KR19980029588A - 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 - Google Patents
진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980029588A KR19980029588A KR1019960048876A KR19960048876A KR19980029588A KR 19980029588 A KR19980029588 A KR 19980029588A KR 1019960048876 A KR1019960048876 A KR 1019960048876A KR 19960048876 A KR19960048876 A KR 19960048876A KR 19980029588 A KR19980029588 A KR 19980029588A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- turbine blade
- turbocharger
- precision casting
- manufacturing
- mold
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
본 발명은 진공정밀주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 세라믹 쉘 주형을 이용한 진공정밀주조법(일명로스트 왁스법)으로 터보차져용 터빈 블레이드를 제작함에 있어 주조 작업 및 주조품에서 나타나는 치수 및 형태 변형을 진공정밀주조법내에 포함시켜 우수한 품질의 터빈 플레이트를 제작하고자 하는데 관한 것으로,진공정밀주조법을 이용한 터보 챠져용 터빈 블레이드를 제작함에 있어서, 그 공정상에 왁스 모형용 금형 설계와 제작 단계, 왁스 모형 사출 단계, 왁스 모형의 변형 교정 작업 단계,왁스 모형의 조립 단계, 주형 제작 단계, 탈왁스 및 주형 소성 단계, 진공 용해 및 주조작업 단계, 마감질 작업단계, 열처리 및 변형 교정 작업 단계, 파괴 및 비파괴법을 이용한 소재 및 부풉 특성 평가 단계, 정밀기계가공 및 장착 시험 단계로 구성되어진 것을 특징으로 하는 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법.
Description
본 발명은 진공정밀주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작 방법에 관한 것으로,더 상세하게는 세라믹 쉘 주형을 이용한 진공정밀주조법(일명로스트 왁스법)으로 터보차져용 터빈 블레이드를 제작함에 있어 주조 작업 및 주조품에서 나타나는 치수 및 형태 변형을 진공정밀주조법내에 포함시켜 우수한 품질의 터빈 플레이트를 제작하고자 하는데 그 목적이 있는 것이다.
일반적으로 터보 챠져용 터빈 블레이드는 고온 고응력하의 부식성 분위기에서 작동되므로 내열 강도와 내식성이 우수한 소재인 Ni(니켈)기 초내열합금으로 제작된다.
상기와 같은 Ni기 초내열합금은 고온 강도의 향상을 위해 알루미늄(AL), 티타늄(TI),같은 원소를 첨가시켜 제작하는데, 알루미늄과 티타늄 등의 첨가 원소는 대기와의 반응성이 강하므로 합금 원소의 제어가 어려워 진공 용해 및 주조 작업을 행하게 되는 것이다.
본 터보챠져용 터빈 블레이드도 Ni기 초내열합금으로 진공 용해 및 주조 작업이 요구되고, 제품의 특성상 높은 표면조도, 입자의 미세화, 엄격한 내부 결함제어 등의 고품질을 필요로 하기 때문에 세라믹 쉘 주형을 이용한 진공정밀주조법으로 제작하는 것이다.
이와 같은 진공정밀주조법을 간략히 살펴보면 진공정밀주조법은 주조하고자 하는 제품과 동일하게 왁스 또는 유사 재료로 모형을 제작한 다음, 왁스 모형 표면에 필러(Filler)와 바인더(Binder) 등을 혼합한 슬러리(Slurry)중에 침적하고, 내화물을 끼얹는 작업을 수차례 반복하여 주형을 제작한다. 이렇게 제작된 주형은 건조후 주형을 가열하여 주형 내부에 있는 왁스를 제거한 다음 고온에서 주형을 소성하여 주형을 제작한다.
이렇게 제작된 주형을 이용하여 진공로에서 금속을 용해 및 주입한 다음 주형을 제거하고, 후처리를 거쳐 주조품을 제작하는 방법이다.
이와 같은 제작 방법을 수행하면 터빈 블레이드가 제작되지만 터빈 블레이드 특성상 고도의 내부 결함 제어 및 기계적 성질뿐만 아니라 높은 칫수 정밀도가 요구되는 부품이기 때문에 제작시 가능하면 칫수 및 형태 변형이 발생하지 않고, 요구되는 칫수 오차 범위를 만족하는 터빈 블레이드 제작 방법이 중요하다.
