ITMI930707A1

ITMI930707A1 - Unita' da fonderia per la produzione di una pluralita' di pezzi fusi

Info

Publication number: ITMI930707A1
Application number: IT000707A
Authority: IT
Inventors: Daniel Stahl; Fritz Staub; Jurgen Wortmann
Original assignee: Sulzer Mtu Casting Technology Gmbh
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1994-10-08
Also published as: DE4212410A1; GB9307160D0; FR2689793A1; FR2689793B1; GB2266066A; GB2266066B; IT1264034B; DE4212410C2; US5353860A; ITMI930707A0

Description

Descrizione dell' invenzione industriale avente per titolo: "Unit? da fonderia per la produzione di una pluralit? di pezzi fusi"

Riassunto del trovato

L'invenzione concerne una unit? da fonderia per la produzione di una pluralit? di pezzi fusi mediante solidificazione orientata o formazione monocristallina, come pure il procedimento, laddove una pluralit? di forme singole sono raggruppate, con formazione di piccole distanze, a guisa di reticolo a formare un vassoio di formatura. In questo modo viene resa possibile la colata contemporanea di un rilevante numero di pezzi fusi in presenza nello stesso tempo del pi? piccolo ingombro di costruzione possibile.

Descrizione del trovato

L'invenzione si riferisce ad una unit? per la produzione di una pluralit? di pezzi fusi, rispettivamente getti, mediante solidificazione orientata o formazione di monocristalli con un vassoio di formatura, la quale comprende una pluralit? di forme singole corrispondenti ai pezzi fusi, e con una piastra di raffreddamento che forma una chiusura inferiore del vassoio di formatura, come pure essa si riferisce ad un procedimento con l'impiego di una siffatta unit? da fonderia.

Una unit? da fonderia del tipo conforme al genere in questione ? nota dalla pubblicazione della domanda di brevetto europeo EP-A-0 477 136. In questo documento viene descritta una unit? da fonderia, nella quale i singoli pezzi fusi sono disposti a guisa di un grappolo a forma di cerchio attorno ad un gambo mediano. Mediante la disposizione centrica delle forme singole si garantisce che per tutti i pezzi fusi sussistano, nella fase di solidificazione, per quanto concerne il bilancio termico, uguali condizioni ed in tal modo risulta uguale la guida, ovvero orientamento, del fronte di solidificazione in ciascun pezzo fuso. In tal modo si possono conseguire le stesse qualit? per ciascun pezzo fuso. Uno svantaggio della unit? da fonderia gi? nota va visto nel fatto che qualora si debba aumentare il numero delle forme singole per unit? da fonderia, allo scopo di aumentare l'economicit? relativamente alla fusione, deve essere aumentato il diametro dell'unit? da fonderia, per cui sono necessari forni pi? grandi, e pertanto pi? costosi. Dall'altro lato nell' interno delle forme singole disposte a forma di cerchio si viene ad originare uno spazio libero che non viene sfruttato. Se si volesse disporre anche delle forme singole in questo spazio libero interno, allora non sarebbe pi? senz' altro possibile soddisfare il requisito di un uguale bilancio termico per tutte le forme singole, rispettivamente per tutti i pezzi fusi, nella fase di solidificazione. Il brevetto statunitense US 3 763 926 insegna, per la soluzione di questo problema, il raffreddamento delle forme singole per mezzo di una fusione di stagno, con la qual cosa viene per? provocato un considerevole dispendio di fabbricazione.

Il compito della presente invenzione ? pertanto quello di creare una unit? da fonderia della modalit? costruttiva secondo il genere in questione, nella quale un numero possibilmente elevato di pezzi fusi pu? essere prodotto contemporaneamente ed in presenza di un modesto dispendio costruttivo.

Secondo l'invenzione il compito posto viene risolto per il fatto che in una unit? da fonderia secondo il genere in questione le forme singole del vassoio di formatura sono disposte, mantenendo tra loro piccole distanze, a guisa di un reticolo uniforme ed il complesso delle forme singole ? circondato da una corona di sorgenti di calore integrate nel vassoio di formatura.

Il vantaggio sostanziale dell' unit? da fonderia secondo l'invenzione risiede nel fatto che mediante la disposizione delle forme singole in un reticolo uniforme ? possibile colare un numero massimale di forme singole, e quindi di pezzi fusi, su una superficie di base prefissata, e quindi su uno spazio di costruzione prefissato, laddove alla compensazione del bilancio termico delle forme singole disposte sul margine, ovvero bordo, servono le sorgenti di calore integrate nel vassoio di formatura in corrispondenza della periferia.

In una prima forma di esecuzione preferita dell'unit? da fonderia secondo l'invenzione le sorgenti di calore sono eseguite quali addensamenti, ovvero accumuli, di materiale nella zona marginale del vassoio di formatura. Mediante gli accumuli di materiale la zona marginale del vassoio di formatura pu? presentare localmente una capacit? termica aumentata ed in tal modo comandare poi, quale riserva o serbatoio termico, rispettivamente sorgente di calore, l'andamento della temperatura nel pezzo fuso in via di solidi fiesazione.

