(57)【要約】      （修正有）【課題】鋳造欠陥を防止するセラミックコアを提供する。【解決手段】例えば、等軸、柱状、もしくは単結晶エアフォイルのような物品の鋳造に用いられるセラミックコア１０である。セラミックコア１０はポケット部５０ａ、５０ｂを有する。ポケット部５０ａ、５０ｂは、もしそれがなければ鋳造物品に局部的鋳造欠陥が発生するコアの領域及びその近傍に形成される。コアには、ポケット部５０ａ、５０ｂを被覆し、コアの外面部として供されるカバー６０ａ、６０ｂが配備される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属物品の鋳造に用いられるセラミックコアであって、ポケット部を有しており、前記ポケット部がなければ金属物品に局部的鋳造欠陥を発生させることになるコアの領域の近傍にポケット部が形成され、前記コア上にポケット部を被覆するためのカバーを有しているセラミックコア。
【請求項２】
ポケット部は空である請求項１のコア。
【請求項３】
ポケット部は、その中に充填材料が含まれている請求項１のコア。
【請求項４】
カバーは、実質的に、コア領域の元の外面となる大きさ及び形状のセラミックカバーである請求項１のコア。
【請求項５】
セラミックカバーは、セラミック接着剤によってコア上に接着されている請求項４のコア。
【請求項６】
セラミックカバーは、コアと同じ又は異なるセラミック材料である請求項４のコア。
【請求項７】
カバーは、セラミックのスキン、層、被覆物又は型成形物であり、ポケット部を被覆する請求項１のコア。
【請求項８】
スキン、層、被覆物又は型成形物は、コアと一体である請求項７のコア。
【請求項９】
カバーは、コアに接合された第２のセラミックコア要素を含んでいる請求項１のコア。
【請求項１０】
ポケット部は、コア領域の肉厚部の少なくとも一部分に形成される請求項１のコア。
【請求項１１】
ポケット部は、コア領域の肉厚部の少なくとも一部分に形成され、底壁と側壁を有する凹部である請求項１のコア。
【請求項１２】
前記領域は、エアフォイルの内壁を規定し、内部冷却通路と境を成す複数の細長い開口を含み、前記ポケット部は、前記領域の一対の細長い開口の間にある請求項１のコア。
【請求項１３】
ポケット部は、細長い開口の長さの一部に沿って形成される請求項１２のコア。
【請求項１４】
中空物品の鋳造に用いられるセラミックコアを製造する方法であって、ポケット部を有するセラミックコアを形成することを含んでおり、前記ポケット部は、それがなければエアフォイルに局部的鋳造欠陥を発生させることになるコアの領域の近傍に形成され、前記ポケット部を被覆することを含んでいる方法。
【請求項１５】
ポケット部は、セラミック材料をコアから取り除くことによって形成される請求項１４の方法。
【請求項１６】
ポケット部は、ダイキャビティの中でコアに成形される請求項１４の方法。
【請求項１７】
カバーは、それに一体のコアに成形される請求項１４の方法。
【請求項１８】
ポケット部の中に充填材料を装填する工程をさらに含んでいる請求項１４の方法。
【請求項１９】
コア領域の元の外面形状を実質的に維持する大きさ及び形状のカバーを作製し、ポケット部を被覆するために、前記カバーをコアに取り付けることを含んでいる請求項１４の方法。
【請求項２０】
ポケット部を被覆するために、セラミックのスキン、層、被覆物又は型成形物をコアに形成することにより、ポケット部を被覆することを含んでいる請求項１４の方法。
【請求項２１】
第２のセラミックコア要素を、コアに接合又はモールディングすることによりポケット部を被覆することを含んでいる請求項１４の方法。
【請求項２２】
ポケット部は、コア領域の肉厚部の少なくとも一部分に形成される請求項１４の方法。
【請求項２３】
ポケット部は、コア領域の肉厚部の少なくとも一部分に形成され、底壁と側壁を有する凹部である請求項１４の方法。
【請求項２４】
コアに周囲リップを形成することを含んでいる請求項２３の方法。
【請求項２５】
コアの領域は、エアフォイルの内壁を規定するために、内部冷却通路と境を成す複数の細長い開口を含むように形成され、前記ポケット部は、前記領域の一対の細長い開口の間に形成される請求項１４の方法。
【請求項２６】
