(57)【要約】      （修正有）【課題】二重壁翼形部鋳造用の一体型セラミックコアを高精度で製造する改良方法を提供する。【解決手段】使い捨てインサートを金属コアダイに入れ、セラミック粒子を含むスラリーを金属コアダイ中に配置し、スラリーを焼成して一体型鋳造コアを形成し、スラリーの焼成中に使い捨てのインサートが一体型鋳造コアから除去することからなる、一体型鋳造コアを形成する方法であり、その使い捨てインサートが、ラピッド・プロトタイピング法で製造される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型鋳造コア（９０）を形成する方法であって、
使い捨てインサート（６０）を金属コアダイ（５０）に入れ、
セラミック粒子を含むスラリーを金属コアダイ（５０）中に配置し、
スラリーを焼成して一体型鋳造コア（９０）を形成し、
一体型鋳造コア（９０）から使い捨てインサート（６０）を除去する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
使い捨てインサート（６０）が、ラピッド・プロトタイピング法で製造される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、スラリーを硬化させて、硬化セラミックコア（４０）を形成することを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
スラリーを焼成する前にスラリーを硬化させる、請求項３記載の方法。
【請求項５】
使い捨てインサート（６０）の除去が、使い捨てインサート（６０）を分解させることからなる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
さらに、金属を含むワックスダイ（９２）中に一体型鋳造コア（９０）を配置することを含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
さらに、ワックス（９６）をワックスダイ（９２）中に注入してワックス部品を形成することを含んでなる、請求項６記載の方法。
【請求項８】
さらに、ワックス部品をスラリー中に浸漬して外側シェルを形成し、ワックス部品を外側シェルと共に焼成してセラミックシェル（９８）を形成することを含んでなる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
さらに、外側シェル及びワックス部品からワックス（９６）を除去することを含んでなる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法で製造される物品。
【請求項１１】
二重壁翼形部の複数のチャンネルを画成する硬化セラミックコア（４０）、並びに主側壁（１２）、内壁（１４）、又は主側壁（１２）及び内壁（１４）の少なくとも１つを含む組合せを画成する使い捨てインサート（６０）
を含んでなる、金属コアダイ（５０）。
【請求項１２】
使い捨てインサート（６０）がインピンジメントクロスオーバー孔を画成する、請求項１１記載の金属コアダイ（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、使い捨てインサート及び翼形部の製造法におけるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑な幾何形状を有する部品、例えば内部通路やボイドを有する部品は、現在利用可能な方法を用いて鋳造するのは困難である。かかる部品の製造に使用する工作設備は費用と時間がかかり、長いリードタイム（設計から完成までの時間）を必要とすることが多い。この状況は、シェルと別途形成される１以上のセラミックコアからなる従来の鋳型の性状のためさらに悪くなる。セラミックコアは鋳造時にずれやすく、そのため鋳造公差が低下して鋳造効率（歩留まり）が下がる。現在利用できる方法では鋳造が困難な複雑な幾何形状の部品の例として、ガスタービンエンジン用の中空翼形部があり、特に比較的小さな二重壁翼形部が挙げられる。ガスタービンエンジン用の翼形部の具体例としては、タービンセクション及び圧縮機セクションのロータ動翼及びステータ静翼、その他内部冷却が必要とされる部品がある。
【０００３】
現行の中空部品鋳造法では、セラミックコアとシェルを別々に製造している。（中空部品の中空部分を画成するための）セラミックコアを製造するには、まずセラミックを含有するスラリーを金属コアダイに注入する。硬化・焼成後、スラリーを固めてセラミックコアを形成する。次にセラミックコアをワックスで包み、ワックスパターンの周りにセラミックシェルを形成する。次いでセラミックコアを包むワックスを除去して、金属部品を鋳造することができるセラミック鋳型を形成する。かかる現行の方法は、費用がかかり、長いリードタイムを要し、コアとシェルとの間の信頼できる位置合わせ精度に欠ける（セラミック鋳型への溶融金属の注湯時にコアがシェルと相対的に移動し得る）ため鋳造収率が低いという短所がある。中空翼形部の場合には、この方法にはさらに、鋳造物に望ましい孔を、鋳造部品の形成後に費用のかかる別の工程、例えば放電加工（ＥＤＭ）又はレーザー穿孔で形成するという短所もある。
