KR101233476B1 - Manufacturing Method of the ceramic core on the gas turbine hot components during sintering And Support plate for Sintering of ceramic core - Google Patents

Manufacturing Method of the ceramic core on the gas turbine hot components during sintering And Support plate for Sintering of ceramic core Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법과 세라믹 코어의 소결용 받침판에 관한 것으로, 코어 안착 홈부가 상부면에 형성된 코어 받침 패널부재를 포함한 코어 소결용 받침판의 상기 코어 안착 홈부에 주조로 제조된 세라믹 코어를 삽입하여 소결함으로써, 제조 과정에서 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 파단을 방지하여 제조 시 불량율을 크게 줄이고, 세라믹 코어의 생산성을 향상시키며 제조 원가를 절감한다.The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component, and a support plate for sintering a ceramic core. By inserting and sintering the manufactured ceramic core, it is possible to prevent breakage of the ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component during the manufacturing process, thereby greatly reducing the defect rate during manufacturing, improving the productivity of the ceramic core, and reducing the manufacturing cost.

Description

가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법과 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 소결용 받침판{Manufacturing Method of the ceramic core on the gas turbine hot components during sintering And Support plate for Sintering of ceramic core}Manufacturing Method of the ceramic core on the gas turbine hot components during sintering And Support plate for Sintering of ceramic core}

본 발명은 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법과 세라믹 코어의 소결용 받침판에 관한 것으로 더 상세하게는 세라믹 코어의 제조 중 파손 현상을 방지하고, 안정적으로 세라믹 코어를 생산할 수 있는 세라믹 코어의 소결용 받침판과, 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component and a support plate for sintering the ceramic core, and more particularly, to prevent breakage during the manufacture of the ceramic core, and to sinter the ceramic core capable of stably producing the ceramic core. The support plate and the manufacturing method of the ceramic core for gas turbine high temperature components manufacture.

일반적으로 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품은 복잡한 구조를 가지고 있고, 특히, 복잡한 중공부를 다수로 구비하고 있어 세라믹 코어를 사용하여 제조되고 있다.Generally, the high temperature components of aviation and power generation gas turbines have a complicated structure, and in particular, have a large number of complicated hollow parts, and are manufactured using a ceramic core.

상기 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품은 금형 및 세라믹 코어를 제작 단계, 왁스 패턴 제작 단계, 세라믹 코어가 내부에 삽입된 왁스 트리 제작 단계, 쉘 제작 단계, 왁스 제거 단계, 가열 단계, 쉘 예열 단계, 주조 단계, 냉각 및 후처리 단계, 열처리 단계를 순차적으로 거쳐 제조된다.The high temperature parts of the aviation or power generation gas turbine may be manufactured from a mold and a ceramic core, a wax pattern manufacturing step, a wax tree manufacturing step in which the ceramic core is inserted, a shell manufacturing step, a wax removal step, a heating step, and a preheating of the shell. It is manufactured through the step, casting step, cooling and post-treatment step, heat treatment step sequentially.

상기 금형 설계 및 제작 과정은 제작하고자 하는 가스터빈 고온 부품을 최종 주조품과 같은 형태를 가질 수 있도록 설계하여 왁스 패턴용 금형과 세라믹 코어용 금형을 기계가공을 통하여 제작한다.The mold design and fabrication process is designed so that the gas turbine high-temperature parts to be manufactured to have the same shape as the final casting to produce a wax pattern mold and a ceramic core mold through machining.

그리고, 상기 세라믹 코어용 금형을 이용하여 세라믹 코어를 제작하고, 그 후 상기 세라믹 코어를 금형 내에 고정시키고, 금형 내에 왁스를 주입하여 왁스 패턴을 제작한다. Then, a ceramic core is manufactured using the mold for ceramic core, and then the ceramic core is fixed in the mold, and wax is injected into the mold to prepare a wax pattern.

상기 왁스 트리 제작 단계는 상기 왁스 패턴을 이용하여 주조 시 용탕이 주입될 수 있는 통로를 형성하기 위한 왁스 트리를 제작하는 것이다. The wax tree manufacturing step is to prepare a wax tree for forming a passage through which the molten metal can be injected during casting using the wax pattern.

상기 쉘 제작 단계는 상기 왁스 트리를 미분의 내화물과 점결제가 포함된 슬러리에 코팅하고 건조하는 작업을 반복하여 쉘을 제작하는 것이다. 그리고, 상기 왁스 제거 단계는 상기 쉘 내부의 왁스를 제거하는 것이다.The shell manufacturing step is to produce a shell by repeatedly coating and drying the wax tree on a slurry containing fine powder refractory and a binder. And, the wax removal step is to remove the wax inside the shell.

상기 가열 단계는 상기 쉘을 태우는 작업(Burn Out)을 통해 충분한 강도를 가지도록 한다. 또한, 상기 예열 단계는 상기 셀을 진공 정밀 주조 기기 내에 넣어 예열한다. 상기 예열 단계 후에는 상기 진공 정밀 주조 기기 내에서 몰드에 용해된 재료를 주입하는 주조 단계로 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품을 성형한다. 상기 주조 단계 후에는 주조로 성형된 고온 부품을 냉각한 후 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품 내에 삽입된 세라믹 코어를 제거하는 냉각 및 후처리 단계, 주조로 제조된 고온 부품이 균일한 조직을 가지도록 최종 열처리하는 열처리 단계를 거친다.The heating step allows the shell to have sufficient strength through the Burn Out. The preheating step also preheats the cell in a vacuum precision casting machine. After the preheating step is a casting step of injecting the material dissolved in the mold in the vacuum precision casting machine to shape the high temperature components of the gas turbine for aviation or power generation. After the casting step, the cooling and post-treatment step of cooling the hot parts formed by casting and removing the ceramic cores inserted into the hot parts of the gas turbine for aviation or power generation. After the final heat treatment to have a heat treatment step.

