JPH07108451B2 - 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

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JPH07108451B2
JPH07108451B2 JP3259930A JP25993091A JPH07108451B2 JP H07108451 B2 JPH07108451 B2 JP H07108451B2 JP 3259930 A JP3259930 A JP 3259930A JP 25993091 A JP25993091 A JP 25993091A JP H07108451 B2 JPH07108451 B2 JP H07108451B2
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ベルナール・ルイ・ラルマン
ギスレーヌ・エリザベス・ラマンス
アラン・ピユイサン
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ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、”エス.エヌ.ウ.セ.エム.アー.”
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/003Heating or cooling of the melt or the crystallised material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/08Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002Crucibles or containers for supporting the melt

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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、特にプラットホームを
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。
【従来の技術】公知の技術でこのような製造方法を実施
する場合には、鋳型の上部に溶融金属を供給し、凝固面
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。
【発明が解決しようとする課題】部材に所定の結晶学的
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
レベルに有害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。このような有害結
晶粒の発生の原因は、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。単結晶を形成する場合には、初期の核を或
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。羽根のプラットホームでは、有害な結晶粒
の不均質形成が起こる。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。表面積対体積の比
が大きい。折点が存在する。このような条件では、許容
し得る過融解又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、有害結
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。図1は、単結晶部材の一例
として羽根1を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には有害結晶粒が発生している。前記問題の解
決策の1つとして、結晶粒選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つの部分が接着する。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、結晶粒の接着部
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。
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記の
目的は、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であっ
て、タービンエンジン羽根の形状を有しており、液体金
属が流し込まれる鋳造空洞を画定している第1の型部
と、鋳造空洞内に流し込まれた液体金属に熱を伝導すべ
く熱塊を形成するところの鋳造空洞とは独立した蓄熱空
洞をプラットホームの近傍に画定する第2の型部を少な
くとも一つ備えており、熱塊が、鋳造空洞に流し込まれ
る液体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鋳型によって達成される。
【作用】第2の型部に形成された蓄熱空洞に、鋳造空洞
に流し込まれる液体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熱塊が入っているた
め、凝固時には熱塊に蓄積されている潜熱が放出され、
鋳造空洞内に流し込まれた液体金属に熱を伝導する。ま
た、本発明の装置の好ましい特徴によれば、熱塊がプラ
ットホームの両側に一つづつ配置されており、プラット
ホームを含む平面に関してプラットホームを挟んで互い
に対角線上に配置されているのがよい。本発明の他の特
徴及び利点は、添付図面に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。
【実施例】部材を単結晶として凝固させる鋳造で製造す
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。図3は翼3及びプラットホーム4を含む羽根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8a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のレベルにおける有害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。本発明のこのような解決策は特に、金属塊と
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。特定の用途毎に使用される熱塊の
大きさ並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。図3に示すような鋳型アセンブリ
を使用すると、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。
【発明の効果】蓄熱空洞を有しており、鋳造空洞に流し
込まれる液体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熱塊がこの蓄熱空洞に入っ
ているため、凝固時には熱塊に蓄積されている潜熱が放
出され、鋳造空洞内に流し込まれた液体金属に熱を伝導
する。そのため、羽根のプラットホームが、羽根の残り
の部分とほぼ同等の速度で冷却されることとなり、有害
結晶粒の発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の解決策を講じなかった場合に発生する
有害結晶粒欠陥を示す、単結晶鋳造で製造した羽根の平
面図である。
【図2】垂直位置にある羽根の正面図である。
【図3】本発明の一実施例による単結晶羽根と対応する
鋳型とを下から見た簡単な説明図である。
【符号の説明】
1 羽根 3 翼 4 プラットホーム 8a、8b 金属塊
フロントページの続き (72)発明者 アラン・ピユイサン フランス国、57110・ユツト、リユ・ロー ズベルト、103 (56)参考文献 特開 昭56−119660(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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
    であって、 前記タービンエンジン羽根の形状を有しており、液体金
    属が流し込まれる鋳造空洞を画定している第1の型部
    と、 前記鋳造空洞内に流し込まれた前記液体金属に熱を伝導
    すべく熱塊を形成するところの前記鋳造空洞とは独立し
    た蓄熱空洞を前記プラットホームの近傍に画定する第2
    の型部を少なくとも一つ備えており、 前記熱塊が、前記鋳造空洞に流し込まれる前記液体金属
    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
    属からなる鋳型。
  2. 【請求項2】前記熱塊が前記プラットホームの両側に一
    つづつ配置されており、 前記プラットホームを含む平面に関して前記プラットホ
    ームを挟んで互いに対角線上に配置されている請求項1
    に記載の鋳型。
JP3259930A 1990-07-04 1991-07-04 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 Expired - Lifetime JPH07108451B2 (ja)

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FR9008446A FR2664187B1 (fr) 1990-07-04 1990-07-04 Moule de fonderie pour la fabrication de pieces par solidification monocristalline.
FR9008446 1990-07-04

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JPH04231170A JPH04231170A (ja) 1992-08-20
JPH07108451B2 true JPH07108451B2 (ja) 1995-11-22

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EP (1) EP0465353B1 (ja)
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DE (1) DE69105059T2 (ja)
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IL (1) IL98703A (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4212410C2 (de) * 1992-04-13 1996-08-08 Sulzer Mtu Casting Technology Gießeinheit für die Herstellung einer Mehrzahl von Gußteilen
DE10033688B4 (de) * 2000-07-11 2008-04-24 Alstom Technology Ltd. Verfahren zur Herstellung von gerichtet erstarrten Gussteilen
US6635197B2 (en) 2001-06-25 2003-10-21 American Ordinance Llc Method and apparatus for casting molten materials using phase-change material
GB0304327D0 (en) * 2003-02-26 2003-04-02 Rolls Royce Plc Component casting
US20070251664A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Hanna Ihab M Casting method and mold design for optimization of material properties of a casting
GB0901663D0 (en) 2009-02-04 2009-03-11 Rolls Royce Plc Casting method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1481366A (fr) * 1965-05-27 1967-05-19 United Aircraft Corp Perfectionnements aux pièces de fonderie et procédé et dispositif de fabrication de ces pièces
GB1272070A (en) * 1969-02-28 1972-04-26 Albright & Wilson Flameproofing compositions and processes
US3627015A (en) * 1970-06-01 1971-12-14 Hughes Aircraft Co Cocoon casting of directionally solidified articles
US3787190A (en) * 1970-06-01 1974-01-22 United Aircraft Corp Directionally solidified article
US3810504A (en) * 1971-03-26 1974-05-14 Trw Inc Method for directional solidification
FR2217096B1 (ja) * 1973-02-13 1975-03-07 Peugeot & Renault
CA1160545A (en) * 1980-01-30 1984-01-17 Constantine Vishnevsky Method of casting single crystal metal article
JPS5788946A (en) * 1980-11-22 1982-06-03 Nissan Motor Co Ltd Mold
EP0066971A3 (en) * 1981-06-08 1983-03-16 Trw Inc. Method of casting an article
US4605452A (en) * 1981-12-14 1986-08-12 United Technologies Corporation Single crystal articles having controlled secondary crystallographic orientation
US4862947A (en) * 1988-08-02 1989-09-05 Pcc Airfoils, Inc. Method of casting an article

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