提供了一种用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统。在第一实施例中，该铸造系统包括形成为一定形状的难熔金属板，其具有用于形成多个薄膜冷却通道的多个特征结构，这些特征结构通过弯曲成金属板的难熔金属材料来形成。在第二实施例中，用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统包括具有翼型形状的金属壁，以及与金属壁相邻并具有与金属壁的形状相对应的形状的难熔金属型芯。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于铸造系统中的难熔金属型芯。
技术介绍
难熔金属型芯(RMC)是金属基的铸造型芯，其通常由带有保护涂层的钼构成。难熔金属提供了比传统的陶瓷型芯材料更好的延展性，同时涂层(通常是陶瓷涂层)可在熔模精密铸造工艺的表面加热工序期间保护难熔金属不被氧化，并且防止型芯熔解到熔融材料中。RMC在陶瓷型芯无法实现的铸造特征的尺寸和几何形状方面已经表现出具有重要的前景。在题为“用于熔模精密铸造的型芯”的授予Shah等人的美国专利申请公开No.2003/0075300中介绍了一种使用难熔金属型芯的方法，该申请通过引用结合于本文中。目前考虑了多种气路部件的设计，其与陶瓷型芯相结合地使用了难熔金属型芯。陶瓷型芯具有许多有利于它在大型部件中使用的优点。通常来说，难熔金属与陶瓷型芯相连，并因其具有较高的延展性而已被用到较小的特征尺寸和复杂的几何形状中。叶片的外部气封(BOAS)和低压涡轮(LPT)叶片是这样两种部件，它们不需要较大的冷却部分，但可从RMC技术所提供的改进冷却或低成本的潜在可能中获益。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种难熔金属型芯，其可用于燃气涡轮发动机的部件如BOAS、LPT叶片和涡轮翼型的铸造中。上述目的通过本专利技术的难熔金属型芯来实现。提供了一种用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统。该铸造系统包括形成为一定形状的难熔金属板，其具有用于形成多个薄膜冷却通道的多个特征结构，这些特征结构通过弯曲成金属板的难熔金属材料来形成。本专利技术还涉及一种用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统，该系统包括具有翼型形状的金属壁，以及与金属壁相邻并具有与金属壁的形状相对应的形状的难熔金属型芯。另外，本专利技术还涉及新颖的难熔金属型芯的构造。在一个实施例中，难熔金属型芯包括具有凸起或凹部的难熔金属的球状或枕状结构。难熔金属型芯具有填充了高压惰性气体、砂子或陶瓷粉末的内腔。在第二实施例中，难熔金属型芯包括难熔金属板的空心型芯，其带有由肋条或蜂窝结构从内部支撑的凹部。在下述详细描述和附图中阐述了难熔金属型芯的其它细节以及与之相关的其它目的和优点，在附图中以相似的标号来表示相似的零件。附图说明图1是用于形成具有冷却特征结构的涡轮发动机部件的难熔金属型芯的示意图；图2是用于形成具有冷却特征结构的涡轮发动机部件的难熔金属型芯的第二实施例的示意图；图3是用于形成涡轮发动机部件的两件式难熔金属型芯的示意图；图4是用于形成涡轮发动机部件的实心难熔金属锻件的示意图；图5显示了形式为球状或枕状结构的难熔金属型芯；和图6显示了具有蜂窝形状的难熔金属型芯。具体实施例方式如上所述，本专利技术提供了一种用于形成燃气涡轮发动机部件如BOAS和LPT叶片的铸造系统。如果需要的话，该铸造系统可用于制造具有冷却特征结构的燃气涡轮发动机部件。图1显示了铸造系统的第一实施例。在该实施例中使用了难熔金属型芯10。型芯10由难熔金属的金属板形成，这种难熔金属选自钼、钽、钨、铌及其合金和混合物。可用于型芯10的一种材料为钼铼合金。难熔型芯10优选涂覆有陶瓷材料如氧化物涂层。型芯10具有前缘部分12、后缘部分14以及在前缘部分12和后缘部分之间延伸的中央部分16。型芯10具有多个处于前缘部分12附近的弯曲部分18和20。弯曲部分18和20用于形成薄膜冷却通道。如果需要的话，型芯10还可具有多个沿着中央部分16的弯曲部分22和24，其用于形成另外一些薄膜冷却通道。弯曲部分的数量和弯曲部分的位置与待形成的燃气涡轮发动机部件有关，与在部件表面上提供薄膜冷却的需求有关。如果需要的话，可通过对形成型芯10的金属板的部分进行切割来设置其它的特征结构。现在来看图2，铸造系统包括由金属或金属合金如镍基超级合金所形成的外壁30。