상기한 바와 같이 제조되는 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품은 사용 중 고온을 냉각시켜주는 역할을 하도록 다수의 냉각 구멍들이 형성되어야 하며, 이러한 냉각 구멍들을 형성하는데 필수적으로 세라믹 코어가 사용되는 것이다.The high temperature components of the aviation or power generation gas turbine manufactured as described above have to be formed with a plurality of cooling holes to serve to cool a high temperature during use, and a ceramic core is essentially used to form such cooling holes. .

상기 세라믹 코어는 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품 제조 시 몰드 내에 삽입되어 고온 부품과 함께 주조된 후 제거됨으로써 냉각 구멍을 형성하는 것이다. 상기 세라믹 코어는 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품에 복수의 냉각 구멍을 형성하기 위해 이격된 복수의 슬릿 또는 구멍이 형성된다.The ceramic core is inserted into a mold and cast together with a high temperature component during manufacture of a high temperature component of an aviation or power generation gas turbine to form cooling holes. The ceramic core is formed with a plurality of slits or holes spaced apart to form a plurality of cooling holes in the high temperature component of the aviation or power generation gas turbine.

상기 세라믹 코어는 금형 내에 성형하려는 세라믹 코어의 형상에 대응되는 형상을 가지는 공간을 형성하고, 상기 금형 내에 세라믹 혼합 용융물을 고온, 고압하에 주입하여 성형하고, 건조 냉각하여 제조된다.The ceramic core is formed by forming a space having a shape corresponding to the shape of the ceramic core to be molded in the mold, injecting the ceramic mixture melt under high temperature and high pressure into the mold, and drying and cooling.

상기 세라믹 코어는 건조 후 항공용이나 발전용 가스 터빈의 고온 부품 제조에 사용되기 위하여 진공 저밀 주조 시 요구되는 강도를 만족시키기 위하여 소결하는 과정을 거치게 된다.The ceramic core is subjected to a process of sintering after drying to satisfy the strength required for vacuum low-density casting in order to be used in the manufacture of high temperature components for aviation or power generation gas turbines.

그러나, 상기 세라믹 코어의 소결 작업은 소결로 내부에 채워지는 소결용 분말 내에 상기 세라믹 코어를 삽입하고, 상기 소결로에서 세라믹 코어를 가열함으로써 이루지는데, 이 때 세라믹 코어가 고정되지 못한 상태에서 내부 응력을 풀어줌으로써 파단이 일어나는 경우가 빈번히 발생하는 문제점이 있었던 것이다. However, the sintering operation of the ceramic core is achieved by inserting the ceramic core into the sintering powder filled in the sintering furnace and heating the ceramic core in the sintering furnace, where the internal stress in the state where the ceramic core is not fixed By breaking the breakage was a frequent occurrence of the problem was.

본 발명의 목적은 제조 시 파단되는 것을 방지하여 세라믹 코어의 생산성을 향상시키고, 안정적으로 세라믹 코어를 제조할 수 있는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법과 세라믹 코어의 소결용 받침판을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a manufacturing method of a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component and a support plate for sintering a ceramic core, which can prevent breakage during manufacturing, thereby improving the productivity of the ceramic core and stably manufacturing the ceramic core. have.

이러한 본 발명의 과제는 가스 터빈 고온 부품의 제조에 사용되는 세라믹 코어의 형상과 대응되는 공간이 내부에 형성된 코어 제조용 금형의 공간 내에 세라믹 혼합물을 주입하여 세라믹 코어를 제조하는 주조 단계;The object of the present invention is a casting step of manufacturing a ceramic core by injecting a ceramic mixture in the space of the mold for manufacturing the core formed inside the space corresponding to the shape of the ceramic core used in the production of gas turbine high temperature parts;

상기 세라믹 코어의 형상에 대응되는 형상을 가지는 코어 안착 홈부가 상부면에 형성된 코어 받침 패널부재의 상기 코어 안착 홈부에 상기 세라믹 코어를 안착시켜 소결로 내로 삽입하는 코어 받침 단계; 및 A core supporting step of seating the ceramic core in the core seating groove of the core support panel member having a core seating recess having a shape corresponding to that of the ceramic core, and inserting the core into the sintering furnace; And

상기 소결로 내에서 소결 분말로 상기 코어 받침 패널부재 및 상기 세라믹 코어의 상부를 덮고 소결로에서 가열하는 가열 단계를 포함한 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법을 제공함으로써 해결된다.It is solved by providing a method of manufacturing a ceramic core for producing a gas turbine high temperature component including a heating step of covering the top of the core support panel member and the ceramic core with a sintered powder in the sintering furnace and heating the sintering furnace.

본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법은 상기 코어 받침 단계 전에 상기 코어 받침 패널부재의 코어 안착 홈부 내측면에 코어 분리용 분말을 도포하는 표면층 형성 단계를 더 포함한다.The method of manufacturing a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature part according to the present invention further includes a surface layer forming step of applying a powder for core separation to an inner surface of the core seating groove of the core support panel member before the core support step.

본 발명에 따른 상기 표면층 형성 단계는 상기 코어 분리용 분말로 상기 가열 단계에서 소결로에 채워지는 소결 분말을 사용한다.The surface layer forming step according to the present invention uses a sintered powder filled in the sintering furnace in the heating step as the powder for core separation.

