DE2011254C - Gießform zur Herstellung eines Ein knstallgußstuckes - Google Patents

Description

25 langer ausbilden.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sieht die Erfindung hierzu vor, daß der erste, senkrecht verlaufende Wachstumsteil kürzer als der zweite, waage-

Die Erfindung betrifft eine Gießform zur Herstel- recht verlaufende Wachstumsteil ist. Eine solche lung eines Einkristallgußstückes und insbesondere 30 Ausführungsform wird man zum Herstellen von Eineine auf einer Kühlplatte aufstehende und von einer kristallgußstücken anwenden, welche wesentlich län-Heizeinrichtung umschlossene, unten offene Gieß- ger als breit sind, zum Beispiel Turbinenschaufeln, form zur Herstellung eines Einkristallgußstückes mit die in Richtung ihrer Längsachse durch die auf den einem seitlich und nach oben gerichteten verengten Turbinenrotor einwirkenden Fliehkräfte hoch beDurchlaß zwischen einem auf der Kühlplatte auf- 35 lastet werden.

stehenden, senkrecht verlaufenden ersten Wachs- Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Aus-

tumsteil und einem das Gußstück bildenden Form- führungsform wird die Erfindung nun weiter erläu-

hohlraum. tert. In der Zeichnung ist

Aus der französischen Patentschrift 1 481 366 ist Fig. 1 ein Schnitt durch eine Gießform,

eine Gießform dieser Gattung bekannt, bei der es der 40 Fi g. 2 ein Schnitt durch eine abgeänderte Ausfüh-

Sinn des verengten Durchlasses ist, ein von der Kühl- rungsform,

platte, auf der das Wachstumsteil aufsteht., ausgehen- F i g. 3 in vergrößertem Maßstab ein senkrechter

des Kristall in seinem Wachstum so zu bevorzugen, Schnitt durch ein Gußstück mit dendritischem Wachs-

daß ausschließlich dieser Kristall den eigentlichen turn und

Formhohlraum erreicht und diesen unter Bildung des 45 Fig. 4 ein waagerechter Querschnitt durch ein

gewünschten Einkristalles ausfüllt. Gußstück mit dendritischem Wachstum.

Die in dieser bekannten Gießform gegossenen Ein- Die Gießform ist allgemein mit 10 bezeichnet und

kristallgußstücke sind in einer Richtung orientiert. enthält einen Formhohlraum 12, einen Einguß 14,

Ein solches Einkristall hat in dieser Richtung eine den aus den Abschnitten 16a, 166, 16 c bestehenden

Besonders hohe Festigkeit. 50 verengten Durchlaß, den ersten Wachstumsteil 20,

In modernen Strahltriebwerken verwendete Tür- den zweiten Wachstumsteil 18 sowie zwei Kühlplatbinenschaufeln, die bevorzugt als Einkristallgußstücke ten 22 und 24, wovon die Kühlplatte 22 senkrecht hergestellt sind, werden durch Fliehkräfte und durch angeordnet ist und den zweiten, horizontal verlaufenthermische Einwirkungen hoch belastet. Diese Be- den Wachstumsteil 18 begrenzt, während die Kühllastung erfolgt nicht nur in einer, sondern in mehre- 55 platte 24 den ersten, senkrecht verlaufenden Wachsren Richtungen. Die in Strahltriebwerken verwende- tumsteil 20 begrenzt. Die gesamte Gießform 10 ist in ten Turbinenschaufeln müssen daher solchen in vie- einen Behälter 26 eingeschlossen. Der Raum zwilen Richtungen erfolgenden Belastungen widerstehen. sehen der Gießform 10 und dem Behälter 26 ist mit Hierdurch ergibt sich das Problem, ein Gußstück und einem feuerfesten Stützmaterial 28, z. B. Al₂O₃ ausinsbesondere eine Turbinenschaufel so zu gießen, daß 60 gefüllt. Die Gießform 10 ist eine Schalengießform das fertige Gußstück Belastungen in sämtlichen Rieh- üblicher Konstruktion aus einer Anzahl von aufeintungen standhält. Der Erfindung liegt daher die Auf- anderfoigendcn Schichten eines geeigneten Formgabe zugrunde, die bekannte Gießform so auszubil- materials. Die Gießform 10 wird beim Gießen derart den, daß sich in ihr Einkristallgußstücke mit hoher erhitzt, daß ein Temperaturgefälle zwischen den Belastungsfähigkeit in sämtlichen Richtungen gießen 65 Kühlplatte!! 22, 24 und dem oberen Ende der Gießlassen. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Ei fin- form 10 entsteht. Die Erhitzung wird so durchgeführt, dung bei einer Gießform der eingangs genannten daß die Gießformteniperatur mit zunehmender ErGattung vor, daß ein zweiter, waagerecht verlaufender starrung allmählich herabgesetzt wird. Die Abkühlung

