JPH05212493A - Manufacture of precision casting blade - Google Patents
Manufacture of precision casting bladeInfo
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- JPH05212493A JPH05212493A JP5617092A JP5617092A JPH05212493A JP H05212493 A JPH05212493 A JP H05212493A JP 5617092 A JP5617092 A JP 5617092A JP 5617092 A JP5617092 A JP 5617092A JP H05212493 A JPH05212493 A JP H05212493A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンや航空用
ガスタービンあるいは産業用ガスタービンなどに使用さ
れる精密鋳造翼の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a precision casting blade used in a steam turbine, an aeronautical gas turbine, an industrial gas turbine, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】蒸気タービンや航空用ガスタービンある
いは産業用ガスタービンなどには、一方向凝固翼や単結
晶翼などが使用されている。これらの一方向凝固翼や単
結晶翼などは、翼の形状に形成されたセラミックス・シ
ェル鋳型を用い、これに鋳造炉で翼の材料となるニッケ
ル基耐熱合金の溶湯を注入した後、セラミックス・シェ
ル鋳型を鋳造炉から徐々に引出して冷却することによ
り、一方向凝固翼を製作したり、単結晶セレクタのよう
な制御回路を用いて単結晶翼を製作したりしている。2. Description of the Related Art Directionally solidified blades, single crystal blades, etc. are used in steam turbines, aviation gas turbines, industrial gas turbines and the like. These unidirectionally solidified blades and single crystal blades use a ceramic shell mold formed in the shape of a blade, and after pouring molten metal of a nickel-based heat-resistant alloy, which is the material of the blade in a casting furnace, into the ceramic By gradually pulling out the shell mold from the casting furnace and cooling it, a unidirectionally solidified blade is manufactured, or a single crystal blade is manufactured using a control circuit such as a single crystal selector.
【０００３】このような従来の方法で製作される一方向
凝固翼や単結晶翼などの翼の高さは、概略１３０mm以
下、重量は２Kg以下であった。The height of the unidirectionally solidified blade, the single crystal blade, etc. manufactured by such a conventional method was approximately 130 mm or less and the weight thereof was 2 kg or less.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の方法で製作できる一方向凝固翼や単結晶翼の大き
さは、翼の高さが概略１３０mm、重量は２Kg程度までで
あり、それ以上の大型のものを製作しようとすると、結
晶組織の成長方向を制御するために、鋳型は４０分から
数時間にわたり１３５０℃以上もの高温の溶湯にさらさ
れることとなり、鋳型にひび割れを生じて鋳型内の溶湯
が流れ出してしまうなど、製作が困難であった。By the way, the size of the unidirectionally solidified blade or the single crystal blade that can be manufactured by such a conventional method is such that the blade height is about 130 mm and the weight is up to about 2 kg. In order to control the growth direction of the crystal structure, when trying to manufacture the above-mentioned large-sized one, the mold is exposed to a molten metal having a high temperature of 1350 ° C. or higher for 40 minutes to several hours, which causes cracks in the mold and It was difficult to make such as the molten metal of the pouring out.
【０００５】また、長時間をかけて結晶組織を制御して
凝固させる間に、鋳型の強度が低下してしまい、翼に歪
みが発生してしまうという問題もあった。Further, there is a problem that the strength of the mold is lowered and the blade is distorted while the crystal structure is controlled and solidified for a long time.
【０００６】さらに、凝固の最終段階に、特に鋳型の溶
湯を注入する湯口の近傍に熱容量の不足を生じ、この部
分に相当する翼に引け巣やマイクロポロシティのような
鋳造欠陥が発生し易いという問題もあった。Further, in the final stage of solidification, a shortage of heat capacity occurs especially near the spout for injecting the molten metal of the mold, and casting defects such as shrinkage cavities and microporosity are likely to occur in the blade corresponding to this portion. There was also a problem.
【０００７】本発明は、このような問題を解決すること
を目的として成されたものである。The present invention has been made for the purpose of solving such a problem.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明は、翼のろう型
を製作する工程と、この翼のろう型の周りを囲むように
柱状のろう材でやぐらを組む工程と、このやぐらに囲ま
れた翼のろう型と柱状のろう材の表面に耐火材をコーテ
ィングして乾燥させる工程と、乾燥した耐火材からろう
材を溶出させてその耐火材を焼結させることにより翼お
よび柱状のやぐらの組合せ鋳型を形成する工程と、この
翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型を鋳造炉に置いて翼
の鋳型にのみ翼材料の溶湯を注入する工程と、その後翼
および柱状のやぐらの組合せ鋳型を鋳造炉から引出して
溶湯を凝固させる工程とから成るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a process for manufacturing a brazing die for a blade, a process for forming a braid with a columnar brazing material so as to surround the brazing die for the vane, and a process for enclosing the brazing die with the brazing braid. The process of coating the refractory material on the surface of the brazing material of the blade and the brazing material of the column and drying it, and the step of eluting the brazing material from the dried refractory material and sintering the refractory material The step of forming the combination mold, the step of placing the combination mold of the blade and the column-shaped tower in the casting furnace and injecting the molten material of the blade material only into the blade mold, and then the combination furnace of the blade and the column-shaped tower And a step of solidifying the molten metal.
