JPH1080747A - 内部補強部材を有するセラミック製中子 - Google Patents
内部補強部材を有するセラミック製中子Info
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- JPH1080747A JPH1080747A JP9181921A JP18192197A JPH1080747A JP H1080747 A JPH1080747 A JP H1080747A JP 9181921 A JP9181921 A JP 9181921A JP 18192197 A JP18192197 A JP 18192197A JP H1080747 A JPH1080747 A JP H1080747A
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービン部品の鋳造に使用されるセラミック
製中子の構造的安定性を改善する。 【解決手段】 約２６００°Ｆより高い温度で構造的安
定性を有する材料で構成された、例えば棒または管の形
の少なくとも１本の細長の補強部材（６４、６６、６
８、７０、７２、７４）が、セラミック製中子（３２）
の所望の部分（３４、３６、３８、４０、４２、４４）
中に組み込まれる。セラミック製中子を形成するには、
所定の幾何学的形状を持つダイを用意し、タービン部品
の内部空間に対応する前記ダイの１つ以上の領域の中に
細長の補強部材を挿入し、前記補強部材を実質的に取り
囲むようにセラミックのスラリを前記ダイの中に注入
し、前記セラミックのスラリを焼成して硬化させる。
製中子の構造的安定性を改善する。 【解決手段】 約２６００°Ｆより高い温度で構造的安
定性を有する材料で構成された、例えば棒または管の形
の少なくとも１本の細長の補強部材（６４、６６、６
８、７０、７２、７４）が、セラミック製中子（３２）
の所望の部分（３４、３６、３８、４０、４２、４４）
中に組み込まれる。セラミック製中子を形成するには、
所定の幾何学的形状を持つダイを用意し、タービン部品
の内部空間に対応する前記ダイの１つ以上の領域の中に
細長の補強部材を挿入し、前記補強部材を実質的に取り
囲むようにセラミックのスラリを前記ダイの中に注入
し、前記セラミックのスラリを焼成して硬化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に鋳造プロセス
で用いられるセラミック製中子の構成に関するものであ
り、更に詳しくは内部冷却通路を持つガスタービン羽根
およびノズルの鋳造の際に用いられるセラミック製中子
に関するものである。
で用いられるセラミック製中子の構成に関するものであ
り、更に詳しくは内部冷却通路を持つガスタービン羽根
およびノズルの鋳造の際に用いられるセラミック製中子
に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】セラミック製中子はガスタービンの高温
部分内に使用される動翼（ｂｕｃｋｅｔ）およびノズル
の翼（ａｉｒｆｏｉｌ）部分の中の空洞部および通路を
形成するために使用される。典型的には、例えばタービ
ン第１段の動翼内の冷却通路は、ときには第２段の動翼
内の冷却通路も、蛇行する幾何学的形状を有する。この
蛇行する幾何学的形状は、翼の根元部および先端部の両
方に１８０°の方向変換部を含む。翼の先端部における
１８０°の方向変換部は一般に翼の外側で支持されてい
る。他方、翼の根元部における方向変換部は、一般に小
さな円錐形または同様な幾何学的形状のクロスタイ（ｃ
ｒｏｓｓ−ｔｉｅ）によって支持されており、クロスタ
イはその一端が根元部の方向変換部に取り付けられ、反
対側の端がタービン動翼シャンク内の冷却材供給通路お
よび／または出口通路に取り付けられている。従って、
セラミック製中子は、本質的に、動翼の複雑な内部冷却
通路に一致する形状を有する固体である。中子は鋳型の
中に配置され、その後、動翼を形成するために溶融金属
が鋳型の中へ注入される。中子を保持している鋳型は、
その中に溶融金属を入れるセラミック製シェルで構成さ
れ、このシェルは部品の外面形状を形成し、且つ鋳造し
ている部分内にセラミック製中子を固定する。
部分内に使用される動翼（ｂｕｃｋｅｔ）およびノズル
の翼（ａｉｒｆｏｉｌ）部分の中の空洞部および通路を
形成するために使用される。典型的には、例えばタービ