ポケット部は、細長い開口の長さの一部に沿うように形成される請求項２５の方法。
【請求項２７】
金属物品を鋳造する方法であって、請求項１乃至３の何れかのセラミックコアを耐火モールドの中に配置し、モールドのコアの周りに溶融金属材料を導入し、溶融金属材料をモールドの中で凝固させることを含んでいる、方法。
【請求項２８】
溶融金属の一部は、ポケット部の中へ侵入し、ポケット部の中で凝固する請求項２７の方法。
【請求項２９】
単結晶超合金エアフォイルを鋳造する方法であって、請求項１乃至３の何れかのセラミックコアを耐火モールドの中に配置し、モールドのコアの周りに溶融超合金を導入し、モールドの中で単結晶が伝播するように超合金を凝固させることを含んでいる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンのエアフォイルのように、内部に冷却通路を有する中空の金属物品に関し、より具体的には、鋳造物品に鋳造欠陥を生ずる傾向がある１又は複数のコア領域に改良が加えられたセラミックコアに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの製造者の多くは、エアフォイルの内部冷却の効率を向上させて、より大きなエンジンスラストが可能で、十分なエアフォイルの使用寿命を達成できる複雑な空気冷却チャンネルを含む、進歩した複数壁、薄壁の超合金ガスタービンエアフォイル(即ち、タービンブレード又はベーン)を評価する。米国特許第５２９５５３０号及び第５５４５００３号は、この目的を達成するための複雑な空気冷却チャンネルを含み、進歩した複数壁、薄壁のガスタービンブレード又はベーンの構造を開示している。
【０００３】
内部冷却通路を有する中空のガスタービンエンジンブレード及びベーン(エアフォイル)の鋳造において、鋳造エアフォイルの中に内部冷却通路を形成するために、焼成されたセラミックコアが、セラミックインベストメントシェルモールドの中に配置される。中空エアフォイルのインベストメント鋳造に用いられる焼成セラミックコアは、一般的には、エアフォイル形状領域を有し、該領域は、薄肉の前縁部(leading edge region)と後縁部(trailing edge region)を有している。前縁部と後縁部の間で、コアは、細長い形状又は他の形状の開口を含んでおり、該開口により、複数の内部壁、台座(pedestals)、撹拌器(turbulators)、リブ及び同様な特徴が形成され、鋳造エアフォイルの冷却通路を分離し、及び／又は前記冷却通路に存在している。
【０００４】
セラミックコアは、典型的には、インジェクションモールディング、トランスファモールディングにより、また、１又は２種以上のセラミック粉末、バインダー及び選択的添加剤を含む適当なセラミックコア流動物質を、適当な形状のコアモールディングダイの中に注ぐことにより、所望のコア形状に形成される。未焼成の成形コアがダイから取り除かれた後、高温(周囲温度よりも高い)にて１又は２以上の工程で焼成を行ない、消失性バインダーを除去し、前記コアを焼結し、強化する。このコアは、典型的には、単結晶のガスタービン用エンジンブレード及びベーン(エアフォイル)を鋳造するのに用いられるニッケル基又はコバルト基の超合金の如き金属材料に用いられる。
【０００５】
焼成されたセラミックコアは、広く知られたロストワックス法によって成形されるシェルの製造に用いられ、ここでセラミックコアは模型成形用ダイの中に入れられ、加圧下で、ワックス等の熱可塑性模型材料を、コアの内側ダイ壁の間の空間内に注入することにより、消失性模型がコアの周りに形成される。模型は、典型的には、エアフォイル形状の領域を有し、薄肉の後縁部の位置は、コアの後縁部の形状に対応している。
【０００６】
その中にセラミックコアを有する消失性模型は、シェルモールドを形成するためのステップが繰り返して行われる。例えば、模型／コア組立体は、セラミックスラリーの中へ繰り返して浸漬され、余分なスラリーが取り除かれ、粗いセラミックスタッコ又はサンドでスタッコされ、次に空気乾燥されて、組立体のシェルモールドを形成する複数のセラミック層が作られる。被覆された模型／コア組立体が得られ、該組立体は、蒸気オートクレーブ等の模型除去工程に付されて、消失性模型が選択的に除去される。その結果、中にセラミックコアを有するシェルモールドが残る。シェルモールドは、次に、高温で焼成され、金属鋳造のための適当な強度がもたらされる。
