JPH11114664A - 鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法 - Google Patents
鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法Info
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- JPH11114664A JPH11114664A JP10232350A JP23235098A JPH11114664A JP H11114664 A JPH11114664 A JP H11114664A JP 10232350 A JP10232350 A JP 10232350A JP 23235098 A JP23235098 A JP 23235098A JP H11114664 A JPH11114664 A JP H11114664A
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- JP
- Japan
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- mold
- casting
- chamber
- elevator
- chill member
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/08—Shaking, vibrating, or turning of moulds
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- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、予熱済み鋳型から相当な
熱が失われることを防止し得て、高い鋳型温度を維持す
ることにある。 【構成】 このため、この発明は、鋳型予熱チャンバ
と、前記鋳型予熱チャンバの下に設けて前記鋳型予熱チ
ャンバに連通した鋳造チャンバと、前記鋳造チャンバに
内設するとともに中央開口部を区画する環状回転チル部
材と、前記鋳型予熱チャンバ中で加熱した鋳型を前記鋳
造チャンバに降下させて鋳型外周領域が前記チル部材と
協働する状態で前記チル部材に当接させるように移動可
能であり、且つ、前記チル部材の開口部中を移動可能で
ある鋳型エレベータと、前記鋳造チャンバ中の前記予熱
済み鋳型に融解物を導入する手段と、前記鋳型の外周を
前記チル部材に協働的に係合させた状態で前記チル部材
を回転させる手段と、を具備することを特徴とする。
熱が失われることを防止し得て、高い鋳型温度を維持す
ることにある。 【構成】 このため、この発明は、鋳型予熱チャンバ
と、前記鋳型予熱チャンバの下に設けて前記鋳型予熱チ
ャンバに連通した鋳造チャンバと、前記鋳造チャンバに
内設するとともに中央開口部を区画する環状回転チル部
材と、前記鋳型予熱チャンバ中で加熱した鋳型を前記鋳
造チャンバに降下させて鋳型外周領域が前記チル部材と
協働する状態で前記チル部材に当接させるように移動可
能であり、且つ、前記チル部材の開口部中を移動可能で
ある鋳型エレベータと、前記鋳造チャンバ中の前記予熱
済み鋳型に融解物を導入する手段と、前記鋳型の外周を
前記チル部材に協働的に係合させた状態で前記チル部材
を回転させる手段と、を具備することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指向性凝固した鋳
物、特に、等軸ハブと前記ハブから延出する柱状晶のエ
ーロフォイルとを有する一体ガスタービンホイール等、
鋳物の各領域毎に異なる結晶組織を有する鋳物、を生成
する鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法に関す
る。
物、特に、等軸ハブと前記ハブから延出する柱状晶のエ
ーロフォイルとを有する一体ガスタービンホイール等、
鋳物の各領域毎に異なる結晶組織を有する鋳物、を生成
する鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】等軸晶のハブと、指向性凝固した柱状晶
のエーロフォイルと、を有する一体ガスタービンホイー
ルの鋳物が米国特許第４ ８１３ ４７０号に、記載さ
れている。この特許は、セラミックインベストメントモ
ールドと協働して柱状晶のエーロフォイルを形成する環
状チルを有する鋳造炉を記述している。鋳造タービンホ
イールのハブ領域に等軸晶組織が形成するように前記イ
ンベストメントモールドを振動させるために、バイブレ
ータを融解物充填インベストメントモールドの中央のハ
ブ形成領域近傍に配設している。
のエーロフォイルと、を有する一体ガスタービンホイー
ルの鋳物が米国特許第４ ８１３ ４７０号に、記載さ
れている。この特許は、セラミックインベストメントモ
ールドと協働して柱状晶のエーロフォイルを形成する環
状チルを有する鋳造炉を記述している。鋳造タービンホ
イールのハブ領域に等軸晶組織が形成するように前記イ
ンベストメントモールドを振動させるために、バイブレ
ータを融解物充填インベストメントモールドの中央のハ
ブ形成領域近傍に配設している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンホイール
の鋳造における従来の作業には、鋳型加熱炉の中にセラ
ミックインベストメントモールドを予熱させる必要があ
った。次に、この予熱済み鋳型を鋳型操縦機構によって
（手動又は補助式方法によって）外気の中で鋳造炉に移
動させる。この鋳造炉は、真空下で前記予熱済み鋳型中
に鋳込む溶湯を提供する坩堝と、前記予熱済み鋳型と協
