JPH1034280A - 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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- JPH1034280A JPH1034280A JP32337096A JP32337096A JPH1034280A JP H1034280 A JPH1034280 A JP H1034280A JP 32337096 A JP32337096 A JP 32337096A JP 32337096 A JP32337096 A JP 32337096A JP H1034280 A JPH1034280 A JP H1034280A
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- wax
- slurry
- ceramic
- casting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 航空機及び産業用ガスタービンの動翼、静翼
等の一方向凝固材または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、鋳型の破損を防ぎ、良好な
単結晶材を製造可能としたものである。 【解決手段】 上方に突起部５があるスタータ部１、ジ
グザグ形状のセレクタ部２、下方に突起部６がある円柱
状の単結晶鋳造品３をそれぞれ別々にワックスで射出成
形し、これを組立てると共に、突起部５，６間に亘りセ
ラミック柱４をセレクタ部２を囲むように３〜４本取り
付け鋳造品形状のワックス模型を形成し、一方このワッ
クス模型をスラリー中に浸漬して該模型の表面に溶融シ
リカ粒子を付着させ、乾燥後再度同じ工程を繰返したの
ち、ワックス模型にムライト粒子を付着させて乾燥し、
これを繰返して所定厚さのセラミックシェル鋳型を構成
したもの。なお、鋳型の第１層及び第２層はコロイダル
シリカをバインダとし溶融シリカを骨材としたスラリー
とアルミナ粒子を用い、第３層以降はコロイダルシリカ
をバインダとし、溶融シリカ粉末を骨材としたスラリー
と合成ムライト粒子を用いて構築する。
等の一方向凝固材または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、鋳型の破損を防ぎ、良好な
単結晶材を製造可能としたものである。 【解決手段】 上方に突起部５があるスタータ部１、ジ
グザグ形状のセレクタ部２、下方に突起部６がある円柱
状の単結晶鋳造品３をそれぞれ別々にワックスで射出成
形し、これを組立てると共に、突起部５，６間に亘りセ
ラミック柱４をセレクタ部２を囲むように３〜４本取り
付け鋳造品形状のワックス模型を形成し、一方このワッ
クス模型をスラリー中に浸漬して該模型の表面に溶融シ
リカ粒子を付着させ、乾燥後再度同じ工程を繰返したの
ち、ワックス模型にムライト粒子を付着させて乾燥し、
これを繰返して所定厚さのセラミックシェル鋳型を構成
したもの。なお、鋳型の第１層及び第２層はコロイダル
シリカをバインダとし溶融シリカを骨材としたスラリー
とアルミナ粒子を用い、第３層以降はコロイダルシリカ
をバインダとし、溶融シリカ粉末を骨材としたスラリー
と合成ムライト粒子を用いて構築する。
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一方向凝固材または単
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一方向凝固材または単
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ー中に浸漬し（デッピン
グ）、その後直ちにセラミック粒子を該スラリーに付着
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ー中に浸漬し（デッピン
グ）、その後直ちにセラミック粒子を該スラリーに付着
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、一方向凝固材及び単結晶材の精密鋳
造品は、従来一般に図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７′を前述の
方法で製作し、該鋳型７′を真空中のヒーター内で溶融
金属の融点以上の温度に加熱保持して、該鋳型７′中に
溶融金属を注入し、鋳型をヒーターから下方へ引き下げ
を制御しながら引き抜くことにより溶融金属を下方の一
方向から冷却、凝固させることにより製造されるのが一
般的である。なお１′はスタータ部、３′は単結晶鋳造
品を示す。
造品は、従来一般に図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７′を前述の
方法で製作し、該鋳型７′を真空中のヒーター内で溶融
金属の融点以上の温度に加熱保持して、該鋳型７′中に
溶融金属を注入し、鋳型をヒーターから下方へ引き下げ
を制御しながら引き抜くことにより溶融金属を下方の一
