FR2641274A1 - IMPROVEMENTS IN SHELL MOLDS - Google Patents
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Abstract
Des moules carapaces réfractaires sont utilisés dans le moulage à cire perdue de superalliages de pales pour moteurs à turbine à gaz par exemple. Des changements dans les superalliages qui ont été suscités par la nécessité pour les moteurs à turbine à gaz de tourner à plus grandes températures, ont eu pour conséquence de former des superalliages ayant des températures de fusion plus élevées que celles pouvant être supportées par les carapaces réfractaires connues. Des carapaces 100 % silice ont été essayées, mais elles ont de faibles taux de dilatation et une faible " résistance verte ". L'invention fournit un mélange silicate de zirconium/alumine, parsemé d'alumine, qui a les caractéristiques souhaitées.Refractory shell molds are used in the lost wax casting of blade superalloys for gas turbine engines, for example. Changes in superalloys which have been prompted by the need for gas turbine engines to run at higher temperatures have resulted in superalloys having higher melting temperatures than can be supported by refractory shells. known. 100% silica shells have been tried, but have low expansion rates and low "green resistance". The invention provides a mixture of zirconium silicate / alumina, sprinkled with alumina, which has the desired characteristics.
Description
Cette invention a trait à des moules pour être utilisés dans le procédé deThis invention relates to molds for use in the process of
moulagemolding
à cire perdue.lost wax.
Le procédé de moulage à cire perdue est bien connu. Grosso modo, le procédé consiste à former un modèle précis en cire de la partie à fabriquer, à plonger le modèle dans une boue de matériau réfractaire de façon à former un moule, à faire fondre la cire The lost wax molding process is well known. Roughly speaking, the process consists in forming a precise wax model of the part to be made, in dipping the model in a mud of refractory material so as to form a mold, in melting the wax
et ensuite à verser du matériau fondu à rintérieur du vide qui s'ensuit dans le moule. and then pour molten material into the resulting vacuum in the mold.
Des complications ont surgi dans la mesure o les métaux qui sont coulés ont changé de nature pour que les moteurs à turbine à gaz dans lesquels des parties faites selon le procédé décrit ici sont utilisées, puissent fonctionner à des températures plus élevées. Ainsi les métaux doivent-ils à présent être d'un type tel qu'ils ont une température de fusion plus élevée que jusqu'ici. Cela a à son tour imposé de plus grandes contraintes sur les moules qui se sont révélés incapables de supporter Complications have arisen in that the metals which are cast have changed in nature so that gas turbine engines in which parts made by the process described herein are used can operate at higher temperatures. Thus the metals must now be of a type such that they have a higher melting temperature than hitherto. This in turn imposed greater constraints on the molds which were found to be unable to support
constamment de telles contraintes.constantly such constraints.
La présente invention vise à fournir un moule perfectionné pour être utilisé dans The present invention aims to provide an improved mold for use in
le moulage à cire perdue de superalliages à hautes températures. lost wax molding of superalloys at high temperatures.
Conformément à la présente invention, une boue à partir de laquelle un moule de moulage à cire perdue est fait, comprend un mélange de silicate de zirconium et une première alumine en poudre liée par un silicate d'éthyle hydrolisé et recouverte par une autre alumine en poudre qui est parsemée et présente une granulométrie plus grossière According to the present invention, a mud from which a lost wax molding mold is made, comprises a mixture of zirconium silicate and a first powdered alumina bound by a hydrolysed ethyl silicate and covered by another alumina in powder which is scattered and has a coarser particle size
que celle de ladite première alumine en poudre. than that of said first alumina powder.
L'invention va à présent être décrite au moyen d'un exemple. The invention will now be described by way of an example.
Une boue dans laquelle un modèle en cire doit être plongé en vue de former autour de lui un moule carapace dur, est préparée en mélangeant du silicate de zirconium en poudre et une alumine en poudre avec un liant convenable. Le liant doit A mud in which a wax model must be immersed in order to form around it a hard shell mold, is prepared by mixing powdered zirconium silicate and powdered alumina with a suitable binder. The binder must
être tel qu'il permettra au mélange de s'autosupporter autour du modèle en cire, c'est-à- be such that it will allow the mixture to self-support around the wax model, that is to say
dire lorsque le mélange est à l'état "vert" selon une expression propre au domaine de la technique. En outre, le liant doit être tel qu'il se vaporise lorsque la boue est chauffée say when the mixture is in the "green" state according to an expression specific to the field of technology. In addition, the binder must be such that it vaporizes when the mud is heated.
pour être asséchée et liquéfiée. Un liant de ce type est un silicate d'éthyle hydrolisé. to be dried and liquefied. One such binder is a hydrolyzed ethyl silicate.