【０００７】
ニッケル基又はコバルト基超合金のような金属材料の溶湯が、予め加熱されたシェルモールドの中へ鋳込まれ、凝固して、等軸粒、柱状粒又は単結晶のエアフォイルが生成される。このように鋳造されたエアフォイルは、コアを除去する際に、内部冷却通路が形成されるように、その中にセラミックコアを含んでいる。コアは、リーチング(leaching)その他公知の技術によって除去され、中空の鋳造金属エアフォイルが残る。
【発明の開示】
【０００８】
＜発明の要旨＞
本発明は、限定するものではないが、セラミックコア構造体を用いて行なう、中空の単結晶超合金エアフォイルの鋳造において、鋳造された単結晶エアフォイルの一部領域に、異質粒再結晶(例えば、等軸粒)の形態をもつ内部鋳造欠陥が観察されたことから考え出されたものである。単結晶の鋳造エアフォイルで観察される局部的鋳造欠陥の位置は、セラミックコアの特定部分と関連性がある。これは、おそらく、コアの製造過程及びコアの形状によって内部応力が発生し、モールド内で凝固するときにエアフォイルに応力が作用することによるものと思われる。
【０００９】
本発明は、中空のエアフォイルその他中空物品の鋳造に用いられるセラミックコアを提供するもので、セラミックコアは、局部的鋳造欠陥の発生を促進する傾向のある１又は２以上のコア領域の近傍に改良が加えられている。本発明は、単結晶の鋳造エアフォイルの製造に限定されるものではなく、等軸粒及び柱状粒のエアフォイルの鋳造の他、他の中空金属物品の製造にも用いられることができる。
【００１０】
本発明の一実施例において、セラミックコアには、鋳造欠陥が生ずる１又は複数の局部攻撃的領域(localized offending regions)にポケット部が形成されるように修正が加えられ、セラミックのカバー、スキン、層、被覆物(coating)又は型成形物(molding)等のカバーが形成される。ポケット部は、凹部又はキャビティとして形成され、攻撃的コア部のセラミックコア材料を局部的に除去することにより、又はこの目的のためにコアをモールディングすることにより形成される。
【００１１】
本発明の一実施例において、ポケット部を被覆するために、予め成形されたセラミックカバーをコアに用いることができる。前記カバーは、コアに形成されたポケット部と略対応する大きさと形状を有し、該ポケット部が受けることができるもので、コアの局部領域における元の外表面の形状を維持できるように構成される。セラミックカバーは、セラミック接着剤又は他の締結手段を用いて、リップに固定されることができる。
【００１２】
本発明の特定の実施例において、ポケット部は、機械加工又は他の方法により、コア領域の肉厚部の少なくとも一部に形成された凹部又はキャビティであり、ポケット部は、底壁、側壁及びポケット部の周りの少なくとも一部を囲む周囲リップを含んでいる。ポケット部は、攻撃的領域に隣接して、内部冷却通路と境を成す鋳造エアフォイルの内壁を規定する一対の細長い開口の間に設けられることができる。
【００１３】
本発明の方法の態様は、本発明に係る修正セラミックコアを耐火性モールドの中に配置し、溶融金属材料をモールドのコアの周囲へ導入し、モールドの中で鋳造品が形成されるように、溶融金属材料を凝固させることを含んでいる。
【００１４】
本発明は、鋳造された中空の等軸、柱状若しくは単結晶エアフォイル又はその他鋳造品の１又は複数の局部領域において、粒再結晶等の鋳造欠陥の発生を低減又は無くすことができる利点を有する。
【００１５】
本発明の他の利点及び特徴については、図面を参照して行なう以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１６】
＜発明の説明＞
本発明について、単結晶エアフォイルの鋳造に関して詳細に説明するが、それに限定されるものではなく、１又は複数の領域での鋳造欠陥を低減又は解消するために、中空の金属製品の鋳造に用いられることができる。本発明は、限定するものでなく例示としての図１に示される焼成セラミックコア(10)を用いて、中空の単結晶ニッケル基超合金エアフォイルの鋳造に基づくものである。焼成セラミックコア(10)は、エアフォイル形状部(12)を含んでおり、該エアフォイル形状部(12)は、前縁部(14)、後縁部(16)及び先端部(18)を有している。エアフォイル形状部(12)は、コアプリント部(22)を有する基部(20)と一体に形成される。
