(57)【要約】【課題】インベストメント鋳造鋳型の形成方法、形成システム、およびインベストメント鋳造方法が提供される。【解決手段】少なくとも二工程加熱プロセスが、耐熱金属中子を含むインベストメント鋳造鋳型のシェルを強化するのに使用される。第一の段階は、実質的な中子の酸化を防止するのに十分な低温で他の点では酸化性条件下で生じ得る。第二の段階は、より高い温度での実質的に非酸化性条件下で生じ得る。インベストメント鋳造鋳型を形成する方法は、炭化水素をベースにした本体内に耐熱金属をベースにした中子が少なくとも部分的に埋め込まれている本体から成るパターンの上にシェルを形成３４し、本体をシェルから実質的に除去４２し、第一の組成の第一の雰囲気中で加熱４６することによってシェルを強化し、真空中または第一の組成とは異なる第二の組成の第二の雰囲気中で加熱５６することによってシェルをさらに強化する、ことを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素をベースにした本体内に耐熱金属をベースにした中子が少なくとも部分的に埋め込まれている炭化水素をベースにした本体から成るパターンの上にシェルを形成し、
本体をシェルから実質的に除去し、
第一の組成の第一の雰囲気中で加熱することによってシェルを強化し、
真空中または第一の組成とは異なる第二の組成の第二の雰囲気中で加熱することによってシェルをさらに強化する、
ことを含むことを特徴とする、インベストメント鋳造鋳型を形成する方法。
【請求項２】
強化の加熱は、実質的に８００〜１１００°Ｆにおいてであり、
さらなる強化の加熱は、実質的に１４００〜１６００°Ｆにおいてである、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらなる強化の加熱は、鋳型へ溶融金属を導入する前の予熱であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
第一の組成は、第二の組成より酸化性であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
ガスタービンエンジンタービンエーロフォイル部材を作製するのに使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
第一の組成は、大部分、空気から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
第二の組成は、大部分、一つまたは複数の不活性ガスから成ることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
第一の組成は、少なくとも１５ｋＰａの酸素分圧を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
第二の組成は、１０ｋＰａ以下の酸素分圧を有することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
炭化水素をベースにした本体内に耐熱金属をベースにした中子を完全に埋め込むことをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
強化は、最大ＭＯＲ強度の６５〜８０％の第一の破壊係数（ＭＯＲ）強度をシェルに与えるのに効果的であり、
さらなる強化は、最大ＭＯＲ強度の少なくとも８５％の第二のＭＯＲ強度をシェルに与えるのに効果的である、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
本体の実質的な除去の後に、シェルは、最大ＭＯＲ強度の５０％以下の予備的ＭＯＲ強度を有することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のインベストメント鋳造鋳型を形成し、
溶融金属を鋳型に導入し、
溶融金属を凝固させ、
鋳型を破壊的に除去する、
ことを含むことを特徴とする、インベストメント鋳造する方法。
【請求項１４】
シェルの温度は、さらなる強化と導入との間で１２００°Ｆより下に下がらないことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
一つまたは複数の被覆層を、ワックスの第一の部分と耐熱金属中子を含む第二の部分とを有する犠牲パターンに施すことと、
パターンの第一の部分の主要部分を除去するように被覆パターンを水蒸気脱ワックスし、被覆層によって形成されるシェル内に第二の部分を残すことと、
シェルを硬化させかつワックスの残留物または副生成物を除去するためのシェルの第一の加熱であって、最大ＭＯＲ強度の８５％以下の第一の破壊係数（ＭＯＲ）強度をシェルに与えるのに効果的である、第一の加熱と、