Apres avoir plongé le modèle en cire dans le mélange, une autre alumine en poudre, dont la granulométrie est bien plus grossière que celle de l'alumine mélangée, est parsemée sur le mélange qui aâ présent la forme d'un revêtement vert sur le modèle After having immersed the wax model in the mixture, another powdered alumina, the particle size of which is much coarser than that of the mixed alumina, is sprinkled on the mixture which now has the form of a green coating on the model
en cire.waxen.
Le processus d'alternativement plonger le modèle et de parsemer le mélange peut être effectué autant de fois qu'on le souhaite afin de parvenir à une épaisseur de boue The process of alternately immersing the model and strewing the mixture can be carried out as many times as desired in order to achieve a thickness of mud
autour du modèle en cire convenable. around the suitable wax model.
La granulométrie préférée de l'alumine en poudre qui est utilisée pour former une partie du mélange, correspond nominalement au numéro de tamis 200 tandis que la The preferred particle size of the powdered alumina which is used to form part of the mixture nominally corresponds to the sieve number 200 while the
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granulométrie préférée de l'alumine en poudre qui est parsemée, correspond nominalement au numéro de tamis 28. Autrement dit, une granulométrie, comme cela a été dit plus haut, qui est grossière par rapport au numéro de tamis 200 de l'alumine en preferred granulometry of the powdered alumina which is strewn, corresponds nominally to the number of sieve 28. In other words, a granulometry, as was said above, which is coarse compared to the sieve number 200 of the alumina in
poudre mentionnée en premier.powder mentioned first.
Les quantités respectives de silicate de zirconium et d'alumine en poudre à numéro nominal de tamis 200 sont les suivantes: Matériau Pourcentage en poids Silicate de zirconium 40-70 Alumine à numéro nominal de tamis 200 70-40 La quantité de l'alumine parsemée à numéro nominal de tamis 28 est telle qu'elle est suffisante pour recouvrir le mélange vert de silicate de zirconium/alumine à numéro nominal de tamis 200 qui entoure un modèle en cire après l'opération ou chaque The respective amounts of zirconium silicate and alumina powder with nominal number of sieve 200 are as follows: Material Percentage by weight Zirconium silicate 40-70 Alumina with nominal number of sieve 200 70-40 The amount of alumina scattered with nominal number of sieve 28 is such that it is sufficient to cover the green mixture of zirconium silicate / alumina with nominal number of sieve 200 which surrounds a wax model after the operation or each
opération consistant à le plonger dans le mélange. operation consisting of immersing it in the mixture.
Une fois que le processus de plonger et de parsemer est achevé, la carapace verte Once the diving and strewing process is complete, the green shell
est cuite de façon connue tafmin de chasser le liant et faire fondre la structure en poudre. is cooked in a known manner tafmin to drive out the binder and to melt the structure into powder.
La structure qui en résulte est telle qu'elle a une résistance suffisante pour supporter les contraintes à hautes températures qui lui sont opposées lorsque du métal de superalliages fondus est versé à l'intérieur de l'espace créé par l'évacuation de la cire fondue. En outre son coefficient de dilatation est le même que celui des carapaces de l'art antérieur. Et de la sorte aucun changement n'a besoin d'être apporté à The resulting structure is such that it has sufficient strength to withstand the high temperature stresses opposed to it when metal of molten superalloys is poured into the space created by the evacuation of the molten wax. . In addition, its coefficient of expansion is the same as that of the shells of the prior art. And so no change needs to be made to
l'outillage à partir duquel les modèles en cire sont fabriqués. the tools from which the wax models are made.
Une amélioration supplémentaire à la résistance de la carapace peut être obtenue Additional improvement in shell strength can be achieved
par l'addition de 0,25% à 4% en poids de dioxyde de titane au mélange décrit ci- by adding 0.25% to 4% by weight of titanium dioxide to the mixture described above
dessus. Une telle addition améliore les caractéristiques de résistance de la carapace approximativement d'un facteur de quatre par rapport à la résistance des carapaces de l'art antérieur. Toutefois tous les superalliages modernes n'amènent pas à la nécessité above. Such an addition improves the strength characteristics of the shell approximately by a factor of four compared to the strength of the shells of the prior art. However, not all modern superalloys lead to the need
de cette addition.of this addition.
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