【０００４】
翼形部の開発時間と開発コストは、かかる部品が概して何回もの反復を時には部品の生産中にも必要とするので増大することが多い。耐久性の要求を満たすために、タービン翼形部は、乏しい鋳造公差を補償するため、厚さを増し、冷却空気流性能を高めた設計とされることが多く、その結果エンジン効率が低下し、エンジンスラストが低下する。タービン翼形部の鋳造方法を改良できれば、優れた翼形部冷却効率と良好な寸法安定性を達成しながら、耐久性の向上した広い範囲での推進システムを得ることができる。
【０００５】
最新の翼形部における二重壁構成や狭い二次流れ流路のため、タービン翼形部の鋳造に用いられる既に複雑なセラミックコアの複雑さが一段と増す。セラミックコアは様々な冷却チャンネル及び造作を表す翼形部の種々の内部ボイドに完全に一致するので、冷却回路の複雑さが増すと、その分セラミックコアの複雑さも増す。従来のコアダイを用いて完全な一体型セラミックコアを形成することができないので、二重壁構成は製造が困難である。代わりに、セラミックコアを多数の別個の部品として製造し、それらを集成して完全な一体型セラミックコアとする。そのため、この製造法は時間のかかる生産性の低いプロセスである。
【特許文献１】米国特許第３２２０９７２号明細書
【特許文献２】米国特許第３５１６９４６号明細書
【特許文献３】米国特許第３７１５３３４号明細書
【特許文献４】米国特許第３７７５４５２号明細書
【特許文献５】米国特許第４２８８３４５号明細書
【特許文献６】米国特許第４３２３７５６号明細書
【特許文献７】米国特許第４４２１９０３号明細書
【特許文献８】米国特許第４７２４２９９号明細書
【特許文献９】米国特許第４７３００９３号明細書
【特許文献１０】米国特許第５０１４７６３号明細書
【特許文献１１】米国特許第５０３８０１４号明細書
【特許文献１２】米国特許第５０４３５４８号明細書
【特許文献１３】米国特許第５３３７５６８号明細書
【特許文献１４】米国特許第５３９７２１５号明細書
【特許文献１５】米国特許第５９３１６３８号明細書
【特許文献１６】米国特許第６０１７１８６号明細書
【特許文献１７】米国特許第６２５４３３４号明細書
【特許文献１８】米国特許第６２６９５４０号明細書
【特許文献１９】米国特許第６２８３７１３号明細書
【特許文献２０】米国特許第６３３８６０９号明細書
【特許文献２１】米国特許第６３７９５２８号明細書
【特許文献２２】米国特許第６４０２４６４号明細書
【特許文献２３】米国特許第６４１９４４６号明細書
【特許文献２４】米国特許第６４２９４０２号明細書
【特許文献２５】米国特許第６５０２６２２号明細書
【特許文献２６】米国特許第６５０４１２７号明細書
【特許文献２７】米国特許第６５１１２９４号明細書
【特許文献２８】米国特許第６５４６７３０号明細書
【特許文献２９】米国特許第６５６１７６１号明細書
【特許文献３０】米国特許第６６２６２３０号明細書
【特許文献３１】米国特許第６６６９４４５号明細書
【特許文献３２】米国特許第６９７４３０８号明細書
【特許文献３３】米国特許第７１３４８４２号明細書
【特許文献３４】米国特許出願公開第２００５／０００６０４７号明細書
【特許文献３５】米国特許出願公開第２００５／００７０６５１号明細書
【特許文献３６】米国特許出願公開第２００５／０１５６３６１号明細書
【特許文献３７】米国特許出願公開第２００５／０２０５２３２号明細書
【特許文献３８】米国特許出願公開第２００６／００６５３８３号明細書
【特許文献３９】米国特許出願公開第２００６／０１５３６８１号明細書
【特許文献４０】米国特許出願公開第２００６／０２３３６４１号明細書
【特許文献４１】米国特許出願公開第２００６／０２７５１１２号明細書
【特許文献４２】米国特許出願公開第２００７／０００３４１６号明細書
【非特許文献１】HARVEY ET AL; "Non-Axisymmetric Turbine End Wall Design: Part 1 Three-Dimensional Linear Design System; ASME Paper; 99-GT-337; Presented at the International Gas Turbine & Aeroengine Congress & Exhibition, Indianapolis, Indiana; 8 pages; June 7-June 10, (1999)
【非特許文献２】KRAUSS ET AL; "Rheological Properties of Alumina Injection Feedstocks"; Materials Research; 8; pp.187-189; (2005)
