JPS6055207B2 - 一体のワツクス型組立体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼流し精密鋳造に於て有用である一体のワック
ス型組立体（以下単に型組立体と云う）を製造するため
の方法に係り、更に詳細には溶融金属及び合金を従来の
要領により又方向性をもつ、４ψ、門哨４、 、鳥 ッ
ι 、１ パ、にヒ）を：１ 、ｊＹｌｌｊｉ−−、
曹Ｊｉ−ｆｉメー肩′成する際に有用である一体の型組
立体を製造するための方法に係る。

本発明は特にガスタービンエンジンのブレード及びこれ
と同様の構成要素の製造に適用されるに適したものであ
るが、それに限られるものではない。

タービンブレードは主に「口ストワックス」プロセスと
して知られている方法により製造されてきたが、この方
法に於てはブレードのワックス型（以下単に型と云う）
が与えられ、しかる後その上に充分な厚さのシェルが形
成されるまでジルコンスラリーの如きセラミックスラリ
ー内に繰返し浸漬され且つ乾燥される。次いでシェルに
て覆われた型はワックスを溶融する温度にまで加熱され
、これによりワックスがシェルより流出してシ・エルモ
ールドが残る。この中に溶融金属が注入され、従来の要
領により方向性をもつて凝固されてタービンブレードが
形成される。タービンブレードの正確なレプリカにワッ
クス型を形成し且つ維持することは満足し得る鋳造を達
成するために極フめて重要であるのは明らかである。何
故ならば、ワックス型が変形するとその周りに形成され
たシェルモールドも変形し、従つて鋳造タービンブレー
ドも変形するからである。従来技術の手法に於ては、型
組立体の構成要素５を手で組立てている間にしばしばワ
ックス型が変形する。

例えば型をモールド内にて形成し、この型をモールドよ
り手で取外すことが一般的な手法である。この型はワッ
クス被覆された金属支持ベースに接続され、次いで湯道
及び湯溝が型に接続され、しかる後注湯カップが湯道に
接続されるが、これらの接続は通常ワックス溶接により
手動的に行なわれる。シェルモールド形成作業中型組立
体を操作するための装置を提供すべく、一般にハンドル
が注湯カップにワックス溶接される。もし組立体が構造
的に弱ければ、ワックス被覆された金属支持板が注湯カ
ップにワックス溶接されてよく、又ワックス被覆された
金属棒が支持ベースと支持板との間にワックス溶接され
てよい。かかる組立プロセスは全焼流し精密鋳造プロセ
スに於る最も重要な作業の一つてあり、もしこのことが
型を変形するように不適当に行なわれると、欠陥鋳造品
ができる主要な原因となる。従来技術の手法に於る不充
分さを克服すべく、型組立体を製造するための一段階或
は二段階の射出成形プロセスが提案されている。

一段階の射出成形プロセスに於ては、金属の注湯カップ
インサートが配置されている適当なダイス型内に溶融ワ
ックスを射出成形することにより、型、湯溝及び注湯カ
ップが１個の組立体として形成される。型組立体が形成
された後、後のプロセス作業のため！の位置及び機械的
支持装置を与えるべくセラミックリングが注湯カップに
ワックス溶接される。二段階の射出成形プロセスに於て
は、型は個別的に射出成形され、次いでその中に湯道、
湯溝及び注湯カップ通路を有する組立体ダイス型内に配
置さこれる。注湯カップインサートは一段階の射出プロ
セスに於る場合と同様にダイス型内に配置される。湯道
、湯溝及び注湯カップに接続された個々の型を含む一個
の型組立体を形成すべく、溶融ワックスがダイス型内に
射出される。次いでセラミ３ツクリングが注湯カップに
ワックス溶接される。この開示されたプロセスにより製
造された型組立体はしかる後従来のシェルモールド形成
作業に移される。従来技術の手法よりも改良されてはい
るが、−４・段階の或は二段階の射出成形プロセスには
いくつかの不利な点がある。