第二のＭＯＲ強度にシェルを強化するためのシェルの第二の加熱と、
を含むことを特徴とするインベストメント鋳造鋳型を形成する方法。
【請求項１６】
第一の加熱は、酸化性雰囲気中においてであり、
第二の加熱は、真空中または不活性雰囲気中においてである、
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第二の加熱は、溶融金属の導入の前の予熱であることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
第一のＭＯＲ強度は、最大ＭＯＲ強度の６５〜８０％であり、
第二の加熱は、第二のＭＯＲ強度が最大ＭＯＲ強度の少なくとも８５％となるように効果的である、
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
第一の加熱は、８００°Ｆと１１００°Ｆの間のピーク温度を有し、
第二の加熱は、１５００°Ｆを超えるピーク温度を有する、
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
第一の加熱は、少なくとも２．０時間、８００°Ｆと１１００°Ｆの間の温度を有し、
第二の加熱は、少なくとも１．０時間、１５００°Ｆを超える温度を有する、
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
第二の部分は、
耐熱金属中子と、
耐熱金属中子上の被覆と、
施す前に耐熱金属中子に取り付けられたセラミック中子と、
を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
一つまたは複数の被覆層を、鋳型空隙を形成するための第一の部分と、鋳型の部分を形成するための第二の部分とを有する犠牲パターンに施すことと、
パターンの第一の部分の主要部分を除去し、被覆層によって形成されるシェル内に第二の部分を残す、第一の工程と、
最大ＭＯＲ強度の８５％以下の第一の破壊係数（ＭＯＲ）強度をシェルに与えるのに効果的になるようにシェルを最初に硬化する、第二の工程と、
パターンの第二の部分の実質的な劣化なしでシェルをさらに硬化する、第三の工程と、
を含むことを特徴とするインベストメント鋳造鋳型を形成する方法。
【請求項２３】
ガスタービンエンジン部材を作製するのに使用されることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
第二の工程は、少なくとも２０ｋＰａの酸素分圧下で実質的に実施し、
第三の工程は、５ｋＰａ以下の酸素分圧下で実質的に実施する、
ことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載のインベストメント鋳造鋳型を形成し、
溶融金属を鋳型に導入し、
溶融金属を凝固させ、
インベストメント鋳造鋳型を破壊的に除去する、
ことを含むことを特徴とするインベストメント鋳造する方法。
【請求項２６】
炭化水素をベースにした本体内に耐熱金属をベースにした中子が少なくとも部分的に埋め込まれている炭化水素をベースにした本体から成るパターンの上にシェルを形成する手段と、
本体をシェルから実質的に除去する手段と、
第一の組成の第一の雰囲気中で加熱することによってシェルを強化する手段と、
真空中または第一の組成とは異なる第二の組成の第二の雰囲気中で加熱することによってシェルをさらに強化する手段と、
を備えることを特徴とする、インベストメント鋳造鋳型を形成するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インベストメント鋳造に関する。より詳細には、本発明は、酸化可能な中子を有する鋳型を使用するインベストメント鋳造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インベストメント鋳造は、複雑な形状を有する金属製部材、特に中空部材を形成するために一般に使用されている技術であり、超合金ガスタービンエンジン部材の製作に使用されている。
【０００３】
ガスタービンエンジンは、航空機の推進、発電、船舶の推進、およびポンプを含む用途に広く使用されている。ガスタービンエンジン用途においては、効率が最重要の目的である。
【０００４】
ガスタービンエンジン効率の改善は、より高温での作動により達成できるが、タービンセクションにおける現在の作動温度は、タービン部材内に使用される超合金材料の融点を超えている。その結果、空冷するのが一般的な方法である。冷却は、エンジンの圧縮機セクションから相対的に低温の空気を、冷却されるタービン部材内の通路を通して流すことによって行われる。このような冷却には、エンジン効率に付随する犠牲が伴う。従って、向上した特定の冷却を行って所定量の冷却空気から得られる冷却の利益量を最大にするのが非常に望まれている。これは、細かな正確に配置された冷却通路セクションの使用によって得ることができる。
