JP2003176181A - セラミック中子の焼成方法 - Google Patents
セラミック中子の焼成方法Info
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- JP2003176181A JP2003176181A JP2002224800A JP2002224800A JP2003176181A JP 2003176181 A JP2003176181 A JP 2003176181A JP 2002224800 A JP2002224800 A JP 2002224800A JP 2002224800 A JP2002224800 A JP 2002224800A JP 2003176181 A JP2003176181 A JP 2003176181A
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、寸法偏差を少なくし、寸法公差を
満たすセラミック中子の生産高を上げるようなセラミッ
ク中子の焼成方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 セラミック中子を焼成する方法は、成形
された中子形状を有する未焼成（素地）の、又は、以前
に焼成されたセラミック中子をセッター上に設置する段
階と、耐火性粒子を含む少なくとも１つの弾性耐火性袋
をセラミック中子上に設置し、焼成時に、セッターに向
かうよう中子に力を加える段階と、セッター上のセラミ
ック中子を周囲の温度より高い焼成温度にまで加熱する
段階とを含む。弾性加重袋がその上に載せられてセラミ
ック中子を加熱することにより、中子がセッターの表面
に一致することを促進し、それにより、中子の寸法的な
ゆがみを少なくし、所定の寸法公差内である中子の生産
高を上げる。
満たすセラミック中子の生産高を上げるようなセラミッ
ク中子の焼成方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 セラミック中子を焼成する方法は、成形
された中子形状を有する未焼成（素地）の、又は、以前
に焼成されたセラミック中子をセッター上に設置する段
階と、耐火性粒子を含む少なくとも１つの弾性耐火性袋
をセラミック中子上に設置し、焼成時に、セッターに向
かうよう中子に力を加える段階と、セッター上のセラミ
ック中子を周囲の温度より高い焼成温度にまで加熱する
段階とを含む。弾性加重袋がその上に載せられてセラミ
ック中子を加熱することにより、中子がセッターの表面
に一致することを促進し、それにより、中子の寸法的な
ゆがみを少なくし、所定の寸法公差内である中子の生産
高を上げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属材料を鋳
込みする際に使用するセラミック中子を焼成する方法に
関する。
込みする際に使用するセラミック中子を焼成する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】多くのガス・タービン・エンジンの製造
業者は、新型のインベストメント鋳造されるタービン翼
（即ち、タービンブレード又はベーン）を評価してい
る。このタービン翼は複雑な空気冷却路を含み、この路
は、大きなエンジン噴射及び充分なタービン翼の耐用年
数が得られるようタービン翼の内部冷却の効率を改善す
る。内部冷却路は、セラミックシェルモールド内に設置
される１つ以上の薄いエアフォイル状のセラミック中子
を使用して鋳造されたタービン翼内に形成される。セラ
ミックシェルモールドには溶融金属が、中子の周りに鋳
込みされる。溶融金属が凝固した後、モールド及び中子
が取り除かれ、１つ以上の内部冷却路を有する鋳造され
たタービン翼が残される。内部冷却路は中子があったと
ころに形成される。
業者は、新型のインベストメント鋳造されるタービン翼
（即ち、タービンブレード又はベーン）を評価してい
る。このタービン翼は複雑な空気冷却路を含み、この路
は、大きなエンジン噴射及び充分なタービン翼の耐用年
数が得られるようタービン翼の内部冷却の効率を改善す
る。内部冷却路は、セラミックシェルモールド内に設置
される１つ以上の薄いエアフォイル状のセラミック中子
を使用して鋳造されたタービン翼内に形成される。セラ
ミックシェルモールドには溶融金属が、中子の周りに鋳
込みされる。溶融金属が凝固した後、モールド及び中子
が取り除かれ、１つ以上の内部冷却路を有する鋳造され
たタービン翼が残される。内部冷却路は中子があったと
ころに形成される。
【０００３】セラミック中子は一般的に、セラミック粉
末、結合剤、及び、様々な添加剤を含む可塑化されるセ
ラミック化合物を使用して形成される。セラミック化合
物は、中子金型又はモールドに、射出成形されるか、ト
ランスファー成形されるか、又は、高温で流込みされ
る。素地（未焼成）の中子が、金型又はモールドから取
り出されると、中子は一般的に、上部セッター（sette
r）と下部セッターの間に置かれて室温まで冷却され、
その後、中子の最終加工及び計量作業と、高い焼結温度
での焼成が行われる。素地のセラミック中子は１つ以上
の工程で、高い（超周囲（superambient））温度で焼成
され、中子を、例えば、ニッケル又はコバルト系の超合
金といった金属材料の鋳込みに使用できるよう焼結し且
つ強化する。米国特許第５，０１４，７６３号は、焼成
時に上部セッターと下部セッターの間に設置される素地
のセラミック中子を開示する。
末、結合剤、及び、様々な添加剤を含む可塑化されるセ
ラミック化合物を使用して形成される。セラミック化合
物は、中子金型又はモールドに、射出成形されるか、ト
ランスファー成形されるか、又は、高温で流込みされ
る。素地（未焼成）の中子が、金型又はモールドから取
り出されると、中子は一般的に、上部セッター（sette
r）と下部セッターの間に置かれて室温まで冷却され、
その後、中子の最終加工及び計量作業と、高い焼結温度
での焼成が行われる。素地のセラミック中子は１つ以上
の工程で、高い（超周囲（superambient））温度で焼成
され、中子を、例えば、ニッケル又はコバルト系の超合
金といった金属材料の鋳込みに使用できるよう焼結し且
