用于铸造冷却孔的方法技术

一种用于铸造冷却部件的方法包括模制牺牲模型。多个孔通过模型被形成。在模型上形成壳体，包括填充这些孔。该模型被从该壳体破坏性地除去。金属原料被浇铸在该壳体里。该壳体被破坏性地除去。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮发动机。更具体地说，本专利技术涉及铸造燃气涡轮发动机的冷薄壁部件。
技术介绍
燃气涡轮发动机燃烧室部件，例如隔热板和浮壁板件，一般用多晶合金制成。在发动机工作过程的不同阶段中，这些部件被暴露在极端的热和热梯度下。热力学机械应力和引起的疲劳导致了部件故障。付出了很多努力以出来用于冷却这些部件以提供耐久性。例如，提供隔热板件的冷却，这些板件通常包括位于面向燃烧室内部表面的离位角上的膜冷却孔阵列。通过板件(大的偏离法向角)壁的低的(浅的)角增加了暴露在通过孔的空气的表面面积，因此，增加了对流冷却。当气流沿着表面经过，低的排气角就提供膜冷却。这种冷却孔可以被钻在铸造板件内(例如，通过激光钻孔)。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于铸造的方法，其中包括模制牺牲模型。在模制之后，多个孔通过此模型被形成。壳体被形成在该模型上，包括填充这些孔。该模型被破坏性地从该壳体上除去。金属材料被浇铸在该壳体里。该壳体被破坏性地除去。对本专利技术的一个或多个实施例的详细描述参见下述的附图和详细说明。本专利技术的其它的特征、目的和优点在说明书、附图和权利要求中均显而易见。附图说明图1所示为燃气涡轮发动机燃烧室的纵向截面图。图2所示为图1中燃烧室的内侧隔热板件的示意图。图3所示为图1中燃烧室的外侧隔热板件的示意图。图4所示为在图2和图3中的隔热板件的膜冷却孔中的一个的截面图。图5所示为用于形成膜冷却孔的模型及设备的截面图。图6所示为图5中的模型在首次结壳阶段后的截面图。图7所示使用图6中的模型而形成的壳体的截面图。图8所示为在模型成形模里的包括嵌入的探针阵列的模型的截面图。图9所示为当探针阵列缩回时的图8模型的截面图。在不同附图中的相似数字和标号表示相似的元件。具体实施例方式图1所示为燃气涡轮发动机燃烧室20。该示例性的燃烧室20通常是在平行于附图所描述的前进方向502的发动机中心纵向轴(中心线)500周围呈环形。该示例性的燃烧室具有两层的内侧壁22和外侧壁24。壁22和24从在上游入口27的隔壁26扩展到后面/下游，从压缩机部件(未显示)接受空气到下游出口28释放空气到涡轮部件(未显示)。燃料喷射器/旋流器组件29的圆周阵列可以安装在隔壁里。该隔壁包括轴套部分30和隔开了后面/下游的隔热板31。该隔热板31可以通过隔板板件的圆周阵列被形成，它们中间至少一些具有用于调节关联的喷射器/旋流器组件中某些的设备。该燃烧室具有隔板阵列后面/下游的内侧34。内壁22和外壁24分别有外侧的壳35、36和内部隔热板37、38。壳可以与隔板壳相连续。每个示例性的壁隔热板由纵向的和圆周的板阵列制成，其可以是壳。在示例性的燃烧室中有六个到二十个隔热板件的两个到六个纵向环。从上游到下游，遮护板37和38分别的板件被定义为37A-E和38A-E。参考示例性板件37C，每个板件具有通常的内部(面向内部34)表面40和通常的外部表面42。装备螺栓44或其他零件可以从其它表面42延伸用来紧固该板件到邻近的壳体。该板件延伸到前缘46和后缘48之间以及第一个和第二个侧缘(圆周的)50和52(图2)。该板件可以具有一个或多个在该内表面和外表面之间的处理空气冷却孔54的阵列以及在这些表面中的一面或两面上具有附加的表面增益(未显示)，就象在本专利技术中已知的或者可以进一步扩展的那样。该内表面40沿圆周凸起，并且具有中心60。图1另外显示了表面法线510和与其垂直的锥向(conewise)512。该示例性的板件具有圆锥半角θ1，纵向跨度L1，和锥向跨度L2(图2)。径向被显示为514。周向被显示为516。板件和发动机中心线附近的侧缘间所跨的角被显示为θ2。采用示例性的每环八个板件，θ2名义上是45°(例如，在板件间提供略小的间隙)。同样地，该示例性的板件38C具有内表面80和外表面82，前缘84和后缘86，以及侧缘88和90(图2)。该内表面80是沿圆周凸起的，并且具有中心100。表面法线被显示为520并且锥向显示为522。该圆锥半角被显示为-θ3(仅供参考，负角将和向后收敛的圆锥相关联)并且该纵向跨度被显示为L3。圆周方向在图3中被显示为524。圆周跨度被显示为θ4并且锥向跨度被显示为L4。图4显示了板件(例如，该壳体37和38的或者该隔板31的板件)中的示例性的一个的主体壁部分150。该主体部分具有在外侧表面部分152和邻近的内侧表面部分154(例如，该表面40或者80的)之间的局部厚度T。膜冷却孔或者通道160的阵列延伸到该表面152的入口162和该表面154的出口164之间。该示例性的孔160是直的，具有中心纵向轴530。示例性的孔160具有到该轴530的圆形截面法线并且具有直径D。该孔160以角θ5延伸离位到该局部内侧表面部分154，因此以θ6，θ5的补角，离开该表面部分154。该孔160可以在正则矩阵或非正则矩阵中被分组并且可以被分配来提供想要的冷却外形。示例性的θ5超过45°(例如，50-70°)所以释放的气流170提供了膜冷却作用。图5显示了浇铸的蜡模180具有隔热板件的全部形状，但是不带冷却孔浇铸。例如，该模型可以用板件主体相关的部分来浇铸，该过程空气冷却孔，周长和内部的外侧加固杆，等等。在模制之后，和该膜冷却孔160相关的特征可以随后被形成。图5具体地显示了以方向540(平行于该最后的轴530)插入在该模型中的探针184的热的阵列182用于形成和该冷却孔160相关的孔185。为了维护模型的完整性，支持元件186可以沿该模型的其中一个面被放置。该支持元件186可以被预先形成当它们通过该模型时用于接收该探针的尖端部分188的孔。或者，该支持元件186可以变形来适应该尖端部分。在插入后，该探针阵列可以以相反的方向缩回。该探针阵列可以置换材料用于生成该孔185。这可以在一面或两面处留下隆凸190。该隆凸190可以被切边。或者，该探针可以是中空的并且可以排空该置换材料。这里可以有多组孔185。如上所述，单独的组的该孔可以有平行轴。不同组的孔可以有轴平行或者不平行于其他组的孔的轴。例如，非平行轴可以适合在最终的铸件板件中达到想要的流形模型。用于形成孔185的其他钻孔技术包括机械螺旋钻孔。该孔185可以单独地或同时地在如上所述组中形成。在该孔185在模型中被形成之后，该模型可以在多阶段涂灰泥(stuccoing)处理中被结壳。图6显示了在结壳处理的第一次浸浆后的该模型180。该初始的浸入(dip)是通常在薄和细的浆中来提供平滑的内部表面为了最终的壳体。图6显示了在上该模型主体的两面上的浆的层200和大致填充该孔185(例如，由于表面张力，在该孔的末端具有轻微的凹进部分202)。进一步地结壳步骤可以包括厚的和粗糙的浆。在最后的结壳步骤后，该壳体可以允许变干。该蜡通过例如高压蒸汽和或烘烤壳(为了使壳变硬)可以除去。图7显示了在除去蜡之后的该壳体210。该壳体具有第一和第二侧壁212和214。形成在该模型孔185中的壳体特征216通过跨越该壳体内部218连接侧壁212和214。在引导浇铸金属到该壳体内部218之后，该跨越特征216形成并且限定该膜冷却孔160。在浇注和金属凝固之后，该壳体可以破坏性地除去(通过机械和或化学方法)。示例性的除去包括机械脱离该侧壁212和214本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造的方法包括：模制牺牲模型（１８０）；在所述的模制之后，通过该模型形成多个孔（１８５）；在该模型上形成壳体（２００，２１０），包括填充所述孔；破坏性地从该壳体上移去该模型；在该壳体中铸造金属 材料（１５０）；以及破坏性地从该金属材料上移去该壳体。