본 발명에 따른 상기 주조 단계는 세라믹 혼합물을 상기 코어 제조용 금형의 공간 내로 주입하는 주입 과정; 상기 주입 과정으로 상기 코어 제조용 금형 내로 주입된 혼합물을 냉각시켜 세라믹 코어를 성형하는 냉각 과정; 상기 코어 제조용 금형에서 냉각된 세라믹 코어를 분리하여 건조시키는 건조 과정을 포함하며, 본 발명에 따른 상기 건조 과정은 상기 세라믹 코어가 안착되는 코어 안착부가 형성된 코어 건조용 세터를 사용하여 상기 코어 건조용 세터의 코어 안착부에 상기 세라믹 코어를 안착한 후 건조시킨다.The casting step according to the present invention comprises the injection process of injecting a ceramic mixture into the space of the mold for manufacturing the core; A cooling step of forming a ceramic core by cooling the mixture injected into the core manufacturing mold by the injection process; And a drying process of separating and drying the cooled ceramic core from the mold for manufacturing the core, wherein the drying process according to the present invention uses the core drying setter using a core drying setter in which a core seating part in which the ceramic core is seated is formed. The ceramic core is seated on the core seating portion and then dried.

상기 코어 받침 단계는 상기 세라믹 코어와 동일한 조성의 세라믹 혼합물로 제조된 코어 받침 패널부재를 사용한다.The core support step uses a core support panel member made of a ceramic mixture having the same composition as the ceramic core.

상기 코어 받침 단계는 상기 세라믹 코어와 열팽창율이 동일하거나 세라믹 코어의 열팽창율±10% 범위 내의 열팽창율을 가지는 소재로 제조된 코어 받침 패널부재를 사용한다.The core support step uses a core support panel member made of a material having the same thermal expansion rate as that of the ceramic core or having a thermal expansion rate within a range of ± 10% thermal expansion of the ceramic core.

또한, 본 발명의 과제는 가스 터빈 고온 부품의 제조에 사용되는 세라믹 코어의 형상에 대응되는 형상을 가지는 코어 안착 홈부가 상부면에 형성된 코어 받침 패널부재를 포함한 세라믹 코어의 소결용 받침판을 제공함으로써 해결된다. In addition, the problem of the present invention is solved by providing a support plate for sintering the ceramic core including a core support panel member formed on the upper surface of the core seating groove portion having a shape corresponding to the shape of the ceramic core used in the production of gas turbine high temperature parts. do.

본 발명에 따른 상기 코어 안착 홈부의 내측면에는 코어 분리용 표면층이 형성된다.The inner surface of the core seating groove portion according to the present invention is formed with a surface layer for core separation.

본 발명에 따른 상기 코어 분리용 표면층은 상기 세라믹 코어의 소결 시 소결로에 채워지는 소결 분말을 상기 코어 안착 홈부의 내측면에 도포하여 형성한다.The core layer surface separation layer according to the present invention is formed by applying a sintered powder to be filled in the sintering furnace during the sintering of the ceramic core on the inner surface of the core seating groove.

본 발명에 따른 상기 코어 받침 패널부재는 상기 세라믹 코어와 동일한 세라믹 혼합물로 제조된다.The core support panel member according to the present invention is made of the same ceramic mixture as the ceramic core.

본 발명에 따른 상기 코어 받침 패널부재는 상기 세라믹 코어와 열팽창율이 동일하거나 세라믹 코어의 열팽창율±10% 범위 내의 열팽창율을 가지는 소재로 제조된다.The core support panel member according to the present invention is made of a material having the same thermal expansion rate as the ceramic core or having a thermal expansion rate within a range of ± 10% of the thermal expansion of the ceramic core.

본 발명은 제조 과정에서 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 파단을 방지하여 제조 시 불량율을 크게 줄이고, 세라믹 코어의 생산성을 향상시키며 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.The present invention has the effect of preventing the breakage of the ceramic core for manufacturing gas turbine high-temperature components in the manufacturing process to significantly reduce the defective rate during manufacturing, improve the productivity of the ceramic core and reduce the manufacturing cost.

본 발명은 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어를 안정적으로 생산하여 이를 사용하여 제조되는 가스 터빈 고온 부품의 생산성을 향상시키고, 가스 터빈 고온 부품의 안정적인 품질 유지가 가능하도록 한 효과가 있다.The present invention has the effect of stably producing a ceramic core for producing gas turbine high temperature parts to improve the productivity of the gas turbine high temperature parts manufactured using the same, and to maintain a stable quality of the gas turbine high temperature parts.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 코어의 소결용 받침판을 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 코어의 소결용 받침판의 사용 상태를 도시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 코어의 소결용 받침판의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법을 도시한 개략도1 is a perspective view showing a support plate for sintering a ceramic core according to the present invention
Figure 2 is a perspective view showing the state of use of the base plate for sintering of the ceramic core according to the present invention
Figure 3 is a cross-sectional view of the base plate for sintering of the ceramic core according to the present invention
4 is a schematic view showing a method of manufacturing a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component according to the present invention;

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품용 세라믹 코어의 소결용 받침판은 판 형상의 코어 받침 패널부재(10)를 포함한다. 상기 코어 받침 패널부재(10)의 상부면에는 상기 세라믹 코어(1)의 형상에 대응되는 형상을 가지는 코어 안착 홈부(11)가 형성된다.1 and 2, the support plate for sintering the ceramic core for a gas turbine high temperature component according to the present invention includes a plate-shaped core support panel member 10. A core seating groove 11 having a shape corresponding to the shape of the ceramic core 1 is formed on an upper surface of the core support panel member 10.