In un'ulteriore esecuzione dell'invenzione le sorgenti di calore intregrate nel vassoio di formatura possono essere corpi cavi, i quali sono riempibili con colata calda. Mediante la dimensione di corpi cavi si pu? impostare in modo preciso la loro capacit? termica, ed in tal modo si pu? comandare molto bene l'andamento di temperatura nel pezzo fuso in via di solidificazione.

Preferibilmente la capacit? termica delle sorgenti di calore viene adattata alla capacit? termica dell' unit? da fonderia, rispettivamente di colata, cosicch? la corrente termica di adduzione laterale alla forme singole, lato bordo, del fassoio di formatura dal lato esterno e dal lato interno ? per lo meno approssimativamente uguale. L'afflusso di calore alle forme singole lato bordo a partire dal lato interno risulta in tal caso dalle forme singole adiacenti, trovantesi nella zona centrale dell' unit? da fonderia.

Inoltre l'invenzione si riferisce ad un procedimento per la produzione di pezzi fusi mediante solidificazione orientata oppure formazione monocristallina in un impianto di colata sotto vuoto. Un siffatto procedimento di colata ? a sua volta divulgato nella pubblicazione della domanda di brevetto europeo EP-A-0 477 136. Una caratteristica sostanziale di un siffatto precedimento consiste nel fatto di produrre una corrente di calore controllata per la guida del fronte di solidificazione, per conseguire in tal modo la solidificazione orientata, rispettivamente formazione monocristallina. E' noto il fatto di produrre una siffatta corrente termica controllata per il fatto che vengono impiegati elementi di riscaldamento con adduzione esterna di energia (suscettori).

La presente invenzione migliora un siffatto procedimento/ conformemente all'invenzione, per il fatto che viene impiegata una unit? da fonderia, rispettivamente di colata, secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 4. In tal modo elementi di riscaldamento con adduzione esterna di energia divengono superflui, e ci? nonostante la corrente termica, e quindi l'andamento di temperatura nei pezzi fusi in via di solidificazione, possono essere comandati in modo preciso.

Preferibilmente nel procedimento secondo l' invenzione l'unit? da fonderia prima della colata viene riscaldata, al di fuori dell'impianto di colata sotto vuoto, ad una temperatura che si trova in ragione di almeno 50 K al di sopra della temperatura di fase liquida del materiale della colata.

In un'ulteriore esecuzione del procedimento secondo l'invenzione, nel corso della solidificazione della colata l'andamento della temperatura pu? essere comandato mediante isolamento delle forme singole dell' unit? da fonderia. Infine ? possibile una ulteriore conformazione del procedimento secondo l'invenzione nel senso che l'andamento della temperatura viene comandato mediante riflettori, i quali circondano l'unit? da fonderia ed in tal modo riflettono il calore, irraggiato dalla stessa, in particolare verso le forme singole lato bordo.

L'invenzione viene spiegata pi? dettagliatamente in base ad esempi di esecuzione con riferimento al disegno allegato. Nel disegno mostrano:

la figura 1 la forma di cera di un pezzo fuso da produrre, nel caso presente una paletta di turbina,

la figura 2 una sezione trasversale attraverso una prima forma di esecuzione basilare del vassoio di formatura di una unit? da fonderia secondo l'invenzione, in modo schematico,

la figura 3 una forma di esecuzione alternativa di un vassoio di formatura in una rappresentazione corrispondente alla figura 2,

la figura 4, quale dettaglio in scala ingrandita, una sezione trasversale corrispondente alla

figura 2, per? con corpi cavi eseguiti per l'accoglimento di colata calda e disposti nella zona del margine del vassoio di formatura, e

la figura 5 una sezione trasversale corrispondente alla figura 2 di una unit? da fonderia con forme singole disposte in forma di cerchio, corrispondentemente allo stato della tecnica.

La paletta da turbina illustrata in figura 1 quale modello di cera 1 deve essere prodotta quale pezzo fuso, rispetti vavmente getto, monocristallino.

La forma di cera presenta, in corrispondenza della testa della paletta di turbina, un serbatoio di calore 2 ed un canale di adduzione 3, in corrispondenza del piede della paletta un cosiddetto selettore 4, che ? necessario per l'esecuzione di un monocristallo.

In figura 2 ? illustrata una sezione trasversale schematica di una unit? da fonderia per la produzione di una pluralit? di palette secondo la figura 1. L' unit? d fonderia comprende un vassoio di formatura 12, il quale comprende una pluralit? di forme singole 10 corrispondenti ai modelli di cera 1. Le forme singole 10 sono disposte, come mostra la figura, a guisa di un reticolo rettangolare con mantenimento di piccole distanze l' una dall' altra. In relazione a ci? i canali di adduzione 3 delle forme singole sono raggruppati a formare un canale di colata comune, vale a dire il vassoio di formatura 12 ? aperto superiormente. Anche inferiormente il vassoio di formatura 12 ? aperto ed ? disposto direttamente su una piastra di raffreddamento, con la quale la colata 4 perviene in contatto diretto. Per la colata l'unit? da fonderia viene introdotta in un impianto di colata sotto vuoto non illustrato. Il complesso delle forme singole 10 viene circondato da un corona di sorgenti di calore 11 integrate nel vassoio di formatura 12, le quali sorgenti di calore relativamente alla loro capacit? termica sono adattate alla capacit? termica dell' unit? da fornderia, ovvero di colata, in modo tale che la corrente di adduzione di calore laterale alle forme singole IOa, lato bordo, del vassoio di formatura 12 dal lato esterno e dal lato interno ? almeno approssimativamente uguale.