【技术特征摘要】
US 2005-8-30 11/2162781.一种用于铸造的方法包括模制牺牲模型(180)；在所述的模制之后，通过该模型形成多个孔(185)；在该模型上形成壳体(200，210)，包括填充所述孔；破坏性地从该壳体上移去该模型；在该壳体中铸造金属材料(150)；以及破坏性地从该金属材料上移去该壳体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该结壳包括多阶段的涂灰泥；以及所述的涂灰泥的首次浸入阶段基本上是填充所述孔。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔的形成基本上由机械钻孔组成。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔的形成基本上由插入至少一个热探针(184)组成。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔的形成基本上由以30-70°的离位角插入至少一个热探针(184)组成。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔的形成基本上由以多个热探针(184)为单位插入组成。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔被形成，且截面平均横向尺寸小于局部厚度的一半。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔被形成具有小于0.52mm2的截面面积。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔被形成具有0.20-0.46mm2的截面面积。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于该多个孔被形成具有0.16-0.52mm2的截面面积。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于用于制造燃气涡轮发动机燃烧室板件(150)。12.一种燃烧室板件熔模铸造模型(180；258)包括蜡状的主体，该蜡状的主体被形成大致截头圆锥形的段并且具有多个第一通孔(185)，具有小于0.52mm2的截面面积。13.如权利要求12所述的模型，其特征在于该截面面积是0.20-0.46mm2。14.如权利要求12所述的模型，其特征在于所述的蜡状的主体具有至少一个具有至少5cm的直径的第二通孔。15.如权利要求12所述的模型，其特征在于所述的蜡状的主体具有位于第一边、第二边上...

【专利技术属性】
技术研发人员：RL梅门，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]