働するチルと、を有し、こうして、このセラミックイン
ベストメントモールド中に最初に凝固する柱状晶エーロ
フォイルを形成し、この後に続いて等軸晶ハブを形成す
る。この作業は、鋳型加熱炉から鋳造炉まで搬送する間
に相当な熱が予熱済み鋳型から失われるということが不
利である。また、このため、鋳型の取り扱いが、通常利
用される高い鋳型温度と、前記鋳型を前記チルに正確に
載置する必要性と、によって困難になる。
の鋳造における従来の作業には、鋳型加熱炉の中にセラ
ミックインベストメントモールドを予熱させる必要があ
った。次に、この予熱済み鋳型を鋳型操縦機構によって
（手動又は補助式方法によって）外気の中で鋳造炉に移
動させる。この鋳造炉は、真空下で前記予熱済み鋳型中
に鋳込む溶湯を提供する坩堝と、前記予熱済み鋳型と協
働するチルと、を有し、こうして、このセラミックイン
ベストメントモールド中に最初に凝固する柱状晶エーロ
フォイルを形成し、この後に続いて等軸晶ハブを形成す
る。この作業は、鋳型加熱炉から鋳造炉まで搬送する間
に相当な熱が予熱済み鋳型から失われるということが不
利である。また、このため、鋳型の取り扱いが、通常利
用される高い鋳型温度と、前記鋳型を前記チルに正確に
載置する必要性と、によって困難になる。
【０００４】本発明の目的は、上記欠点を解消する鋳型
加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法を提供すること
にある。
加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明は、鋳型予熱チャンバと、前記鋳型予熱チ
ャンバの下に設けて前記鋳型予熱チャンバに連通した鋳
造チャンバと、前記鋳造チャンバに内設するとともに中
央開口部を区画する環状回転チル部材と、前記鋳造チャ
ンバに内設した鋳型エレベータであって、前記鋳型予熱
チャンバ中で加熱した鋳型を前記鋳造チャンバに降下さ
せて鋳型外周領域が前記チル部材と協働する状態で前記
チル部材に当接させるように移動可能であり、且つ、前
記チル部材の開口部中を移動可能である前記鋳型エレベ
ータと、前記鋳造チャンバ中の前記予熱済み鋳型に融解
物を導入する手段と、前記鋳型の外周を前記チル部材に
協働的に係合させた状態で前記チル部材を回転させる手
段と、を具備することを特徴とする。
に、この発明は、鋳型予熱チャンバと、前記鋳型予熱チ
ャンバの下に設けて前記鋳型予熱チャンバに連通した鋳
造チャンバと、前記鋳造チャンバに内設するとともに中
央開口部を区画する環状回転チル部材と、前記鋳造チャ
ンバに内設した鋳型エレベータであって、前記鋳型予熱
チャンバ中で加熱した鋳型を前記鋳造チャンバに降下さ
せて鋳型外周領域が前記チル部材と協働する状態で前記
チル部材に当接させるように移動可能であり、且つ、前
記チル部材の開口部中を移動可能である前記鋳型エレベ
ータと、前記鋳造チャンバ中の前記予熱済み鋳型に融解
物を導入する手段と、前記鋳型の外周を前記チル部材に
協働的に係合させた状態で前記チル部材を回転させる手
段と、を具備することを特徴とする。
【０００６】前記チル部材は、前記エレベータを前記鋳
造チャンバ中に降下させながら前記鋳型外周領域と協働
的に係合する上方に向かって拡開した鋳型係合面を含む
ことを特徴とする。
造チャンバ中に降下させながら前記鋳型外周領域と協働
的に係合する上方に向かって拡開した鋳型係合面を含む
ことを特徴とする。
【０００７】前記鋳型を回転させる前記手段は、前記チ
ル部材が載置される環状ターンテーブルと、前記ターン
テーブルを停止／始動方式で回転させる手段と、を具備
することを特徴とする。
ル部材が載置される環状ターンテーブルと、前記ターン
テーブルを停止／始動方式で回転させる手段と、を具備
することを特徴とする。
【０００８】前記融解物を前記鋳型に導入する前記手段
は、前記鋳造チャンバ中の坩堝を具備することを特徴と
する。
は、前記鋳造チャンバ中の坩堝を具備することを特徴と
する。
【０００９】前記鋳型エレベータは、直立軸と、前記予
熱済み鋳型が載置されるテーブルと、を含むことを特徴
とする。
熱済み鋳型が載置されるテーブルと、を含むことを特徴
とする。
【００１０】前記鋳型予熱チャンバと前記鋳造チャンバ
の間に遮断弁を含むことを特徴とする。
の間に遮断弁を含むことを特徴とする。
【００１１】鋳型予熱チャンバ中の鋳型エレベータに載
置した鋳込型を加熱し、前記エレベータが前記鋳造チャ
ンバ中の環状チル部材中の開口部を通過しながら前記エ
レベータ上の前記予熱済み鋳型を前記鋳型予熱チャンバ
から鋳造チャンバ中に降下させて前記予熱済み鋳型の外
周領域を前記チル部材に対して協働的に位置決めし、前
記予熱済み鋳型に融解物を導入し、前記鋳型外周領域で
柱状晶組織を形成すべく前記鋳型外周領域中の前記融解
物を指向性凝固させ、等軸晶組織を備えた前記鋳型の中
央領域に前記融解物を凝固させるように前記チル部材を
回転させることから成ることを特徴とする。
置した鋳込型を加熱し、前記エレベータが前記鋳造チャ
ンバ中の環状チル部材中の開口部を通過しながら前記エ
レベータ上の前記予熱済み鋳型を前記鋳型予熱チャンバ
から鋳造チャンバ中に降下させて前記予熱済み鋳型の外
周領域を前記チル部材に対して協働的に位置決めし、前
記予熱済み鋳型に融解物を導入し、前記鋳型外周領域で
柱状晶組織を形成すべく前記鋳型外周領域中の前記融解
物を指向性凝固させ、等軸晶組織を備えた前記鋳型の中
央領域に前記融解物を凝固させるように前記チル部材を
回転させることから成ることを特徴とする。
【００１２】前記鋳型が前記中央領域で支持されずに前
記外周領域で前記チル部材によって支持されるまで前記
エレベータを降下させることを含むことを特徴とする。
記外周領域で前記チル部材によって支持されるまで前記
