JPH04231170A - プラットホームを有する超合金製タービンエンジン羽根を単結晶凝固により鋳造するための鋳型 - Google Patents
プラットホームを有する超合金製タービンエンジン羽根を単結晶凝固により鋳造するための鋳型Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
エンジン羽根のような部材を単結晶として凝固させなが
ら鋳造する製造方法で使用するための鋳型に係わる。
する場合には、鋳型の上部に溶融金属を供給し、凝固面
(front)が下から上に向かって垂直に進むように
、冷却した底部からの指向性凝固(solidific
ation dirigee)を行う。特定用途とし
てこの方法を単結晶部材の製造に使用する場合は、鋳型
の下部に選択装置を具備して鋳型の出口で単一の結晶粒
を選択する。この種の単結晶部材鋳造方法の具体例は、
特に仏国特許出願第1 481 366号及び第2
037 187号に開示されている。
配列を与え且つ結晶粒の選択を適切に行うための解決策
は、これまでにも色々提案されてきた。しかしながら用
途によっては、特にプラットホーム付き単結晶羽根にこ
の種の公知の製造方法を使用する場合には、重大な問題
が依然として存在する。即ち、羽根のプラットホームの
レベルに寄生結晶粒が発生するため、特定の幾何学的形
態の実現が不可能であるか、面倒で時間及び費用がかか
りしかも満足な結果は殆ど得られない調整が必要になる
か、又は不良製品が過剰に発生する。このような寄生結
晶粒の発生(germination parasi
te)の原因は、羽根のプラットホームが羽根の残りの
部分とは別個により速い速度で早期に周縁部から冷却さ
れることにある。この現象は種々の要因によって促進さ
れ得る。
erme)を或る体積内で、その体積のいずれの部分も
当該合金の液相線温度に達しないうちに成長させる必要
がある。この条件は、熱勾配がプラットホームの長さ及
び幅と直交する方向に自然に生じる羽根のプラットホー
ムの場合には制御が難しい。
の形成(germinationheterogene
)による寄生結晶粒の発生も起こる。この現象はプラッ
トホームの場合には下記の条件によって促進される:−
凝固時の鋳型の粗度が大きく、この粗度が高温で金
属と鋳型の壁との間に生じる反応により更に増大し得る
。
は凝固遅延が或る程度を超えることはできない。従って
、鋳型の壁及びプラットホームの或る体積要素が鋳込み
合金の液相線温度に到達すると、寄生結晶粒の発生及び
結晶粒の成長が生起し得、その結果部材に欠陥が生じる
ことになる。
平面図で示している。部分2は初期核に由来する結晶粒
であり、羽根の翼3及びプラットホーム4の部分4aを
含んでいる。プラットホームはこの実施例では長さ及び
幅が厚みより大きい。プラットホームの部分4bには寄
生結晶粒が発生している。
択器を羽根のプラットホームの危険のある部分に接続す
る結晶粒導入平行通路の使用が試みられた。このように
すれば、プラットホームの低温地点に初期配列が再現さ
れ、その地点で結晶粒が羽根の中央部に由来する結晶粒
と同時に成長し、次いで結晶粒の2つの部分が再癒着す
る。しかしながらこの方法には危険性も欠点もないとい
うわけではなく、各部材毎に複雑で時間のかかる特異な
調整を必ず行わなければならない。部材に連通するこの
導入通路は配置及び除去に面倒な操作を必要とし、例え
ば切断によって除去すればその後で仕上げ処理が必要に
なる。また、結晶粒の再癒着部分に配列の乱れが観察さ
れることもあり、場合によっては導入通路の存在が再結
晶粒の原因となり得る。これらの問題はいずれも、この
解決策を部材の連続製造に使用する上で不都合なもので
ある。
く、本発明の鋳型は指向性凝固の最中に寄生結晶粒が発
生し得る部材部分の近傍に配置された少なくとも1つの
金属塊(masselotte)と協働することを特徴
とする。この金属塊は鋳造中の部材から分離されており
、前記部材部分の凝固を遅らせる熱塊(masse
