JP2000246392A - セラミック中子を有するワックス模型の成型方法 - Google Patents

セラミック中子を有するワックス模型の成型方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、中子割れの発生しないワックス
模型の成型方法を提供する。 【解決手段】 金型内部に溶融ワックスを射出する前
に、予めセラミック中子表面と金型内面の間に固形ワッ
クスを設けるワックス模型の成型方法である。ロストワ
ックス精密鋳造法によるガスタービン用動翼や静翼等、
高価なセラミック中子を有するワックス模型の成型に有
利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロストワックス精
密鋳造法により製造される内部に空間部を有する鋳造製
品、特に、内部に空気冷却孔を有するガスタービン用動
翼、静翼等のワックス模型の成型方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ガスタービン用動翼、静翼等は、
ロストワックス精密鋳造法により製造されている。その
翼は、高温の燃焼ガスに暴露されるために、翼内部に冷
却用孔が設けられ強制空冷される構造となっている。そ
して、その冷却用孔は非常に複雑で、その隙間も数mm
と薄く設計されている。
【0003】ロストワックス精密鋳造法により前記冷却
用孔を有するガスタービン用動翼、静翼を製造する場
合、製造しようとする動翼、静翼形状ワックス内部に冷
却用孔形状のセラミック中子を埋め込んだ模型を成型す
る必要がある。具体的には製造しようとする動翼、静翼
形状のキャビティーを持った金型内部に巾木で保持され
たセラミック中子を置き、その後に溶融ワックスを射出
することによって得ることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した方法により得
られるガスタービン用動翼、静翼形状ワックス模型は、
内部のセラミック中子に割れが生じる場合があり、成型
歩留まりが低いといった問題点がある。このような中子
の割れを防止する方法として、例えば、通常シリカで製
作される中子にジルコンを配合させたり、有機樹脂を含
浸させたりすることで、セラミック中子の強度を上げる
手法が提案されている。
【0005】しかし、前記成型方法ではその強度が十分
でなく、中子の折損を抑制するに十分ではない。また、
金属鋳造を終えた後のセラミック中子は最終的にアルカ
リ溶液で製品より溶融除去されるため、アルカリで溶融
するシリカ以外が含まれると中子除去に長時間を要する
といった問題点もある。そこで、本発明の目的は、低コ
ストで、中子割れの発生しないガスタービン用動翼、静
翼等のワックス模型の成型を可能にする方法を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、セラミック
中子の割れについて詳細に分析したところ、中子の割れ
は、金型内に溶融ワックスが射出される過程でワックス
圧力にセラミック中子が耐え切れずに折損する結果とし
て生じることを突きとめた。つまり、ガスタービン用動
翼や静翼を例に取れば、その中子割れは図3及び図4に
示す様な状況で生じ、その原因は薄い冷却孔を作るため
にセラミック中子が薄いことに加え、巾木以外に金型内
でセラミック中子を保持する部分が無く、溶融ワックス
の射出時にその圧力に耐え切れず折損するというもので
ある。
【0007】そこで、本発明者は、上述した中子割れの
発生要因に焦点を当て、溶融ワックスの射出によるワッ
クス圧力に耐え得るセラミック中子の強度を得る方法を
見いだした。すなわち、本発明は、金型内部に溶融ワッ
クスを射出する前に、予めセラミック中子表面と金型内
面の間に固形ワックスを設けるワックス模型の成型方法
である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、単に中子自体の
強度を上げる従来の方法に比して、その中子割れが溶融
ワックス射出時に起こるところに注目した結果として、
中子にかかる圧力に応じ補強部材を設けることで、中子
の折損を低コストかつ効率良く抑えられるところにあ
る。
【0009】中子割れは、図3及び図4に示す様な状況
で生じ、その原因の一つが溶融ワックスの射出時にその
圧力に耐え切れず折損するというものであることは、前
述の通りである。つまり、溶融ワックスが金型内に完全
に充填された状態であれば、セラミック中子に折損をき
たす力は働かないが、充填途中では金型キャビティーが
複雑形状であったり、射出口の位置によりどうしてもセ
ラミック中子の片面にのみ圧力が働き、折損するのであ
る。
【0010】この場合、セラミック中子の折損防止策と
して、前述の折損原因を排除することが、すなわち、セ
ラミック中子の全面にかつ均等に溶融ワックスの圧力が
掛かるようにすることが考えられる。しかし、そのよう