つ強化する。米国特許第５，０１４，７６３号は、焼成
時に上部セッターと下部セッターの間に設置される素地
のセラミック中子を開示する。
【０００４】素地の中子は、成形作業及び／又は室温冷
却作業から中子の中にもたらされる応力により歪んでし
まう場合がある。ゆがみは、比較的薄い断面を有する翼
後縁がある中子のエアフォイル領域において特に問題と
なる。翼後縁は、薄い断面を有することによりゆがみの
影響を受けやすい。その結果、素地のセラミック中子
は、中子の生産工程において１つの中子と次の中子で寸
法が異なってしまう場合がある。更に、素地の中子は上
部セッター又は下部セッターによって誤って接触され、
生産工程において１つの中子と次の中子で寸法が異なっ
てしまう場合がある。
却作業から中子の中にもたらされる応力により歪んでし
まう場合がある。ゆがみは、比較的薄い断面を有する翼
後縁がある中子のエアフォイル領域において特に問題と
なる。翼後縁は、薄い断面を有することによりゆがみの
影響を受けやすい。その結果、素地のセラミック中子
は、中子の生産工程において１つの中子と次の中子で寸
法が異なってしまう場合がある。更に、素地の中子は上
部セッター又は下部セッターによって誤って接触され、
生産工程において１つの中子と次の中子で寸法が異なっ
てしまう場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、寸法偏差を
少なくし、寸法公差を満たすセラミック中子の生産高を
上げるようなセラミック中子の焼成方法を提供すること
を目的とする。
少なくし、寸法公差を満たすセラミック中子の生産高を
上げるようなセラミック中子の焼成方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の例示的な実施例
において、セラミック中子を焼成する方法は、成形され
た中子形状を有する未焼成（素地）の、又は、以前に焼
成されたセラミック中子をセッター上に設置する段階
と、耐火性粒子を含む少なくとも１つの弾性耐火性袋を
セラミック中子上に設置し、焼成時に、セッターに向か
うよう中子に力を加える段階と、セッター上のセラミッ
ク中子を周囲の温度より高い焼成温度にまで加熱し、中
子を焼結させ且つ強化させ、金属材料を鋳込みするのに
使用することができるようにする段階とを含む。本発明
に従って、弾性加重袋がその上に載せられてセラミック
中子を加熱することにより、中子がセッターの表面に一
致することを促進し、それにより、中子の寸法的なゆが
みを少なくし、所定の寸法公差内である中子の生産高を
上げる。選択された重みを有する複数の弾性耐火性袋
が、プリント寸法からの中子の寸法偏差を少なくするの
に効果的であると思われる方向及び位置に設置される。
セラミック中子は、本発明では、未焼成（素地）の状態
でも、又は、焼成された状態でも処理することが可能で
ある。
において、セラミック中子を焼成する方法は、成形され
た中子形状を有する未焼成（素地）の、又は、以前に焼
成されたセラミック中子をセッター上に設置する段階
と、耐火性粒子を含む少なくとも１つの弾性耐火性袋を
セラミック中子上に設置し、焼成時に、セッターに向か
うよう中子に力を加える段階と、セッター上のセラミッ
ク中子を周囲の温度より高い焼成温度にまで加熱し、中
子を焼結させ且つ強化させ、金属材料を鋳込みするのに
使用することができるようにする段階とを含む。本発明
に従って、弾性加重袋がその上に載せられてセラミック
中子を加熱することにより、中子がセッターの表面に一
致することを促進し、それにより、中子の寸法的なゆが
みを少なくし、所定の寸法公差内である中子の生産高を
上げる。選択された重みを有する複数の弾性耐火性袋
が、プリント寸法からの中子の寸法偏差を少なくするの
に効果的であると思われる方向及び位置に設置される。
セラミック中子は、本発明では、未焼成（素地）の状態
でも、又は、焼成された状態でも処理することが可能で
ある。
【０００７】本発明の特定の実施例では、弾性袋は、セ
ラミッククロッグ（例えば、セラミック粒子）を包含す
るセラミック繊維クロスの袋を含む。袋は、焼成時に、
クロッグ粒子が拡散することを阻止し、また、クロッグ
の粒子と中子の間の化学反応を阻止する。袋は、管状の
靴下状の構成であり、その両端はそれぞれ、靴下にクロ
ッグが充填された後、焼成の温度に耐え得る金属導線又
はセラミックストリングで閉じられる。
ラミッククロッグ（例えば、セラミック粒子）を包含す
るセラミック繊維クロスの袋を含む。袋は、焼成時に、
クロッグ粒子が拡散することを阻止し、また、クロッグ
の粒子と中子の間の化学反応を阻止する。袋は、管状の
靴下状の構成であり、その両端はそれぞれ、靴下にクロ
ッグが充填された後、焼成の温度に耐え得る金属導線又
はセラミックストリングで閉じられる。
【０００８】本発明は、以下に制限されないが、ゆがみ
の影響を受けやすいエアフォイル領域を含む比較的大き
いセラミック中子の焼成に有益である。例えば、例示的
に過ぎないが、本発明は、陸上用又は航空用のガス・タ
ービン・エンジンのエアフォイル（例えば、タービンブ
レード及びベーン）のインベストメント鋳造に使用され
るセラミック中子の焼成に有益である。
の影響を受けやすいエアフォイル領域を含む比較的大き
いセラミック中子の焼成に有益である。例えば、例示的
に過ぎないが、本発明は、陸上用又は航空用のガス・タ
ービン・エンジンのエアフォイル（例えば、タービンブ
レード及びベーン）のインベストメント鋳造に使用され
るセラミック中子の焼成に有益である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、可塑化されたセラミッ
ク化合物が中子金型又はモールドに注入される従来の流
込み中子成形、射出成形、トランスファー成形、又は、
他の中子成形技術を使用して形成されるセラミック中子
の製造に関し、説明目的としてのみ以下に説明する。従
来の流込み中子成形には、１つ以上のセラミック粉末
（例えば、アルミナ、シリカ、ジルコン、及び／又は、
ジルコニア粉末）、例えば、触媒反応で硬化されたエチ
ルシリケート液体結合剤といった液体結合剤、及び、他
の添加剤とを混合することと、混合体を金型に流し込む
ことと、結合剤が硬化する／硬くなるまで圧力を加える