2 Oil 254

^{durch den}

durchden Rest iS S
ratur wird so überwacht
waagerechte fest C
punkt der beiden ί

Die Erwärmung^SST u 32 34 Senden Ä £"? den wÄmsS?ISΝ.Γ ι⁶'¹'

bez'ujau" die E^rrtgszone
gert werden kanvTf _c·

^wesenthchen
Kreuzungs-

τ ? ^entsteht-^T"^au|^tIoniSP^ulen 30,

^deT ^{Ormteil 12 Und haben also die} charakteristische (001) Ausrichtung J" ^ΚΟΓΠεΓ' ^{wdche an der} ^cchL Kühlplattf ^{M anliegen}' ^{und das} dendritische Wachstum ist noch ™mer im rechten Winkel zu den beiden Kühlplatten 5 22,24. Auf diese Weise hat die Schaufel nach Erhärt"ng die erwünschte senkrechte (001) Ausrichtung, und das waagerechte Wachstum wird sichin zwei ^Ebenen erstrecken, eine im rechten Winkel zu der

Le >

Legierung verrm-

ι ^L«ftT^g

temperatur der UrieiSSrt
durch die KühSEa 24
fiierung welche 1"!J V

pte Tst !7 die Einwirkung de IC fhi . »
dLrch en sUndene T^

^{In Fi}S· ^{2 ist eine} Ausführungsform gezeigt, in weieher die Gießform so beschaffen ist, daß die (001) ^Ausrichtu"g ^waaS^erecl« liegt. In dieser Airing,-'

?^ °^{ΓΠ1 bCWirkt die Gießform}' ^{daß die} waagerechten

^w»;^d Wasser 15 und vertikalen säulenartigen Wachstumsteile 18, 20

^{Und dle Le}" ^{mit den} Kühlplatten 22 und 24 zusammenarbeiten.

n u ^Der β™«"«!«*« Unterschied gegenüber Fig. 1 be-

^{Durch steht da}™> ^daß der senkrechte Wachstumsteil 20 ISn-

^U"^{d das da}' 8^{er ist als der} waagerechte Wachstumsteil 18. In an-

^ei" ^SaU" ^{20 dcrcr Hinsichi} "nd die beiden Ausführungsfum.en

rSteristisdie mon C¹Jf ^rt· u° ^{d3ß die Cha}-

WaSSmsteil 18 ^J^⁵¹¹""⁵³"⁵"^^J" Je^dem

de? beidenwLhstumsteSe ifS "3?L· ^ndem,^eill^er andere gewagt wrd we den dta"κ?η * r> driten in dem kür^n-n τίι η ^die„^{Korner oder Den}"

St erreiS i^? rt« " 1 ° ^^rcU»^{UngSpunkt zu}-Seren Te™, über den⁸^¹'^ ^WaclT^{m des} hindern Kreuzungspunkt hm ver-

Vom

ist achsen die

Säule

ihre? SiS wS

platten 22 24 Wärme auf

abführen 'id!dZ

rerSÄ

vorteilhaft

^senkrechten

lhaft orkntiS
dendritische wach M^
DhE 16 ?

b Γ

5 h⁸; ϊ ι ^erhar,^enden Legierung

? ί ⁰⁶¹" ^ki!^rZe" em schnei-

^"'f^{Γ daS}

P I "⁸

Kühlplatten 22, 24 orientiert ist Der verenge Dnrrh laß 16a 16ft 16r rtipnt rtn,,. · ^ · ⁸ ^ ■ " zum Weiterwächsen ΐη FoSiTi ^einZ'g^e" ^Knsta"

ϋεΓνέΞε KrE,n T auszuwählen.

ein säu^enarlp? Ä i J ^S° ^anl^eordnet. daß nur ^{a5 Nadldem} die Gießform mit der geschmolzenen Legierung gefüllt ist, beginnt an jeder Kühlplatte die ^E^ärtung und setzt sich im rechten Winkel zu den ^^ÜhIP^{latten in einer} ^ulenartigen Form bis zum Kreuzungspunkt fort. Die Körner der kürzeren Säule

^{wachsen a}'^{s erste durch} den Kreuzungspunkt, aber das dendritische Anwachsen wird durch das säulenartige Anwachsen der längeren Säule in der Weise beeinflußt, daß ein dendritisches Anwachsen aus dem ^Kreuzung«P""kt heraus in Ebenen erfolgt, welche

senkrecht zu den beiden Kühlplatten 22, 24 liegen.

