JPS5964140A - 金型コアとその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金型コアおよびそれを使用し゛Ｃエアーフォイ
ルのような鋳造品の内部通路を形成″″３−る方法に関
する。

この種コアは米国特許第２，３６２，７４５．３．４０
１，７３８　、　　　　ろ、６５９．６４５．３．５９
６．７０３および３，６６２，８１６号に開示されたと
概ね同様の方法でエアフォイル内に通路を形成するため
に使用されてきている。コアはピン部材によってエアフ
ォイル金型キャピテイに連結されている。これらピン部
材は金型からコアと係合するところまで延びる。

セラミック飼料のコアは比較的長い縦と小さい横方向の
断面積で形成されてきた。これらコアは銅造工場で取扱
い中に容易にこわれる。加えて、原型と金型の成形中お
よびエアフォイルの注型中、コアの断面が相互にシャフ
トする傾向がある。

本発明はエアフォイルの如き調造される金属製品に通路
を形成するために使用される新規で改良されたコアを提
供する。１または２以上の金属製ピン部材がコアのセラ
ミック部分の間に延びて相互に関連１−る移動に対して
その部分を保持する。

そのように、ピン部材の対向端部がコア部分内に埋め込
まれている。ピン部材の中間部がコアの部分間の空間を
横切って延びる。

コアが物品を鋳造するのに使用される場合、コアをまず
、物品の形状に対応する形状を有するワックス原型に鋳
込む。次に、ワックス原型なセラミック金型材料で覆う
。続いて、ワックス原型と該金型を加熱するまたは適当
な溶剤を用いることによって金型から取り出１−０金型
を燃焼させた後、それを予熱し、それに溶融金属を注入
する。

原型を形成し、金型材料で原型を覆い、金型を予熱して
溶融金属を注入する間、ピン部材はコアの部分相互間の
相関的移動を防止する。溶融金属が金型に注入されると
金属はピン部材の暴露された中間部を溶かす。ピン部材
の端部はコア拐料内に埋め込まれた溶融金属の凝１１に
つれて溶融金属に融合する。続いてコアを鋳造品から除
去１−れはピン部材の端部が注型品の、空間に突出する
。これらのピン部材の端部は望むならば除去してもよい
。

こノヨうに、本発明の目的はエアフォイルの如き鋳造金
属製品に通路を形成するために使用されるｌ「規かつ改
良されたコアを提供することであり、該コアは、相互に
関連する移動に対し、それらを保持するためにコアの部
分から離れて埋め込まれただ端部な有するピン部材を含
む。

本発明の他の目的はセラミックコアな封入する新規で改
良さ、Ｉｔた金型構造を提供することであって、コアの
部分が、コア部分間に延びるピン部材によって相互に関
連する移動に対して保持されている。

本発明のもう１つの目的は、ピンによって相互に関連す
る移動に対して保持される部分を有するセラミックコア
を提供し、セラミック金型内に該コアを封入し、金型に
注入する溶融金属でピンの一部を溶かし、続いてエアフ
ォイルからセラミックコアを除去して、コア部分間の空
間で絣固した金属から反対方向に延びるピンの端部を残
すことによって内部通路を有するエアフォイルを形成す
る新規かつ改良された方法を提供することである。

本発明の目的と特徴は添付図面を参照して説明すること
により更に明らかにされる、 第１図は内部冷却通路システム１２を有するエアフォイ
ル翼１０を図示する。冷却通路システム１２は金用製エ
アフメイル１０の軸方向に延びている。４路システム１
２はジェットエンジンの作動中冷却流体を案内するため
に使用される。

冷却流体通路システム１２は図示したエアフォイル１０
において数々の異なる形態を有するけれども冷却通路シ
ステムはエアフォイル１ｏの底端部１８と先端部２００
通路１９との間に延びる主通路１４と１６とを含む。中
央通路２２と２４は主通路１４と１６との間に配置され
、細長いｕ型の形状となっている。従って、冷却通路２
２と２４の反対端はエアフォイル１０の底端部１８に隣
接して配置されている。エアフォイル１０は数々の異な
る構造を有するがＣＩ”６−８０秒段階エアフォイルに
概ね似ている。しかしながら、本発明が他の型のエアフ
ォイルと結合して使用できることはｆＩｉ！解されるべ
きである。

