JPH05212493A - 精密鋳造翼の製造方法 - Google Patents
精密鋳造翼の製造方法Info
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- JPH05212493A JPH05212493A JP5617092A JP5617092A JPH05212493A JP H05212493 A JPH05212493 A JP H05212493A JP 5617092 A JP5617092 A JP 5617092A JP 5617092 A JP5617092 A JP 5617092A JP H05212493 A JPH05212493 A JP H05212493A
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 蒸気タービンや航空用または産業用ガスター
ビンなどに使用される一方向凝固翼や単結晶翼の製造に
おいて、大型の精密鋳造翼の製造を可能にすること。 【構成】 翼のろう型２の周りを囲むように柱状のろう
材でやぐらを組み、これの表面に耐火材をコーティング
して乾燥させた後、ろう材を溶出させて翼と柱状のやぐ
らとの組合せ鋳型を形成し、次いで翼１の鋳型にのみ溶
湯を注入し、その後翼と柱状のやぐらとの組合せ鋳型を
鋳造炉から引出して溶湯を凝固させるようにする方法。
ビンなどに使用される一方向凝固翼や単結晶翼の製造に
おいて、大型の精密鋳造翼の製造を可能にすること。 【構成】 翼のろう型２の周りを囲むように柱状のろう
材でやぐらを組み、これの表面に耐火材をコーティング
して乾燥させた後、ろう材を溶出させて翼と柱状のやぐ
らとの組合せ鋳型を形成し、次いで翼１の鋳型にのみ溶
湯を注入し、その後翼と柱状のやぐらとの組合せ鋳型を
鋳造炉から引出して溶湯を凝固させるようにする方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンや航空用
ガスタービンあるいは産業用ガスタービンなどに使用さ
れる精密鋳造翼の製造方法に関する。
ガスタービンあるいは産業用ガスタービンなどに使用さ
れる精密鋳造翼の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンや航空用ガスタービンある
いは産業用ガスタービンなどには、一方向凝固翼や単結
晶翼などが使用されている。これらの一方向凝固翼や単
結晶翼などは、翼の形状に形成されたセラミックス・シ
ェル鋳型を用い、これに鋳造炉で翼の材料となるニッケ
ル基耐熱合金の溶湯を注入した後、セラミックス・シェ
ル鋳型を鋳造炉から徐々に引出して冷却することによ
り、一方向凝固翼を製作したり、単結晶セレクタのよう
な制御回路を用いて単結晶翼を製作したりしている。
いは産業用ガスタービンなどには、一方向凝固翼や単結
晶翼などが使用されている。これらの一方向凝固翼や単
結晶翼などは、翼の形状に形成されたセラミックス・シ
ェル鋳型を用い、これに鋳造炉で翼の材料となるニッケ
ル基耐熱合金の溶湯を注入した後、セラミックス・シェ
ル鋳型を鋳造炉から徐々に引出して冷却することによ
り、一方向凝固翼を製作したり、単結晶セレクタのよう
な制御回路を用いて単結晶翼を製作したりしている。
【０００３】このような従来の方法で製作される一方向
凝固翼や単結晶翼などの翼の高さは、概略１３０mm以
下、重量は２Kg以下であった。
凝固翼や単結晶翼などの翼の高さは、概略１３０mm以
下、重量は２Kg以下であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の方法で製作できる一方向凝固翼や単結晶翼の大き
さは、翼の高さが概略１３０mm、重量は２Kg程度までで
あり、それ以上の大型のものを製作しようとすると、結
晶組織の成長方向を制御するために、鋳型は４０分から
数時間にわたり１３５０℃以上もの高温の溶湯にさらさ
れることとなり、鋳型にひび割れを生じて鋳型内の溶湯
が流れ出してしまうなど、製作が困難であった。
従来の方法で製作できる一方向凝固翼や単結晶翼の大き
さは、翼の高さが概略１３０mm、重量は２Kg程度までで
あり、それ以上の大型のものを製作しようとすると、結
晶組織の成長方向を制御するために、鋳型は４０分から
数時間にわたり１３５０℃以上もの高温の溶湯にさらさ
れることとなり、鋳型にひび割れを生じて鋳型内の溶湯
が流れ出してしまうなど、製作が困難であった。
【０００５】また、長時間をかけて結晶組織を制御して
凝固させる間に、鋳型の強度が低下してしまい、翼に歪
みが発生してしまうという問題もあった。
凝固させる間に、鋳型の強度が低下してしまい、翼に歪
みが発生してしまうという問題もあった。
【０００６】さらに、凝固の最終段階に、特に鋳型の溶
湯を注入する湯口の近傍に熱容量の不足を生じ、この部
分に相当する翼に引け巣やマイクロポロシティのような
鋳造欠陥が発生し易いという問題もあった。
湯を注入する湯口の近傍に熱容量の不足を生じ、この部
分に相当する翼に引け巣やマイクロポロシティのような
鋳造欠陥が発生し易いという問題もあった。
【０００７】本発明は、このような問題を解決すること
を目的として成されたものである。
