Ograniczenia technologii form ceramicznych stosowanych przy odlewaniu lotniczych łopatek turbinowych o dużych rozmiarach*
Limitations to investment casting process in production of big aircraft turbine blades
Mechanik nr 01/2015 - Inżynieria materiałowa
STRESZCZENIE: Przedstawiono ograniczenia procesu wytwarzania ceramicznej formy odlewniczej stosowanej przy odlewaniu precyzyjnym łopatek turbiny silników lotniczych o dużym ciągu >200 kN. Komponenty projektowane dla takich silników charakteryzuje obecność głębokich „kieszeni” (pockets) w zamku łopatki w celu zmniejszenia jej masy. Kieszeń jest odtwarzana w ceramicznej formie odlewniczej poprzez nakładanie i suszenie kolejnych warstw ceramicznych. Oceniono przebieg wysychania formy ceramicznej w kieszeniach o różnej głębokości. Analiza danych literaturowych oraz wyników badań własnych pozwoliła ustalić wartości temperatury i wilgotności oraz szybkość przepływu powietrza podczas suszenia. Stwierdzono, że prawidłowo prowadzony proces umożliwia dobre wysuszenie kieszeni formy o głębokości 5, 10 i 15 mm.
SŁOWA KLUCZOWE: technologia wytapianych modeli, odlew precyzyjny, łopatka turbiny, suszenie formy odlewniczej.
ABSTRACT: Acknowledged in the paper are limitations to the investment casting mold manufacturing process used in production of cast airfoil blades installed in the 200 kN plus aircraft engines. Noted for these blades are deep, weight reducing pockets in the blade roots. Root pockets are replicated in ceramic mold by applying and drying consequent ceramic coats. Ceramic molds with the pockets of different depth were examined for drying up progress. Results of the tests carried out on drying process were compared with the relevant data supplied in literature for estimation of the optimum drying process parameters: temperature, humidity and air flow. It was found that mold drying process if performed to properly set process parameters would provide for good drying results of pockets at 5, 10 and 15 mm depth.
KEYWORDS: lost wax casting process, investment casting mold, turbine blade, mold drying process.
BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:
- http://www.enginealliance.com/index.html
- Zielińska M., Sieniawski J., Poręba M. “Microstructure and mechanical properties of high temperature creep resisting superalloy René 77 modified CoAl2O4”. Archives of Materials Science and Engineering 28 (2007) 10: pp. 629÷632.
- Zielińska M., Kubiak K., Sieniawski J. “Surface modification, microstructure and mechanical properties of investment cast superalloys”. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 35 (2009) 1: pp. 55÷62.
- Zielińska M., Yavorska M., Poręba M., Sieniawski J. “Thermal properties of cast nickel based superalloys”. Archives of Materials Science and Engineering 44 (2010) 1: pp. 35÷38.
- Chakrabarti B.K. “Drying conditions and their effect on ceramic shell investment casting process”. Materials Science and Technology 18 (2002) 8: pp. 935÷940.
- Szeliga D., Kubiak K., Cygan R., Ziaja W. “Application of silicon carbide chills in controlling the solidification process of casts made of IN-713C nickel superalloy”. Archives of Foundry Engineering, 12 (2012) 2: pp. 105÷111.
- Szeliga D., Kubiak K., Burbelko A., Cygan R., Ziaja W. “Modelling of grain microstructure of IN-713C castings”. Solid State Phenomena 197 (2013): pp. 83÷88.
- Matysiak H., Ferenc J., Lipiński Z., Grabarz K., Michalski J., Kurzydłowski K.J. „Charakterystyka i kontrola właściwości technologicznych mieszanek ceramicznych do wytworzenia form odlewniczych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych metodą Bridgmana”. Inżynieria Materiałowa 30 (2009) 4: pp. 239÷244.
- Matysiak H., Wiśniewski P., Ferenc-Dominik J., Michalski J., Kurzydłowski K. J. „Badania właściwości reologicznych ceramicznych mas lejnych do odlewania precyzyjnego części turbin lotniczych”. Szkło i Ceramika 62 (2011) 1: pp. 10–11.
