生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装的方法技术

提出了一种生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法。该方法包括以下步骤：产生代表待铸造的陶瓷芯的三维（3D）参考物体；将该参考物体设置到构造成接收液体柔性工装材料的容纳容器中；用液体工装材料填充该容纳容器，使得参考物体在旨在赋予其形貌的表面上被液体工装材料包封；允许该液体工装材料固化；以及将固化的柔性工装沿分模面分成相对的部分，并且移除参考物体。且移除参考物体。且移除参考物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装的方法


[0001]本公开的各方面总体上涉及熔模铸造工艺。更具体而言，提出了一种生产用于铸造在熔模铸造中使用的陶瓷芯的柔性工装（或称为柔性工装，flexible tooling）的方法。

技术介绍

[0002]除其他之外，熔模铸造是一种用于生产在蜡模工具周围形成的专用金属合金的精确铸件的技术，该蜡模工具随后被移除。当前，熔模铸造通常被用于生产燃气涡轮机部件，例如具有复杂翼型形状和内部冷却通路几何构型的叶片和轮叶。熔模铸造的燃气涡轮机叶片或轮叶的生产通常涉及生产陶瓷铸模，该陶瓷铸模具有外部陶瓷壳和一个或多个陶瓷芯，该外部陶瓷壳具有对应于翼型形状的内表面，该一个或多个陶瓷芯位于外部陶瓷壳内，从而对应于待在翼型内形成的内部冷却通路。熔融合金被引入到陶瓷铸模中，并且随后被允许冷却和硬化。然后，例如通过化学或机械手段移除外部陶瓷壳和陶瓷芯，以露出具有外部翼型形状和呈陶瓷芯的形状的中空内部冷却通路的铸造叶片或轮叶。
[0003]在US 9,272,324中，Merrill等人教导了一种生产多个柔性工装衬套（liner）的方法，该柔性工装衬套用于模制陶瓷芯，并且该柔性工装衬套本身由用软金属加工而成的母模（master tool）产生。这种方法受到加工用于限定用于模制陶瓷芯的柔性工装衬套的几何构型的母模所需的时间以及以快速方式改变加工的母模轮廓的难度的限制。因此，期望一种更快、不那么昂贵的方法来生产用于模制陶瓷芯的柔性工装。