이를 해결하기 위해 품질 향상 측면에서는 주로 입자 미세화를 위해 핵생성재인 접종재(Inoculant)를 사용하고 결함 제어와 기계적 성질을 향상시키기 위해서는 적정 디자인된 주형을 사용하여 주조시에 단열재 및 주조 조건을 적용하게 된다. 칫수 변형을 제어하기 위해서는 후속 작업에서 발생하는 변형량을 계산해 왁스 모형 제작용 금형 제작시 이를 반영하는 방법을 사용하게 된다.
도 1에 도시한 진공정밀주조법을 이용한 터빈 블레이드의 제작은 우선 주형 제작을 위해 제품과 동일하게 왁스 모형을 제작하여야 하는데, 왁스 모형을 제작하기 위해서는 왁스모형 제작용 금형을 제작하여야 한다. 금형 제작시 중요한 것은 왁스 모형의 수축 변형, 주조시 발생하는 칫수 및 형태 변형을 반영한 금형 제작이 수행되어야 되는 것이다. 그러나, 왁스모형 제작용 금형에서 후속 작업으로 나타날 수 있는 칫수 및 형태 변형을 반영하여 주조품을 제작하여도 주조품 제작 후에 칫수 측정에서 변형 문제가 발생하였다.
이것은 후속 작업의 칫수 변형을 어느 정도 정량적으로 반영될 수 있으나, 형태변형의 경우 예측이 어렵고, 작업할때마다 다른 형태 변형이 발생할 수 있어 변형량을 정확히 산출하여 반영하는 것이 상당히 어렵기 때문인 것이다.
또한 주조품의 칫수 측정에서 만족되는 칫수 오차를 갖지 못하면, 반복적인 금형 수정에 따른 비용 및 시간 낭비 뿐만 아니라 반복에 따른 고가의 금형을 폐기하는 경우도 발생되게 된다. 특히 주조 작업은 특성상 동일한 주조조건으로 주조 작업을 수행해도 칫수 변형이 유동적으로 발생할 수 있기 때문에 칫수 및 형태 변형이 거의 없는 혹은 변형이 있다해도 칫수허용 오차를 만족하는 제품을 제작하기 위해서는 정확히 금형을 제작하고, 필요에 의하면 발생된 변형을 적절히 교정하는 작업이 추가되어야만 되는 것이다.
아울러 진공정밀주조작업은 왁스 모형용 금형 설계와 제작 단계,왁스 모형 사출 및 조립 단계, 주형 제작 단계, 탈왁스 및 주형 소성 단계, 주조 작업단계,후처리 단계로 이루어져 있다.
본발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 방법으로 진공정밀주조법으로 터빈 블레이드를 제작하는 공정상에 있어서 우선 금형 제작에서 후속 작업에서 나타나는 왁스 모형의 수축 변형, 주조시 발생하는 주조금속의 수축 변형, 주형의 팽창에 따른 변형, 열처리변동 등의 칫수 변형을 고려하고, 또한 왁스 모형에서 칫수 교정작업을 추가하는 것은 물론 주조후에 발생하는 주조품의 칫수 변형은 후처리 작업인 열처리 작업중에 칫수 교정 작업이 이루어지도록하여 전체 작업 공정을 단축시키면서도 고품질의 제품이 생산 될 수 있도록 하는데 관한 것이다.
도 1은 본 발명 터보차져용 터빈블레이드의 개략도
도 2는 본 발명 주조품의 변형을 고려한 터빈블레이드 제작 공정도
도 3은 본 발명 주조품의 변형을 고려한 터빈블레이드 제작 공정 블럭도
본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 구성을 살펴보면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명 주조품의 변형을 고려한 터빈블레이드 제작 공정도를 도 3은 본 발명 주조품의 변형을 고려한 터빈블레이드 제작 공정 블록도를 도시한 것으로서, 왁스 모형용 금형 설계와 제작 단계, 왁스 모형 사출 단계, 왁스 모형의 변형 교정 작업 단계,왁스 모형의 조립 단계, 주형 제작 단계, 탈왁스 및 주형 소성 단계, 진공 용해 및 주조작업 단계, 마감질 작업단계, 열처리 및 변형 교정 작업 단계, 파괴 및 비파괴법을 이용한 소재 및 부풉 특성 평가 단계, 정밀기계가공 및 장착 시험 단계로 이루어진 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
변형량을 반영한 교정 작업은 왁스 모형 금형 설계 및 제작 단계에서 1차적으로 교정을 실시하지만 교정이 이루어지지 않으면 2차적으로 열처리 작업중에 변형 교정을 추가로 반복 실시하여 교정을 하는 것이다.
