JPH0255144B2 - - Google Patents
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- JPH0255144B2 JPH0255144B2 JP58143633A JP14363383A JPH0255144B2 JP H0255144 B2 JPH0255144 B2 JP H0255144B2 JP 58143633 A JP58143633 A JP 58143633A JP 14363383 A JP14363383 A JP 14363383A JP H0255144 B2 JPH0255144 B2 JP H0255144B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、所定の結晶方位を有する物品を製造
する為の方法及び装置に関するものである。本発
明のシステムは、形成されるべき物品の形状を有
する鋳型の空洞内に配置される少なくとも１個の
種結晶の使用に、特に関係している。
する為の方法及び装置に関するものである。本発
明のシステムは、形成されるべき物品の形状を有
する鋳型の空洞内に配置される少なくとも１個の
種結晶の使用に、特に関係している。
タービン羽根の様な鋳造単結晶から成る物品
は、幾つかの技術によつて製造することができる
が、これらの技術は、複数の柱状粒子を形成する
為の始動帯域を鋳型の底部に設ける点で共通して
いる。この始動帯域と物品用空洞とは、「非直線
状」か或いは横方向に配置されている結晶選択器
（例えば、つる巻線状の通路）によつて連結され
ており、この選択器は、確実に１つの柱状粒子の
みが成長して物品用品空洞中へ入り込む様にして
いる。また、ブリツジマン氏の米国特許第
1793672号に記載されている様に、物品用空洞の
底部に垂直の「細長い突起」（つまり、直線状か
或いは横方向にならない様に配置されている「首
部」）を有する鋳型を使用することによつても、
単結晶鋳造を行うことができる。
は、幾つかの技術によつて製造することができる
が、これらの技術は、複数の柱状粒子を形成する
為の始動帯域を鋳型の底部に設ける点で共通して
いる。この始動帯域と物品用空洞とは、「非直線
状」か或いは横方向に配置されている結晶選択器
（例えば、つる巻線状の通路）によつて連結され
ており、この選択器は、確実に１つの柱状粒子の
みが成長して物品用品空洞中へ入り込む様にして
いる。また、ブリツジマン氏の米国特許第
1793672号に記載されている様に、物品用空洞の
底部に垂直の「細長い突起」（つまり、直線状か
或いは横方向にならない様に配置されている「首
部」）を有する鋳型を使用することによつても、
単結晶鋳造を行うことができる。
従来の指向性凝固されている（柱状に粒子化さ
れている多結晶の）物品を得る場合は、キヤンド
レー氏の米国特許第3248764号、バーシンダー氏
の米国特許第3260505号及びピーラシー氏の米国
特許第3494709号に記載されている様に、始動帯
域と物品用空洞とが直結されていた（結晶選択器
が使用されていなかつた）。
れている多結晶の）物品を得る場合は、キヤンド
レー氏の米国特許第3248764号、バーシンダー氏
の米国特許第3260505号及びピーラシー氏の米国
特許第3494709号に記載されている様に、始動帯
域と物品用空洞とが直結されていた（結晶選択器
が使用されていなかつた）。
しかし、これらの技術には、物品の「縦」方向
に沿つて配向される「生来の」結晶成長方向（例
えば、面心立方及び体心立方の金属に於ける＜
001＞方向）を有する物品しか製造できないとい
う制限がある。この縦方向は、一般に、冷却板に
直角で且つ／または熱の回収方向に平行である。
更に、単結晶を作るこれらの方法では、物品の縦
方向に対する粒子の第１の方位をそろえると同時
に、物品の所望の「横」方向に対する粒子の第２
の方位をもそろえる（つまり、＜001＞に直角な＜
010＞或いは＜100＞方向を物品用空洞内で正しく
合わせる）ことは、困難であるか或いは不可能で
ある。
に沿つて配向される「生来の」結晶成長方向（例
えば、面心立方及び体心立方の金属に於ける＜
001＞方向）を有する物品しか製造できないとい
う制限がある。この縦方向は、一般に、冷却板に
直角で且つ／または熱の回収方向に平行である。
更に、単結晶を作るこれらの方法では、物品の縦
方向に対する粒子の第１の方位をそろえると同時
に、物品の所望の「横」方向に対する粒子の第２
の方位をもそろえる（つまり、＜001＞に直角な＜
010＞或いは＜100＞方向を物品用空洞内で正しく
合わせる）ことは、困難であるか或いは不可能で
ある。
これらの制限は、上述のブリツジマン氏の特許
に記載されている様に、種結晶を使用することに
よつて回避することができる。それを簡単に説明
すると、ブリツジマン氏の方法の内の１つに於い
ては、空洞を有する鋳型が使用されており、その
空洞が垂直な通路に連なると共に、この通路の終
端が鋳型の開口となつている。所望の第１及び／
または第２の方位を有する種結晶が鋳型の開口に
挿入され、溶融金属が鋳型中で形成され（或い
は、好ましくは、鋳型内へ注入され）、エピタキ
シヤル成長によつて、種結晶から（縦方向の温度
勾配の存在下で）凝固が進行する。このとき、新
しい粒子が凝固の核となるのを防止する為の常套
手段が用いられる。
に記載されている様に、種結晶を使用することに
よつて回避することができる。それを簡単に説明
すると、ブリツジマン氏の方法の内の１つに於い
ては、空洞を有する鋳型が使用されており、その
空洞が垂直な通路に連なると共に、この通路の終
端が鋳型の開口となつている。所望の第１及び／
または第２の方位を有する種結晶が鋳型の開口に
挿入され、溶融金属が鋳型中で形成され（或い
は、好ましくは、鋳型内へ注入され）、エピタキ
シヤル成長によつて、種結晶から（縦方向の温度
勾配の存在下で）凝固が進行する。このとき、新
しい粒子が凝固の核となるのを防止する為の常套
手段が用いられる。
ところで、ブリツジマン氏の種結晶法を効果的
に実行するには、金属が鋳型と種結晶との間の間
隙から鋳型外へ流出するのを防止すると共にその
間隙に於いて新しい粒子が凝固の核となるのを防
止する為に、鋳型の開口の大きさ及び形状が種結
晶の断面に極めて近似している必要のあること
が、当業者にはよく知られている。更に、技術的
及び経済的な理由から、断面が比較的小さい種結
晶を使用するのが一般的には好ましいこともよく
知られている。これらのことから、ブリツジマン
氏の種結晶法は、以下の様な点でその実用性が制
限されている。
に実行するには、金属が鋳型と種結晶との間の間
隙から鋳型外へ流出するのを防止すると共にその
間隙に於いて新しい粒子が凝固の核となるのを防
止する為に、鋳型の開口の大きさ及び形状が種結
晶の断面に極めて近似している必要のあること
が、当業者にはよく知られている。更に、技術的
及び経済的な理由から、断面が比較的小さい種結
晶を使用するのが一般的には好ましいこともよく
知られている。これらのことから、ブリツジマン
氏の種結晶法は、以下の様な点でその実用性が制
限されている。
(1) 大きさ・形状の決つた鋳型開口に種結晶を嵌
合させなければならないので、複数の種結晶の
縦方向の結晶学的方位に於ける個々の偏差をそ
れらの外側包絡面に対して調節することは困難
であるか或いは不可能である。
合させなければならないので、複数の種結晶の
縦方向の結晶学的方位に於ける個々の偏差をそ
れらの外側包絡面に対して調節することは困難
であるか或いは不可能である。
(2) 通常の取扱いや操作では、小さい直径（例え
ば、0.030インチ（0.762mm））の種結晶を正確
に第２の方位へ位置づけしにくい。
ば、0.030インチ（0.762mm））の種結晶を正確
に第２の方位へ位置づけしにくい。
(3) 指向性凝固されたタービン羽根の製造に好ま
しいセラミツク鋳造技術を使用する場合、現在
のセラミツク鋳造法の寸法再現性に於ける限界
の為に、種結晶の位置づけの正確さに限界があ
る。このことは、鋳造物品に正確な方位関係が
必要なときに、特に影響がある。
しいセラミツク鋳造技術を使用する場合、現在
のセラミツク鋳造法の寸法再現性に於ける限界
の為に、種結晶の位置づけの正確さに限界があ
る。このことは、鋳造物品に正確な方位関係が
必要なときに、特に影響がある。
(4) また、セラミツク鋳型に関しては、外枠の除