方向から冷却、凝固させることにより製造されるのが一
般的である。なお１′はスタータ部、３′は単結晶鋳造
品を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のことより一方向
凝固材又は単結晶材を製造するためには、鋳型が高温で
溶融金属を長時間保持する必要があり、高温で静荷重が
かかった状態で鋳型が割れたり、変形しないことが要求
される。
凝固材又は単結晶材を製造するためには、鋳型が高温で
溶融金属を長時間保持する必要があり、高温で静荷重が
かかった状態で鋳型が割れたり、変形しないことが要求
される。
【０００５】このため、一般に一方向凝固材及び単結晶
材の精密鋳造の鋳型には、スラリーの骨材及びスタッコ
イングのセラミック粒子とも高温で安定なアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3 ）が使用されているが、高温強度が十分ではな
く、一方向凝固材又は単結晶材の長大化が進むにつれ、
鋳造時の鋳型の割れによる溶融金属の流出が問題となっ
ている。
材の精密鋳造の鋳型には、スラリーの骨材及びスタッコ
イングのセラミック粒子とも高温で安定なアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3 ）が使用されているが、高温強度が十分ではな
く、一方向凝固材又は単結晶材の長大化が進むにつれ、
鋳造時の鋳型の割れによる溶融金属の流出が問題となっ
ている。
【０００６】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７′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
７′の重量が荷重として作用する為に、特に高温では鋳
型７′の強度が小さいこともあり、注湯後に鋳型７′が
破損し、溶湯が流出してしまうという不具合がある。
ち、図４（ａ）に示すような形状の鋳型７′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
７′の重量が荷重として作用する為に、特に高温では鋳
型７′の強度が小さいこともあり、注湯後に鋳型７′が
破損し、溶湯が流出してしまうという不具合がある。
【０００７】また、図４（ｂ）に示すようにアルミナ棒
又はアルミナ管１８等により鋳型を補強するものがある
が、この例の場合、アルミナ棒又はアルミナ管１８等と
鋳型７′の接合強度が弱く、鋳物重量が大きくなるとこ
のような手段では必ずしも十分でない。
又はアルミナ管１８等により鋳型を補強するものがある
が、この例の場合、アルミナ棒又はアルミナ管１８等と
鋳型７′の接合強度が弱く、鋳物重量が大きくなるとこ
のような手段では必ずしも十分でない。
【０００８】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７′を製作後、セレクタ部２′
の鋳型７′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１９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′の鋳型温度が十分上昇しない。
のセラミックシェル鋳型７′を製作後、セレクタ部２′
の鋳型７′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１９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′の鋳型温度が十分上昇しない。
【０００９】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。
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。
【００１０】なお、セラミックスラリーをシリカゾルと
するとともに骨材も溶融シリカとし、さらにスタッコイ
ングに用いるセラミック粒子をシリカ粒子とした場合に
は、鋳型は、鋳造時の鋳型の割れを防止するために十分
な高温強度が得られるが、焼成時の焼成収縮量が大き
く、また、焼成後の熱膨張量も大きいため、長大な製品
を製造するには十分な寸法精度が得られないという問題
がある。
するとともに骨材も溶融シリカとし、さらにスタッコイ
ングに用いるセラミック粒子をシリカ粒子とした場合に
は、鋳型は、鋳造時の鋳型の割れを防止するために十分
な高温強度が得られるが、焼成時の焼成収縮量が大き
く、また、焼成後の熱膨張量も大きいため、長大な製品
を製造するには十分な寸法精度が得られないという問題
がある。
【００１１】本発明は上記各不具合点を解消して、十分
な寸法精度を確保すると共に鋳造時の鋳型の破損を防止
し、鋳型の割れ発生に伴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。
な寸法精度を確保すると共に鋳造時の鋳型の破損を防止
し、鋳型の割れ発生に伴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。