【００１７】
このような鋳造では、鋳造された単結晶エアフォイルは、図６に示されるように、鋳造エアフォイルの局部的フィレット部(localized fillet regions)Ｒにて、異質粒再結晶(extraneous grain recrystallization)(例えば、等軸粒の細長い帯)の形態の鋳造欠陥を有している。なお、図６中、外側のエアフォイル壁は、内部の鋳造形状を示すために切り取られている。特に、内側リブＷと、鋳造された単結晶エアフォイルの冷却通路面Ｓとが交差する内側フィレット部の位置で、好ましくない結晶の再結晶が起こることが観察される。なお、再結晶はエアフォイルの表面及びリブのどんな部位でも起こり得る。内側リブＷはニッケル基超合金によって形成され、図１に示されるように、前記超合金は、コア(10)のエアフォイル部(12)の細長い開口(24)に充填される。冷却通路面Ｓは、コア(10)の隣接する開口(24)の間の夫々の細長いコア部(26)によって形成される。単結晶エアフォイルの鋳造は、ＰＷＡ１４８３として知られているニッケル基超合金を用いて行われた。鋳造の実施において、焼成されたセラミックコア(10)は、シリカ系セラミック材から構成される。しかしながら、一般的に、セラミックコア(10)は、当該分野で知られているシリカ系、アルミナ系、ジルコン系、ジルコニア系、その他適当なコア用セラミック材及びその混合物から構成することもできる。具体的なセラミックコアの材質は発明の一部を形成するものではなく、適当なセラミック材料は米国特許第５３９４９３２号に記載されている。コア材料は、中空の鋳造エアフォイルを形成できるように、その周りに形成される鋳造エアフォイルから化学的リーチングが可能(chemically leachale)なものが選択される。
【００１８】
単結晶鋳造エアフォイルに観察される局部的な粒再結晶欠陥は、セラミックコア(10)のフィレット形成部Ｒの位置と相関関係を有していた。試料断面をエッチングし、結晶粒を視覚的に観察して金属組織を分析したところ、内部応力が高いことがわかった。特に、観察された局部的粒再結晶欠陥と関連のある焼成セラミックコア(10)のフィレット形成部Ｒは、単結晶鋳造工程中、鋳造された単結晶エアフォイルの影響を受けたフィレット部Ｒに対して十分高いフープ応力を付与し、観察された粒再結晶欠陥を生ずるものと考えられているが、いかなる原理にも拘束されるものではない。フープ応力は、コアの長軸に関して横方向に広がる。
【００１９】
本発明は、鋳造エアフォイルにおける粒再結晶の発生を減少又は回避するために、観察された局部的粒再結晶と関連のある攻撃的(offending)フィレット形成部Ｒ又はその近傍における焼成セラミックコアを改良することを含んでいる。本発明はまた、この目的のために、グリーン(未焼成の)コアを改良することを含んでいる。例示であって限定するものではないが、プラスチックバインダを有するグリーンコアは、焼成前に機械加工されるが、ワックスベースのバインダを有するグリーンコアは、一般的には、焼成後、コアがより大きな強度を有するときに機械加工される。
【００２０】
本発明の具体的実施例において、焼成されたセラミックコア(10)は、鋳造欠陥と関連がある局部的フィレット形成部Ｒからセラミックコア材料を取り除くことによる改良が加えられ、図２及び図３に示されるように、これらの領域Ｒに凹んだポケット部(50a)(50b)が形成される。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、ポケット部(50a)(50b)は、領域Ｒの内部コア応力を十分に軽減すると考えられ、それゆえ、鋳造エアフォイルの領域において、鋳造単結晶エアフォイル中の鋳造欠陥の発生は減少する。
【００２１】
