JPS6055208B2 - 一体のワツクス型組立体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は焼流し精密鋳造に於て有用である一体のワック
ス型組立体（以下単に型組立体と去う）を製造するため
の方法に係り、更に詳細には溶融金属及び合金を従来の
要領により方向性をもつて”フ ｉＶを、ツ１、１＾
＾Ａ４、−゛ ηｆ− ｚ しシェルモールドを
形成する際に有用である一体の型組立体を製造するため
の方法に係る。

本発明は特にガスタービンエンジンのブレード及びこれ
と同様の構成要素の製造に適用されるに適したものであ
るが、それに限られるものではない。

タービンブレードは主に「口ストワックス」プロセスと
して知られている方法により製造されてきたが、この方
法に於てはブレードのワックス型（以下単に型と云う）
が与えられ、しかる後その上に充分な厚さのシェルが形
成されるまでジルコンスラリーの如きセラミックスラリ
ー内に繰返し浸漬され且つ乾燥される。次いでシェルに
て覆われた型はワックスを溶融する温度にまで加熱され
、これによりワックスがシェルより流出してシェルモー
ルドが残る。この中に溶融金属が注入され、従来の要領
により又方向性をもつて凝固されてタービンブレードが
形成される。タービンブレードの正確なレプリカにワッ
クス型を形成し且つ維持することは満足し得る鋳造を達
成するためにｊ極めて重要であるのは明らかである。何
故ならば、ワックス型が変形するとその周りに形成され
たシェルモールドも変形し、従つて鋳造タービンブレー
ドも変形するからである。従来技術の手法に於ては、型
組立体の構成要素丁を手で組立てている間にしばしばワ
ックス型が変形する。

例えば型をモールド内にて形成し、この型をモールドよ
り手で取外すことが一般的な手法である。この型はワッ
クス被覆された金属支持ベースに接合され、次いで湯道
及び湯溝が型に接続され、しかる後注湯カップが湯道に
接続されるが、これらの接続は通常ワックス溶接により
手動的に行なわれる。シェルモールド形成作業中型組立
体を操作するための装置を提供すべく、一般にハンドル
が注湯カップにワックス溶接される。もし組立体が構造
的に弱ければ、ワックス被覆された金属支持板が注湯カ
ップにワックス溶接されてよく、又ワックス被覆された
金属棒が支持ベースと支持板との間にワックス溶接され
てよい。かかる組立プロセスは全焼流し精密鋳造プロセ
スに於る最も重要な作業の一つであり、もしこのことが
型を変形するよう不適当に行なわれると、欠陥鋳造品が
できる主要な原因となる。従来技術の手法に於る不充分
さを克服すべく、型組立体を製造するための一段階或は
二段階の射出成形プロセスが提案されている。

一段階の射出成形プロセスに於ては、金属の注湯カップ
インサートが配置されている適当なダイス型内に溶融ワ
ックスを射出成形することにより、型、湯溝及び注湯カ
ップが１個の組立体として形成される。型組立体が形成
された後、後のプロセス作業のための位置及び機械的支
持装置を与えるべくセラミックリングが注湯カップにワ
ックス溶接される。二段階の射出成形プロセスに於ては
、型は個別的に射出成形され、次いでその中に湯道、湯
溝及び注湯カップ通路を有する組立体ダイス型内に配置
さ．れる。注湯カップインサートは一段階の射出プロセ
スに於る場合と同様にダイス型内に配置される。湯道、
湯溝及び注湯カップに接続された個々の型を含む一個の
型組立体を形成すべく、溶融ワックスがダイス型内に射
出される。次いでセラミｊツクリングが注湯カップにワ
ックス溶接される。この開示されたプロセスにより製造
された型組立体はしかる後従来のシェルモールド形成作
業に移される。従来技術の手法よりも改良されてはいる
が、一く段階の或は二段階の射出成形プロセスにはいく
つかの不利な点がある。