を目的として成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、翼のろう型
を製作する工程と、この翼のろう型の周りを囲むように
柱状のろう材でやぐらを組む工程と、このやぐらに囲ま
れた翼のろう型と柱状のろう材の表面に耐火材をコーテ
ィングして乾燥させる工程と、乾燥した耐火材からろう
材を溶出させてその耐火材を焼結させることにより翼お
よび柱状のやぐらの組合せ鋳型を形成する工程と、この
翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型を鋳造炉に置いて翼
の鋳型にのみ翼材料の溶湯を注入する工程と、その後翼
および柱状のやぐらの組合せ鋳型を鋳造炉から引出して
溶湯を凝固させる工程とから成るものである。
を製作する工程と、この翼のろう型の周りを囲むように
柱状のろう材でやぐらを組む工程と、このやぐらに囲ま
れた翼のろう型と柱状のろう材の表面に耐火材をコーテ
ィングして乾燥させる工程と、乾燥した耐火材からろう
材を溶出させてその耐火材を焼結させることにより翼お
よび柱状のやぐらの組合せ鋳型を形成する工程と、この
翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型を鋳造炉に置いて翼
の鋳型にのみ翼材料の溶湯を注入する工程と、その後翼
および柱状のやぐらの組合せ鋳型を鋳造炉から引出して
溶湯を凝固させる工程とから成るものである。
【０００９】
【作用】上記の手段によれば、翼の鋳型がやぐらに組ま
れた柱状の鋳型で補強され、また、翼のろう型の表面に
耐火材をコーティングする際、耐火材が周りを囲んでい
るやぐらに組まれた柱状のろう材に当たった後、内側の
翼のろう型に振りかけられる割合が多くなって、耐火材
が翼のろう型の表面に均一な厚さに形成されるので、鋳
型の強度が向上して、長時間の鋳造に十分耐えることが
できる。
れた柱状の鋳型で補強され、また、翼のろう型の表面に
耐火材をコーティングする際、耐火材が周りを囲んでい
るやぐらに組まれた柱状のろう材に当たった後、内側の
翼のろう型に振りかけられる割合が多くなって、耐火材
が翼のろう型の表面に均一な厚さに形成されるので、鋳
型の強度が向上して、長時間の鋳造に十分耐えることが
できる。
【００１０】
【実施例】以下本発明に係る精密鋳造翼の製造方法の一
実施例を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
実施例を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明に係る精密鋳造翼の製造方
法を説明するために、翼および柱状のやぐらの組立て状
態を示した正面図であり、図２は形成された鋳型の縦断
面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また
図４は、本発明の方法によって製造される精密鋳造翼の
一例の正面図であり、図５は図４の平面図である。
法を説明するために、翼および柱状のやぐらの組立て状
態を示した正面図であり、図２は形成された鋳型の縦断
面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また
図４は、本発明の方法によって製造される精密鋳造翼の
一例の正面図であり、図５は図４の平面図である。
【００１２】さて、この実施例では、図４および図５に
示す例えば高さ２８０mmの産業用ガスタービン動翼１を
一方向凝固翼として製造するものとして説明する。
示す例えば高さ２８０mmの産業用ガスタービン動翼１を
一方向凝固翼として製造するものとして説明する。
【００１３】先ず、動翼１のろう型２を製作し、このろ
う型２を図１に示す厚さ約１０mmのアルミ製の板３の上
に、翼頭側１ａを下方に、翼根側２ｂを上方に向くよう
にして置く。次に、ろう型２の周囲に、外径が１０mm程
度の柱状のろう材を用い、やぐらを組みあげてやぐらの
ろう型４を形成し、動翼１のろう型２と柱状のろう型４
とを組合わせたろう型を製作する。このとき、動翼１の
ろう型２とやぐらのろう型４との間に８〜１５mm程度の
間隔を置くようにする。また、柱状のろう材によるやぐ
らは動翼１のろう型２の高さの８０％以上まで組立てる
ものとする。
う型２を図１に示す厚さ約１０mmのアルミ製の板３の上
に、翼頭側１ａを下方に、翼根側２ｂを上方に向くよう
にして置く。次に、ろう型２の周囲に、外径が１０mm程
度の柱状のろう材を用い、やぐらを組みあげてやぐらの
ろう型４を形成し、動翼１のろう型２と柱状のろう型４
とを組合わせたろう型を製作する。このとき、動翼１の
ろう型２とやぐらのろう型４との間に８〜１５mm程度の
間隔を置くようにする。また、柱状のろう材によるやぐ
らは動翼１のろう型２の高さの８０％以上まで組立てる
ものとする。
【００１４】そして、この動翼１のろう型２とやぐらの
ろう型４とを組合わせたろう型の表面に、通常の精密鋳
造法に従って、例えばAl2O3、ZrO2、SiO2などの耐火材
のスラリーを塗布した後、Al2O3、ZrO2、SiO2などの砂
を振りかけて乾燥させる工程を数回から数十回繰り返し
て耐火材をコーティングする。このように、やぐらを組
んだ後にコーティングを行う場合、この組合せろう型に
振りかけられる砂は、外側のやぐらのろう型４に一度当
