專利名稱：用于制造鑄造部件的工具、用于制造所述工具的方法以及制造鑄造部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由專利權(quán)利要求1的前序部分限定的鑄造部件的工具。另外，本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求6的前序部分限定的用于制造這種工具的方法，以及如權(quán)利要求11的前序部分限定的用于制造鑄造部件的方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及通過鑄造方法由非鐵熔融金屬制造特別是燃?xì)鉁u輪部件的部件，該金屬特別是鈦鋁合金，特別是具有43-48％重量百分比的形成金屬間相的鋁。在鑄造期間，使用稱為鑄造模具的模具，其中鑄造模具具有與將要制造的部件的外部輪廓相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輪廓。原理上在使用非永久性鑄造模具的鑄造方法和使用永久性鑄造模具的鑄造方法之間形成不同。采用使用非永久性模具的鑄造方法，只有一個(gè)部件通過一個(gè)鑄造模具來制成。采用使用永久性鑄造模具的鑄造方法，鑄造模具可使用一次以上。尤其所謂的精密鑄造是使用非永久性鑄造模具的鑄造方法之一。這對(duì)于作為使用永久性鑄造模具的鑄造方法的一個(gè)實(shí)例的重力鑄造進(jìn)行參考。本發(fā)明特別涉及所謂的精密鑄造。
按照現(xiàn)有技術(shù)，精密鑄造使用由高耐火陶瓷制成的鑄造模具。制造用于緊密鑄造的鑄造模具通常涉及第一步驟，其中對(duì)于隨后將要制造的鑄造部件來說，為模型設(shè)置鑄造模具，其中該模型具有類似于將要制造的鑄造部件的形狀，但具有較大尺寸，使得鑄造材料收縮一定程度。此模型同樣稱為部件蠟?zāi)?。如現(xiàn)有技術(shù)限定那樣，此部件蠟?zāi)Ｗ詈枚啻瓮扛矟{體材料，以及進(jìn)行鋪砂并且如果需要隨后進(jìn)行回填，使得鑄造模具在部件蠟?zāi)Ｈ芑螳@得所謂的緊湊模具和所謂的殼式模具。在部件蠟?zāi)Ｈ刍虼诵纬傻闹?，單件式鑄造模具進(jìn)行焙燒。將要制造的鑄造部件的始終熔融的金屬接著注入最好是熱的鑄造模具中，其中在處理之后，所制造的鑄造部件從鑄造模具中取出。鑄造模具隨后丟棄。
如上所述，按照現(xiàn)有技術(shù)，鑄造模具由添加氧化硅的例如氧化鋁、氧化鋯或氧化釔的高耐熱材料制成。使用現(xiàn)有技術(shù)涂漿方法將適當(dāng)漿體材料分布在部件蠟?zāi)Ｉ稀５?，含有另外的氧化硅的鑄造模具是非反應(yīng)性的，并且在由例如鈦合金或鈦鋁合金的反應(yīng)性非鐵熔融金屬制造鑄造部件過程中造成表面缺陷。這可以造成表面缺陷、尺寸偏差、裂紋和作為將要制造的鑄造部件上形成所謂的收縮空腔。因此公知的現(xiàn)有技術(shù)鑄造模具不適用于反應(yīng)性非鐵熔融金屬。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)這種假設(shè)，這里本發(fā)明涉及形成用于制造鑄造部件的新型工具的問題、用于制造這種工具的方法以及用于制造鑄造部件的方法。
此問題通過如下的工具解決，上面提出的工具還通過專利權(quán)利要求1的特征部分的特征來限定。
按照本發(fā)明，由氧化釔、氧化鎂和氧化鈣制成的鑄造模具存在至少一個(gè)與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的區(qū)域。
按照本發(fā)明的有利的另一變型，鑄造模具具有至少兩層的構(gòu)造，其中第一層形成與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的模具壁區(qū)域，并且第二層形成用于該模具壁區(qū)域的回填穩(wěn)定層。第一層和第二層包括氧化釔、氧化鎂和氧化鈣，其中回填第一層的第二層具有較少的氧化釔，并且比第一層顆粒更加粗糙。
由本發(fā)明提供的用于制造這種工具的方法的特征在于獨(dú)立專利權(quán)利要求6的特征。用于制造鑄造部件的方法限定在專利權(quán)利要求11內(nèi)。


本發(fā)明的優(yōu)選的另一變型來自于從屬權(quán)利要求和以下的說明。現(xiàn)在將根據(jù)附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)例。附圖表示圖1是由本發(fā)明提供的用于燃?xì)鉁u輪葉片和鑄造模具以及通過鑄造制造的燃?xì)鉁u輪葉片的截面圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，這里將更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖1表示鑄造模具10和通過鑄造制成的燃?xì)鉁u輪葉片11的截面圖，其中燃?xì)鉁u輪葉片11包括葉片漿葉和葉片根部13。通過鑄造的燃?xì)鉁u輪葉片11由鑄造模具10圍繞。
