Gietproces voor turbinebladen met één kristal

Het proces begint met de selectie van het entkristal, dat dient als de initiële kiemplaats voor kristalgroei. Het kiemkristal wordt doorgaans gemaakt van een materiaal met een kristalstructuur die vergelijkbaar is met het gewenste materiaal van de turbineschoep, zoals een superlegering op nikkelbasis.

Precisie-keramische mallen, ook wel investeringsmallen genoemd, worden vervaardigd met behulp van de verloren was-gietmethode. De mal is ontworpen om tegemoet te komen aan de vereiste vorm en kenmerken van het turbineblad, evenals aan de groeirichting van het monokristal. Besteed speciale aandacht aan de oriëntatie van het zaad in de mal.

Plaats het zaadkristal voorzichtig in de mal en installeer eventuele noodzakelijke poort- en toevoersystemen om de stroom van gesmolten metaal tijdens het gietproces te vergemakkelijken.

Hoogwaardige superlegeringen op nikkelbasis die geschikt zijn voor de groei van één kristal worden gesmolten in een vacuüminductieoven of soortgelijke apparatuur. Het gesmolten metaal wordt vervolgens onder gecontroleerde omstandigheden in de voorbereide mal gegoten, waardoor een gelijkmatige vulling en stolling wordt gegarandeerd.

Terwijl gesmolten metaal stolt, zorgt het kiemkristal ervoor dat de enkele kristalstructuur in een vooraf bepaalde richting groeit. Dit proces, directionele stolling genoemd, zorgt ervoor dat de resulterende turbinebladen zijn samengesteld uit enkele kristallen zonder korrelgrenzen, waardoor hun mechanische eigenschappen en weerstand tegen hoge temperaturen worden verbeterd.

Na het gieten wordt de mal geleidelijk afgekoeld om thermische spanning te voorkomen en de integriteit van de monokristalstructuur te garanderen. Zodra het metaal volledig is gestold, wordt de keramische mal verwijderd, waardoor de ingewikkelde, uit één kristal bestaande turbinebladen achterblijven.

Gegoten turbinebladen kunnen verschillende nagietbehandelingen ondergaan, zoals warmtebehandeling, oppervlakteafwerking en maatinspectie om de vereiste mechanische eigenschappen, oppervlaktekwaliteit en maatnauwkeurigheid te verkrijgen.

Gedurende het hele gietproces worden strenge kwaliteitscontrolemaatregelen geïmplementeerd om parameters zoals temperatuur, druk en kristaloriëntatie te bewaken. Niet-destructieve testtechnieken kunnen ook worden gebruikt om de integriteit van de monokristalstructuur te verifiëren en eventuele gebreken of onvolkomenheden op te sporen.