상기 코어 안착 홈부(11)의 깊이는 상기 세라믹 코어(1)의 두께와 같거나 크게 형성되어 상기 세라믹 코어(1)가 상기 코어 안착 홈부(11) 내로 완전히 삽입되게 한다.The depth of the core seating groove 11 is equal to or greater than the thickness of the ceramic core 1 to allow the ceramic core 1 to be fully inserted into the core seating groove 11.

상기 세라믹 코어(1)는 상기 코어 안착 홈부(11) 내로 완전히 삽입되어 외측 둘레가 상기 코어 안착 홈부(11)의 내측면에 의해 안정적으로 지지된다.The ceramic core 1 is fully inserted into the core seating groove 11 so that the outer periphery is stably supported by the inner surface of the core seating groove 11.

상기 세라믹 코어(1)는 가스 터빈 고온 부품 제조용인 것으로 이격된 복수의 슬릿(1a) 또는 구멍(1b)이 형성되어 있다. The ceramic core 1 is for producing gas turbine high temperature parts, and a plurality of slits 1a or holes 1b are formed.

상기 세라믹 코어(1)는 가스 터빈 고온 부품 제조 시 성형된 가스 터빈 고온 부품 내로 삽입된 후 화학적으로 제거되어 가스 터빈 고온 부품 내에 냉각 구멍(Cooling hole)을 형성한다.The ceramic core 1 is inserted into a gas turbine hot part which is shaped during manufacture of the gas turbine hot part and then chemically removed to form a cooling hole in the gas turbine hot part.

상기 세라믹 코어(1)는 Fused-SiO2, ZrSiO4, 근청석(Cordierite)의 혼합물 또는 Fused-SiO2, ZrSiO4, Al2O3의 혼합물과 같은 세라믹 혼합물로 제조된다.The ceramic core (1) is made of a mixture of ceramic, such as a mixture of Fused-SiO 2, ZrSiO 4, mixture or Fused-SiO 2, ZrSiO of Cordierite (Cordierite) 4, Al 2 O 3.

상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)와 열팽창율이 동일하거나 세라믹 코어(1)의 열팽창율±10% 범위 내의 열팽창율을 가지는 소재로 제조된다.The core support panel member 10 is made of a material having the same thermal expansion rate as that of the ceramic core 1 or having a thermal expansion rate within a range of thermal expansion ± 10% of the ceramic core 1.

또한 상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)와 동일한 조성을 가지는 세라믹 혼합물을 사용하여 동일한 강도를 가지도록 제조되는 것이 바람직하다.In addition, the core support panel member 10 is preferably manufactured to have the same strength using a ceramic mixture having the same composition as the ceramic core (1).

상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 상기 세라믹 코어(1)와 동일하거나, 거의 동일하게 팽창하면서 상기 세라믹 코어(1)의 외측 둘레를 지지하여 상기 세리믹 코어가 소결 시 고온에 의한 팽창으로 파손되는 것을 방지한다.The core support panel member 10 supports the outer periphery of the ceramic core 1 while expanding the same or substantially the same as the ceramic core 1 when the ceramic core 1 is sintered. Prevents breakage due to expansion by high temperature during sintering.

상기 코어 받침 패널부재(10)는 세라믹 코어(1)의 열팽창율±10% 범위 이외의 경우 열팽창율 차이가 커서 상기 세라믹 코어(1)의 외측 둘레를 지지하여 상기 세라믹 코어(1)가 소결 시 고온에 의한 팽창으로 파손되는 것을 방지하는 역할을 할 수 없다.The core support panel member 10 has a large thermal expansion difference when the ceramic core 1 is out of the range of ± 10%, thereby supporting the outer periphery of the ceramic core 1 so that the ceramic core 1 is sintered. It cannot play a role of preventing breakage by expansion due to high temperature.

즉, 상기 세라믹 코어(1)는 상기 코어 받침 패널부재(10)의 코어 안착 홈부(11) 내에 삽입된다. 그리고, 상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)를 가열하여 소결하는 소결로 내에 삽입된다.That is, the ceramic core 1 is inserted into the core seating groove 11 of the core support panel member 10. The core support panel member 10 is inserted into a sintering furnace for heating and sintering the ceramic core 1.

상기 세라믹 코어(1)는 상기 코어 받침 패널부재(10)의 코어 안착 홈부(11)에 삽입된 상태로 가열되어 소결된다.The ceramic core 1 is heated and sintered while being inserted into the core seating recess 11 of the core support panel member 10.

상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 상기 세라믹 코어(1)와 동일하게 팽창되고, 수축되면서 상기 세라믹 코어(1)의 팽창 및 수축이 안정적으로 이루어질수 있도록 상기 세라믹 코어(1)의 외측 둘레를 지지한다.The core support panel member 10 is expanded and shrunk in the same manner as the ceramic core 1 when the ceramic core 1 is sintered, and thus the ceramic core 1 can be stably expanded and contracted. Support the outer periphery of (1).

상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 세라믹 코어(1)의 흡입면(Suction Side)쪽을 고정하고, 세라믹 코어(1)의 압력면(Pressure side)쪽에서 응력이 풀릴 수 있도록 자연스럽게 안내하여 상기 세라믹 코어(1)가 소결과정에서 파단되는 것을 방지한다.The core support panel member 10 fixes the suction side of the ceramic core 1 when the ceramic core 1 is sintered, and the stress is applied to the pressure side of the ceramic core 1. Naturally guided to be released to prevent the ceramic core (1) from breaking during the sintering process.

