JPH02503307A - 成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 方　　　　　本発明は、請求の点！！第１項の上位概念による、成形品の製ドイ ツ連邦共和国持許第４４０７４５号明細書から、焼成されてない状層においてペ ースト状で存在するセラミック材料がｍ布される、金属＠ｍｍにより形式された 補ζ体が使用される、成ン　　　　部品の製造方法は公知である。この揚台不利 なの一二、この種の裏　　　　セラミックペーストが比較的粗い金属ＩＩＩＩｌ 物にしか浸透できな陀　　　　いことである、従ってこの金属線臓物は非常に粗 くなければならず、従ってあらゆる所望の微細輪郭に従うことができるわけでは ない、従って多くの鳥合に、成形品の形状寸法に十分合わシ る全強度は、既にこの理由からも制限されている。その上、金属線臓物つ金属線 が焼成過程の際にＷＩＩＭシかつその後再び凝固をあまり密には１ＩＩＮするこ とができず、それは支持骨格との不十分な結合に至らせるので、得られる全強度 もやはり項なわれる。しかし公知の方法では同時に寸法安定性も悪い、これはや はり、セラミックペーストをあまり密に塗布することができないために、焼成の 葛にひどいｉｌｌが起こる゛ことに基因する。この欠点は更に、Ｍ１体を形成す る金＋ｍ＊ｓｇ＋ｓが焼成過程の際の組輪の変化のために寸法的にも変化するこ とによっても、増大される。それは別として、セラミックペーストのｌ！ＩＮは 実際上、いずれにしても高い寸法精度が得られない形成過程である。ｇＩＩドイ ツ連邦共和国特許出願公告ＩＩ　１１８１１１４号ｖｉ細書から公知の別の、耐 火ブロックの製造方法では、粉末状のセラミック材料が使用され、このセラミッ ク材料は、補ｉ体を含んでいる成Ｐｉ板として役立つ、従って、粉末状のセラミ ツ、り材料をｍ勤化しかつ成形空所内へ噴射することは不可能である。なぜなら ば補強体を形成する金属板は過度の転向及び減速を引き起こすからであ°る。従 ってセラミック材料が専ら成形空・所に注ぎ込まれるだけである０機械部品の製 造の幅より耐火ブロックの製造の際の万が存在しにくいようなＷ雑な型では、成 形空所が完全には充填されない危険がある。その結果、不良品の割合が大台くな る。その上−補強体を形成する金属板を複雑な一郭に不十分にしか合わせること ができないので、複雑な型では＋ＣｐＷ！閣囲の矢に関する欠点も生ずるという ことを前提としている。従ってこの公知の方法は１＠械部品の製造にはまったく 不遍切である。

ドイツ連邦共和国特許出願公告冨２０４ｇ３５８号明細書かう公知の、冒頭に基 げた１１類の別の方法では、補強体が専ら短い金属繊維から成り、これらの金属 ＊継は型への充填前に既に基礎セの上、補強＠唯が製造されるべき成形品の表面 に部分的に露出することが回避できず、そのことがセラミック表面の生新に至ら せるのみならず、更に、露出している金属繊維が焼成の際に溶解し、°その結果 粗い、多孔質の成形５表ｆが生ずる。更にこの揚台゛―・、金属ａｍ鑑の実際上 均一な分布により、選ばれた一面範囲において他の一面範囲におけるより強い補 強を達成するこ可能な力は非常に制限されているので、全強度の格別な増大は達 成できない。

このことから出発して、本発明のｍ劇は、公知の解決策の決点を回避して、冒頭 に享げた種類の方法を簡鳳なかつ費用の安い手段により改良して、機械部品の製 造の豪に良好な表面品質のみならず、予想される負荷に応じて強度及びじん性の 所望の改善も達成され得るようにすることである。