去及び切断の後に、種結晶は、えり分けられ、
清潔にされ、粒子の方位合わせの為に通常は再
点検され、それから別の一群内に再配置されな
ければならないので、種結晶を再使用すること
は困難である。
去及び切断の後に、種結晶は、えり分けられ、
清潔にされ、粒子の方位合わせの為に通常は再
点検され、それから別の一群内に再配置されな
ければならないので、種結晶を再使用すること
は困難である。
(5) 物品用空洞に比べて鋳型の通路及び開口が小
さいと、模型組立て中に、構造剛性の問題が生
じる可能性がある。この為に、模型を支える為
の補助部材（例えば、セラミツク結合棒）が必
要であるが、そうすると模型のコスト及び重量
が増加し、またある状況下では、熱流特性が変
つたり、或いは物品用空洞との接触点で結晶の
好ましくない核を作つたりする様なことによつ
て、凝固中における技術的な有効性を減じてし
まう恐れがある。
さいと、模型組立て中に、構造剛性の問題が生
じる可能性がある。この為に、模型を支える為
の補助部材（例えば、セラミツク結合棒）が必
要であるが、そうすると模型のコスト及び重量
が増加し、またある状況下では、熱流特性が変
つたり、或いは物品用空洞との接触点で結晶の
好ましくない核を作つたりする様なことによつ
て、凝固中における技術的な有効性を減じてし
まう恐れがある。
(6) 小さな鋳型通路及び鋳型開口は、模型の除去
（例えば、ろうの除去）をも困難にする。模型
材料は加熱（例えば、蒸気によるろうの除去や
「焼尽」）中に通常は膨張するので、１個以上の
比較的大きな鋳型開口があると好都合である。
多くの鋳型は頂部から（金属の供給によつて）
ろうを除去されるが、鋳型の底部に大きな開口
があると、ろう除去操作が速くしかも有効的に
行われ、しかも外枠の損傷の確率は小さくな
る。
（例えば、ろうの除去）をも困難にする。模型
材料は加熱（例えば、蒸気によるろうの除去や
「焼尽」）中に通常は膨張するので、１個以上の
比較的大きな鋳型開口があると好都合である。
多くの鋳型は頂部から（金属の供給によつて）
ろうを除去されるが、鋳型の底部に大きな開口
があると、ろう除去操作が速くしかも有効的に
行われ、しかも外枠の損傷の確率は小さくな
る。
(7) 小さな鋳型通路及び鋳型開口は、冷却板へ熱
を伝える金属の断面の面積を制限する。この制
限は小さな非直線状の通路のために起こること
は明白であり、エリクソン氏等の米国特許第
3724531号は、鋳型の二重壁構造によつてその
困難を改善できることを示している。
を伝える金属の断面の面積を制限する。この制
限は小さな非直線状の通路のために起こること
は明白であり、エリクソン氏等の米国特許第
3724531号は、鋳型の二重壁構造によつてその
困難を改善できることを示している。
複数の空洞を有する鋳型を使用したり、或いは
１個の物品用空洞に対して１個以上の種結晶を使
用する場合、上述の制限の多くが更に面倒になる
のは、当業者にとつては明らかである。
１個の物品用空洞に対して１個以上の種結晶を使
用する場合、上述の制限の多くが更に面倒になる
のは、当業者にとつては明らかである。
既述の様に、種結晶が配置されている空洞内へ
溶融金属の様な物質が導入されると、最初は種結
晶の位置でそれから徐々に鋳型の空洞全体に亘つ
て、結晶構造が形成されることが知られている。
溶融金属の様な物質が導入されると、最初は種結
晶の位置でそれから徐々に鋳型の空洞全体に亘つ
て、結晶構造が形成されることが知られている。
本発明は、セラミツク層の様な鋳型形成材料を
模型の周囲に塗布することによつて作られている
鋳型の使用に、特に関係している。この様な技術
を使用すると、模型材料は、鋳型作成操作中に形
成された鋳型通路から放出される。例えば、模型
がろうでできている場合、鋳型が模型の周囲に形
成された後に溶融ろうを除去する為の通路が鋳型
に形成される。既述の様に、この通路は、鋳型の
頂部の金属供給通路とは別に形成されるのが好ま
しい。
模型の周囲に塗布することによつて作られている
鋳型の使用に、特に関係している。この様な技術
を使用すると、模型材料は、鋳型作成操作中に形
成された鋳型通路から放出される。例えば、模型
がろうでできている場合、鋳型が模型の周囲に形
成された後に溶融ろうを除去する為の通路が鋳型
に形成される。既述の様に、この通路は、鋳型の
頂部の金属供給通路とは別に形成されるのが好ま
しい。
鋳型と共に使用されるべき種結晶の対応断面寸
法よりも大きな断面寸法を有する鋳型通路を形成
する工程が含まれている点が、本発明の特別な改
良である。この鋳型通路の内壁面と嵌合する様な
寸法の外壁面を有する受け台が、その鋳型通路内
で位置決めされている。種結晶は受け台にはめ込
まれており、この種結晶が鋳型の空洞内にさらさ
れ、この空洞内へ物品形成材料を導入することに
よつて、所望の結晶構造が形成され得る様に、受
け台が通路内で位置決めされている。
法よりも大きな断面寸法を有する鋳型通路を形成
する工程が含まれている点が、本発明の特別な改
良である。この鋳型通路の内壁面と嵌合する様な
寸法の外壁面を有する受け台が、その鋳型通路内
で位置決めされている。種結晶は受け台にはめ込
まれており、この種結晶が鋳型の空洞内にさらさ
れ、この空洞内へ物品形成材料を導入することに
よつて、所望の結晶構造が形成され得る様に、受
け台が通路内で位置決めされている。
この様な種結晶保持器つまり受け台を使用すれ
ば、従来技術について述べた制限を少なくしたり
或いは無くすことができる。特に金属鋳造を行う
場合は、受け台としては予め形成された構造部材
が使用され、この構造部材は、セラミツクか比較
的高融点の金属或いは合金でできており、１個以
上の種結晶を含む１個以上に内部空洞を有してい
る。種結晶は、受け台の外部包絡面に対して且つ
種結晶相互に関して正確に位置づけることができ
る。鋳型通路は、受け台との嵌合面を形成してお
り、この嵌合によつて、受け台とこの受け台に含
まれている１個以上の種結晶との方位が物品用空
洞に対して正しく合わされる。
ば、従来技術について述べた制限を少なくしたり
或いは無くすことができる。特に金属鋳造を行う
場合は、受け台としては予め形成された構造部材
が使用され、この構造部材は、セラミツクか比較
的高融点の金属或いは合金でできており、１個以
上の種結晶を含む１個以上に内部空洞を有してい
る。種結晶は、受け台の外部包絡面に対して且つ
種結晶相互に関して正確に位置づけることができ
る。鋳型通路は、受け台との嵌合面を形成してお
り、この嵌合によつて、受け台とこの受け台に含
まれている１個以上の種結晶との方位が物品用空
洞に対して正しく合わされる。
本発明の一実施例によると、受け台は、外枠の
組立て完了後に挿入される。しかしながら、種合
金に鋳型の焼成過程に対する十分な耐火性があれ
ば、模型の除去直後に受け台を挿入することもで
きる。
組立て完了後に挿入される。しかしながら、種合
金に鋳型の焼成過程に対する十分な耐火性があれ
ば、模型の除去直後に受け台を挿入することもで
きる。
本発明の別の実施例によると、受け台は、鋳型
作成工程に先立つて模型と結合される円筒状また
は管状の形状を有している。模型の除去後に、受
け台が、正確な寸法の結晶はめ込み手段となる。
作成工程に先立つて模型と結合される円筒状また
は管状の形状を有している。模型の除去後に、受
け台が、正確な寸法の結晶はめ込み手段となる。
本発明によつて製造される物品は、耐高温操作
性を有し、ニツケル、コバルト、及び鉄を基体と
する合金からなるグループから選定された部材で
形成されているエンジン部品から成つていること
が好ましい。
性を有し、ニツケル、コバルト、及び鉄を基体と
する合金からなるグループから選定された部材で
形成されているエンジン部品から成つていること
が好ましい。
以下、本発明を実施例につき図面を参照して説
明する。
明する。
第１図及び第２図は、代表的な先行技術による
模型及び鋳型の構造を示している。第１図に示す
模型１０は、ろうで形成され且つタービン羽根の
製造に使用される。この模型の頂部には、鋳型に
金属供給通路を形成する為の延長部１２が設けら
れている。また、模型の底部には、鋳型に通路を
形成する為の別の延長部１４が設けられており、
この延長部１４は鋳型の形成後に模型材料を除去
する為に最後に使用される。
模型及び鋳型の構造を示している。第１図に示す
模型１０は、ろうで形成され且つタービン羽根の
製造に使用される。この模型の頂部には、鋳型に