【００１２】
【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請求項１記載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、該鋳型のスタータ部及び製品の接続部にそれぞれ突
起を設け、該突起部間に亘りワックスをコートした複数
本のセラミック柱を前記セレクタ部を囲むようにその外
周に取りつけ、これにデッピング及びスタッコイングを
施して所定厚さの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請求項１記載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、該鋳型のスタータ部及び製品の接続部にそれぞれ突
起を設け、該突起部間に亘りワックスをコートした複数
本のセラミック柱を前記セレクタ部を囲むようにその外
周に取りつけ、これにデッピング及びスタッコイングを
施して所定厚さの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。
【００１３】また請求項２記載の単結晶精密鋳造用鋳型
は、ワックス模型にデッピング及びスタッコイングを繰
返して製作する複数層のセラミックシェル層を積層した
精密鋳造用鋳型において、第３層目以降のシェル層を、
溶融シリカ粉末を骨材としコロイダルシリカをバインダ
としたスラリーと、組成比がＡｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝
２．５〜２．８となるように調整して合成したムライト
粒子を用いてシェル鋳型を構築することを特徴としてい
る。
は、ワックス模型にデッピング及びスタッコイングを繰
返して製作する複数層のセラミックシェル層を積層した
精密鋳造用鋳型において、第３層目以降のシェル層を、
溶融シリカ粉末を骨材としコロイダルシリカをバインダ
としたスラリーと、組成比がＡｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝
２．５〜２．８となるように調整して合成したムライト
粒子を用いてシェル鋳型を構築することを特徴としてい
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明の請求項１記載の発明
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。
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。
【００１５】まず図２に示す上方に突起部５があるスタ
ータ部１、ジグザグ形状のセレクタ部２、下方に突起部
６がある円柱状の単結晶鋳造品３をそれぞれ別々にワッ
クスで射出成形し、これを組立てると共に、突起部５，
６間に亘りセラミック柱４をセレクタ部２を囲むように
その外周に３〜４本取り付けて、図２に示す鋳造品形状
のワックス模型を構成した。これにより鋳型と一体構築
され、鋳型に内包されたセラミック柱を支柱としてセレ
クタ部の外周に配置することが可能となる。なお、セラ
ミック柱４はスラリーが付着しやすいようにワックスを
コートした。
ータ部１、ジグザグ形状のセレクタ部２、下方に突起部
６がある円柱状の単結晶鋳造品３をそれぞれ別々にワッ
クスで射出成形し、これを組立てると共に、突起部５，
６間に亘りセラミック柱４をセレクタ部２を囲むように
その外周に３〜４本取り付けて、図２に示す鋳造品形状
のワックス模型を構成した。これにより鋳型と一体構築
され、鋳型に内包されたセラミック柱を支柱としてセレ
クタ部の外周に配置することが可能となる。なお、セラ
ミック柱４はスラリーが付着しやすいようにワックスを
コートした。
【００１６】一方、溶融シリカ粉末を骨材とし、コロイ
ダルシリカをバインダとしたスラリー中に図２に示した
ワックス模型を浸漬し引き上げた後、直ちに該スラリー
が付着したワックス模型の表面に溶融シリカ粒子を付着
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）。
ダルシリカをバインダとしたスラリー中に図２に示した
ワックス模型を浸漬し引き上げた後、直ちに該スラリー
が付着したワックス模型の表面に溶融シリカ粒子を付着
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）。
【００１７】次に、溶融シリカ粉末を骨材とし、コロイ
ダルシリカをバインダとしたスラリー中に前記工程を行
ったワックス模型を浸漬し、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。
ダルシリカをバインダとしたスラリー中に前記工程を行
ったワックス模型を浸漬し、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。
【００１８】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と単結晶鋳造品３に接続