ことと、金型から素地の中子を取り出すことが含まれ
る。次に素地の中子はフレーミング処理が施される。フ
レーミング処理では、素地の中子はアルコール炎が当て
られ、素地中子強度が高められる。その後、例えば、ニ
ッケル又はコバルト系の超合金といった金属材料を鋳込
みする際に使用できるよう中子を焼結し且つ強化するた
めに高温の焼結（焼成）処理を施す。射出成形又はトラ
ンスファー成形されるセラミック中子は、１つ以上のセ
ラミック粉末（例えば、アルミナ、シリカ、ジルコン、
及び／又は、ジルコナ粉末）、有機結合剤（例えば、熱
硬化性結合剤材料、熱可塑性又は架橋結合の熱可塑性結
合剤材料、及び、これらの混合材料）、及び、様々な添
加剤を含むセラミック化合物を、室温より高い金型温度
を有する金型に、高温で注入して素地の中子を形成する
ことにより成形される。中子を形成するための特定のセ
ラミック粉末、有機結合剤、及び、添加剤は、従来の利
用可能な材料から選択可能であり、中子を形成するため
に使用可能であり、また、これらは本発明の一部ではな
い。未焼成（素地）のセラミック中子は、本発明に従っ
て処理されることが可能である。更に、以前に焼成され
たセラミック中子も、本発明に従って、更に処理される
ことが可能である。例えば、流込みされたセラミック中
子に２つ以上の焼成処理が施されるときに、その焼成処
理の一部又は全てを、弾性耐火袋を使用する本発明に従
って実行することが可能である。
ク化合物が中子金型又はモールドに注入される従来の流
込み中子成形、射出成形、トランスファー成形、又は、
他の中子成形技術を使用して形成されるセラミック中子
の製造に関し、説明目的としてのみ以下に説明する。従
来の流込み中子成形には、１つ以上のセラミック粉末
（例えば、アルミナ、シリカ、ジルコン、及び／又は、
ジルコニア粉末）、例えば、触媒反応で硬化されたエチ
ルシリケート液体結合剤といった液体結合剤、及び、他
の添加剤とを混合することと、混合体を金型に流し込む
ことと、結合剤が硬化する／硬くなるまで圧力を加える
ことと、金型から素地の中子を取り出すことが含まれ
る。次に素地の中子はフレーミング処理が施される。フ
レーミング処理では、素地の中子はアルコール炎が当て
られ、素地中子強度が高められる。その後、例えば、ニ
ッケル又はコバルト系の超合金といった金属材料を鋳込
みする際に使用できるよう中子を焼結し且つ強化するた
めに高温の焼結（焼成）処理を施す。射出成形又はトラ
ンスファー成形されるセラミック中子は、１つ以上のセ
ラミック粉末（例えば、アルミナ、シリカ、ジルコン、
及び／又は、ジルコナ粉末）、有機結合剤（例えば、熱
硬化性結合剤材料、熱可塑性又は架橋結合の熱可塑性結
合剤材料、及び、これらの混合材料）、及び、様々な添
加剤を含むセラミック化合物を、室温より高い金型温度
を有する金型に、高温で注入して素地の中子を形成する
ことにより成形される。中子を形成するための特定のセ
ラミック粉末、有機結合剤、及び、添加剤は、従来の利
用可能な材料から選択可能であり、中子を形成するため
に使用可能であり、また、これらは本発明の一部ではな
い。未焼成（素地）のセラミック中子は、本発明に従っ
て処理されることが可能である。更に、以前に焼成され
たセラミック中子も、本発明に従って、更に処理される
ことが可能である。例えば、流込みされたセラミック中
子に２つ以上の焼成処理が施されるときに、その焼成処
理の一部又は全てを、弾性耐火袋を使用する本発明に従
って実行することが可能である。
【００１０】本発明は、例えば、タービンブレード及び
タービンベーンといったガス・タービン・エンジンをイ
ンベストメント鋳造する際に使用するセラミック中子の
製造に関し、例示目的且つ非制限的に以下に説明する。
上述したようなタービン翼は一般的に、ニッケル系超合
金及びコバルト系超合金を使用したインベストメント鋳
造物であり、等軸結晶粒（equiaxed grain）微構造、又
は、コラム状結晶粒（columnar grain）又は単結晶を含
む指向性凝固される微構造を有するよう鋳造される。本
発明は、以下に制限されないが、地上用のガス・タービ
ン・エンジン用のエアフォイルをインベストメント鋳造
するのに使用する比較的大きいセラミック中子を製造す
るのに特に有用である。地上用のガス・タービン・エン
ジンでは、中子は、約６インチ以上の長さ、例えば、６
インチから４２インチ、及びそれ以上の範囲の長さを有
することができる。
タービンベーンといったガス・タービン・エンジンをイ
ンベストメント鋳造する際に使用するセラミック中子の
製造に関し、例示目的且つ非制限的に以下に説明する。
上述したようなタービン翼は一般的に、ニッケル系超合
金及びコバルト系超合金を使用したインベストメント鋳
造物であり、等軸結晶粒（equiaxed grain）微構造、又
は、コラム状結晶粒（columnar grain）又は単結晶を含
む指向性凝固される微構造を有するよう鋳造される。本
発明は、以下に制限されないが、地上用のガス・タービ
ン・エンジン用のエアフォイルをインベストメント鋳造
するのに使用する比較的大きいセラミック中子を製造す
るのに特に有用である。地上用のガス・タービン・エン
ジンでは、中子は、約６インチ以上の長さ、例えば、６
インチから４２インチ、及びそれ以上の範囲の長さを有
することができる。
【００１１】図１乃至３を参照するに、例示目的として
及び非制限的に、中子金型又はモールド（図示せず）か
ら取り出された例示的な素地（未焼成）のセラミック中
子１０を概略的に示し、このセラミック中子１０は、ニ
ッケル又はコバルト系超合金のガスタービンエンジンブ
レードの鋳造に使用されるよう構成される。素地の中子
１０は、ルート（root）領域１２及びエアフォイル領域
１４を含む。エアフォイル領域１４は、翼前縁１６と、
比較的薄い断面を有する翼後縁１８を含む。様々な構成
及び寸法を有する開口２１ａ及び／又はスロット２１ｂ
は中子１０を通り設けられ、細長い壁、丸い軸受け台、
及び、周知である鋳造されるタービンブレード内部の他
の特徴を形成する。開口及び／又はスロット２１ａ、２
１ｂは、図２では便宜上省略してある。中子１０は、タ
ービン翼の中子に対し周知であるように、凸状の第１の
面Ｓ１と反対側の凹状の面Ｓ２を含む。面Ｓ１及びＳ２