열처리 중에 실시하는 교정 작업은 용체화 열처리를 실시한 다음 시효 열처리 전에 터빈 블레이드의 미세조직 특성에 변화가 없는 시효 열처리 온도이하에서 변형을 교정하는 것이다.
그러므로 본 발명은 진공정밀주조법을 이용하여 터보 챠져용 터빈 블레이드를 제작함으로 제품이 갖는 정밀도 즉 허용 칫수에 있어서 그 허용칫수를 만족시켜 고도의 높은 품질의 터빈 블레이드를 생산할 수 있어 산업 경제적인 측면에서 크게 기여할 수 있는 발명인 것이다.
Claims (3)
- 진공정밀주조법을 이용한 터보 챠져용 터빈 블레이드를 제작함에 있어서, 그 공정상에 왁스 모형용 금형 설계와 제작 단계, 왁스 모형 사출 단계, 왁스 모형의 변형 교정 작업 단계,왁스 모형의 조립 단계, 주형 제작 단계, 탈왁스 및 주형 소성 단계, 진공 용해 및 주조작업 단계, 마감질 작업단계, 열처리 및 변형 교정 작업 단계, 파괴 및 비파괴법을 이용한 소재 및 부풉 특성 평가 단계, 정밀기계가공 및 장착 시험 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 왁스 모형의 금형 설계 및 왁스 모형 제작 단계에서 칫수 변형을 보정하는 것을 특징으로 하는 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법.
- 제 1 항에 있어서, 용체화 열처리를 실시한 다음 시효 열처리 전에 터빈 블레이드의 미세조직 특성에 변화가 없는 시효 열처리 온도 이하에서 변형을 교정하는 것을 특징으로 하는 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960048876A KR100213429B1 (ko) | 1996-10-26 | 1996-10-26 | 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960048876A KR100213429B1 (ko) | 1996-10-26 | 1996-10-26 | 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980029588A true KR19980029588A (ko) | 1998-07-25 |
| KR100213429B1 KR100213429B1 (ko) | 1999-08-02 |
Family
ID=19479140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960048876A KR100213429B1 (ko) | 1996-10-26 | 1996-10-26 | 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100213429B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030027301A (ko) * | 2001-09-28 | 2003-04-07 | 에이원메디칼(주) | 의료용 집게의 정밀주조방법 |
| KR100827537B1 (ko) * | 2003-11-18 | 2008-05-06 | 현대중공업 주식회사 | 착탈식 펜스를 이용한 프로펠러 주형 조형법 |
| KR100939800B1 (ko) * | 2009-07-03 | 2010-02-03 | (주)대진코퍼레이션 | 라디언트 튜브의 ｕ-ｂｅｎｄ 제조방법 |
| KR102084671B1 (ko) * | 2019-08-23 | 2020-05-25 | 주식회사 성일터빈 | 가스터빈의 단결정 1단 블레이드 수리방법 |
| KR102176571B1 (ko) * | 2020-04-14 | 2020-11-09 | 천지산업주식회사 | 가스터빈의 블레이드제조방법 |
| CN113857430A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-31 | 中国科学院金属研究所 | 一种叶片变形控制方法和应用 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100348713B1 (ko) * | 2000-05-15 | 2002-08-13 | 한국수력원자력 주식회사 | 정밀주조용 알루미나계 주형 및 그 제조방법 |
| KR102242823B1 (ko) * | 2019-07-26 | 2021-04-21 | 천지산업주식회사 | 무기 바인더가 적용된 세라믹 코어를 이용한 단결정의 고온부품을 주조하는 방법 |
| KR102566731B1 (ko) | 2021-09-08 | 2023-08-11 | 동아대학교 산학협력단 | 터보팬 엔진 베인의 진공 정밀 주조장치 |
-
1996
- 1996-10-26 KR KR1019960048876A patent/KR100213429B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030027301A (ko) * | 2001-09-28 | 2003-04-07 | 에이원메디칼(주) | 의료용 집게의 정밀주조방법 |
| KR100827537B1 (ko) * | 2003-11-18 | 2008-05-06 | 현대중공업 주식회사 | 착탈식 펜스를 이용한 프로펠러 주형 조형법 |
| KR100939800B1 (ko) * | 2009-07-03 | 2010-02-03 | (주)대진코퍼레이션 | 라디언트 튜브의 ｕ-ｂｅｎｄ 제조방법 |
| KR102084671B1 (ko) * | 2019-08-23 | 2020-05-25 | 주식회사 성일터빈 | 가스터빈의 단결정 1단 블레이드 수리방법 |
| KR102176571B1 (ko) * | 2020-04-14 | 2020-11-09 | 천지산업주식회사 | 가스터빈의 블레이드제조방법 |
