SE510193C2

SE510193C2 - Selection device for crystallization grains for single crystalline objects in foundry

Info

Publication number: SE510193C2
Application number: SE9001856A
Authority: SE
Inventors: Ghislaine Elisabeth Lamanthe; Jean-Louis Pierre Ragot
Original assignee: Const De Moteurs D Soc Nat D E
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1999-04-26
Also published as: GB2330099B; GB9011282D0; SE9001856D0; SE9001856L; DE4016477C2; GB2330099A; FR2734189B1; DE4016477A1; FR2734189A1

Abstract

A crystallization grain selector (30) for monocrystalline castings comprises, in succession, a first vertical passage (34) connected to a base piece (10), an inclined second passage (35) extending from the first passage at an angle thereto of between 95‹ and 135‹, a vertical third passage (36) extending from the second passage, an inclined fourth passage (37) extending from the third passage at an angle thereto of between 95‹ and 135‹, and a vertical fifth passage (38) extending, in alignment with the first passage (34), from the fourth passage to the outlet of the selector which is connected to the base of the casting mould (39).

Description

10 15 20 25 30 510 193 2 - det enda pelarkristallkorn, som utväljes vid utloppet från gjutanordningen och som utvecklas i enkiistallföremålet, bör vara det, som ligger närmast den kristallograﬁska riktningen [O01], som sammanfaller med en vald axel i före- målet, varvid de sekundära rikmingarria likaledes svarar mot bestämda axlar; - för varje smälta bör man erhålla ett tillräckligt högt framgångsvärde, som säker- ställer goda gjutstycken, oberoende av godtagbara variationer i utföringspara- metrarna, såsom speciellt formens temperatur, smältans temperatur, föremålets beskaffenhet och volym och vid en aggregatgjutning oberoende av föremålets läge i aggregatet eller aggregatets geometri; - minskning av gjutanordningens volym och då speciellt dess höjd. 10 15 20 25 30 510 193 2 the only pillar crystal grain selected at the outlet of the casting device, and developed in the single-object object should be the one closest to it crystallographic direction [O01], which coincides with a selected axis in the target, the secondary richer aria also corresponding to specific axes; - for each melt, a sufficiently high success value should be obtained, which provides good castings, regardless of acceptable variations in the meters, such as in particular the temperature of the mold, the temperature of the melt, the temperature of the object nature and volume and in the case of a unit casting independent of the object position in the unit or the geometry of the unit; reduction of the volume of the casting device and especially its height.

En gjutanordning som uppfyller dessa krav och omfattar ett bottenstöd och ett chikanfonnigt urvalsorgan av tvådimensionell typ, vari alla delar bildar en följd av rätlinjiga rör, som uppvisar ett gemensamt medelsyrnrnetriplan, kärmetecknas av att urvalsorganet omfattar åtminstone ett rör, som är orienterat enligt en vinkel mellan 95 och l35° i förhållande till vardera av rören, som ansluter till dess ändar.A casting device that meets these requirements and comprises a bottom support and a harassment selection means of two-dimensional type, in which all parts form a sequence of rectilinear tubes, which have a common mean oxygen triplicate, are characterized by: the selection means comprises at least one tube, which is oriented at an angle between 95 and 135 ° in relation to each of the tubes connecting to its ends.

