在熔模铸造法中，复合型芯作为陶瓷铸造型芯部件和非陶瓷铸造型芯部件的结合体而被形成。将该型芯在氧化气氛中加热，然后在非氧化气氛中加热。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及熔模铸造法。更具体地说，其涉及超合金(superalloy)涡轮发动机部件的熔模铸造法。
技术介绍
熔模铸造法是一种通常用于制成几何形状复杂的金属部件、尤其是中空部件的技术，并用于制造超合金燃气涡轮发动机部件。本专利技术就具体超合金铸件的制造进行了描述，但应当理解到本专利技术并不受此限制。燃气轮机广泛应用于航空器推进、发电和轮船推进。在燃气涡轮发动机应用中，效率是主要的目标。燃气涡轮发动机的效率可以通过操作在更高的温度下工作来改善，然而现有涡轮部分的工作温度超过了涡轮部件中所使用的超合金材料的熔点。因此，通常的作法是提供空气冷却。通过使来自发动机压缩机部分的空气通过待冷却涡轮部件中的通道流动，从而提供冷却。这种冷却使发动机效率相应地有所降低。因此，非常需要提供一种改善的特殊冷却，使得由一定量冷却气体获得的冷却收益达到最高。这可以通过使用精细、精确定位的冷却通道部分来实现。陶瓷型芯(core)本身可以通过将陶瓷粉末和粘结剂材料的混合物注入模具中对该混合物进行模制而形成。除去模具后，对湿砂型芯(green core)进行后期热处理以除去粘结剂，并对其进行烧制，将陶瓷粉末烧结在一起。冷却部件更精细的趋势对型芯制造技术提出了更高的要求。精细部件很难制造，而且/或者一旦制成，可能证实其很易碎。共同转让的Shah等人的美国专利第6,637,500号和Beals等人的美国专利第6,929,054号(在此将其并入作为参考，如同全文阐述)公开了使用陶瓷和难熔金属型芯的结合。
技术实现思路
在熔模铸造法中，复合型芯作为陶瓷铸造型芯元件和非陶瓷铸造型芯元件的结合体(combination)而制成。将该型芯在氧化气氛中加热，然后在非氧化气氛中加热。在氧化气氛中加热可以有效地实现将粘结剂从陶瓷铸造型芯部件去除。然而，有利地，这种加热的温度和时间不足以不利地对非陶瓷铸造型芯部件造成损害。第二步加热可以采用能有效烧制陶瓷的温度和时间。非氧化气氛可以由此保护非陶瓷铸造型芯部件免受氧化气氛中类似加热过程中可能发生的过度氧化。以下在附图和说明书中详细阐述了本专利技术的一个或多个实施方式。根据说明书、附图及权利要求，本专利技术的其它特征、目的和优势将是显而易见的。附图说明图1是形成复合型芯组件的方法的流程图。图2是使用复合型芯组件的铸造法的流程图。各附图中以同样的编号和标识表示同样的部件。具体实施例方式图1显示了形成复合铸造型芯的代表性方法20。形成22一个或者多个难熔金属型芯(RMC)。代表性的形成过程包括以下步骤的结合从难熔金属片材(例如钼或者铌)上切割(例如激光切割或冲压(stamping))、成型/整型(例如，所述冲压或其它弯曲)和用保护涂层涂覆。合适的涂层材料包括二氧化硅、氧化铝、氧化锆、chromia、富铝红柱石和二氧化铪。优选地，难熔金属和涂层的热膨胀系数(CTE)相近。涂层可以通过任何适当的瞄准线(line-of sight)或非瞄准线技术(例如，化学或物理气相沉积(CVD、PVD)法、等离子体喷射法、电泳和溶胶凝胶法)涂施。单层厚度一般为0.1-1mil。可以将Pt、其它贵金属、Cr、Si、W、和/或Al、或其它非金属材料层施用于金属型芯部件用于氧化保护，并结合陶瓷涂层用于防止熔融金属腐蚀和溶解。然后将RMC转移至模具，在此将陶瓷材料(例如，基于二氧化硅、锆石或者氧化铝的)在RMC的一部分上注入/模制24，以形成初始的结合体(型芯组件)。模制用的陶瓷材料可以包括粘结剂。粘结剂可以起到使模制陶瓷材料整体保持于未烧制生料状态的作用。代表性的粘结剂是蜡基的粘结剂。然后将所述结合体转移至加热腔室(例如烧窑或者熔炉)26。在空气中加热28，其包括将温度从室温升高至第一温度。加热28使陶瓷的粘结剂成分汽化并清除。空气提供的氧化气氛有助于粘结剂的去除过程。然而正如下文所进一步讨论，在这种氧化气氛中加热过度有可能损害RMC，RMC氧化造成的表面不规则性有可能转移至最终的铸件。因此，有利地，第一温度足够低，以避免过多的RMC降解。典型的第一温度为1000。更宽地，典型的第一温度为超过600；更具体地为800-1200或900-1100。除非注明，温度是指炉或其中气氛的温度，而不是型芯温度。型芯温度可以有适度滞后(例如，多至约200-300)。典型的加热28包括第一上斜(rump-up)加热30。典型的上斜加热30可以是从室温条件(例如，工厂温度；通常低于120)到第一中间温度。典型的中间温度为600。