【０００９】[0009]
【作用】上記の手段によれば、翼の鋳型がやぐらに組ま
れた柱状の鋳型で補強され、また、翼のろう型の表面に
耐火材をコーティングする際、耐火材が周りを囲んでい
るやぐらに組まれた柱状のろう材に当たった後、内側の
翼のろう型に振りかけられる割合が多くなって、耐火材
が翼のろう型の表面に均一な厚さに形成されるので、鋳
型の強度が向上して、長時間の鋳造に十分耐えることが
できる。According to the above means, the blade mold is reinforced by the columnar mold assembled in the tower, and when the brazing surface of the blade is coated with the refractory material, the refractory material surrounds the periphery. After hitting the pillar-shaped brazing filler metal assembled in the tower, the proportion of sprinkling on the brazing die of the inner blade increases, and the refractory material is formed on the surface of the brazing die of the blade with a uniform thickness. The strength is improved, and it can withstand casting for a long time.
【００１０】[0010]
【実施例】以下本発明に係る精密鋳造翼の製造方法の一
実施例を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing a precision casting blade according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
【００１１】図１は、本発明に係る精密鋳造翼の製造方
法を説明するために、翼および柱状のやぐらの組立て状
態を示した正面図であり、図２は形成された鋳型の縦断
面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また
図４は、本発明の方法によって製造される精密鋳造翼の
一例の正面図であり、図５は図４の平面図である。FIG. 1 is a front view showing an assembled state of a blade and a column-shaped tower in order to explain a method for manufacturing a precision casting blade according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a formed mold. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 4 is a front view of an example of a precision casting blade manufactured by the method of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of FIG.
【００１２】さて、この実施例では、図４および図５に
示す例えば高さ２８０mmの産業用ガスタービン動翼１を
一方向凝固翼として製造するものとして説明する。In this embodiment, the industrial gas turbine blade 1 having a height of 280 mm shown in FIGS. 4 and 5 is manufactured as a unidirectionally solidified blade.
【００１３】先ず、動翼１のろう型２を製作し、このろ
う型２を図１に示す厚さ約１０mmのアルミ製の板３の上
に、翼頭側１ａを下方に、翼根側２ｂを上方に向くよう
にして置く。次に、ろう型２の周囲に、外径が１０mm程
度の柱状のろう材を用い、やぐらを組みあげてやぐらの
ろう型４を形成し、動翼１のろう型２と柱状のろう型４
とを組合わせたろう型を製作する。このとき、動翼１の
ろう型２とやぐらのろう型４との間に８〜１５mm程度の
間隔を置くようにする。また、柱状のろう材によるやぐ
らは動翼１のろう型２の高さの８０％以上まで組立てる
ものとする。First, a brazing die 2 for a moving blade 1 is manufactured, and the brazing die 2 is placed on an aluminum plate 3 having a thickness of about 10 mm shown in FIG. Place 2b facing upwards. Next, using a columnar brazing material having an outer diameter of about 10 mm around the brazing pattern 2, the tower is assembled into a brazing pattern 4 of the tower, and the brazing pattern 2 of the rotor blade 1 and the columnar brazing pattern 4 are formed.
Produce a wax pattern that combines and. At this time, an interval of about 8 to 15 mm is set between the wax mold 2 of the rotor blade 1 and the wax mold 4 of the yagura. In addition, it is assumed that a tower made of columnar brazing filler metal is assembled up to 80% or more of the height of the brazing die 2 of the moving blade 1.