金属供給通路を形成する為の延長部１２が設けら
れている。また、模型の底部には、鋳型に通路を
形成する為の別の延長部１４が設けられており、
この延長部１４は鋳型の形成後に模型材料を除去
する為に最後に使用される。
第２図は従来のどの様な手段によつて形成され
てもよい鋳型１６を示している。この鋳型１６
は、例えば、模型１０をセラミツクのスラリー中
に繰返し浸漬し、この模型１０の周囲にセラミツ
ク層を形成することによつて製造することができ
る。焼成後には、金属供給通路１８と下部通路２
０とそれらの中間にある物品形成用空洞２２とを
有する鋳型１６が残る。模型材料が、例えば、溶
融状態になつて鋳型から流出することのできるろ
う等の物質から成つている場合、この模型材料を
除去する為の手段として通路２０は特に有用であ
る。
てもよい鋳型１６を示している。この鋳型１６
は、例えば、模型１０をセラミツクのスラリー中
に繰返し浸漬し、この模型１０の周囲にセラミツ
ク層を形成することによつて製造することができ
る。焼成後には、金属供給通路１８と下部通路２
０とそれらの中間にある物品形成用空洞２２とを
有する鋳型１６が残る。模型材料が、例えば、溶
融状態になつて鋳型から流出することのできるろ
う等の物質から成つている場合、この模型材料を
除去する為の手段として通路２０は特に有用であ
る。
模型材料を除去する為の適切な手段となる様
に、通路２０は模型材料が鋳型１６から自由に流
出する程の比較的大きな寸法を有する必要があ
る。しかしこの様にすると、鋳型１６の空洞２０
に対して正確に位置づけされる必要がありしかも
なるべく小径の方がよい種結晶と共にこの鋳型１
６を使用する場合、既述の様な問題が発生する。
以下に続く図面に示す装置は、これらの問題及び
制限を回避する為の手段を示している。
に、通路２０は模型材料が鋳型１６から自由に流
出する程の比較的大きな寸法を有する必要があ
る。しかしこの様にすると、鋳型１６の空洞２０
に対して正確に位置づけされる必要がありしかも
なるべく小径の方がよい種結晶と共にこの鋳型１
６を使用する場合、既述の様な問題が発生する。
以下に続く図面に示す装置は、これらの問題及び
制限を回避する為の手段を示している。
第３図は本発明の一実施例を示しており、この
実施例に於いては、円筒または管２４が模型１０
に結合されている。この筒２４はセラミツク材料
や高融点金属でできていてよく、模型１０の所定
位置に保持されている。円筒２４が模型１０の所
定位置に確実に固定される様に模型１０が載置さ
れている支えに対して円筒２４を位置ぎめする為
に、ろう等の材料２６が追加使用されてもよい。
実施例に於いては、円筒または管２４が模型１０
に結合されている。この筒２４はセラミツク材料
や高融点金属でできていてよく、模型１０の所定
位置に保持されている。円筒２４が模型１０の所
定位置に確実に固定される様に模型１０が載置さ
れている支えに対して円筒２４を位置ぎめする為
に、ろう等の材料２６が追加使用されてもよい。
模型の組立て及び取扱い操作中の剛性を高める
為に、セラミツクまたは金属の補強材２８が模型
１０中へ延出している。この補強材２８は、特に
円筒２４の径が模型１０の大きさと比較して小さ
い場合、選択的に使用することができる。
為に、セラミツクまたは金属の補強材２８が模型
１０中へ延出している。この補強材２８は、特に
円筒２４の径が模型１０の大きさと比較して小さ
い場合、選択的に使用することができる。
模型１０の周囲に鋳型１６を形成した後（第４
図参照）、供給通路１８と円筒２４の内部によつ
て形成されている通路３０とを通して、模型材料
を除去することができる。補強材２８が使用され
ている場合、この補強材２８は、模型材料と共に
鋳型の空洞２２から自動的に除去される。第４図
は組立て結果を示している。
図参照）、供給通路１８と円筒２４の内部によつ
て形成されている通路３０とを通して、模型材料
を除去することができる。補強材２８が使用され
ている場合、この補強材２８は、模型材料と共に
鋳型の空洞２２から自動的に除去される。第４図
は組立て結果を示している。
第４図は、本発明によつて意図されている様に
種結晶の受け台となる円筒２４を有する鋳型１６
を示している。セラミツクまたは金属の円筒２４
は所望の断面を有する様に高い精度で予め形成し
ておくことができる。従つて、種結晶を通路３０
内で容易に位置決めでき、また種結晶の寸法を円
筒２４と同じ精度で制御することによつて、組立
て操作を簡単なものとすることができる。
種結晶の受け台となる円筒２４を有する鋳型１６
を示している。セラミツクまたは金属の円筒２４
は所望の断面を有する様に高い精度で予め形成し
ておくことができる。従つて、種結晶を通路３０
内で容易に位置決めでき、また種結晶の寸法を円
筒２４と同じ精度で制御することによつて、組立
て操作を簡単なものとすることができる。
第４図の受け台は「円筒」２４として記載され
ているが、この部材の断面形状には何ら制限がな
く、例えば第６図及び第１０図に記載されている
様に種々の形状が可能であり、別の形状の方が好
ましい場合もある。
ているが、この部材の断面形状には何ら制限がな
く、例えば第６図及び第１０図に記載されている
様に種々の形状が可能であり、別の形状の方が好
ましい場合もある。
既述の様に、鋳型１６の空洞２２に対して、縦
及び横の両方向で種結晶の方位が合つていること
がしばしば好ましい。結晶の方位はこの結晶が空
洞１１に対して整合される前に決定することがで
きるので、円筒２４から成つている受け台中へ種
結晶を挿入する際にその方位を制御する手段を具
備することが望ましい。
及び横の両方向で種結晶の方位が合つていること
がしばしば好ましい。結晶の方位はこの結晶が空
洞１１に対して整合される前に決定することがで
きるので、円筒２４から成つている受け台中へ種
結晶を挿入する際にその方位を制御する手段を具
備することが望ましい。
第１１図は方位を制御する為の一手段を示して
おり、この例では、種結晶３２が平面部３４を有
している。この平面部３４は、種結晶３２が円筒
２４に対して常に正確な関係を保つ様に、円筒２
４の平面部に一致する寸法を有している。この場
合、模型１０の組立てに際し、模型１０に対する
円筒２４の方位のみを正確に合わせればよく、こ
れにより、鋳型１６に対する種結晶３２の正確な
方位を自動的に得ることができる。
おり、この例では、種結晶３２が平面部３４を有
している。この平面部３４は、種結晶３２が円筒
２４に対して常に正確な関係を保つ様に、円筒２
４の平面部に一致する寸法を有している。この場
合、模型１０の組立てに際し、模型１０に対する
円筒２４の方位のみを正確に合わせればよく、こ
れにより、鋳型１６に対する種結晶３２の正確な
方位を自動的に得ることができる。
第５図は、種結晶３８を支持している受け台３
６が鋳型１６と結合されている本発明の変形例を
示している。この例では、受け台３６は、鋳型作
成中に形成された通路４０の寸法と一致する寸法
を有している。この為に、模型材料が完全に除去
されるまでは、受け台３６は鋳型１６と結合され
ず、模型材料の除去後はこの受け台３６が挿入さ
れる。
６が鋳型１６と結合されている本発明の変形例を
示している。この例では、受け台３６は、鋳型作
成中に形成された通路４０の寸法と一致する寸法
を有している。この為に、模型材料が完全に除去
されるまでは、受け台３６は鋳型１６と結合され
ず、模型材料の除去後はこの受け台３６が挿入さ
れる。
第５図に示した実施例では、通路４０を形成す
る為の模型の部分は、受け台３６の外面寸法と正
確に一致する様な断面寸法を有している。この受
け台３６は、通路４０の内面寸法と正確に合致す
る様な精度で容易に製造することができる。種結
晶３８と受け台３６との組立ては鋳型１６の作成
工程と独立に行われるので、鋳型１６の空洞に対
する種結晶３８の位置決めが非常に簡単になる。
る為の模型の部分は、受け台３６の外面寸法と正
確に一致する様な断面寸法を有している。この受
け台３６は、通路４０の内面寸法と正確に合致す
る様な精度で容易に製造することができる。種結
晶３８と受け台３６との組立ては鋳型１６の作成
工程と独立に行われるので、鋳型１６の空洞に対
する種結晶３８の位置決めが非常に簡単になる。
受け台２４，３６を収容する鋳型通路２０，４
０が模型材料を除去する為の有効な通路となるの
で、上述の様な本発明の実施例に於いては、模型
１０の除去操作も非常に簡単である。第５図に示
