JPH0994631A - 単結晶精密鋳造用鋳型 - Google Patents
単結晶精密鋳造用鋳型Info
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- JPH0994631A JPH0994631A JP27371195A JP27371195A JPH0994631A JP H0994631 A JPH0994631 A JP H0994631A JP 27371195 A JP27371195 A JP 27371195A JP 27371195 A JP27371195 A JP 27371195A JP H0994631 A JPH0994631 A JP H0994631A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 航空機、産業用ガスタービンの動翼、静翼等
の単結晶精密鋳造品製造のための鋳造用鋳型に関するも
ので、鋳型の破損を防止し、溶融金属の流出事故を排除
することを目的としている。 【解決手段】 セラミックシェル鋳型のセレクタ部２の
外周に、鋳型のスタータ部１から延びた補強支柱５を配
置し、所定厚さのセラミックシェル鋳型を構成させ、鋳
型６のセレクタ部２に作用する応力を低減し鋳型の破損
（割れ）を防止したもの。
の単結晶精密鋳造品製造のための鋳造用鋳型に関するも
ので、鋳型の破損を防止し、溶融金属の流出事故を排除
することを目的としている。 【解決手段】 セラミックシェル鋳型のセレクタ部２の
外周に、鋳型のスタータ部１から延びた補強支柱５を配
置し、所定厚さのセラミックシェル鋳型を構成させ、鋳
型６のセレクタ部２に作用する応力を低減し鋳型の破損
（割れ）を防止したもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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品製造
のための鋳造用鋳型に関する。
スタービンの動翼並びに静翼等の単結晶精密鋳造品製造
のための鋳造用鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】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て（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。
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て（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４
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すような形状のセレクタ２
を使用した鋳型６を製作し、該鋳型６を鋳物の凝固点以
上の温度に加熱して、該鋳型６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）、（Ｃ）に示すような形状のセレクタ２
を使用した鋳型６を製作し、該鋳型６を鋳物の凝固点以
上の温度に加熱して、該鋳型６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
従来の鋳型のうち、図４（Ａ）に示すような形状の鋳型
６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６の重量が荷重として作用する為に、特に高温
では鋳型６の強度が小さいこともあり、注湯後に鋳型６
が破損し、溶湯が流出してしまうという不具合がある。
従来の鋳型のうち、図４（Ａ）に示すような形状の鋳型
６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６の重量が荷重として作用する為に、特に高温
では鋳型６の強度が小さいこともあり、注湯後に鋳型６
が破損し、溶湯が流出してしまうという不具合がある。
【０００５】また図４（Ｂ）に示すようにアルミナ棒又
はアルミナ管１７等により鋳型を補強するものもある
が、この例の場合、アルミナ棒又はアルミナ管１７等と
鋳型６の接合強度が弱く、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。
はアルミナ管１７等により鋳型を補強するものもある
が、この例の場合、アルミナ棒又はアルミナ管１７等と
鋳型６の接合強度が弱く、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】また図４（Ｃ）に示すものは、所定厚さの
セラミックシェル鋳型６を製作後、セレクタ部２の鋳型
６の外周に、つき固め法にてセラミックを所定厚さ造型
したつき固め部１８で補強したものであるが、この場合
スタータ部１及びセレクタ部２の鋳型厚さが増大するた
めに、注湯前の鋳型加熱時にスタータ部１及びセレクタ
部２の鋳型温度が充分上昇しない。この為に単結晶鋳物
の結晶方位を所定の方向に制御することが難しく、ま
た、スタータ部１を大きくすることが必要となり、歩留
りの低下、凝固・冷却時間が増大するという不具合があ
る。
セラミックシェル鋳型６を製作後、セレクタ部２の鋳型
６の外周に、つき固め法にてセラミックを所定厚さ造型
したつき固め部１８で補強したものであるが、この場合
スタータ部１及びセレクタ部２の鋳型厚さが増大するた
めに、注湯前の鋳型加熱時にスタータ部１及びセレクタ
部２の鋳型温度が充分上昇しない。この為に単結晶鋳物
の結晶方位を所定の方向に制御することが難しく、ま
た、スタータ部１を大きくすることが必要となり、歩留
りの低下、凝固・冷却時間が増大するという不具合があ
る。
【０００７】本発明は上記各不具合点を解消し鋳型の破
損を防止し鋳型の割れ発生に伴なう溶湯の流出を防止で
きる新たな鋳造用鋳型を提供することを目的としてい
る。
損を防止し鋳型の割れ発生に伴なう溶湯の流出を防止で
きる新たな鋳造用鋳型を提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【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は、セレク
タを有する単結晶精密鋳造用鋳型において、該鋳型のセ
レクタ部の外周に鋳型のスタータ部と一体に構築され該
スタータ部より突起したセレクタ補強用支柱を配置し、