いずれのプロセスに於てもワックスを射出する前に金属
の注湯カップインサートがダイス型内に配置されねばな
らない。又いずれのプロセスに於ても後の作業のための
位置及び支持装置を与えるべく、セラミックリングが手
動により注湯カップに取付けられねばならない。又溶融
金属を方向性をもつて凝固せしめる（米国特許第３２６
０５０５号に開示されている如く、シェルモールドはチ
ルプレートが溶融金属に接触し得るよう開いた底部を有
していなければならない）際に使用するにはいずれのプ
ロセスも制御し難いものである。最近のガスタービンエ
ンジンはその性ｌ能特性を改善するために方向性をもつ
て凝固されたタービンブレードに依存しているので、こ
のことは著しく不利である。又ワックス型が個別的に射
出成形され、ついで湯道、湯溝及び注湯カップを取付け
るべく組立ダイス型に移し且つこの中に配置されねばな
らないという点で、二段階のプロセスもかなり不利であ
る。更に予め形成されたワックス型と湯道との間の接合
部には、鋳造欠陥の源となり得るうねりの如き障害とな
る粗さがしばしは表われる。同時出願中の特願昭５２−
３１４号には一体の型組立体を製造する方法が含まれて
おり、以下の工程が含まれている。

即ち、互いに他に対してある予め定められた距離だけ強
固に隔置された第１及び第２の型捕捉装置を有する固定
装置を用意することと、その中にキャビティーを有する
モールド構造体を用意することと、前記捕捉装置をキャ
ビティー内に曝すようモールド構造体及び固定装置を配
置することと、前記型が前記捕捉装置により各端部に於
て固定的に捕捉されるよう型をキャビティー内に形成す
ることと、前記型が固定装置内の前記捕捉装置により固
定的に捕捉された状態のままであるようモールド構造体
を型より取外すことと、である。固定装置及びその中に
固定的に捕捉された型を含む一体の型組立体が得られ、
この型は溶融金属及び合金を従来の要領により又方向性
をもつて凝固せしめるための焼流しシェルモールドを形
成する際に有用である。本発明は、溶融金属及び合金を
従来の要領により又方向性をもつて凝固せしめるための
一体的なベースを有する焼流しシェルモールドを形成す
る際に有用である一体の型組立体を製造する方法を提供
するものである。

本発明の一つの目的は、シェルモールド形成作業に先立
つて又この作業中に型の寸法制御の確実性を増大する、
従つて満足しうる焼流し精密鋳造の歩どまりを増大する
一体の型組立体を製造する方法を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、型と一体的であり且つ一様
な平坦面及び一様な寸法を有するベースを有する型を提
供することてある。本発明の更に他の一つの目的は、焼
流しシェルモールドを製造するための自動化された技術
に於て容易に使用されるよう構成された一体の型組立体
を提供することである。

本発明の実施例に於てはヨークが与えられており、前記
ヨークは少なくとも型の長さと形成されるべきベースの
厚さとに等しい距離だけ延びている二つの脚部材を有し
ており、且つ前記脚部材の間に配置された型捕捉装置を
有する支持部材を含んでいる。

又モールド構造体が与えられており、前記構造体は型セ
クションとベースセクションとを有するキャビティーを
有している。このモールド構造体及びヨークは前記型捕
捉装置をキャビティーの型セクションに、前記脚部材を
キャビティーのベースセクションに曝すよう配置されて
いる。型はこれと一体的なベースをキャビティー内に有
するよう形成されており、前記型は前記型捕捉装置によ
りその一端に於て固定的に捕捉されており、又前記ベー
スは前記脚部材により固定的に捕捉されている。モール
ド構造体は型及び一体的なベースより取外されるが、前
記型及びベースはヨーク内に捕捉された状態のままであ
る。ヨーク及びその中に固定的に捕捉された一体的なベ
ースを有する型を含む一体の型組立体はかくして得られ
る。もし必要ならば、一体的なベースを有する型を形成
する前にモールド構造体のキャビティーの型セクション
内に配置することにより、心型或はインサート等がの型
に組込まれてよい。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその好ましい実
施例について詳細に説明する。

溶融合金を方向性をもつて凝固せしめてガスタービンエ
ンジンのブレードに成形する場合には、セラミックのシ
ェルモールドにはこれをチルプレート上に支持すべくセ
ラミックベースが設けられている。