エレベータを降下させることを含むことを特徴とする。
【００１３】前記鋳型の前記外周領域中の前記融解物を
前記チル部材に接触させることを含むことを特徴とす
る。
前記チル部材に接触させることを含むことを特徴とす
る。
【００１４】前記鋳型外周領域が前記チル部材に係合し
た後に前記融解物を前記予熱済み鋳型に導入することを
含むことを特徴とする。
た後に前記融解物を前記予熱済み鋳型に導入することを
含むことを特徴とする。
【００１５】前記融解物が前記鋳型外周領域中で凝固し
た後に前記鋳型を回転させることを含むことを特徴とす
る。
た後に前記鋳型を回転させることを含むことを特徴とす
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明は、鋳型予熱チャンバを真
空鋳造チャンバの上方に設けるとともにオプションの遮
断弁を介して前記鋳型予熱チャンバを前記真空鋳造チャ
ンバに連結させた鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の
製造法を提供する。前記真空鋳造チャンバに鋳型エレベ
ータを内設するとともに、前記鋳型エレベータは、鋳型
を前記鋳型予熱チャンバから降下させて前記真空鋳造チ
ャンバ中に常駐する環状回転チルリング部材に当接させ
るように作動する。このため、前記鋳型エレベータは、
前記エレベータを前記真空鋳造チャンバ中に降下させな
がら予熱済み鋳型が前記チル部材に載置又はセットされ
るように前記真空鋳造チャンバ中の前記環状チル部材の
開口部を通過する直立エレベータ軸を含む。
空鋳造チャンバの上方に設けるとともにオプションの遮
断弁を介して前記鋳型予熱チャンバを前記真空鋳造チャ
ンバに連結させた鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の
製造法を提供する。前記真空鋳造チャンバに鋳型エレベ
ータを内設するとともに、前記鋳型エレベータは、鋳型
を前記鋳型予熱チャンバから降下させて前記真空鋳造チ
ャンバ中に常駐する環状回転チルリング部材に当接させ
るように作動する。このため、前記鋳型エレベータは、
前記エレベータを前記真空鋳造チャンバ中に降下させな
がら予熱済み鋳型が前記チル部材に載置又はセットされ
るように前記真空鋳造チャンバ中の前記環状チル部材の
開口部を通過する直立エレベータ軸を含む。
【００１７】前記チル部材は、前記エレベータを降下さ
せながら予熱済み鋳型が前記エレベータによって載置さ
れる鋳型係合面を含む。前記エレベータは、鋳型が真空
鋳造チャンバ中の前記環状チル部材のみによって支持さ
れるとともに鋳型の中央領域において断熱されるまで降
下させることが望ましい。
せながら予熱済み鋳型が前記エレベータによって載置さ
れる鋳型係合面を含む。前記エレベータは、鋳型が真空
鋳造チャンバ中の前記環状チル部材のみによって支持さ
れるとともに鋳型の中央領域において断熱されるまで降
下させることが望ましい。
【００１８】前記チル部材は、ターンテーブルに連結し
ており、融解物を十分に攪拌するとともにこうして柱状
晶エーロフォイルの凝固後に鋳物のハブ領域中に等軸晶
組織を形成させる停止／開始の方式で前記ターンテーブ
ルとこのターンテーブル上に留まる溶融物充填鋳型とを
回転させることができるようになっている。
ており、融解物を十分に攪拌するとともにこうして柱状
晶エーロフォイルの凝固後に鋳物のハブ領域中に等軸晶
組織を形成させる停止／開始の方式で前記ターンテーブ
ルとこのターンテーブル上に留まる溶融物充填鋳型とを
回転させることができるようになっている。
【００１９】本発明は、鋳型予熱温度、チャンバ真空レ
ベル、プロセスサイクル時間、鋳型シーリング、鋳型の
位置合わせ等、鋳造パラメータの制御を向上できること
によって有利である。さらに、本発明は、前記環状回転
チルリング部材を使用することによって鋳物の中央のハ
ブ領域における融解物の凝固制御を向上させることがで
きる。
ベル、プロセスサイクル時間、鋳型シーリング、鋳型の
位置合わせ等、鋳造パラメータの制御を向上できること
によって有利である。さらに、本発明は、前記環状回転
チルリング部材を使用することによって鋳物の中央のハ
ブ領域における融解物の凝固制御を向上させることがで
きる。
【００２０】
【実施例】本発明の上記目的と長所は、添付図面に基づ
いて検討する際に以下の詳細な説明を参照することによ
って更によく理解できるようになるであろう。
いて検討する際に以下の詳細な説明を参照することによ
って更によく理解できるようになるであろう。
【００２１】図１を見ると、本発明の１実施例による鋳
型加熱真空鋳造炉システムが概略的に図示されており、
指向性凝固した複数の柱状晶エーロフォイル１２を中央
の等軸晶ディスク又はハブ１４から一体になって半径方
向に延出させた図２の一体ガスタービンホイール１０を
生成するものである。前記エーロフォイル１２は前記デ
ィスク又はハブ１４を中心に周方向に離間させている。
このハブ１４は、周知のように回転エンジン軸（図示せ
ず）に取り付けるようにできている。
型加熱真空鋳造炉システムが概略的に図示されており、
指向性凝固した複数の柱状晶エーロフォイル１２を中央
の等軸晶ディスク又はハブ１４から一体になって半径方
向に延出させた図２の一体ガスタービンホイール１０を
生成するものである。前記エーロフォイル１２は前記デ
ィスク又はハブ１４を中心に周方向に離間させている。
このハブ１４は、周知のように回転エンジン軸（図示せ
ず）に取り付けるようにできている。
【００２２】この鋳型加熱真空鋳造炉システムは、真空
鋳造チャンバ２２の上方に設けた鋳型予熱チャンバ２０
から成ることが図示されている。このため、前記鋳型予
