter Umständen zu gross sein können, so dass es zu Rissen in den betroffenen Bauteilen kommen kann.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils einer thermischen Turbomaschine mittels eines bekannten Gussverfahrens zu schaffen, wobei die Gussform des Gussteils mit einem Wachsmodell und einem keramischen Einsatz hergestellt wird und wobei sich an dem Einsatz Vorsprünge befinden, welches den Kerbfaktor an den Aussparungen des Gussteils, welche durch die Vorsprünge des Einsatzes entstehen, verringert. Es besteht weiter die Aufgabe, eine Modellform und einen keramischen Einsatz für dieses Verfahren zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass an dem Gussteil Aussparungen durch die Vorsprünge des keramischen Einsatzes hergestellt werden, wobei die Vorsprünge einen Winkel zwischen der Mittellinie und der Aussenkante der Vorsprünge von kleiner 30° aufweisen. Die Aufgabe wird auch durch eine Modellform enthaltend einen keramischen Einsatz gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und einen keramischen Einsatz gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 13 gelöst, dass die Vorsprünge einen Winkel zwischen der Mittellinie und der Aussenkante der Vorsprünge von kleiner 30° aufweisen.
Vorteilhaft verringert sich dadurch der Kerbfaktor der an den Gussteil entstehenden Aussparungen. Der Kerbfaktor verringert sich noch weiter, sofern der Winkel zwischen der Mittellinie und der Aussenkante der Vorsprünge kleiner 15° ist. Die Vorsprünge können an Stellen des Gussteils angeordnet sein, an welchen es aufgrund erhöhter Spannungen während des Betriebes bisher nicht möglich war. Eine höhere Dichte der Vorsprünge ist denkbar. Durch eine verbesserte Verteilung bzw. eine erhöhte Anzahl der Vorsprünge ist die Fixierung des keramischen Einsatzes in der Modellform bzw. in der keramischen Gussform während des Gussprozesses verbessert. Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels ist es denkbar, dass die Winkel an verschiedenen Seiten des Vorsprungs unterschiedlich gross sind, d.h. unterschiedlich Werte haben.
Eine vorteilhafte Ausführungsform liegt vor, wenn die Vorsprünge in die Modellform hineinragen. Zum einem wird eine klarere Kontur der Ränder der Aussparungen erreicht. Die Bewegung des keramischen Einsatzes in paralleler Richtung zur Wand des Gussteils ist in einem gewissen Rahmen möglich. Dies kann u.U. einen Bruch des keramischen Einsatzes durch daran wirkende Thermo-Spannungen während des Gussverfahrens verhindern. Durch die Ausführung der Aussparungen an der Modellform, in welche die Vorsprünge ragen, mit einem flachen Grund, wird dieses Ziel verbessert erreicht.
Zur weiteren Reduktion des Kerbfaktors an den Aussparungen ist es vorteilhaft, die am Gussteil durch die Vorsprünge entstandenen Aussparungen von der äusseren Seite des Gussteils her teilweise in einer konischen oder zylindrischen Form auszuschleifen oder zu erodieren. In die Aussparung des Gussteils wird ein zylindrischer, konischer oder runder Stift angebracht. Dieser Stift kann beispielsweise gelötet oder geschweisst werden. Das Verschliessen der Aussparungen verhindert ein Austreten von Kühlluft. Ein weiterer Vorteil dieses Verschliessens liegt darin, dass eine lokale Überhitzung der Ränder der Aussparungen verhindert wird. Dies kann beim Reinigen von beschichteten Schaufeln beispielsweise durch Lichtbogenreinigung auftreten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher dargestellt, wobei
Fig. 1
ein Wachsmodell einer Turbinenschaufel mit einem Einsatz zeigt,
Fig. 2
einen Schnitt gemäss der Linie II - II in der Figur 1 zeigt,
Fig. 3a,b
zwei Ausführungsformen von erfindungsgemässen Vorsprüngen gemäss dem Ausschnitt III in der Figur 2 zeigen,
Fig. 4a,b
ein fertiges Gussteil, an welchem von der äusseren Oberfläche eine weitere Aussparung angebracht worden ist, darstellen und
Fig. 5a,b
die an den fertigen Gusstücken durch die erfindungsgemässen Vorsprünge entstandenen Aussparungen und deren Verschliessen durch Stifte darstellen.
