JPH07236941A - 単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法 - Google Patents
単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法Info
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- JPH07236941A JPH07236941A JP5262594A JP5262594A JPH07236941A JP H07236941 A JPH07236941 A JP H07236941A JP 5262594 A JP5262594 A JP 5262594A JP 5262594 A JP5262594 A JP 5262594A JP H07236941 A JPH07236941 A JP H07236941A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 航空機及び産業用ガスタービンの動翼並びに
静翼等の単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法に関するもの
で、鋳型の破損を防ぎ、良好な単結晶材を製造すること
を可能とした製作方法を提供することを目的としてい
る。 【構成】 所定厚さにデッピング及びスタッコイングで
鋳型４を製作したのち、ジルコン及びムライト等を骨材
とし、比較的少量のシリカゾルをバインダとしたセラミ
ックをつき固め法にてセレクタ部の鋳型の外周に所定厚
さに造型し、つき固め造型部６を製作する。これにより
セレクタ部の鋳型が厚くなり鋳物及び鋳型の重量により
該部に作用する応力が減少し鋳型の割れ発生及びそれに
伴なう溶湯の流出を防止できる。
静翼等の単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法に関するもの
で、鋳型の破損を防ぎ、良好な単結晶材を製造すること
を可能とした製作方法を提供することを目的としてい
る。 【構成】 所定厚さにデッピング及びスタッコイングで
鋳型４を製作したのち、ジルコン及びムライト等を骨材
とし、比較的少量のシリカゾルをバインダとしたセラミ
ックをつき固め法にてセレクタ部の鋳型の外周に所定厚
さに造型し、つき固め造型部６を製作する。これにより
セレクタ部の鋳型が厚くなり鋳物及び鋳型の重量により
該部に作用する応力が減少し鋳型の割れ発生及びそれに
伴なう溶湯の流出を防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は航空機及び産業用ガスタ
ービンの動翼並びに静翼等の単結晶精密鋳造用鋳型の製
作方法に関する。
ービンの動翼並びに静翼等の単結晶精密鋳造用鋳型の製
作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来精密鋳造用鋳型は、ワックス模型を
シリカゾル（コロイダルシリカ、エチルシリケート）を
バインダとしたセラミックスラリ中に浸漬し（デッピン
グ）、その後直ちにセラミック粒子を該スラリに付着さ
せて（スタッコイング）乾燥し、鋳型が所定厚さになる
までこの工程を繰返し（通常は８回ないし１２回程
度）、その後にワックスを鋳型から溶出し、更に、約１
０００℃前後で焼成して製作するのが一般的である。
シリカゾル（コロイダルシリカ、エチルシリケート）を
バインダとしたセラミックスラリ中に浸漬し（デッピン
グ）、その後直ちにセラミック粒子を該スラリに付着さ
せて（スタッコイング）乾燥し、鋳型が所定厚さになる
までこの工程を繰返し（通常は８回ないし１２回程
度）、その後にワックスを鋳型から溶出し、更に、約１
０００℃前後で焼成して製作するのが一般的である。
【０００３】一方、単結晶精密鋳造品は、一般に図６
（ａ),（ｂ）に示すような形状のセレクタ２を使用した
鋳型４を製作し、該鋳型４を鋳物の凝固点以上の温度に
加熱して、該鋳型４中に溶融金属を注入し、一方向から
冷却、凝固させながら、このセレクタ部２で結晶を１個
に減少させて製造する方法が採用されている。
（ａ),（ｂ）に示すような形状のセレクタ２を使用した
鋳型４を製作し、該鋳型４を鋳物の凝固点以上の温度に
加熱して、該鋳型４中に溶融金属を注入し、一方向から
冷却、凝固させながら、このセレクタ部２で結晶を１個
に減少させて製造する方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで前述のような
形状の従来の鋳型は、セレクタ部２が小さくなってお
り、この部分に鋳物と鋳型の重量が荷重として作用する
為に、特に、高温では鋳型の強度が小さいこともあり、