いずれのプロセスに於てもワックスを射出する前に金属
の注湯カップインサートがダイス型内に配置されねばな
らない。又いずれのプロセスに於ても後の作業のための
位置及び支持装置を与えるべく、セラミックリングが手
動により注湯カップに取付けられねばならない。又溶融
金属を方向性をもつて凝固せしめる（米国特許第３２６
０５０５号に開示されている如く、シェルモールドはチ
ルプレートが溶融金属に接続し得るよう開いた底部を有
していなければならない）際に使用するにはいずれのプ
ロセスも制御し難いものである。最近のガスタービンエ
ンジンはその性フ能特性を改善するために方向性をもつ
て凝固されたタービンブレードに依存しているので、こ
のことは著しく不利である。特に一段階プロセスに関連
する不利な点は、一つ或は二つ以上の型を含んでいる型
組立体を製造するための容量が制限されていることであ
る。タービンブレードを商業的に製造する場合には、明
らかに三つ、四つ或はそれ以上の型が組み込まれた型組
立体を提供するのが望ましい。同様に二段階プロセスは
、ワックス型が個別的に射出成形され、次いで湯道、湯
溝及び注湯カップを取付けるべく組立体に移動され且つ
その中に配置されなければならないという点で劣つてい
る。更に予め形成されたワックス型と湯道との間の接合
部はしばしばうねりの如き障害となる粗さ（鋳造欠陥の
源となり得る）を呈する。本発明は、溶融金属及び合金
を従来の要領により又方向性をもつて凝固せしめるため
の焼流しシェルモールドを形成する際に有用であり且つ
上に列挙した如き従来技術の不利な点を克服する一体の
型組立体の製造方法を提供するものである。本発明の一
つの目的は、シェルモールド形成作業以前の又この作業
中の型の寸法制御の確実性を増大し、従つて満足し得る
焼流し精密鋳造の歩どまりを増大する一体の型組立体の
製造方法を提供することである。本発明の他の一つの目
的は、焼流しシェルモールドを製造するための自動化さ
れた技術に於て容易に使用されるよう構成された一体の
型組立体を提供することである。

本発明の実施に於ては、互いにある予め定められた距離
だけ強固に隔置された第一及び第二の型浦捉装置を有す
る固定装置が用意され、中にキャビティを有するモール
ド構造体が用意され、前記浦捉装置をキャビティに曝す
ようモールド構造体及び固定装置が配置され、型が各端
部に於て前記捕捉装置により固定的に捕捉されるような
型がキャビティ内に形成され、前記型が固定装置内の前
記捕捉装置の間に固定的に捕捉された状態のままである
ようモールド構造体が型より取外される。かくして固定
装置及びその中に固定的に捕捉された型を含む一体の型
組立体が得られる。もし必要ならば、固定装置内に複数
個の第一の型捕捉装置を与え、所要の数の型が形成され
且つ固定的に捕捉されるまで本発明の方法を繰返すこと
によつて、複数個の型が固定装置内に個別的に捕捉され
得る。

或は本発明の方法に於て前記群の形でキャビティーを有
するモールド構造体を使用することにより、複数個の型
が型群内に捕捉され得る。もし部分的な型群がモールド
構造体のキャビティー内に形成されるだけであるならば
、本発明の方法は完全な群が形成され且つ固定装置内に
固定的に捕捉されるまで繰返される。更にもし必要なら
ば、型を形成するに先だつてモールド構造体のキャビテ
ィ内に配置することにより、円錐、インサート等が型の
中に組込まれてよい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその好ましい実
施例について詳細に説明する。

本発明の方法は特に「口ストワックス」プロセスにより
ガスタービンエンジンのブレードを製造する際に有用で
ある一体の型組立体の製造に適用し得るものであるが、
一般にシェルモールドが型上に形成されねばならない焼
流し精密鋳造プロセスにも適用し得るものてある。