【非特許文献３】SIEVERDING; "Secondary Flows in Straight and Annular Turbine Cascades"; in Thermodynamics and Fluid Mechanics of Turbomachinery, Volume II; Eds. A. S. Ucer, P. Stow, and Ch. Hirsch; NATO ASI Series; Martinua Nijhoff Publishers; pp.621-664; (1985)
【非特許文献４】SHIH ET AL; "Controlling Secondary-Flow Structure by Leading-Edge Airfoil Fillet and Inlet Swirl to Reduce Aerodynamic Loss and Surface Heat Transfer": Transaction of the ASME; 125; pp.48-56; January (2003)
【非特許文献５】TAKEISHI ET AL; "An Experimental Study of the Heat Transfer and Film Cooling on Low Aspect Ratio Turbine Nozzles"; The American Society of Mechanical Engineers, 345 E. 47th St., New York, N.Y. 10017; ASME Paper 89-GT-187; Presented at the Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, June 4-8, Toronto, Ontaio Canada; 9 pages (1989)
【非特許文献６】THEILER,ET AL.; "Deposition of Graded Metal Matrix Composites by Laser Beam Cladding"; BIAS Bremen Institute of Applied Beam Technology, Germany; http://www.bias.de/WM/Publikationen/Deposition%20of%20graded.pdf; 10 pages;June 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、当技術分野では、二重壁翼形部鋳造用の完全な一体型セラミックコアを高精度で製造する改良方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書には、使い捨てインサートを金属コアダイに入れ、セラミック粒子を含むスラリーを金属コアダイ中に配置し、スラリーを焼成して一体型鋳造コアを形成することを含んでおり、スラリーの焼成中に使い捨てインサートが一体型鋳造コアから除去される、一体型鋳造コアを形成する方法が開示されている。
【０００８】
また、本明細書には、ワックスを含む使い捨てインサートを金属コアダイに入れ、セラミック粒子を含むスラリーを金属コアダイ中に配置し、第１の焼成工程でスラリーを焼成して一体型鋳造コアを形成し、ここで使い捨てインサートはスラリーの焼成中に一体型鋳造コアから除去され、金属表面を含むワックスダイ中に一体型鋳造コアを配置し、ワックスをワックスダイ中に注入してワックス部品を形成し、ワックス部品をスラリー中に浸漬して外側シェルを形成し、第２の焼成工程で外側シェルと共にワックス部品を焼成してセラミックシェルを形成し、外側シェル及びワックス部品からワックスを除去し、溶融金属を外側シェル中に配置し、外側シェルを除去して成形部品を得る方法も開示されている。
【０００９】
本明細書にはまた、二重壁翼形部用の複数のチャンネルを画成する硬化セラミックコアと、主側壁、内壁、又は主側壁と内壁の少なくとも１つを含む組合せを画成する使い捨てインサートとを含んでなる金属コアダイも開示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を説明する際に（特に特許請求の範囲で）単数形で記載したものであっても、明示されているか文脈上明らかな場合を除いて、単数及び複数も含むと解される。量に関して用いる「約」は、標記の値を含み、その文脈に応じた意味をもつ（例えば、ある量の測定に伴う誤差を含む）。本願で開示する範囲はすべて上下限を含み、上限と下限は互いに独立に組合せ可能である。
【００１１】
本明細書には、セラミックコアを製造する工程中に使い捨てインサートを使用することによって部品を製造する方法が開示されている。このセラミックコアはさらに、鋳物の部品を得るのに使用される。部品は金属、セラミック又は有機ポリマーからなることができる。
【００１２】