エアフォイル１０の冷却通路システム１２を形成するた
めに使用される一体のセラミックコア２８が第２図に図
示されている。このセラミックコア２８は米国特許４，
１６４，４２４に開示された材料のごとく多数の異なる
セラミックコア利料により作ることかできる。このセラ
ミックコア２８は冷却通路１４．１６および１９を形成
するために使用される主または基本部分を有する。主部
分３２は一対の片持梁風に突き出た中心部分３４と３６
の周囲に延びている。片持梁風に突き出た中心部分３４
と３６は冷却通路２２と２．４を形成するために使用さ
れる。

一体のセラミックコア２８の主部分３２はエアフォイル
１０の後縁部４０（第１図参照）に隣接１−る通路１４
を形成する細長い縁部分６８を含む。

同様に、細長い縁部分４４はエアフォイル１００前縁部
４６に隣接する通路１６を形成する。コア２８の縁部分
３８と４４（第２図）は対向端部分４８と５０で相互に
連絡している。端部分４８と５０は金型にコアを配置す
るのに使用されるコアプリントを有利に形成する。

セラミックコア２８の片持梁のように突出した中心部分
３４は主部分３２と一体的に成形される。

このように、片持梁状に突き出た中心部分３４はコアの
端部分４８を固定して連結した一対の概ね・１行の腕５
１と５２を含む。腕５１と５２の自由端は短い連結部分
５４により相互に連結されている。この結果コア２８の
片持梁状に突き出た中心部分３４はエアフォイル１００
通路２２　（ｍ１図）を形成するための細長い１］型形
状になっている。

同様に、セラミックコア２８の片持梁状に突き出た中心
部分３６は端部分４８から軸方向で外側に拡がる一対の
概ね平行の腕５８と６０を含む。

腕５８と６０の自由端は短い連結部分６２により相互に
連結している。この結果、コアの片持梁状に突き出た中
心部分６６はエアフォイル１００通路２４の形状に対応
する細長いし一１型形状となっている。

縁部分６８．４４および腕５１．５２．５８．６０の比
較的長くて細い形状のため、一体のセラミックコア２Ｂ
は非常にもろく、こわれやすい。

破壊に対するコア２８の感受性は中心部分３４と６６０
片持梁状に突き出た構造により増長される。

本発明の特徴によれば、片持梁状に突き出た中心部分３
４と３６の自由端部は一対の金属製ピン６８と７０によ
って一体のセラミックコア２８の主部分６２に関連１−
る移動に対し保持されている。

（第６図第４図参照）。

円筒形のピン６８は中心部分３４の腕５２のセラミック
材の中に埋め込まれている内端部７４（第６図）を有す
る。ピン６８の反対端部７６はセラミックコア２８の端
部分５０のセラミック材の中に埋め込まれている。腕５
２の自由端部と端部分５０との間の空間はピン６８の中
間部８０により支えられている。

同様に、ピン７０は腕６０と端部分５０の中に埋め込ま
れた端部８４と８６を有する。腕６０の自由端と端部分
５０との間の空間はピン７０の中間部８８によってつな
がれている。ピン６８と７０の端部７４．７６．８４お
よび８６は円筒形であるとここに記載したがピンの端部
な偏平にできると考えられる。ピン６８と７０の端部７
４．７６．８４および８６を偏平にすればセラミックコ
ア２８の成形中、ビニ／を配置するのを促進する。

ピン６８と７０１Ｒ３および４図）はコア２Ｂの強度を
増し鋳造工場でＱ）作業中に度けろりノに耐えうるもの
とする。ピン６８と７０はエアフォイル゛（第１図）を
形成する金属と適合する金属で成形する。−具体例とし
て、円筒形のピン６８と７０を白金で作り直径を０．０
２インチ（約０．０５　ｃｍ）とした。ピン６８と７０
を形成するために使用した白金線の直径は望むならばピ
ンのコストを丁げるために小さくしてもよい。勿論ピン
の直径を減じることはピンの強度に対応する減少を与え
る。