第１図に於て固定装置１はヨーク２を含んでおり、この
ヨーク２は第一の型捕捉装置５を有する支持部材３と、
第二の型捕捉装置６に強固に係合された脚部材４とを含
んでいる。

しかし第一及び第二の型捕捉装置５，６が型の長さに関
係したある予め定められた距離だけ互いに強固に対向し
て隔離されている限り、固定装置１は他の形状が採用さ
れてよい。例えば「Ｃ」形形状を有し且つ一個の脚部材
により第二の型捕捉装置より強固に隔置された第一の型
捕捉装置を有する支持部材を含む固定装置は本発明の範
晴に入るものである。前述の如く、ヨーク２は第一の型
捕捉装置５と脚部材４とを有する支持部材３を含んでい
る。かかる部材３及び４の形状及び寸法は、ヨーク２が
第二の型捕捉装置６に係合された後曲げに抗するに充分
な強度及び剛性をヨーク２に与えるよう選択されている
。ヨーク２は成形されたプラスチック、ダイカスト金属
等の如き一体構造であつてよく、或はボルト締結、締付
け、溶接等の如く適宜に取付けられた個々の部材より構
成されていてよい。シェルモールド形成及び他の作業中
型組立体を操作するための装置を与えるべく、ハンドル
装置７がヨーク２に取外し可能に取付けられており、或
はこれと一体とされているのが好ましい。

このハンドル装置７はヨーク２上の任意の適当な位置に
配置されていてよく、ノブ８及びカラー９の如く操作装
置（図示せす）に係合するよう構成されていてよい。カ
ラー９は装置内に於る整合を容易にすべくその中に切欠
き１０を有していてよい。第一の型捕捉装置５がヨーク
２の支持部材３に取外し可能に取付けられていてよく、
或はこれと一体とされていてよく、所要の型整合を得る
べくその上に配置されている。第１図に示す如く、この
第一の型捕捉装置５は支持部材３より第二の型捕捉装置
６に向けて延びるフィンを設けられたシリンダの如き細
長い部材であつてよい。円錐、棒状等の如き他の形状も
適当である。或は第一の型捕捉装置５は支持部材３内に
設けられた溝、孔等の如きリセスであつてよい。このリ
セスは型材料がこれを通つて漏出しないように構成され
ている。一端に於て型を整合し且つ係止するに加えて、
第３図に示す如く第一の型捕捉装置５は、もし必要なら
ば型が支持装置より離れることなく冷ｌ却の際に収縮し
得るよういわゆる滑り接合を与えている。型捕捉装置５
，６を形成されるべき型の長さに関係したある予め定め
られた距離だけ互いに対向して強固に隔置するために、
第二の型捕捉装置６・は適当な係合装置１１により適当
な位置に於て脚部材４に強固に結合されている。

第二の型捕捉装置６は板部材として図示されているが、
形成されるべき型と両立し得る任意の形状であつてよい
。又この第二の型捕捉装置６はシェルモールド形成ノ作
業中型を強固に支持するに充分な強度を有していなけれ
ばならず、プラスチック、金属等より成つていてよい。
係合装置１１は第二の型捕捉装置６に取外し可能に取付
けられていてよく、或はこれと一体とされていてよく、
又突起、クランプ或は他の従来の装置を含んでいてよい
。第二の型捕捉装置６は第一の型捕捉装置５に実質的に
平行整合関係にて係合しているものとして図示されてい
るが、環境によつては他の空間的配置が好ましい。型が
付着するのを容易にすべく、第二の型捕捉装置６上に粗
い面域を設けるのが望ましい。

もし必要ならば、更に型を第二の型捕捉装置６に係止す
べく、係止部材１３が第二の型捕捉装置６上に設けられ
ていてよい。冷却の際には型が一様に収縮するのがしば
しば望ましい。