使い捨てインサートを使用することは、セラミックコアを鋳造する際に繰返しの間の時間を短縮し、また生産準備期間を短くするという点で有利である。使い捨てインサートはまた、複数のより小さいセラミックコアを組み立てることなく完全な一体型セラミックコアを製造できる。使い捨てインサートはタービン翼形部を製造するのに有利に使用することができる。使い捨てインサートは一般に、翼形部の内側又は外側部分に簡単な構成を付与し、迅速プロトタイプのようなプロセスにより量産することができる。以下に詳細に説明するように、インサートはコアダイを開いた後除去可能である。
【００１３】
一実施形態では、本方法は、第１の使い捨てインサートを製造することを含んでいる。この使い捨てインサートを金属コアダイと共に使用して、金属コアダイ中にスラリーを射出する前に一体型鋳造コアダイを形成する。使い捨てインサートを金属コアダイ中に配置した後、金属コアダイの対向する部分を合わせて互いに密に接触させ密閉する。その中に使い捨てインサートを配置させたまま、セラミック粉末を含むスラリーを金属コアダイ中に注入する。セラミックスラリーのゲル化後、得られたインサートを含有する硬化セラミックコアを金属コアダイから取り出し、高温で第１の焼成工程にかける。焼成の結果、硬化セラミックコアの圧密化が起こり、固化セラミックコアが得られる。この固化セラミックコアは一体型鋳造コアともいわれる。硬化セラミックコアを一体型鋳造コアに変換する間に、使い捨てインサートも（熱的、化学的又は機械的に）分解し、従って除去される。
【００１４】
使い捨てコアダイも任意の対応するエンフォーサと共に除去する。得られた硬化セラミックコアを焼成して、固化セラミックコアを形成する。次に固化セラミックコアをワックスダイ内に配置する。ワックスダイは金属から作られる。ワックスを固化セラミックコアと金属との間に注入し、放冷する。次にワックスダイを取り除くと、後にセラミックコアが内包されたワックス体が残る。次にワックス体をインベストメント鋳造プロセスに付し、ワックス体を繰り返しセラミックスラリーに浸漬して、内面の幾何形状が目的部品の外面に対応するセラミックスラリーコートを形成する。次にセラミックスラリーコートの内側に位置するワックス体を第２の焼成処理に付し、ワックスを除去すると、後にセラミック鋳型が残る。次に溶融金属をセラミック鋳型に注いで、目的の金属部品を生成する。上述の通り、この部品は、例えばタービン翼形部のようなタービン部品とすることができる。
【００１５】
ここで、図１を参照すると、代表的な二重壁タービン翼形部１００は、タービン翼形部全体を内包する主側壁１２を有している。図１に示した翼形部は例示であり、本発明は特定の翼形部構成に限定されない。図１から分かるように、主側壁１２は前縁と後縁をもっている。主側壁１２内部に、薄い内壁１４がある。この主側壁１２と薄い内壁１４（又は隔壁）が一緒になって二重壁を形成している。図から分かるように、翼形部は、複数のチャンネル仕切りリブ１３、１５、１７、１９及び２１を有している。二重壁構成は、端部が主側壁に固定されているチャンネル仕切りリブ１７、１９及び２１の間に形成されている。図１で見られるように、複数のチャンネル（インピンジメントキャビティーともいわれる）１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０及び３２が主側壁１２、リブ及び薄い内壁１４の間に形成されている。これらチャンネルは、空気のような流体の流れを可能にし、翼形部を冷却する。前縁インピンジメントクロスオーバー孔２、中央回路二重壁インピンジメントクロスオーバー孔４、６、及び後縁インピンジメントクロスオーバー孔８のような幾つかのインピンジメントクロスオーバー孔がリブに配置されており、同様に空気が流れて翼形部を冷却することができる。
【００１６】
図１で見られるように、代表的な二重壁翼形部は中央コード領域に４つのインピンジメントキャビティー２２、２４、２６及び２８を有している。インピンジメントキャビティー２２、２４、２６及び２８は主側壁１２と薄い内壁１４との間に形成されている。一実施形態では、翼形部の、例えば主側壁１２、薄い内壁１４、又はチャンネル仕切りリブ１３、１５、１７、１９及び２１のようなあらゆる部分を、犠牲ダイ（以下、使い捨てインサート）を使用することによって製造してもよい。以下の図に示される代表的な実施形態では、薄い内壁１４が使い捨てインサートを使用して製造され得る。
【００１７】
ここで、本開示の代表的な実施形態を示す図２を参照すると、硬化セラミックコア４０と使い捨てインサート６０を含む金属コアダイ５０が示されている。図２に示した実施形態を達成するには、ワックスからなる使い捨てインサート６０を金属コアダイ５０内に配置する。使い捨てインサート６０は所望により、ワックスの代わりに、ポリマー又はワックス−ポリマー複合材からなっていてもよい。金属コアダイ５０を閉じ、又は密閉した後、セラミック粒子を含むスラリーを金属コアダイ５０中に注入する。金属コアダイ５０の構成部品（図示してない）の閉鎖又は密閉により、ダイ５０からのスラリーの漏洩が防止される。次に、スラリーを硬化させて、硬化セラミックコア４０を形成する。この硬化セラミックコア４０は使い捨てインサート６０を取り囲んでいる。