な条件とするためにはワックス射出口を複数個設け、さ
らには、それぞれの流量を制御するといった非常に複雑
な金型、射出機が必要となり、その実施が困難となる。
【0011】そこで、本発明者は、セラミック中子の折
損を防ぐために種々実験検討の結果、セラミック中子に
割れを生じさせない成型方法を見いだし、本発明に至っ
たのである。具体的には、金型内部に溶融ワックスを射
出する前に、予めセラミック中子表面と金型内面の間に
固形ワックスを設けるワックス模型の成型方法であり、
以下、その詳細を述べる。
【0012】まず、本発明の成形方法を実施する上での
流れとして、その一例を述べる。最初に、ガスタービン
用動翼、静翼といった目的の製品図から、金型とセラミ
ック中子の形状およびワックス射出口の位置が決まる。
次に、これらの決定条件によるワックス模型にて、その
表面肌、収縮等の状況を見ながら溶融ワックス温度、射
出圧力、射出速度等を決定する。
【0013】すべての条件が決まれば、次にセラミック
中子外面と金型内面間に充填される溶融ワックスの流れ
を見て、セラミック中子のどの面に圧力が作用するかを
調査する。具体的には射出を中途で止め、その充填状況
を見ても良いし、溶融ワックスに異種のワックスを混入
し、射出された模型に縞模様を残して判断しても良い。
図5は、ガスタービン用静翼によるその調査結果の一例
を示すものであり、この場合、射出された溶融ワックス
がセラミック中子のそれぞれの面に対してどちらかが先
行した形となっている。つまり、セラミック中子の先行
した面から遅れた面側に圧力が作用する(図5中のB
部)。
【0014】このようにして得た溶融ワックスの流れか
ら、金型キャビティー内に置かれたセラミック中子のど
の方向に圧力が作用するかを判断することができ、溶融
ワックスからの圧力に対する中子の補強箇所が決定され
るのである。次に、圧力の作用する反対面のセラミック
中子表面と金型内面との間隔(つまり、図5中の寸法
A)を求める。そして、この寸法の厚さを持つ固形ワッ
クスを用意し、例えば、圧力の作用する反対面のセラミ
ック中子表面に張り付ける。こうすることにより、溶融
ワックスの射出中にセラミック中子が圧力を受けても、
金型内面が固形ワックスを介し該セラミック中子を保持
し、かつ固形ワックス自体も十分な強度を有するので、
中子の折損を防止することができるのである。
【0015】そして、本発明に使用される固形ワックス
は、結果としてワックス模型を構成するワックスの一部
となるので、その後のロストワックス工程に支障をきた
すこともない。なお、固形ワックスには、容易に入手で
きる接着剤付きシートワックスが良いが、特に限定する
ものではない。また、固形ワックスの寸法は、大き過ぎ
るとテーパー状に連続変化するキャビティー寸法に対応
が出来ないために、金型内面とセラミック中子表面との
寸法に合わず、金型閉時に中子が折損したりする。ま
た、小さ過ぎると固形ワックスと言えど強度的に不十分
となり、本発明の効果が減少する。望ましくは、5.0
mm以下の肉厚部、とりわけ、ガスタービン用動翼、静
翼といったワックス模型の翼厚部に対し、2mm角〜8
mm角の面積を有する大きさが良い。
【0016】また、複数個の固形ワックスを要する場
合、その個数、間隔は成型する模型形状とセラミック中
子の形状に応じて適宜決定すればよい。この場合、個数
は多いほど、間隔は狭いほど中子割れ防止に対する効果
は高いが、固形ワックスを配する工数が掛かるので必要
最小限とすべきである。
【0017】
【実施例】以下、実施例にもとづいて具体的に説明す
る。本実施例では、寸法として翼長200mm、コード
長230mmで内外シュラウドのあるガスタービン用静
翼のワックス模型を成形する。まず、セラミック中子は
内外シュラウド部に巾木があり、巾木を含む翼長方向寸
法は250mmである。翼後縁部にも巾木を有し、巾木
を含むコード長は252mmである。金型内面とセラミ
ック中子表面により形成される翼厚は最大3.5mm、
最小1.4mmである。また、セラミック中子の肉厚は
最大30mm、最小1.2mmである。セラミック中子
後縁部には鋳物でピンフィン、仕切り壁を形成する孔が
空いている。
【0018】まず、セラミック中子に固形ワックスを張
り付けずに金型内にセットし、射出条件を決定した。そ
の後、射出すべき溶融ワックス量の1/5を射出し、順
次1/5量増加し計5回の射出により溶融ワックスの流
れを把握した。この結果、溶融ワックスの射出時に圧力
の作用する面は図1のB部であることが把握出来た。こ
の結果に応じ、固形ワックスを圧力の作用する反対面で
ある図1のC部に張り付けた。なお、使用した固形ワッ
クスは容易に入手可能な接着剤付きのシートワックスで
ある。
【0019】用いた固形ワックスの寸法は2種類であ
り、その高さ寸法は予め図面から求めた翼厚に相当する
1.8mmおよび2.3mm、そして、断面寸法は2.