このことは型の横断面をその全長に亘つて実質的に一様
に維持することによつて達成される。このことを達成す
る一つの手段は、よい大きな横断面の領域に於て型材料
を変位させて排除すべくモールドのキャビティー内にイ
ンサート部材（図示せす）を挿入することである。第二
の型捕捉装置６は、かかるインサート部材をモールドキ
ャビティー内に導入し得るようにすべく適当な開孔１４
を設けられていてよい。もし第一の型捕捉装置５が適当
な形状にて支持部材３より下方に突出するよう選択され
ているならば、この第一の型捕捉装置５は型の横断面を
低減するための装置をも提供する。第二の型捕捉装置６
が脚部材４に強固に係合され、これにより予め定められ
た距離だけ第一の型捕捉装置５より対向して強固に隔置
された後、モールド構造体１５及び固定装置１は型捕捉
装置５，６が第２図に示す如く、適当に配置された開孔
１６を貫通してモールド構造体１５内のキヤビ．ティー
１７に曝されるよう共働的に配置される。

このモールド構造体１５は型捕捉装置５，６が入る所に
於て型材料がモールドキャビティー１７より漏出するの
を阻止すべくシール装置（図示せず）を有していなけれ
ばならず、固定装置１内にｊ配置するのを容易にすべく
二つの或はそれ以上の接続可能な部分より成つていてよ
い。開示された型のモールド構造体は従来より当技術分
野に於てよく知られている。適宜に配置された後、溶融
ワックスの如き型材料を導入することにより鋳造さ１れ
るべき製品の形状を有する型がキャビティー１７内に形
成される。キャビティー内に曝された型捕捉装置５，６
は型が形成される時各端部に於て型１８は固定的に捕捉
する。モールド構造体１５内に型セクションを含むキャ
ビティーを与え、次いで前記第一の型捕捉装置５をキャ
ビティーの型セクションに曝すよう且つ前記第二の型捕
捉装置６をキャビティーのベースセクションに曝すよう
モールド構造体１５及び固定装置１を配置することによ
り、一体的なベースを有する型が形成されてよい。従つ
て一体的なベースを有する型はキャビティー内に形成さ
れるが、型はその一端に於て第一の捕捉装置５により固
定的に捕捉されておりつ且つベースは第二の捕捉装置６
により固定的に捕捉されている。かかるプロセスはある
種の方向性をもつて凝固するプロセス、特に焼流しシェ
ルモールドがチルプレート上にベースにより支持されて
いる自動化されたプロセスに於て好ましいプロ７セスで
ある。溶融ワックスをキャビティー１７内に射出するこ
とは型或は一体的なベースを有する型を成形する好まし
い方法てある。もし必要ならば型材料を導入する前にモ
ールド構造体１５のキャビティー１７内に置くことによ
ｊり、心型、インサート等が型１８内に組込まれてよい
。

例えばその中に冷却通路を有するタービンブレードを製
造する際にかかる技術が使用されてよい。第３図の一体
の型組立体１９を得るために、モールド構造体１５が型
１８より取外されるが、型１８は固定装置１内の捕捉装
置５及び６の間に固定的に捕捉された状態のままである
。

しかる後この型組立体１９はハンドル装置７によりシェ
ルモールド形成作業に移されてよく、この作業に於ては
型組立体１９はその上にシェル（図示せず）を形成すべ
く、セラミツクスラリー内に繰返し浸漬され且つ乾燥さ
れる。次いで型はのこ切断等の如き従来の手段によりシ
ェルにて覆われた固定装置より分離され、ワックス落し
等の作業に移される。次いで固定装置１はその上のシェ
ルを除去すべく清浄化され、本発明の方法に於て再使用
されてよい。型が形成され且つ固定装置内に固定的に捕
捉された後には、型はモールドキャビティー及びセラミ
ツクスラリー以外のいずれにも接触することはない。