【０００５】
ブレードおよびベーンなどといった内部冷却されるタービンエンジン部品のインベストメント鋳造に関しては、よく発展した分野が存在する。典型的なプロセスにおいては、各キャビティが鋳造される部品におおよそ対応する形状を有する一つまたは複数の鋳型キャビティ（ｍｏｌｄ  ｃａｖｉｔｙ）を有する鋳型が作成される。鋳型を作成する典型的なプロセスには、部品の一つまたは複数のワックス型すなわちワックスパターン（ｗａｘ  ｐａｔｔｅｒｎ）の使用が含まれる。ワックスパターンは、部品内の冷却通路の容積部（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）におおよそ対応するセラミック中子上にワックスを成形することによって形成される。シェル作成プロセスにおいては、周知の方法によって一つまたは複数のそのようなワックスパターンの周りにセラミックシェルが形成される。ワックスは、オートクレーブ内での融解などによって除去できる。シェルは、シェルを強化するように焼成できる。これにより、部品を画定する一つまたは複数の区画を有するシェルからなる鋳型が残されるが、この鋳型はまた、冷却通路を画定する一つまたは複数のセラミック中子を含む。次に、一つまたは複数の部品を鋳造するように溶融合金を鋳型に導入できる。合金が冷却および凝固されると、シェルおよび中子は、一つまたは複数の成形された部品から機械的および／または化学的に除去できる。次に一つまたは複数の部品は、一つまたは複数の段階で機械加工および／または処理できる。
【特許文献１】米国特許第６，６３７，５００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セラミック中子自体は、セラミック粉末と結合剤物質の混合物を硬化鋼金型内に注入し、この混合物を成形することで形成できる。金型から取り除いた後、未焼結（ｇｒｅｅｎ）中子は、熱的に後処理して結合剤を取り除き、また焼成してセラミック粉末を互いに焼結させる。より細かな冷却形状部へ向かう傾向は、中子製造技術に負担をかけてきた。細かな形状部は、製造が困難であり得るしかつ／あるいは一旦製造されると壊れやすいことが判明し得る。同一出願人の同時係属のシャー（Ｓｈａｈ）らの米国特許第６，６３７，５００号は、セラミックおよび耐熱金属中子の組み合わせのさまざまな例を開示している。しかしながら、さまざまな耐熱金属は、シェルを焼成するのに使用される温度付近の高温で酸化される傾向がある。従って、シェル焼成は、耐熱金属中子を劣化させ、それによって、満足されない可能性のある部品の内部形状部が生成されることがある。従って、このような中子およびそれらの製造技術には、さらなる改良の余地が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、インベストメント鋳造鋳型を形成する方法を含む。シェルは、炭化水素をベースにした本体内に耐熱金属をベースにした中子が少なくとも部分的に埋め込まれている炭化水素をベースにした本体から成るパターンの上に形成される。本体は次に、シェルから実質的に除去される。シェルは、第一の組成の第一の雰囲気中で加熱することによって強化される。シェルは、真空中または第一の組成とは異なる第二の組成の第二の雰囲気中で加熱することによってさらに強化される。
【０００８】
さまざまな実施において、さらなる強化工程の加熱は、鋳型へ溶融金属を導入する前の予熱とすることができる。第一の組成は、第二の組成より酸化性とすることができる。方法は、ブレードまたはベーンなどのガスタービンエンジンエーロフォイル部材を作製するのに使用できる。第一の組成は、大部分（例えば、体積で）、空気から成り得る。第二の組成は、大部分、一つまたは複数の不活性ガスから成り得る。第一の組成は、少なくとも１５ｋＰａの酸素分圧を有し得る。第二の組成は、１０ｋＰａ以下の酸素分圧を有し得る。強化は、最大ＭＯＲ強度の６５〜８０％の第一の破壊係数（ｍｏｄｕｌｕｓ  ｏｆ  ｒｕｐｔｕｒｅ）（ＭＯＲ）強度をシェルに与えるのに効果的であり得る。さらなる強化は、最大ＭＯＲ強度の少なくとも８５％の第二のＭＯＲ強度をシェルに与えるのに効果的であり得る。本体の実質的な除去の後に、シェルは、最大ＭＯＲ強度の５０％以下の予備的ＭＯＲ強度を有し得る。
【０００９】
本発明の別の態様は、インベストメント鋳造する方法を含む。そのような鋳造鋳型を形成できる。溶融金属を鋳型に導入できる。溶融金属は、凝固させることができる。鋳型は、破壊的に除去できる。さまざまな実施において、シェルの温度は、さらなる強化と溶融金属の導入との間でしきい値（例えば１２００°Ｆ）より下に下がらない。
【００１０】