상기 코어 안착 홈부(11)의 내측면에는 상기 세라믹 코어(1)와 상기 코어 받침 패널부재(10)와의 분리를 용이하게 하는 코어 분리용 표면층(12)이 형성된다.The inner surface of the core seating groove 11 is formed with a core separation surface layer 12 for facilitating separation between the ceramic core 1 and the core support panel member 10.

상기 코어 분리용 표면층(12)은 소결 작업에서 상기 세라믹 코어(1)와 상기 코어 받침 패널부재(10)가 접착되지 않게 하는 것으로, 소결 작업 후 상기 세라믹 코어(1)를 상기 코어 받침부재에서 간단하게 분리할 수 있도록 하여 상기 세라믹 코어(1)를 상기 코어 받침부재에서 분리되면서 파단 또는 손상되는 것을 방지한다.The core separation surface layer 12 prevents the ceramic core 1 and the core support panel member 10 from adhering to each other during the sintering operation, and the ceramic core 1 is easily removed from the core support member after the sintering operation. The ceramic core 1 is prevented from being broken or damaged while being separated from the core support member.

상기 코어 분리용 표면층(12)은 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 소결로에 채워지는 소결 분말을 상기 코어 안착 홈부(11)의 내측면에 도포하여 형성한 것을 일 예로 한다.
The core separation surface layer 12 is formed by applying a sintered powder to be filled in the sintering furnace during the sintering of the ceramic core 1 on the inner surface of the core seating groove 11.

본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어(1)의 제조 방법은 상기 상기 코어 받침 패널부재(10)를 사용하여 상기 세라믹 코어(1)의 제조를 완료하며, 도 4를 참고하여 더 상세히 설명하면 하기와 같다.The method of manufacturing the ceramic core 1 for manufacturing a gas turbine high temperature component according to the present invention completes the manufacture of the ceramic core 1 using the core support panel member 10, which will be described in more detail with reference to FIG. 4. It is as follows.

본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어(1)의 제조 방법은 코어 제조용 금형(2)의 공간 내에 세라믹 혼합물을 주입하여 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어(1)를 제조하는 주조 단계(100)를 포함한다. In the method of manufacturing a ceramic core 1 for manufacturing a gas turbine high temperature component according to the present invention, a casting step 100 of manufacturing a ceramic core 1 for manufacturing a gas turbine high temperature component by injecting a ceramic mixture into a space of a mold for manufacturing a core 2 is performed. It includes.

상기 코어 제조용 금형(2)은 제조하려는 세라믹 코어(1)의 형상과 대응되는 공간이 내부에 형성된다. 상기 코어 제조용 금형(2)은 기계 가공을 통해 제작되는 것을 일 예로 하며, 제조하려는 세라믹 코어(1)의 세라믹 코어(1) 모형을 기계 가공으로 제작한 후 상기 세라믹 코어(1) 모형을 사용하여 주조 등의 방법으로 제작할 수도 있다.In the core manufacturing die 2, a space corresponding to the shape of the ceramic core 1 to be manufactured is formed therein. For example, the core for manufacturing the mold 2 is manufactured by machining, and after manufacturing the ceramic core 1 model of the ceramic core 1 to be manufactured by machining, the ceramic core 1 model is used. It can also be produced by casting or the like.

상기 주조 단계(100)는 세라믹 혼합물을 상기 코어 제조용 금형(2) 내의 공간으로 주입하는 주입 과정(110), 상기 주입 과정(110)으로 상기 코어 제조용 금형(2) 내로 주입된 혼합물을 냉각시켜 세라믹 코어(1)를 성형하는 냉각 과정(120), 상기 코어 제조용 금형(2)에서 냉각된 세라믹 코어(1)를 분리하여 건조시키는 건조 과정(130)을 포함한다.The casting step 100 is an injection process (110) for injecting a ceramic mixture into the space in the core manufacturing mold (2), the injection process 110 to cool the mixture injected into the core manufacturing mold (2) by the ceramic A cooling process 120 for forming the core 1, and a drying process 130 for separating and drying the ceramic core 1 cooled in the mold for manufacturing the core 2.

상기 건조 과정(130)은 상기 세라믹 코어(1)가 안착되는 코어 안착부(21)가 형성된 코어 건조용 세터(20)를 사용하여 상기 코어 건조용 세터(20)의 코어 안착부(21)에 상기 세라믹 코어(1)를 안착한 후 건조시키는 것이 바람직하다.The drying process 130 is used in the core seating portion 21 of the core drying setter 20 using the core drying setter 20 in which the core seating portion 21 on which the ceramic core 1 is seated is formed. The ceramic core 1 is preferably seated and then dried.

상기 코어 건조용 세터(20)는 왁스(Wax)로 제조된 것을 일 예로 하며, 상기 코어 안착부(21)는 상기 세라믹 코어(1)의 형상과 동일한 형상을 가지는 홈 형상으로 형성된다.For example, the core drying setter 20 is made of wax, and the core seating part 21 is formed in a groove shape having the same shape as that of the ceramic core 1.

상기 세라믹 코어(1)는 상기 코어 건조용 세터(20)의 안착부에 삽입된 상태로 건조되어 건조 시 수축으로 발생하는 비틀림이 방지되고, 안정적으로 건조된다.The ceramic core 1 is dried in a state of being inserted into a seating part of the core drying setter 20 to prevent torsion caused by shrinkage during drying, and stably dry.

상기 주조 단계(100)로 제조된 상기 세라믹 코어(1)는 가스 터빈용 고온 부품을 제조할 때 필요한 강도를 가지도록 소결 작업을 거쳐야 한다.The ceramic core 1 manufactured by the casting step 100 must be subjected to a sintering operation so as to have the strength required when manufacturing a high temperature component for a gas turbine.