ン第１段の動翼内の冷却通路は、ときには第２段の動翼
内の冷却通路も、蛇行する幾何学的形状を有する。この
蛇行する幾何学的形状は、翼の根元部および先端部の両
方に１８０°の方向変換部を含む。翼の先端部における
１８０°の方向変換部は一般に翼の外側で支持されてい
る。他方、翼の根元部における方向変換部は、一般に小
さな円錐形または同様な幾何学的形状のクロスタイ（ｃ
ｒｏｓｓ−ｔｉｅ）によって支持されており、クロスタ
イはその一端が根元部の方向変換部に取り付けられ、反
対側の端がタービン動翼シャンク内の冷却材供給通路お
よび／または出口通路に取り付けられている。従って、
セラミック製中子は、本質的に、動翼の複雑な内部冷却
通路に一致する形状を有する固体である。中子は鋳型の
中に配置され、その後、動翼を形成するために溶融金属
が鋳型の中へ注入される。中子を保持している鋳型は、
その中に溶融金属を入れるセラミック製シェルで構成さ
れ、このシェルは部品の外面形状を形成し、且つ鋳造し
ている部分内にセラミック製中子を固定する。
【０００３】セラミック製中子を形成するには、冷却通
路の幾何学的形状を持つダイ（ｄｉｅ）を製作し、その
ダイの中に所望の組成物のスラリを注入する。次いで、
この「グリーン」材料すなわち未焼結の材料を焼成し
て、セラミックをキュアし、安定で頑丈な中子を作る。
勿論、セラミック製中子の幾何学的形状および該中子が
鋳型内で曝される条件は、中子の構造的安定性を維持す
るための重要な考慮事項である。例えば、ある特定のガ
スタービンノズルおよび動翼用の翼の長さはほぼ６イン
チ乃至１２インチ以上の範囲にあり、その翼に対する冷
却用の幾何学的形状では中子の安定性が要求される。典
型的には、セラミック製中子の組成物は、長期間にわた
って中位の高温下で構造的完全性を達成するように定め
られる。しかしながら鋳造の際、セラミック製中子は２
７００°Ｆもの高温になることのある溶融金属に曝され
る。例えば柱状または単結晶粒組織のいずれかを生じる
金属の方向性凝固では、炉からの引出し速度を非常に遅
くすることが必要である。この遅い速度では、セラミッ
ク製中子が長時間にわたって非常に高い温度に曝される
ことになる。これらの条件下では、セラミック製中子は
その構造的安定性を失う傾向があり、それ自身の重みに
より変形する。この現象はスランプ（ｓｌｕｍｐｉｎ
ｇ）と呼ばれており、鋳型と中子との間の最終製品壁厚
に望ましくない変化を生じさせる。この問題は、より高
温の注湯温度およびより長い引出し温度が必要な最新の
ニッケル基超合金を使用する場合にも関係する。
路の幾何学的形状を持つダイ（ｄｉｅ）を製作し、その
ダイの中に所望の組成物のスラリを注入する。次いで、
この「グリーン」材料すなわち未焼結の材料を焼成し
て、セラミックをキュアし、安定で頑丈な中子を作る。
勿論、セラミック製中子の幾何学的形状および該中子が
鋳型内で曝される条件は、中子の構造的安定性を維持す
るための重要な考慮事項である。例えば、ある特定のガ
スタービンノズルおよび動翼用の翼の長さはほぼ６イン
チ乃至１２インチ以上の範囲にあり、その翼に対する冷
却用の幾何学的形状では中子の安定性が要求される。典
型的には、セラミック製中子の組成物は、長期間にわた
って中位の高温下で構造的完全性を達成するように定め
られる。しかしながら鋳造の際、セラミック製中子は２
７００°Ｆもの高温になることのある溶融金属に曝され
る。例えば柱状または単結晶粒組織のいずれかを生じる
金属の方向性凝固では、炉からの引出し速度を非常に遅
くすることが必要である。この遅い速度では、セラミッ
ク製中子が長時間にわたって非常に高い温度に曝される
ことになる。これらの条件下では、セラミック製中子は
その構造的安定性を失う傾向があり、それ自身の重みに
より変形する。この現象はスランプ（ｓｌｕｍｐｉｎ
ｇ）と呼ばれており、鋳型と中子との間の最終製品壁厚
に望ましくない変化を生じさせる。この問題は、より高
温の注湯温度およびより長い引出し温度が必要な最新の
ニッケル基超合金を使用する場合にも関係する。
【０００４】セラミック組成物には、非可逆相変化時に
非常に硬く且つ安定な構造を生じるものがあり、これは
鋳造の際のスランプが最小である。しかし、これらの組
成物に伴う問題は、通常の中子除去プロセスがうまく働
かないことである。リーチング（ｌｅａｃｈｉｎｇ）が