注湯後に鋳型が破損し、溶湯が流出してしまうという問
題がある。
形状の従来の鋳型は、セレクタ部２が小さくなってお
り、この部分に鋳物と鋳型の重量が荷重として作用する
為に、特に、高温では鋳型の強度が小さいこともあり、
注湯後に鋳型が破損し、溶湯が流出してしまうという問
題がある。
【０００５】この問題に対処するため図６（ｂ）では、
アルミナ棒あるいはアルミナ管１７等により補強する方
策等が採用されているが、鋳物重量が大きくなると、こ
のような方法では必ずしも充分でない。
アルミナ棒あるいはアルミナ管１７等により補強する方
策等が採用されているが、鋳物重量が大きくなると、こ
のような方法では必ずしも充分でない。
【０００６】本発明は、前記各問題点を解決し、鋳型の
破損を防ぎ良好な単結晶材を製造することを可能とした
新たな単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法を提供すること
を目的としている。
破損を防ぎ良好な単結晶材を製造することを可能とした
新たな単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法を提供すること
を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の構成として本発明の単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法
は、セレクタを有する単結晶精密鋳造用鋳型に於て、デ
ッピング及びスタッコイングで所定厚さのセラミックシ
ェル鋳型を製作した後に、混練したセラミックをセレク
タ部のセラミックシェル鋳型の外周部に所定厚さ構築す
ることを特徴としている。
の構成として本発明の単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法
は、セレクタを有する単結晶精密鋳造用鋳型に於て、デ
ッピング及びスタッコイングで所定厚さのセラミックシ
ェル鋳型を製作した後に、混練したセラミックをセレク
タ部のセラミックシェル鋳型の外周部に所定厚さ構築す
ることを特徴としている。
【０００８】またセレクタ部の鋳型厚さを増大する方法
として、所定厚さにデッピング及びスタッコイングでセ
ラミックシェル鋳型を製作した後に、ジルコン、ムライ
ト、シリカ、アルミナ粒子の１種類ないしはこれらの混
合物１００重量部に対して、シリカ含有量が３０重量部
以上のシリカゾルを１０ないし２０重量部及びマグネシ
ア粉末を１ないし５重量部配合して混練したセラミック
をセレクタ部のセラミックシェル鋳型の外周部に所定厚
さ構築することも好ましい。
として、所定厚さにデッピング及びスタッコイングでセ
ラミックシェル鋳型を製作した後に、ジルコン、ムライ
ト、シリカ、アルミナ粒子の１種類ないしはこれらの混
合物１００重量部に対して、シリカ含有量が３０重量部
以上のシリカゾルを１０ないし２０重量部及びマグネシ
ア粉末を１ないし５重量部配合して混練したセラミック
をセレクタ部のセラミックシェル鋳型の外周部に所定厚
さ構築することも好ましい。
【０００９】
【作用】上記のように構成した本発明は、セレクタ部の
鋳型の厚さを厚くすることにより、鋳物及び鋳型の重量
により該部に作用する応力が減少し、鋳型の割れ発生及
びそれに伴なう溶湯の流出が防止できる。
鋳型の厚さを厚くすることにより、鋳物及び鋳型の重量
により該部に作用する応力が減少し、鋳型の割れ発生及
びそれに伴なう溶湯の流出が防止できる。
【００１０】ただし、デッピング及びスタッコイング工
程を必要以上に繰返して鋳型の厚さを厚くすることは、
乾燥等に時間がかかり、また乾燥不充分のままデッピン
グとスタッコイングを繰返せば鋳型が割れ易いという問
題がある。
程を必要以上に繰返して鋳型の厚さを厚くすることは、
乾燥等に時間がかかり、また乾燥不充分のままデッピン
グとスタッコイングを繰返せば鋳型が割れ易いという問
題がある。
【００１１】そこで所定厚さにデッピング及びスタッコ
イングで鋳型を製作したのち、ジルコン及びムライト等
を骨材とし、比較的少量のシリカゾルをバインダとした
セラミックを“つき固め法”にてセレクタ部の鋳型の外
周に所定厚さに造型する。このとき少量のマグネシア粉
末を添加するとシリカゾルの電荷バランスが崩れて短時
間（数１０分）でゲル化（硬化）し、造型時間が大幅に
短縮される。
イングで鋳型を製作したのち、ジルコン及びムライト等
を骨材とし、比較的少量のシリカゾルをバインダとした
セラミックを“つき固め法”にてセレクタ部の鋳型の外
周に所定厚さに造型する。このとき少量のマグネシア粉
末を添加するとシリカゾルの電荷バランスが崩れて短時
間（数１０分）でゲル化（硬化）し、造型時間が大幅に