熱チャンバ２０を上部ハウジング３０内に区画し、前記
真空鋳造チャンバ２２を下部ハウジング３２内に区画し
ている。前記鋳型予熱チャンバ２０は、この鋳型予熱チ
ャンバ２０と真空鋳造チャンバ２２の間に介設した可動
遮断弁２４によって真空鋳造チャンバ２２に連通させる
ことができる。前記遮断弁２４は、鋳型予熱チャンバ２
０と真空鋳造チャンバ２２を隔離させる閉位置と、鋳型
予熱チャンバ２０と真空鋳造チャンバ２２を連通させる
開位置と、の間を通常の流体（例えば、空気圧又は水
圧）シリンダ又は電気ソレノイド（図示せず）によって
移動することが可能なスライディングゲート又はバタフ
ライタイプのバルブから成る。
鋳造チャンバ２２の上方に設けた鋳型予熱チャンバ２０
から成ることが図示されている。このため、前記鋳型予
熱チャンバ２０を上部ハウジング３０内に区画し、前記
真空鋳造チャンバ２２を下部ハウジング３２内に区画し
ている。前記鋳型予熱チャンバ２０は、この鋳型予熱チ
ャンバ２０と真空鋳造チャンバ２２の間に介設した可動
遮断弁２４によって真空鋳造チャンバ２２に連通させる
ことができる。前記遮断弁２４は、鋳型予熱チャンバ２
０と真空鋳造チャンバ２２を隔離させる閉位置と、鋳型
予熱チャンバ２０と真空鋳造チャンバ２２を連通させる
開位置と、の間を通常の流体（例えば、空気圧又は水
圧）シリンダ又は電気ソレノイド（図示せず）によって
移動することが可能なスライディングゲート又はバタフ
ライタイプのバルブから成る。
【００２３】真空鋳造チャンバ２２は、この真空鋳造チ
ャンバ２２を鋳型Ｍ中の融解物の鋳造中に真空にするこ
とができるように真空ポンプＰ１の導管又は連結部２６
を含む。例えば、鋳型Ｍ中にニッケル又はコバルトの超
合金を鋳造している間に真空鋳造チャンバ２２を１ミク
ロン未満まで減圧することができる。
ャンバ２２を鋳型Ｍ中の融解物の鋳造中に真空にするこ
とができるように真空ポンプＰ１の導管又は連結部２６
を含む。例えば、鋳型Ｍ中にニッケル又はコバルトの超
合金を鋳造している間に真空鋳造チャンバ２２を１ミク
ロン未満まで減圧することができる。
【００２４】オプションとして、前記鋳型予熱チャンバ
２０は、鋳型Ｍの加熱中にこの鋳型予熱チャンバ２０を
独自に真空にすることができるように真空ポンプＰ２の
導管又は接続部２９を含むことができる。例えば、この
鋳型予熱チャンバ２０は、鋳型Ｍが前記鋳型加熱チャン
バから前記真空鋳造チャンバまで移動する前に、この鋳
型Ｍの予熱中に１ミクロン未満まで減圧することができ
る。
２０は、鋳型Ｍの加熱中にこの鋳型予熱チャンバ２０を
独自に真空にすることができるように真空ポンプＰ２の
導管又は接続部２９を含むことができる。例えば、この
鋳型予熱チャンバ２０は、鋳型Ｍが前記鋳型加熱チャン
バから前記真空鋳造チャンバまで移動する前に、この鋳
型Ｍの予熱中に１ミクロン未満まで減圧することができ
る。
【００２５】鋳型Ｍは、ロストワックス法によって形成
した一般的なセラミックインベストメントシェルモール
ドで構成することができるとともに、このロストワック
ス法においては、受口や湯道又は湯口及びガスタービン
ホイールのワックスパターンをセラミックスラリー中に
インベストするとともに、一括してシェルモールドを形
成する複数のセラミック層が前記パターン上に積重する
ようにセラミックスタッコを振り掛ける。次に、このパ
ターンを、融解や溶解又はその他既知のパターン除去法
によって生のシェルモールドから取り除くとともに、こ
のパターンの無い鋳型を適切な鋳型焼成高温度で焼成し
て鋳造に十分な強度をこの鋳型にもたせるようにする。
この鋳型Ｍは、湯道又は湯口ＳＲによってタービンホイ
ールモールドキャビティＭＣに連結した通常の受口ＭＰ
を含む。このモールドキャビティは、中央のハブ形成モ
ールドキャビティ領域ＭＨと、半径方向に延出するとと
もに周方向に離間した外側の複数のエーロフォイル形成
モールドキャビティ領域ＭＡと、を含む。
した一般的なセラミックインベストメントシェルモール
ドで構成することができるとともに、このロストワック
ス法においては、受口や湯道又は湯口及びガスタービン
ホイールのワックスパターンをセラミックスラリー中に
インベストするとともに、一括してシェルモールドを形
成する複数のセラミック層が前記パターン上に積重する
ようにセラミックスタッコを振り掛ける。次に、このパ
ターンを、融解や溶解又はその他既知のパターン除去法
によって生のシェルモールドから取り除くとともに、こ
のパターンの無い鋳型を適切な鋳型焼成高温度で焼成し
て鋳造に十分な強度をこの鋳型にもたせるようにする。
この鋳型Ｍは、湯道又は湯口ＳＲによってタービンホイ
ールモールドキャビティＭＣに連結した通常の受口ＭＰ
を含む。このモールドキャビティは、中央のハブ形成モ
ールドキャビティ領域ＭＨと、半径方向に延出するとと
もに周方向に離間した外側の複数のエーロフォイル形成
モールドキャビティ領域ＭＡと、を含む。
【００２６】真空鋳造チャンバ２２中には、焼成したイ
ンベストメントシェルモールドＭを、この鋳造チャンバ
２２中で上下移動するエレベータ４０の上端プレート４
２上の断熱部材４２ａ（例えば、セラミックプレート部
材）に載置する。下部ハウジング３２は、前記焼成済み
鋳型をこのエレベータテーブル４２に載置できるように
開くことができる適切な密封型ドア（図示せず）を含
む。したがってこのドアは下部ハウジング３２に対して
真空耐密である。
ンベストメントシェルモールドＭを、この鋳造チャンバ
２２中で上下移動するエレベータ４０の上端プレート４
２上の断熱部材４２ａ（例えば、セラミックプレート部
材）に載置する。下部ハウジング３２は、前記焼成済み
鋳型をこのエレベータテーブル４２に載置できるように
開くことができる適切な密封型ドア（図示せず）を含