は一般的に、リブ、ペデスタル、タービュレータ等とい
った複雑な表面特徴を含む。翼後縁１８は一般的に、非
常に細い先端となるよう先細りにされ、この先端は、そ
り又は屈曲、又は、そうでなければゆがみの影響を受け
やすい。
及び非制限的に、中子金型又はモールド（図示せず）か
ら取り出された例示的な素地（未焼成）のセラミック中
子１０を概略的に示し、このセラミック中子１０は、ニ
ッケル又はコバルト系超合金のガスタービンエンジンブ
レードの鋳造に使用されるよう構成される。素地の中子
１０は、ルート（root）領域１２及びエアフォイル領域
１４を含む。エアフォイル領域１４は、翼前縁１６と、
比較的薄い断面を有する翼後縁１８を含む。様々な構成
及び寸法を有する開口２１ａ及び／又はスロット２１ｂ
は中子１０を通り設けられ、細長い壁、丸い軸受け台、
及び、周知である鋳造されるタービンブレード内部の他
の特徴を形成する。開口及び／又はスロット２１ａ、２
１ｂは、図２では便宜上省略してある。中子１０は、タ
ービン翼の中子に対し周知であるように、凸状の第１の
面Ｓ１と反対側の凹状の面Ｓ２を含む。面Ｓ１及びＳ２
は一般的に、リブ、ペデスタル、タービュレータ等とい
った複雑な表面特徴を含む。翼後縁１８は一般的に、非
常に細い先端となるよう先細りにされ、この先端は、そ
り又は屈曲、又は、そうでなければゆがみの影響を受け
やすい。
【００１２】図２及び図３を参照するに、未焼成（素
地）の中子１０が上方向に向きながら、剛性下部セッタ
ー２０の中子受け面２０ａ上に設置される。素地の中子
１０は、中子が中子金型又はモールドから取り出された
後に、中子が依然として高い成形温度（例えば、華氏９
０乃至３００度）のときでも、又は、素地の中子１０が
室温に冷却された後でもセッター２０上に設置されるこ
とが可能である。中子１０は、素地の中子ではなくて、
例えば、流込みセラミック中子（poured ceramiccore）
に使用されるように、多数の焼成工程の一部として以前
に焼成された中子であってもよい。
地）の中子１０が上方向に向きながら、剛性下部セッタ
ー２０の中子受け面２０ａ上に設置される。素地の中子
１０は、中子が中子金型又はモールドから取り出された
後に、中子が依然として高い成形温度（例えば、華氏９
０乃至３００度）のときでも、又は、素地の中子１０が
室温に冷却された後でもセッター２０上に設置されるこ
とが可能である。中子１０は、素地の中子ではなくて、
例えば、流込みセラミック中子（poured ceramiccore）
に使用されるように、多数の焼成工程の一部として以前
に焼成された中子であってもよい。
【００１３】剛性下部セッター２０は、金属、プラスチ
ック（例えば、Ciba Geigy Companyから入手可能である
レン・プラスチック（REN plastic））、セラミック、
又は、他の比較的剛性／堅い材料から構成されてよい。
セッター２０は、予め選択される望ましい形状又は外形
を有する中子受け面２０ａを含み、その受け面２０ａ
に、素地のセラミック中子１０の近い方の面Ｓ１が一致
する。例えば、図２及び図３には、中子１０のエアフォ
イル領域１４を受けるよう予め選択されるエアフォイル
外形を有するセッター受け面２０ａが示される。セッタ
ー受け面２０ａは一般的に、その表面には、軸受け台、
タービュレータ等といった中子１０の翼領域１４にはあ
る表面細部がないという点で、平らな外形を有する。
ック（例えば、Ciba Geigy Companyから入手可能である
レン・プラスチック（REN plastic））、セラミック、
又は、他の比較的剛性／堅い材料から構成されてよい。
セッター２０は、予め選択される望ましい形状又は外形
を有する中子受け面２０ａを含み、その受け面２０ａ
に、素地のセラミック中子１０の近い方の面Ｓ１が一致
する。例えば、図２及び図３には、中子１０のエアフォ
イル領域１４を受けるよう予め選択されるエアフォイル
外形を有するセッター受け面２０ａが示される。セッタ
ー受け面２０ａは一般的に、その表面には、軸受け台、
タービュレータ等といった中子１０の翼領域１４にはあ
る表面細部がないという点で、平らな外形を有する。
【００１４】本発明の実施例を実施してシリカ系の中子
１０を焼成するに、耐火性粒子３２を含む１つ以上の弾
性耐火性加重袋３０が中子１０の上方向に面している面
Ｓ２上に設置され、焼成時にセッター受け面２０ａに向
かうよう中子に均等に分布される力（袋の重みによる）
を加え、それにより、例えば、華氏１６００乃至２１０
０度での焼成時に、中子の面Ｓ１がセッター受け面２０
ａに一致することが促進される。各加重袋３０は弾力が
あり、それにより、袋は中子１０の上面にぴったりと合
わさって、セッター受け面２０ａに向かうよう中子に力
（重力による加重力）を分布し且つ加え、一方で、中子
材料からの気体が袋を通過することを可能にする。各袋
３０は、Thermal Ceramics（Augusta, Georgia）からKa
otex clothとして市販されている編込まれたセラミック
（例えば、シリカ又はアルミナ）繊維クロスから作るこ
とができる。一枚の平らなセラミック繊維クロスは折畳
まれ、隣接する折畳まれたクロスの端はシリカ又はアル
ミナ繊維を使用して縫い合わされ、管状袋又は靴下状の
もの３０が形成される。本発明は、特定のセラミック繊
維クロスの袋又は靴下状のものに制限されるものではな
く、他の耐火性又はセラミック材料を使用して、焼成温
度となるセラミック粒子３２を含み、また、焼成時に中
子の材料と反応しない弾性加重袋３０を作ることができ
る。
１０を焼成するに、耐火性粒子３２を含む１つ以上の弾
性耐火性加重袋３０が中子１０の上方向に面している面
Ｓ２上に設置され、焼成時にセッター受け面２０ａに向
かうよう中子に均等に分布される力（袋の重みによる）
を加え、それにより、例えば、華氏１６００乃至２１０
０度での焼成時に、中子の面Ｓ１がセッター受け面２０
ａに一致することが促進される。各加重袋３０は弾力が
あり、それにより、袋は中子１０の上面にぴったりと合
わさって、セッター受け面２０ａに向かうよう中子に力
（重力による加重力）を分布し且つ加え、一方で、中子
材料からの気体が袋を通過することを可能にする。各袋