し合計で１０層の鋳型壁に内包されたセラミック柱４を
支柱として配置した構造を持つ鋳型７を構築した。
タ部２の外周に、スタータ部１と単結晶鋳造品３に接続
し合計で１０層の鋳型壁に内包されたセラミック柱４を
支柱として配置した構造を持つ鋳型７を構築した。
【００１９】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７
を大気雰囲気中にて８００℃で２時間焼成して、室温ま
で冷却して所定厚さのセラミックシェル鋳型を得たもの
である。
ブ中にてワックスを溶出し、ワックス溶出後の該鋳型７
を大気雰囲気中にて８００℃で２時間焼成して、室温ま
で冷却して所定厚さのセラミックシェル鋳型を得たもの
である。
【００２０】そして、本発明の請求項１記載の単結晶精
密鋳造用鋳型を用いることによって、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。
密鋳造用鋳型を用いることによって、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。
【００２１】なお、上記実施形態例では、セレクタ部２
の形状をジグザグについて示したが、本形状以外の公知
のものに、スパイラル（螺旋）あるいはライトアングル
がある。
の形状をジグザグについて示したが、本形状以外の公知
のものに、スパイラル（螺旋）あるいはライトアングル
がある。
【００２２】また、本例では、セラミックシェル鋳型７
は、骨材として溶融シリカを使用した場合について述べ
たが、ジルコン、ムライト及びアルミナを採用しても支
障なく、また、バインダとして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。
は、骨材として溶融シリカを使用した場合について述べ
たが、ジルコン、ムライト及びアルミナを採用しても支
障なく、また、バインダとして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】さらに、本例ではセラミック柱４としてい
るが、セラミック管を用いても支障はない。
るが、セラミック管を用いても支障はない。
【００２４】つぎに本発明の請求項２記載の発明の最良
と思われる実施の形態の一例を図５〜図７により説明す
る。
と思われる実施の形態の一例を図５〜図７により説明す
る。
【００２５】図５は本発明に係る３点曲げ試験片とその
製作用ワックス模型図、図６は同発明による産業用ガス
タービン動翼の斜視図、図７は同鋳造・凝固方法の模式
図である。
製作用ワックス模型図、図６は同発明による産業用ガス
タービン動翼の斜視図、図７は同鋳造・凝固方法の模式
図である。
【００２６】まず図５に示すようなワックス模型２２を
作製し、デッピング及びスタッコイングを繰返すことに
より、曲げ試験用の試験片２１を製作した。
作製し、デッピング及びスタッコイングを繰返すことに
より、曲げ試験用の試験片２１を製作した。
【００２７】このとき、積層される第１層及び第２層に
はコロイダルシリカをバインダとし溶融シリカを骨材と
したスラリーと平均粒径０．１ｍｍのアルミナ粒子を用
いた。
はコロイダルシリカをバインダとし溶融シリカを骨材と
したスラリーと平均粒径０．１ｍｍのアルミナ粒子を用
いた。
【００２８】また３層目以降は、本発明においてはコロ
イダルシリカをバインダとし、溶融シリカ粉末を骨材と
したスラリーと合成ムライト粒子からなるよう構成し
た。これに対し比較例はコロイダルシリカをバインダと
し、アルミナ粉末を骨材としたスラリーとアルミナ粒子
からなる一方向凝固材又は単結晶材の製造に一般に用い
られている構成を第３層以降に採用した。
イダルシリカをバインダとし、溶融シリカ粉末を骨材と
したスラリーと合成ムライト粒子からなるよう構成し
た。これに対し比較例はコロイダルシリカをバインダと
し、アルミナ粉末を骨材としたスラリーとアルミナ粒子
からなる一方向凝固材又は単結晶材の製造に一般に用い
られている構成を第３層以降に採用した。
【００２９】そして総積層数は８層とし、図５に示すよ
うに厚さは約１０ｍｍ、幅は２０ｍｍとした。
うに厚さは約１０ｍｍ、幅は２０ｍｍとした。
【００３０】なお、焼成温度は大気雰囲気中にて、本発
明の場合８００℃で２時間であり、比較例の場合は１５
００℃で２時間である。
明の場合８００℃で２時間であり、比較例の場合は１５
００℃で２時間である。
【００３１】これらの試験片を用いて、３点曲げにより
生型強度、ならびに１５００℃での静的荷重（最大応力
１．８ｋｇｆ／ｃｍ2 ）のクリープ変形量測定を実施し
た結果を図８に示す。
生型強度、ならびに１５００℃での静的荷重（最大応力
１．８ｋｇｆ／ｃｍ2 ）のクリープ変形量測定を実施し
た結果を図８に示す。
【００３２】図８より本発明の場合の生型強度は比較例
と同等以上であり、十分な鋳型構築性を有していること
を示している。
と同等以上であり、十分な鋳型構築性を有していること
を示している。
【００３３】一方、クリープ変形に関しては、比較例が