む。したがってこのドアは下部ハウジング３２に対して
真空耐密である。
【００２７】前記エレベータ４０は、直立エレベータ軸
４４の前記上端プレート４２に載設した前記断熱部材４
２ａを含むとともに、前記エレベータ軸４４は、下部ハ
ウジング３２の下端壁３２ａ中に設けたシール４３を貫
通してエレベータアクチュエータ４５まで延出してい
る。このアクチュエータ４５は、前記エレベータ軸４４
と、したがってこのエレベータ軸４４上の前記焼成済み
鋳型Ｍと、を昇降させる通常の流体（例えば、空気圧又
は水圧）アクチュエータやスクリュータイプのアクチュ
エータ又はその他のアクチュエータから成ることができ
る。
４４の前記上端プレート４２に載設した前記断熱部材４
２ａを含むとともに、前記エレベータ軸４４は、下部ハ
ウジング３２の下端壁３２ａ中に設けたシール４３を貫
通してエレベータアクチュエータ４５まで延出してい
る。このアクチュエータ４５は、前記エレベータ軸４４
と、したがってこのエレベータ軸４４上の前記焼成済み
鋳型Ｍと、を昇降させる通常の流体（例えば、空気圧又
は水圧）アクチュエータやスクリュータイプのアクチュ
エータ又はその他のアクチュエータから成ることができ
る。
【００２８】まず最初に、エレベータテーブル４２上に
留まる前記焼成済み鋳型Ｍを、遮断弁２４が開弁した状
態で、図１に破線で示すように鋳型予熱チャンバ２０に
内設した鋳型加熱炉５０の中まで上方に向かって持ち上
げる。一旦この鋳型Ｍを鋳型加熱炉５０中に配置する
と、この加熱炉５０中の鋳型Ｍの周りに配設した誘導コ
イル５２と黒鉛蓄熱器５４を活かすことによってこの鋳
型Ｍを適切な鋳込温度まで予熱する。あるいはその代わ
りに、この鋳型加熱炉５０に、鋳型Ｍを加熱するために
電気抵抗加熱コイル（図示せず）を含むことができる。
ニッケル又はコバルトの超合金を鋳造する場合の通常の
鋳型予熱温度は華氏１２００度乃至２５００度（摂氏６
４８．８８度乃至１３７１．１１度）の範囲内でよい。
この鋳型温度をモニタするためにサーモカップルＴを、
図示する如く鋳型Ｍの中まで達するように鋳型予熱チャ
ンバ２０に内設している。
留まる前記焼成済み鋳型Ｍを、遮断弁２４が開弁した状
態で、図１に破線で示すように鋳型予熱チャンバ２０に
内設した鋳型加熱炉５０の中まで上方に向かって持ち上
げる。一旦この鋳型Ｍを鋳型加熱炉５０中に配置する
と、この加熱炉５０中の鋳型Ｍの周りに配設した誘導コ
イル５２と黒鉛蓄熱器５４を活かすことによってこの鋳
型Ｍを適切な鋳込温度まで予熱する。あるいはその代わ
りに、この鋳型加熱炉５０に、鋳型Ｍを加熱するために
電気抵抗加熱コイル（図示せず）を含むことができる。
ニッケル又はコバルトの超合金を鋳造する場合の通常の
鋳型予熱温度は華氏１２００度乃至２５００度（摂氏６
４８．８８度乃至１３７１．１１度）の範囲内でよい。
この鋳型温度をモニタするためにサーモカップルＴを、
図示する如く鋳型Ｍの中まで達するように鋳型予熱チャ
ンバ２０に内設している。
【００２９】鋳型加熱炉５０は、この炉５０中で鋳型Ｍ
を比較的均一に加熱する上部ヒートバッフル５１と下部
環状バッフル５３を含むとともに、この二つのバッフル
は、黒鉛やアルミナやジルコニア又はその他の絶縁性材
料で作られている。この下部バッフル５３の内径は、鋳
型Ｍの最大外径よりも僅かに大きく、この加熱炉５０か
らの熱の損失を軽減すべく前記鋳型がほんの僅かな隙間
（例えば１／２〜２インチ）（１２．７〜５０．８ミリ
メートル）で下部バッフル５３を通過できるようになっ
ている。
を比較的均一に加熱する上部ヒートバッフル５１と下部
環状バッフル５３を含むとともに、この二つのバッフル
は、黒鉛やアルミナやジルコニア又はその他の絶縁性材
料で作られている。この下部バッフル５３の内径は、鋳
型Ｍの最大外径よりも僅かに大きく、この加熱炉５０か
らの熱の損失を軽減すべく前記鋳型がほんの僅かな隙間
（例えば１／２〜２インチ）（１２．７〜５０．８ミリ
メートル）で下部バッフル５３を通過できるようになっ
ている。
【００３０】鋳型Ｍの予熱前に、真空鋳造チャンバ２２
を真空ポンプＰ１で減圧し、開弁した遮断弁２４を介し
てこの真空鋳造チャンバ２２に連通した鋳型予熱チャン
バ２０も同じ程度まで減圧するようになっている。
を真空ポンプＰ１で減圧し、開弁した遮断弁２４を介し
てこの真空鋳造チャンバ２２に連通した鋳型予熱チャン
バ２０も同じ程度まで減圧するようになっている。
【００３１】鋳型Ｍを鋳込温度まで加熱した後、鋳型Ｍ
をテーブル４２上に設けたままエレベータ４０を降下さ
せて、この予熱鋳型を鋳型加熱炉５０から真っ直ぐ図１
の真空鋳造チャンバ２２まで搬送する。
をテーブル４２上に設けたままエレベータ４０を降下さ
せて、この予熱鋳型を鋳型加熱炉５０から真っ直ぐ図１
の真空鋳造チャンバ２２まで搬送する。
【００３２】予熱済み鋳型Ｍを真空鋳造チャンバ２２に
搬入した後、遮断弁２４を閉弁して鋳型予熱チャンバ２
０を真空鋳造チャンバ２２から隔離するとともに、その
一方で、前記真空鋳造チャンバに内設した坩堝６０中
に、例えばニッケル基又はコバルト基の超合金装入物
等、金属又は合金の装入物を融解させる。この坩堝６０
は、この坩堝中の装入物を融解すべく活かされる誘導コ
イル６２を含む。この坩堝は、鋳造するために選ばれた
融解物に反発したりしないセラミック材料で作られる、
あるいは、セラミック坩堝ライニングを含む。例えば、
ニッケル基又はコバルト基の超合金装入物を融解させて
鋳型Ｍに鋳込む場合、前記坩堝は、ジルコニウム含有セ
ラミックで構成することができる。
搬入した後、遮断弁２４を閉弁して鋳型予熱チャンバ２
０を真空鋳造チャンバ２２から隔離するとともに、その
一方で、前記真空鋳造チャンバに内設した坩堝６０中