ポケット部(50a)(50b)は、セラミックコア(10)の領域Ｒについて、コアの肉厚部の少なくとも一部分を機械加工することによって形成され、ポケット部は、ポケット部用セラミックカバーを受け入れることができるように、底壁(51)、側壁(53)及び周囲リップ(55)から構成される。ポケット部(50a)は、横方向両端部に周囲リップ(55)を含み、ポケット部(50b)は、長辺及び横方向両端の周りに周囲リップ(55)を含んでいる。この目的のために、セラミックコアのポケット部の形成は、ミリングその他適当な機械加工又はセラミックコア材料除去プロセスによって行われる。セラミックコア材料を除去し、ポケット部(50a)(50b)を形成するために、例えば、レーザ機械加工、超音波機械加工その他の方法が用いられる。或いはまた、セラミックコア(10)にポケット部(50a)(50b)を有するように、最初から成形することもできるし、現場で形成することもできる。ダイキャビティに形成されたコアにポケット部を形成するために、例えば、消失性コア材料(例えば、ワックス、プラスチック等)をコアのダイキャビティの中へ配置することもできる。コアにポケット部を形成する消失性材料は、その後取り除かれて(例えば、コアを高温で焼成中に消散させる)、ポケット部(50a)(50b)が形成される。
【００２２】
ポケット部は、前記のように、機械加工、モールディング等により、図示のコア面Ｓ１、反対側のコア面、コアの両面、又はコア(10)のあらゆる攻撃的コア部Ｒ又はその近傍に形成される。ポケット部は、特定の領域Ｒで特定のコア範囲(例えば、両面間のコア厚さ、コア幅等)の一部又は全部に形成されることができる。
【００２３】
ポケット部(50a)(50b)の位置、大きさ及び形状は、鋳造単結晶エアフォイル又は他の鋳造物品の鋳造欠陥を減少又は解消できるように、経験的に選択される。ポケット部は、この目的のために、適当な大きさ及び形状を有することができる。例示であって限定するものではないが、図２及び図３に示すセラミックコア(10)の場合、各ポケット部(50a)(50b)は、コアの肉厚寸法ｔにおいて、深さ０.２インチである。後縁のポケット部(50a)の幅は、最も広いところで０.５０インチ、最も狭いところで０.４２インチであり、コア部(26a)の全幅の一部に延在している。前縁のポケット部(50b)の幅は、最も広いところで０.４３インチ、最も狭いところで０.３５インチであり、コア部(26b)の全幅に延在している。コア部(26a)に形成され後縁ポケット部の長さは、３.５インチであり、コア部(26b)に形成される前縁ポケット部(50b)の長さは１.１５インチである。なお、これら寸法は例示であり、それらの位置、大きさ及び形状は、鋳造単結晶エアフォイルの鋳造欠陥を低減又は解消するように選択されることができる。
【００２４】
図２及び図３から明らかなように、ポケット部(50a)(50b)は、細長いコア部(26)の中に凹部又はキャビティとして形成される。なお、前記コア部(26)は、フィレット形成用コア部Ｒの近傍の細長い開口(24)と開口(24)の間にある。前述したように、内壁Ｗは、コア(10)のエアフォイル部(12)の細長い開口(24)を満たすニッケル基超合金によって形成される。
【００２５】
図３を参照すると、ポケット部(50a)(50b)の上にカバー(60)が載せられ、ポケット部(50a)(50b)の開口面が被覆されるか又は閉じられる。図示のカバー(60)は、コアに形成された周囲リップ(55)の上に載置されて、ポケット部(50a)(50b)を覆うために夫々のポケット部(50a)(50b)の周りに置かれるように予め成形された焼成セラミックカバー(60a)(60b)の形態であるが、これは例示であって限定されるものではない。焼成されたセラミックカバー(60a)(60b)のサイズと形状は、夫々のポケット部(50a)(50b)と組み合わせられるように作られ、前記カバーは、リップ(55)の上に収まり、局部的領域Ｒにおけるコアの外面構造は、それらの元の形態に戻される。即ち、元の表面の寸法と形態は、図４に示されるとおりであり、適所で接着された後、狭いギャップＬだけが、セラミックカバー(60a)の境界でかろうじて見ることができる。狭いギャップＬは、セラミックモールディング技術を用いて、カバー(60)をコア(10)の上に配備することによってなくすことができる。