３０は、Thermal Ceramics（Augusta, Georgia）からKa
otex clothとして市販されている編込まれたセラミック
（例えば、シリカ又はアルミナ）繊維クロスから作るこ
とができる。一枚の平らなセラミック繊維クロスは折畳
まれ、隣接する折畳まれたクロスの端はシリカ又はアル
ミナ繊維を使用して縫い合わされ、管状袋又は靴下状の
もの３０が形成される。本発明は、特定のセラミック繊
維クロスの袋又は靴下状のものに制限されるものではな
く、他の耐火性又はセラミック材料を使用して、焼成温
度となるセラミック粒子３２を含み、また、焼成時に中
子の材料と反応しない弾性加重袋３０を作ることができ
る。
【００１５】シリカ系の中子１０を焼成する際に、耐火
性粒子３２は、３乃至６のふるい目寸法（sieve size）
（ふるい目寸法は、U.S. Standard Sieveによるもので
ある）を有する焼結アルミナ粒子を含むアルミナグロッ
グを含む。このようなアルミナクロッグ粒子は一般的
に、約１／４インチの直径を有する。このような種類の
アルミナクロッグは、Aluchem（Reading, Ohio）から市
販されている。本発明はアルミナクロッグに制限される
ものではなく、他の耐火性又はセラミック粒子３２が加
重袋３０に含まれてもよい。耐火性又はセラミック粒子
３２は、特定の温度において、及び、中子焼成作業時に
焼結しないものが選択される。
性粒子３２は、３乃至６のふるい目寸法（sieve size）
（ふるい目寸法は、U.S. Standard Sieveによるもので
ある）を有する焼結アルミナ粒子を含むアルミナグロッ
グを含む。このようなアルミナクロッグ粒子は一般的
に、約１／４インチの直径を有する。このような種類の
アルミナクロッグは、Aluchem（Reading, Ohio）から市
販されている。本発明はアルミナクロッグに制限される
ものではなく、他の耐火性又はセラミック粒子３２が加
重袋３０に含まれてもよい。耐火性又はセラミック粒子
３２は、特定の温度において、及び、中子焼成作業時に
焼結しないものが選択される。
【００１６】弾性管状加重袋３０には、適切な重みの粒
子３２が手動で又は機械で充填され、袋３０の開いた口
は、焼成温度及び焼成時間に耐え、袋を閉じた状態に維
持することを保証するような金属導線又はセラミックス
トリングタイを使用して結ぶ（閉じられる）。一般的
に、袋３０の１つの端が第１のタイ３４を使用して結
び、次に、残っている開いた口から粒子３２を袋に充填
し、その後、残っている開いた口を第２のタイ３４を使
用して閉じる。好適なタイ３４は、Ｎｉ−Ｃｒ熱電対導
線、又は、プラチナ又はプラチナ合金熱電対導線を含
み、これらは、袋３０の両端でねじられ端を封じる。袋
３０は、焼成時における内部の粒子３０の拡散を防ぎ、
また、粒子３２と中子１０間の化学反応を防ぐ。
子３２が手動で又は機械で充填され、袋３０の開いた口
は、焼成温度及び焼成時間に耐え、袋を閉じた状態に維
持することを保証するような金属導線又はセラミックス
トリングタイを使用して結ぶ（閉じられる）。一般的
に、袋３０の１つの端が第１のタイ３４を使用して結
び、次に、残っている開いた口から粒子３２を袋に充填
し、その後、残っている開いた口を第２のタイ３４を使
用して閉じる。好適なタイ３４は、Ｎｉ−Ｃｒ熱電対導
線、又は、プラチナ又はプラチナ合金熱電対導線を含
み、これらは、袋３０の両端でねじられ端を封じる。袋
３０は、焼成時における内部の粒子３０の拡散を防ぎ、
また、粒子３２と中子１０間の化学反応を防ぐ。
【００１７】図２は、３つの袋３０が、中子１０の長手
軸方向に沿って横断するよう、且つ、間隔が置かれて設
置されて示されるが、袋の中子に対するこの設置は、例
示目的に与えられたに過ぎず、本発明を制限するもので
はない。本発明を実施する際に、袋３０の中子１０上に
おける方向及び位置は、各特定の中子設計に対し経験的
に決められ、それにより、中子の受け面２０ａへの密着
が促進され、従って、中子１０の所望のプリント寸法か
らの寸法偏差を少なくすることができる。例えば、異な
る中子構成は異なる領域を有し、中子の収縮、ゆがみ、
及び、他の理由からセッター受け面２０ａに所望される
ほど本質的に密接に一致しない場合がある。本発明を実
施することにより、袋３０は、図２に示すように中子１
０の長手軸方向に対し横断するように方向付けられ、及
び／又は、袋３０は長手軸方向と平行に方向付けられ、
及び／又は、必要に応じて、及び、特定の中子１０を受
け面２０ａに一致させることを達成するための試み及び
誤りから経験的に、長手軸方向に対し任意の角度で方向
付けられることが可能である。このために、各袋３０
は、均等に分布される力を中子１０に加える。
軸方向に沿って横断するよう、且つ、間隔が置かれて設
置されて示されるが、袋の中子に対するこの設置は、例
示目的に与えられたに過ぎず、本発明を制限するもので
はない。本発明を実施する際に、袋３０の中子１０上に
おける方向及び位置は、各特定の中子設計に対し経験的
に決められ、それにより、中子の受け面２０ａへの密着
が促進され、従って、中子１０の所望のプリント寸法か
らの寸法偏差を少なくすることができる。例えば、異な
る中子構成は異なる領域を有し、中子の収縮、ゆがみ、
及び、他の理由からセッター受け面２０ａに所望される
ほど本質的に密接に一致しない場合がある。本発明を実
施することにより、袋３０は、図２に示すように中子１
０の長手軸方向に対し横断するように方向付けられ、及
び／又は、袋３０は長手軸方向と平行に方向付けられ、
及び／又は、必要に応じて、及び、特定の中子１０を受
け面２０ａに一致させることを達成するための試み及び
誤りから経験的に、長手軸方向に対し任意の角度で方向
付けられることが可能である。このために、各袋３０
は、均等に分布される力を中子１０に加える。
【００１８】同様に、袋３０の個数及び重みも（中子１
０における方向及び位置に加えて）、各特定の中子設計
に対し経験的に決められ、それにより、中子のセッター
受け面２０ａへの一致を促進し、従って、中子１０の所
望のプリント寸法からの寸法偏差を少なくする。袋３０
の重みも、同様の目的のために、中子１０の異なる位置
において異なることが可能である。例示目的及び非制限