更に型は一端に於て型捕捉装置により支持されているの
で、シェルモールド形成作業中には最小限の応力のみし
か受けない。かくして本発明の方法はシェルモールド形
成作業以前に又この作業中に型の寸法制御の確実性を増
大せしめ、これにより満足し得る焼流し精密鋳造の歩ど
まりを増大せしめる一体の型組立体を与える。又本発明
の方法は焼流しシェルモールドを製造するための自動化
された技術に於て容易に使用されるよう構成された型組
立体を与える。もし必要ならば、複数個の第一の型捕捉
装置を支持部材に沿つて与えることにより複数個の型が
それぞれ固定装置内に捕捉されていてよく、前記捕捉装
置は各々形成されるべき単一の型に関連している。次い
でこの方法のステップは所要の数の型が形成され且つ固
定的に捕捉されるまで繰返し行なわれる。例えばモール
ド構造体及び固定装置は先す第一の型捕捉装置をモール
ド構造体のキャビティーに曝すよう配置される。上述の
如く型が形成され、前記捕捉装置の間に固定的に捕捉さ
れ、モールド構造体がこれより取外される。次いで他の
一つの型を形成し且つ固定的に捕捉すべく、モールド構
造体及び固定装置が他の一つの第一の型捕捉装置及び第
二の型捕捉装置をキャビティーに曝すよう移動され且つ
再配置される。所要の数の型がその中にそれぞれ固定的
に捕捉されている固定装置を含む一体の型組立体が得ら
れるまでかかるプロセスは繰返される。複数個の型は各
型が湯溝により中央の給湯カップに接続されている型群
内の固定装置内に固定されていてもよい。

かかる配列は本発明の方法に於ては、前記群の形でキャ
ビティーを有するモールド構造体を使用することによつ
て作られる。或はもしキャビティーが部分的な型群のみ
の形状であるならば本発明の方法は完全な群が形成され
且つ固定装置内に固定的に捕捉されるまで繰返される。
以上に於ては本発明をその特定の実施例について詳細に
説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の修正が可能であるこ
とは当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例の固定装置の解図的斜
視図である。 第２図は型捕捉装置をモールド構造体内のキャビティに
曝すよう共働的に配置された固定装置及びモールド構造
体を示す解図的斜視図である。第３図は固定装置及びそ
の中に固定的に捕捉された型を含む一体の型組立体の解
図的斜視図である。１〜固定装置、２〜ヨーク、３〜支
持部材、４〜脚部材、５〜第一の型捕捉装置、６〜第二
の型捕捉装置、７〜ハンドル装置、８〜ノブ、９〜カラ
ー、１０〜切欠き、１１〜係合装置、１２〜粗い面域、
１３〜係止部材、１４〜開孔、１５〜モールド構造体、
１６〜開孔、１７〜キャビティー、１８〜型、１９〜一
体の型組立体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 精密鋳造に用いられるに適した一体のワックス型組
   立体を製造する方法にして、支持部材３と少なくとも一
   つの脚部材４とを含み前記支持部材により支持された第
   一の型捕捉装置５と前記脚部材により支持された第二の
   型捕捉装置６とを有する固定装置１を準備することと、
   モールド構造体１５により前記第一の型捕捉装置と前記
   第二の型捕捉装置の間にある空間に前記第一の型捕捉装
   置が露呈された第一の端部と前記第二の型捕捉装置が露
   呈された第二の端部とを有する連続したモールドキャビ
   ティ１７郭定することと、前記モールドキャビティ内に
   流動性の型成形用ワックスを充填することと、前記型成
   形用ワックスが固化した後前記モールド構造体を除去す
   ることとを含み、これによつて前記ワックス型組立体を
   前記モールドキャビティの前記第一及び第二の端部に於
   て形成された二つの部分にて前記固定装置により支持さ
   れた形にて与えることを特徴とする方法。