Es werden nur die für die Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Gleiche Elemente sind in unterschiedlichen Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch belasteten Gussteils einer thermischen Turbomaschine. Dabei kann es sich im einzelnen beispielsweise um eine Leit- oder Laufschaufel einer Gasturbine oder eines Brennkammerteils handeln. Diese Gussteile und das erfindungsgemässe Verfahren zu ihrer Herstellung werden im folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.
Diese Gussteile werden mit allgemein aus dem Stand der Technik bekannten Gussöfen herstellt. Mit einem solchen Gussofen können komplex ausgebildete und hohen thermischen und mechanischen Belastungen aussetzbare Bauteile hergestellt werden. Gussteile von thermischen Turbomaschinen sind in der Regel einkristalline (SX) oder gerichtet erstarrte (DS) Bauteile. Die Erfindung ist darauf jedoch in keiner Weise beschränkt. Sie kann sich vielmehr auch auf ungerichtet erstarrte Bauteile (CC) erstrecken.
Die Figur 1 zeigt ein Wachsmodell 1 einer zu giessenden Turbinenschaufel. Dieses Wachsmodell 1 wird in ein flüssiges, keramisches Material, welches auch Schlicker genannt wird, eingetaucht. Dabei bildet sich um das Wachsmodell 1 die spätere keramische Gussform des Gussteils. Anschliessend wird das keramische Material getrocknet, so dass die Gussform, mit welcher das Gussteil hergestellt wird, entsteht. Nach dem Trocknungsvorgang des Schlikkers wird das Wachs 4 durch eine geeignete Wärmebehandlung entfernt, d.h. ausgebrannt. Bei diesem Verfahrensschritt wird auch die Gussform gebrannt, d.h. sie enthält auf diese Weise ihre Festigkeit. Das Gussteil wird mit der so entstandenen Gussform durch einen aus dem Stand der Technik bekannten Gussofen auf an sich bekannte Weise hergestellt. Später wird die keramische Gussform auf geeignete Weise entfernt, so zum Beispiel durch Anwendung einer Säure oder einer Lauge.
Die Turbinenschaufel, welche aus dem Wachsmodell 1 der Figur 1 hergestellt wird, besitzt einen Hohlraum, in welchen während des Betriebs der Turbomaschine Kühlluft eingeleitet werden kann. Wie aus der Figur 1 sichtbar, befindet sich im Inneren des Wachsmodells 1 während des Herstellungsvorgangs der Gussform ein keramischer Einsatz 2, welcher die Geometrie des Hohlraums wiedergibt. Dieses Wachsmodell 1 wird durch eine andere, in der Figur 1 nicht dargestellten Modellform 9 hergestellt, wobei flüssiges Wachs 4 zwischen die Modellform 9 und den sich darin befindenden keramischen Einsatz 2 gegossen wird, welches danach erstarrt.
Die Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie II - II der Figur 1 durch das Wachsmodell 1 und den keramischen Einsatz 2. Der keramische Einsatz 2 ist mit erfindungsgemässen Vorsprüngen 3 ausgestattet. Die Vorsprünge 3 ragen in das Wachs 4 des Wachsmodells 1.
Die erfindungsgemässen Vorsprünge 3 und die Aussparungen 5, welche dadurch an dem Gussteil 6 entstehen, sind in den Figuren 3, 4 und 5 näher dargestellt. Wie aus der Figur 3a ersichtlich, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Vorsprünge 3 mit einem Winkel α, β zwischen einer Mittellinie 10 der Vorsprünge 3 und der Aussenkante der Vorsprünge 3 nicht über 30° zu fertigen. Die Kerbfaktoren an den Aussparungen 5, welche durch die Vorsprünge 3 an dem Gussteil 6 entstehen (Fig. 4, 5) werden dadurch vorteilhaft reduziert. So können die Vorsprünge 3 auch an Stellen des Gussteils 6 angeordnet sein, an welchen es aufgrund erhöhter Spannungen während des Betriebes bisher nicht möglich war. Auch eine höhere Dichte der Vorsprünge 3 auf der Oberfläche ist denkbar. Dadurch ist eine verbesserte Verteilung bzw. eine erhöhte Anzahl der Vorsprünge 3 möglich. Das hat zur Folge, dass die Fixierung des keramischen Einsatzes 2 in der Modellform 9 bzw. in der keramischen Gussform während des Gussprozesses verbessert ist. In einer besonderen Ausführungsform ist der Winkel α,β zwischen der Mittellinie und der Aussenkante der Vorsprünge sogar kleiner 15°. Dies verringert den Kerbfaktor noch weiter. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 3a ist es auch denkbar, dass die Winkel α, β an verschiedenen Seiten des Vorsprungs 3 unterschiedlich gross sind, d.h. unterschiedlich Werte haben.
