Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Bauteilen aus einem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff, insbesondere die Her¬ stellung von Gasturbinenbauteilen, mithilfe eines Gießverfahrens. Beim Gießen werden Formen, sogenannte Gussformen, verwendet, wobei die Guss- formen eine Innenkontur aufweisen, die der Außenkontur des herzustellen¬ den Bauteils entspricht. Prinzipiell unterscheidet man bei Gießverfahren solche, die mit verlorenen Gussformen oder Dauergussformen arbeiten. Bei Gießverfahren, die mit verlorenen Gussformen arbeiten, kann mit einer Gussform immer nur ein Bauteil hergestellt werden. Bei Gießverfahren, die mit Dauergussformen arbeiten, können die Gussformen mehrfach verwendet werden. Zu den Gießverfahren, die mit verlorenen Gussformen arbeiten, zählt unter anderem das sogenannte Feingießen. Bei den Gießverfahren, die mit Dauergussformen arbeiten, sei hier exemplarisch auf das Kokillengie¬ ßen verwiesen.

Bei der gusstechnischen Herstellung von Bauteilen aus einem intermetalli¬ schen Titan-Aluminium-Werkstoff wird nach dem Stand der Technik so vorge¬ gangen, dass ein Schmelztiegel mit einem Halbzeug befüllt wird, wobei es sich nach dem Stand der Technik bei dem Halbzeug um Stangen aus dem in¬ termetallischen Werkstoff handelt, die aus Pressungen der metallischen Elemente durch Lichtbogenschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen herge¬ stellt werden. Die Herstellung dieser Halbzeuge und damit die Herstellung des Gussbauteils ist sehr kostenintensiv, wobei die Werkstoffqualität stark von der zur Bereitstellung des Halbzeugs angewandten Schmelztechno¬ logie abhängt. Nach dem Stand der Technik wird das stangenförmige Halb¬ zeug zum Befüllen eines Schmelztiegels funkenerosiv oder durch Wasser¬ strahlschneiden zerkleinert, wobei die in den Schmelztiegel eingefügte Menge des stangenförmigen Halbzeugs auf das Schmelztiegelmaß abgestimmt ist. Hierdurch ergibt sich eine kostenintensive Befüllung der Schmelztie¬ gel bei der Herstellung von Gussbauteilen aus intermetallischen Werkstof¬ fen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Schmelztiegels; b) Bereitstellen eines Halbzeug- Granulats aus einem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff; c) Be- füllen des Schmelztiegels mit dem Halbzeug-Granulat, wobei die Menge des in den Schmelztiegel gefüllten Halbzeug-Granulats der zum Gießen des Bau¬ teil benötigten Menge entspricht; d) Schmelzen des Halbzeug-Granulats aus dem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff in dem Schmelztiegel; e) Bereitstellen einer Gussform; f) Einfüllen der Schmelze in die Gussform; g) Erstarren der Schmelze in der Gussform; h) Herauslösen des Gussbau¬ teils aus der Gussform.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, zum Herstel¬ len eines intermetallischen Gussbauteils ein Halbzeug-Granulat aus einem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff bereitzustellen. Die Granu¬ latform bietet gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Stangen¬ form erhebliche Vorteile. So ist ein Halbzeug in Granulatform flexibler handhabbar. Weiterhin kann ein kontinuierlicher Schmelz- und Gussbetrieb durch Verwendung eines granulatförmigen Halbzeugs etabliert werden. Wei¬ terhin wird im Sinne der Erfindung ein Schmelztiegel derart mit dem Halb¬ zeug-Granulat befüllt, dass die Menge des in den Schmelztiegel gefüllten Halbzeug-Granulats exakt der zum Gießen des Bauteils benötigten Menge entspricht. Die in den Schmelztiegel gefüllte Menge an Halbzeug ist dem¬ nach nicht wie beim Stand der Technik auf das Schmelztiegelmaß, sondern vielmehr auf das herzustellende Bauteil abgestimmt. Hierdurch ergeben sich deutliche Kostenvorteile.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran¬ sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Nachfolgend wird das hier vorliegende Verfahren zum Herstellen von Gussbauteilen, insbesondere von Gasturbinengussbauteilen, in größerem Detail beschrieben.