って跳ね返り、これが内側の動翼１のろう型２に分散し
て振りかけられることになるので、動翼１のろう型２に
は耐火材が均一な厚さでコーティングされることにな
り、鋳型となった場合の強度が極めて好都合なものとな
る。そして、このようにして形成された耐火材を乾燥さ
せる。
ろう型４とを組合わせたろう型の表面に、通常の精密鋳
造法に従って、例えばAl2O3、ZrO2、SiO2などの耐火材
のスラリーを塗布した後、Al2O3、ZrO2、SiO2などの砂
を振りかけて乾燥させる工程を数回から数十回繰り返し
て耐火材をコーティングする。このように、やぐらを組
んだ後にコーティングを行う場合、この組合せろう型に
振りかけられる砂は、外側のやぐらのろう型４に一度当
って跳ね返り、これが内側の動翼１のろう型２に分散し
て振りかけられることになるので、動翼１のろう型２に
は耐火材が均一な厚さでコーティングされることにな
り、鋳型となった場合の強度が極めて好都合なものとな
る。そして、このようにして形成された耐火材を乾燥さ
せる。
【００１５】このコーティングした耐火材が乾燥した後
で、中のろう材を溶出させると、耐火材のシェルで構成
された翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型が形成される
ので、これを約１０５０℃で焼結させて、翼および柱状
のやぐらを組合せたセラミックス・シェル鋳型を完成さ
せる。こうして完成したセラミックス・シェル鋳型にお
いて、翼のセラミックス・シェル鋳型２ａと柱状のやぐ
らのセラミックス・シェル鋳型４ａとは、強固に結合は
していないが、図３に示すようにいくつか軽く接触する
箇所５ができる状態となり、結局、内側の翼のセラミッ
クス・シェル鋳型２ａが補強された状態を呈するように
なる。また、翼のセラミックス・シェル鋳型２ａが柱状
のやぐらのセラミックス・シェル鋳型４ａに囲まれた形
になるので、翼のセラミックス・シェル鋳型2aの熱容量
が実質的に大きくなる。
で、中のろう材を溶出させると、耐火材のシェルで構成
された翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型が形成される
ので、これを約１０５０℃で焼結させて、翼および柱状
のやぐらを組合せたセラミックス・シェル鋳型を完成さ
せる。こうして完成したセラミックス・シェル鋳型にお
いて、翼のセラミックス・シェル鋳型２ａと柱状のやぐ
らのセラミックス・シェル鋳型４ａとは、強固に結合は
していないが、図３に示すようにいくつか軽く接触する
箇所５ができる状態となり、結局、内側の翼のセラミッ
クス・シェル鋳型２ａが補強された状態を呈するように
なる。また、翼のセラミックス・シェル鋳型２ａが柱状
のやぐらのセラミックス・シェル鋳型４ａに囲まれた形
になるので、翼のセラミックス・シェル鋳型2aの熱容量
が実質的に大きくなる。
【００１６】次に、このようにして形成されたセラミッ
クス・シェル鋳型を、一方向凝固炉（真空鋳造炉）の水
冷銅板上に置いて約１５００℃に予熱した後、セラミッ
クス・シェル鋳型の湯口６に、動翼１の材料であるニッ
ケル基耐熱合金の溶湯を注入する。この溶湯は翼の鋳型
にのみ注入し、柱状のやぐらの鋳型には注入しない。
クス・シェル鋳型を、一方向凝固炉（真空鋳造炉）の水
冷銅板上に置いて約１５００℃に予熱した後、セラミッ
クス・シェル鋳型の湯口６に、動翼１の材料であるニッ
ケル基耐熱合金の溶湯を注入する。この溶湯は翼の鋳型
にのみ注入し、柱状のやぐらの鋳型には注入しない。
【００１７】そして、溶湯を注入した翼の鋳型と溶湯を
注入していない柱状のやぐらの鋳型の組合わされたもの
を、通常の一方向凝固翼の製造法により、一方向凝固炉
の輻射加熱域から輻射冷却域へ、１５０〜３００mm／ｈ
程度の引下げ速度で、下方へ移動させ、結晶組織の成長
方向を一方向に制御しながら凝固させる。この一方向凝
固の制御に要する時間は、約１〜２時間である。
注入していない柱状のやぐらの鋳型の組合わされたもの
を、通常の一方向凝固翼の製造法により、一方向凝固炉
の輻射加熱域から輻射冷却域へ、１５０〜３００mm／ｈ
程度の引下げ速度で、下方へ移動させ、結晶組織の成長
方向を一方向に制御しながら凝固させる。この一方向凝
固の制御に要する時間は、約１〜２時間である。
【００１８】なお、本発明は一方向凝固翼の製造につい
て説明したが、単結晶翼の製造にも適用されることは言
うまでもない。また、本発明の製造方法において、翼の
セラミックス・シェル鋳型の外側のやぐらは柱状のろう
材を使用して形成したセラミックス・シェル鋳型とする
代りに、セラミック棒を用いて組み上げてもよい。
て説明したが、単結晶翼の製造にも適用されることは言
うまでもない。また、本発明の製造方法において、翼の
セラミックス・シェル鋳型の外側のやぐらは柱状のろう
材を使用して形成したセラミックス・シェル鋳型とする
代りに、セラミック棒を用いて組み上げてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、翼
の鋳型がやぐらに組まれた柱状の鋳型で補強されるとと
もに、鋳型の強度が向上し、長時間の鋳造にも十分耐え
ることができるので、大型の精密鋳造翼の製造を可能と
するという、極めて顕著な効果を奏する精密鋳造翼の製