利用できる唯一の非破壊中子除去技術であるので、鋳物
から硬くて安定な中子を取り除くための実行可能なプロ
セスはない。
非常に硬く且つ安定な構造を生じるものがあり、これは
鋳造の際のスランプが最小である。しかし、これらの組
成物に伴う問題は、通常の中子除去プロセスがうまく働
かないことである。リーチング（ｌｅａｃｈｉｎｇ）が
利用できる唯一の非破壊中子除去技術であるので、鋳物
から硬くて安定な中子を取り除くための実行可能なプロ
セスはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、翼ま
たは翼形部品（具体的には、必ずしもこれに限定されな
いが、タービン動翼およびノズル）内のセラミック製中
子の効果的な補強を達成し、しかもコスト有効度の高い
中子除去法を提供することである。
たは翼形部品（具体的には、必ずしもこれに限定されな
いが、タービン動翼およびノズル）内のセラミック製中
子の効果的な補強を達成し、しかもコスト有効度の高い
中子除去法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、セラミ
ック製中子の内部に補強部材が設けられ、該補強部材
は、ガスタービン高温部分用部品に用いられる合金を溶
融させる高温（２６００°Ｆより高い温度）で且つ金属
の所望の結晶構造を得るのに必要な時間にわたって構造
的安定性を有する材料で作られる。補強部材の幾何学的
形状は、鋳造プロセスが完了した後で部品内の利用可能
な開口から取り除くことの出来るほどに小さくされる。
ック製中子の内部に補強部材が設けられ、該補強部材
は、ガスタービン高温部分用部品に用いられる合金を溶
融させる高温（２６００°Ｆより高い温度）で且つ金属
の所望の結晶構造を得るのに必要な時間にわたって構造
的安定性を有する材料で作られる。補強部材の幾何学的
形状は、鋳造プロセスが完了した後で部品内の利用可能
な開口から取り除くことの出来るほどに小さくされる。
【０００７】補強部材は任意の適当な断面形状を有する
補強棒で構成でき、補強棒には、セラミックへの付着を
よくするために又補強部材自身の支持をよくするために
（コンクリートを補強するための「鉄筋」と同様に）外
部リッジ（ｒｉｄｇｅ）を設けてもよい。インベストメ
ント鋳造法において部品の蝋複製品を作るために中子が
蝋注入ダイの中に配置されるのと同様なやり方で、補強
棒は中子用ダイの中に配置され、そしてセラミックのス
ラリが注入される。
補強棒で構成でき、補強棒には、セラミックへの付着を
よくするために又補強部材自身の支持をよくするために
（コンクリートを補強するための「鉄筋」と同様に）外
部リッジ（ｒｉｄｇｅ）を設けてもよい。インベストメ
ント鋳造法において部品の蝋複製品を作るために中子が
蝋注入ダイの中に配置されるのと同様なやり方で、補強
棒は中子用ダイの中に配置され、そしてセラミックのス
ラリが注入される。
【０００８】補強部材または補強棒は断面が所望の形状
の通路よりも小さく、且つ動翼の先端部の開口よりも小
さい。これは、補強部材の周りに通常のセラミック組成
物を注入するため、および開口を介しての物理的除去ま
たは化学的リーチングを含む従来の除去技術を使用した
中子除去プロセスが完了した後の補強部材の除去を容易
にするためである。
の通路よりも小さく、且つ動翼の先端部の開口よりも小
さい。これは、補強部材の周りに通常のセラミック組成
物を注入するため、および開口を介しての物理的除去ま
たは化学的リーチングを含む従来の除去技術を使用した
中子除去プロセスが完了した後の補強部材の除去を容易
にするためである。
【０００９】前に述べたように、補強部材は、溶融金属
注入温度で構造的剛性を維持する材料で作られる。適当
な材料としては、アルミナ、石英、モリブデン、タング
ステン、または炭化タングステンが挙げられる。本発明
の一面では、中空のタービン部品の鋳造に使用されるセ
ラミック製中子の構造的安定性を改善する方法が提供さ
れる。該方法は、ａ）タービン部品の内部空間に対応す
る形状を持つセラミック製中子を作るための所定の幾何
学的形状を持つダイを用意する工程、ｂ）前記タービン
部品の内部空間に対応する前記ダイの１つ以上の内部領
域の中に細長の補強部材を挿入する工程、ｃ）前記補強
部材を実質的に取り囲むようにセラミックのスラリを前
記ダイの中に注入する工程、およびｄ）前記セラミック