試験中に折損したのに対し、本発明の場合は変形量が小
さく、高温強度が高く鋳型の割れを低減できることを示
した。
試験中に折損したのに対し、本発明の場合は変形量が小
さく、高温強度が高く鋳型の割れを低減できることを示
した。
【００３４】また１５００℃で３時間焼成した場合の焼
成収縮量と焼成後の熱膨張量を測定した例を図９に示
す。本発明の場合と比較例は焼成収縮量、熱膨張量とも
同等であり、寸法精度への影響は小さいことを把握し
た。
成収縮量と焼成後の熱膨張量を測定した例を図９に示
す。本発明の場合と比較例は焼成収縮量、熱膨張量とも
同等であり、寸法精度への影響は小さいことを把握し
た。
【００３５】図６に示す産業用ガスタービンの長大動翼
２３の一方向凝固化の精密鋳造試験を実施した、鋳型材
料は、上記本発明の例にて製作し、シェル鋳型の合計積
層数は１３層（厚さ約１５ｍｍ）とした。
２３の一方向凝固化の精密鋳造試験を実施した、鋳型材
料は、上記本発明の例にて製作し、シェル鋳型の合計積
層数は１３層（厚さ約１５ｍｍ）とした。
【００３６】その後、加熱及び加圧可能なオートクレー
ブ中でワックスを溶出し、ワックス溶出後の該鋳型を大
気雰囲気中で８００℃２時間で焼成して室温まで冷却し
て所定厚さのセラミックシェル鋳型を得ている。
ブ中でワックスを溶出し、ワックス溶出後の該鋳型を大
気雰囲気中で８００℃２時間で焼成して室温まで冷却し
て所定厚さのセラミックシェル鋳型を得ている。
【００３７】本発明において溶融シリカ粉末を骨材と
し、コロイダルシリカをバインダとしたスラリーとする
ことにより、乾燥後の生型強度が確保でき、焼成時の焼
成温度を低くすることが可能となり、高温時の高い結合
強度が実現する。
し、コロイダルシリカをバインダとしたスラリーとする
ことにより、乾燥後の生型強度が確保でき、焼成時の焼
成温度を低くすることが可能となり、高温時の高い結合
強度が実現する。
【００３８】上記特性が得られる理由は、バインダはコ
ロイダル状のシリカ（ＳｉＯ2 ）であるとともに骨材も
アモルファス状のシリカと、共に結合性の高い同一成分
からなることによる。
ロイダル状のシリカ（ＳｉＯ2 ）であるとともに骨材も
アモルファス状のシリカと、共に結合性の高い同一成分
からなることによる。
【００３９】ここで従来の骨材にアルミナを使用した場
合には、高い結合強度を得るために１５００℃程度の焼
成温度を必要とするのに対し、本発明では８００℃程度
の焼成温度で十分であり、焼成後降温時の鋳型の熱収縮
に伴う歪を低く抑えることが可能で、歪による鋳型の割
れ発生防止にも効果がある。
合には、高い結合強度を得るために１５００℃程度の焼
成温度を必要とするのに対し、本発明では８００℃程度
の焼成温度で十分であり、焼成後降温時の鋳型の熱収縮
に伴う歪を低く抑えることが可能で、歪による鋳型の割
れ発生防止にも効果がある。
【００４０】また、本発明において、スタッコイングに
用いるムライト粒子の組成をＡｌ2Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝
２．５〜２．８と限定した理由は、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ
2 ＞２．８であるとＡｌ2 Ｏ3 リッチとなり、シリカ成
分が主体であるスラリーとのぬれ性及び結合強度に十分
な値が得られず鋳型強度が低下する。一方、Ａｌ2 Ｏ3
／ＳｉＯ2 ＜２．５では、ムライト粒子そのものの高温
強度が不足し、結果として鋳型強度が低下するためであ
る。
用いるムライト粒子の組成をＡｌ2Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝
２．５〜２．８と限定した理由は、Ａｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ
2 ＞２．８であるとＡｌ2 Ｏ3 リッチとなり、シリカ成
分が主体であるスラリーとのぬれ性及び結合強度に十分
な値が得られず鋳型強度が低下する。一方、Ａｌ2 Ｏ3
／ＳｉＯ2 ＜２．５では、ムライト粒子そのものの高温
強度が不足し、結果として鋳型強度が低下するためであ
る。
【００４１】なお、本発明による鋳型は焼成時の焼成収
縮量と焼成後の熱膨張量が従来の鋳型と同等であり、十
分な寸法精度の確保ができる。
縮量と焼成後の熱膨張量が従来の鋳型と同等であり、十
分な寸法精度の確保ができる。
【００４２】また、鋳型の強度の確保は３層目以降で行
なうので１〜２層については強度対策を省略している。
そして１〜２層目については、３層目以降との熱膨張差
が大きくならないよう注意しながら、鋳物との反応を考
慮し、鋳物の材質に応じてシェル層の成分を変化させる
必要がある。
なうので１〜２層については強度対策を省略している。
そして１〜２層目については、３層目以降との熱膨張差
が大きくならないよう注意しながら、鋳物との反応を考
慮し、鋳物の材質に応じてシェル層の成分を変化させる
必要がある。
【００４３】
【実施例】つぎに本発明の請求項１記載の単結晶精密鋳
