使用铸造来制造多个喷嘴扇区的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用失蜡铸造技术制造多个单晶导向叶片扇区的方法，每个单晶导向叶片扇区至少包括在两个平台之间延伸的第一叶片。该方法涉及将熔融金属倒入绕轴线(A)分束的多个陶瓷模具(100)中，以及在包括辐射加热元件的锅炉中对倒入的金属进行受控凝固，该辐射加热元件构造成绕集群定位，在受控凝固的过程中，金属的凝固前沿在每个模具内沿平行于集群轴线的方向(D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用铸造来制造多个喷嘴扇区的方法


[0001]本专利技术涉及通过铸造来制造金属涡轮机械部件的方法的一般领域。更具体地，它涉及一种制造多个单晶体喷嘴扇区的方法，每个单晶体喷嘴扇区都包括至少一个在两个平台之间延伸的叶片。

技术介绍

[0002]在某些应用、特别是在飞行器的涡轮机械中，需要具有受控单晶体结构的金属或金属合金部件。例如，在飞行器的涡轮机械喷嘴中，由于叶片经受高温和离心力的作用，叶片必须承受相当大的热机械应力。形成这些叶片的金属合金中的受控单晶体结构限制了这些应力的影响。
[0003]已知有失蜡铸造方法来生产这种类型的金属部件。在这种方法中，以一种本身已知的方式，首先创建待制造部件的蜡模型，绕该模型形成陶瓷外壳作为模具。然后将熔融金属铸造到模具中，且在移除模具后金属的定向凝固产生模制部件。该方法有利于制造具有复杂形状的金属部件，并通过使用诸如单晶体晶粒供应器来生产具有单晶体结构的部件，该单晶体晶粒供应器比如是籽晶或晶粒选择管道等。
[0004]通过这种方法制造飞行器的涡轮机械喷嘴扇区是已知的。例如，图1示出了单叶片喷嘴扇区1。例如，图2示出了双叶片喷嘴扇区2。喷嘴扇区通常包括一个或多个叶片3，该叶片3在界定了气流的流动路径的两个平台4之间延伸。由于它们的形状复杂，并且为了获得单晶体部件，通常需要制造包括诸如晶粒供应管道的陶瓷模具，该晶粒供应管道将单晶体晶粒供应装置连接到模具空腔的不同部分，并特别地连接到旨在形成(一个或多个)喷嘴扇区叶片的部分。
[0005]图3示出了用于制造如图2的双叶片喷嘴扇区2的模具5的内部容积的视图，该模具5包括在此容纳单晶体籽晶的晶粒供应装置6，该单晶体籽晶与旨在通过晶粒供应管道8形成叶片3的模具空腔的部分7连接。
[0006]尽管有这些装置，寄生晶粒仍然存在，特别是在图3的标识区域9上的喷嘴叶片处，并且部件的报废率很高。此外，在金属的凝固后，需要进一步进行耗时且高成本的机加工，以移除诸如在叶片的的前缘等关键部分处的晶粒供应管道。因此，需要一种不存在上述缺点的制造单晶体喷嘴扇区的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及一种制造多个单晶体喷嘴扇区的方法，每个单晶体喷嘴扇区至少包括在两个平台之间延伸的第一叶片，该方法包括将熔融金属铸造到绕轴线布置在集群中的多个陶瓷模具中，以及在包括辐射加热元件的锅炉中进行铸造金属的定向凝固，该辐射加热元件构造成绕集群布置，在定向凝固期间，金属的凝固前沿在每个模具中沿平行于集群轴线的方向前进，其中每个模具包括：第一外壳，该第一外壳界定用于模制喷嘴扇区的第一空腔，第一空腔具有形成喷
嘴扇区的平台的若干部分、以及形成具有相对于集群轴线的外侧的第一叶片的部分，该集群轴线与第一叶片的抽吸侧相对应，第一边缘和第二边缘分别对应于第一叶片的前缘和后缘，第一边缘相对于凝固前沿的前进方向位于第二边缘的上游，以及单晶体晶粒供应装置，该单晶体晶粒供应装置通过两个供应管道与在其上游的形成喷嘴扇区的平台的第一空腔的部分连接，其特点在于，每个模具还包括第二外壳，该第二外壳与第一外壳分离，并相对于凝固前沿的前进方向位于第一外壳的上游，第二外壳界定用于模制与晶粒供应装置连接的伪叶片的第二空腔，第二空腔具有与伪叶片的抽吸侧相对应的侧部，该伪叶片与第一空腔的外侧平行。
[0008]在整个公开内容中，术语“外壳”是指模具的陶瓷包封部，而空腔用于指金属可以铸造在其中的模具的内部容积。
[0009]根据本专利技术的方法与现有技术的方法的区别特别在于使用了具有空腔的模具，该空腔用于铸造伪叶片。在铸造金属的定向凝固期间，这些伪叶片的存在对每个喷嘴扇区、特别是对其(一个或多个)叶片形成了热辐射屏蔽。第一外壳和第二外壳之间的分离防止了它们之间形成热桥。特别是如上所述的特征(用于铸造伪叶片的第二外壳，以及第一外壳和第二外壳的分离)，因此其结果是大大减少了寄生晶粒的形成以及报废的部件数量。
[0010]在一个实施例中，每个伪叶片可以是独立的，即不与平台连接。