のスラリを焼成して、硬化したセラミック製中子を形成
する工程を有する。
注入温度で構造的剛性を維持する材料で作られる。適当
な材料としては、アルミナ、石英、モリブデン、タング
ステン、または炭化タングステンが挙げられる。本発明
の一面では、中空のタービン部品の鋳造に使用されるセ
ラミック製中子の構造的安定性を改善する方法が提供さ
れる。該方法は、ａ）タービン部品の内部空間に対応す
る形状を持つセラミック製中子を作るための所定の幾何
学的形状を持つダイを用意する工程、ｂ）前記タービン
部品の内部空間に対応する前記ダイの１つ以上の内部領
域の中に細長の補強部材を挿入する工程、ｃ）前記補強
部材を実質的に取り囲むようにセラミックのスラリを前
記ダイの中に注入する工程、およびｄ）前記セラミック
のスラリを焼成して、硬化したセラミック製中子を形成
する工程を有する。
【００１０】本発明の別の一面では、高温ガスタービン
部品鋳造プロセスで使用されるセラミック製中子が提供
される。該セラミック製中子は、ガスタービン部品の内
部通路に対応する幾何学的形状を持つセラミック本体、
および前記セラミック本体の中に組み込まれた少なくと
も１本の細長の補強部材（棒または管）を有し、前記補
強部材（棒または管）は約２６００°Ｆより高い温度で
構造的安定性を有する材料で構成されている。
部品鋳造プロセスで使用されるセラミック製中子が提供
される。該セラミック製中子は、ガスタービン部品の内
部通路に対応する幾何学的形状を持つセラミック本体、
および前記セラミック本体の中に組み込まれた少なくと
も１本の細長の補強部材（棒または管）を有し、前記補
強部材（棒または管）は約２６００°Ｆより高い温度で
構造的安定性を有する材料で構成されている。
【００１１】本発明の更に別の一面では、ガスタービン
部品の内部通路に対応する形状を持つセラミック製中子
を鋳造用ダイの中に挿入し、該ダイの中に溶融金属を注
入し、該溶融金属を凝固させて、前記セラミック製中子
を取り除くことを含む、内部通路を有するガスタービン
部品を鋳造する方法が提供される。該方法では、溶融金
属を注入し凝固させる際の中子の構造的安定性を改善す
るために、セラミック製中子の中に少なくとも１つの補
強部材を組み込むことを含む。
部品の内部通路に対応する形状を持つセラミック製中子
を鋳造用ダイの中に挿入し、該ダイの中に溶融金属を注
入し、該溶融金属を凝固させて、前記セラミック製中子
を取り除くことを含む、内部通路を有するガスタービン
部品を鋳造する方法が提供される。該方法では、溶融金
属を注入し凝固させる際の中子の構造的安定性を改善す
るために、セラミック製中子の中に少なくとも１つの補
強部材を組み込むことを含む。
【００１２】本発明のその他の目的および利点は、以下
の説明から明らかになろう。
の説明から明らかになろう。
【００１３】
【発明の最良の実施の形態】図１には、公知の構成のタ
ービン動翼１０が示されている。タービン動翼１０は、
シャンク１６をタービン流路の高温ガスから封止するプ
ラットフォーム１４に取り付けられた翼１２を含む。シ
ャンク１６は一体の前側カバープレート１８および後側
カバープレート２０によって覆われている。いわゆる天
使のウイング２２、２４および２６が翼車の空洞部の封
止を行う。動翼は通常のダブテール２８によってタービ
ン・ロータ・ディスク（図示していない）に取り付けら
れる。動翼の用途によっては、ダブテールの底部突起の
下に、空気または蒸気のような冷却材を進入および排出
するための付属手段が使用される。上述の動翼は典型的
な第１段のガスタービン動翼であるが、第１段のノズ
ル、第２段のノズル、第２段の動翼などの他の部品も本
発明によるセラミック製中子を利用できることが理解さ
れよう。
ービン動翼１０が示されている。タービン動翼１０は、
シャンク１６をタービン流路の高温ガスから封止するプ
ラットフォーム１４に取り付けられた翼１２を含む。シ
ャンク１６は一体の前側カバープレート１８および後側
カバープレート２０によって覆われている。いわゆる天
使のウイング２２、２４および２６が翼車の空洞部の封
止を行う。動翼は通常のダブテール２８によってタービ
ン・ロータ・ディスク（図示していない）に取り付けら
れる。動翼の用途によっては、ダブテールの底部突起の
下に、空気または蒸気のような冷却材を進入および排出
するための付属手段が使用される。上述の動翼は典型的