した実施例に於いては、種結晶３８の径が非常に
小さくても通路４０の径を大きくすることができ
るので、上記の記述が特に当てはまる。
０が模型材料を除去する為の有効な通路となるの
で、上述の様な本発明の実施例に於いては、模型
１０の除去操作も非常に簡単である。第５図に示
した実施例に於いては、種結晶３８の径が非常に
小さくても通路４０の径を大きくすることができ
るので、上記の記述が特に当てはまる。
第５図に示した実施例に於いては、鋳型１６の
空洞に対する種結晶３８の方位を自動的に合わせ
る様にすることもできる。第１０図に示す様に、
受け台３６が一方の側面に平面部４２を有してよ
く、それに一致する平面部を鋳型１６の形成に先
立つて模型に形成することができる。この様にす
ると受け台３６を鋳型１６中の１つの位置にしか
挿入することができないので、受け台３６に対し
て種結晶３８を正確な位置に配置することによつ
て、種結晶３８の方位を制御することができる。
受け台３６に対する種結晶３８の方位は、４４に
示し且つ第１１図で述べた様な平面部を有する種
結晶及び受け台を製造することによつて、自動的
に合わせることができる。
空洞に対する種結晶３８の方位を自動的に合わせ
る様にすることもできる。第１０図に示す様に、
受け台３６が一方の側面に平面部４２を有してよ
く、それに一致する平面部を鋳型１６の形成に先
立つて模型に形成することができる。この様にす
ると受け台３６を鋳型１６中の１つの位置にしか
挿入することができないので、受け台３６に対し
て種結晶３８を正確な位置に配置することによつ
て、種結晶３８の方位を制御することができる。
受け台３６に対する種結晶３８の方位は、４４に
示し且つ第１１図で述べた様な平面部を有する種
結晶及び受け台を製造することによつて、自動的
に合わせることができる。
種結晶上に形成された矢印４６（第１１図参
照）及び／または受け台上に形成された矢印４８
（第１０図参照）の様な識別印を付加的或いは選
択的に使用することによつても、種結晶の方位を
合わせることができる。この様な識別印を互いに
或いは鋳型に形成されている尾根や溝と整列させ
て、方位を合わせる為の視覚手段とすることがで
きる。また、他の識別印つまり刻み目及び溝を使
用することによつても、種結晶の方位を合わせら
れることがわかる。
照）及び／または受け台上に形成された矢印４８
（第１０図参照）の様な識別印を付加的或いは選
択的に使用することによつても、種結晶の方位を
合わせることができる。この様な識別印を互いに
或いは鋳型に形成されている尾根や溝と整列させ
て、方位を合わせる為の視覚手段とすることがで
きる。また、他の識別印つまり刻み目及び溝を使
用することによつても、種結晶の方位を合わせら
れることがわかる。
種結晶の受け台及び／または種結晶の形状には
大巾な変更が可能である。第６Ａ図〜第６Ｄ図は
夫々受け台５０，５２，５４及び５６を示してお
り、これらは本発明の受け台に包含される形態の
例を示している。第６Ｃ図及び第６Ｄ図で特に留
意すべきことは、鋳型中で結晶成長を開始する為
に、複数配置された複数の種結晶５８を受け台５
４，５６が保持できる様になつていることであ
る。
大巾な変更が可能である。第６Ａ図〜第６Ｄ図は
夫々受け台５０，５２，５４及び５６を示してお
り、これらは本発明の受け台に包含される形態の
例を示している。第６Ｃ図及び第６Ｄ図で特に留
意すべきことは、鋳型中で結晶成長を開始する為
に、複数配置された複数の種結晶５８を受け台５
４，５６が保持できる様になつていることであ
る。
第５図及び第８図に示す様に、種結晶３８及び
６０は、夫々の受け台３６及び６６の穴の長さを
超える長さを有してよい。この様に種結晶が突出
していると、種結晶の溶融及びそれに続くエピタ
キシヤル成長を制御する鋳造パラメータの選択の
巾が増加する。これらのパラメータは、種結晶の
表面上の「冷却」による様な望ましくない等軸粒
子の形成を回避する様に選定されなければならな
い。
６０は、夫々の受け台３６及び６６の穴の長さを
超える長さを有してよい。この様に種結晶が突出
していると、種結晶の溶融及びそれに続くエピタ
キシヤル成長を制御する鋳造パラメータの選択の
巾が増加する。これらのパラメータは、種結晶の
表面上の「冷却」による様な望ましくない等軸粒
子の形成を回避する様に選定されなければならな
い。
しかし、受け台の通路と鋳型の空洞の接合点の
手前で種結晶を終らせることも意図されている。
種結晶の露出端がこの接合点の手前に位置決めさ
れていると、物品形成材料が通路内に入り込みそ
の露出端と接触して物品形成が開始される。
手前で種結晶を終らせることも意図されている。
種結晶の露出端がこの接合点の手前に位置決めさ
れていると、物品形成材料が通路内に入り込みそ
の露出端と接触して物品形成が開始される。
通常の状況では、物品用空洞に向つて露出して
いる受け台の表面（つまり「先端」）は、冷却板
に平行な平面を形成している。この様に構成する
と、種結晶及び受け台を鋳造後に容易に切り離し
て別の鋳型内へ簡単に再挿入することができるの
で、種結晶及び受け台の再使用が容易になる。し
かしながら、受け台の先端面をとがらせて鋳型空
洞の内面の隣接傾斜部の斜面と整合させると、つ
まり隣接傾斜部への延長部を設けると、ある状況
下では好都合なことがある。第５図に示すテーパ
面６２がこのことを図示しており、このテーパ面
６２は隣接している鋳型の面６４と整合してい
る。この様に構成すると、空洞内への単結晶の縦
方向及び横方向への同時成長が容易になる。
いる受け台の表面（つまり「先端」）は、冷却板
に平行な平面を形成している。この様に構成する
と、種結晶及び受け台を鋳造後に容易に切り離し
て別の鋳型内へ簡単に再挿入することができるの
で、種結晶及び受け台の再使用が容易になる。し
かしながら、受け台の先端面をとがらせて鋳型空
洞の内面の隣接傾斜部の斜面と整合させると、つ
まり隣接傾斜部への延長部を設けると、ある状況
下では好都合なことがある。第５図に示すテーパ
面６２がこのことを図示しており、このテーパ面
６２は隣接している鋳型の面６４と整合してい
る。この様に構成すると、空洞内への単結晶の縦
方向及び横方向への同時成長が容易になる。
第７図〜第９図は、セラミツク製の種結晶受け
台６６が内部空洞を有している別の構成例を示し
ている。これらの空洞内には、ナトリウムや銅の
様なより高い熱伝導性を有する材料６８が充填さ
れている。単結晶の形成に於いては、第５図に示
す様なタイプの冷却板７０によつて熱を縦方向へ
回収するのが望ましいことが分かる。第７図〜第
９図に示す様な配置は、縦方向の温度勾配を大き
くし、凝固速度に好ましい影響を与える。「熱」
パイプ構成を具備させそれによつて凝固条件を改
善する様に受け台を構成する為に、他の手段が用
いられてもよい。
台６６が内部空洞を有している別の構成例を示し
ている。これらの空洞内には、ナトリウムや銅の
様なより高い熱伝導性を有する材料６８が充填さ
れている。単結晶の形成に於いては、第５図に示
す様なタイプの冷却板７０によつて熱を縦方向へ
回収するのが望ましいことが分かる。第７図〜第
９図に示す様な配置は、縦方向の温度勾配を大き
くし、凝固速度に好ましい影響を与える。「熱」
パイプ構成を具備させそれによつて凝固条件を改
善する様に受け台を構成する為に、他の手段が用
いられてもよい。
第１２図は本発明の別の変形例を示しており、
鋳型８０の空洞７２の縦軸は、垂直に対してある
角度を成しており、この為に冷却板７８に対して
傾斜している。種結晶の受け台７４及び種結晶７
６は、それらの縦軸が空洞７２の縦軸と平行にな
る様に向けられている。
鋳型８０の空洞７２の縦軸は、垂直に対してある
角度を成しており、この為に冷却板７８に対して
傾斜している。種結晶の受け台７４及び種結晶７
６は、それらの縦軸が空洞７２の縦軸と平行にな
る様に向けられている。
この様な配列は、受け台に保持されている種結
晶を使用することの有利さを維持しながら、指向
性凝固鋳造の信頼性を改善するのに有用である。
特に、通常の状況下では、受け台の「縦」軸は、
冷却板（または他の熱抽出手段）に実質的に垂直
であるので、熱回収の方向と平行である。例え
ば、＜001＞の種結晶を使用する面心立方金属の凝
固の場合は、生成される＜001＞結晶は、受け台
の縦軸に平行に成長する。
晶を使用することの有利さを維持しながら、指向
性凝固鋳造の信頼性を改善するのに有用である。
特に、通常の状況下では、受け台の「縦」軸は、