的に、図示する３つの袋３０の重みはそれぞれ、約１．
５ポンド（１ポンド＝約４５４グラム）である。
０における方向及び位置に加えて）、各特定の中子設計
に対し経験的に決められ、それにより、中子のセッター
受け面２０ａへの一致を促進し、従って、中子１０の所
望のプリント寸法からの寸法偏差を少なくする。袋３０
の重みも、同様の目的のために、中子１０の異なる位置
において異なることが可能である。例示目的及び非制限
的に、図示する３つの袋３０の重みはそれぞれ、約１．
５ポンド（１ポンド＝約４５４グラム）である。
【００１９】本発明の方法実施例を実施するに、加重袋
３０がその上に設置されたセッター２０上のセラミック
中子１０は、従来の窯炉において焼成されて室温より高
い焼成温度にまでされ、セラミック中子粒子を互いに焼
結させ、中子の強度を高め、金属材料の鋳込み時に使用
することができるようにされる。シリカ系の素地セラミ
ック中子を焼成するには、最大中子焼成温度は、華氏１
６００乃至２１００度であり、温度は、用いられた中子
の組成に依存する。焼成は、窯炉内において大気環境で
行われることが可能である。中子１０には一般的に、加
熱ステージ、最大焼成温度維持ステージ、及び、数時間
から数日間に亘るまとまった時間の冷却ステージを含む
従来の焼成サイクルが行われる。例えば、例示目的に過
ぎないシリカ系の中子に対しては、最大焼成温度までの
加熱速度は一般的に、毎時約１０乃至約７５度Ｃであ
る。
３０がその上に設置されたセッター２０上のセラミック
中子１０は、従来の窯炉において焼成されて室温より高
い焼成温度にまでされ、セラミック中子粒子を互いに焼
結させ、中子の強度を高め、金属材料の鋳込み時に使用
することができるようにされる。シリカ系の素地セラミ
ック中子を焼成するには、最大中子焼成温度は、華氏１
６００乃至２１００度であり、温度は、用いられた中子
の組成に依存する。焼成は、窯炉内において大気環境で
行われることが可能である。中子１０には一般的に、加
熱ステージ、最大焼成温度維持ステージ、及び、数時間
から数日間に亘るまとまった時間の冷却ステージを含む
従来の焼成サイクルが行われる。例えば、例示目的に過
ぎないシリカ系の中子に対しては、最大焼成温度までの
加熱速度は一般的に、毎時約１０乃至約７５度Ｃであ
る。
【００２０】本発明に従って、その上に弾性加重袋３０
が載せられたセラミック中子１０の焼成は、中子の、セ
ッター２０のセッター受け面２０ａへの一致を促進し、
それにより、中子の寸法偏差を少なくし、予め選択され
る（設計上の）寸法公差内である焼成されたセラミック
中子の生産高を上げる。焼成後、加重袋３０は、他の中
子１０の焼成に再使用することができる。
が載せられたセラミック中子１０の焼成は、中子の、セ
ッター２０のセッター受け面２０ａへの一致を促進し、
それにより、中子の寸法偏差を少なくし、予め選択され
る（設計上の）寸法公差内である焼成されたセラミック
中子の生産高を上げる。焼成後、加重袋３０は、他の中
子１０の焼成に再使用することができる。
【図１】本発明に従って焼成可能である一般的な素地
（未焼成）の又は焼成されたエアフォイルセラミック中
子を示す斜視図である。
（未焼成）の又は焼成されたエアフォイルセラミック中
子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例に従って、その上に複数の弾性
加重袋が設けられた、下部セッター上に設置されるエア
フォイルセラミック中子を示す斜視図である。図１の中
子に示されるスロット及び開口は、図２では便宜上省略
される。
加重袋が設けられた、下部セッター上に設置されるエア
フォイルセラミック中子を示す斜視図である。図１の中
子に示されるスロット及び開口は、図２では便宜上省略
される。
【図３】図２のセッター上にある翼を示す断面図であ
る。
る。
１０ 中子
１２ ルート領域
１４ 翼領域
１６ 翼前縁
１８ 翼後縁
２０ セッター
２０ａ セッターの中子受け面
２１ａ スロット
２１ｂ 開口
３０ 弾性加重袋
３２ 耐火性粒子
３４ タイ
Ｓ１ 凸状の面
Ｓ２ 凹状の面
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年１月２８日（２００３．１．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｂ２２Ｆ 3/10 Ｃ０４Ｂ 35/64 Ｎ
(72)発明者 ランダール ディー ルニオンズ
アメリカ合衆国 テネシー州 37821 ニ
ューポート スミスウッド・ストリート
225
Ｆターム(参考） 4E093 JC02 QB01 QC10
4K018 DA38 DA39 HA07 HA08 KA53
Claims (16)
- 【請求項１】 セラミック中子を焼成する方法であっ
て、 上記中子をセッター上に設置する段階と、 耐火性粒子を含む少なくとも１つの弾性耐火袋を上記中
子の上に設置し、上記セッターに向かうよう上記中子に
力を加える段階と、 上記中子を周囲温度よりも高温の焼成温度に加熱する段
階とを含む方法。 - 【請求項２】 複数の上記弾性耐火袋は、上記中子に対
し異なる方向で、上記中子の上に設置される請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 複数の上記弾性耐火袋は、上記中子の異
なる位置で、上記中子の上に設置される請求項１記載の
方法。 - 【請求項４】 複数の上記弾性耐火袋は異なる重みを有
して上記中子の上に設置される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 上記少なくとも１つの弾性耐火袋はセラ
ミック繊維クロスを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 上記少なくとも１つの弾性耐火袋は管状
の袋構成を有する請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 上記管状の袋構成の両端は、それぞれの
タイによって閉じられる請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 上記タイは、金属導線又はセラミックス