な第１段のガスタービン動翼であるが、第１段のノズ
ル、第２段のノズル、第２段の動翼などの他の部品も本
発明によるセラミック製中子を利用できることが理解さ
れよう。
【００１４】ここで図２を参照すると、製造途中の動翼
が簡略化して示されている。図中の外側の破線３０は鋳
型の内部表面を表し、またセラミック製中子が参照数字
３２で指示されている。セラミック製中子は完成した動
翼内の冷却通路を画成し、またセラミック製中子の種々
の部分と鋳型との間の残りの空間は動翼の鋳造の際に溶
融金属で充たされることが理解されよう。セラミック製
中子によって画成される内部冷却通路は一般的に蛇行し
た構成を有し、流れが内向きおよび外向きの半径方向通
路部分３４、３６、３８、４０、４２および４４を含ん
でいる。通路３４および３６は、翼部分の先端部に位置
するＵ字形湾曲部４６によって連結されている。翼の内
側および外側部分には同様なＵ字形湾曲部４８、５０、
５２および５４が形成されている。セラミック製中子の
いわゆる根元の方向変換部（４８および５２）は、最終
的に冷却材の翼内部への入口通路または出口通路を形成
する中子の部分６０および６２まで延在する（従って、
該部分に接続された）クロスタイ５６および５８によっ
て支持されている。クロスタイ５６および５８は大体砂
時計の形状を有するものとして図示されているが、その
他の断面形状を有するものも同様に用いることが出来
る。
が簡略化して示されている。図中の外側の破線３０は鋳
型の内部表面を表し、またセラミック製中子が参照数字
３２で指示されている。セラミック製中子は完成した動
翼内の冷却通路を画成し、またセラミック製中子の種々
の部分と鋳型との間の残りの空間は動翼の鋳造の際に溶
融金属で充たされることが理解されよう。セラミック製
中子によって画成される内部冷却通路は一般的に蛇行し
た構成を有し、流れが内向きおよび外向きの半径方向通
路部分３４、３６、３８、４０、４２および４４を含ん
でいる。通路３４および３６は、翼部分の先端部に位置
するＵ字形湾曲部４６によって連結されている。翼の内
側および外側部分には同様なＵ字形湾曲部４８、５０、
５２および５４が形成されている。セラミック製中子の
いわゆる根元の方向変換部（４８および５２）は、最終
的に冷却材の翼内部への入口通路または出口通路を形成
する中子の部分６０および６２まで延在する（従って、
該部分に接続された）クロスタイ５６および５８によっ
て支持されている。クロスタイ５６および５８は大体砂
時計の形状を有するものとして図示されているが、その
他の断面形状を有するものも同様に用いることが出来
る。
【００１５】図２はまた、セラミック製中子の部分３６
および３８のほぼ全長にわたって延在する一対の補強部
材すなわち中実の棒６５および６６を示している。図３
に示されるように、これらの棒の内の１つは長方形の横
断面を有しているが、他の形状も利用することができ
る。図２には図面を簡単にするためにただ２本の補強部
材しか示していないが、例えば、図３に示されているよ
うに、補強部材６５および６６の他に補強部材６８、７
０、７２および７４を追加して、セラミック製中子の各
々の部分３４、３６、３８、４０、４２および４４に１
つずつ補強部材を設けることが出来ることに留意された
い。補強部材の横断面形状は通路毎に変えてもよく、図
３では補強部材は横断面が長方形のものと円形のものが
示されている。
および３８のほぼ全長にわたって延在する一対の補強部
材すなわち中実の棒６５および６６を示している。図３
に示されるように、これらの棒の内の１つは長方形の横
断面を有しているが、他の形状も利用することができ
る。図２には図面を簡単にするためにただ２本の補強部
材しか示していないが、例えば、図３に示されているよ
うに、補強部材６５および６６の他に補強部材６８、７
０、７２および７４を追加して、セラミック製中子の各
々の部分３４、３６、３８、４０、４２および４４に１
つずつ補強部材を設けることが出来ることに留意された
い。補強部材の横断面形状は通路毎に変えてもよく、図
３では補強部材は横断面が長方形のものと円形のものが
示されている。
【００１６】図２には更に、クロスタイ５６および５８
の中にそれぞれ延在する付加的な補強部材７６および７
８が示されている。この様に、特定の動翼および／また
はノズルの用途に応じて、上述したような補強部材を、
セラミック製中子の任意のまたは全ての蛇行する冷却通