본 발명에서 상기 소결 작업은 상기 코어 받침 패널부재(10)를 사용하여 이루어진다. 상기한 바와 같이 상기 코어 받침 패널부재(10)의 상부면에는 상기 세라믹 코어(1)의 형상에 대응되는 형상을 가지도록 형성된 코어 안착 홈부(11)가 구비된다. In the present invention, the sintering operation is performed using the core support panel member 10. As described above, an upper surface of the core support panel member 10 is provided with a core seating recess 11 formed to have a shape corresponding to that of the ceramic core 1.

상기 주조 단계(100) 후에는 상기 코어 받침 패널부재(10)의 코어 안착 홈부(11)에 상기 세라믹 코어(1)를 안착시켜 소결로(3) 내로 삽입하는 코어 받침 단계(200)가 이루어진다.After the casting step 100, a core support step 200 is formed in which the ceramic core 1 is seated in the core seating groove 11 of the core support panel member 10 and inserted into the sintering furnace 3.

상기 소결로(3)는 상기 코어 받침 패널부재(10)를 삽입할 수 있는 공간이 내부에 형성되고, 가열을 위한 가열기(3a)가 구비된다.The sintering furnace 3 has a space in which the core support panel member 10 can be inserted is formed therein, and a heater 3a for heating is provided.

상기 코어 받침 단계(200)는 상기 소결로(3) 내의 일부분에 소결 분말을 채워 소결 분말층(3b)을 형성하고, 상기 코어 받침 패널부재(10)를 채워진 소결 분말층(3b)의 상부에 상기 코어 받침 패널부재(10)를 올려 놓는다.The core support step 200 is to form a sintered powder layer (3b) by filling the sintered powder in a portion of the sintering furnace (3), the core support panel member 10 on top of the filled sintered powder layer (3b) The core support panel member 10 is placed thereon.

상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)와 열팽창율이 동일하거나 세라믹 코어(1)의 열팽창율±10% 범위 내의 열팽창율을 가지는 소재로 제조된다.The core support panel member 10 is made of a material having the same thermal expansion rate as that of the ceramic core 1 or having a thermal expansion rate within a range of thermal expansion ± 10% of the ceramic core 1.

또한 상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)와 동일한 조성의 세라믹 혼합물로 동일한 강도를 가지도록 제조되는 것이 바람직하다.In addition, the core support panel member 10 is preferably manufactured to have the same strength as the ceramic mixture of the same composition as the ceramic core (1).

상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 상기 세라믹 코어(1)와 동일하거나, 거의 동일하게 팽창하면서 상기 세라믹 코어(1)의 외측 둘레를 지지하여 상기 세리믹 코어가 소결 시 고온에 의한 팽창으로 파손되는 것을 방지한다.
The core support panel member 10 supports the outer periphery of the ceramic core 1 while expanding the same or substantially the same as the ceramic core 1 when the ceramic core 1 is sintered. Prevents breakage due to expansion by high temperature during sintering.

상기 코어 받침 단계(200) 후에는 상기 소결로(3) 내에 소결 분말을 투입하여 상기 소결로(3) 내에서 상기 코어 받침 패널부재(10) 및 상기 세라믹 코어(1)의 상부를 덮고 소결로(3)에서 가열하는 가열 단계(300)가 이루어진다.After the core support step 200, the sintering powder is introduced into the sintering furnace 3 to cover the upper portion of the core support panel member 10 and the ceramic core 1 in the sintering furnace 3, A heating step 300 of heating in (3) is made.

상기 코어 받침 패널부재(10) 및 상기 세라믹 코어(1)는 상기 소결 분말층(3b) 내로 삽입된 상태로 가열된다.The core support panel member 10 and the ceramic core 1 are heated while being inserted into the sintered powder layer 3b.

상기 소결 분말은 카올린(Kaolin) 분말을 일 예로 하며, 상기 카올린(Kaolin) 분말은 Al2O3·2SiO2·2H2O의 화학 조성을 가지는 것을 일 예로 한다.The sintered powder is an example of kaolin powder, and the kaolin powder is an example of having a chemical composition of Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O.

상기 가열 단계(300)는 상기 세라믹 코어(1)를 1000℃ 이상의 고온으로 가열한다.The heating step 300 heats the ceramic core 1 to a high temperature of 1000 ℃ or more.

상기 가열 단계(300)는 상기 세라믹 코어(1)를 고온으로 가열하고 소결함으로써, 상기 세라믹 코어(1)의 강도를 증대시켜 상기 세라믹 코어(1)가 진공 정밀 주조 시 필요한 강도를 가질 수 있도록 한다.The heating step 300 heats and sinters the ceramic core 1 to a high temperature, thereby increasing the strength of the ceramic core 1 so that the ceramic core 1 has the strength required for vacuum precision casting. .

상기 가열 단계(300)에선 상기 세라믹 코어(1)는 팽창되는데, 이 때, 상기 코어 받침 패널부재(10)의 코어 안착 홈부(11) 내에서 외측 둘레가 지지된 상태로 팽창된다.In the heating step 300, the ceramic core 1 is expanded, and at this time, the ceramic core 1 is expanded with the outer circumference supported in the core seating groove part 11 of the core support panel member 10.

그리고 상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 상기 세라믹 코어(1)와 동일하거나, 거의 동일하게 팽창하면서 상기 세라믹 코어(1)의 외측 둘레를 지지하여 상기 세리믹 코어가 소결 시 고온에 의한 팽창으로 파손되는 것을 방지한다.The core support panel member 10 supports the outer circumference of the ceramic core 1 while expanding the same or substantially the same as the ceramic core 1 when the ceramic core 1 is sintered. Prevents breakage due to expansion by high temperature during sintering.