[0011]在示例实施例中，每个第一空腔的形成第一叶片的部分可以只与所述空腔中形成平台的部分连通。
[0012]在示例实施例中，如果需要的话，每个模具可以没有在晶粒供应装置和形成第一叶片的部分之间、以及在晶粒供应装置和第二叶片之间的晶粒供应管道。
[0013]在示例实施例中，每个伪叶片的形状可类似于弯曲的条带。这种形状产生了减小质量的伪叶片，该减小质量的伪叶片保留了对集群的质量和强度影响很小的热屏蔽功能。
[0014]在示例实施例中，每个伪叶片都可包括压力侧的部分，以便每个第二外壳形成延伸到集群的内部的凸部。例如，绕该凸部形成的外壳可用来固定集群内的隔热材料。
[0015]在示例实施例中，在定向凝固期间，可将隔热材料放置在集群内部，该隔热材料被保持在第二外壳的至少一个凸部上。这种隔热材料的存在提高了定向凝固期间的温度均匀性，提供了更稳定的凝固前沿，并因此进一步减少了寄生晶粒的出现。隔热材料可以是碳毡。
[0016]在示例实施例中，每个模具还可包括具有三角形形状的供应空腔，供应管道和单晶体晶粒供应装置在供应空腔的顶部处与所述空腔连接，第二空腔在其位于两个供应管道之间的侧部处与供应空腔连接。
[0017]在示例性实施例中，连结部可将供应空腔与第二空腔连接，所述连结部具有至少为12毫米的长度。
[0018]在示例实施例中，每个喷嘴扇区还可包括第二叶片，第一空腔的形成该第二叶片的部分相对于凝固前沿的前进方向位于第一空腔的形成第一叶片的部分的下游。该布置允许用于双叶片喷嘴扇区的制造。
[0019]在示例实施例中，每个晶粒供应装置都可包括其中存在单晶体籽晶的壳体。
[0020]在示例实施例中，集群可包括四至十二个陶瓷模具，例如六个陶瓷模具。
附图说明
[0021]通过参照附图的以下描述，本专利技术的其它特征和优点会显而易见，这些附图示出其非限制性的示例实施例。在附图中：
[0022][图1]图1示出了单叶片喷嘴扇区的示例。
[0023][图2]图2示出了双叶片喷嘴扇区。
[0024][图3]图3示出了在现有技术的方法中用于制造双叶片喷嘴扇区的模具。
[0025][图4]图4示出了包括多个模具的集群，该模具用于在根据本专利技术的方法中制造双叶片喷嘴扇区。
[0026][图5]图5示出了图4中的集群的模具的立体图。
[0027][图6]图6示出了图5中的模具的细节前视图。
[0028][图7]图7示出了图5中的模具的细节后视图。
[0029][图8]图8示出了图6在第二空腔处的放大图。
[0030][图9]图9示出了图5中的模具的放大侧视图。
[0031][图10]图10示出了沿图6中标识的平面X的剖视图。
[0032][图11]图11示出了根据本专利技术的实施例的用于制造多个喷嘴扇区的方法的主要步骤。
[0033][图12]图12示出了在锅炉中集群的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造多个单晶体喷嘴扇区(1；2)的方法，每个单晶体喷嘴扇区(1；2)至少包括在两个平台(4)之间延伸的第一叶片(3)，所述方法包括(S1)将熔融金属铸造到绕轴线(A)分布在集群(10)中的多个陶瓷模具(100)中，以及(S2)在包括辐射加热元件(210)的锅炉(200)中进行所述铸造金属的定向凝固，所述辐射加热元件构造成绕所述集群布置，在定向凝固期间，所述金属的凝固前沿在每个模具中沿平行于所述集群轴线的方向(D
S
)前进，其中每个模具包括：第一外壳(110a)，所述第一外壳界定用于模制喷嘴扇区的第一空腔(110)，所述第一空腔具有形成所述喷嘴扇区的所述平台(4)的若干部分(111)、以及形成具有相对于所述集群轴线(A)的外侧(112a)的第一叶片(3)的部分(112)，所述集群轴线(A)与所述第一叶片的抽吸侧相对应，第一边缘(112b)和第二边缘(112c)分别对应于所述第一叶片的前缘和后缘，所述第一边缘相对于所述凝固前沿的前进方向(D
S
)位于所述第二边缘的上游，以及单晶体晶粒供应装置(120)，所述单晶体晶粒供应装置通过两个供应管道(122)与在其上游的形成所述喷嘴扇区的所述平台的第一空腔的若干部分(111)连接，其特征在于，每个模具(100)还包括第二外壳(130c)，所述第二外壳(130c)与所述第一外壳(110)分离，并相对于所述凝固前沿的前进方向(D
S
)位于所述第一外壳(110)的上游，所述第二外壳界定用于模制与所述晶粒供应装置(120)连接的伪叶片的第二空腔(130)，所述第二空腔具有与所述伪叶片的抽吸侧相对应的侧部(130a)，所述伪叶片与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：