Lärnpligen omfattar unalsorganet ett första vertikalt rör förbundet med bottenstödet, följt av ett andra rör, som är lutande och orienterat i 120° i förhållande till det första och som följes av ett tredje rör, som är vertikalt och följes av ett fjärde rör, likaledes lutande och orienterat i 120° i förhållande till det tredje röret, varvid änden på det fjärde röret är placerat i förlängningen av det Första vertikala röret och åtföljes av ett femte vertikalt utloppsrör från urvalsorganet. Övriga kärmetecken och fördelar med uppfinningen framgår bättre vid genomläsriing av följande beskrivning av en utföringsform av uppfinningen med hänvisning till bi- fogade ritningar. på vilka: 10 15 20 25 30 3 510 193 - ﬁg. 1 visar i schematisk perspektivvy en före uppfinningen känd gjutanordning för kristallkom; - ﬁg. 2 visar i en liknade perspektivvy som den på fig. 1 en gjutanordning för lcris- tallkom anpassad för enlaistallgjutriing och enligt en utföringsform av uppfinningen, Det är inom tillämpningar för enkristallgjutning, speciellt vid framställning av turbinskovlar, känt att använda en gjutanordning för lcristallkorn av den typ, som visas på ﬁg. 1. Denna anordning omfattar ett bottenstöd 1 på en ugnsbotten 2.The leather member comprises a first vertical tube connected to the bottom support, followed by a second tube, which is inclined and oriented at 120 ° relative to the first and which is followed by a third tube, which is vertical and followed by a fourth tube, likewise inclined and oriented at 120 ° relative to the third tube, the end of it the fourth tube is located in the extension of the First vertical tube and is accompanied by a fifth vertical outlet pipe from the selection means. Other features and advantages of the invention will become more apparent upon reading of the following description of an embodiment of the invention with reference to attached drawings. on which: 10 15 20 25 30 3,510,193 - ﬁ g. 1 shows in schematic perspective view a casting device known before the invention for crystal bowl; - ﬁ g. Fig. 2 shows in a perspective view similar to that of Fig. 1 a casting device for pine grain adapted for single steel casting and according to an embodiment of the invention, It is in applications for single crystal casting, especially in the manufacture of turbine blades, known to use a crystal grain casting device of the type which appears on ﬁ g. This device comprises a bottom support 1 on an oven bottom 2.

Denna ugn, vari en form är anordnad, vilken matas med smält metall i sin övre del, omfattar alla i sig kända organ för utförande av denna typ av arbete. Ugnen visas ej på ritningen och behöver ej beskrivas närmare i detalj; den omfattar speciellt upp- hettningsorgan och organ för att åstadkomma bestämda värmegradienter i en före- dragen stelningsriktning för den smälta metallen, speciellt en kylbotten. I kontakt med denna kylda botten 2 bildas pelarkristallkom enligt riktningen [001] i stödet 1. Över stödet 1 är ett uivalsorgan 3 för kristallkom anordnat. Då bottnen 2 betraktas såsom horisontal och stelningsriktningen vinkelrät mot denna botten är vertikal om- fattar urvalsorganet 3 för kristallkorn delar i form av rätlinjiga rör, vilka alla uppvi- sar ett gemensamt mittsymmetiiplan. Dessa element är anordnade så att de bildar hinder och omfattar således ett första vertikalt rör 4 över stödet 1, följt av ett andra horisontellt rör 5. följt av ett tredje vertikalt rör 6, följt av ett fjärde horisontellt rör 7, som är placerat över det andra röret, och ett femte vertikalt rör 8, som befmner sig i förlängningen av det första röret 4 och som bildar utloppet för urvalsorganet och är förbundet med den faktiska fonnen. Urvalsorganet 3 leder, genom att tvinga pelar- kristallkoinen, som utgår från stödet 1, till en speciell väg under deras tillväxt, vid utloppet till ett enkristallkom, som därefter utvidgas och bildar det önskade en- kristallföremålet i formen.This furnace, in which a mold is arranged, which is fed with molten metal in its upper part, includes all per se known means for performing this type of work. The oven is not displayed in the drawing and need not be described in more detail; it includes in particular heating means and means for producing definite heat gradients in a drawn solidification direction for the molten metal, especially a cooling bottom. In contact with this cooled bottom 2, column crystal grains are formed according to the direction [001] in the support 1. Above the support 1, a selection member 3 for crystal grain is arranged. Then the bottom 2 is considered as horizontal and the solidification direction perpendicular to this bottom are vertically The crystal grain selection means 3 comprises parts in the form of rectilinear tubes, all of which sar a common center symmetry plan. These elements are arranged so that they form obstacles and thus comprises a first vertical tube 4 over the support 1, followed by a second horizontal pipe 5. followed by a third vertical pipe 6, followed by a fourth horizontal pipe 7, which is located above the second tube, and a fifth vertical tube 8, which is located in the extension of the first tube 4 and which forms the outlet of the selection means and is associated with the actual fund. The selection means 3 leads, by forcing the the crystal coin, starting from aid 1, to a special path during their growth, at the outlet to a single crystal grain, which is then expanded to form the desired unit. the crystal object in the mold.