技术实现思路

[0004]简言之，本公开的各方面涉及一种生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法、一种由柔性工装衬套形成用于熔模铸造的陶瓷芯的方法以及一种用于通过控制柔性工装衬套的厚度来生产用于铸造陶瓷芯的成型柔性工装衬套的方法。
[0005]本公开的第一方面提供了一种生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法。该方法包括以下步骤：产生代表待铸造的陶瓷芯的三维（3D）参考物体；将该参考物体设置到构造成接收液体柔性工装材料的容纳容器中；用液体工装材料填充该容纳容器，使得参考物体在旨在赋予其形貌的表面上被液体工装材料包封；允许该液体工装材料固化；以及将固化的柔性工装沿分模线分成两个相对的半部，并且移除参考物体。
[0006]本公开的第二方面提供了一种由柔性工装衬套形成用于熔模铸造的陶瓷芯的方法。初始步骤对应于如上面记载的生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法的步骤。这些步骤是：产生代表待铸造的陶瓷芯的三维（3D）参考物体；将该参考物体设置到构造成接收液体柔性工装材料的容纳容器中；用液体工装材料填充该容纳容器，使得参考物体在旨在赋予其形貌的表面上被液体工装材料包封；允许该液体工装材料固化；以及将固化的柔性工装沿分模线分成两个相对的半部，并且移除参考物体。然后，陶瓷芯由该工装衬套铸造。这通过如下方式来实现，即：准备柔性工装衬套以接收陶瓷材料；在柔性工装衬套中铸造该陶瓷材料，以形成陶瓷芯；以及从柔性工装衬套移除固化的陶瓷芯。
[0007]第三方面提供了一种通过控制柔性工装衬套的厚度来生产用于铸造陶瓷芯的成型柔性工装衬套的方法。该方法包括以下步骤：产生代表待铸造的陶瓷芯的3D参考物体；将该参考物体设置到构造成接收液体柔性工装材料的容纳容器中；产生成型工装物体，其构造成将腔分成内腔和外腔；将该成型工装物体设置到容纳容器中，使得该腔被分成内腔和外腔；用液体柔性工装材料填充该内腔/外腔；允许柔性工装材料在填充的内腔/外腔内固化，从而产生内部/外部衬套；从容纳容器移除成型工装物体；用液体柔性工装材料填充剩余的腔；允许液体柔性工装材料在剩余的腔内固化；从容纳容器中移除内部衬套和外部衬套；以及分开内部衬套和外部衬套，并且移除参考物体。
附图说明
[0008]图1图示了生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法的一个非限制性实施例的流程图。
[0009]图2图示了参考物体模板的透视图。
[0010]图3图示了容纳悬挂的参考物体的容纳容器的透视图。
[0011]图4图示了所提出的方法步骤的实施例的简化示图。
[0012]图5图示了柔性工装衬套的透视图。
[0013]图6图示了由图5的柔性工装衬套生产的铸造陶瓷芯的侧视图。
[0014]图7图示了生产用于铸件的成型柔性工装衬套（或称为构型柔性工装衬套，contoured flexible tooling liner）的方法的一个非限制性实施例的流程图。
[0015]图8图示了用于生产成型柔性工装衬套的所提出的方法步骤的实施例的简化示图。
具体实施方式
[0016]为了便于理解本公开的实施例、原理和特征，在下文中参考说明性实施例中的实施方式来解释它们。然而，本公开的实施例不限于在所描述的系统或方法中使用。
[0017]在下文中描述为构成各种实施例的部件和材料意在是说明性的而非限制性的。将执行与本文中所描述的材料相同或相似的功能的许多合适的部件和材料意在被包含在本公开的实施例的范围内。
[0018]代替借助于如本领域技术人员已知的加工母模来限定柔性工装衬套的形貌，在此提出通过代表模制陶瓷芯的牢固地构造和以其他方式成型的参考物体来限定所述形貌的方法。虽然翼型件在整个公开中被论述为用于熔模铸造工艺的物体，但其仅用于示例性目的。本领域技术人员将认识到，所提出的方法也可用于生产用于各种不同物体的熔模铸造工艺中所用的柔性工装衬套。
[0019]简要地说，提出了生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法。由该柔性工装衬套，可生产用于熔模铸造的陶瓷芯。出于本公开的目的，如本文所用的术语“柔性”是指可快速固化的材料，例如室温硫化（RTV）硅橡胶或者可用于形成“柔性模”的其他材料，该柔性模不像现有技术的金属模那样是刚性的，而是其允许模具在一定程度上弯曲和拉伸，以便于从在其中铸造的结构中移除模具。
[0020]现在参考图1，其呈现了描绘生产用于铸造陶瓷芯的柔性工装衬套的方法100的流
程图。在该图示表示中，最初，生产102代表待铸造的陶瓷芯的三维（3D）参考物体。另外，获得容纳容器（containment vessel），其用于容纳参考物体以及用于生产柔性工装衬套的液体柔性工装衬套材料。然后，将参考物体设置在容纳容器104中并适当地支撑在容纳容器104内。然后，以液体柔性工装衬套材料完全填充或部分填充106该容纳容器，使得参考物体在表面上被化合物包封，所述表面的形貌旨在被赋予到在液体柔性工装衬套材料固化时形成的柔性工装衬套中。然后，该化合物被允许固化108，通常，这是通过本领域技术人员熟悉的一些热力学和/或化学过程。在固化时，现在固化的柔性工装衬套将类似于参考物体周围的壳。因此，该固化的柔性工装衬套的后续分离110将产生能够铸造陶瓷芯的柔性衬套。
[0021]在一个实施例中，3D参考物体可通过增材制造工艺、模制工艺或通过机加工工艺来产生。然而，本领域技术人员已知的其他工艺也可用于产生3D参考物体。在一个实施例中，该参考物体可以是两面的参考物体。例如，图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产用于铸造陶瓷芯（180）的柔性工装衬套（160）的方法（100），包括：产生（102）代表待铸造的所述陶瓷芯（180）的3D参考物体（150）；将所述参考物体（150）设置（104）到容纳容器（120）中，所述容纳容器（120）构造成在由所述容纳容器（120）和所述参考物体（150）限定的腔内接收液体柔性工装衬套材料（130）；用所述液体柔性工装衬套材料（130）填充（106）所述容纳容器（120）的所述腔，使得所述参考物体（150）在表面上被液体工装材料（130）包封，所述表面的形貌旨在被赋予在所述液体工装材料（130）固化时形成的所述柔性工装衬套（160）中；允许（108）所述液体工装材料（130）固化；以及将固化的柔性工装衬套（160）沿分模面（152）分开（110）成相对的部分（162），并且移除所述参考物体（150）。2.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述3D参考物体（150）是两面的参考物体。3.根据权利要求1所述的方法（100），所述3D参考物体（150）的产生（102）通过选自由增材制造、模制和机加工组成的组的工艺来实现。4.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述分模面（152）包括厚度（t）。5.根据权利要求4所述的方法（100），其中，所述厚度（t）处于0.10至0.30英寸的范围内。6.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述液体柔性工装衬套材料（130）是未固化的硅橡胶。7.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述3D参考物体（150）包括用于在所述容纳容器（120）内对准所述参考物体（150）的对准特征部（158、168），所述对准特征部（158、168）选自由延伸的突出部或杆（158）、突起、凸出部和榫槽接口（168）组成的组。8.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述3D参考物体（150）包括储槽和供给通道几何构型（156、166、154、164），使得陶瓷浆料（182）可被供给到所述柔性工装衬套（160）中，以便生产所述陶瓷芯（180）。9.根据权利要求1所述的方法（100），还包括通过在所述参考物体（150）中的腔内安装具有成型几何构型的插入件来修改所述参考物体（150）的几何构型，其中，所述成型几何构型是与所述参考物体（150）的被替换几何构型不同的几何构型。10.根据权利要求1所述的方法（100），其中，所述参考物体（150）包括代表燃气涡轮机叶片或轮叶的特征部。11.一种由柔性工装衬套形成用于熔模铸造的陶瓷芯的方法，包括：产生（202）代表待铸造的所述陶瓷芯的两面的3D参考物体（150）；将所述参考物体（150）设置（206）到构造成接收液体工装材料的容纳容器（120）中；用所述液体工装材料（170）来填充（208）所述容纳容器（120），使得所述参考物体（150）在表面上被所述液体工装材料（170）包封，所述表面的形貌旨在被赋予在所述液体工装材料（170）固化时形成的所述柔性工装衬套中；允许所述液体工装材料（170）固化；将固化的柔性工装衬套（160）沿分模面（152）分开（210）成相对的部分（162），并且移除所述参考物体（150）；准备所述柔性工装衬套（160）以接收陶瓷材料；
在所述柔性工装衬套（160）中铸造所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：西门子能源全球两合公司，
类型：发明
国别省市：