コア２８を金属エアフォイル１０の通路を形成するため
に使用する場合、エアフォイルと同じ形状を有するワッ
クス原型９４（第５および第６図）をコアの回りに形成
する。ワックス原型９４を形成するためにコア２８をま
ずエアフォイル１０の形状に対応する形状を有する原型
成形キャピテイに配置する。熱いワックスを原型成形キ
ャビティに圧力下で注入し、コア２８の回りの空間に流
して原型成形キャビテづを完全に満−１−０この結果、
ワックスはコア２８の腕部分５８．４４．５１．５８お
よび６０の間の空間へ流れる。加えて、ワックスは片持
梁状に突き出た中心部分の自由端部とコ゛Ｉσ用：部分
３２との間の空間へ流れる。その結果、ワックスはピン
６８と７０の暴露中間ＹＸ１５分に係合する３、勿論ビ
ン６８と７ｏの端部７４．７６．８４お、Ｌυ・８６は
セラミックコア部分６４．３６および５０に埋め込まれ
ワックスと係合しない。

熱し・ワックスを圧力下で原型金型キャビティに？１人
１−るとき、ワックスはセラミックコア２８に対し油圧
力をりえる。この力はコアの基本部分６２に関連１−る
コア２８の中上・部分６４と６６の自由端部を撓ませる
傾向がある。しがし、ピン６８と７０がコアの基本部分
３２に関連する移動から１１持梁状に突き出た中心部分
６４の自由端部を保持する。このことは片持梁状に突き
出た中心部分６４と５６の固定した端部でのコアの破壊
を防市することになる。加えて、ピン６８と７０はｊ１
持梁状に突き出た中心部分６４．６６とコア２８の主部
分ろ２との間に所望の立体関係を維持する。

−［１１、熱い原型ワックスが冷却すると原型９４は原
型成形キャピテイから除去さね、続くセラミック金型の
成形に使用される。このようにして、原型９４は複数の
セラミック金型利の層で覆われる。これらの層は米国特
許第２，９６１，７５１号まタハ同第４，０６６．．１
６６号に開示された組成と同様の既知の組成から成るセ
ラミック金型拐に原型を繰返し渡して形成してよい。し
かし、他の方法−Ｃ［Ｗにセラミック金型材を適用して
もよい。

セラミック金型材を適用してワックス原型９４とコア２
８を取り囲み、既知の方法によってセラミック金型１０
０を形成する。コア２８の端部４８と５０（第２図参照
）は金型１００と係合し、金型に１可連する移動に対し
、コアの対向端をしっかりと固着させる。

一旦、セラミック金型１００が乾燥するとワックス原型
９４は金型から取り除かれる　これは金型１００を燃焼
して金型かも溶融したワックスを排除することによって
行うことができる。一旦、ワックス原型９４が金型１０
０（第７および８図参照）から除去されると、エアフォ
イル１０と同じ形状を持つ金型キャピテイ（第７および
８図）が金型の中に形成される。コア２８は金型キャビ
ティ（第８図）の中心部から軸方向に延びる。コア２８
はコアの端部４８．５０（第２図）と金型１００とを係
合することによって適所に保持される。

ピン６８と７０（第７図）は、原型材を除去して金型を
燃焼させる間、基本部分２８に関連する移動に対しコア
の、片持梁状に突ぎ出た中心部分３４と３６を保持する
。勿論、一旦ワックス原型９４が金型１００から除去さ
れｋばコア２８の腕６８．４４．５１．５２．５８およ
び６０との間に空間ができる（第７図参照）。加えて、
片持梁状に突き出た中心部分３４と３６の自由端部−ｔ
ｇよひコアの端部分５０との間にも空間が生じる。ピン
６８と７０は片持梁状に突き出た中心部分６４と３６の
自由端部およびコアの端部分５００間σつ空間を横切っ
て延びているのでピンの中間＠ｌＸ８Ｑど８８は丙び蕗
出される。

ワックス原ｕｌ、１．９４が除去されて金型１００が燃
焼されると金型はエアフォイルを注入するために使用で
きる状態となる。これがなされると、金型１００とコア
２８はピン６８と７０の融点より低い温度に予熱される
。