図３Ａは、ポケット部(50a)とカバー(60a)を示しており、空のポケット部(50a)(50b)は、応力除去のために、カバー(60a)(60b)の下にある。セラミックカバー(60a)(60b)は、CERABOND989のようなアルミナ基セラミック接着剤又は他の締結手段を用いて、リップ(55)の上に留められる。締結手段として、蟻継ぎ手、滑り嵌めがあり、また、カバーがコアの主要部とは異なる熱膨張係数をもつ材料から作られるときは熱膨張力を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。セラミックカバー(60a)(60b)は、セラミックインサート材の薄く細長い片状であり、コアと同じセラミック材料でもよいし、異なるセラミック材料でもよい。セラミックカバー(60a)(60b)は、コアの主要部と組成が同一又は異なるセラミック材料を、トランスファ鋳造、インジェクション鋳造、又は置注ぎ鋳造することにより、さらに機械加工その他技術と共に、製造されることができる。ポケット部(50a)及び／又は(50b)がコアの寸法全体に亘って形成される場合、そのようなポケット部の両方の開口面を覆うために、カバー(60)をコア(10)の上に配備されることができる。
【００２６】
本発明は、他の方法にてコア(10)に配備されるカバー(60)を包含するものである。例示であって、限定するものではないが、カバー(60)は、その後のトランスファ鋳造、インジェクション鋳造、又は置注ぎ鋳造等のセラミック施工工程で、セラミックのスキン、層、被覆物又はモールディングがポケット部(50a)(50b)の上に設けられることができ、この工程では、セラミック材料がコア(10)の全部又は一部の周りに導入され、コア(10)は、コアと同一又は異なる追加のセラミック材料で被覆される。コア(10)がトランスファ鋳造、インジェクション鋳造、又は置注ぎ鋳造で成型されるとき、コア(10)に一体化されてポケット部(50a)(50b)の上に形成されたセラミックのスキン又は層を含むことができる。ポケット部は、最初は、ダイキャビティの中の消失性模型によって定められるものが、コアが鋳造された後、消失性模型は除去され、一体のセラミックスキン又は層によって閉じられたコアにポケット部として残る。また、セラミックコア(10)は、米国特許第５３９４９３２号に記載されているように、コアの作用部を形成する第２のセラミックコア要素が、ポケット部(50a)(50b)を被覆するように、第２のセラミックコア要素と接合又はモールディングされることができる。前記米国特許は、引用を以て本願への記載加入とする。第２のコア要素は、コア(10)のセラミック材料と同一でもよいし、異なる材料でもよい。このようにして、複合構造のコアが形成される。
【００２７】
本発明はまた、カバー(60a)(60b)の下方のポケット部(50a)(50b)の少なくとも一部を、固体又は発泡体の充填材料によって選択的に満たすことを含んでいる。前記充填材料として、限定するものでないが、セラミック材料が例示される。シェルモールドの焼成セラミックコアの周りで溶融超合金の鋳造が行われる間、前記充填材料により、溶融超合金のポケット部への侵入は防止される。しかしながら、鋳造エアフォイル又はその他の鋳造物品の種類によっては、ポケット部が空である場合でも又は充填されている場合でも、１又は複数のポケット部への溶融超合金の侵入が許容されるものもある。この場合、１又は複数のポケット部の中に、凝固した溶融超合金を含むことができる。１又は複数のポケット部の中に超合金が凝固したとしても、後で、セラミックコアが取り除かれるときに、鋳造エアフォイルから除去される。
【００２８】
本発明に係る改良された焼成セラミックコア(10)(例えば、図２及び図３を参照)を用いて、前述した中空単結晶のニッケル基超合金エアフォイルを鋳造することによって得られた単結晶エアフォイルは、再結晶欠陥は観察されなかった。これに対し、図１のセラミックコアを用いて、同じ鋳造条件下で、同様な単結晶エアフォイルを鋳造したものは、再結晶欠陥が観察された。
【００２９】
セラミックコア(10)の特定のコア領域Ｒを修正した例について本発明を説明したが、当該分野の専門家であれば、１又は複数のコア領域Ｒについて、コアの任意の領域で生ずる鋳造欠陥を低減又は解消させるのに必要な改良を行なえることは理解し得るであろう。