造用鋳型を使用した鋳造作業の実施例を図３に基づいて
説明する。
造用鋳型を使用した鋳造作業の実施例を図３に基づいて
説明する。
【００４４】前述構成よりなる本発明の請求項１記載の
発明の鋳型７を図３に示すように、水冷板８の上に設置
し、真空チャンバ１６中の加熱炉９で該鋳型７を約１５
５０℃に加熱した後、溶解炉１１にて溶解したニッケル
基の溶融合金１２を湯口１０を介して約１５５０℃で鋳
型内に注入し、昇降軸１７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。
発明の鋳型７を図３に示すように、水冷板８の上に設置
し、真空チャンバ１６中の加熱炉９で該鋳型７を約１５
５０℃に加熱した後、溶解炉１１にて溶解したニッケル
基の溶融合金１２を湯口１０を介して約１５５０℃で鋳
型内に注入し、昇降軸１７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。
【００４５】この結果、鋳型７、特にセレクタ部２の鋳
型の破損もなく、良好な単結晶材（鋳造品３）を得るこ
とができた。
型の破損もなく、良好な単結晶材（鋳造品３）を得るこ
とができた。
【００４６】なお図３中、１３は放熱防止板、１４は水
冷コイル、１５は仕切りバルブを示す。
冷コイル、１５は仕切りバルブを示す。
【００４７】つぎに本発明の請求項２記載の発明の精密
鋳造用鋳型を使用した鋳造作業の実施例を図７に基づい
て説明する。
鋳造用鋳型を使用した鋳造作業の実施例を図７に基づい
て説明する。
【００４８】前記構成よりなる請求項２記載の本発明鋳
型を図７に示すように、水冷板８の上に設置し、真空チ
ャンバ１６中の加熱炉９で該鋳型を約１４５０℃に加熱
した後、溶解炉１１で溶解したニッケル基の溶融合金１
２を、湯口を介して約１５００℃で鋳型内に注入し、昇
降軸１７によって鋳物及び鋳型を毎時２００ｍｍないし
３００ｍｍで引き下げながら鋳物を凝固させた。
型を図７に示すように、水冷板８の上に設置し、真空チ
ャンバ１６中の加熱炉９で該鋳型を約１４５０℃に加熱
した後、溶解炉１１で溶解したニッケル基の溶融合金１
２を、湯口を介して約１５００℃で鋳型内に注入し、昇
降軸１７によって鋳物及び鋳型を毎時２００ｍｍないし
３００ｍｍで引き下げながら鋳物を凝固させた。
【００４９】この結果、鋳型の破損もなく、良好な一方
向凝固材の産業用ガスタービン動翼２３を得ることがで
きた。
向凝固材の産業用ガスタービン動翼２３を得ることがで
きた。
【００５０】なお、図中、１はスタータ部、１３は放熱
防止板、１４は水冷コイル、１５は仕切りバルブを示
す。
防止板、１４は水冷コイル、１５は仕切りバルブを示
す。
【００５１】
（１）一方向凝固材又は単結晶材（精密鋳造品）を製造
するに当り、従来は長大化すると鋳型が破損し、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、良好な一方向凝固材又は単結晶材を
製造することが可能となった。
するに当り、従来は長大化すると鋳型が破損し、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、良好な一方向凝固材又は単結晶材を
製造することが可能となった。
【００５２】（２）特に鋳物重量が数ｋｇの大型単結晶
材や、２０ｋｇを越える大型一方向凝固材では、この重
量のために鋳型の破損防止が困難であったが、本発明に
より歩留りの低下や凝固・冷却時間の増大をまねくこと
なく解決された。
材や、２０ｋｇを越える大型一方向凝固材では、この重
量のために鋳型の破損防止が困難であったが、本発明に
より歩留りの低下や凝固・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例に係るワックス模型
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断面図である。
【図２】図１におけるワックス模型を示し、（ａ）は側
面図、（ｂ）は正面図である。
面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】同鋳型を使用した鋳造、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
精密鋳造用鋳型の代表例の各断面図である。
精密鋳造用鋳型の代表例の各断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態の一例に係る３点曲げ
試験片とその製作用ワックス模型図である。
試験片とその製作用ワックス模型図である。
【図６】同鋳型で製作される産業用ガスタービン動翼の
斜視図である。
斜視図である。
【図７】同鋳型を使用した鋳造・凝固方法の模式図であ
る。
る。
【図８】同鋳型を使用した３点曲げ試験及び高温クリー
プたわみ試験の結果図である。
プたわみ試験の結果図である。
【図９】同鋳型における焼成収縮量と熱膨張量の測定結
果図である。
果図である。