Die Ausführungsform der Figur 3b eines erfindungsgemässen Vorsprungs 3 zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorsprung 3 über die Oberfläche des Wachsmodells 1 hinaus in Ausbuchtungen 11 der Modellform 9 herausragt. Dabei wird es sich um eine Länge von ca. 1 bis 2 mm handeln. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, weil sich eine klarere Abgrenzung der Ränder der Aussparung 5 an dem fertigen Gussteil 6 ergibt. Eine dünne Gusshaut oder "ausgefranste" Ränder können an der Aussenseite des Gussteils 6 bei einem Vorsprung 3 gemäss der Fig. 3a entstehen, was eine zusätzliche Nachbearbeitung der entstandenen Aussparungen 5 erforderlich macht.
Die Ausführungsform gemäss der Figur 3b mit überstehenden Vorsprüngen 3 hat zudem den Vorteil, dass die Vorsprünge 3 nach dem Entfernen der Modellform 9 von aussen sichtbar sind, so dass die entstehenden Aussparungen 5 leichter aufzufinden sind. Die nachfolgenden Verfahrensschritte sind somit einfacher und treffsicherer durchführbar.
Die bereits oben erwähnte Fixierung des keramischen Einsatzes 2 in Richtung parallel oder senkrecht zur Wand des Gussteils 6 während des Gussverfahrens ist durch eine solche Ausführungsform verbessert. Während die Bewegungsmöglichkeit in senkrechter Richtung zur Wand nur noch sehr begrenzt möglich ist, ist die Bewegung in paralleler Richtung zur Wand noch in einem gewissen Rahmen möglich. Dies führt zu einer verbesserten Kontrolle der Wanddicke des Gussteils 6 und kann u.U. einen Bruch des keramischen Einsatzes 2 durch daran wirkende Thermo-Spannungen verhindern. Um den Vorsprung 3 herum füllt sich ebenfalls Wachs 4. Das Material, welches an dieser Stelle während des Gussverfahrens entsteht, ist danach in einem zusätzlichen Verfahrensschritt zu entfernen. Um die oben genannten, Bewegungen parallel oder senkrecht zur Wand zu ermöglichen bzw. zu verhindern, ist es von Vorteil, die Ausbuchtungen 11 an der Modellform 9 folgendermassen auszuführen: anstatt eine den Vorsprüngen 3 komplementäre Form zu schaffen, wird eine Ausbuchtung 11 geschaffen, welche einen flachen Grund aufweist. Dies ist in der Figur 3b sichtbar.
Nachdem das Gussteil 6 fertig gegossen worden ist, wird, wie in den Figuren 4a, b sichtbar, die Aussparungen 5 von der äusseren Oberfläche des Gussteils 6 her eine Aussparung 8 ganz oder teilweise ausgeschliffen oder erodiert. Dies kann generell in zylindrischer (Fig. 4a) oder konischer Form (Fig. 4b) geschehen. Die Gusshaut oder "ausgefransten Ränder", welche durch die Ausführungsform der Fig. 3a entstehen, werden auf diese Art entfernt. Der Kerbfaktor an den Aussparungen 5 reduziert sich dadurch. Diese Aussparung 8 sollte mindestens eine Tiefe von 0.1 mm haben. In der Regel wird eine Tiefe von 1 bis 2 mm gewählt.
Die Figuren 5a,b zeigen, welche zusätzlichen Verfahrensschritte notwendig sind, um die Aussparungen 5 am fertigen Gussteil 6 zu bearbeiten. Die Aussparung 8 wird mit einem Stift 7, welcher rund, konisch oder zylindrisch sein und auch verschiedene Längen haben kann, geschlossen. Der Stift 7 kann in das Gussteil 6 gelötet oder geschweisst werden oder durch einen anderen geeigneten Prozess angebracht werden. Ein Stift 7 kann der Länge der Aussparung 8 entsprechen, er kann aber auch länger oder kürzer sein. In der Figur 5a wird die konische Aussparung 8 mit einer Kugel geschlossen. Zu Vermeidung von langen Schweisszeiten wird diese Kugel mittels eines Wiederstandspunktschweissverfahrens an die Kontaktflächen der Aussparung angeschweisst. Danach kann die Kugel mit der Bauteiloberfläche bündig geschliffen werden, so dass der verbleibende Teil die Aussparung 8 als Stift 7 füllt. Das Verschliessen der Aussparungen 8 verringert zudem den Verbrauch der Kühlluft, da ein Ausströmen verhindert wird. Ein weiterer Vorteil des Verschliessens liegt darin, dass eine lokale Überhitzung der Ränder der Aussparungen 5 verhindert wird. Dies kann beim Reinigen von beschichteten Schaufeln beispielsweise durch Lichtbogenreinigung auftreten.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Wachsmodell einer Turbinenschaufel
2
Keramischer Einsatz
3
Vorsprung
4
Wachs
5
Aussparung
6
Gussteil
7
Stift
8
Aussparung
9
Modellform
10
Mittellinie des Vorsprungs 3
11
Ausbuchtung
α
Winkel zwischen Mittellinie 10 und Aussenkante des Vorsprungs 3
β
Winkel zwischen Mittellinie 10 und Aussenkante des Vorsprungs 3