Emellertid har denna lösning lett till resultat, vilka är avsedda att förbättras genom uppfinningen. speciellt med avseende på en minskning av antalet rnisslyckanden vid 10 15 20 25 30 sin 193 4 val av en bestämd tvärorientering och av [OOH-riktning, som förenas med vertikal- planet, och en mindre känslighet för variation av driftpararnetrarna.However, this solution has led to results which are intended to be improved by the invention. especially with respect to a reduction in the number of failures at 10 15 20 25 30 sin 193 4 choice of a particular cross-orientation and of [OOH direction, which is combined with vertical plane, and a lesser sensitivity to variation of the operating parameters.

Genom gjutanordningen för kristallkorn visad på frg. 2, som visar ett exempel på ett urvalsorgan enligt en utföringsform enligt uppfinningen, blir det möjligt att åstad- komma sådana förbättrade resultat. Bottenstödet 10 liknar det tidigare stödet visat på frg. l. Man bibehåller även principen med ett urvalsorgan 30 för kristallkorrr, vil- ket omfattar delar i form av rätlinjiga rör, som alla har ett gemensamt rnittsynrrnetri- plan. Däremot och överraskande följes enligt uppfinningen ett första vertikalt rör 34 över stödet 10 av ett andra rör 35, som är lutat mot röret 34 med en vinkel A, som ligger mellan 95 och l35°, varvid det föredragna värdet för vinkeln A visad på ﬁg. 2 är 120° så att mittaxlama i rören 34 och 35, som befmner sig i sanuna plan, mellan sig bildar en vinkel av 120°. Det tredje röret 36 är på nytt vertikalt och det följande fjärde röret 37 är likaledes lutat mot röret 36 med en vinkel A som, såsom tidigare för det andra röret 35_ ligger mellan 95 och l35°, varvid det föredragna värdet för vinkeln A förblir 120° så att mittaxlama för rören 36 och 37, som alltid befmner sig i samma plan, sinsemellan bildar en vinkel 120°. Det femte utloppsröret 38 i ur- valsorganet 30, vilket står i förbindelse med gjutforrnen 39 för enkristallföremålet, är på nytt vertikalt och befinner sig i förlängningen av det första röret 34.Through the casting device for crystal grains shown in frg. 2, which shows an example of one selection means according to an embodiment of the invention, it becomes possible to provide come such improved results. The bottom support 10 is similar to the previous support shown on frg. 1. The principle of a crystal correlating means 30 is also maintained, which The component comprises parts in the form of rectilinear tubes, all of which have a common plan. In contrast, and surprisingly, according to the invention, a first vertical tube 34 is followed over the support 10 of a second tube 35, which is inclined towards the tube 34 at an angle A, which is between 95 and 135 °, the preferred value for the angle A being shown as ﬁ g. 2 is 120 ° so that the central axes of the tubes 34 and 35, which are in the same plane, between forms an angle of 120 °. The third tube 36 is again vertical and the following the fourth tube 37 is likewise inclined towards the tube 36 at an angle A which, as before for the second tube 35_ is between 95 and 135 °, the preferred value for the angle A remains 120 ° so that the central axes of the tubes 36 and 37, which are always located in the same plane, with each other forming an angle of 120 °. The fifth outlet pipe 38 in the original the rolling means 30, which communicates with the molds 39 for the single crystal object, is again vertical and is in the extension of the first tube 34.