トリングを含む請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 上記耐火性粒子は焼結されたセラミック
粒子を含む請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 上記セラミック粒子はアルミナ粒子を
含む請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 上記アルミナ粒子は、３乃至６のふる
い目寸法を有する請求項９記載の方法。 - 【請求項１２】 上記セッターはエアフォイル形状を有
する表面を含み、上記中子は、上記セッターの上記表面
上に受容されるエアフォイル状の領域を有する請求項１
記載の方法。 - 【請求項１３】 上記中子は、約６インチより大きい長
さを有する請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 上記少なくとも１つの弾性耐火袋を別
の中子の焼成に再利用する段階を更に含む請求項１記載
の方法。 - 【請求項１５】 上記セラミック中子は未焼成の中子で
ある請求項１記載の方法。 - 【請求項１６】 上記セラミック中子は焼成された中子
である請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US923919 | 2001-08-07 | ||
| US09/923,919 US6403020B1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Method for firing ceramic cores |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003176181A true JP2003176181A (ja) | 2003-06-24 |
| JP2003176181A5 JP2003176181A5 (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=25449468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002224800A Pending JP2003176181A (ja) | 2001-08-07 | 2002-08-01 | セラミック中子の焼成方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6403020B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003176181A (ja) |
| DE (1) | DE10235492A1 (ja) |
| FR (1) | FR2828421B1 (ja) |
| GB (1) | GB2379903B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016211043A (ja) * | 2015-05-11 | 2016-12-15 | 株式会社アテクト | タービンホイールの製造方法 |
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| US20040159985A1 (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-19 | Altoonian Mark A. | Method for making ceramic setter |
| US20120178040A1 (en) | 2007-12-03 | 2012-07-12 | Howmet Corporation | Apparatus and method for use in firing cores |
| US7780905B2 (en) * | 2008-03-04 | 2010-08-24 | Pcc Airfoils, Inc. | Supporting ceramic articles during firing |
| US20110132564A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Merrill Gary B | Investment casting utilizing flexible wax pattern tool |
| US9096472B2 (en) | 2012-09-12 | 2015-08-04 | General Electric Company | Methods of forming a ceramic component and a high temperature mold component for use therewith |
| US8794297B1 (en) | 2012-12-31 | 2014-08-05 | General Electric Company | Molding apparatus and method of forming a moldable article |
| US9616492B2 (en) | 2014-09-16 | 2017-04-11 | Pcc Airfoils, Inc. | Core making method and apparatus |
| US20160263656A1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-15 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method of forming a component from a green part |
| FR3046555B1 (fr) * | 2016-01-07 | 2021-04-16 | Snecma | Procede de traitement thermique d'une preforme en poudre, et outillage permettant de le mettre en oeuvre |