冷却板（または他の熱抽出手段）に実質的に垂直
であるので、熱回収の方向と平行である。例え
ば、＜001＞の種結晶を使用する面心立方金属の凝
固の場合は、生成される＜001＞結晶は、受け台
の縦軸に平行に成長する。
第１２図の配置は、空洞７２と受け台７４と種
結晶７６との縦軸が冷却板７８に対して90゜以外
の角度を成す状況を意図している。例えば（垂直
から）15゜位までの鋭角の傾斜は、凝固中に「供
給金属」の接近を可能にすることによつて、ガス
タービンエンジン羽根の台に於ける様に、特に
「角部」やさもなければ「見えにくい」水平面に
於いて、鋳造物品の信頼性を改善する為の有効な
方法となり得る。この種の状況に於いては、受け
台の方位を「傾斜」物品の縦軸に平行にする必要
はなく、しかも／或は、物品用空洞の傾斜を「補
償」する為に、僅かに異なる方位を有する種結晶
を選定することが好ましいということに留意すべ
きである。
結晶７６との縦軸が冷却板７８に対して90゜以外
の角度を成す状況を意図している。例えば（垂直
から）15゜位までの鋭角の傾斜は、凝固中に「供
給金属」の接近を可能にすることによつて、ガス
タービンエンジン羽根の台に於ける様に、特に
「角部」やさもなければ「見えにくい」水平面に
於いて、鋳造物品の信頼性を改善する為の有効な
方法となり得る。この種の状況に於いては、受け
台の方位を「傾斜」物品の縦軸に平行にする必要
はなく、しかも／或は、物品用空洞の傾斜を「補
償」する為に、僅かに異なる方位を有する種結晶
を選定することが好ましいということに留意すべ
きである。
種結晶の方位とは異なる結晶方位を物品中に得
る為に、例えば75゜位までの鋭角または鈍角の傾
斜を使用することも考えられる。例えば、冷却板
に対して空洞を約54.7゜だけ傾斜させることによ
つて、（縦軸に対して）＜111＞方位を示す物品を
製造する為に、＜001＞方位（と適当な第２の方位
と）を有する種結晶を含む受け台を使用すること
ができる。
る為に、例えば75゜位までの鋭角または鈍角の傾
斜を使用することも考えられる。例えば、冷却板
に対して空洞を約54.7゜だけ傾斜させることによ
つて、（縦軸に対して）＜111＞方位を示す物品を
製造する為に、＜001＞方位（と適当な第２の方位
と）を有する種結晶を含む受け台を使用すること
ができる。
以上の様な種々の受け台を、例えば第４図に示
す様なタイプの別の受け台と組み合せて使用して
もよい。つまり、１個以上の種結晶を保持してい
る受け台の外部寸法に一致する寸法の開口を、円
筒２４が有する様にしてもよい。その場合、種結
晶を保持する為の受け台は、鋳型１６の空洞２２
への鋳造材料の導入に先立つ任意の適当な時に、
筒２４内に配置させることができる。
す様なタイプの別の受け台と組み合せて使用して
もよい。つまり、１個以上の種結晶を保持してい
る受け台の外部寸法に一致する寸法の開口を、円
筒２４が有する様にしてもよい。その場合、種結
晶を保持する為の受け台は、鋳型１６の空洞２２
への鋳造材料の導入に先立つ任意の適当な時に、
筒２４内に配置させることができる。
以上に於いてまたここで述べた種々の先行技術
文献に於いて明らかな様に、本発明は、金属の鋳
造、特にタービン羽根の製造によく使用される超
合金タイプの金属の鋳造に特に好適である。しか
し、本発明は、指向性再結晶や固相から固相への
相変換の様な他の構造変換にも適用することがで
きる。
文献に於いて明らかな様に、本発明は、金属の鋳
造、特にタービン羽根の製造によく使用される超
合金タイプの金属の鋳造に特に好適である。しか
し、本発明は、指向性再結晶や固相から固相への
相変換の様な他の構造変換にも適用することがで
きる。
また、本発明に於いては、結晶性や非結晶性の
粉末、薄片、或いはその他の固体材料を鋳型の空
洞内へ入れることも意図している。好ましくは少
なくとも１つの方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい上記材料は、熱平衡圧力
が力学的圧縮や或いは焼結の様な技術で合体さ
せ、鋳型の空洞内で指向性再結晶や固体状態の変
換を行うことができる。
粉末、薄片、或いはその他の固体材料を鋳型の空
洞内へ入れることも意図している。好ましくは少
なくとも１つの方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい上記材料は、熱平衡圧力
が力学的圧縮や或いは焼結の様な技術で合体さ
せ、鋳型の空洞内で指向性再結晶や固体状態の変
換を行うことができる。
受け台を形成する為の材料は、この技術で使用
されているタイプのセラミツク材料、例えばアル
ミナやジルコニアから選定されてよい。種結晶の
成分は、鋳型内で形成されるべき物品の成分と同
じである必要はないが、勿論その成分に依存す
る。例えば、（ニツケルを基体とする総ての合金
の為の純粋ニツケルの様な）「万能の」種結晶材
料を使用することが意図されている。
されているタイプのセラミツク材料、例えばアル
ミナやジルコニアから選定されてよい。種結晶の
成分は、鋳型内で形成されるべき物品の成分と同
じである必要はないが、勿論その成分に依存す
る。例えば、（ニツケルを基体とする総ての合金
の為の純粋ニツケルの様な）「万能の」種結晶材
料を使用することが意図されている。
また、請求の範囲で明らかな様に本発明の技術
的思想から逸脱することなく、本発明の特徴を具
備する上述のシステムに於いて更に変更及び修正
の可能なことが理解されよう。
的思想から逸脱することなく、本発明の特徴を具
備する上述のシステムに於いて更に変更及び修正
の可能なことが理解されよう。
以上要約するに、本発明は、単結晶を含む所定
の結晶方位を有する物品の製造に使用する鋳型構
造及び方法に関するものであり、セラミツク鋳型
の底部の開口に挿入されている種結晶保持器つま
り受け台を使用して、物品用空洞に対する１個以
上の種結晶の正確な方位合わせを可能にすると共
に凝固工程の制御を改善し、また、セラミツク鋳
型の製作中に於ける模型の組立て操作及び除去操
作を容易にするものである。
の結晶方位を有する物品の製造に使用する鋳型構
造及び方法に関するものであり、セラミツク鋳型
の底部の開口に挿入されている種結晶保持器つま
り受け台を使用して、物品用空洞に対する１個以
上の種結晶の正確な方位合わせを可能にすると共
に凝固工程の制御を改善し、また、セラミツク鋳
型の製作中に於ける模型の組立て操作及び除去操
作を容易にするものである。
第１図はタービン羽根鋳造用の鋳型を製造する
為に従来よく使用されるタイプの模型の立面図、
第２図は第１図に示したタイプの模型を使用して
製造されたセラミツク鋳型の縦断面図である。第
３図は本発明の一実施例による模型の一部切断縦
立面図、第４図は第３図の模型を使用して製造さ
れたセラミツク鋳型を示す縦断面図、第５図は本
発明の別の実施例による鋳型の縦断面図、第６Ａ
図〜第６Ｄ図は夫々受け台の変形例を示す斜視
図、第７図は受け台の更に別の変形例を示す斜視
図、第８図は第７図の８−８線に於ける縦断面
図、第９図は第７図の９−９線に於ける横断面
図、第１０図は受け台と種結晶との変形例を示す
平面図、第１１図は受け台と種結晶との更に別の
変形例を示す平面図、第１２図は本発明による更
に別の変形例を示す鋳型の縦断面図である。 なお図面に用いられている符号に於いて、１０
……模型、１４……延長部、１６，８０……鋳
型、２２，７２……空洞、２４……円筒、３０，
４０……通路、３２，３８，５８，６０，７６…
…種結晶、３６，５０，５２，５４，５６，６６
……受け台である。
為に従来よく使用されるタイプの模型の立面図、
第２図は第１図に示したタイプの模型を使用して
製造されたセラミツク鋳型の縦断面図である。第
３図は本発明の一実施例による模型の一部切断縦
立面図、第４図は第３図の模型を使用して製造さ
れたセラミツク鋳型を示す縦断面図、第５図は本
発明の別の実施例による鋳型の縦断面図、第６Ａ
図〜第６Ｄ図は夫々受け台の変形例を示す斜視
図、第７図は受け台の更に別の変形例を示す斜視
図、第８図は第７図の８−８線に於ける縦断面
図、第９図は第７図の９−９線に於ける横断面
図、第１０図は受け台と種結晶との変形例を示す
平面図、第１１図は受け台と種結晶との更に別の
変形例を示す平面図、第１２図は本発明による更
に別の変形例を示す鋳型の縦断面図である。 なお図面に用いられている符号に於いて、１０
……模型、１４……延長部、１６，８０……鋳