Bei der gusstechnischen Herstellung eines Bauteils aus einem intermetal¬ lischen Titan-Aluminium-Werkstoff wird so vorgegangen, dass in einem ers¬ ten Schritt ein Schmelztiegel bereitgestellt wird. In einem zweiten Schritt wird sodann ein Halbzeug-Granulat aus einem intermetallischen Ti¬ tan-Aluminium-Werkstoff bereitgestellt.

Bei der Bereitstellung des Halbzeug-Granulats aus dem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff wird so vorgegangen, dass Titanoxid und Alumi¬ niumoxid in einem Reduktionsprozess unter Verwendung von Magnesium und/oder Calcium zu Elementpulvern, nämlich zu Titanpulver und Aluminium- pulver, reduziert werden. Anschließend werden die Reaktionsprodukte Mag- nesiumoxid und/oder Calciumoxid vom Aluminiumpulver sowie Titanpulver entfernt bzw. getrennt, insbesondere ausgesiebt. Das Aluminiumpulver so¬ wie Titanpulver werden dann vermählen und bei einer Temperatur, die un¬ terhalb der Schmelztemperatur von Aluminium sowie Titan liegt, wärmebe¬ handelt. Durch die hiermit verbundene Festkörperreaktion werden das Ti¬ tanpulver und Aluminiumpulver in ein intermetallisches Titan-Aluminium- Granulat (Tix-Alγ-Granulat) überführt.

Die Herstellung eines solchen Halbzeug-Granulats aus einem intermetalli¬ schen Titan-Aluminium-Werkstoff verfügt gegenüber der Bereitstellung der aus dem Stand der Technik bekannten stangenförmigen Halbzeuge über den Vorteil, dass das Halbzeug wesentlich geringere Schwankungen der Legie¬ rungsbestandteile aufweist. Das Halbzeug-Granulat wird ohne die nach dem Stand der Technik erforderlichen Schmelzvorgänge hergestellt, was den Vorteil mit sich bringt, dass eine bei den Schmelzvorgängen stattfindende Abdampfung von Legierungsbestandteilen sowie Reaktionen der Legierungsbe¬ standteile vermieden werden. Weiterhin lässt sich ein granulatförmiges Halbzeug wesentlich einfacher handhaben und weiterverarbeiten als ein stangenförmiges Halbzeug.

Nach dem Bereitstellen des Halbzeug-Granulats aus dem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff wird der bereitgestellte Schmelztiegel mit dem Halbzeug-Granulat befüllt, wobei die Menge des in den Schmelztiegel ge¬ füllten Halbzeug-Granulats exakt der zum Gießen des herzustellenden Bau¬ teils benötigten Menge entspricht.

Nach einem weiteren Aspekt der hier vorliegenden Erfindung wird das Halb¬ zeug-Granulat in oberhalb des Schmelztiegels angeordneten Kästen bereit¬ gehalten. Zum Befüllen des Schmelztiegels wird mindestens einer der Käs¬ ten geöffnet und entleert, wobei dann das Halbzeug-Granulat in den Schmelztiegel gelangt. Nach dem Entleeren eines solchen Kastens kann der¬ selbe unabhängig von der Weiterverarbeitung des Halbzeug-Granulats in Schmelztiegel sowie Gussform neu mit Halbzeug-Granulat befüllt werden. Hierdurch kann die Flexibilität des Gießverfahrens deutlich gesteigert werden.

Nach dem Befüllen des Schmelztiegels mit Halbzeug-Granulat wird das Halb¬ zeug-Granulat aus dem intermetallischen Titan-Aluminium-Werkstoff im Schmelztiegel geschmolzen. Der Schmelztiegel wird auch als Kaltwandtiegel bezeichnet. Das in dem Schmelztiegel geschmolzene Halbzeug-Granulat wird als Schmelze in eine Gussform eingefüllt, wobei die Schmelze in der Guss- form erstarrt und anschließend das Gussbauteil aus der Gussform herausge¬ löst wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet bevorzugt Verwendung bei der Her¬ stellung von Gasturbinenbauteilen, insbesondere bei der Herstellung von Schaufeln für Flugtriebwerke, aus einem intermetallischen Titan- Aluminium-Werkstoff. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Quali¬ tät der gusstechnisch hergestellten Bauteile aus dem Titan-Aluminium- Werkstoff deutlich gesteigert werden. Des weiteren ergibt sich eine er¬ höhte Flexibilität des Gießverfahrens sowie ein Kostenvorteil gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.