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Gussteils (6) einer thermischen Turbomaschine mit einem bekannten Gussverfahren, wobei das Gussteil (6) mittels einer keramische Gussform hergestellt wird, wobei diese keramische Gussform mittels eines Wachsmodells (1) und mittels eines sich im Wachsmodell (1) befindlichen, keramischen Einsatzes (2) hergestellt wird, und wobei das Wachsmodell (1) durch eine Modellform (9) und den sich in der Modellform (9) befindenden, keramischen Einsatz (2) hergestellt wird und wobei sich an der Aussenseite des keramischen Einsatzes (2) Vorsprünge (3) zur Einhaltung einer Wanddickentoleranz des Gussteils (6) befinden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Gussteil (6) Aussparungen (5) durch die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) hergestellt werden, wobei die Vorsprünge einen Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 30° aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Gussteil (6) Aussparungen (5) durch die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) hergestellt werden, wobei die Vorsprünge (3) einen Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 15° aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Gussteil (6) Aussparungen (5) durch die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) hergestellt werden, wobei die Vorsprünge (3) an verschiedenen Seiten unterschiedliche Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an dem Gussteil (6) Aussparungen (5) durch die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) hergestellt werden, wobei die Vorsprünge (3) in die Modellform (9) während des Giessverfahrens hineinragen.
  5. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    überstehendes Material, welches sich während des Giessverfahrens um die hervorragenden Vorsprünge (3) an der Oberfläche des Gussteils (6) gebildet hat, entfernt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die am Gussteil (6) durch die Vorsprünge (3) entstandenen Aussparungen (5) von der äusseren Seite des Gussteils (6) her teilweise in einer konischen oder zylindrischen Form ganz oder teilweise ausgeschliffen oder erodiert werden, so dass dort Aussparungen (8) entstehen.
  7. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in die Aussparungen (8) an der äusseren Seite des Gussteils (6) zylindrische, konische oder runde Stifte (7) angebracht, insbesondere gelötet oder geschweisst, werden und auf diese Art die Aussparungen (8) von der äusseren Seite des Gussteils (6) her verschlossen werden.
  8. Modellform (9), enthaltend einen keramischer Einsatz (2), zum Gebrauch in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit sich an dem keramischen Einsatz (2) befindenden Vorsprüngen (3), wobei der keramische Einsatz (2) während des Giessverfahrens in der Modellform (9) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) einen Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 30° aufweisen.
  9. Modellform (9) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) einen Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 15° aufweisen.
  10. Modellform (9) nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Winkel (α, β) an verschiedenen Seiten des Vorsprungs (3) unterschiedlich sind.
  11. Modellform (9) nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) über die äussere Oberfläche des zu giessenden Gussteils (6) hinaus in Ausbuchtungen (11), welche in der Modellform (9) angeordnet sind, hineinragen.
  12. Modellform (9) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ausbuchtungen (11), welche in der Modellform (9) angeordnet sind, die die Vorsprünge (3) aufnehmen, einen flachen Grund haben.
  13. Keramischer Einsatz (2) zum Gebrauch in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und zum Einsatz in eine Modellform (9) gemäss den Ansprüchen 8 bis 12, mit sich an dem keramischen Einsatz (2) befindenden Vorsprüngen (3),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) einen Winkel (α, β) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 30° aufweisen.
  14. Keramischer Einsatz (2) nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorsprünge (3) des keramischen Einsatzes (2) einen Winkel (α) zwischen der Mittellinie (10) und der Aussenkante der Vorsprünge (3) von kleiner 15° aufweisen.
  15. Keramischer Einsatz (2) nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Winkel (α, β) an verschiedenen Seiten des Vorsprungs (3) unterschiedlich sind.
EP01128084A 2000-12-04 2001-11-27 Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Modellform und keramischer Einsatz zum Gebrauch in diesem Verfahren Expired - Lifetime EP1211001B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10060141 2000-12-04
DE10060141A DE10060141A1 (de) 2000-12-04 2000-12-04 Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Modellform und keramischer Einsatz zum Gebrauch in diesem Verfahren