このｍｌＩは、請求の＠！！第１項の待機的；手段によって解決本発明による手 段によって、冒頭に議論の対象となった従来技術の欠点が完全に取り除かれる。

補強されたｌｌ離マットから製造された支持骨格は、自立の立体溝ｉ！１ａＥを 生ぜしめ、この室体構造体は弯利なことに部属かつ正確に位置決めされ、ｒＭ定 されかつ取付けられ得るのみならず、高い引張、白は及びねじりに対する高い強 度も保証し、それは、非常に高い固ｆ強度を持つ、使用されるＣ峨継によって更 に強化される。その上、ここで使用される補強可能なａｍマットにより実際上あ らゆる形状が開運可能である。従って、本発明により使用される支持骨格はＩＩ ！される°べき成形品の外形寸法に正確に合わされた外形寸法を持つことができ 、そのことは、冑利なことに、機械部品のＷ造の際に複雑な型においてもすべて の範囲で、例えば突き出ている環状片などの禰囲でも、高い強度を生命しめる。

更にこの場合は、ＩＩＩＩｌマットの匣度を予想される力の大きさに合わせるこ とが可能である。従ってあらゆる曙１において経済的な材１！濁彎で所属の強度 が得られる。従って、本発明による手段は、得られる補強作用及び材料消費に関 して最適化を可能にする。

補強され７：ｉａｍｉｗ物の使用は、を利なことに、同時に流動化された粉末状 のセラミック材料を通す組繊も生ぜしめる。従って、冑利なことに、粉末状のセ ラミック材料を成形空所内へ噴射することが可能であり、その際この粉末状のセ ラミック材料は流れる。なぜならば成形空所への良好な充填により焼成過程の際 の格別な収縮又はゆがみの恐れがないからである。その上、噴射充填技術は、非 常に微細に粉碑されたセラミック材料の装入も保証しかつ同時に、このセラミッ ク材料が支持骨格の比！２的マットが非常に微細な繊維繊物を待つことを保証し 、このＩｌ＠鑞物は、成形空所へのセラミック材料の充填に不利に作用するって 、本発明による手段により許容されるセラミック材料の黴＠！及び支持骨格の範 囲におけるｉｌｌの大きさは、特に？ｌｌ’ｙ１全強度及び寸法安定性の達成の ＨｉＦｌのために互いに補い合う、この手段の別°Ｄ利点は、焼成されてない素 材が既に比較釣良好な強度を持っており、それがｌ！ｌＬ好な耐鴫送性を生ぜし めるという送の際の寸法変化の勘れはない０本発明による手段の別の利点は、型 の中の本発明による支持骨格の固定又は取付けを支持骨格の自室特性により１つ 又は僅かの個所で行なうことができ、これらの個所をその曝のセラミック材料か らの支持骨格のはみ出しが無害であるように、選ぶことができるということに見 られる。この点以外では、連続したセラミック表面が保証されている。従って、 本発明による手段は初めて、小さい寸法のみなら的な製造も可能にする。

本発明のそれ以外の奮利な構成は請求の範囲の実施態様項に時機づけられている 。

本発明のいくつかの実施例を図面により以下に詐りに説明する。

ＩＥＩ図はタービン！ＪＩＪ！Ｉの斜視図、篤２図は纂１図によるタービン羽根 に属する補強体の斜視図、１Ｅ３１３５はＮ１関ハウジングの断面図、第４図は 揶３図による壜関ハウジングに属する補強体の斜視図、 纂５図はピストンのｒＩＬ面図、 ３ｇ７ａ図、１ｌｌＴｂ図は纂６図による補強体の製造のため１；今夏な装置の 部分斜視図、 第８５！Ｉは第６図による、縦方向に分割された２つの半体力）ら構成された、 ｉｌｌ５図によるピストンに属する補６ｍの斜引り男９図は寓１図によるタービ ン羽根及び／又龜＝これｔ；属する１１２図による補強体の製造のために必要な 装置の斜視図である。

１１１図の基礎になっているタービン羽振は、加工６彎の回避のため及び高い表 面品質の保証のため、非切削成形されたセラミック成形品ｌとして構成されてい る。このセラミック成形品は、要゛求される高い白は及びねじり強度を保証する ために、周囲のセラミックより高い引張及び曲げ強度を持つ、基礎セラミック材 料・に埋め込まれた補強体を備えている。