短縮される。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例について図により説明す
る。
る。
【００１３】図１は本発明方法により製作されるセラミ
ックシェル鋳型の断面図、図２はワックス製模型の断面
図、図３は組立て後のワックス製模型の断面図である。
ックシェル鋳型の断面図、図２はワックス製模型の断面
図、図３は組立て後のワックス製模型の断面図である。
【００１４】まず図２（ａ）に示すスタータ１及びジグ
ザグ形状のセレクタ２と図２（ｂ）に示す円柱状の単結
晶試験片３を別々にワックスで射出成形し、これを組立
てて図３に示す試験片形状の模型を製作する。
ザグ形状のセレクタ２と図２（ｂ）に示す円柱状の単結
晶試験片３を別々にワックスで射出成形し、これを組立
てて図３に示す試験片形状の模型を製作する。
【００１５】一方、ジルコン粉末を骨材とし、コロイダ
ルシリカをバインダとしたスラリに図３に示した前記ワ
ックス模型を浸漬し、その後直ちにジルコン粒子を該ス
ラリ表面に付着させ、乾燥後に再度同じ工程を繰返した
（１及び２層形成）。
ルシリカをバインダとしたスラリに図３に示した前記ワ
ックス模型を浸漬し、その後直ちにジルコン粒子を該ス
ラリ表面に付着させ、乾燥後に再度同じ工程を繰返した
（１及び２層形成）。
【００１６】次にムライト粉末を骨材とし、コロイダル
シリカをバインダとしたスラリに浸漬し、その後にムラ
イト粒子を付着させて乾燥し、この工程を８回繰返し
た。これにより図４に示すように、合計で１０層の鋳型
４を製作した。（図４はワックス製模型及びシェル鋳型
の断面図である。）
シリカをバインダとしたスラリに浸漬し、その後にムラ
イト粒子を付着させて乾燥し、この工程を８回繰返し
た。これにより図４に示すように、合計で１０層の鋳型
４を製作した。（図４はワックス製模型及びシェル鋳型
の断面図である。）
【００１７】その後、更に、図１に示すように、スター
タ及びセレクタ部の外周に適当な大きさの枠５を設置
し、この枠内に、ムライト１００重量部に対して、シリ
カ含有量３０重量部のシリカゾルを１５重量部、マグネ
シア粉末を３重量部配合して混練したセラミックを“つ
き固め法”にて造型６し、該造型部６が硬化した後に枠
５を除去する。
タ及びセレクタ部の外周に適当な大きさの枠５を設置
し、この枠内に、ムライト１００重量部に対して、シリ
カ含有量３０重量部のシリカゾルを１５重量部、マグネ
シア粉末を３重量部配合して混練したセラミックを“つ
き固め法”にて造型６し、該造型部６が硬化した後に枠
５を除去する。
【００１８】その後、加熱及び加圧可能なオートクレー
ブ中にてワックスを溶出し、該鋳型４，６を大気雰囲気
中にて１０００℃で２時間焼成して、室温程度まで冷却
した。
ブ中にてワックスを溶出し、該鋳型４，６を大気雰囲気
中にて１０００℃で２時間焼成して、室温程度まで冷却
した。
【００１９】この鋳型４，６を図５に示すように、水冷
板７の上に設置し、真空チャンバー１５中にて加熱炉８
で該鋳型４，６を約１５５０℃に加熱した後に、溶解炉
１０にて溶解したニッケル基の溶融合金１１を湯口９を
介して約１５５０℃で鋳型４，６内に注入し、昇降軸１
６を介して鋳物及び鋳型４，６を毎時２００ｍｍないし
１００ｍｍで引下げながら鋳物を凝固させた。この結
果、鋳型４特にセレクタ部２の鋳型４の破損もなく、良
好な単結晶材を得ることができた。
板７の上に設置し、真空チャンバー１５中にて加熱炉８
で該鋳型４，６を約１５５０℃に加熱した後に、溶解炉
１０にて溶解したニッケル基の溶融合金１１を湯口９を
介して約１５５０℃で鋳型４，６内に注入し、昇降軸１
６を介して鋳物及び鋳型４，６を毎時２００ｍｍないし
１００ｍｍで引下げながら鋳物を凝固させた。この結
果、鋳型４特にセレクタ部２の鋳型４の破損もなく、良
好な単結晶材を得ることができた。
【００２０】なお、図中、１２，１２′は上下の放熱防
止板（バッフル）、１３は冷却用水冷コイル、１４は仕
切りバルブを示す。
止板（バッフル）、１３は冷却用水冷コイル、１４は仕
切りバルブを示す。
【００２１】なお、本実施例では、セレクタ２の形状を
ジグザグについて示したが、本形状以外にスパイラル
（螺旋）あるいはライトアングルがあり、これは公知で
ある。
ジグザグについて示したが、本形状以外にスパイラル
（螺旋）あるいはライトアングルがあり、これは公知で
ある。
【００２２】また本実施例では、セラミックシェル鋳型
４は骨材としてジルコン及びムライトを使用した場合に
ついて記述したが、シリカを採用しても支障なく、また
バインダとしては、コロイダルシリカだけでなくエチル
シリケートを採用することも可能である。
４は骨材としてジルコン及びムライトを使用した場合に
ついて記述したが、シリカを採用しても支障なく、また