【００１８】
次に、図３から分かるように、硬化セラミックコア４０を焼成して、一体型鋳造コア９０といわれる固化セラミックコアを形成する。焼成中又はその後、使い捨てインサート６０を除去することができる。焼成中に使い捨てインサート６０を除去する場合、一般に融解させるか又は熱的に分解する。
【００１９】
別の実施形態では、使い捨てインサート６０を焼成後に除去して一体型鋳造コア９０を得ることができる。このためには、一般に、化学的又は機械的方法を用いて使い捨てインサート６０を除去する。この実施形態では、化学品を用いて使い捨てインサートを除去するには、一般に、使い捨てインサート中にバインダーとして用いた有機ポリマーを溶解又は分解する。機械的方法を用いて使い捨てインサートを除去するには、一般に摩耗を利用する。
【００２０】
使い捨てインサートを除去した後、図４に示すように、一体型鋳造コア９０をワックスダイ９２内に挿入する。ワックスダイ９２は、タービン翼形部の所望の外面に対応する内面９４を有している。次に、図４に示すように、溶融ワックス９６をワックスダイ中に注入する。ワックスが凝固したら、図５に示すワックス翼形部１０２をワックスダイ９２から取り出し、セラミックスラリー中に反復して浸漬してセラミックシェル９８を形成する。
【００２１】
次に、ワックス翼形部１０２中に存在するワックスを、融解させ、一体型鋳造コア９０を含むセラミックシェル９８から流れ出させることによって除去する。ワックスを除去した後、一体型鋳造コア９０を含むセラミックシェル９８中に溶融金属、セラミック又はポリマーを注入し得る。代表的な実施形態では、図６に示したように、溶融金属をセラミックシェル９８中に注入して翼形部を形成する。図６は、溶融金属を入れた後のセラミックシェル９８を示す。金属の冷却及び固化後、セラミックシェル９８を壊して所望の翼形部を取り出す。次いで、化学的浸出によって一体型鋳造コアを除去する。
【００２２】
こうして、使い捨てインサートを有利に使用して、二重壁デザインを有する翼形部を製造することができる。上述の図１〜６では、使い捨てインサートを用いて二重壁ブレードデザインの隔壁１４を形成した。使い捨てインサートを金属コアダイ中で使用して、さらに組み立てることなく一体型鋳造コアを製造することができる。従って、使い捨てインサートを使用すると、より高い収率とより低いコストが得られる。
【００２３】
代表的な実施形態では、複数の使い捨てインサートを一体型鋳造コアに使用することができる。複数とは、２以上の任意の数をいう。
【００２４】
使い捨てインサート６０は、一般に、有機ポリマーを含むインサート注入成形組成物から製造する。有機ポリマーは、多種多様な熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、熱可塑性ポリマーのブレンド、又は熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーのブレンドから選択できる。有機ポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、例えば星形ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、交互ブロックコポリマー又はランダムコポリマー、アイオノマー、デンドリマー又はこれらの有機ポリマーの１種以上を含む組合せを含む。有機ポリマーは、かかるポリマー、コポリマー、ターポリマーなどのブレンド、或いはこれらの有機ポリマーの１種以上を含む組合せであってもよい。
【００２５】
適当な有機ポリマーの例としては、天然及び合成ワックス並びに脂肪酸エステル、ポリアセタール、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアラミド、ポリアリーレート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミドなど、又はこれらのポリマー樹脂の１種以上を含む組合せが挙げられる。
【００２６】
有機ポリマーのブレンドも使用できる。適当な有機ポリマーのブレンドの例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン／ナイロン、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリフェニレンエーテル／ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル／ポリアミド、ポリカーボネート／ポリエステル、ポリフェニレンエーテル／ポリオレフィン、及びこれらの有機ポリマーブレンドの１種以上を含む組合せが挙げられる。
【００２７】
