制造用于铸造的型芯中的改进特征部的方法技术

技术编号:19392797 阅读:21 留言:0更新日期:2018-11-10 03:30
本发明专利技术涉及一种硬质工具构型(28)以及制造用于铸造的型芯中的改进的精细后缘特征部的方法。硬质工具构型(28)包括至少第一平台(10)和第二平台(12)。硬质工具构型(28)还包括可拆卸地附接至第一平台(10)和第二平台(12)中的至少一者的多个可拆卸的耙元件(14)的第一端部(22)。硬质工具构型(28)还包括在第一平台(10)的面向中心侧(16)与第二平台(12)的面向中心侧(16)之间的间隔中的内模几何结构(18)。

Method for manufacturing improved feature part in casting core

The invention relates to a rigid tool configuration (28) and a method for manufacturing an improved fine trailing edge feature part in a core for casting. The rigid tool configuration (28) includes at least the first platform (10) and the second platform (12). The hard tool configuration (28) also includes a first end (22) of a plurality of removable rake elements (14) detachably attached to at least one of the first platform (10) and the second platform (12). The rigid tool configuration (28) also includes an internal model geometry structure (18) in the interval between the center-facing side (16) of the first platform (10) and the center-facing side (16) of the second platform (12).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造用于铸造的型芯中的改进特征部的方法
技术介绍
1.
本专利技术涉及一种制造用于铸造的型芯中的改进特征部的方法。2.相关技术描述在燃气涡轮发动机中,从压缩机部分排出的压缩空气和从燃料源引入的燃料混合在一起并在燃烧部分中燃烧,从而产生限定高温工作气体的燃烧产物。工作气体被引导通过发动机的涡轮部分中的热气路径,在热气路径中,工作气体膨胀以使涡轮转子旋转。涡轮转子可以连接至发电机,其中,涡轮转子的旋转可以用于在发电机中发电。鉴于现代发动机中实现的高压比和高发动机点火温度,某些部件——例如翼型件,例如涡轮部分内的固定叶片和旋转叶片——必须用冷却流体——例如从压缩机部分中的压缩机排出的空气——冷却以防止部件过热。涡轮翼型件的有效冷却需要将相对较冷的空气输送到关键区域,例如沿着涡轮叶片或固定叶片的后缘。相关联的冷却孔例如可以在翼型件内的上游压力相对较高的腔与涡轮叶片的外表面中的一者之间延伸。叶片腔通常相对于机器的转子和定子沿径向方向延伸。翼型件通常包括内部冷却通道,其从压力侧壁和吸力侧壁除去热量以最小化热应力。为了最小化从压缩机转移的用于冷却的冷却剂空气的量,基于传热率实现高冷却效率是重要的设计考虑因素。然而,燃气涡轮翼型件的相对较窄的后缘部分可以包括例如高达总翼型件外部表面面积的大约三分之一。为了气动效率,后缘做得相对较薄。因此,随着后缘在彼此相对靠近的两个相对的壁表面上接收热量输入,需要相对较高的冷却剂流量以提供必要的热传递速率用以保持机械完整性。制造涡轮翼型件的当前方法,例如电力工业中的那些方法,包括提供用于铸造过程的型芯。用于铸造——通常为熔模铸造——的型芯涉及对模腔的填充,其中考虑到处理期间过量的模具填充以及消除截留的气泡而使模腔微微打开。此处理导致烧制部件上的过多的飞边(flash),这需要大量的清理工作(去飞边),并且占整个型芯成本的很大一部分。