該實(shí)例表示具有兩層結(jié)構(gòu)的鑄造模具。鑄造模具的第一層14形成與將要制造的鑄造部件的反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的模具壁區(qū)域。其第二層15形成用于第一層14的回填。
在本發(fā)明的方面中，與燃?xì)鉁u輪葉片11的反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的鑄造模具10的至少第一層14包括氧化釔、氧化鎂和氧化鈣。采用具有這種組分的鑄造模具10，至少在第一層14的區(qū)域內(nèi)避免鑄造模具和反應(yīng)性非鐵熔融金屬之間的反應(yīng)，可以避免將要制造的鑄造部件(即燃?xì)鉁u輪葉片11)上的尺寸偏差和裂紋。
在這里所示的實(shí)例中，鑄造模具10的不僅第一層14而且第二層15包括氧化釔、氧化鎂和氧化鈣。但是，與和將要制造的燃?xì)鉁u輪葉片11的反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的第一層14相比，提供回填的第二層15具有顯著較低的氧化釔。除此之外，第二層15的顆粒更加粗糙，并且具有比第一層14厚的壁。出于成本和制造原因，這特別是有利的。
為了制造鑄造模具，本發(fā)明提出必須為具有與將要制造的鑄造部件大致相同的幾何尺寸的部件蠟?zāi)ＴO(shè)置鑄造模具。部件蠟?zāi)Ｍ扛矟{體材料，其中漿體材料包括水、氧化釔、氧化鎂和氧化鈣。
在這里所示的實(shí)例中，將要制造的鑄造模具10具有兩層。因此，在由本發(fā)明提供的用于制造圖1所示鑄造模具10的方法的第一步驟中，部件蠟?zāi)Ｊ紫茸詈猛扛矟{體材料，其方式是形成鑄造模具的第一層14。隨后第一層14最好多層涂覆第二層15，其中第二層15提供用于第一層14的回填。為了制造第一層14和第二層15，提供適當(dāng)調(diào)整的漿體材料，其中兩種漿體材料包括水、氧化釔、氧化鎂和氧化鈣。但是，與用于形成第一層14的漿體材料相比，用于形成第二層的漿體材料具有較低少的氧化釔含量，并且顆粒更加粗糙。
如上所述，氧化釔和氧化鎂防止將要制造的鑄造部件的非鐵熔融金屬與鑄造模具10不希望的反應(yīng)。和漿體材料的水一起，氧化鎂造成發(fā)熱反應(yīng)，水在此發(fā)熱期間蒸發(fā)。這顯著降低鑄造模具10的層14和15的干燥時(shí)間。漿體材料以類似于混凝土凝固方式凝固。用于鑄造模具的焙燒溫度可以從大約1400℃降低到大約900℃，其中鑄造溫度也是大約900℃。這使得鑄造模具的制造快速、簡(jiǎn)化和成本低。
具有較高氧化釔含量并且顆粒更加細(xì)小的第一層14具有比提供回填的第二層15更薄的壁。薄的第一層14抑止鑄造模具和非鐵熔融金屬之間的不希望的反應(yīng)。第二層15為鑄造模具提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并且為鑄造模具提供使得鑄造模具緩慢冷卻并且具有大約900℃的鑄造溫度的高熱能能力。機(jī)械強(qiáng)度減小由于收縮造成的變形，并且高熱能能力造成其它脆性材料的微觀塑性延展性，使得在部件中不出現(xiàn)裂紋或破碎。
在由本發(fā)明提供的鑄造模具的幫助下，將要制造的制造部件的反應(yīng)性非鐵熔融金屬可以在沒有收縮空腔的情況下固化。鑄造模具可通過所謂離心鑄造填充。特別是使用離心鑄造時(shí)，有利的是使用可通過微波輻射或感應(yīng)耦合加熱的模具。金屬顆粒、特別是金屬網(wǎng)格的金屬結(jié)構(gòu)以及特別是石墨或硅的半傳導(dǎo)和傳導(dǎo)的非金屬可結(jié)合在模具的各層中。
另外，本發(fā)明的目的在于為鑄造模具10提供可變的厚度，特別是在第二層15的區(qū)域內(nèi)。圖1表示與葉片漿片12的區(qū)域相比，第二層15在葉片根部13的區(qū)域內(nèi)具有更大厚度。除此之外，鑄造模具的厚度還可通過使得葉片漿片12頂部處鑄造模具的壁比靠近葉片根部13的下部區(qū)域更薄。這造成非鐵熔融金屬直接固化，并且造成固體-液體界面在葉片根部的區(qū)域內(nèi)結(jié)束。
由本發(fā)明提供的鑄造模具特別是適用于制造由形成金屬間相的鈦鋁合金制成的例如葉片的燃?xì)鉁u輪部件，該合金特別是具有43-48％重量百分比的鋁的鈦鋁合金。為此，鈦鋁熔融合金注入所述的鑄造模具中，其中制造部件在固化之后從鑄造模具中取出。