エアフォイルを形成する溶融金属は、次に、金型１００
に注入される。溶融金属はどんな組成物であってもよい
が、米国特許第３，２６０．５０５号または第３．７１
１，３３７号に開示された組成物と四降りものであって
もよい。溶融金属が金型の側面表面から離りたところに
あるコア２Ｂの周囲、コアの腕部分３８．４４．５１．
５２．５８および６０の間の空間に流れる。加えて、溶
融金属は片持梁状に突き出た中心−８１１分３４と３６
およびコアの°端部分５００間の空間に流れる。

溶融金属が片持梁状に突ぎ出た中心部分３４．６６と端
部５０（第７図）との間に流才するので溶融金属はピン
６８．７０の中間部８０．８８と係合１−る。この結果
ビン６８．７０の中間部８０．８８は溶けてエアフォイ
ルを形成する溶融金属に溶解する。ピン６Ｂと７０の端
部７４．７６、８４および８６は片持梁状に突き出た中
心部分６４と３６およびコア２８の端部分５０の中に埋
め込まれて溶融金属に露出されない。従って、ピン６８
と７０の端部７４．７６．８４および８６はそのまに残
って中心部分３４と３６の自由端部と端部分５０との間
で凝固する金属に融着する。

金型キャビティ１０４内の溶融金属が一旦凝固１−ると
、エアフォイル１０は金型１００かも除去される。コア
２８を形成する月料が次に、エアフォイルから除去され
てエアフォイル内に冷却通路システム１２を開く（第９
および１０図参照）、コア材を除去するとピン６８と７
０の端部７４．７６．８４および８６がエアフォイルの
内部壁またはうね１１２（第９および１１図）から冷却
通路へＩ＜に向って延びる。

コア２８がエアフォイル１０から除去される時、ピン７
０の端部８４と８６は第９図および第１１、図に示１−
ような方法でエアフォイル１０のリブまたは壁１１２か
も冷却通路２４と端通路１９へと外へ向って延びる。ピ
ン７０の外方へ突出する端部８４と８６はエアフォイル
の主要側面１１６と１１８から間隔を置くことに注意す
べぎである（第１１図）。同様に、ピン６８の端部７４
と７６は壁１１２かも冷却通路２２と１９へ外方に向っ
て延びる（第９図参照）。

ピン６８と７０の端部７４．７６．８４および８６はい
かなる方法でエアフォイル１０の内部から除去してもよ
い。特に、ピン６８と７０の端部は積層半同体研摩粉砕
媒体と冷却通路から強制的に押しこむ液体ホーニングに
より除去できる。択一的に、ピン６８と７０の端部を冷
却通路に適当な切断機を挿入することにより除去できる
。しかし、エアフォイル１００作業特性上のピン６８と
７０の端部の効果は否定されてもよく、また、ピンの端
部は望むならばそこに残されてもよい。

上記の観点から、本発明がエアフォイル１０のごとき鋳
造１ｆＱ製品に通路１４．１６．１９．２２および２４
を形成するブζめに使甲される新規かつ改良されたコア
２８を提供することは明らかである。金属製ピン部材６
８と７０はコア２８のセラミック部分３２．３４および
３６の間に延びて相互に関連する移動に対し核部分を保
持する。

そのようにして、ピン部材６８の対向端部７４と７６は
コア部分３２と６４の中に埋め込まれている。ピン６８
の中間部８０はコア部分６２と３４の間の空間を横切っ
て延びている。

コア２８がエアフォイル１０のような物を注入′１−る
のに使用される場合、コアをまず製品の形状に対応する
形状を持つワックス原型に鋳込む。次に、ワックス原型
９４をセラミック金型材１０［）で憶う。続いて、ワッ
クス原型９４を金型を加熱１−るかまたは適当な溶剤を
用いて金型１００かも除去する。金型１００を燃焼させ
た後、予熱と加えて金型に溶融金属を注ぐ。