特に鋳造及び凝固が自動化された装置内にて行なわれる
場合には、このベースは均一な平坦面及び均一な寸法で
なければならない。本発明の方法により作られる一体の
型組立体は、特にこれと一体であるベースを有するシェ
ルモールドを形成する際に使用するに好適である。しか
し一体的なベースを有する焼流しシェルモールドが必要
とされる他の従来の方向性凝固プロセスにも同様に適用
し得る。第１図にヨーク２が示されており、このヨーク
２は少なくとも型の長さと形成されるべきベースの厚さ
とに等しい距離だけ延びている二つの脚部材４を有し、
且つ脚部材４の間に配置される型捕捉装置５を有する支
持部材３を含んでいる。

ヨーク２は成形されたプラスチック、ダイカスト金属等
の如き一体構造であつてよく、或はボルト締結、締付け
、溶接等により適当に取り付けられた個々の小片より構
成されていてもよい。支持部材３及び脚部材４の形状及
び寸法は、一体的なベースを有する型がその中に固定的
に捕捉された、曲げに抗するに充分な強度及び剛性をヨ
ーク２に与えるよう選択されている。シェルモールド形
成及び他の作業中に型組立体を操作するための装置を提
供すべく、ハンドル装置７が取外し可能にヨーク２に取
り付けられているか、或はこれと一体であるのが好まし
い。

このハンドル装置７はヨーク２上の任意の適当な位置に
配置されていてよく、又操作装置（図示せず）に係合す
べくノブ８及びカラー９等により構成されていてよい。
装置内に於ける整合を容易にすべく、カラー９はその中
に切欠き１０を有していてよい。型捕捉装置５はヨーク
２の支持部材３に取外し可能に取り付けられていてよく
或はこれと一体であつてよく、所要の型整合を得るべく
その上に配置されている。第１図及び第２図及び第３図
に示す如く、型捕捉装置５は形成されるべき型の軸線・
に沿つて支持部材３より延在しているフィンを設けられ
たシリンダの如き細長い部材であつてよい。円錐、棒状
等の如き他の形状も適当である。或はこの型捕捉装置５
は支持部材３内に設けられた溝、孔等の如きリセスであ
つてもよい。このリ）セスは型材料がこれより漏出でき
ないような構造とされている。一端に於て型を整合し且
つ固定するに加えて、第３図に示す如くこの型捕捉装置
５は、もし必要ならば支持装置より取外すことなく型が
冷却の際に収縮し得るよう所謂滑り接続を与えている。
第１，２及び３図に於ては、脚部材４は少なくとも型の
脚と形成されるべきベースの厚さとの距離だけ支持部材
３より突出している。

ヨーク及びモールド構造体を共働的に配置する時には、
脚部材４はキャビティーベースセクション１９の厚みを
貫通して曝され、ベース捕捉装置として機能する。好ま
しい実施例に於ては、脚部材４は実質的に９０まなる角
度にて支持部材３より突出している。しかし勿論、他の
角度も可能である。前述の如く、脚部材４及び支持部材
３は、一体的なベースを有する型がそれらの中に固定的
に捕捉された後には、曲げに抗するに充分な強度及び剛
性を有するヨーク２を与えるよう適宜に設計されている
。モールド構造体１５及びヨーク２は、型捕捉装置５が
適当に配置された開孔１６を貫通してキャビティー２０
の型セクション１８に曝され且つ脚部材４が適当に配置
された開孔１７を貫通してキャビティー２０のベースセ
クション１９に曝されるよう共働的に配置されている。