代表的な有機ポリマーは、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、天然及び合成ワックス及び脂肪酸エステル並びに紫外線（ＵＶ）硬化アクリレートである。適当な合成ワックスの例としては、炭素原子数約１０〜約３８のｎ−アルカン、ケトン、第二アルコール、β−ジケトン、モノエステル、第一アルコール、アルデヒド、アルカン酸、ジカルボン酸、ω−ヒドロキシ酸がある。適当な天然ワックスの例には、動物ワックス、植物ワックス、鉱物ワックスなど、又はこれらのワックスの１種以上を含む組合せがある。動物ワックスの例には、蜜蝋、いぼた蝋（虫白蝋）、シェラックワックス、鯨蝋、ラノリンなど、又はこれらの動物ワックスの１種以上を含む組合せがある。植物ワックスの例には、カルナウバ蝋、ウリクリ（ouricouri）蝋、ホホバ蝋、カンデリラ蝋、ハゼ蝋、米糠油など、又はこれらのワックスの１種以上を含む組合せがある。鉱物ワックスの例には、オゾケライト、モンタンワックスなど、又はこれらのワックスの１種以上を含む組合せがある。
【００２８】
上述の通り、使い捨てインサートは、熱硬化性もしくは架橋ポリマー、例えばＵＶ硬化アクリレートから製造することができる。架橋ポリマーの例には、放射線硬化性又は光硬化性ポリマーがある。放射線硬化性組成物は、放射線硬化性官能基（例えばエチレン性不飽和基、エポキシドなど）を有する放射線硬化性材料を含有する。適当なエチレン性不飽和基には、アクリレート、メタクリレート、ビニル、アリルその他のエチレン性不飽和官能基がある。本願で用いる「（メタ）アクリレート」という用語には、アクリレート及びメタクリレート官能基が共に包含される。これらの材料はモノマー、オリゴマー及び／又はポリマー又はこれらの混合物の形態とすることができる。上記材料は単官能性でも多官能性でもよく、例えば例えば二官能性、三官能性、四官能性及びそれ以上の官能性材料とすることができる。本願で用いる単官能性、二官能性、三官能性及び四官能性材料とは、それぞれ１個、２個、３個、及び４個の放射線硬化性官能基を有する化合物をいう。
【００２９】
（メタ）アクリレートの具体例として、メチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、ネオペンチルアクリレート、ラウリルアクリレート、セチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ｏ−トルイルアクリレート、ｍ−トルイルアクリレート、ｐ−トルイルアクリレート、２−ナフチルアクリレート、４−ブトキシカルボニルフェニルアクリレート、２−メトキシカルボニルフェニルアクリレート、２−アクリロイルオキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェネチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルメタクリレートなど、又はこれらの（メタ）アクリレート類の１種以上を含む組合せが挙げられる。
【００３０】
有機ポリマーは、アクリレート単量体を、アクリレート単量体と共重合可能な不飽和結合を有する別の単量体と共重合したものからなるものでもよい。共重合可能な単量体の適当な例としては、スチレン誘導体、ビニルエステル誘導体、Ｎ−ビニル誘導体、（メタ）アクリレート誘導体、（メタ）アクリロニトリル誘導体、（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸、マレイミド誘導体など、又はこれらの単量体の１種以上を含む組合せがある。
【００３１】
インサート注入成形組成物中の単量体の重合を活性化するために、注入成形組成物に開始剤を添加することができる。開始剤はラジカル開始剤とすることができる。適当なラジカル開始剤の例としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸アンモニウムとテトラメチルエチレンジアミンの混合物、過硫酸ナトリウム、過硫酸ナトリウムとテトラメチルエチレンジアミンの混合物、過硫酸カリウム、過硫酸カリウムとテトラメチルエチレンジアミンの混合物、アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ＨＣｌ（ＡＺＩＰ）、アゾビス（２−アミジノプロパン）ＨＣｌ（ＡＺＡＰ）、４，４’−アゾ−ビス−４−シアノペンタン酸、アゾビスイソブチルアミド、アゾビスイソブチルアミジン２ＨＣｌ、２，２’−アゾ−ビス−２−（メチルカルボキシ）プロパン、２−ヒドロキシ−１−［４−（ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−メチル−１−プロパノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノンなど、又はこれらのラジカル開始剤の１種以上を含む組合せがある。ある種の添加剤やコモノマーも重合を開始することができ、この場合には別個の開始剤は望ましくないことがある。開始剤は反応を開始するだけでなく、反応を制御することもできる。開始剤は、インサート注入成形組成物の重量を基準にして約０．００５重量％〜約０．５重量％の量で使用する。
【００３２】