デッピング及びスタッコイングで所定厚さにセラミック
シェル鋳型を構築した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は、セレク
タを有する単結晶精密鋳造用鋳型において、該鋳型のセ
レクタ部の外周に鋳型のスタータ部と一体に構築され該
スタータ部より突起したセレクタ補強用支柱を配置し、
デッピング及びスタッコイングで所定厚さにセラミック
シェル鋳型を構築したことを特徴としている。
【０００９】そして鋳型と一体構築された支柱をセレク
タ部の外周に配置することにより、鋳物及び鋳型の重量
によりセレクタ部に作用する応力が減少し、鋳型の割れ
発生及びそれに伴う溶湯の流出が防止できる。
タ部の外周に配置することにより、鋳物及び鋳型の重量
によりセレクタ部に作用する応力が減少し、鋳型の割れ
発生及びそれに伴う溶湯の流出が防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下図面により本発明の最良と思
われる実施の形態の一例を図１〜図３により説明する。
われる実施の形態の一例を図１〜図３により説明する。
【００１１】まず図２に示すスタータ部１、ジグザグ形
状のセレクタ部２、円柱状の単結晶試験片３、並びにセ
レクタ部２を補強する支柱の基となる円柱状の部品４の
２本ないし４本をそれぞれ別々にワックスで射出成形
し、これを組立てて図２に示す試験片形状のワックス模
型とした。
状のセレクタ部２、円柱状の単結晶試験片３、並びにセ
レクタ部２を補強する支柱の基となる円柱状の部品４の
２本ないし４本をそれぞれ別々にワックスで射出成形
し、これを組立てて図２に示す試験片形状のワックス模
型とした。
【００１２】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中に図２に示したワッ
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
（第１層及び第２層形成）。
ルシリカをバインダとしたスラリ中に図２に示したワッ
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
（第１層及び第２層形成）。
【００１３】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中に浸漬し、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。
シリカをバインダとしたスラリ中に浸漬し、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。
【００１４】すなわち、図１に示すように鋳型のセレク
タ部２の外周にスタータ部１から延びた合計で１０層の
補強支柱５を配置した構造を持つ鋳型６を構築した。
タ部２の外周にスタータ部１から延びた合計で１０層の
補強支柱５を配置した構造を持つ鋳型６を構築した。
【００１５】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、ワックス溶出後の該鋳型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、ワックス溶出後の該鋳型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。
【００１６】この鋳型６を図３に示すように、水冷板７
の上に設置し、真空チャンバ１５中の加熱炉８で該鋳型
６を約１５５０℃に加熱した後、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１５５
０℃で鋳型内に注入し、軸１６を介して鋳物及び鋳型を
毎時２００ｍｍないし１００ｍｍで引下げながら鋳物を
凝固させた。
の上に設置し、真空チャンバ１５中の加熱炉８で該鋳型
６を約１５５０℃に加熱した後、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１５５
０℃で鋳型内に注入し、軸１６を介して鋳物及び鋳型を
毎時２００ｍｍないし１００ｍｍで引下げながら鋳物を
凝固させた。
【００１７】この結果、鋳型６、特にセレクタ部２の鋳
型の破損もなく、良好な単結晶材（試験片）３を得るこ
とができた。
型の破損もなく、良好な単結晶材（試験片）３を得るこ
とができた。
【００１８】図３中１２は、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。
１３は冷却用水冷コイル、１４は仕切りバルブを示す。
【００１９】なお、本実施例では、セレクタ部２の形状
をジク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。
をジク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。
【００２０】また、本実施例では、セラミックシェル鋳
型６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。
型６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。
【００２１】以上要約すると、本発明の鋳造用鋳型は、
鋳型のセレクタ部の外周にスタータ部から延びた支柱を
配置し、セレクタ部に作用する応力を低減し、鋳型の破
損（割れ）を防止するものである。ただし、鋳型を製作
後補強の為に別の部材にて支柱を配置することは、組み
立て工程に多大な時間を要すると共に、鋳型と支柱の接
合部が弱く、鋳物重量が大きくなると、充分な補強とは
なり得ない。
鋳型のセレクタ部の外周にスタータ部から延びた支柱を
配置し、セレクタ部に作用する応力を低減し、鋳型の破
損（割れ）を防止するものである。ただし、鋳型を製作
後補強の為に別の部材にて支柱を配置することは、組み
立て工程に多大な時間を要すると共に、鋳型と支柱の接
合部が弱く、鋳物重量が大きくなると、充分な補強とは
なり得ない。
【００２２】そこでワックス模型に支柱の基となる部分
をスタータ部上に配置し、この状態で所定厚さにデッピ
ング及びスタッコイングで鋳型を構築することにより、
同時にセラミックシェルの支柱と鋳型とを一体構築する
ことが可能となる。
をスタータ部上に配置し、この状態で所定厚さにデッピ
ング及びスタッコイングで鋳型を構築することにより、