原型９４を形成し、原型を金型拐１００で榎い、金型を
ｒ・熱して溶融金属を注ぐ間、ピン部材６８はコア２８
の部分３２と６４との間の相対的移動を防ぐ。浴融金属
を金型１００に注入するとと該金属（１、ピン部月６８
の暴露されて（・る中間部８０を溶か−４−。ピン部月
６８の端部７４と７６はコア利に埋め込まれていて凝固
するとき溶融金属と融着する。コア２８が注型品から続
いて除去されるときビン部旧６８の端部７４と７６は該
注型品の空間に突出している。ピン部月６８のこれら端
部７４と７６は望むなら除去してよ℃・。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部通路を有するエアフォイルの図式化した図
、第２図は第１図のエアフォイルに内部１１０路を形成
するために使用するセラミックコアの拡大平面図、第３
図は第２図のセラミックコアの−ｔ＋Ｂの拡大断片断面
図であって、コアの部分と相互に関連する移動に対しそ
の部分を保持するピンとの関係を図示したもの、第４図
は第３図の線４−４に概ね泊って切った断片断面図およ
びピンとコア部分との関係を図示したもの、第５図は第
６図と概ね同一の断片断面図であってコア・ワックス原
型およびワックス原型を葎って形成したセラミック金型
間の関係を図示したもの、第６図は第５図の線６−６に
概ね宿って切った断面図であってコア・ワックス原型お
よび金型の関係を図示したもの、第７図は第５図と概ね
同一の断片断面図であって、ワックス原型を金型かも除
去した後のコアと金型との関係を図示したもの、第８図
は第７図の線８−８に概ね宿って切った断面図でコアと
金型キャピテイとの関係を図示したもσ入第９図は第１
図のエアフォイルの一部の拡大断片断面図で第７図に示
した金型キャビティの一部に形成した内部通路を図示し
たもの、第１０図は第９図の線ｉｏ−”ｉｏに沼って切
った断面図、第１１図は第９図の線１１−１１に概ね沿
って切った拡大断片断面図でエアフォイルとコアのピン
の端部との関係を図示するものである。 １０：エアフォイル １２：冷却通路システム ２８ニーセラミツクコア ６Ｂ、：４４：コアの縁部分 ３４、＝６６：コアの中心部分 ６８、ニア０：ビ　ン ９４：ワックス原型 １００：金　型 １０４；金型キャピテイ １１２；エアフォイルの内部壁 特許出願人　　ティーアールダブリュー・インコーボレ
ーテツド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋳造金属量に通路を形成するために使用するコアで
   あって、相互に離れて位置する第一および第一セラミッ
   クコア部分を含む複数のセラミックコアと相転に関連す
   る移動に対して第一および第二セラミックコア部分を保
   持する□ピン手段から成り、該ピン手段が第一セラミッ
   クコア部分に坤め込まれた第一金属製端部、第二セラミ
   ツクコ７１１１分に埋め込まれた第二金属製端部、およ
   び第一・と第二コア部分との間の空間を横切って延びる
   金属製中間部を有する金属製ピン部拐を含むことをｌ時
   機とする金型コア。 ２　内部１山路を有する鋳造金稿エアフォイルを形成−
   づる方法であって、相互に離れて位置し、か−ｊ内８１
   ５通路Ｈｌｉの形状に対応１−る形状を持つ第一および
   第二部分を有１−るセラミックコアを設け、第一コアＦ
   Ｘ１＋分に哩め込まれた第一部、第二コツ８Ｂ分に埋め
   込まれた第二部、および第一と第二コア部分との間の空
   間を横切って延びる中間部を有する金属ピンで該セラミ
   ックコアの第一および第二部分を相互に関連する移動か
   ら保持し、該コアを該エアフォイルの形状に対応する形
   状を有する金型キャビティに少なくとも一部を入れ、該
   金型キャビティに溶融金属を流し、該溶融金属で該ピン
   の中間部を溶かし、該溶融金属を凝固してエアフォイル
   を形成し、かつ第一と第二コア部分との間で凝固した金
   属から相対する方向に延びるピンの第一および第二端部
   と共にセラミックコアを除去する］−程を含む金型コア
   を使用して鋳造金属量を形成１−る方法。