某些部件设计可以包括双壁结构,其中,两个金属区域被中空空间隔开,如通常可用于燃气涡轮发动机的内部冷却热气体路径部件。在横截面中,部件包括围绕内杆(壁)的外管壁,由此于其间限定出开放容积。金属合金部件可以使用空心陶瓷型芯铸造。当部件在外部铸造壳体内被铸造时,陶瓷型芯限定开放容积的形状。形成陶瓷型芯需要首先产生可消耗预制件或内模几何结构。然后将蜡制预制件放入模具中,并在预制件周围注入陶瓷浆料。将陶瓷浆料干燥至生坯状态(greenstate),然后从模具中取出并放入用于烧制生坯的炉中以形成陶瓷型芯。陶瓷模具通常难以生产并且由于干燥但未烧制的陶瓷浆料的生坯强度较低而易于变形、破裂和产率低,并且一旦蜡制预制件熔化,陶瓷模具在其内表面上保持无支撑。随着后缘变得更进一步改进和基于精细特征部,由于越来越多的小特征部,这种除去过多飞边的问题进一步恶化。目前的制造方法涉及硅树脂基模具材料的两个表面的封闭,其限定型芯的整个表面几何结构。两个较弱的模具部件可能会发生错位。清理型芯的成本可能高达生产型芯的成本的百分之五十。尽管在一些情况下,CNC铣削可用于一般的型芯表面清理,但是对改进特征部而言,通常手动进行型芯清理。CNC铣削通常不能成功清理非常精细的特征部。图4示出了具有改进后缘的型芯的示例。与手动清理精细特征部相关的另一个负面影响是由于操作员错误导致的良好型芯的固有损耗。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中,用于制造用于铸造工艺的陶瓷型芯中的改进特征部的硬质工具构型包括:第一平台,其包括面向中心侧;第二平台,其包括面向中心侧,其中,第二平台大致与第一平台相对;多个可拆卸的耙元件,其包括第一端部和第二端部,其中,第一端部可拆卸地附接至第一平台和/或第二平台的面向中心侧;以及在第一平台的面向中心侧和第二平台的面向中心侧之间的间隔中的内模几何结构。在本专利技术的另一方面中,一种制造用于铸造工艺的陶瓷型芯中的改进特征部的方法包括以下步骤:提供包括第一平台和第二平台的硬质工具构型,每个平台具有面向中心侧;将多个可拆卸的耙元件的第一端部可拆卸地附接至第一平台和/或第二平台的面向中心侧,其中,所述多个可拆卸的耙元件包括第一端部和第二端部;将第一平台的面向中心侧放置成面向第二平台的面向中心侧16,并且二者间隔开;在第一平台和第二平台之间的间隔中形成内模几何结构;朝向内模几何结构移动第一平台和/或第二平台,直到所述多个可拆卸的耙元件的第二端部延伸穿过并穿出内模几何结构;将浆料注入内模几何结构中;固化浆料;沿远离和离开内模几何结构的方向升高第一平台和/或第二平台;以及去除处于生坯状态的固化浆料。附图说明借助附图更详细地示出了本专利技术。附图示出了优选的构造并且不限制本专利技术的范围。图1是本专利技术的示例性实施方式的工具装置的侧视图;图2是本专利技术的示例性实施方式的注浆之后的工具装置的侧视图;图3是本专利技术的示例性实施方式的工具装置的抽出状态的侧视图;图4是本专利技术的示例性实施方式的工具装置的侧视图;图5是本专利技术的示例性实施方式的接合的工具装置的侧视图;图6是本专利技术的示例性实施方式的注浆之后的工具装置的侧视图;图7是在固化后本专利技术的示例性实施方式去除模具后的工具装置的侧视图;图8是本专利技术的示例性实施方式的工具装置的抽出件的侧视图;图9是用于熔模铸造的型芯的后缘部分的实施方式的正视图;以及图10是本专利技术的示例性实施方式的多个可移除的耙元件的立体图。具体实施方式在下面对优选实施方式的详细描述中,参照了附图,附图形成详细描述的一部分,并且通过说明而非限制的方式示出了可以实施本专利技术的具体实施方式。应该理解的是,可以使用其他实施方式,并且可以在不背离本专利技术的主旨和范围的情况下进行改变。广义上,本专利技术的实施方式提供了一种硬质工具构型和在用于铸造的型芯中制造改进的精细后缘特征部的方法。硬质工具构型至少包括至少第一平台和第二平台。硬质工具构型还包括可拆卸地附接至第一平台和第二平台中的至少一者的多个可拆卸的耙元件的第一端部。硬质工具构型还包括在第一平台的面向中心侧和第二平台的面向中心侧之间的间隔中的内模几何结构。随着涡轮叶片上的后缘变得更进一步改进和基于精细特征部,这些翼型件的制造和所涉及的成本变得更加重要。生产叶片可能需要首先生产模具。