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1211001A2 true EP1211001A2 (de) 2002-06-05
EP1211001A3 EP1211001A3 (de) 2003-07-16
EP1211001B1 EP1211001B1 (de) 2009-03-25

Family

ID=7665686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01128084A Expired - Lifetime EP1211001B1 (de) 2000-12-04 2001-11-27 Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Modellform und keramischer Einsatz zum Gebrauch in diesem Verfahren

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6695036B2 (de)
EP (1) EP1211001B1 (de)
JP (1) JP2002178101A (de)
DE (2) DE10060141A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1331361B1 (de) * 2002-01-17 2010-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Gegossene Turbinenleitschaufel mit Hakensockel
GB201415726D0 (en) 2014-09-05 2014-10-22 Rolls Royce Plc Casting of engine parts
KR101905993B1 (ko) * 2016-10-31 2018-10-10 현대자동차주식회사 차량용 내장재 및 그 성형 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3690367A (en) 1968-07-05 1972-09-12 Anadite Inc Apparatus for the restructuring of metals
US3763926A (en) 1971-09-15 1973-10-09 United Aircraft Corp Apparatus for casting of directionally solidified articles
US5296308A (en) 1992-08-10 1994-03-22 Howmet Corporation Investment casting using core with integral wall thickness control means
EP0749790A1 (de) 1995-06-20 1996-12-27 Abb Research Ltd. Verfahren und Herstellung eines gerichtet erstarrten Giesskörpers und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4042499C2 (de) * 1990-12-21 1995-05-04 Marianne Wieser Gießform zum Herstellen von Formwerkstücken
US5291654A (en) * 1993-03-29 1994-03-08 United Technologies Corporation Method for producing hollow investment castings
FR2711562B1 (fr) 1993-10-29 1995-12-15 Sintertech Procédé de fabrication de pièces frittées conjuguées.
DE19636968B4 (de) * 1996-09-12 2008-08-07 Steinbeis Transferzentrum Arbeitsgemeinschaft Metallguss An Der Fachhochschule Aalen Verfahren zur Herstellung von metallischen Prototypen
US6199746B1 (en) * 1999-08-02 2001-03-13 General Electric Company Method for preparing superalloy castings using a metallurgically bonded tapered plug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3690367A (en) 1968-07-05 1972-09-12 Anadite Inc Apparatus for the restructuring of metals
US3763926A (en) 1971-09-15 1973-10-09 United Aircraft Corp Apparatus for casting of directionally solidified articles
US5296308A (en) 1992-08-10 1994-03-22 Howmet Corporation Investment casting using core with integral wall thickness control means
EP0749790A1 (de) 1995-06-20 1996-12-27 Abb Research Ltd. Verfahren und Herstellung eines gerichtet erstarrten Giesskörpers und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
DE50114786D1 (de) 2009-05-07
EP1211001B1 (de) 2009-03-25
US20020129924A1 (en) 2002-09-19
JP2002178101A (ja) 2002-06-25
US6695036B2 (en) 2004-02-24
DE10060141A1 (de) 2002-06-06
EP1211001A3 (de) 2003-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69323817T2 (de) Präzisionsgiessen unter Verwendung von Kern mit integrierter Wanddickenkontrollvorrichtung
DE60034138T2 (de) Mehrteilige kernanordnung für gegossene turbinenschaufel
DE2932940C3 (de) Luftgekühlte Hohlschaufel für Gasturbinen
DE69826970T2 (de) Linearreibschweissverfahren
DE2831292C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines verlorenen Kerns zum Gießen einer Turbinenschaufel
EP1155760A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines thermisch belasteten Gussteils
DE69317690T2 (de) Aufbau zur Herstellung eines Modelles aus hohlen Einzelteilen
EP0575685A1 (de) Feinguss mit Verschleissflächen
DE3312867A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines gegossenen metallgegenstandes