Mediante le sorgenti di calore 11 viene quindi prodotta una corrente di calore controllata predefinita in modo preciso, allo scopo di guidare nel modo desiderato il fronte di solidificazione. Nella prima forma di esecuzione secondo la figura 2 le sorgenti di calore 11 sono eseguite solamente quali accumuli di materiale nella zona del bordo o margine del vassoio 12 di formatura, la qual cosa pu? essere sufficiente, poich? i vassoi di formatura nel caso generale consistono di materiali ceramici, e quindi presentano una capacit? termica sufficiente. In alternativa le sorgenti di calore possono anche essere formate, come ? illustrato in figura 4, come corpi cavi Ila, i quali sono riempibili con la colata calda. In relazione a ci? per la produzione di una corrente di calore controllata, quale sorgente di calore viene utilizzata soprattutto la capacit? termica della colata calda.

Infine in un procedimento per la colata di pezzi fusi solidificati in modo orientato, nel quale viene utilizzata una unit? da fonderia descritta pi? sopra, per il comando dell' andamento della temperatura nella fase di solidificazione della colata calda pu? essere impiegato anche l'isolamento delle forme singole dell' unit? da fonderia, oppure per il comando dell' andamento della temperatura, l'intera unit? da fonderia pu? essere circondata da riflettori 14, come ci? viene accennato per esempio in figura 3.

In relazione a ci? l'unit? da fonderia non deve essere circondcata da tutti i lati in modo uniforme dai riflettori 14, bens? in particolare nel caso in cui si tratti di pezzi fusi, come si sono accennati in figura 3, vale a dire quelli che presentano una geometria piastriforme anche la disposizione parziale di riflettori sul contorno dell'unit? da fonderia pu? produrre la desiderata corrente termica controllata.

Infine va ancora evidenziato il fatto che un procedimento secondo l'invenzione per la produzionie di pezzi fusi mediante solidificazione orientata oppure formazione monocristalina comprende preferibilmente il riscaldamento dell' unit? da fonderia prima della colata, all' esterno dell' impianto di colata sotto vuoto, ad una temperatura di almeno 50 K di al di sopra della temperatura di fase liquida del materiale della colata, per conferire in tal modo all'unit? da fonderia una capacit? termica sufficientemente grande per il comando della solidificazione.

Claims

1. Unit? da fonderia per la produzione di una pluralit? di pezzi fusi (1), mediante solidificazione orientata oppure formazione monocristallina, con un vassoio di formatura (12), il quale comprende una pluralit? di forme singole (10) corrispondenti ai pezzi fusi (1), e con una piastra di raffreddamento (20) che forma una chiusura inferiore del vassoio di formatura (12), caratterizzata dal fatto che le forme singole (10) del vassoio di formatura (12) sono disposte secondo un reticolo uniforme, mantenendo distanze modeste, ed il complesso delle forme singole (10) ? circondato da una corona di sorgenti di calore (11) integrate nel vassoio di formatura (12).

2. Unit? da fonderia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le sorgenti di calore (11) sono eseguite quali accumuli di materiale nella zona marginale del vassoio di formatura (12).

3. Unit? da fonderia secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzata dal fatto che le sorgenti di calore (11) sono corpi cavi (Ila), i quali sono riempibili con la colata.

4. Unit? da fonderia secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 3, caratterizzata dal fatto che la capacit? termica delle sorgenti di calore (11) ? adattata alla capacit? termica dell'unit? da fonderia in modo tale che la corrente di adduzione di calore laterale alle forme singole (IOa), lato bordo, del vassoio di formatura (12) dal lato esterno e dal lato interno ? per lo meno all'incirca uguale.

5. Procedimento per la produzione di pezzi fusi mediante solidificazione orientata o formazione monocristallina in un impianto sotto vuoto, caratterizzato dal fatto che viene impiegata una unit? da fonderia secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 4.

6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che l'unit? da fonderia viene riscaldata, prima della colata, all' esterno dell' impianto di colata sotto vuoto, ad una temperatura che si trova almeno di 50 K pi? alta della temperatura della fase liquida del materiale di colata.

7. Procedimento secondo la rivendicazione 5 oppure 6, caratterizzato dal fatto che nella solidificazione della colata l'andamento di temperatura viene comandato mediante isolamento delle forme singole dell' unit? da fonderia.

8. Procedimento secondo la rivendicazione 5 oppure 6, caratterizzato dal fatto che nella solificazione della colata l' andamento della temperatura viene comandato mediante riflettori (14) circondanti l'unit? da fonderia.