KR20210127304A - TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법에 관한 것으로, 터빈휠 Wax 모형 사출성형용 금형 제작단계;
Wax 모형 Jig 제작단계;
주형내 TiAl 합금용융액 주입단계;
탈형단계;를 포함하는 것으로,
본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠을 신속하고 용이하게 제작하고 제자된 제품은 내구성이 높고 치수정밀도가 높으며 품질이 뛰어나게 제작하는 현저한 효과가 있다.

Description

TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법{Manufacturing method of TiAl alloy turbine wheel}

본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스터빈의 터빈휠을 신속하고 용이하게 제작하고 제작된 제품은 내구성이 높고 치수정밀도가 높으며 품질이 뛰어나게 제작하는 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 터빈휠은 고속으로 회전하며 내마모성등이 요구되는 주요한 산업기계부품으로서 개발되어 왔으며, 일례로서 등록특허공보 등록번호 10-1960715호에는 디스크 허브와 상기 디스크 허브의 외주면에 배치되는 에어 포일을 구비하는 임펠러를 제조하는 방법으로서, 상기 임펠러에 대응되는 형상의 캐비티와, 안쪽에 코어 안착부를 구비하는 왁스용 몰드를 마련하는 단계; 상기 캐비티의 내부 중 상기 디스크 허브의 내부에 대응되는 위치에 코어를 배치하되, 상기 코어의 결합부가 상기 코어 안착부에 끼워져 배치되는 단계; 상기 코어가 배치된 상기 캐비티에 왁스를 주입하고 상기 왁스를 응고시켜 왁스 모델을 형성하는 단계; 상기 왁스용 몰드에서 응고된 상기 왁스 모델을 취출하는 단계; 상기 왁스 모델의 외면을 슬러리 코팅하는 단계;

상기 왁스 모델을 용융시켜 제거함으로써, 상기 디스크 허브의 내부에 대응되는 위치에 상기 코어가 배치된 주조용 몰드를 형성하는 단계; 내부에 상기 코어가 배치된 상기 주조용 몰드에 용탕을 주입하고 상기 용탕을 응고시켜 주물을 형성하는 단계; 상기 주물에서 상기 코어를 제거하여 상기 디스크 허브의 내부에 대응되는 위치에 중공을 형성하는 단계; 및 상기 주조용 몰드를 제거하여 상기 주물을 취출하는 단계;를 포함하며, 상기 코어는, 상기 임펠러의 회전 중심축이 지나갈 수 있도록 가운데가 비어 있으며 상기 임펠러의 상기 회전중심축을 중심으로 일주하도록 형성되어, 상기 디스크 허브의 내부 공간을 점유할 수 있도록 배치된 임펠러의 제조 방법이 공개되어 있다.

또한, 공개특허공보 10-2008-003196호에는 외부 다이 및 내부 다이 카트리지 조립체를 구비하는 다이 조립체를 사용하여 허브 및 상기 허브로부터 외측으로 연장되는 복잡한 커베이쳐(curvature)을 갖는 다수개의 블레이드들을 구비하는 터빈 또는 컴프레셔 휠을 제조하는 방법에 있어서, 다수개의 다이 세그먼드들로 내부 다이 카트리지 조립체를 조립하되, 상기 카트리지 조립체는 중앙의 허브공 및 상기 허브공으로부터 외부로 연장되는 다수개의 블레이드공들을 한정하며, 상기 블레이드공은 인접하는 다이 세그먼트들 사이에 한정되고, 상기 카트리지 조립체를 외부 다이에 삽입하고, 반고체 금속합금을 상기 다이에 주입하여 상기 반고체 금속합금이 상기 카트리지 조립체 및 상기 블레이드공들로 흘러가도록 하고, 상기 주입공정 동안 상기 카트리지 조립체의 온도 및 압력을 소정의 범위로 유지하고, 상기 카트리지 조립체를 상기 외부 다이로부터 제거하고, 상기 카트리지 조립체의 상기 다이 세그먼트들을 분리하여 성형된 휠을 배출하는 것을 포함하는 터빈 또는 컴프레셔 휠의 제조방법이 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 터빈휠 제작에서 속도가 느리고 제조된 제품은 내구성이 떨어지며 치수정밀도가 낮으며 품질이 나빠 하자발생이 많은 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, TiAl 합금 재질 터빈휠을 신속하고 용이하게 제작하고 제자된 제품은 내구성이 높고 치수정밀도가 높으며 품질이 뛰어나게 제작하는 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법을 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법에 관한 것으로, 터빈휠 Wax 모형 사출성형용 금형 제작단계;