【００３０】
例示であって限定するものでない図５を参照すると、本発明の改良されたセラミックコアは、適当形状のモールドキャビティ(81)の中に改良されたセラミックコア(10)を有する公知のセラミックインベストメントシェルモールド(80)の中へ入れられ、タービンエアフォイル(又は他の鋳造物品)が作られる。特に、モールドキャビティ(81)は、基部キャビティ部(81a)、エアフォイルキャビティ部(81b)及び先端キャビティ部(81c)を含んでおり、コア(10)は、エアフォイルキャビティ部(81b)の中にある。溶融した超合金(例えば、公知のニッケル基又はコバルト基超合金)は、注湯カップ(82)及びランナー(83)を経て、セラミックインベストメントシェルモールド(80)の中へ鋳造される。溶融超合金は、モールド(80)の中のコア(10)の周りで、周知の如く方向性凝固され、内部にセラミックコア(10)を有する単結晶エアフォイルが鋳造される。例えば、複数の結晶又は粒が核生成されて、チル(87)に隣接するモールドのスタータキャビティ(83)の中で上向きに成長し、結晶セレクタ通路(85)の中を上方に進む。ここで、単結晶又は単結晶粒は、モールドキャビティ(81)の溶融超合金を通って、選択的に伝播していく。或いはまた、スタータキャビティ(83)及び結晶セレクタ通路(85)の代わりに、又はこれに加えて、単結晶シード(図示せず)を用いることもできる。単結晶又は単結晶粒の凝固フロントは、周知のモールド除去及び／又はパワーダウン技術を用いることにより、モールドキャビティ(81)の中の溶融超合金を通じて伝播されることができる。モールドキャビティの中で単結晶エアフォイルが凝固した後、モールド(80)及びコア(10)が除去されて、鋳造単結晶エアフォイルのセラミックコア(10)が先に占めていた領域に、内部通路が形成される。モールドは、機械的なノックアウト操作により、凝固した鋳造物から除去され、その後、１又は複数の化学リーチング又は機械的グリットブラスティング工程に付される。コア(10)は、化学的リーチング又は他の公知のコア技術を用いて、凝固したエアフォイル鋳造品から選択的に除去される。
【００３１】
本発明は、鋳造された中空の等軸、柱状若しくは単結晶エアフォイル又はその他鋳造品の１又は複数の局部領域において、粒再結晶等の鋳造欠陥の発生を低減又は無くすことができる利点を有する。
【００３２】
当該分野の専門家であれば、特許請求の範囲に記載した発明の精神及び範囲から逸脱することなく、前記の本発明の実施例に種々の変形をなし得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】単結晶エアフォイルの鋳造に用いられ、鋳造単結晶エアフォイルの局部領域にて粒再結晶の形態の鋳造欠陥が生じたセラミックコアの斜視図である。
【図２】図１と同様なセラミックコアであるが、例示として挙げた本発明の実施例に基づいて改良されたセラミックコアであって、鋳造欠陥が起こる局部的領域にポケット部を有するセラミックコアの斜視図である。
【図３】図２の円形部分を拡大して示す斜視図であって、ポケット部を覆うために、コアに配置されたセラミックカバーを示す図である。
【図３Ａ】ポケット部と該ポケット部を閉じるセラミックカバーの部分断面図である。
【図４】図３と同様、本発明の実施例に基づいて改良されたセラミックコアであって、ポケット部を閉じるためにコアの攻撃的領域を覆うセラミックカバーを含むセラミックコアの斜視図である。
【図５】中空の単結晶エアフォイルを鋳造するために、内部にセラミックコアを有するセラミックシェルモールドの断面図である。
【図６】鋳造エアフォイルの部分図であり、改良が加えられていないセラミックコアを用いて作られた単結晶鋳造エアフォイルにおいて、内壁と冷却通路表面が交差する局部的フィレット部に粒再結晶の形態を鋳造欠陥を示す図であり、外側エアフォイルの一部は、内部の鋳造特性を示すために切り取られている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
2006175516.tif 000008
【図６】
2006175516.tif 000009
【外国語明細書】
2006175516000001.pdf