バインダとしては、コロイダルシリカだけでなくエチル
シリケートを採用することも可能である。
【００２３】更にセレクタ外周部の“つき固め”にて造
型した造型部６のセラミックは、ムライトだけでなくジ
ルコン、シリカ、アルミナ等が使用できる。
型した造型部６のセラミックは、ムライトだけでなくジ
ルコン、シリカ、アルミナ等が使用できる。
【００２４】バインダとしてのシリカゾル量は、セラミ
ック１００重量部に対して１０ないし２０重量部が適正
である。すなわちバインダ量が１０重量部以下では“つ
き固め”時及び焼成後に充分な造型部６の強度が発現せ
ず、またバインダ量が多過ぎると乾燥に長時間を要し、
造型部６に割れが発生しやすくなる。
ック１００重量部に対して１０ないし２０重量部が適正
である。すなわちバインダ量が１０重量部以下では“つ
き固め”時及び焼成後に充分な造型部６の強度が発現せ
ず、またバインダ量が多過ぎると乾燥に長時間を要し、
造型部６に割れが発生しやすくなる。
【００２５】また、コロイダルシリカバインダだけで
は、造型部６の硬化すなわち強度発現に数１０時間以上
を要するが、微細なマグネシア粉末を１ないし５重量部
配合することにより短時間（約１０分ないし数１００
分）で硬化する。
は、造型部６の硬化すなわち強度発現に数１０時間以上
を要するが、微細なマグネシア粉末を１ないし５重量部
配合することにより短時間（約１０分ないし数１００
分）で硬化する。
【００２６】また、マグネシア粉末の配合量により硬化
時間の調整が可能であり、配合量が少なすぎると硬化に
長時間を要し、およそ５重量部以上になると数分で硬化
する為に、“つき固め”造型が困難になることがある。
時間の調整が可能であり、配合量が少なすぎると硬化に
長時間を要し、およそ５重量部以上になると数分で硬化
する為に、“つき固め”造型が困難になることがある。
【００２７】以上本発明の一実施例につき縷々説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発
明技術思想の範囲内において変更が可能であり、それら
は何れも本発明の技術的範囲に属する。
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発
明技術思想の範囲内において変更が可能であり、それら
は何れも本発明の技術的範囲に属する。
【００２８】
【発明の効果】単結晶鋳物（精密鋳造品）を製造するに
当り、従来は結晶を１個に選択するセレクタ部で鋳型が
破損し、溶融金属が流出するという問題があったが、本
発明により鋳型の破損が防止され、良好な単結晶材を製
造することが可能となった。特に鋳物重量が数ｋｇの大
型単結晶材では、この重量の為に鋳型の破損防止が困難
であったが、本発明により解決された。
当り、従来は結晶を１個に選択するセレクタ部で鋳型が
破損し、溶融金属が流出するという問題があったが、本
発明により鋳型の破損が防止され、良好な単結晶材を製
造することが可能となった。特に鋳物重量が数ｋｇの大
型単結晶材では、この重量の為に鋳型の破損防止が困難
であったが、本発明により解決された。
【図１】本発明の一実施例方法で製造されたセラミック
シェル鋳型の断面図である。
シェル鋳型の断面図である。
【図２】本発明方法で使用するワックス製模型を示し
（ａ）はスタータ及びセレクタの製作状況の断面図、
（ｂ）は円柱状単結晶試験片の製作状況の断面図であ
る。
（ａ）はスタータ及びセレクタの製作状況の断面図、
（ｂ）は円柱状単結晶試験片の製作状況の断面図であ
る。
【図３】本発明方法における組立て後のワックス製模型
の断面図である。
の断面図である。
【図４】本発明におけるワックス製模型及びシェル鋳型
の断面図である。
の断面図である。
【図５】本発明方法における鋳造・凝固方法の模式図で
ある。
ある。
【図６】（ａ）は従来のセラミックシェル鋳型の断面を
示し、（ｂ）は同鋳型のセレクタ部を補強する手段を示
す断面図である。
示し、（ｂ）は同鋳型のセレクタ部を補強する手段を示
す断面図である。
１ スタータ ２ セレクタ ３ 単結晶試験片 ４ 鋳型 ５ 枠 ６ つき固め造型部 ７ 水冷板 ８ 加熱炉 ９ 湯口 １０ 溶解炉 １１ 溶融合金 １２，１２′ バッフル １３ 冷却用水冷コイル １４ 仕切りバルブ １５ 真空チャンバ １６ 昇降軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 35/00 8216−4Ｇ
Claims (2)
- 【請求項１】 セレクタを有する単結晶精密鋳造用鋳型
に於て、デッピング及びスタッコイングで所定厚さのセ
ラミックシェル鋳型を製作した後に、混練したセラミッ
クをセレクタ部のセラミックシェル鋳型の外周部に所定