更宽地，典型的第一温度超过250-950；更具体地为500-800或550-650。第一上斜加热30可以用相对较高的速率(例如，每分钟10-50，更具体为每分钟20-40)。第一上斜加热30可以有效地使粘结剂熔化/通过毛细作用被带走(wick)或初步分解。第一上斜加热30之后，可以有保持/停留加热32。典型的保持/停留加热32是起着使残留粘结剂组分/材料碳化和去除/排出生成的炭/灰的作用。典型的保持/停留加热32基本上保持在所述第一中间温度。保持/停留加热32之后，可以有第二上斜加热34。典型的第二上斜加热34加热至所述第一温度，并可以采用相似的速率。在主烧制加热42之前可以进行吹扫40。在典型的吹扫40中，腔室内空气用非氧化性气体(例如，氮气或者氩气)吹扫。吹扫气体应当以足够低的速率引入，以避免使型芯组件过度冷却(例如，不能使腔室内气氛温度降低超过50或)。当吹扫气体基本上将空气置换后，主烧制加热42的剩余过程中这种气体的流速可以进一步降低至稳态速率。典型的主烧制加热42是在火焰温度下进行。典型的烧制温度为2100。更宽地，典型的烧制温度为超过1600；更具体地为1800-2400或1800-2000。这需要在吹扫结束时的温度开始升温。该升温的第一上斜加热部分44可以采用相对较高的速率(例如，每分钟10-15)。第一部分可以占用主烧制加热阶段的大部分温度升高。典型的第一部分44延伸直至低于第二温度(例如，峰值温度，其亦为所述烧制温度)200(更宽地，150-300)的转变温度。典型的上斜期为12小时，更宽地为8-20小时，更具体地为10-15小时。在转变温度，较慢(例如，每分钟1-5)的第二上斜加热部分46基本上延伸至峰值温度(例如，1800-2400)。复合型芯可以在烧制温度下保持/“保温(soak)”一长段时间48，以获得所需的复合型芯性质。保温使陶瓷结构烧结，导致收缩和强度增加至目标尺寸和强度性质。典型的保温阶段为8小时，更宽地为4-12小时，更具体地为8-10小时。保温后，可以有冷却50。冷却速率应当加以控制，使得RMC的收缩不会比陶瓷型芯的收缩快的过多，并且使得仅仅陶瓷型芯内的应力不会导致破碎。后一种机理在低温下尤为重要，可以指定更低的速率。典型的冷却包括3个阶段。第一阶段为从保温温度(例如，2000)到高的中间温度(例如，1000，更宽地，700-1100)。这采用相对较高的速率(例如，每分钟30-50或每分钟40-50)。第二阶段为冷却到低的中间温度(例如，500，更宽地，400-700)。该第二阶段更慢(例如，每分钟20-30或每分钟20-25°)。在典型的第三阶段本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，其包括：形成陶瓷铸造型芯部件和非陶瓷铸造型芯部件的结合体；在氧化气氛中将所述结合体加热到至少为６００℉的第一温度；和在非氧化气氛中将所述结合体加热到至少为１６００℉的第二温度。
【技术特征摘要】
US 2006-4-10 11/4021641.一种方法，其包括形成陶瓷铸造型芯部件和非陶瓷铸造型芯部件的结合体；在氧化气氛中将所述结合体加热到至少为600的第一温度；和在非氧化气氛中将所述结合体加热到至少为1600的第二温度。2.根据权利要求1的方法，其中所述形成包括在非陶瓷铸造型芯部件上模制陶瓷铸造型芯部件。3.根据权利要求1的方法，其中所述形成包括从难熔金属类片材上整型非陶瓷铸造型芯部件。4.根据权利要求1的方法，其中在氧化气氛中加热包括基本上在空气中加热；和在非氧化气氛中加热包括基本上在氮气和惰性气体中的至少一种中加热。5.根据权利要求1的方法，其中在氧化气氛中加热包括初始的上斜加热，基本加热至第一保持温度；基本在所述第一保持温度下保持一段时间；和第二上斜加热，基本加热至所述第一温度；且在非氧化气氛中加热包括上斜加热，基本加热至所述第二温度；和在所述第二温度下保持一段时间。6.根据权利要求1的方法，其中在非氧化气氛中加热包括以每分钟10-15从所述第一温度到所述第二温度的大部分范围上的第一升温阶段和随后的以每分钟1-5至少升高100的第二升温阶段。7.根据权利要求1的方法，其中在非氧化气氛中加热包括以每分钟10-15至少升高600的第一升温阶段和随后的以每分钟1-5至少升高100-300的第二升温阶段。8.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：MP博基乔，SJ布利德，LD肯纳，CR维尔纳，JJ小马钦，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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