즉, 상기 코어 받침 패널부재(10)는 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 세라믹 코어(1)의 흡입면(Suction Side)쪽을 고정하고, 세라믹 코어(1)의 압력면(Pressure side)쪽에서 응력이 풀릴 수 있도록 자연스럽게 안내하여 상기 세라믹 코어(1)가 소결과정에서 파단되는 것을 방지한다.That is, the core support panel member 10 fixes the suction side of the ceramic core 1 at the time of sintering the ceramic core 1, and at the pressure side of the ceramic core 1. It naturally guides the stress to be released to prevent the ceramic core 1 from breaking during the sintering process.

따라서, 본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어(1)의 제조 방법은 소결 작업 시 발생되는 세라믹 코어(1)의 파단을 방지하여 세라믹 코어(1)의 제조 시 불량율을 크게 줄이고, 세라믹 코어(1)의 생산성을 향상시키며 제조 원가를 절감한다.
Therefore, the manufacturing method of the ceramic core 1 for manufacturing a gas turbine high temperature component according to the present invention prevents the breakage of the ceramic core 1 generated during the sintering operation, thereby greatly reducing the defective rate in the manufacture of the ceramic core 1, and the ceramic core. (1) improves productivity and reduces manufacturing costs.

한편, 본 발명에 따른 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어(1)의 제조 방법은 상기 코어 받침 단계(200) 전에 상기 코어 받침 패널부재(10)의 코어 안착 홈부(11) 내측면에 코어 분리용 분말을 도포하는 표면층 형성 단계(400)를 더 포함하는 것이 바람직하다.On the other hand, the method for producing a ceramic core 1 for manufacturing a gas turbine high temperature component according to the present invention is a powder for core separation on the inner surface of the core seating groove 11 of the core support panel member 10 before the core support step 200. It is preferable to further include a surface layer forming step 400 of applying.

상기 표면층 형성 단계(400)는 상기 코어 안착 홈부(11) 내측면에 코어 분리용 분말을 도포하여 코어 분리용 표면층(12)을 형성하는 것으로, 상기 코어 분리용 표면층(12)은 소결 작업에서 상기 세라믹 코어(1)와 상기 코어 받침 패널부재(10)가 접착되지 않게 하는 것으로, 소결 작업 후 상기 세라믹 코어(1)를 상기 코어 받침부재에서 간단하게 분리할 수 있도록 하여 상기 세라믹 코어(1)를 상기 코어 받침부재에서 분리되면서 파단 또는 손상되는 것을 방지한다.The surface layer forming step 400 is to apply the core separation powder to the inner surface of the core seating groove 11 to form a core separation surface layer 12, the core separation surface layer 12 is the The ceramic core 1 and the core support panel member 10 are not adhered to each other so that the ceramic core 1 can be easily separated from the core support member after sintering. It is prevented from being broken or damaged while being separated from the core support member.

상기 표면층 형성 단계(400)는 상기 주조 단계(100)와 상기 코어 받침 단계(200) 사이에 이루어질 수도 있고, 상기 주조 단계(100) 전에 이루어질 수도 있다.The surface layer forming step 400 may be performed between the casting step 100 and the core support step 200, or may be performed before the casting step 100.

상기 코어 분리용 분말은 상기 세라믹 코어(1)의 소결 시 소결로(3)에 채워지는 소결 분말을 사용하는 것을 일 예로 하며, 본 발명에서는 카올린(Kaolin) 분말을 일 예로 하며, 상기 카올린(Kaolin) 분말은 Al2O3·2SiO2·2H2O의 화학 조성을 가지는 것을 일 예로 한다.
The core separation powder is an example of using a sintered powder filled in the sintering furnace (3) when sintering the ceramic core (1), in the present invention, the kaolin (Kaolin) as an example, the kaolin (Kaolin) ) Powder is an example of having a chemical composition of Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, which is understood to be included in the configuration of the present invention.

1 : 세라믹 코어 2 : 코어 제조용 금형
3 : 소결로 10 : 코어 받침 패널부재
11 : 코어 안착 홈부 20 : 코어 건조용 세터
21 : 코어 안착부 100 : 주조 단계
110 : 주입 과정 120 : 냉각 과정
130 : 건조 과정 200 : 코어 받침 단계
300 : 가열 단계 400 : 표면층 형성 단계1: ceramic core 2: core manufacturing mold
3: sintering furnace 10: core support panel member
11 core seating groove 20 core drying setter
21: core seating part 100: casting step
110: injection process 120: cooling process
130: drying process 200: core support step
300: heating step 400: surface layer forming step

Claims (11)

