Einkristall-Turbinenschaufel-Gießverfahren

Der Prozess beginnt mit der Auswahl des Impfkristalls, der als erste Keimbildungsstelle für das Kristallwachstum dient. Der Impfkristall besteht typischerweise aus einem Material mit einer ähnlichen Kristallstruktur wie das gewünschte Turbinenschaufelmaterial, beispielsweise einer Superlegierung auf Nickelbasis.

Präzisionskeramikformen, auch Einbettmassen genannt, werden im Wachsausschmelzverfahren hergestellt. Die Form ist so konzipiert, dass sie der erforderlichen Form und den erforderlichen Merkmalen der Turbinenschaufel sowie der Wachstumsrichtung des Einkristalls entspricht. Achten Sie besonders auf die Ausrichtung des Saatguts in der Form.

Platzieren Sie den Impfkristall vorsichtig in der Form und installieren Sie alle erforderlichen Anguss- und Zufuhrsysteme, um den Fluss des geschmolzenen Metalls während des Gießvorgangs zu erleichtern.

Hochwertige Superlegierungen auf Nickelbasis, die für die Einkristallzüchtung geeignet sind, werden in einem Vakuuminduktionsofen oder einer ähnlichen Anlage geschmolzen. Anschließend wird das geschmolzene Metall unter kontrollierten Bedingungen in die vorbereitete Form gegossen, um eine gleichmäßige Füllung und Erstarrung zu gewährleisten.

Wenn geschmolzenes Metall erstarrt, bewirkt der Impfkristall, dass die Einkristallstruktur in einer vorgegebenen Richtung wächst. Dieser als gerichtete Erstarrung bezeichnete Prozess stellt sicher, dass die resultierenden Turbinenschaufeln aus Einkristallen ohne Korngrenzen bestehen, wodurch ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Hochtemperaturbeständigkeit verbessert werden.

Nach dem Gießen wird die Form allmählich abgekühlt, um thermische Spannungen zu vermeiden und die Integrität der Einkristallstruktur sicherzustellen. Sobald das Metall vollständig erstarrt ist, wird die Keramikform entfernt und zurück bleiben die komplizierten einkristallinen Turbinenschaufeln.

Gegossene Turbinenschaufeln können nach dem Guss verschiedenen Behandlungen wie Wärmebehandlung, Oberflächenveredelung und Maßprüfung unterzogen werden, um die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit zu erhalten.

Während des gesamten Gießprozesses werden strenge Qualitätskontrollmaßnahmen umgesetzt, um Parameter wie Temperatur, Druck und Kristallorientierung zu überwachen. Auch zerstörungsfreie Prüftechniken können eingesetzt werden, um die Integrität der Einkristallstruktur zu überprüfen und etwaige Fehler oder Unvollkommenheiten zu erkennen.