に、例えばニッケル基又はコバルト基の超合金装入物
等、金属又は合金の装入物を融解させる。この坩堝６０
は、この坩堝中の装入物を融解すべく活かされる誘導コ
イル６２を含む。この坩堝は、鋳造するために選ばれた
融解物に反発したりしないセラミック材料で作られる、
あるいは、セラミック坩堝ライニングを含む。例えば、
ニッケル基又はコバルト基の超合金装入物を融解させて
鋳型Ｍに鋳込む場合、前記坩堝は、ジルコニウム含有セ
ラミックで構成することができる。
【００３３】この坩堝６０は、真空鋳造チャンバ２２中
の手動又は自動の傾斜機構（図示せず）によって傾斜さ
せるために、例えば坩堝トラニオン６０ａに載設してお
り、図１でエレベータ４０を真空鋳造チャンバ２２中に
降下させながらこの真空鋳造チャンバ２２中の環状回転
チルリング又は部材７０上にセットした前記予熱済み鋳
型Ｍの受口ＭＰに融解物を前記坩堝から注湯するように
なっている。
の手動又は自動の傾斜機構（図示せず）によって傾斜さ
せるために、例えば坩堝トラニオン６０ａに載設してお
り、図１でエレベータ４０を真空鋳造チャンバ２２中に
降下させながらこの真空鋳造チャンバ２２中の環状回転
チルリング又は部材７０上にセットした前記予熱済み鋳
型Ｍの受口ＭＰに融解物を前記坩堝から注湯するように
なっている。
【００３４】真空鋳造チャンバ２２に内設したこの環状
回転チル部材７０は、エレベータ軸４４の長手方向軸線
に対して同心である中央のチル開口部７０ａを区画して
いる。図１から明瞭なように、このチル開口部７０ａを
エレベータ軸４４が上下に貫通移動する。
回転チル部材７０は、エレベータ軸４４の長手方向軸線
に対して同心である中央のチル開口部７０ａを区画して
いる。図１から明瞭なように、このチル開口部７０ａを
エレベータ軸４４が上下に貫通移動する。
【００３５】通常、このチル部材７０は、銅などの高い
熱伝導率材料から成る。このチル部材７０は、後述する
ようにエーロフォイル形成モールドキャビティ領域ＭＡ
から一方方向に除熱するに足るだけの大冷却容量を備え
た、水又は位相変化によって冷却化する位相変換材料等
の冷却流体の貯槽を保持する中空内部を有することがで
きる。あるいはその代わりに、このチル部材中に周方向
の水冷通路又はその他の水冷通路（図示せず）を含むこ
とができる。水源に連結した適切な回転アダプタ又は急
速脱着取付具（図示せず）によって冷却水をチル部材７
０の前記水冷通路を経由して循環させることができる。
熱伝導率材料から成る。このチル部材７０は、後述する
ようにエーロフォイル形成モールドキャビティ領域ＭＡ
から一方方向に除熱するに足るだけの大冷却容量を備え
た、水又は位相変化によって冷却化する位相変換材料等
の冷却流体の貯槽を保持する中空内部を有することがで
きる。あるいはその代わりに、このチル部材中に周方向
の水冷通路又はその他の水冷通路（図示せず）を含むこ
とができる。水源に連結した適切な回転アダプタ又は急
速脱着取付具（図示せず）によって冷却水をチル部材７
０の前記水冷通路を経由して循環させることができる。
【００３６】前記鋳型エレベータ４０は、前記予熱済み
鋳型Ｍを下降させるべく前記チル部材のチル開口部７０
ａを通過することができ、エーロフォイル形成モールド
キャビティ領域ＭＡの外周面ＭＳを図１のチル部材７０
の内周面７０ｂと協働係合させた状態で位置決めするよ
うになっている。特に、この鋳型エレベータ４０は下方
に向かって移動し、上方に向かって拡開又は先細りした
チル内面７０ｂに前記外周面ＭＳを載置するようになっ
ている。また図１に示すように、この鋳型エレベータ４
０は、鋳型Ｍの中央ハブ形成領域ＭＨから離脱するまで
下方に向かって移動させて、このハブ形成モールドキャ
ビティ領域ＭＨを断熱させるようにし、これによって鋳
型Ｍを前記上方に向かって拡開したチル内面７０ｂのみ
に支持されたままにしておくことが望ましい。
鋳型Ｍを下降させるべく前記チル部材のチル開口部７０
ａを通過することができ、エーロフォイル形成モールド
キャビティ領域ＭＡの外周面ＭＳを図１のチル部材７０
の内周面７０ｂと協働係合させた状態で位置決めするよ
うになっている。特に、この鋳型エレベータ４０は下方
に向かって移動し、上方に向かって拡開又は先細りした
チル内面７０ｂに前記外周面ＭＳを載置するようになっ
ている。また図１に示すように、この鋳型エレベータ４
０は、鋳型Ｍの中央ハブ形成領域ＭＨから離脱するまで
下方に向かって移動させて、このハブ形成モールドキャ
ビティ領域ＭＨを断熱させるようにし、これによって鋳
型Ｍを前記上方に向かって拡開したチル内面７０ｂのみ
に支持されたままにしておくことが望ましい。
【００３７】前記エーロフォイル形成モールドキャビテ
ィ領域ＭＡの外周面ＭＳは、各々、開口端部を含むとと
もに、この開口端部は、隣接するチル内面７０ｂと協働
して当該エーロフォイル形成モールドキャビティ領域Ｍ
Ａを閉鎖するものであり、前記エーロフォイル形成モー
ルドキャビティ領域ＭＡ中の融解物が隣接するチル内面
７０ｂに接触して各々のエーロフォイル形成モールドキ
ャビティ領域ＭＡ中の融解物から熱を一方方向に除去
し、これによって、柱状晶組織を有する凝固エーロフォ
イルを形成するようになっている。
ィ領域ＭＡの外周面ＭＳは、各々、開口端部を含むとと
もに、この開口端部は、隣接するチル内面７０ｂと協働
して当該エーロフォイル形成モールドキャビティ領域Ｍ
Ａを閉鎖するものであり、前記エーロフォイル形成モー
ルドキャビティ領域ＭＡ中の融解物が隣接するチル内面
７０ｂに接触して各々のエーロフォイル形成モールドキ
ャビティ領域ＭＡ中の融解物から熱を一方方向に除去
し、これによって、柱状晶組織を有する凝固エーロフォ
イルを形成するようになっている。
【００３８】前記チル部材７０は、真空鋳造チャンバ２