この補強体は、１１２図から分かるように、！Ｉｗ成部材として構成された、自 重している剛性２体支持骨格２から成り、この持っている。噛礁織物又は＊＠ｍ ！ｍ用の基礎材料として、ＣＩ＠犠、Ｓｉｎｍ１ｍ、ガラス繊維などが使用され 得る。炭禦繊纏は、ずば抜けて高い強度に関して非常に１している。鳩ａｍ物又 は繊維ｌｌ物の補強を金属線などから成る基礎°骨格３により行なうことができ 、その領域は適切なＩｌ碓から成る織物マット４で充填され・ている、トれらの マットを接着、＠擬、添え継ぎなどにより基礎骨格と固定的に結合することがで きる。その代わりに又は付加的に、これらのマットを補強の達成のために補強手 段で処理することができる。このためにマット４をエポキシ樹脂のようなａｒｔ ｓで又はセラミックスリップで含浸することができ、このセラミックスリップは 乾肴又は焼成された状態で補強を行なう、しかし支持骨格２を専ら線又は欅材料 として製造された室体格子゛として構成することも可能である。基Ｗ骨格３の形 成のために使用される金＋ｉｔａ又は欅を互いにＷＩＮ又はろう付けすることが できる０円形＃面を持つ欅又は線を使用する場合は、セラミックｇｒｒの損失が 時に小さくなる。

支持骨格２を形成する補強体は、製造されるべき成形品１の形状寸法に合わされ た形状寸法を持っている０図示した実施例において、支持骨格２は、下方へ先細 になる羽根基Ｗ５５に付属した、下方へ先＠になる基礎ハウジング６と、ねじれ た羽根７に付属する、ねじれた上置きハウジング８とを持っている。この場合、 基礎ハウジング６及び上置きハウジング８は、互いに継ぎ足されかつ互いに固定 的に結合された中交体として構成されている。しかし縦方向に分割された又は一 体形成の構成も可能である。支持骨格２の寸法及び−郭は、この支持骨格の壁が 成形品ｌの表面に関して十分に表面に対して平行にかつ表面の近くに延びている ように、大きさを定められている。基部５に付属する基礎ハウジング６のＩｌ！ 囲ではおおよそそのようになっており、そのことは基礎ハウジング６の形状の簡 龜化に寄与する。それでもなお基礎ハウジング６により捕捉されない基部５の突 出部に高い４度を得るために、基部５を形成するセラミック材料に炭化′ｍ素繊 罐などの形の補強繊維を混入させることがそれは基！ＩＳＳの閣−において大し た開運ではない、高い褒賞品質が重要である羽根７の範囲において、補強繊維は 使用されない、従ってこの場合、上置きハウジング８は表面輪郭に正確に従う。

図示した実施例において、マット４は至る所で同じ＠」大きさを持っている。な ぜならば成形品ｌは実際上型る所で非常に高い負荷にさらされるからである。負 荷の興なる範囲を持つ成形品では、このことをマット４の興なる禰目の大きさに よっても容あに考慮することができる。

ここに図示したタービン羽根の形の成形品１は、翼材の焼式により完成される。

この′ＩＩ：材は、Ｊ［９図に示された型２１で製造され、この型の成形空所２ ２へＭＷのセラミック材料が導入され、この材料に支持骨格２の形の補強体が埋 め込まれる。このために支持骨格２はセラミック材料の充’ａｍに成彩工具に移 動不可能に位置決めされ、すなわち固定されかつ取付けられる。

これにｌｉ：、／て開運なＶ゛１・１所、この場合は羽根基部５の下側ｍ部、め と同じ！２１が使用でき、この型は、基部の範囲５示されてマット、４に入り込 む、この場合はセラミックスリップでよい。

充填の達成を容易にする。成形空所２２への％’Ｗを、既に上述なわち吸引され 、その際、成形空所と接続された粒子容器からの圧縮では成形！２Ｍへの充鷹二 ＝全面的に同Ｕ圧カを受けるので、セラミック粒子の均一な充填及び圧６、従っ て又支持骨格２へのセラミック粒子の良好な付加が達成される。４１１１１マツ ト４は小さい嘴゛目大きさにおいても空気及び履埃を通すことが分かっているの で、小さい網」大きさにおいても成形空所２２へ粉末状粒子を充填する真空１１ １１Ｍ法の使用の額に、確実な充填が保証されている。