型セクション１８は鋳造されるべき製品の形状と実質的
に同様である形状を有するよう選択されており、一方ベ
ースセクション１９は一様に平坦であり且つ一様な寸法
とされた面を有するベースをその上に形成された型に接
触して与える適当な形状を有している。ベースセクショ
ン１９はその下側面上に強化ウェブ等を有するベースを
形成すべく通路装置（図示せず）が設けられていてよい
。モールド構造体１５は、型材料が捕捉装置５及び脚部
材４が．入る所に於てモールドキャビティー２０より漏
出するのを阻止すべくシール装置（図示せず）を有して
いるべきである。モールド構造体１５はヨーク２内に配
置するのを容易にすべく二つ或はそれ以上の接続可能な
部材より成つていてよい。かか．るタイプのモールド構
造体は従来より当技術分野に於てよく知られている。適
当に配置された後、一体的なベース２２を有する型２１
が、溶融ワックスの如き型材料を導入することによりモ
ールド構造体１５のキャビティー２０内にて型捕捉装置
・５及び脚部材４は、それぞれ型２１及びベース２２が
形成されている間これらを固定的に捕捉している。溶融
ワックスをキャビティー２０内に射出することは一体的
なベース２２を有する型２１を形成する好ましい方法て
ある。もし必要ならば型材料を導入する前にキャビティ
ー２０の型セクション１８内に置くことにより心型、イ
ンサート等が型２１内に組込まれてよい。

例えばその中に冷却通路を有するタービンブレードを製
造する際にかかる技術が使用されてよい。第３図の一体
の型組立体２３を得るために、モールド構造体１５が一
体的なベース２２を有するノ型２１より取外されるが、
この型２１及びベース２２はヨーク２内に固定的に捕捉
された状態のままである。

しかる後この型組立体２３はハンドル装置７によりシェ
ルモールド成形作業に移されてよく、この作業に於ては
型組立体２３はその上に・シェル（図示せず）を形成す
べく、セラミツクスラリー内に繰返し浸漬され且つ乾燥
される。次いでシェルにて覆われた一体的なベースを有
するシェルにて覆われた型は、のこ切断等の如き従来の
装置によりシェルにて覆われたヨークより分離され、ワ
ックス落し等の作業に移される。次いでヨーク２はその
上のシェルを除去すべく清浄化され、本発明の方法に於
て再使用されてよい。型が形成され且つヨーク内に固定
的に捕捉された後には、型はモールドキャビティー及び
セラミツクスラリー以外のいずれにも接触することはな
い。更に型は一端に於て型捕捉装置により支持され且つ
他端に於てこれと一体的であるベースにより支持されて
いるので、シェルモールド形成作業中には最小限の応力
のみしか受けない。又ベースはモールドキャビティー内
にて形成され且つ固定的に捕捉されており、しかる後セ
ラミツクスラリーのみに曝されるだけであるので、ベー
スは一様に平坦であり且つ一様な寸法となる。このこと
はその上に形成されたセラミックベースに現われる。か
くして本発明の方法は、一体的なベースを有する焼流し
シェルモールドを製造するための自動化された技術に於
て容易に使用され得るよう構成された型組立体を提供す
る。以上に於ては本発明をその特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の修正が可能であ
ることは当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるヨークの斜視図である。 第２図は捕捉装置及び脚部材をキャビティーに曝すべく
共働的に配置されたヨーク及びモールド構造体の解図的
斜視図である。第３図はヨーク及びその中に固定的に捕
捉され一体的なベースを有する型を含む一体の型組立体
の解図的斜視図である。２〜ヨーク、３〜支持部材、４
〜脚部材、５〜捕捉装置、７〜ハンドル装置、８〜ノブ
、９〜カラー、１０〜切欠き、１５〜モールド構造体、
１６，１７〜開孔、１８〜型セクション、１９〜ベース
セクション、２０〜キャビティー、２１〜型、２２〜一
体的なベース、２３〜一体の型組立体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 精密鋳造に用いられるに適した一体のワックス型組
   立体を製造する方法にして、支持部材３と二つの脚部材
   ４とを含み前記支持部材により支持された型捕捉装置５
   を有するヨークを準備することと、モールド構造体１５
   により前記二つの脚部材の間にある空間に前記型捕捉装
   置が露呈された第一の端部と前記二つの脚部材の各々の
   少なくとも一部が露呈された第二及び第三の互に反対側
   にある端部を有するベース部とを含む連続したモールド
   キャビティ２０を郭定することと、前記モールドキャビ
   ティ内に流動性の型成形用ワックスを充填することと、
   前記型成形用ワックスが固化した後前記モールド構造体
   を除去することとを含み、これによつて前記ワックス型
   組立体を前記モールドキャビティの前記第一、第二及び
   第三の端部にて形成された三つの部分にて前記ヨークに
   より支持された形にて与えることを特徴とする方法。