Moderne Vakuum-Feingussschmelzöfen und -verfahren

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GP 11/2013
Forschung

Die Herstellung von komplexen Bauteilen im Vakuum-Feingießverfahren hat zu erhöhten Anforderungen an die benötigte Ausrüstung sowie die angewendeten Verfahren geführt. Hochautomatisierte Verarbeitung und sichere Abläufe, wie etwa verbesserte Erstarrungsbedingungen, sind zwingend notwendig für eine hohe Prozesseffizienz und Produktqualität. Die hier vorgestellte neue Ofenserie des Typs VIM-IC ist für die Herstellung von hochentwickelten Gussteilen für Flugzeugturbinen und stationäre Gasturbinen konzipiert. Die Ausrüstung zur Produktion dieser Bauteile muss ausreichend qualifiziert sein, um die notwendige Produktqualitätunter effektiven Prozessbedingungen zu gewährleisten.
Insbesondere die Herstellung von großen, gerichtet erstarrten (DS) und einkristallinen Bauteilen (SC) ist heute im Wandel begriffen. Das am häufigsten zur Herstellung von DS- bzw. SC-Bauteilen angewendete Verfahren ist der Bridgman-Prozess. Langsame Abzugsgeschwindigkeiten und hohe Ausschussraten begrenzen jedoch dessen ökonomische Attraktivität. Modifizierte Verfahren zur Herstellung von DS- bzw. SC-Gussteilen mit verbessertem Wärmeaustausch, wie z. B. die Verfahren mit zentralem Baffle mit Wärmesenke (engl.: Central Baffle with heat sink – CB & HS) oder die Flüssigmetallkühlung (LMC) werden vorgestellt.
Zum Schmelzen von reaktiven Werkstoffen wie Titan und seinen Legierungen müssen Kaltwandinduktionstiegelöfen verwendet werden. Durch diese Ausrüstung zum Schmelzen und Gießen eröffnen sich erweiterte Anwendungsmöglichkeiten für neue Legierungsgruppen wie beispielsweise Titan-Aluminide. Medizinische Anwendungen, Golfschläger und Turboladerräder für Dieselmotoren sowie Nebenräder für Notstromaggregate (APU) sind typische Produkte dieser Technologie. Advanced Vacuum Precision Casting Furnaces and Processes
The production of complex parts by the vacuum investment casting process has led to increased demands on equipment and processes. Highly automated machines and simple operation as well as improved solidification conditions are a must to achieve the required process efficiency and product quality. The new VIM-IC furnace series typically used for the production of advanced cast parts for aircraft engines and industrial gas turbines will be presented. Beside the equipment, the processes for the production of these parts must also be improved to meet the required product quality under efficient process conditions.
Particularly the production of large directionally solidified (DS) and single crystal (SC) structures is today’s challenge. The process mainly used for the production of large DS/SC-components is the Bridgman Process. Slow with drawal rates and high scrap rates considerably limit the economics of the Bridgman process. Advanced DS/SC processes with an improved heat extraction like the Central Baffle with Heat Sink (CB & HS) and the Liquid Metal Cooling (LMC) processes will be discussed.
For melting and casting of reactive alloys like titanium and its alloys a cold wall induction furnace must be used. Along with this melting and casting equipment, new alloys like titanium-aluminide open a wide range of applications. Medical applications, golf clubs and turbocharger wheels for diesel engines or hot end wheels for Auxiliary Power Units (APU) are possible products for this casting technique. RUBRIK: TECHNIK

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