| CN113857430A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-31 | 中国科学院金属研究所 | 一种叶片变形控制方法和应用 |
| CN113857430B (zh) * | 2021-08-23 | 2023-10-13 | 中国科学院金属研究所 | 一种叶片变形控制方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100213429B1 (ko) | 1999-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2299111C2 (ru) | Способ (варианты) и устройство для изготовления литейной формы для литья по выплавляемым моделям, и способ литья по выплавляемым моделям (варианты) | |
| CA1064220A (en) | Investment casting mold and process | |
| EP1708838B1 (en) | Improved investment casting process | |
| Wang et al. | Dimensional shrinkage prediction based on displacement field in investment casting | |
| CA2926778A1 (en) | Investment casting of hollow components | |
| KR19980029588A (ko) | 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법 | |
| CN109396349A (zh) | 一种小型薄壁铸件的熔模精密铸造工艺 | |
| EP1769862B1 (en) | Method for manufacturing a hollow component using a pattern with internal cores and pattern with internal cores for creating a hollow component | |
| CN113385639B (zh) | 一种靶向控制铸件微观组织的变壁厚砂型结构设计方法及变壁厚砂型结构 | |
| Wang et al. | The propagation and accumulation of dimensional shrinkage for ring-to-ring structure in investment casting | |
| KR101358278B1 (ko) | 노즐링의 로스트 왁스 주조방법 | |
| KR20210076242A (ko) | 수평형 원심 주조를 이용한 TiAl 합금계 기계부품 제조방법 | |
| CN106341999B (zh) | 一种铸造高温合金薄壁性能试样制备方法 | |
| US11826819B2 (en) | Process for manufacturing a metal part | |
| CN111451446B (zh) | TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法 | |
| Ma et al. | Manufacturing of herringbone gear model by 3D printing assisted investment casting | |
| KR101755832B1 (ko) | 자동차 배기계용 정밀주조부품 제조방법 | |
| CN114364470A (zh) | 限制工件中出现再结晶晶粒的制造金属工件的方法 | |
| Giamei et al. | Energy efficient engine high-pressure turbine single crystal vane and blade fabrication technology report | |
| US6539810B2 (en) | Method of estimating tensile properties of IN718 cast hiped components | |
| US6405601B1 (en) | Method of estimating hold time sweep crack growth properties | |
| Olorunfemi et al. | TAGUCHI’S METHOD TO DETERMINE THE CASTING PARAMETERS USING OPTIMIZATION INVESTMENT TO MAXIMIZE ITS MECHANICAL PROPERTIES | |
| Kolczyk-Tylka et al. | Investigations Concerning Improvements of the Knock Out Property of Ceramic Moulds Applied in the Investment Casting Technology | |
| Kumar et al. | Optimising tolerance of non-precious alloy crowns in dentistry | |
| Squillaci et al. | Straightening of Investment Casting Ni-Based Superalloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130506 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140508 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150511 Year of fee payment: 17 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160511 Year of fee payment: 18 |
|
| EXPY | Expiration of term |