造方法を提供することができる。
の鋳型がやぐらに組まれた柱状の鋳型で補強されるとと
もに、鋳型の強度が向上し、長時間の鋳造にも十分耐え
ることができるので、大型の精密鋳造翼の製造を可能と
するという、極めて顕著な効果を奏する精密鋳造翼の製
造方法を提供することができる。
【図１】本発明に係る精密鋳造翼の製造方法を説明する
ために翼および柱状のやぐらの組立て状態を示した正面
図である。
ために翼および柱状のやぐらの組立て状態を示した正面
図である。
【図２】形成された鋳型の縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図４】本発明の方法によって製造される精密鋳造翼の
一例の正面図である。
一例の正面図である。
【図５】図４の平面図である。
１ 動翼 ２ 翼のろう型 ３ アルミ製板 ４ やぐらのろう型 ６ 湯口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 久孝 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 田中 猛 大阪府枚方市上野三丁目１番１号 小松ハ ウメット株式会社内 (72)発明者 木戸 浩一郎 大阪府枚方市上野三丁目１番１号 小松ハ ウメット株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】翼のろう型を製作する工程と、この翼のろ
う型の周りを囲むように柱状のろう材でやぐらを組む工
程と、このやぐらに囲まれた翼のろう型と柱状のろう材
の表面に耐火材をコーティングして乾燥させる工程と、
乾燥した耐火材からろう材を溶出させてその耐火材を焼
結させることにより翼および柱状のやぐらの組合せ鋳型
を形成する工程と、この翼および柱状のやぐらの組合せ
鋳型を鋳造炉に置いて翼の鋳型にのみ翼材料の溶湯を注
入する工程と、その後翼および柱状のやぐらの組合せ鋳
型を鋳造炉から引出して溶湯を凝固させる工程とから成
る精密鋳造翼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056170A JP3004451B2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 精密鋳造翼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4056170A JP3004451B2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 精密鋳造翼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05212493A true JPH05212493A (ja) | 1993-08-24 |
| JP3004451B2 JP3004451B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=13019629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4056170A Expired - Fee Related JP3004451B2 (ja) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | 精密鋳造翼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004451B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006117847A1 (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Hitachi, Ltd. | マイクロガスタービン |
| CN104289674A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-21 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 燃气轮机柱晶导向叶片精密铸造方法 |
-
1992
- 1992-02-06 JP JP4056170A patent/JP3004451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006117847A1 (ja) * | 2005-04-27 | 2006-11-09 | Hitachi, Ltd. | マイクロガスタービン |
| CN104289674A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-21 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 燃气轮机柱晶导向叶片精密铸造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3004451B2 (ja) | 2000-01-31 |
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