本発明の別の態様は、インベストメント鋳造鋳型を形成する方法を含む。一つまたは複数の被覆層が、ワックスの第一の部分と耐熱金属を含む第二の部分とを有する犠牲パターンに施される。水蒸気脱ワックス（ｓｔｅａｍ  ｄｅｗａｘ）によって、パターンの第一の部分の主要部分を除去でき、被覆層によって形成されるシェル内に第二の部分を残すことができる。シェルを硬化させかつワックスの残留物または副生成物を除去するようにシェルの第一の加熱があり得る。この第一の加熱は、最大ＭＯＲ強度の８５％以下の第一の破壊係数（ＭＯＲ）強度をシェルに与えるのに効果的であり得る。シェルの第二の加熱が、第二のＭＯＲ強度にシェルを強化できる。
【００１１】
さまざまな実施において、第一の加熱は、酸化性雰囲気中とすることができ、第二の加熱は真空中または不活性雰囲気中とすることができる。第二の加熱は、溶融金属の導入の前の予熱とすることができる。第一のＭＯＲ強度は、最大ＭＯＲ強度の６５〜８０％とすることができる。第二の加熱は、第二のＭＯＲ強度が最大ＭＯＲ強度の少なくとも８５％となるように効果的であり得る。第一の加熱は、８００°Ｆと１１００°Ｆの間のピーク温度を有し得る。第二の加熱は、１５００°Ｆを超えるピーク温度を有し得る。第一の加熱は、少なくとも２．０時間、８００°Ｆと１１００°Ｆの間の温度を有し得る。第二の加熱は、少なくとも１．０時間、１５００°Ｆを超える温度を有し得る。第二の部分は、耐熱金属中子と、耐熱金属中子上の被覆と、施す前に耐熱金属中子に取り付けられたセラミック中子とを含むことができる。
【００１２】
本発明の別の実施態様は、インベストメント鋳造鋳型を形成する方法を含む。一つまたは複数の被覆層が、鋳型空隙を形成するための第一の部分と、鋳型の部分を形成するための第二の部分とを有する犠牲パターンに施される。第一の工程では、パターンの第一の部分の主要部分が除去され、被覆層によって形成されるシェル内に第二の部分が残される。第二の工程では、シェルは、最大ＭＯＲ強度の８５％以下の第一の破壊係数（ＭＯＲ）強度をシェルに与えるのに効果的になるように最初に硬化される。第三の工程では、シェルは、パターンの第二の部分の実質的な劣化なしでさらに硬化される。
【００１３】
さまざまな実施において、方法は、ガスタービンエンジン部材を作製するのに使用できる。第二の工程は、少なくとも２０ｋＰａの酸素分圧下で実質的に実施できる。第三の工程は、５ｋＰａ以下の酸素分圧下で実質的に実施できる。
【００１４】
本発明の別の態様は、インベストメント鋳造鋳型を形成するためのシステムを含む。パターンの上にシェルを形成する手段が備えられる。パターンは、炭化水素をベースにした本体内に耐熱金属をベースにした中子が少なくとも部分的に埋め込まれている炭化水素をベースにした本体から成る。本体をシェルから実質的に除去する手段が備えられる。第一の組成の第一の雰囲気中で加熱することによってシェルを強化する手段が備えられる。真空中または第一の組成とは異なる第二の組成の第二の雰囲気中で加熱することによるシェルのさらなる強化の手段が備えられる。
【００１５】
本発明の一つまたは複数の実施例の詳細は、添付の図面および以下の説明で示される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面、そして請求の範囲によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
さまざまな図面中の同様の参照番号および符号は、同様の部材を示す。
【００１７】
図１は、インベストメント鋳造鋳型を形成する例示的な方法２０を示す。一つまたは複数の金属製中子部材が形成２２され（例えば、シート金属からスタンピングまたは切削することによるモリブデンおよびニオブなどの耐熱金属から）、被覆２４される。適切な被覆材料としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、クロミア（ｃｈｒｏｍｉａ）、ムライト、およびハフニア（ｈａｆｎｉａ）が挙げられる。好ましくは、耐熱金属と被覆の熱膨張率（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）（ＣＴＥ）は類似している。被覆は、任意の適切な技術（例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、電気泳動、およびゾルゲル法）によって施すことができる。個々の層は一般に、０．１から１ミルの厚みとすることができる。溶融金属腐食および溶解からの保護のためのセラミック被覆と組み合わせて、Ｐｔ、他の貴金属、Ｃｒ、およびＡｌの金属層を酸化保護のために金属製中子部材に施すことができる。
【００１８】