１ スタータ部 ２ セレクタ部 ３ 単結晶鋳造品 ４ セラミック柱 ５ スタータ側突起部 ６ 鋳造品側突起部 ７ セラミックシェル鋳型 ８ 水冷板 ９ 加熱炉 １０ 湯口 １１ 溶解炉 １２ 溶融合金 １３ 放熱防止板 １４ 水冷コイル １５ 仕切りバルブ １６ 真空チャンバ １７ 昇降軸 ２１ 曲げ試験用鋳型試験片 ２２ 試験片製作用ワックス模型 ２３ 産業用ガスタービン動翼
Claims (2)
- 【請求項１】 セレクタを有する単結晶精密鋳造用鋳型
において、該鋳型のスタータ部及び製品の接続部にそれ
ぞれ突起を設け、該突起部間に亘りワックスをコートし
た複数本のセラミック柱を前記セレクタ部を囲むように
その外周に取りつけ、これにデッピング及びスタッコイ
ングを施して所定厚さの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。 - 【請求項２】 ワックス模型にデッピング及びスタッコ
イングを繰返して一方向凝固材又は単結晶材を製造する
複数層のセラミックシェル層を積層した精密鋳造用鋳型
において、第３層目以降のシェル層を、溶融シリカ粉末
を骨材としコロイダルシリカをバインダとしたスラリー
と、組成比がＡｌ2 Ｏ3 ／ＳｉＯ2 ＝２．５〜２．８と
なるように調整して合成したムライト粒子を用いて構築
することを特徴とする高温クリープ強度に優れた単結晶
精密鋳造用鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32337096A JPH1034280A (ja) | 1996-05-24 | 1996-11-20 | 単結晶精密鋳造用鋳型 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15185796 | 1996-05-24 | ||
| JP8-151857 | 1996-05-24 | ||
| JP32337096A JPH1034280A (ja) | 1996-05-24 | 1996-11-20 | 単結晶精密鋳造用鋳型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1034280A true JPH1034280A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=26480966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32337096A Withdrawn JPH1034280A (ja) | 1996-05-24 | 1996-11-20 | 単結晶精密鋳造用鋳型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1034280A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005153021A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-16 | Howmet Research Corp | 強化されたシェルモールド及び該シェルモールドの製造方法 |
| JP2012206124A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鋳造装置及び方法 |
| CN102794402A (zh) * | 2012-08-21 | 2012-11-28 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具 |
| JP2013031882A (ja) * | 2012-11-15 | 2013-02-14 | Itochu Ceratech Corp | 精密鋳造用鋳型製造のためのバックアップスタッコ材及びその製造方法並びにそれを用いて得られた精密鋳造用鋳型 |
| CN104070138A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-01 | 江苏大学 | 一种用于螺旋选晶器的模具及其制造方法 |
| 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 |
| 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 |
| CN107243590A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-10-13 | 西安交通大学 | 一种面向单晶高温合金零件的陶瓷铸型制备方法 |
| US10399143B2 (en) | 2014-07-01 | 2019-09-03 | Rolls-Royce Plc | Component casting |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP32337096A patent/JPH1034280A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040203 |