为了提供冷却特征，从难熔材料板中形成表皮型芯(skin core)32，并将其设置成邻近壁30的内表面34。形成表皮型芯32的金属板可由任一种上述难熔材料制成。如图2所示，表皮型芯32具有与由外壁30所限定的形状相对应的形状。为了提供冷却特征，表皮型芯32可设有多个切口36，以便形成增强对流所需的冷却通道。如果需要的话，表皮型芯32可具有涂覆了陶瓷涂层的外表面和/或内表面。铸造系统还包括金属的内部零件38，其具有与壁30和表皮型芯32的形状相对应的形状。零件38可由本领域中已知的任何适当的金属材料形成。现在来看图3，铸造系统包括有外壁30，其具有与燃气涡轮发动机部件的翼型部分的形状相对应的形状。如图所示，提供了形状与翼型部分的形状相对应的难熔金属型芯32。难熔金属型芯32可由任一种上述材料来形成。从该图中可以看出，型芯32可由在两个位置44和46处连接在一起的难熔基材料的两块板40和42形成。可采用本领域已知的任何适当的连接技术如焊接、粘合或机械连接来将板40和42相连。在图3所示的系统中省略了内部零件38。如果需要的话，板40和42均可具有涂覆了陶瓷涂层的内表面和/或外表面。现在来看图4，在该实施例中，铸造系统包括成形为翼型部件形式的外壁30，以及形状与外壁的形状相对应的难熔金属型芯32。如前所述，型芯32可由上述难熔材料制成。该实施例中的型芯32由难熔金属的实心锻件形成。如果需要的话，型芯32可具有位于其外表面上的陶瓷涂层。现在来看图5，可用薄壁式难熔金属的球状或枕状结构50来代替铸造系统中的厚陶瓷型芯。结构50可由任一种上述难熔金属材料来形成。结构50可在高压气体下通过深拉壁或使壁膨胀以与模具的内腔吻合的来形成。该形状可由高压气体来支撑，或者通过惰性材料如高压惰性气体、砂子或陶瓷粉末的填充来支撑。只要在铸造工艺结束后可从外部(如叶片的底部)接触到结构50的足够大的表面，就可以放掉高压气体或填充材料，仅留下很薄的表皮要进行渗滤液分离。如果需要的话，结构50可设有多个凹部和/或凸起52。还可通过将难熔金属的薄箔片卷绕在如图6所示的蜂窝或泡沫结构的周围，并通过将其压在模具的内腔之间来进行成形，从而形成蜂窝形的难熔金属型芯结构60。它与使用难熔金属板来形成瓦楞纸板包装材料是等同的。各结构均可具有多个凹部62，其由肋或蜂窝结构64从内部支撑。使用这种方法可以节约型芯的渗滤液分离时间。一旦型芯材料的体积小于型腔的体积，就可以氧化型芯材料，而不管氧化物相对于基料金属的体积膨胀如何。显然，在上文中已经介绍了根据本专利技术的难熔金属型芯，其可完全满足前述目的、手段和优点。虽然本专利技术是针对其具体实施例来描述的，然而对于阅读了上述介绍的本领域的技术人员来说很明显，可以进行其它的替代、修改和变更。因此，本专利技术旨在涵括属于所附权利要求的宽广范围内的这些替代、修改和变更。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统，所述铸造系统包括形成为一定形状的难熔金属板，其具有用于形成多个薄膜冷却通道的多个特征结构，所述特征结构通过弯曲成所述板的难熔金属材料来形成。
【技术特征摘要】
US 2003-10-15 10/6856321.一种用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统，所述铸造系统包括形成为一定形状的难熔金属板，其具有用于形成多个薄膜冷却通道的多个特征结构，所述特征结构通过弯曲成所述板的难熔金属材料来形成。2.根据权利要求1所述的铸造系统，其特征在于，所述难熔金属板具有前缘，并具有与所述前缘相邻的多个弯曲部分。3.根据权利要求1所述的铸造系统，其特征在于，所述难熔金属板具有前缘、后缘、处于所述前缘和所述后缘之间的中央部分，以及处于所述中央部分中的多个弯曲部分。4.根据权利要求1所述的铸造系统，其特征在于，所述难熔金属板由钼或钼合金形成。5.根据权利要求1所述的铸造系统，其特征在于，所述难熔金属板由选自钽、铌、钨及其合金和混合物的材料形成。6.一种用于形成燃气涡轮发动机部件的铸造系统，所述系统包括具有翼型形状的金属壁，以及与所述金属壁相邻并具有与所述金属壁的形状相对应的形状的难熔金属型芯。7.根据权利要求6所述的铸造系统，...
【专利技术属性】
技术研发人员：JT比尔斯，DM沙，J斯奈德，J维德默，
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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