S" ^{EinHuß der ZWdten KÜhl}P^Ia"^{e bewirkt ei}" ^SteiIcs Temperaturgefälle, während die Erhärtung aus dem

Kreuzungspunkt der Säulen weiter fortschreitet und ^ein «hnelleres Wachstum der Körner aus der M_m ren Säule bewirkt. Wenn der verengte Durchlaß 16'

^{erreicht ist}'^{wird eiri einzi}g^{es Korn} 8^ewähIt' ^und di^es ^{wächst in und durch} den Formteil 12', während sich ^das dendritische Wachstum weiter im rechten Winkel ^Z" ^de" ^{beiden K}"hlplatten, jedoch mit waagerechter ^⁸™"¹!¹"« «."tw ekelt. Das in F i g. 2 gezeigte Guß^eine Turbinenschaufel, in welcher die Achse & Belastung quer zum aerodynamischen Teil

liegt oder horizontal, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Gießen erfolgt unter Vakuum.

^{die kürzcre Säule SElltrccht sci}"

den Teil 166 hineinΓ Der oberef Seiteiie ΐΐ ϊ-ϊί nur ein Korn aus dem senkrech e^Tdf D S eine Korn wächst immeHn Form ein _s el,' Ln Kr stalls und mit der gleichen Arihtng £ i ¥ 16« durch ihn ^L^^^ =SSsSSa

^Waag,^erech!, ^sein· ^{Da das bes!e} Einkristallwachstum 'Λ' T" ^{die la}"^{gSte Ausdehnu}"g ^d" Teils ?£ ^IIun8^irt. ^{da das} Temperaturgefälle ^{uberwachen läßt}. wird die kürzere

der Hauptbelastungsachse sichern.

Hierzu 1 PJatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Wachstumsteil in den ersten, senkrecht verlaufenden Patentansprüche: Wachstumsteil einmündet, am vom verengten Durchlaß abgelegenen Ende des zweiten Wachstumsteils

1. Auf einer Kühlplatte aufstehende und von eine diesen abschließende Kühlplatte angeordnet ist, einer Heizeinrichtung umschlossene, unten offene 5 und der erste und der zweite Wachstumsteil verschie-Gießform zur Herstellung eines Einkristallguß- den lang sind.

Stückes mit einem seitlich und nach oben gerich- Ein in dieser Gießform gegossenes bzw. gewachteten verengten Durchlaß zwischen einem auf der senes Einkristallgußstück weist eine doppelte Korn-Kühlplatte aufstehenden, senkrecht verlaufenden orientierung auf. Dies führt zu einer hohen Beersten Wachstumsteil und einem das Gußstück io lastungsfestigkeit in zwei aufeinander senkrecht stebildenden ,Formhohlraum, dadurch ge- henden Richtungen. Durch die unterschiedliche kennzeichnet, daß ein zweiter, waagerecht Länge der beiden Wachstumsteile läßt sich das Kornverlaufender Wachstumsteil (18) in den ersten, wachstum beeinflussen. Die Kristallkörner aus dem senkrecht verlaufenden Wachstümsteil (20) ein- kürzeren Wachstumsteil werden als erste durch den mündet, am vom verengten Durchlaß (16 a, 16 b, 15 verengten Durchlaß durchtreten und in den Form-16 c) abgelegenen Ende des zweiten Wachstums- hohlraum hineinwachsen. Das dendritische Anwachteils (18) eine diesen abschließende Kühlplatte sen wird jedoch durch das säulenartige Anwachsen (22) angeordnet ist und der erste und der zweite der Kristallkörner aus dem längeren Wachstumsteil Wachstumsteil (20, 18) verschieden lang sind. beeinflußt. In dem Formhohlrauni ergibt sich daher

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 ein in zwei Richtungen stattfindendes Kristallwach^- kennzeichnet, daß der erste, senkrecht verlau- turn. Seine größere Festigkeit erhält das Gußstück in fende Wachstumsteil (20) kürzer als der zweite, Richtung bzw. parallel zum kürzeren Wachstumsteil, waagerecht verlaufende Wachstumsteil (18) ist. Entsprechend wird man das waagerecht oder das

senkrecht verlaufende Wachstumsteil kürzer oder