型、２２，７２……空洞、２４……円筒、３０，
４０……通路、３２，３８，５８，６０，７６…
…種結晶、３６，５０，５２，５４，５６，６６
……受け台である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 製造されるべき物品の形状に対応した形状を
有する空洞を具備し、かつ、模型を作成する工
程、この模型の周囲に鋳型材料を塗布する工程、
次いでこの模型を除去する工程によつて作成され
る鋳型中であつて前記空洞内へ最初に導入される
物品形成用の材料にさらされる位置に少なくとも
１個の種結晶を配置し、前記空洞内へ前記形成用
の材料を導入して、前記種結晶の位置から前記空
洞の全体に亘つて徐々に結晶構造を形成させる様
にした所定の結晶方位を有する物品の製造方法に
於いて、前記模型の除去後に前記空洞へ通じる通
路が形成される様に、前記模型のうちの前記空洞
の形成に使用される部分の延長部から成りかつ前
記種結晶の断面寸法よりも大きい断面寸法を有す
る部分を前記模型に設ける工程と、前記結晶構造
の形成の為に前記空洞内へ導入される前記物品形
成材料に前記種結晶がさらされる様に、前記通路
の内壁面と嵌合する様な寸法の外壁面を有し前記
種結晶が取り付けられる受け台を前記通路に設け
る工程とから成る種結晶の位置決め方法を具備す
ることを特徴とする所定の結晶方位を有する物品
の製造方法。 ２ 前記模型形成材料の少なくとも一部を前記通
路を介して除去することを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記受け台を前記模型と結合させ、模型の除
去後に前記受け台が前記鋳型と結合したままで残
る様に、前記受け台の外面の周囲に前記鋳型を形
成し、前記模型の除去後に前記種結晶を前記受け
台に位置決めする工程を具備することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 前記受け台が内部通路を形成するセラミツク
部材から成つており、前記種結晶の外面を前記受
け台の内面に嵌合させることを特徴とする特許請
求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 前記空洞からの前記模型材料の除去に引き続
いて前記通路内に前記受け台を位置決めする工程
を具備し、前記通路内への前記受け台の位置決め
に先立つて前記種結晶を前記受け台へ取り付ける
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 ６ 前記鋳型が模型の除去に引き続いて焼成工程
の必要なセラミツク鋳型であり、前記受け台を前
記焼成工程後に挿入することを特徴とする特許請
求の範囲第５項に記載の方法。 ７ 形成されるべき前記物品における縦方向及び
横方向の結晶方位を制御する為に、前記空洞に対
して前記種結晶の方位を合わせる工程を具備する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
方法。 ８ 複数の種結晶を前記受け台に結合させて前記
物品形成材料にさらすことを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の方法。 ９ 前記種結晶の前記露出端を前記通路内に位置
決めし、前記物品形成材料を前記通路内へ入れて
前記露出端と接触させることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の方法。 １０ 前記鋳型を冷却面上に載置する工程と、こ
の冷却面に対して前記鋳型を傾斜させる為に、こ
の冷却面から垂直に延びる線に対して前記鋳型の
軸をある角度に配置する工程とを具備することを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １１ 前記種結晶が結合されている前記受け台の
縦軸を、前記鋳型の前記縦軸と実質的に平行にす
ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記
載の方法。 １２ 製造されるべき物品の形状に対応した形状
を有する空洞を具備し、かつ、模型を作成する工
程、この模型の周囲に鋳型材料を塗布する工程、
次いでこの模型を除去する工程によつて作成され
る鋳型中であつて前記空洞内へ最初に導入される
物品形成用の材料にさらされる位置に少なくとも
１個の種結晶を配置し、前記空洞内へ前記形成用
の材料を導入して、前記種結晶の位置から前記空
洞の全体に亘つて徐々に結晶構造を形成させる様
にした所定の結晶方位を有する物品の製造方法に
於いて、前記模型のうちの前記空洞の形成に使用
される部分の延長部から成りかつ前記種結晶の断
面寸法よりも大きい断面寸法を有する部分を前記
模型に設ける工程と、前記模型の周囲に前記鋳型
材料を塗布しその後に前記模型を除去することに
よつて、この模型部分によつて占められていた領
域に前記空洞とこの空洞へ通じる通路とを夫々形
成する工程と、前記結晶構造の形成の為に前記空
洞へ導入される物品形成材料に前記種結晶がさら
される様に、前記通路の内壁面と嵌合する様な寸
法の外壁面を有し前記種結晶が挿入されている受
け台を前記通路内へ挿入する工程とを具備するこ
とを特徴とする所定の結晶方位を有する物品の製
造方法。 １３ 形成されるべき前記物品の縦方向、または
横方向、または縦及び横の両方向の結晶方位を制
御する為に、前記空洞に対する種結晶の方位を合
わせる工程を具備することを特徴とする特許請求
の範囲第１２項に記載の方法。 １４ 前記鋳型が模型の除去に引き続いて焼成工
程の必要なセラミツク鋳型であり、前記受け台を
前記焼成工程後に前記通路に挿入することを特徴
とする特許請求の範囲第１２項に記載の方法。 １５ 前記空洞を形成している前記模型材料の少
なくとも一部を前記通路を介して除去することを
特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の方
法。 １６ 前記通路内への前記受け台の挿入に先立つ
て前記種結晶を受け台中に配置することを特徴と
する特許請求の範囲第１２項に記載の方法。 １７ 前記受け台をセラミツク材料、高融点金
属、及び高融点合金の中から選定された材料で作
成することを特徴とする特許請求の範囲第１２項
に記載の方法。 １８ 形成されるべき前記物品中の縦方向及び横
方向の結晶方位を制御する為に、前記空洞に対し
て前記種結晶の方位を合わせる工程を具備し、マ
ークや尾根や溝の様な視覚的若しくは幾何学的な
識別印を使用して、前記受け台を前記通路中に配
置することを特徴とする特許請求の範囲第１２項
に記載の方法。 １９ 前記物品が凝固によつて形成されかつ単結
晶であることを特徴とする特許請求の範囲第１２
項に記載の方法。 ２０ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第１９項に記載の方法。 ２１ 前記物品が凝固によつて形成されかつ柱状
の粒子構造であることを特徴とする特許請求の範
囲第１２項に記載の方法。 ２２ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第２１項に記載の方法。 ２３ 少なくとも一方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい固体材料の多数片を前記
空洞内へ入れ、前記固体材料を合体させ、この固
体材料を指向性再結晶させることによつて、前記
物品を形成することを特徴とする特許請求の範囲
第１２項に記載の方法。 ２４ 前記物品が柱状の粒子構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２５ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２６ 少なくとも一方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい固体材料の多数片を前記
空洞内へ入れ、前記固体材料を合体させ、この固
体材料を固相変換させることによつて、前記物品
を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１
２項に記載の方法。 ２７ 前記物品が柱状の粒子構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第２６項に記載の方法。 ２８ 複数の種結晶を前記受け台に結合させて前