ラジカル開始剤系に加えて、他の開始剤系をインサート注入成形組成物に用いることもできる。他の開始剤系としては、紫外線（ＵＶ）、Ｘ線、γ線、電子線その他適当な重合開始剤として作用し得る放射線がある。開始剤はインサート注入成形組成物に、組成物の製造中に添加しても、注入の直前に添加してもよい。
【００３３】
所望に応じて、分散剤、凝集剤及び懸濁剤を注入成形組成物に添加して、組成物の流動挙動を制御することもできる。分散剤は組成物の流動性を高め、凝集剤は組成物を流れにくくし、懸濁剤は組成物から粒子が沈殿するのを防ぐ。これらの添加剤は一般に、インサート注入成形組成物中のセラミック又は金属粉末の総重量の約０．０１〜約１０ｗｔ％の量で使用する。
【００３４】
上述の通り、一体型鋳造コアはさらに、金属鋳物を成形するのに使用することができる。代表的な実施形態では、使い捨てインサートはタービン部品を製造するのに使用することができる。これらのタービン部品はガスタービン、水力発電タービン、蒸気タービンなどの発電タービンに使用することもできるし、又は航空機、機関車、又は船舶で推進力を促進するのに使用するタービンであってもよい。使い捨てインサートを用いて製造することができるタービン部品の例は静止及び／又はロータ動翼形部である。使い捨てインサートを用いて製造し得る他のタービン部品の例はシール、シュラウド、スプリッターなどである。
【００３５】
上述の通り、一体型鋳造コアはさらに、金属鋳造品の成形に用いることができる。一実施形態では、使い捨てインサートはタービン部品の製造に使用できる。これらのタービン部品は、発電用タービン、例えばガスタービン、水力発電タービン、蒸気タービンなどに使用しても、或いは航空機、機関車又は船舶で推力の供給に用いられるタービンであってもよい。使い捨てインサートを用いて製造できるタービン部品の例には、静翼及び／又は動翼翼形部がある。使い捨てインサートを用いて製造できる他のタービン部品の例としては、シール、シュラウド、スプリッタなどがある。
【００３６】
使い捨てインサートは幾つかの利点を有する。まず、所望により量産することができ、またタービン翼形部の製造のための鋳造操作に広く使用することができる。使い捨てインサートは低コストで量産することができる。また、使い捨てインサートは簡単又は複雑な形状で製造することができる。使い捨てインサートを使用することにより、追加の組み立て又は製造作業をすることなく一体型鋳造コアを製造することができるようになる。この結果、入り組んだ内部デザインを有する部品を製造するためのコストが低くなる。
【００３７】
代表的な実施形態を参照して本発明を説明して来たが、当業者には了解されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更をなすことができ、またその要素に代えて等価物を使用してもよい。加えて、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるべく、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく多くの修正を施すことができる。従って、本発明は、本発明を実施するのに考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、使い捨てインサートを用いることによって製造することができる二重壁タービン翼形部の代表的な概略図である。
【図２】図２は、硬化セラミックコアと使い捨てインサートを有する金属コアダイの代表的な実施形態を示す。
【図３】図３は、後に焼成して、一体型鋳造コアと呼ばれる固化セラミックコアを形成する硬化セラミックコアを示す。
【図４】図４は、一体型鋳造コアを含むワックスダイを示す。
【図５】図５は、ワックス翼形部をセラミックスラリー中に浸漬することによって形成されたセラミックシェルを示す。
【図６】図６は、セラミックシェルと一体型鋳造コアを除去した後の翼形部（成形部品）を示す代表的な図である。
【符号の説明】
【００３９】
主側壁  １２
内壁  １４
短いタービレーター(short turbulator)リブ  １３、１５、１７、１９、２１
チャンネル  １６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２
クロスオーバー孔  ２
クロスオーバー孔  ４
クロスオーバー孔  ６、８
キャビティー  ２２、２４、２６、２８
短いタービレーターリブ  １８、２０、２２
セラミックコア  ４０
金属コアダイ  ５０
使い捨てインサート  ６０
第１の部分  ６２
第２の部分  ６４
一体型鋳造コア  ９０
ワックスダイ  ９２
ワックス  ９６
ワックスダイ内面  ９４
セラミックシェル  ９８
ワックス翼形部  １０２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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