thermique)を構成する。
を構成する金属と同じか又はやや低い温度で相転移する
金属からなる。
塊を構成する金属塊をプラットホームの近傍でその両側
に具備すると有利である。
基づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう
。
る方法は、特にタービンエンジンの羽根に適用されてい
る。この種の羽根1の一例を図2に示した。羽根1は脚
部5と翼3とを含み、その間にプラットホーム4が配置
されている。この図の羽根1は垂直位置にある。翼3に
つながる下部には、結晶粒選択器への接続部6が示され
ている。
根1を下から見た簡単な説明図である。鋳型7は細線で
簡単に示した。本発明ではその特徴として、鋳型7が、
プラットホーム4の近傍でその両側に1つずつ互いにず
れるように配置された2つの金属塊8a及び8bを含む
。これらの金属塊8a及び8bは熱塊を構成し、特に、
この実施例では羽根1である凝固すべき部材1を構成す
る合金と同じ温度か又は好ましくはそれよりやや低い温
度で相転移を起こす金属からなる。このような金属塊8
a及び8bを具備する目的は、特に部材の外縁部と中央
部との間のプラットホームのレベルにおいて、羽根1の
翼3の凝固面の前進方向と直交する水平面上の熱勾配の
方向及び値を制御することにある。このようにすれば、
プラットホーム4のレベルにおける寄生結晶粒の発生が
防止され、高品質の製品、例えば欠陥のない単結晶羽根
1が得られる。前記熱塊8a及び8bは凝固中に潜熱を
放出し、その結果羽根1のプラットホーム4の周縁部が
再加熱される。
と鋳造すべき部材との間に接続部がないため、公知の先
行技術に見られたような鋳造後の欠陥の発生が防止され
るという利点を有する。
びにその形状及び位置は、部材の特定の幾何学的条件、
特に該部材の危険部分に応じて決定される。特に熱塊の
大きさは、問題の部材部分の凝固を遅らせるのに十分な
ほど大きくなければならない。この熱塊は大きな熱容量
を有し、潜熱を大量に放出する。その形状因子は、該熱
塊を鋳造装置の熱遮蔽の高さに配置した時に低温ゾーン
と向かい合う面積が最小になるような条件を満たさなけ
ればならない。逆に、部材の危険部分との間、該実施例
では羽根1のプラットホーム4との間で伝導により熱交
換する該熱塊の面積は大きくする必要がある。伝導によ
る熱交換を促進するには、熱塊を部材の危険部分と接触
させることなく該部分のできるだけ近くに配置しなけれ
ばならない。
ると、大きなプラットホームを有する単結晶羽根の鋳造
が極めて好ましい状態で実施された。
寄生結晶粒欠陥を示す、単結晶鋳造で製造した羽根の平
面図である。
鋳型とを下から見た簡単な説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】特に超合金製タービンエンジン羽根を単結
晶として凝固させることにより製造するための鋳型であ
って結晶粒選択装置を備えており、指向性凝固の間に寄
生結晶粒が発生し得る部材部分の近傍、特に羽根のプラ
ットホームの近傍に配置された少なくとも1つの金属塊
と協働するようになっており、この金属塊が鋳造中の部
材から分離されていて前記部材部分の凝固を遅らせる機
能を果たす熱塊を構成していることを特徴とする、特に
超合金製タービンエンジン羽根を単結晶として凝固させ
ることにより製造するための鋳型。 - 【請求項2】金属塊が、凝固すべき部材を構成する金属
と同じ温度か又はそれよりやや低い温度で相転移する金
属からなる請求項1に記載の鋳型。 - 【請求項3】プラットホームを有する単結晶羽根の製造
に使用され、熱塊を構成する金属塊がプラットホームの
近傍でその両側に1つずつ配置されており、これら金属
塊の位置が平面図で見た場合に前記プラットホームを挟
んで互いに対角線状に配置されている請求項1又は2に
記載の鋳型。
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