在更传统的模具中,模腔微微打开,多余的模具填充物和截留的气泡可以从模腔排出。最后烧制部件,而烧制的部件产生过多的飞边。模具的烧制部件上的过多的飞边需要大量的清理工作(去飞边),并且占整个型芯成本的很大一部分。由于叶片的更进一步改进的后缘中越来越多的小特征部,过多的飞边变得更严重。零清理或接近零清理后置处理的飞边较少的后缘是理想的。本专利技术的实施方式提供了一种制造方法,其可以允许减少型芯的飞边和清理后置处理工作。下面使用涡轮叶片和翼型件作为该方法的示例;然而,该方法可用于需要沿着用于铸造目的的型芯的精细特征部的任何部件。涡轮叶片可以是发电行业内的。下面提到的方法和工具组件可以与以待产生的部件的3D计算机模型开始的过程相结合。基于模型产生固体表面,基于固体表面可以产生柔性模具,使用柔性模具与第二配合柔性模具来形成模腔。该柔性模具由机加工的基础工具产生,其大致相当于待产生型芯的表面几何结构的百分之五十。通过这样的工具,可以产生柔性压铸模具。为了形成模腔,可以将基础工具的产生第二柔性压铸模具的后半部分与第本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种硬质工具构型,所述硬质工具构型用于制造用于铸造工艺的陶瓷型芯中的改进特征部,包括:第一平台(10),所述第一平台(10)包括面向中心侧(16);第二平台(12),所述第二平台(12)包括面向中心侧(16),其中,所述第二平台(12)大致与所述第一平台(10)相对;多个可拆卸的耙元件(14),所述多个可拆卸的耙元件(14)包括第一端部(22)和第二端部(24),其中,所述第一端部(22)可拆卸地附接至所述第一平台(10)的所述面向中心侧(16)和/或所述第二平台(12)的所述面向中心侧(16);以及内模几何结构(18),所述内模几何结构(18)位于所述第一平台(10)的所述面向中心侧(16)与所述第二平台(12)的所述面向中心侧(16)之间的间隔中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硬质工具构型,所述硬质工具构型用于制造用于铸造工艺的陶瓷型芯中的改进特征部,包括:第一平台(10),所述第一平台(10)包括面向中心侧(16);第二平台(12),所述第二平台(12)包括面向中心侧(16),其中,所述第二平台(12)大致与所述第一平台(10)相对;多个可拆卸的耙元件(14),所述多个可拆卸的耙元件(14)包括第一端部(22)和第二端部(24),其中,所述第一端部(22)可拆卸地附接至所述第一平台(10)的所述面向中心侧(16)和/或所述第二平台(12)的所述面向中心侧(16);以及内模几何结构(18),所述内模几何结构(18)位于所述第一平台(10)的所述面向中心侧(16)与所述第二平台(12)的所述面向中心侧(16)之间的间隔中。2.根据权利要求1所述的硬质工具构型,还包括所述多个可拆卸的耙状元件(14)的表面上的涂层。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的硬质工具构型,其中,防释放涂层厚度在约50微米或更少的范围内。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的硬质工具构型,其中,所述多个可拆卸的耙元件(14)可拆卸地附接至所述第一平台(10)和所述第二平台(12)中的一者,并且相对的第一平台(10)或所述第二平台(12)包括用于接合所述多个可拆卸的耙元件(14)的密封表面(30)。5.一种制造用于铸造工艺的陶瓷型芯中的改进特征部的方法,所述方法包括以下步骤:提供包括第一平台(10)和第二平台(12)的硬质工具构型,每个平台具有面向中心侧(16);将多个可拆卸的耙元件(14)的第一端部(22)可拆卸地附接至所述第一平台(10)的所述面向中心侧(16)和/或所述第二平台(12)的所述面向中心侧(16),其中,所述多个可拆卸的耙元件(14)包括所述第一端部(22)...

【专利技术属性】
技术研发人员:加里·B·梅里尔罗伊·埃金斯
申请(专利权)人:西门子股份公司精密系统有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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