路部分および／または中子のクロスタイ５６および５８
に設けることができる。
の中にそれぞれ延在する付加的な補強部材７６および７
８が示されている。この様に、特定の動翼および／また
はノズルの用途に応じて、上述したような補強部材を、
セラミック製中子の任意のまたは全ての蛇行する冷却通
路部分および／または中子のクロスタイ５６および５８
に設けることができる。
【００１７】前に述べたように、補強部材は高い溶融金
属注入温度で構造的安定性を維持する材料で作るべきで
あり、その材料としては、アルミナ、石英、モリブデ
ン、タングステンまたは炭化タングステンが適してお
り、現時点ではアルミナが最も好ましい材料である。補
強部材は中空の管で構成してもよく、強度を増すため
に、モリブデン、炭化タングステンまたは鋳造プロセス
の際に相変化を受けて硬くなる他のセラミック組成物を
管の内部に充填することができる。勿論、中空の補強部
材を使用する場合、中子用ダイの中にセラミック材料を
注入する前に補強部材の両端を封止する。
属注入温度で構造的安定性を維持する材料で作るべきで
あり、その材料としては、アルミナ、石英、モリブデ
ン、タングステンまたは炭化タングステンが適してお
り、現時点ではアルミナが最も好ましい材料である。補
強部材は中空の管で構成してもよく、強度を増すため
に、モリブデン、炭化タングステンまたは鋳造プロセス
の際に相変化を受けて硬くなる他のセラミック組成物を
管の内部に充填することができる。勿論、中空の補強部
材を使用する場合、中子用ダイの中にセラミック材料を
注入する前に補強部材の両端を封止する。
【００１８】セラミック製中子の形成の際に、セラミッ
ク製中子形成用のダイの中に上述の補強部材を配置して
保持するやり方は、当業者に知られた方法を用いればよ
く、従ってここでは詳しく説明しない。中子形成用のダ
イの中にセラミックのスラリを注入した後、その材料を
焼成してセラミックをキュアすることにより、安定で頑
丈な中子が作られる。このセラミック製中子を鋳型の中
に配置すれば、動翼を形成するために溶融金属材料を注
入するための準備が整う。
ク製中子形成用のダイの中に上述の補強部材を配置して
保持するやり方は、当業者に知られた方法を用いればよ
く、従ってここでは詳しく説明しない。中子形成用のダ
イの中にセラミックのスラリを注入した後、その材料を
焼成してセラミックをキュアすることにより、安定で頑
丈な中子が作られる。このセラミック製中子を鋳型の中
に配置すれば、動翼を形成するために溶融金属材料を注
入するための準備が整う。
【００１９】補強部材として利用されるアルミナを含む
特定の材料では、補強部材の熱膨張によってはセラミッ
ク製中子に亀裂が生じるという問題がある。この問題を
軽減するために、高い溶融金属注入温度の下で補強部材
が軸方向に膨張できるように、補強部材の一端または両
端に蝋の延長部を設けることができる。高熱の下では、
蝋の延長部は溶融して補強部材の軸方向膨張のためのス
ペースを提供する。棒または管の補強部材を用いると
き、補強部材をも除去するように化学的リーチング浴を
変更することができる。その代わりに、補強部材の大き
さおよび位置によっては、動翼中の開口を介して補強部
材を物理的に取り除くことができる。
特定の材料では、補強部材の熱膨張によってはセラミッ
ク製中子に亀裂が生じるという問題がある。この問題を
軽減するために、高い溶融金属注入温度の下で補強部材
が軸方向に膨張できるように、補強部材の一端または両
端に蝋の延長部を設けることができる。高熱の下では、
蝋の延長部は溶融して補強部材の軸方向膨張のためのス
ペースを提供する。棒または管の補強部材を用いると
き、補強部材をも除去するように化学的リーチング浴を
変更することができる。その代わりに、補強部材の大き
さおよび位置によっては、動翼中の開口を介して補強部
材を物理的に取り除くことができる。
【００２０】本発明をガスタービン動翼およびノズルの
用途に関連して説明してきたが、本発明はセラミック製
中子の補強が望ましい他の部品を形成する用途にも適用
できる。従って、本発明を現在最も実用的で好ましい実
施態様と考えられるもの（ガスタービン動翼およびノズ
ル）に関連して説明したが、本発明は開示した実施態様
に限定されず、むしろ特許請求の範囲に記載の精神およ
び範囲内に含まれる種々の変更および等価な構成を包含