Wax 모형 Jig 제작단계;

주형내 TiAl 합금용융액 주입단계;

탈형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠을 신속하고 용이하게 제작하고 제자된 제품은 내구성이 높고 치수정밀도가 높으며 품질이 뛰어나게 제작하는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명의 TiAl 합금 재질 터빈휠 사진
도 2는 본발명의 Wax 모형 Jig 구조도
도 3은 본발명의 TiAl 합금의 고온 크립 특성 평가도

본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법에 관한 것으로, 터빈휠 Wax 모형 사출성형용 금형 제작단계;

Wax 모형 Jig 제작단계;

주형내 TiAl 합금용융액 주입단계;

탈형단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주입단계는 원심주조방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본발명의 TiAl 합금 재질 터빈휠 사진, 도 2는 본발명의 Wax 모형 Jig 구조도, 도 3은 본발명의 TiAl 합금의 고온 크립 특성 평가도이다.

본발명의 제조방법에 의해 제작된 터빈휠은 밀도 4 g/cm3 이하, 상온연성 1.5% 이상, 800oC 인장강도 550 MPa, 800oC 크리프 강도 138MPa 이상의 TiAl 금속간화합물이다.

기술항목	개발시 목표성능
밀도	4.0 g/cm3 이하
상온연성(가공후)	1.5 % 이상
인장강도 (800℃)	550 MPa이상
크리프강도*(800℃ for 600h)	138 MPa

표 1은 본발명의 터빌휠 성능표이다.

본발명의 제작방법에 대해 설명하면, 터빈휠 Wax 모형 사출성형용 금형 제작단계;

왁스재질의 모형을 사출금형을 이용하여 제작하고 주조방안에 의해 트리모향인 Wax 모형 Jig 를제작한다. 이후 모형 외주연에 세라믹코팅하여 주형을 만들며, 이후 주형내 TiAl 합금용융액을 주입한다. 마지막으로 탈형단계;를 거쳐 제품을 완성한다.

이때 상기 주입단계는 관용의 원심주조방법을 사용한다.

세부적으로 단계를 기재하면, 가스터빈의 터빈휠 을 일체로 하여 모형제작단계;

모형에 주입구 및 탕구를 붙이는 주조방안단계;

모형표면을 세라믹으로 코팅하는 단계;

열을 가하여 왁스모형을 태워없애고 주형을 만드는 단계;

상기 주형내에 주물을 붓는 단계;

주물내의 주형을 제거후 제품을 꺼내는 단계;를 포함한다.

따라서 본발명은 TiAl 합금 재질 터빈휠을 신속하고 용이하게 제작하고 제자된 제품은 내구성이 높고 치수정밀도가 높으며 품질이 뛰어나게 제작하는 현저한 효과가 있다.

1 : 허브 2 : 블레이드
3 : 주입구 4 : 스프루(주물통로)
5 : 터빈휠 왁스모형

Claims (2)

1. 중심의 허브(1)와, 허브 주위의 다수개의 블레이드(2)로 이루어지는 터빈휠의 Wax 모형 사출성형용 금형 제작단계;
   Wax 모형 Jig 제작단계;
   주형내 TiAl 합금용융액 주입단계;
   탈형단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법
2. 제1항에 있어서, 상기 주입단계는 원심주조방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 TiAl 합금 재질 터빈휠 제작방법

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