| US10189057B2 (en) | 2016-07-08 | 2019-01-29 | General Electric Company | Powder removal enclosure for additively manufactured components |
| US10598438B2 (en) | 2016-07-27 | 2020-03-24 | General Electric Company | Support fixture |
| CN108044043B (zh) * | 2017-12-04 | 2021-07-06 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种控制熔模精铸用陶瓷型芯/型壳成型质量稳定性方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US4209478A (en) * | 1978-08-16 | 1980-06-24 | Rockwell International Corporation | Method of sintering ceramics |
| US4767479A (en) | 1987-09-21 | 1988-08-30 | United Technologies Corporation | Method for bonding ceramic casting cores |
| US5014763A (en) | 1988-11-30 | 1991-05-14 | Howmet Corporation | Method of making ceramic cores |
| FR2672003B1 (fr) | 1991-01-30 | 1993-04-09 | Snecma | Procede de realisation de noyaux complexes en ceramique pour fonderie. |
| US5273104A (en) | 1991-09-20 | 1993-12-28 | United Technologies Corporation | Process for making cores used in investment casting |
| US5394932A (en) | 1992-01-17 | 1995-03-07 | Howmet Corporation | Multiple part cores for investment casting |
| US5295530A (en) | 1992-02-18 | 1994-03-22 | General Motors Corporation | Single-cast, high-temperature, thin wall structures and methods of making the same |
| US5296308A (en) | 1992-08-10 | 1994-03-22 | Howmet Corporation | Investment casting using core with integral wall thickness control means |
| US5656217A (en) | 1994-09-13 | 1997-08-12 | Advanced Composite Materials Corporation | Pressureless sintering of whisker reinforced alumina composites |
| US5735335A (en) | 1995-07-11 | 1998-04-07 | Extrude Hone Corporation | Investment casting molds and cores |
| US5853044A (en) | 1996-04-24 | 1998-12-29 | Pcc Airfoils, Inc. | Method of casting an article |
| CA2176096C (en) * | 1996-05-08 | 2002-01-22 | Juergen Weber | Method and apparatus for placing refractory sand in the discharge channel of a metallurgical vessel |
| US5864743A (en) | 1996-11-06 | 1999-01-26 | Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation | Multi-channel structures and processes for making structures using carbon filler |
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-
2001
- 2001-08-07 US US09/923,919 patent/US6403020B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-07-24 GB GB0217252A patent/GB2379903B/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-01 JP JP2002224800A patent/JP2003176181A/ja active Pending
- 2002-08-02 DE DE10235492A patent/DE10235492A1/de not_active Withdrawn
- 2002-08-06 FR FR0210003A patent/FR2828421B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| FR2828421A1 (fr) | 2003-02-14 |
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Legal Events
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