【００１４】そして、この動翼１のろう型２とやぐらの
ろう型４とを組合わせたろう型の表面に、通常の精密鋳
造法に従って、例えばAl2O3、ZrO2、SiO2などの耐火材
のスラリーを塗布した後、Al2O3、ZrO2、SiO2などの砂
を振りかけて乾燥させる工程を数回から数十回繰り返し
て耐火材をコーティングする。このように、やぐらを組
んだ後にコーティングを行う場合、この組合せろう型に
振りかけられる砂は、外側のやぐらのろう型４に一度当
って跳ね返り、これが内側の動翼１のろう型２に分散し
て振りかけられることになるので、動翼１のろう型２に
は耐火材が均一な厚さでコーティングされることにな
り、鋳型となった場合の強度が極めて好都合なものとな
る。そして、このようにして形成された耐火材を乾燥さ
せる。On the surface of the brazing die in which the brazing die 2 of the rotor blade 1 and the yagura waxing die 4 are combined, according to a conventional precision casting method, for example, a fire-resistant material such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 or the like is used. After applying the slurry of the material, the step of sprinkling sand such as Al 2 O 3 , ZrO 2 and SiO 2 and drying is repeated several times to several tens times to coat the refractory material. In this way, when coating is performed after assembling the tower, the sand sprinkled on this combination wax mold once hits the wax mold 4 of the outer yagura and bounces back, and this is dispersed in the wax mold 2 of the inner blade 1. Since the brazing die 2 of the moving blade 1 is coated with a refractory material with a uniform thickness, the strength when used as a mold becomes extremely convenient. Then, the refractory material thus formed is dried.
【００１５】このコーティングした耐火材が乾燥した後
で、中のろう材を溶出させると、耐火材のシェルで構成
された翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型が形成される
ので、これを約１０５０℃で焼結させて、翼および柱状
のやぐらを組合せたセラミックス・シェル鋳型を完成さ
せる。こうして完成したセラミックス・シェル鋳型にお
いて、翼のセラミックス・シェル鋳型２ａと柱状のやぐ
らのセラミックス・シェル鋳型４ａとは、強固に結合は
していないが、図３に示すようにいくつか軽く接触する
箇所５ができる状態となり、結局、内側の翼のセラミッ
クス・シェル鋳型２ａが補強された状態を呈するように
なる。また、翼のセラミックス・シェル鋳型２ａが柱状
のやぐらのセラミックス・シェル鋳型４ａに囲まれた形
になるので、翼のセラミックス・シェル鋳型2aの熱容量
が実質的に大きくなる。After the coated refractory material has dried, the brazing filler metal therein is eluted to form a combined mold of blades and column-shaped waggle, which is composed of a shell of refractory material. To complete a ceramic shell mold that combines blades and column-shaped towers. In the ceramic shell mold thus completed, the blade ceramic shell mold 2a and the columnar yagura ceramic shell mold 4a are not firmly bonded, but some light contact is made as shown in FIG. As a result, the ceramic shell mold 2a of the inner blade comes to be reinforced. Further, since the blade ceramic shell mold 2a is surrounded by the column-shaped yagura ceramic shell mold 4a, the heat capacity of the blade ceramic shell mold 2a is substantially increased.
【００１６】次に、このようにして形成されたセラミッ
クス・シェル鋳型を、一方向凝固炉（真空鋳造炉）の水
冷銅板上に置いて約１５００℃に予熱した後、セラミッ
クス・シェル鋳型の湯口６に、動翼１の材料であるニッ
ケル基耐熱合金の溶湯を注入する。この溶湯は翼の鋳型
にのみ注入し、柱状のやぐらの鋳型には注入しない。Next, the ceramic shell mold thus formed is placed on a water-cooled copper plate of a directional solidification furnace (vacuum casting furnace) and preheated to about 1500 ° C., and then the sprue 6 of the ceramic shell mold is used. Then, the molten metal of the nickel-base heat-resistant alloy, which is the material of the rotor blade 1, is injected. This molten metal is poured only into the blade mold, not into the column-shaped tower mold.
【００１７】そして、溶湯を注入した翼の鋳型と溶湯を
注入していない柱状のやぐらの鋳型の組合わされたもの
を、通常の一方向凝固翼の製造法により、一方向凝固炉
の輻射加熱域から輻射冷却域へ、１５０〜３００mm／ｈ
程度の引下げ速度で、下方へ移動させ、結晶組織の成長
方向を一方向に制御しながら凝固させる。この一方向凝
固の制御に要する時間は、約１〜２時間である。Then, a combination of the mold of the blade into which the molten metal is injected and the mold of the column-shaped yagura in which the molten metal is not injected is combined into a radiant heating region of a unidirectional solidification furnace by a conventional method for manufacturing the unidirectional solidification blade. To radiation cooling area, 150 to 300 mm / h
It is moved downward at a pulling speed of about a degree to solidify while controlling the growth direction of the crystal structure in one direction. The time required to control this unidirectional solidification is about 1 to 2 hours.