こうしてｌｌ１１ｍされた翼材は焼成のために炉へ導入される。この焼成過程は 空気遮断のもとに又は真空で行なえるので、場合によってセラミック材°料から 出ている保持帯片９のｆｆ１ｌ！１！ｌにあるず、そのことはｃａｍの使用の際 に特に望しい。焼成過程の終了後、°焼成された成形翼材は冷却される０例えば 金属製の基礎骨格３を持つ、金属を含んだ支持骨格２を使用する場合は、冷却過 程は焼ならし過程に相当するよ、うに行なわれ、それにより、使用された金＠ａ ｓｓ材の強度は維持されモいる。成形空所２２への真空充填及び焼成の際の充填 物の均一な圧縮により、格別のゆがみは予想されないから、冷却された成形品は もはや後加工を必要としない。

本発明により補強体を自立している支持骨格として構成することにより、セラミ ック材料製の大型構成Ｓ材の製造も可能にされる。従って、１１３図に示された 機１ブロックはセラミック成形品として構成されなければならず、このセラミッ ク成形品備えていｉ、この支持ｇ＃格は、第４図からゑも曳く分かるように、Ｍ 数のＮ形中空材支持体］２から構成されている。支持骨格１】のＷＩ別碑成につ いて、上に述べたことが！Ｎ弔される。固定及び取付けのために、保持帯片９が 設けられており、これらのＳ持帯片をほぼ機関ブロック１ｏからの冷却水の流出 範囲に１つ又は複数のａＳ中空材支持体！２を、９ｍで示されているよＩＩＩ＆ 関゛ブロックｌＯは、ｇＳ図から分かるように、下方へ開いている。この種の翼 形素材において焼成の際のゆがみを回避するために、付属の支持骨格１１は、Ｉ ！４図に示されているように、開いた断ｉ・を連絡する引張帯９ｂを備えること ができ、これらの引張帯は完成した成形品において除去される。これらの引張帯 は保持手段としても遍している。引張帯９ｂの範囲に股かなるｉ合にもセラミッ クスリップによる処理が行なわれる。

保持手段を形成するために設けられた延長部９畠についても同じことが適用され る。

篤６図、に示された補強体は、篤５図に示されたセラミックピストン１４月の支 持骨格１３である。支持ｔ！１３は、第５図に破線で示されているように、内側 表面に近い厘及び外側表面に近い壁を持っておりかつ１１６図から最も艮く分か るように、亙いに内外に配置された２つのｆ−Ｆ体−１５，３６ｉ）ら成り、こ れらの濁状体は間隔条片１７により互いに適当′２間隔を置いて取付けられ得る ので、剛性中空体が生ずる。成形工具におけるこの補強／Ｊ１３の・！ｌｌ定は ピストン囲い輪の下ｍ端面の範囲で行なえる。

保持帯オ９を形成するために、図示した実厖例では外聞の壷状体１５は鳳に内側 の壷状体１６より適当に長くされているにすぎない、その他の点では、補強ａ１ ３の構成について上述の説明が適用される。

図に示されたＬｆｔ形２所１９付きＮＩＢと、第７ｂ図に足された、この成形空 所】９に係合可ｎな挿入片２ｏとから成る。マットは！１１８と°挿入片２０と の間に挿入されかつ補強のために挿入前又は後に補強剤、例えばエポキシ樹脂又 はセラミックスリップ、で含浸される。この１讃の中空材支持淳の場合には、先 ず２つ目２Ｓにより示されているように、互いに結合される。完成した構成部材 において補強体の結合継ぎ目２５の肩囲で格別の力が伝達される必要がない場合 は、結合は屑蕾店合でよく、この２図及び５４図に示された支持骨格２又は１１ の部分を製造Ｔる二とがで台る。成形空所１９のａｌ［に取外し可能な内張りを 使用Ｔる場合は、大きい方の壷状体１５又は小さい方の３１丈体１６を同Ｃ工典 によってｓＩ！造することができる。