Gjutanordningen är på i och för sig känt sätt helt omgiven av en värmeisolerande mantel av keramisk typ. vilken är beständig mot höga temperaturer. Dimensions- pararnetrama för urvalsorganet för kristallkorn enligt uppfinningen bestämmes så- som funktion av måtten på den använda ugnen och på de för framställning avsedda föremålen och såsom funktion av värmegradienterna som erhålles genom betingel- sema för utförande av giutningen av föremålen. Bottenstödet 1, som företrädesvis uppvisar cylindrisk form_ uppvisar således en diameter D, som väljes på så sätt att antalet kristallkorn gynnas, medan rören i urvalsorganet uppvisar samma genom- skärning, företrädesvis av rektangulär form med sidorna e och f för att begränsa an- talet kom och begränsa kanteffekterna. Närvaron av vinkeln A för de icke-horison- 10 15 20 5 510 193 tella rören 35 och 37 möjliggör undvikande av en försämring av urvalsorganet ge- nom hoptryckning av dessa rör och uppträdande under användning av en vinkel under 90° mellan rören 35 och 37 och de resp vertikala rören förbundna därmed.The casting device is in a manner known per se completely surrounded by a heat insulator mantle of ceramic type. which is resistant to high temperatures. Dimensional The parameters of the crystal grain selection means according to the invention are thus determined as a function of the dimensions of the oven used and of those intended for manufacture objects and as a function of the heat gradients obtained by sema for performing the casting of the objects. The bottom support 1, which preferably thus has a diameter D, which is selected in such a way that the number of crystal grains is favored, while the tubes in the sampling means have the same throughput. cut, preferably of rectangular shape with sides e and f to limit the use of century came and limit the edge effects. The presence of angle A for the non-horizon 10 15 20 5,510,193 tubes 35 and 37 make it possible to avoid a deterioration of the selection means by compression of these tubes and behavior using an angle below 90 ° between the tubes 35 and 37 and the respective vertical tubes connected thereto.

Det icke-horisontella anordnandet av rören 35 och 37 möjliggör speciellt och över- raskande att enligt uppfinningen undvika korn utgående från stödet 1, vars kristallograﬁska orientering ej är tillfredställande, och att på detta sätt säkerställa en _ förbättrad kvalitet på det enkristallkom, som erhålles vid utloppet från urvals- organet. Längden på rören 35 och 37 bestämmes i övrigt så att man reglerar värmegradienten. För en speciell tillämpning har således följande dimensionspara- metrar för gjutanordningen enligt uppfinningen visad på ﬁg. 2 erhållits, uttryckt i mm: D = 15-20; H, = 10-15 (stödets höjd); H2 = 10-15 (det första och det tredje rörets höjd) g = 25-30 (horisontell längd); e = f= 4-5 i = 5 (utloppshöjd), H = 60-70 (total höjd) A = l20°The non-horizontal arrangement of the tubes 35 and 37 allows in particular and quick to avoid according to the invention grains starting from the support 1, whose crystallographic orientation is unsatisfactory, and in this way to ensure a _ improved quality of the single crystal grain obtained at the outlet of the sample the body. The length of the pipes 35 and 37 is otherwise determined so that you regulate the heat gradient. Thus, for a particular application, the following dimensional meters for the casting device according to the invention shown at ﬁ g. 2 obtained, expressed in mm: D = 15-20; H, = 10-15 (height of support); H2 = 10-15 (height of the first and third pipes) g = 25-30 (horizontal length); e = f = 4-5 i = 5 (outlet height), H = 60-70 (total height) A = 120 °

Claims

10 15 510 193 Patent claims

A casting device for crystallization grains having a predetermined transverse orientation and having [0iO1] direction, which coincides with the vertical direction, which device is intended to produce single steel objects by casting and which comprises a bottom support (10) and a chicory-shaped rolling member (30), wherein all parts forming a series of rectilinear tubes have a plane of symmetry which is common, characterized in that the selection means (30) comprises a first tube (34) connected to the bottom support (10) and which is vertical, followed by a second tube ( 35), which is inclined and oriented at an angle A between 95 and 135 ° to the first tube (34) and which is followed by a third tube (36), which is vertical and followed by a fourth tube (37), which likewise inclined and is oriented at an angle A between 95 and 135 ° towards the third tube (36), the end of the fourth tube (37) being arranged in the extension of the vertical first tube (34) and followed by a vertical fifth tube (38). which forms the outlet of the selection means.

Casting device according to Claim 1, characterized in that the angle A is 120 °.