一つまたは複数のセラミック中子も形成２６される（例えば、成形および焼成プロセスにおけるシリカから）。一つまたは複数の被覆金属製中子部材（以下、耐熱金属中子（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｃｏｒｅ）（ＲＭＣ）という）を、一つまたは複数のセラミック中子に組み付け２８る。中子アッセンブリは次いで、天然または合成ワックスなどの容易に犠牲となる材料でオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｌｄ）３０される（例えば、鋳型内にアッセンブリを配置して、その周りにワックスを成形することにより）。与えられた鋳型内に含まれるそのような複数のアッセンブリが有り得る。
【００１９】
オーバーモールドされた中子アッセンブリ（またはアッセンブリの群）は、鋳造される部品の外部形状に大まかに対応する外部形状を有する鋳造パターンを形成する。パターンは次いで、シェル形成固定具に組み付け３２ることができる（例えば、固定具の端部プレート間のワックス溶接（ｗａｘ  ｗｅｌｄｉｎｇ）によって）。パターンは次いで、シェル形成３４される（例えば、スラリー浸漬、スラリー噴霧、または同様なものの一つまたは複数の段階によって）。シェルが堆積された後に、それは乾燥３６できる。乾燥は、引き続く処理を可能とするのに少なくとも十分な強度またはその他の物理的完全性の性質をシェルに与える。例えば、包まれ（ｉｎｖｅｓｔ）た中子アッセンブリを収容するシェルは、シェル形成固定具から完全にまたは部分的に取り外す３８ことができ、次いで脱ワックス装置（ｄｅｗａｘｅｒ）（例えば、水蒸気オートクレーブ）に移動４０させることができる。脱ワックス装置内では、水蒸気脱ワックスプロセス４２が、ワックスの主要部分を除去し、シェル内に取り付けられた中子アッセンブリを残す。シェルおよび中子アッセンブリは、最終の鋳型を大まかに形成することになる。しかしながら、脱ワックスプロセスは一般に、シェル内部の上および中子アッセンブリの上にワックスまたは副生成物炭化水素残留物を残す。
【００２０】
脱ワックス後に、シェルは、雰囲気炉（例えば、空気またはその他の酸化性雰囲気を含む）に移動４４させ、その中で、シェルは、シェルを予め強化（ｐｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ）するのに効果的な第一の長さの時間、第一のピーク温度に加熱４６する。加熱４６によって、残留するどのようなワックス残留物も除去する（例えば、蒸発によって）かあるいは炭化水素残留物を炭素に変換させるかの一方または両方を行うことができる。雰囲気中の酸素は、炭素と反応して二酸化炭素を形成する。炭素の除去は、後続の作業段階において使用する真空ポンプを閉塞（ｃｌｏｇ）させる炭素を避けるのに有利である。この炭素燃焼は一般に、シェルの有利な予強化に伴うシェルの酸化と同時に起こり得る。例示的な予強化は、シェルの極限（例えば、最大の完全に焼成した）破壊係数（ＭＯＲ）強度の一部（例えば、５０〜９０％、より狭くは、６０〜８５％、あるいは６５〜８０％）をシェルに与える。通常のシェル材料では、工業的な方法は一般に、実質的に最大のＭＯＲ強度を達成するように実質的に完全にシェルを焼成することとして、少なくとも１時間、少なくとも１５００°Ｆの温度で焼成することを伴う。通常の方法では、シェルを、少なくともこの期間、少なくとも概略等温に維持する。これは、脱ワックス直後の相対的に未焼結状態の極限ＭＯＲ強度の５０％よりかなり下からの上昇を意味し得る。予硬化（ｐｒｅ−ｈａｒｄｅｎ）温度は、一つまたは複数の金属製中子部材の実質的な酸化を防止するために、雰囲気炉内の雰囲気の酸化性の性質を考慮して、十分に低いのが有利である。保護被覆の存在にもかかわらず、酸化は、被覆内の微小割れ（ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋ）および細孔（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の存在に起因して、依然としてかなりの可能性のある問題である。酸化によって、被覆の剥離またはその他の損傷、および金属製中子上の表面の凹凸（ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｉｅｓ）が生じ得る。被覆の損傷によって、後続の高い鋳造温度における金属製中子部材の蒸発、および、鋳造合金と金属製中子部材との反応、の一方または両方が生じ得る。酸化により引き起こされた表面の凹凸は次いで、鋳造部品の関連する内面に欠陥を形成するが、これは、細かな特徴部を形成する際の特別な問題となる。例示的なピーク予硬化温度は、２〜４時間の予硬化時間で、１１５０°Ｆ未満（例えば、８００〜１１００°Ｆ）である。例示的な予硬化温度および時間は、約１０００°Ｆ、約３．５時間である。
【００２１】