２に内設した環状回転ターンテーブル８０に支持されて
いる。このターンテーブルは、銅や鋼鉄等の熱伝導性材
料から成る。このターンテーブルは、一般的な電気又は
流体（例えば空気圧又は水圧）駆動モータＭＴで回転
し、ハブ形成モールドキャビティ領域ＭＨに等軸晶組織
を形成するぐらい充分にこの領域ＭＨ中の融解物を攪拌
する停止／始動の方式で鋳型Ｍを回転させることができ
るようになっている。
２に内設した環状回転ターンテーブル８０に支持されて
いる。このターンテーブルは、銅や鋼鉄等の熱伝導性材
料から成る。このターンテーブルは、一般的な電気又は
流体（例えば空気圧又は水圧）駆動モータＭＴで回転
し、ハブ形成モールドキャビティ領域ＭＨに等軸晶組織
を形成するぐらい充分にこの領域ＭＨ中の融解物を攪拌
する停止／始動の方式で鋳型Ｍを回転させることができ
るようになっている。
【００３９】この発明の方法実施例においては、前記エ
レベータテーブル４２に載置した鋳型Ｍを鋳型予熱チャ
ンバ２０中の鋳型加熱炉５０中で加熱する。この鋳型
を、選定した鋳型予熱温度まで加熱した後、この予熱済
み鋳型Ｍをエレベータ４０で鋳型加熱炉５０から真っ直
ぐ真空鋳造チャンバ２２中まで、前記エレベータがチル
部材７０の開口部７０ａを通過しながら、降下させる。
レベータテーブル４２に載置した鋳型Ｍを鋳型予熱チャ
ンバ２０中の鋳型加熱炉５０中で加熱する。この鋳型
を、選定した鋳型予熱温度まで加熱した後、この予熱済
み鋳型Ｍをエレベータ４０で鋳型加熱炉５０から真っ直
ぐ真空鋳造チャンバ２２中まで、前記エレベータがチル
部材７０の開口部７０ａを通過しながら、降下させる。
【００４０】前記エレベータ４０を真空鋳造チャンバ２
２中に降下させ、チル内面７０ｂに協働的に係合させた
エーロフォイル形成モールドキャビティ領域ＭＡの外周
面ＭＳを位置決めする。次に、遮断弁２４を閉弁する。
２中に降下させ、チル内面７０ｂに協働的に係合させた
エーロフォイル形成モールドキャビティ領域ＭＡの外周
面ＭＳを位置決めする。次に、遮断弁２４を閉弁する。
【００４１】鋳型を鋳込温度まで加熱しながら、選定し
た金属又は合金の装入物を坩堝６０中で融解させるとと
もに、鋳型受口ＭＰ中に融解物を注湯することによっ
て、前記選定の金属又は合金装入物を、チル部材７０に
載置した予熱済み鋳型Ｍに前記融解物として導入する。
前記エーロフォイル形成モールドキャビティ領域ＭＡ中
の融解物は、チル部材７０による一方方向の除熱によっ
て指向性凝固し、当該エーロフォイル形成モールドキャ
ビティ領域ＭＡに柱状晶の凝固エーロフォイルを形成す
る。前記柱状晶エーロフォイルが凝固した後、前記ハブ
形成領域ＭＨ中の融解物を等軸晶ハブ構造として凝固す
るぐらい充分に攪拌する停止／始動の方式でターンテー
ブル８０を回転させ、これによって等軸晶ハブと柱状晶
エーロフォイルを有する一体タービンが生成されるよう
になっている。
た金属又は合金の装入物を坩堝６０中で融解させるとと
もに、鋳型受口ＭＰ中に融解物を注湯することによっ
て、前記選定の金属又は合金装入物を、チル部材７０に
載置した予熱済み鋳型Ｍに前記融解物として導入する。
前記エーロフォイル形成モールドキャビティ領域ＭＡ中
の融解物は、チル部材７０による一方方向の除熱によっ
て指向性凝固し、当該エーロフォイル形成モールドキャ
ビティ領域ＭＡに柱状晶の凝固エーロフォイルを形成す
る。前記柱状晶エーロフォイルが凝固した後、前記ハブ
形成領域ＭＨ中の融解物を等軸晶ハブ構造として凝固す
るぐらい充分に攪拌する停止／始動の方式でターンテー
ブル８０を回転させ、これによって等軸晶ハブと柱状晶
エーロフォイルを有する一体タービンが生成されるよう
になっている。
【００４２】本発明は、鋳型予熱温度、チャンバ真空レ
ベル、プロセスサイクル時間、鋳型／チルのシーリン
グ、及び鋳型／チルの位置合わせ等、鋳造パラメータの
制御を向上させることが有利である。さらに、本発明
は、回転チル部材によって鋳物の中央ハブ領域の融解物
の凝固制御を向上させることができる。
ベル、プロセスサイクル時間、鋳型／チルのシーリン
グ、及び鋳型／チルの位置合わせ等、鋳造パラメータの
制御を向上させることが有利である。さらに、本発明
は、回転チル部材によって鋳物の中央ハブ領域の融解物
の凝固制御を向上させることができる。
【００４３】この発明は、その特定の具体的実施例で説
明したが、これに限定するものではなく、むしろ、次の
特許請求の範囲において後述する範囲のみに限定され
る。
明したが、これに限定するものではなく、むしろ、次の
特許請求の範囲において後述する範囲のみに限定され
る。
【００４４】
【発明の効果】このように、この発明の鋳型予熱真空鋳
造炉システムと鋳物の製造法は、予熱済みの鋳型から相
当な熱が失われることを防止し得て、高い鋳型温度を維
持し得て、鋳型の取り扱いを容易にし得て、融解物の凝
固制御性を向上することができる。
造炉システムと鋳物の製造法は、予熱済みの鋳型から相
当な熱が失われることを防止し得て、高い鋳型温度を維
持し得て、鋳型の取り扱いを容易にし得て、融解物の凝
固制御性を向上することができる。
【図１】 予熱済み鋳型を鋳型加熱炉から鋳造チャンバ
まで下降させてこの鋳造チャンバにおいて予熱済み鋳型
を環状チルリング部材上にセットした、この発明の具体
的な実施例による鋳型加熱真空鋳造炉システムの概略図
である。
まで下降させてこの鋳造チャンバにおいて予熱済み鋳型
を環状チルリング部材上にセットした、この発明の具体
的な実施例による鋳型加熱真空鋳造炉システムの概略図
である。
【図２】 複数の柱状晶エーロフォイルを中央の等軸晶
ハブから半径方向に延出させた代表的なガスタービンエ
ンジンホイールの平面図である。
ハブから半径方向に延出させた代表的なガスタービンエ
