借助铸造方法制造的厚壁构件在其厚的区域往往有不良的机械性能，因为与薄壁区相比在这些区域内的凝固速度降低并往往造成不良的机械性能。按照本发明专利技术的方法规定在熔体（４）中插入控制件（７），它们就地提高熔体（４）的凝固速度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种按权利要求1所述的铸造方法和一种按权利要求23所述的铸造的构件。
技术介绍
借助当代用于铸件凝固的仿真和模拟工具，如今已可以良好地掌控复杂的铸造过程。由此可以更好地和有针对性地调整金相组织及性能。对于关键的构件区在铸造过程中可以获得更好的具有高度再现性的机械特性。对于铸件的厚壁区，例如在燃气轮机或汽轮机机匣的法兰部分中，就铸造技术而言难以实现例如在石墨压制时所要求的均匀的球状组织。这源于热能和凝固能量的不良排出。其结果是导致在这些壁厚增大的高负荷构件区内降低机械性能参数。US-PS5314000公开了一种在铸造过程中控制晶粒大小的方法。
技术实现思路
因此本专利技术所要解决的技术问题是要克服上述问题。上述技术问题通过一种按权利要求1所述的铸造方法和一种按权利要求20所述的铸造构件得以解决。在从属权利要求中列举了其他有利的措施，它们可以按有利的方式互相任意组合。附图说明图1表示一种铸模和熔体及控制件；图2表示按照本专利技术方法的工作原理；图3表示一个采用按本专利技术的方法制成的构件；图4表示透平叶片；图5表示燃烧室； 图6表示燃气轮机；以及图7表示汽轮机。具体实施例方式图1表示由铸模10组成的设备1，包括熔体4和至少一个，在这里例如两个控制件7。熔体4被置入到铸模10内。在将熔体4置入到铸模10中之前、期间或之后，插入至少一个、多个，在这里例如为两个控制件7。控制件7尤其用与熔体4一致的材料制造。控制件7的材料同样可以与熔体4是同类的，也就是说，控制件7含有熔体4的全部元素和个别元素有尤其+/-20％和尤其+/-10％的偏差(至少同类的含义是同类或一致)。优选地，控制件7含有熔体4的化学合金元素。在上述这些例子中在控制件7的材料内也可以不存在熔体4的重量份额小的(＜5wt，尤其＜1wt％)元素。优选地，控制件7由熔体4的化学合金元素组成。因此控制件7的熔点可低于、等于或高于熔体4材料的熔点。也就是说控制件7可以是金属、陶瓷或由玻璃制成。可以在控制件7与熔体4产生接触前事先调整好控制件7的温度。这可以根据需要通过加热或冷却实现。同样，可以主动地冷却控制件7，此时冷却剂例如通过控制件7导引，或在一端被置于与至少一个控制件7接触，从而实施强制冷却。控制件7起先尚未熔化。控制件7尤其可以，但非必须，在其与熔体4接触后，在熔体4液相(熔体呈现此状态)期间或在熔体4凝固期间，至少部分或全部熔化。优选地，控制件7最多部分熔化，换句话说，部分控制件7并没有熔化。控制件7不是用与铸模10相同的材料制成，而是要用于附加地排出来自熔体4的热量。因此控制件7也不是铸芯。它的材料在凝固后形成铸造构件13的总体的组成部分。控制件7尤其是一个固态结晶体而并非如在铸造工艺的铸模中那样由一个个泥芯构成(砂模)，泥芯是例如通过胶合剂互相连接的。控制件7例如是一种由许多颗粒组成的烧结体。按照本专利技术的铸造方法也不意味着是一种压铸法，按此方法材料以熔化的或软的材料从外部注入。控制件7可以有相同或不同的大小。控制件7有细长的形状，尤其设计为对称的尤其圆柱状。通过铸造方法制成的构件13可例如是用于飞机或用于发电的汽轮机300、303或燃气轮机100的构件，在这里尤指机匣构件。在这种情况下使用优质钢或镍基、钴基或铁基超级高温合金。图2a、b示意性表示出按照本专利技术铸造方法的工作方式。图2a表示在按照现有技术的铸造方法中构件的例如长方六面体形状的壁部分。单位时间排出的热能dQ/dt在这里用 表示。尤其在有大宽度b的厚壁构件中，直至熔体4冷却，亦即 要持续很长的时间。图2b表示了在按本专利技术的铸造方法中相应的壁部分，其中，在熔体4内例如存在一个控制件7。由于控制件7就熔点而言具有较低的温度，所以控制件7吸纳热量，或控制件7甚至在熔化时它还从熔体4提取熔化能量。由此提高熔体4的冷却速度，也就是 显著增大。从而防止在较厚的区域和厚的构件内产生较缓慢的凝固，这往往会导致石墨退化或多孔性和缩孔。通过在熔体4内插入控制件7，尤其在灰铸铁铸件的情况下达到例如均匀的球状石墨生成。宽度b，亦即熔体4的延展尺寸，可以说被分成了两个较小的宽度b1、b2(b1+b2＝b)，以及在这些薄的宽度内，显示出薄壁(b1、b2)的壁具有期望的冷却特性。图3表示一种按照本专利技术铸造的构件13。构件13由熔体4组成以及有一些被凝固的熔体4围绕的控制件7。在这里控制件7例如置入在构件13的厚壁区16内。这些厚壁区16例如是机匣构件的法兰。在本文中，“厚”的含义是壁厚至少为200mm。优选地，将控制件7插入到在法兰16内以后将加工为孔19的地方，也就是说被切除材料的地方。因此降低因控制件7连接不佳或熔化不充分而在构件内带来缺陷的危险，因为这些区域在以后的构件加工时反正是要切除的。控制件7不是铸模10的一部分以及它们可例如是金属，但也可以是陶瓷或玻璃类的。图4表示涡轮机的工作叶片120或导向叶片130的透视图，它沿纵轴线121延伸。涡轮机可以是飞机或发电用的电站的燃气轮机、汽轮机或压缩机。叶片120、130沿纵轴线121彼此相继地具有固定区400、与之邻接的叶片平台403以及叶身406。