記物品形成材料にさらすことを特徴とする特許請
求の範囲第１２項に記載の方法。 ２９ 前記種結晶の前記露出端を前記通路内に位
置決めし、前記物品形成材料を前記通路内へ入れ
て前記露出端と接触させることを特徴とする特許
請求の範囲第１２項に記載の方法。 ３０ 前記鋳型を冷却面上に載置する工程と、こ
の冷却面に対して前記鋳型を傾斜させる為に、こ
の冷却面から垂直に延びる線に対して前記鋳型の
軸をある角度に配置する工程とを具備することを
特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の方
法。 ３１ 前記種結晶が結合されている前記受け台の
縦軸を、前記鋳型の前記縦軸と実質的に平行にす
ることを特徴とする特許請求の範囲第３０項に記
載の方法。 ３２ 製造されるべき物品の形状に対応した形状
を有する空洞を具備し、かつ、模型を作成する工
程、この模型の周囲に鋳型材料を塗布する工程、
次いでこの模型を除去する工程によつて作成され
る鋳型中であつて前記空洞内へ最初に導入される
物品形成用の材料にさらされる位置に少なくとも
１個の種結晶を配置し、前記空洞内へ前記形成用
の材料を導入して、前記種結晶の位置から前記空
洞の全体に亘つて徐々に結晶構造を形成させる様
にした所定の結晶方位を有する物品の製造方法に
於いて、予め形成され且つ開口端を有している受
け台と前記模型とを結合し、これによつてこの受
け台を前記模型において前記空洞を形成する為に
使用される部分の延長部となすと共にこの受け台
によつて通路を形成する工程と、前記模型の周囲
に前記鋳型材料を塗布しその後に前記模型を除去
することによつて前記空洞を形成する工程と、前
記結晶構造の形成の為に前記空洞内へ導入される
前記物品形成材料に前記種結晶がさらされる様
に、前記受け台によつて形成されている前記通路
内へ前記種結晶を挿入する工程とを具備すること
を特徴とする所定の結晶方位を有する物品の製造
方法。 ３３ 形成されるべき前記物品の縦方向、または
横方向、または縦及び横の両方向の結晶方位を制
御する為に、前記空洞に対する種結晶の方位を合
わせる工程を具備することを特徴とする特許請求
の範囲第３２項に記載の方法。 ３４ 前記通路内に前記模型材料を位置決めし、
前記鋳型の形成後に前記通路から前記模型材料を
除去することを特徴とする特許請求の範囲第３２
項に記載の方法。 ３５ 前記受け台をセラミツク材料、高融点金
属、及び高融点合金の中から選定された材料で作
成することを特徴とする特許請求の範囲第３２項
に記載の方法。 ３６ 前記模型の組立て及び取扱い操作中におけ
る剛性を増す為に、前記模型中へ延出する少なく
とも１個のセラミツク製または金属製の補強材を
前記通路内に配し、前記模型を除去する際に前記
空洞及び前記通路から前記補強材を除去すること
を特徴とする特許請求の範囲第３２項に記載の方
法。 ３７ 形成されるべき前記物品中の縦方向及び横
方向の結晶方位を制御する為に、前記空洞に対し
て前記種結晶の方位を合わせる工程を具備し、マ
ークや尾根や溝の様な視覚的若しくは幾何学的な
識別印を使用して、前記受け台を前記通路中に配
置することを特徴とする特許請求の範囲第３２項
に記載の方法。 ３８ 前記物品が凝固によつて形成されかつ単結
晶であることを特徴とする特許請求の範囲第３２
項に記載の方法。 ３９ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第３８項に記載の方法。 ４０ 前記物品が凝固によつて形成されかつ柱状
の粒子構造であることを特徴とする特許請求の範
囲第３２項に記載の方法。 ４１ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第４０項に記載の方法。 ４２ 少なくとも一方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい固体材料の多数片を前記
空洞内へ入れ、前記固体材料を合体させ、この固
体材料を指向性再結晶させることによつて、前記
物品を形成することを特徴とする特許請求の範囲
第３２項に記載の方法。 ４３ 前記物品が柱状の粒子構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第４２項に記載の方法。 ４４ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第４２項に記載の方法。 ４５ 少なくとも一方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい固体材料の多数片を前記
空洞内へ入れ、前記固体材料を合体させ、この固
体材料を固相変換させることによつて、前記物品
を形成することを特徴とする特許請求の範囲第３
２項に記載の方法。 ４６ 前記物品が柱状の粒子構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第４５項に記載の方法。 ４７ 複数の種結晶を前記受け台に結合させて前
記物品形成材料にさらすことを特徴とする特許請
求の範囲第３２項に記載の方法。 ４８ 前記種結晶の前記露出端を前記通路内に位
置決めし、前記物品形成材料を前記通路内へ入れ
て前記露出端と接触させることを特徴とする特許
請求の範囲第３２項に記載の方法。 ４９ 前記鋳型を冷却面上に載置する工程と、こ
の冷却面に対して前記鋳型を傾斜させる為に、こ
の冷却面から垂直に延びる線に対して前記鋳型の
軸をある角度に配置する工程とを具備することを
特徴とする特許請求の範囲第３２項に記載の方
法。 ５０ 前記種結晶が結合されている前記受け台の
縦軸を、前記鋳型の前記縦軸と実質的に平行にす
ることを特徴とする特許請求の範囲第４９項に記
載の方法。 ５１ 製造されるべき物品の形状に対応した形状
を有する空洞を具備し、かつ、模型を作成する工
程、この模型の周囲に鋳型材料を塗布する工程、
次いでこの模型を除去する工程によつて作成され
る鋳型中であつて前記空洞内へ最初に導入される
物品形成用の材料にさらされる位置に少なくとも
１個の種結晶を配置し、前記空洞内へ前記形成用
の材料を導入して、前記種結晶の位置から前記空
洞の全体に亘つて徐々に結晶構造を形成させる様
にした所定の結晶方位を有する物品の製造方法に
於いて、予め形成され且つ開口端を有している第
１の受け台と前記模型とを結合し、これによつ
て、この第１の受け台を前記模型において前記空
洞を形成する為に使用される部分の延長部となす
と共にこの第１の受け台によつて通路を形成する
工程と、前記模型の周囲に前記鋳型材料を塗布し
その後に前記模型を除去することによつて前記空
洞を形成する工程と、前記種結晶が挿入された第
２の受け台を用意する工程と、前記結晶構造の形
式の為に前記空洞内へ導入される前記物品形成材
料に前記種結晶がさらされる様に、前記第１の受
け台によつて形成されている前記通路内へ前記第
２の受け台を挿入する工程とを具備することを特
徴とする所定の結晶方位を有する物品の製造方
法。 ５２ 形成されるべき前記物品の縦方向、または
横方向、または縦及び横の両方向の結晶方位を制
御する為に、前記空洞に対する種結晶の方位を合
わせる工程を具備することを特徴とする特許請求
の範囲第５１項に記載の方法。 ５３ 前記鋳型が模型の除去に引き続いて焼成工
程の必要なセラミツク鋳型であり、前記第２の受
け台を前記焼成工程後に前記通路に挿入すること
を特徴とする特許請求の範囲第５１項に記載の方
法。 ５４ 前記空洞を形成している前記模型材料の少
なくとも一部を前記通路を介して除去することを
特徴とする特許請求の範囲第５１項に記載の方
法。 ５５ 前記通路内への前記第２の受け台の挿入に
先立つて前記種結晶を前記第２の受け台中に配置
することを特徴とする特許請求の範囲第５１項に
記載の方法。 ５６ 前記通路内に前記模型材料を位置決めし、
前記鋳型の形成後に前記通路から前記模型材料を
除去することを特徴とする特許請求の範囲第５１
項に記載の方法。 ５７ 前記第１及び第２の受け台をセラミツク材
料、高融点金属、及び高融点合金の中から選定さ
れた材料で作成することを特徴とする特許請求の
範囲第５１項に記載の方法。 ５８ 前記模型の組立て及び取扱い操作中におけ
る剛性を増す為に、前記模型中へ延出する少なく
とも１個のセラミツク製または金属製の補強材を