ンジンホイールの平面図である。
２０ 鋳型予熱チャンバ ２２ 真空鋳造チャンバ ３０ 上部ハウジング ３２ 下部ハウジング ４０ 鋳型エレベータ ５０ 鋳型加熱炉 ６０ 坩堝 ７０ 環状回転チル部材 ８０ ターンテーブル
Claims (11)
- 【請求項１】 鋳型予熱チャンバと、前記鋳型予熱チャ
ンバの下に設けて前記鋳型予熱チャンバに連通した鋳造
チャンバと、前記鋳造チャンバに内設するとともに中央
開口部を区画する環状回転チル部材と、前記鋳造チャン
バに内設した鋳型エレベータであって、前記鋳型予熱チ
ャンバ中で加熱した鋳型を前記鋳造チャンバに降下させ
て鋳型外周領域が前記チル部材と協働する状態で前記チ
ル部材に当接させるように移動可能であり、且つ、前記
チル部材の開口部中を移動可能である前記鋳型エレベー
タと、前記鋳造チャンバ中の前記予熱済み鋳型に融解物
を導入する手段と、前記鋳型の外周を前記チル部材に協
働的に係合させた状態で前記チル部材を回転させる手段
と、を具備することを特徴とする、鋳型加熱真空鋳造炉
システム。 - 【請求項２】 前記チル部材は、前記エレベータを前記
鋳造チャンバ中に降下させながら前記鋳型外周領域と協
働的に係合する上方に向かって拡開した鋳型係合面を含
むことを特徴とする、請求項１に記載の鋳型加熱真空鋳
造炉システム。 - 【請求項３】 前記鋳型を回転させる前記手段は、前記
チル部材が載置される環状ターンテーブルと、前記ター
ンテーブルを停止／始動方式で回転させる手段と、を具
備することを特徴とする、請求項１に記載の鋳型加熱真
空鋳造炉システム。 - 【請求項４】 前記融解物を前記鋳型に導入する前記手
段は、前記鋳造チャンバ中の坩堝を具備することを特徴
とする、請求項１に記載の鋳型加熱真空鋳造炉システ
ム。 - 【請求項５】 前記鋳型エレベータは、直立軸と、前記
予熱済み鋳型が載置されるテーブルと、を含むことを特
徴とする、請求項１に記載の鋳型加熱真空鋳造炉システ
ム。 - 【請求項６】 前記鋳型予熱チャンバと前記鋳造チャン
バの間に遮断弁を含むことを特徴とする、請求項１に記
載の鋳型加熱真空鋳造炉システム。 - 【請求項７】 鋳型予熱チャンバ中の鋳型エレベータに
載置した鋳込型を加熱し、前記エレベータが前記鋳造チ
ャンバ中の環状チル部材中の開口部を通過しながら前記
エレベータ上の前記予熱済み鋳型を前記鋳型予熱チャン
バから鋳造チャンバ中に降下させて前記予熱済み鋳型の
外周領域を前記チル部材に対して協働的に位置決めし、
前記予熱済み鋳型に融解物を導入し、前記鋳型外周領域
で柱状晶組織を形成すべく前記鋳型外周領域中の前記融
解物を指向性凝固させ、等軸晶組織を備えた前記鋳型の
中央領域に前記融解物を凝固させるように前記チル部材
を回転させることから成ることを特徴とする、等軸晶の
中央領域と柱状晶の外周領域とを有する鋳物の製造法。 - 【請求項８】 前記鋳型が前記中央領域で支持されずに
前記外周領域で前記チル部材によって支持されるまで前
記エレベータを降下させることを含むことを特徴とす
る、請求項７に記載の等軸晶の中央領域と柱状晶の外周
領域とを有する鋳物の製造法。 - 【請求項９】 前記鋳型の前記外周領域中の前記融解物
を前記チル部材に接触させることを含むことを特徴とす
る、請求項７に記載の等軸晶の中央領域と柱状晶の外周
領域とを有する鋳物の製造法。 - 【請求項１０】 前記鋳型外周領域が前記チル部材に係
合した後に前記融解物を前記予熱済み鋳型に導入するこ
とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の等軸晶の
中央領域と柱状晶の外周領域とを有する鋳物の製造法。 - 【請求項１１】 前記融解物が前記鋳型外周領域中で凝
固した後に前記鋳型を回転させることを含むことを特徴
とする、請求項７に記載の等軸晶の中央領域と柱状晶の
外周領域とを有する鋳物の製造法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/908446 | 1997-08-07 | ||
| US08/908,446 US5931214A (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Mold heating vacuum casting furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11114664A true JPH11114664A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=25425818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10232350A Ceased JPH11114664A (ja) | 1997-08-07 | 1998-08-04 | 鋳型加熱真空鋳造炉システムと鋳物の製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5931214A (ja) |
| EP (1) | EP0897769B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11114664A (ja) |
| DE (1) | DE69813968T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008536687A (ja) * | 2005-04-08 | 2008-09-11 | ピーブイ／ティー インコーポレイテッド | 溶解炉 |
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