するものであることを理解されたい。
用途に関連して説明してきたが、本発明はセラミック製
中子の補強が望ましい他の部品を形成する用途にも適用
できる。従って、本発明を現在最も実用的で好ましい実
施態様と考えられるもの（ガスタービン動翼およびノズ
ル）に関連して説明したが、本発明は開示した実施態様
に限定されず、むしろ特許請求の範囲に記載の精神およ
び範囲内に含まれる種々の変更および等価な構成を包含
するものであることを理解されたい。
【図１】ガスタービンに使用されるタービン動翼の斜視
図である。
図である。
【図２】本発明に従って補強部材を組み込んだセラミッ
ク製中子が未だ残っている状態の、鋳造後のタービン動
翼を示す断面図である。
ク製中子が未だ残っている状態の、鋳造後のタービン動
翼を示す断面図である。
【図３】図２の線４−４に沿って取った横断面図であ
る。
る。
１０ タービン動翼 １２ 翼 １４ プラットフォーム １６ シャンク ２８ ダブテール ３２ セラミック製中子 ３４、３６、３８、４０、４２、４４ 半径方向通路
部分 ４６、４８、５０、５２、５４ Ｕ字形湾曲部 ５６、５８ クロスタイ ６４、６６、６８、７０、７２、７４ 補強部材
部分 ４６、４８、５０、５２、５４ Ｕ字形湾曲部 ５６、５８ クロスタイ ６４、６６、６８、７０、７２、７４ 補強部材
Claims (4)
- 【請求項１】 中空部品の鋳造に使用されるセラミック
製中子の構造的安定性を改善する方法であって、 ａ）中空部品の内部空間に対応する形状を持つセラミッ
ク製中子を作るための所定の幾何学的形状を持つダイを
用意する工程、 ｂ）前記部品の内部空間に対応する前記ダイの１つ以上
の内部領域の中に細長の補強部材を挿入する工程、 ｃ）前記補強部材を実質的に取り囲むようにセラミック
のスラリを前記ダイの中に注入する工程、および ｄ）前記セラミックのスラリを焼成して、硬化したセラ
ミック製中子を形成する工程を有する、セラミック製中
子の構造的安定性改善方法。 - 【請求項２】 前記補強部材がアルミナで構成されてい
る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 高温中空部品鋳造プロセスで使用される
セラミック製中子であって、 中空部品の内部通路に対応する幾何学的形状を持つセラ
ミック本体、および前記セラミック本体の中に組み込ま
れていて、約２６００°Ｆより高い温度で構造的安定性
を有する材料で構成されている少なくとも１本の細長の
棒または管を有することを特徴とするセラミック製中
子。 - 【請求項４】 ガスタービン部品の内部通路に対応する
形状を持つセラミック製中子を鋳造用ダイの中に挿入
し、該ダイの中に溶融金属を注入し、該溶融金属を凝固
させて、前記セラミック製中子を取り除くことを含む、
内部通路を有するガスタービン部品を鋳造する方法にお
いて、 前記溶融金属を注入し凝固させる際の前記セラミック製
中子の構造的安定性を改善するために、前記セラミック
製中子の中に少なくとも１つの補強部材を組み込むこと
を含んでいる方法。
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|---|---|---|---|
| US08/677,997 US5947181A (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Composite, internal reinforced ceramic cores and related methods |
| US08/677997 | 1996-07-10 |
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|---|---|
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| DE (1) | DE69727729T2 (ja) |
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- 1997-07-08 JP JP18192197A patent/JP4344787B2/ja not_active Expired - Lifetime
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