作为导向叶片130，叶片130在其叶片顶端415可以有另一个平台(图中没有表示)。在固定区400内构成叶根183，其例如有厚壁区16，它用于将叶片120、130固定在轴或盘上(图中没有表示)。叶根183例如设计为锤头状。也可以不同地设计为枞树形或燕尾形叶根。叶片120、130具有用于在叶身406上流过的介质的流入边409和流出边412。在传统的叶片120、130中叶片120、130的所有区域400、403、406例如均使用实心的金属材料，尤其超级高温合金。例如由EP1204776B1、EP1306454、EP1319729A1、WO99/67435或WO00/44949已知这类超级高温合金；这些文献是本本申请公开内容的一部分。在这里，叶片120、130可通过还借助定向凝固的铸造法、通过锻造法、通过铣削法或这些方法组的合制成。将具有单晶结构或多晶结构的工件用作一些机器的构件，这些机器在运行时遭受高的机械、热和/或化学负荷。这种单晶工件的制造例如通过熔体的定向凝固完成。在这里涉及铸造方法，按此方法液态的金属合金定向凝固为单晶结构，亦即单晶工件。其中树枝状晶体沿热流定向，以及，或构成一种条状晶体结构(柱状的，亦即沿工件的全长延伸的晶粒，以及在这里按一般的习惯用语称为定向凝固的晶粒)，或构成一种单晶结构，亦即整个工件由唯一一种晶体组成。在此方法中必须避免转变为球状(多晶的)凝固，因为通过不定向生长必然构成横向和纵向的晶界，它们使定向凝固或单晶构件的良好特性消失。因此，若笼统地谈论定向凝固组织，则既指没有晶界或最多有小角度晶界的单晶体，也指条状晶体结构，它们虽然有纵向延伸的晶界，但没有横向晶界。对于上述第二种晶体结构人们还称其为定向凝固组织(directionally solidified structures)。这些方法由US-PS6024792和EP0892090A1已知；这些文献是本申请公开内容的一部分。叶片120、130同样可以有防腐或防氧化的镀层(MCrAlX；其中M是元素组铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铸造方法，其中，将熔体（４）围绕至少一个未熔化的控制件（７）置入或将至少一个尚未熔化的控制件（７）插入到熔体（４）内，控制件附加地提取熔体（４）冷却时散发的热量（Ｑ），在此过程中所述至少一个控制件（７）的材料成为通过此铸造方法制成的构件整体的组成部分，其特征在于，所述控制件（７）已插入或被插入在所述熔体（４）的一个相当于用此熔体（４）制造的构件（１３）的厚壁区（１６）的区域内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-11-19 04027556.21.一种铸造方法，其中，将熔体(4)围绕至少一个未熔化的控制件(7)置入或将至少一个尚未熔化的控制件(7)插入到熔体(4)内，控制件附加地提取熔体(4)冷却时散发的热量(Q)，在此过程中所述至少一个控制件(7)的材料成为通过此铸造方法制成的构件整体的组成部分，其特征在于，所述控制件(7)已插入或被插入在所述熔体(4)的一个相当于用此熔体(4)制造的构件(13)的厚壁区(16)的区域内。2.一种铸造方法，其中，将熔体(4)围绕至少一个未熔化的控制件(7)置入或将至少一个尚未熔化的控制件(7)插入到熔体(4)内，控制件附加地提取熔体(4)冷却时散发的热量(Q)，在此过程中所述至少一个控制件(7)的材料成为通过此铸造方法制成的构件整体的组成部分，其特征在于，将所述控制件(7)插入到所述熔体(4)中的在该熔体(4)凝固后在对构件(13)后续加工时在用熔体(4)制成的该构件(13)中被切除材料的地方。3.一种铸造方法，其中，将熔体(4)围绕至少一个未熔化的控制件(7)置入或将至少一个尚未熔化的控制件(7)插入到熔体(4)内，所述控制件附加地提取熔体(4)冷却时散发的热量(Q)，在此过程中所述至少一个控制件(7)的材料成为通过此铸造方法制成的构件整体的组成部分，其特征在于，在所述熔体(4)仍是液态和/或在该熔体(4)凝固期间，所述控制件(7)最多部分熔化。4.按照权利要求1、2或3所述的铸造方法，其特征在于，在所述熔体(4)仍是液态和/或在该熔体(4)凝固期间，所述控制件(7)至少部分熔化。5.按照权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，所述控制件(7)不熔化。6.按照权利要求1、2或4所述的铸造方法，其特征在于，在所述熔体(4)仍是液态和/或在该熔体(4)凝固期间，所述控制件(7)完全熔化。7.按照权利要求1或2所述的铸造方法，其特征在于，在所述熔体(4)仍是液态和/或在该熔体(4)凝固期间，所述控制件(7)最多部分熔化。8.按照权利要求1至7中任一项所述的铸造方法，其特征在于，将所述熔体(4)置入到铸模(10)中；以及，所述控制件(7)的材料与该铸模(10)的材料不同。9.按照权利要求1至8中任一项中所述的铸...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬詹森，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[]
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