가스 터빈 고온 부품의 제조에 사용되는 세라믹 코어의 형상과 대응되는 공간이 내부에 형성된 코어 제조용 금형의 공간 내에 세라믹 혼합물을 주입하여 세라믹 코어를 제조하는 주조 단계;
상기 세라믹 코어의 형상에 대응되는 형상을 가지는 코어 안착 홈부가 상부면에 형성된 코어 받침 패널부재의 상기 코어 안착 홈부에 상기 세라믹 코어를 안착시켜 소결로 내로 삽입하는 코어 받침 단계; 및
상기 소결로 내에서 소결 분말로 상기 코어 받침 패널부재 및 상기 세라믹 코어의 상부를 덮고 소결로에서 가열하는 가열 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법.A casting step of manufacturing a ceramic core by injecting a ceramic mixture into a space of a core manufacturing mold having a space corresponding to a shape of a ceramic core used for manufacturing a gas turbine high temperature component therein;
A core supporting step of seating the ceramic core in the core seating groove of the core support panel member having a core seating recess having a shape corresponding to that of the ceramic core, and inserting the core into the sintering furnace; And
And a heating step of covering the upper portion of the core support panel member and the ceramic core with the sintered powder in the sintering furnace and heating the sintering furnace. 청구항 1에 있어서,
상기 코어 받침 단계 전에 상기 코어 받침 패널부재의 코어 안착 홈부 내측면에 코어 분리용 분말을 도포하는 표면층 형성 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법.The method according to claim 1,
And a surface layer forming step of applying a core separation powder to an inner surface of the core seating groove of the core support panel member before the core support step. 청구항 2에 있어서,
상기 표면층 형성 단계는,
상기 코어 분리용 분말로 상기 가열 단계에서 소결로에 채워지는 소결 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법.The method according to claim 2,
The surface layer forming step,
And a sintered powder to be filled in the sintering furnace in the heating step as the core separation powder. 청구항 1에 있어서,
상기 주조 단계는,
세라믹 혼합물을 상기 코어 제조용 금형의 공간 내로 주입하는 주입 과정;
상기 주입 과정으로 상기 코어 제조용 금형 내로 주입된 혼합물을 냉각시켜 세라믹 코어를 성형하는 냉각 과정;
상기 코어 제조용 금형에서 냉각된 세라믹 코어를 분리하여 건조시키는 건조 과정을 포함하며,
상기 건조 과정은 상기 세라믹 코어가 안착되는 코어 안착부가 형성된 코어 건조용 세터를 사용하여 상기 코어 건조용 세터의 코어 안착부에 상기 세라믹 코어를 안착한 후 건조시키는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법.The method according to claim 1,
The casting step,
An injection step of injecting a ceramic mixture into a space of the core manufacturing die;
A cooling step of forming a ceramic core by cooling the mixture injected into the core manufacturing mold by the injection process;
And a drying process of separating and drying the cooled ceramic core from the core manufacturing mold.
In the drying process, the ceramic core is mounted on a core seating part of the core drying setter using a core drying setter on which a core seating part on which the ceramic core is seated is dried, and then dried. Method of preparation. 청구항 1에 있어서,
상기 코어 받침 단계는,
상기 세라믹 코어와 동일한 조성의 세라믹 혼합물로 제조된 코어 받침 패널부재를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법.The method according to claim 1,
The core bearing step,
And a core support panel member made of a ceramic mixture having the same composition as that of the ceramic core. 청구항 1에 있어서,
상기 코어 받침 단계는,
상기 세라믹 코어와 열팽창율이 동일하거나 세라믹 코어의 열팽창율±10% 범위 내의 열팽창율을 가지는 소재로 제조된 코어 받침 패널부재를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 제조 방법.The method according to claim 1,
The core bearing step,
And a core support panel member made of a material having the same thermal expansion rate as that of the ceramic core or having a thermal expansion rate within a range of ± 10% thermal expansion of the ceramic core. 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어와 함께 소결로 내에 삽입되어 소결 분말로 덮이며, 상기 소결로 내에서 상기 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어를 소결하는 데 사용되는 코어 받침 패널부재이며,
상기 코어 받침 패널부재는 상기 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어가 안착되는 안착 홈부가 상부면에 형성되고,
상기 안착 홈부는 가상기 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 형상에 대응되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 소결용 받침판.A core support panel member inserted into a sintering furnace together with a ceramic core for manufacturing gas turbine high temperature parts and covered with sintering powder, and used to sinter the ceramic core for manufacturing gas turbine high temperature parts in the sintering furnace,
The core support panel member is formed on the upper surface of the mounting groove portion is the ceramic core for manufacturing the gas turbine high temperature component,
The seating recess has a shape corresponding to the shape of the ceramic core for manufacturing a virtual machine gas turbine high temperature component. 청구항 7에 있어서,
상기 코어 안착 홈부의 내측면에는 코어 분리용 표면층이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 소결용 받침판.The method of claim 7,
A support plate for sintering a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component, wherein a surface separation layer is formed on an inner surface of the core seating groove. 청구항 8에 있어서,
상기 코어 분리용 표면층은,
상기 세라믹 코어의 소결 시 소결로에 채워지는 소결 분말을 상기 코어 안착 홈부의 내측면에 도포하여 형성한 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 소결용 받침판.The method according to claim 8,
The core separation surface layer,
A sintering base plate for sintering a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component, wherein the sintering powder filled in the sintering furnace during sintering of the ceramic core is applied to the inner surface of the core seating groove. 청구항 7에 있어서,
상기 코어 받침 패널부재는,
상기 세라믹 코어와 동일한 세라믹 혼합물로 제조된 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 소결용 받침판.The method of claim 7,
The core support panel member,
A support plate for sintering a ceramic core for producing a gas turbine high temperature component, wherein the ceramic core is made of the same ceramic mixture as the ceramic core. 청구항 7에 있어서,
상기 코어 받침 패널부재는,
상기 세라믹 코어와 열팽창율이 동일하거나 세라믹 코어의 열팽창율±10% 범위 내의 열팽창율을 가지는 소재로 제조된 것을 특징으로 하는 가스 터빈 고온 부품 제조용 세라믹 코어의 소결용 받침판.The method of claim 7,
The core support panel member,
A support plate for sintering a ceramic core for manufacturing a gas turbine high temperature component, wherein the ceramic core has the same thermal expansion coefficient or a thermal expansion coefficient within a range of ± 10% of the ceramic core.
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