5×2.5mmである。個数はそれぞれ11個で、間隔
は翼長方向に等分とした。図2に固形ワックスを張り付
けたセラミック中子を示す。そして、固形ワックスを張
り付けたセラミック中子を金型内にセットし、ワックス
温度74℃、射出圧力8Kgf/平方cm、射出速度2
30立方cm/秒で金型内に溶融ワックスの射出を行な
った。
【0020】成型されたワックス模型のX線透過検査の
結果、セラミック中子の割れは皆無であった。また、同
模型を150℃の電気加熱炉内に入れ、ワックスを溶融
除去し、セラミック中子を取り出し、カラーチェックに
より詳細に割れを調査した結果、中子割れは認められず
良好であった。なお、本実施例ではガスタービン用静翼
を例に用いたが、静翼に限定するものではなく、セラミ
ック中子を用いる全てのロストワックス精密鋳造法に適
用が可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、セラミック中子の折損
無く、ワックス模型を成型することが可能である。これ
により、ロストワックス精密鋳造法によるガスタービン
用動翼や静翼等、高価なセラミック中子を有するワック
ス模型の成型にて中子折損等の発生を抑制でき、しか
も、低コストかつ高歩留りであることから、工業的価値
は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】金型内部に溶融ワックスを射出する前におい
て、その本発明の一例を示す図である。
【図2】溶融ワックスを射出する前の金型内部にセット
される中子において、その本発明の一例を示す図であ
る。
【図3】ガスタービン用動翼のワックス模型の成型に係
り、その中子に発生する割れの一例を示す図である。
【図4】ガスタービン用静翼のワックス模型の成型に係
り、その中子に発生する割れの一例を示す図である。
【図5】金型内部に射出されたワックスの充填状況の一
例を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型内部に溶融ワックスを射出する前
    に、予めセラミック中子表面と金型内面の間に固形ワッ
    クスを設けることを特徴とするセラミック中子を有する
    ワックス模型の成型方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163942A (ja) * 2006-12-26 2008-07-17 General Electric Co <Ge> 後縁スロット流量を減少させた翼形及び翼形の製造方法
EP1970142A1 (de) * 2007-03-09 2008-09-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Verfahren zum Feingießen von metallischen Bauteilen mit dünnen Durchgangskanälen
CN101992268A (zh) * 2010-11-20 2011-03-30 沈阳工业大学 一种高温合金多联空心涡轮叶片的制备工艺
JP2015094268A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン翼及びガスタービン、ガスタービン翼の製造方法
JP2016182680A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 日立金属株式会社 消失性模型の製造方法および射出成形型
US9835035B2 (en) 2013-03-12 2017-12-05 Howmet Corporation Cast-in cooling features especially for turbine airfoils
CN113518699A (zh) * 2019-03-08 2021-10-19 三菱化学株式会社 纤维增强树脂制品的制造方法和型芯
CN115709262A (zh) * 2022-11-21 2023-02-24 中国科学院工程热物理研究所 一种双辐板涡轮盘结构及其熔模铸造定心方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163942A (ja) * 2006-12-26 2008-07-17 General Electric Co <Ge> 後縁スロット流量を減少させた翼形及び翼形の製造方法
EP1970142A1 (de) * 2007-03-09 2008-09-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Verfahren zum Feingießen von metallischen Bauteilen mit dünnen Durchgangskanälen
US8096343B2 (en) 2007-03-09 2012-01-17 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Method for precision casting of metallic components with thin passage ducts
CN101992268A (zh) * 2010-11-20 2011-03-30 沈阳工业大学 一种高温合金多联空心涡轮叶片的制备工艺
CN101992268B (zh) * 2010-11-20 2012-09-05 沈阳工业大学 一种高温合金多联空心涡轮叶片的制备工艺
US9835035B2 (en) 2013-03-12 2017-12-05 Howmet Corporation Cast-in cooling features especially for turbine airfoils
JP2015094268A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン翼及びガスタービン、ガスタービン翼の製造方法
JP2016182680A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 日立金属株式会社 消失性模型の製造方法および射出成形型
CN113518699A (zh) * 2019-03-08 2021-10-19 三菱化学株式会社 纤维增强树脂制品的制造方法和型芯
CN113518699B (zh) * 2019-03-08 2023-07-04 三菱化学株式会社 纤维增强树脂制品的制造方法和型芯
CN115709262A (zh) * 2022-11-21 2023-02-24 中国科学院工程热物理研究所 一种双辐板涡轮盘结构及其熔模铸造定心方法

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