厚さ構築することを特徴とした単結晶精密鋳造用鋳型の
製作方法。 - 【請求項２】 セレクタを有する単結晶精密鋳造用鋳型
に於て、デッピング及びスタッコイングで所定厚さのセ
ラミックシェル鋳型を製作した後に、ジルコン、ムライ
ト、シリカ、アルミナ粒子の１種類ないしはこれらの混
合物１００重量部に対して、シリカ含有量が３０重量部
以上のシリカゾルを１０ないし２０重量部及びマグネシ
ア粉末を１ないし５重量部配合して混練したセラミック
をセレクタ部のセラミックシェル鋳型の外周部に所定厚
さ構築することを特徴とした単結晶精密鋳造用鋳型の製
作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5262594A JPH07236941A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5262594A JPH07236941A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07236941A true JPH07236941A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12920003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5262594A Withdrawn JPH07236941A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 単結晶精密鋳造用鋳型の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07236941A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011148002A (ja) * | 1998-11-20 | 2011-08-04 | Rolls-Royce Corp | 鋳造部品を製造する方法及び装置 |
| CN104826995A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-08-12 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种竖式陶瓷模壳及该陶瓷模壳成型方法 |
| CN104923734A (zh) * | 2015-05-18 | 2015-09-23 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 单晶叶片成型用竖式陶瓷模壳及该陶瓷模壳的成型方法 |
| CN105312503A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-10 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种单晶叶片模组组合用辅助装置及其使用方法 |
| CN105414482A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-03-23 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种高强度陶瓷起始段及其制作方法 |
| JP2016515945A (ja) * | 2013-04-10 | 2016-06-02 | スネクマ | 単結晶鋳造用の型 |
| CN106734886A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 江苏永瀚特种合金技术有限公司 | 一种防止在制壳过程中模壳开裂的方法 |
| CN110405146A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-05 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种加固选晶器模壳的装置及方法 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP5262594A patent/JPH07236941A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN110405146B (zh) * | 2019-08-30 | 2021-02-05 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种加固选晶器模壳的装置及方法 |
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