Abstract
Modern single crystal (SX) turbine blades are fabricated by directional solidification using a grain selector. The grain selection process was investigated by numerical simulation and verified by the experiment. A coupled ProCAST and cellular automaton finite element (CAFE) model was used in this study. According to the latest literature data, we designed the grain selector. Simulation confirmed an optimal grain selection efficiency of the applied selector geometry. The obtained experimental results reveal the possibility of stray grain formation in SX castings with a designed selector, in contrast to the simulation results.
Kurzfassung
Moderne einkristalline (SX) Turbinenschaufeln werden durch gerichtete Erstarrung mithilfe eines Kornselektors hergestellt. Der Vorgang der Kornauslese wurde mittels numerischer Simulation untersucht und experimentell überprüft. In dieser Untersuchung kam ein kombiniertes Modell aus ProCAST und zellulären Automaten mit der Finiten-Elemente-Methode (CAFE) zum Einsatz. Den Kornselektor haben wir den jüngsten Daten aus der Literatur entsprechend entwickelt. Die Simulation bestätigte eine optimale Effizienz der Kornauslese bei der zum Einsatz kommenden Selektorgeometrie. Die erzielten experimentellen Ergebnisse zeigen im Gegensatz zu den Simulationsergebnissen bei einem konstruierten Selektor die Möglichkeit der Bildung von Fehlkörnern in SX-Güssen.
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