EP1065026A1 (de) Verfahren zur Herstellung oder zur Reparatur von Kühlkanälen in einstristallinen Komponenten von Gasturbinen
DE102007012321A1 (de) Verfahren zum Feingießen von metallischen Bauteilen mit dünnen Durchgangskanälen
DE69704728T2 (de) Vorrichtung und Kern zum Giessen von Zylinderblöcken der Bauart &#34;closed deck&#34;
DE2309824A1 (de) Verfahren zur herstellung einer hohlschaufel
DE69508122T2 (de) Verfahren zur Herstellung keramischer Giessmasken zum Giessen mit verlorenem Modell
DE1195910B (de) Verfahren zur Herstellung von gegossenen hohlen Turbinenschaufeln
EP2772325B1 (de) Kühlmittelmantelkern sowie Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses mit schmaler Stegbreite
EP1211001B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Modellform und keramischer Einsatz zum Gebrauch in diesem Verfahren
EP2421666A1 (de) Giessvorrichtung zum herstellen einer turbinenlaufschaufel einer gasturbine und turbinenlaufschaufel
DE3104920C2 (de) &#34;Wachsmodell für die Feingießtechnik&#34;
DE2936481C2 (de) Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk
DE102006050440A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Leichtbau-Turbinenschaufel
EP2252418A1 (de) Hohlgegossenes gussteil
DE102004028426B4 (de) Einsatzkern und Verfahren zur Herstellung eines Zylinders für einen Verbrennungsmotor mit dem Einsatzkern
EP3538315B1 (de) Verfahren zur herstellung eines hohlraums in einer schaufelplattform ; entsprechender schaufel
DE19726111C1 (de) Verfahren zur gießtechnischen Herstellung einer Turbomaschinenschaufel

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALSTOM (SWITZERLAND) LTD

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD

17P Request for examination filed

Effective date: 20031206

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE GB

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070201

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: HOFFS, ALEXANDER

Inventor name: BEECK, ALEXANDER, DR.

Inventor name: MUECKE, ROLAND

Inventor name: RIAZANTSEV, SERGEJ

Inventor name: BRANDL, HERBERT

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: BRANDL, HERBERT

Inventor name: HOFFS, ALEXANDER

Inventor name: BEECK, ALEXANDER, DR.

Inventor name: MUECKE, ROLAND

Inventor name: RIAZANTSEV, SERGEJ

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20090507

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20091229

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R082

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

Representative=s name: ROESLER, UWE, DIPL.-PHYS.UNIV., DE

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH

Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

Owner name: ANSALDO ENERGIA SWITZERLAND AG, CH

Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20161121

Year of fee payment: 16

Ref country code: GB

Payment date: 20161122

Year of fee payment: 16

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: 732E

Free format text: REGISTERED BETWEEN 20170727 AND 20170802

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R082

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

Representative=s name: ROESLER, UWE, DIPL.-PHYS.UNIV., DE

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

Owner name: ANSALDO ENERGIA SWITZERLAND AG, CH

Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, BADEN, CH

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50114786

Country of ref document: DE

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20171127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20180602

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20171127