權(quán)利要求
1.一種通過特別是鈦合金的反應(yīng)性非鐵熔融合金來制造特別是燃?xì)鉁u輪部件的鑄造部件的工具，其中工具形成為鑄造模具，其特征在于，與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的鑄造模具(10)的至少一個(gè)區(qū)域由氧化釔、氧化鎂和氧化鈣制成。
2.如權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于，與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的鑄造模具(10)的至少一個(gè)模具壁區(qū)域由氧化釔、氧化鎂和氧化鈣制成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的工具，其特征在于，鑄造模具具有至少兩層的結(jié)構(gòu)，其中第一層(14)形成與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的模具壁區(qū)域，并且第二層(15)形成用于模具壁區(qū)域的回填穩(wěn)定區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的工具，其特征在于，第一層(14)和第二層(15)包括氧化釔、氧化鎂和氧化鈣，其中回填第一層(14)的第二層(15)具有比第一層少的氧化釔，并且顆粒比第一層更粗糙。
5.如權(quán)利要求3或4所述的工具，其特征在于，第二層(15)具有比第一層(14)厚的壁。
6.一種用于通過特別是鈦合金的反應(yīng)性非鐵熔融金屬來制造特別是燃?xì)鉁u輪部件的鑄造部件的鑄造模具的方法，其特征在于以下步驟a)為具有將要制造的精密鑄造部件的幾何尺寸的部件蠟?zāi)Ｌ峁╄T造模具；b)將部件蠟?zāi)Ｍ扛舶ㄋ⒀趸?、氧化鎂和氧化鈣的漿體材料；c)干燥并且硬化用于鑄造模具的涂層；d)從鑄造模具中取出部件蠟?zāi)！?br> 7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在步驟b)的同時(shí)，漿體材料在部件蠟?zāi)Ｉ戏植荚诙鄬觾?nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，漿體材料在部件蠟?zāi)Ｉ戏植荚诙鄬觾?nèi)，其方式是形成具有兩層構(gòu)造的鑄造模具，其中鑄造模具的第一層形成與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的模具壁區(qū)域，并且鑄造模具的第二層形成回填模具壁區(qū)域的穩(wěn)定層。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，鑄造模具的第一層通過將包括水、氧化釔、氧化鎂、氧化鈣的漿體材料的一個(gè)或多個(gè)層分布在部件蠟?zāi)Ｉ蟻硇纬桑⑶业诙油ㄟ^將包括水、氧化釔、氧化鎂、氧化鈣的漿體材料的一個(gè)或多個(gè)層分布在第一層上來形成。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，用于形成回填第一層的第二層的漿體材料具有比用于形成第一層的漿體材料更加粗糙的顆粒。
11.一種通過特別是鈦合金的反應(yīng)性非鐵熔融金屬來制造特別是燃?xì)鉁u輪部件的鑄造部件的方法，其特征在于以下步驟a)設(shè)置如權(quán)利要求6-10一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的鑄造模具；b)將非鐵熔融金屬填充到鑄造模具中；c)固化鑄造模具中的非鐵熔融金屬；d)從鑄造模具中取出鑄造部件。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，鈦鋁熔融合金填充到鑄造模具中，以便形成燃?xì)鉁u輪部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于由特別是鈦合金的反應(yīng)性非鐵熔融金屬制造特別是燃?xì)鉁u輪部件的鑄造部件的工具，所述工具形成為鑄造模具。按照本發(fā)明，與反應(yīng)性非鐵熔融金屬接觸的鑄造模具(10)的至少一個(gè)區(qū)域包括氧化釔、氧化鎂和氧化鈣。
文檔編號(hào)B22C1/04GK1863621SQ200480029557
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者M·倫克爾, W·斯馬斯利 申請(qǐng)人:G4T 有限責(zé)任公司