【００１８】なお、本発明は一方向凝固翼の製造につい
て説明したが、単結晶翼の製造にも適用されることは言
うまでもない。また、本発明の製造方法において、翼の
セラミックス・シェル鋳型の外側のやぐらは柱状のろう
材を使用して形成したセラミックス・シェル鋳型とする
代りに、セラミック棒を用いて組み上げてもよい。Although the present invention has been described with respect to the production of the unidirectionally solidified blade, it goes without saying that it is also applied to the production of a single crystal blade. Further, in the manufacturing method of the present invention, instead of the ceramic shell mold formed by using the column-shaped brazing material on the outside of the ceramic shell mold of the blade, a ceramic rod may be used for assembly.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、翼
の鋳型がやぐらに組まれた柱状の鋳型で補強されるとと
もに、鋳型の強度が向上し、長時間の鋳造にも十分耐え
ることができるので、大型の精密鋳造翼の製造を可能と
するという、極めて顕著な効果を奏する精密鋳造翼の製
造方法を提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, the blade mold is reinforced by the columnar mold assembled in the tower, and the strength of the mold is improved so that it can withstand casting for a long time. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a precision casting blade that has a very remarkable effect that a large precision casting blade can be manufactured.
【図１】本発明に係る精密鋳造翼の製造方法を説明する
ために翼および柱状のやぐらの組立て状態を示した正面
図である。FIG. 1 is a front view showing an assembled state of a blade and a column-shaped yag to explain a method for manufacturing a precision casting blade according to the present invention.
【図２】形成された鋳型の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the formed mold.
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図４】本発明の方法によって製造される精密鋳造翼の
一例の正面図である。FIG. 4 is a front view of an example of a precision casting blade manufactured by the method of the present invention.
【図５】図４の平面図である。FIG. 5 is a plan view of FIG.
１ 動翼 ２ 翼のろう型 ３ アルミ製板 ４ やぐらのろう型 ６ 湯口 1 Moving blade 2 Wax wax type 3 Aluminum plate 4 Yagura wax type 6 Gate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 久孝 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 田中 猛 大阪府枚方市上野三丁目１番１号 小松ハ ウメット株式会社内 (72)発明者 木戸 浩一郎 大阪府枚方市上野三丁目１番１号 小松ハ ウメット株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hisataka Kawai 2-1-1, Niihama, Arai-cho, Takasago-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Laboratory (72) Inventor Takeshi Tanaka 3-1-1 Ueno, Hirakata-shi, Osaka No. Komatsu Haumetto Co., Ltd. (72) Inventor Koichiro Kido 3-1-1 Ueno, Hirakata City, Osaka Prefecture Komatsu Haumetto Co., Ltd.
Claims (1)
う型の周りを囲むように柱状のろう材でやぐらを組む工
程と、このやぐらに囲まれた翼のろう型と柱状のろう材
の表面に耐火材をコーティングして乾燥させる工程と、
乾燥した耐火材からろう材を溶出させてその耐火材を焼
結させることにより翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型
を形成する工程と、この翼および柱状のやぐらの組合せ
鋳型を鋳造炉に置いて翼の鋳型にのみ翼材料の溶湯を注
入する工程と、その後翼および柱状のやぐらの組合せ鋳
型を鋳造炉から引出して溶湯を凝固させる工程とから成
る精密鋳造翼の製造方法。1. A process for producing a brazing die for a blade, a process for forming a braid with a brazing material having a column shape so as to surround the brazing die for the vane, and a brazing pattern for the vane and a columnar braid surrounded by the brazing. A step of coating the surface of the brazing material with a refractory material and drying,
A process of forming a combined mold of blades and column-shaped yagura by eluting brazing filler metal from dried refractory material and sintering the refractory material, and placing the combined mold of blades and column-shaped yagura in a casting furnace. A method for producing a precision casting blade, which comprises the steps of injecting a molten blade material only into the mold and then pulling out a combined mold of the blade and a column-shaped tower from the casting furnace to solidify the molten metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056170A JP3004451B2 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Manufacturing method of precision casting blade |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056170A JP3004451B2 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Manufacturing method of precision casting blade |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05212493A true JPH05212493A (en) | 1993-08-24 |
| JP3004451B2 JP3004451B2 (en) | 2000-01-31 |
Family
ID=13019629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4056170A Expired - Fee Related JP3004451B2 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Manufacturing method of precision casting blade |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004451B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006117847A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Hitachi, Ltd. | Micro gas turbine |
| CN104289674A (en) * | 2014-10-24 | 2015-01-21 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | Precision casting method for column crystal guide vanes of gas turbine |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP4056170A patent/JP3004451B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006117847A1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Hitachi, Ltd. | Micro gas turbine |
| CN104289674A (en) * | 2014-10-24 | 2015-01-21 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | Precision casting method for column crystal guide vanes of gas turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3004451B2 (en) | 2000-01-31 |
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