国際調査報告 １−１１１静−−＋−−１６−ｐ　（Ｔ／Σｐ　８８１０１１１１国際調査報告 ＥＰ　ｌｉ８０１１１１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　補強体が剛性立体支持骨格（２又は１１又は１３）として構成されており、 この支持骨格が、セラミック材料を通す構造を持つ、少なくとも部分的にＣ繊維 から成る、補強された繊維マツトから形成されかつ成形品（１又は１０又は１４ ）の形状寸法に合わされた形状寸法と吸収されるべき力に比例している密度とを 持つており、補強体を形成する支持骨格（２又は１１又は１３）が成形空所への セラミック材料の充填前に型の中に位置決めされ、固定されかつ取付けうれ、焼 成されない状態で粉末状のセラミック材料が使用され、このセラミック材料が流 動化されて成形空所内へ噴射されることを特徴とする、成形過程後に焼成された セラミック材料とこのセラミック材料に埋め込まれた、セラミック材料より高い 強度を持つ補強体とから成る、複合体としての成形品の製造方法。 ２　セラミック材料が成形空所の急激な吸引によりこの成形空所内へ噴射される ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３　複数の噴射過程が■次に続くことを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ４　焼成前に少なくとも１つの、なるべく均衡圧縮成形過程が設けられているこ とを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ５　支持骨格（２，１１，１３）が、成形品（１，１０，１４）の表面に対して 少なくとも広範囲にわだって平行な形状を持つていることを特徴とする、請求項 １に記載の方法。 ６　支持骨格（２，１１，１３）が、成形品（１，１０，１４）の表面に関して 少なくとも大幅に表面に近い壁経過を示していることを特徴とする、請求項１に 記載の方法。 ７　支持骨格（２，１１，１３）が、なるべく閉じられた断面そ持つ中空体とし て形成され又は複数のこの種の中空体から構成されていることを特徴とする、請 求項１に記載の方法。 ８　支持骨格（２，１１，１３）が、なるべぐ収付け薄片（９）及び／又は異形 材、支持体延長部（９ａ）の形をした、少なくとも１つの、なるべく補強されか つ酸素作用から守られている保持体を持っていることを特徴とする、請求項１に 記載の方法。 ９　繊維マット（４）が補強のために補強手段で処理されていることを特徴とす る、請求項１に記載の方法。 １０　繊維マット（４）が補強のためにセラミックスリップで含浸され、このセ ラミックスリップが続いて乾燥及び／又は焼成されることを特徴とする、請求項 １に記載の方法。 １１　支持骨格（２，１１，１３）が■型に似た型（１８，２０）の中で製造さ れることそ特徴とする、請求項１に記載の方法。 １２　支持骨格（２，１１，１３）が、なるべくマット（４）用の基礎骨格（３ ）として使われる剛性立体格子を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載 の方法。 １３　立体格子（基礎骨格３）が金属、なるべく鋼、から成ることを特徴とする 、請求項１２に記載の方法。 １４　立体格子（基礎骨格３）が、円形断面を持つ線又は線から成ることを特徴 とする、請求項１２に記載の方法。 １５　焼成された成形品（１，１０，１４）及び／又は補強のために焼成された 支持骨格（２，１１，１３）の冷却が、立体格子（基礎骨格３）の材料のための 焼きならしに相当することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。 １６　繊維ヤツト（４）が専らＣ繊維を含んでいることを特徴とする、請求項１ に記載の方法。 １７　繊維編物を形成するマット（４）が少なくとも部分的にｓｉ繊維を含んで いることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 １８　繊維編物を形成するマツト（４）が少なくとも部分的にガラス繊維を含ん でいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 １９　成形品（１，１０，１４）が真空炉内で焼成されることを特徴とする、請 求項１に記載の方法。 ２０　支持骨格（２，１１，１３）が、開いている断面の範囲において、この開 いている断面を連絡する、なるべくセラミツクスリツプで含浸された引張帯（９ ｂ）を少なくとも１つ備え、この引張帯が焼成後に除去されることを特徴とする 、請求項１に記載の方法。 ２１　支持骨格（２，１１，１３）の簡単化のためにセラミツク材料へ補強繊維 、なるべく炭化珪素繊維、が混入されていることを特徴とする、請求項１に記載 の方法。