前記通路内に配し、前記模型を除去する際に前記
空洞及び前記通路から前記補強材を除去すること
を特徴とする特許請求の範囲第５１項に記載の方
法。 ５９ 形成されるべき前記物品中の縦方向及び横
方向の結晶方位を制御する為に、前記空洞に対し
て前記種結晶の方位を合わせる工程を具備し、マ
ークや尾根や溝の様な視覚的若しくは幾何学的な
識別印を使用して、前記第２の受け台を前記通路
中に配置することを特徴とする特許請求の範囲第
５１項に記載の方法。 ６０ 前記物品が凝固によつて形成されかつ単結
晶であることを特徴とする特許請求の範囲第５１
項に記載の方法。 ６１ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第６０項に記載の方法。 ６２ 前記物品が凝固によつて形成されかつ柱状
の粒子構造であることを特徴とする特許請求の範
囲第５１項に記載の方法。 ６３ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第６２項に記載の方法。 ６４ 少なくとも一方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい固体材料の多数片を前記
空洞内へ入れ、前記固体材料を合体させ、この固
体材料を指向性再結晶させることによつて、前記
物品を形成することを特徴とする特許請求の範囲
第５１項に記載の方法。 ６５ 前記物品が柱状の粒子構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第６４項に記載の方法。 ６６ 前記物品が、耐高温操作性を有し、ニツケ
ル、コバルト、及び鉄を基体とする合金からなる
グループから選定された部材で形成されているエ
ンジン部品から成つていることを特徴とする特許
請求の範囲第５１項に記載の方法。 ６７ 少なくとも一方向の寸法が約0.010インチ
（0.254mm）よりも小さい固体材料の多数片を前記
空洞内へ入れ、前記固体材料を合体させ、この固
体材料を固相変換させることによつて、前記物品
を形成することを特徴とする特許請求の範囲第５
１項に記載の方法。 ６８ 前記物品が柱状の粒子構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第６７項に記載の方法。 ６９ 複数の種結晶を前記第２の受け台に結合さ
せて前記物品形成材料にさらすことを特徴とする
特許請求の範囲第５１項に記載の方法。 ７０ 前記種結晶の前記露出端を前記通路内に位
置決めし、前記物品形成材料を前記通路内へ入れ
て前記露出端と接触させることを特徴とする特許
請求の範囲第５１項に記載の方法。 ７１ 前記鋳型を冷却面上に載置する工程と、こ
の冷却面に対して前記鋳型を傾斜させる為に、こ
の冷却面から垂直に延びる線に対して前記鋳型の
軸をある角度に配置する工程とを具備することを
特徴とする特許請求の範囲第５１項に記載の方
法。 ７２ 前記種結晶が結合されている前記第２の受
け台の縦軸を、前記鋳型の前記縦軸と実質的に平
行にすることを特徴とする特許請求の範囲第７１
項に記載の方法。 ７３ 製造されるべき物品の形状に対応した形状
を有する空洞を具備し、かつ、模型を作成する工
程、この模型の周囲に鋳型材料を塗布する工程、
次いでこの模型を除去する工程によつて作成さ
れ、かつ前記空洞内へ最初に導入される物品形成
用の材料にさらされる位置に少なくとも１個の種
結晶が配置されて、前記空洞内へ前記形成用の材
料を導入して、前記種結晶の位置から前記空洞の
全体に亘つて徐々に結晶構造を形成させる様に構
成した所定の結晶方位を有する物品の製造用鋳型
に於いて、前記種結晶を前記鋳型に対して位置決
めする手段を具備し、この手段が前記空洞に近接
して形成されている通路から成り、この通路が前
記種結晶の断面寸法よりも大きい断面寸法を有す
ると共に、この通路が前記空洞の延長部として構
成されており、この通路の内壁面と嵌合する様な
寸法の外壁面を有する受け台が前記通路内に配置
されていて、前記結晶構造の形成の為に前記種結
晶が前記空洞に対して露呈する様に、前記種結晶
が前記受け台に取り付けられていることを特徴と
する所定の結晶方位を有する物品の製造用鋳型。 ７４ 模型を構成している材料の少なくとも一部
が前記通路を介して除去されるのに十分な大きさ
の寸法を、前記通路が有することを特徴とする特
許請求の範囲第７３項に記載の鋳型。 ７５ 前記受け台が内部通路を形成するセラミツ
ク部材から成つており、前記種結晶の外面が前記
受け台の内面と嵌合していることを特徴とする特
許請求の範囲第７３項に記載の鋳型。 ７６ 形成されるべき前記物品に於ける縦方向及
び横方向の結晶方位を制御する為に、前記空洞に
対して前記種結晶の方位を合わせる為の手段を具
備することを特徴とする特許請求の範囲第７３項
に記載の鋳型。 ７７ 前記空洞に対して前記種結晶の方位を合わ
せる為の前記手段として、前記種結晶と前記受け
台、及びこの受け台と前記通路から成る対の内の
少なくとも１つの対によつて嵌合面が形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第７６項に
記載の鋳型。 ７８ 前記空洞に対して前記種結晶の方位を合わ
せる為の前記手段として、前記種結晶、前記受け
台、及び前記空洞の内の少なくとも１つによつて
識別印が形成されていることを特徴とする特許請
求の範囲第７６項に記載の鋳型。 ７９ 前記通路から上方へ向かつて角度が広がる
斜面部を具備しており、前記空洞内へ露呈する前
記受け台の面が前記傾斜面部の斜面と整合する斜
面に構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第７３項に記載の鋳型。 ８０ 前記種結晶が前記受け台から前記空洞内へ
突出していることを特徴とする特許請求の範囲第
７３項に記載の鋳型。 ８１ 物品形成材料にさらされている前記種結晶
の前記端部が、前記通路と前記空洞との接合部の
手前に位置していることを特徴とする特許請求の
範囲第７３項に記載の鋳型。 ８２ 模型の除去に引き続いて焼成工程の必要な
セラミツク鋳型から成ることを特徴とする特許請
求の範囲第７３項に記載の鋳型。 ８３ 前記種結晶が第２の受け台中に配置される
と共に、前記通路を形成する第１の受け台を具備
し、前記第２の受け台及びこれに結合されている
種結晶が前記第１の受け台中に取り付けられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第７３項に記
載の鋳型。 ８４ 前記受け台がセラミツク材料、高融点金
属、及び高融点合金の中から選定された材料で作
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
７３項に記載の鋳型。 ８５ 前記模型の組立て及び取扱い操作中におけ
る剛性を増す為に、前記模型中へ延出する少なく
とも１個のセラミツク製または金属製の補強材が
前記通路内に配されており、前記模型を除去する
際に前記空洞及び前記通路から前記補強材が除去
されるように構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第７３項または第８３項に記載の鋳型。 ８６ 複数の種結晶が前記受け台と結合されて前
記物品形成材料にさらされていることを特徴とす
る特許請求の範囲第７３項に記載の鋳型。 ８７ 前記鋳型を支持している冷却面を具備し、
この冷却面に対して前記鋳型を傾斜させる為に、
この冷却面から垂直に延びる線に対して前記鋳型
の前記縦軸がある角度に配置されていることを特
徴とする特許請求の範囲第７３項に記載の鋳型。 ８８ 前記受け台及びこれに結合されている前記
種結晶の縦軸が、夫々、前記鋳型の前記縦軸と実
質的に平行に配置されていることを特徴とする特
許請求の範囲第８７項に記載の鋳型。 ８９ 前記第１及び第２の受け台がセラミツク材
料、高融点金属、及び高融点合金の中から選定さ
れた材料で作成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第８３項に記載の鋳型。
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| US405588 | 1982-08-05 | ||
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