同時にセラミックシェルの支柱と鋳型とを一体構築する
ことが可能となる。
【００２３】
（１）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。
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。
【００２４】（２）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、本発明により歩留りの低下及び凝固・冷却時間の増
大をまねくことなく解決された。
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、本発明により歩留りの低下及び凝固・冷却時間の増
大をまねくことなく解決された。
【図１】本発明の実施の形態の１例を示すワックス模型
及びシェル鋳型を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
及びシェル鋳型を示し、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】本発明におけるワックス模型の組立図を示し、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。
【図３】本発明における鋳造、凝固方法の模式図であ
る。
る。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は何れも従来の単結晶
精密鋳造用鋳型の１例の断面図である。
精密鋳造用鋳型の１例の断面図である。
１ スタータ部 ２ セレクタ部 ３ 単結晶試験片 ４ セレクタ補強支柱の基部 ５ セレクタ部補強支柱 ６ セラミックシェル鋳型 ７ 水冷板 ８ 加熱炉 ９ 湯口（鋳込み口） １０ 溶解炉（高周波誘導炉） １１ 溶融金属 １２ 放熱防止板（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 Ｃ３０Ｂ 35/00
Claims (1)
- 【請求項１】 セレクタを有する単結晶精密鋳造用鋳型
において、該鋳型のセレクタ部の外周に鋳型のスタータ
部と一体に構築され該スタータ部より突起したセレクタ
補強用支柱を配置し、デッピング及びスタッコイングで
所定厚さにセラミックシェル鋳型を構築したことを特徴
とする単結晶精密鋳造用鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27371195A JP3272585B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 単結晶精密鋳造用鋳型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27371195A JP3272585B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 単結晶精密鋳造用鋳型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0994631A true JPH0994631A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3272585B2 JP3272585B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=17531499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27371195A Expired - Fee Related JP3272585B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 単結晶精密鋳造用鋳型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3272585B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010042448A (ja) * | 2008-08-04 | 2010-02-25 | General Electric Co <Ge> | 溶接性を高めるため超合金鋳造品に戦略的に配置される大結晶粒 |
| JP2014100731A (ja) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Ihi Corp | 鋳型及びその製造方法、精密鋳造装置並びに精密鋳造方法 |
| 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 |
| 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 |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP27371195A patent/JP3272585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010042448A (ja) * | 2008-08-04 | 2010-02-25 | General Electric Co <Ge> | 溶接性を高めるため超合金鋳造品に戦略的に配置される大結晶粒 |
| US8809724B2 (en) | 2008-08-04 | 2014-08-19 | General Electric Company | Strategically placed large grains in superalloy casting to improve weldability |
| JP2014100731A (ja) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Ihi Corp | 鋳型及びその製造方法、精密鋳造装置並びに精密鋳造方法 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3272585B2 (ja) | 2002-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011218 |
|
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