予硬化の後、鋳型は、雰囲気炉から取り出し、冷却し、検査４８することができる。鋳型は、一方向凝固（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ）（ＤＳ）鋳造物または単結晶（ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ）（ＳＸ）鋳造物から成る最終の結晶構造を確立するように鋳型内に金属種晶を配置することによって種晶接触（ｓｅｅｄ）５０できる。それにもかかわらず、本発明の技術は、他のＤＳ鋳造技術およびＳＸ鋳造技術（例えば、そこでは、シェル形状寸法が、結晶粒セレクタ（ｓｅｌｅｃｔｏｒ）（または選択装置）を規定する）に、あるいは他の微小構造（ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の鋳造物に適用できる。代替として、鋳型は、それらを有することができる。鋳型は、鋳造炉（例えば、炉内で頂部に冷却板（ｃｈｉｌｌ  ｐｌａｔｅ）が配置してある）に移動５２させることができる。鋳造炉は、鋳造合金の酸化を防止するようにポンプで真空排気５４するかあるいは非酸化性雰囲気（例えば、不活性ガス）を充填することができる。鋳型を予熱（ｐｒｅｈｅａｔ）するように鋳造炉を加熱５６する。この予熱は、二つの目的すなわち、シェルをさらに硬化および強化する（例えば、極限ＭＯＲ強度の少なくとも５％は増える）ように、また、溶融合金を導入する際に合金の熱衝撃および時期尚早の凝固を防止するためにシェルを予熱するように機能する。従って、予熱温度および時間は、シェルの予硬化された状態を超えて実質的にさらにシェルを硬化するのに十分となるのが有利である。これは、シェル内のセラミック粒子の焼結を含むことができる。有利なＭＯＲは、極限ＭＯＲの８５％を超過し、より詳細には、９０または９５％を超過する。これは、少なくとも１２００°Ｆ、より詳細には少なくとも１４００°Ｆの予熱温度で、また約１６００°Ｆの例示的な予熱温度で達成できる。例示的な予熱時間は、約１時間（例えば、０．２５〜４．０時間、より狭くは、０．７５〜２．０時間）である。
【００２２】
予熱後、依然として真空条件下で、溶融金属を鋳型内へ注入５８し、鋳型を冷却して合金を凝固６０させる（例えば、炉の高温帯域からの引き出し後）。凝固後、真空は破壊６２でき、冷却した鋳型は、鋳造炉から取り出す６４ことができる。シェルは、脱シェル（ｄｅｓｈｅｌｌ）プロセス６６（例えば、シェルの機械的な破壊）で取り出すことができ、中子アッセンブリは、鋳造物品（例えば、最終部品の金属製前駆体）を残すように脱中子（ｄｅｃｏｒｅ）プロセス６８（例えば、化学的プロセス）で取り出すことができる。鋳造物品は、機械加工７０、化学的および／または熱的な処理７２、および被覆７４を行って最終部品を形成できる。
【００２３】
図２は、例示的なプロセスの代替の変形例１００を示し、ここでは、同様の工程は、同様の参照符号で示してある。しかしながら、代替のプロセスは、焼成を予熱から分離している。従って、検査４８の後で、予硬化した鋳型を、続いて鋳造を行う鋳造炉から分離できる非雰囲気炉に移動１０２させる。移動後、非雰囲気炉は、ポンプで真空排気１０４（および／または不活性ガスまたはその混合物などの不活性雰囲気を充填）できる。真空排気後、鋳型は、予熱５６と同様の温度および時間で焼成１０６できる。焼成後、真空を破壊１０８し（あるいは不活性雰囲気を別な方法で排気し）、鋳型を取り出す１１０ことができる。取り出し後、さらなる検査１１２、一時的保管、追加の処理、および同様なものなどを行うことができる。その後、鋳型は、種晶接触１１４でき、鋳造炉へ移動１１６させることができる。ポンプでの真空排気１１８は、ポンプでの真空排気５４と同様とすることができる。予熱１２０は、予熱５６と同様とすることができるか、あるいは、焼成作用が少なくとも大まかに既に生じてしまっているようにより突然とすることができる。
【００２４】
本発明の一つまたは複数の実施態様を説明した。それにもかかわらず、本発明の精神および範囲から逸脱せずにさまざまな変形を行い得ることは理解されるであろう。例えば、原理は、既存のまたは今なお開発されているプロセスの変形として実施でき、これらの場合、これらのプロセスは、実施のパラメータを左右するかあるいは指定するであろう。従って、他の実施態様は、添付の特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の原理に従う第一の鋳型作製プロセスの流れ図である。
【図２】本発明の原理に従う第二の鋳型作製プロセスの流れ図である。
【図１】
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【図２】
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