用于在工件内浇铸冷却通道的底基型芯和浇铸工件的方法技术

一种用于在工件内浇铸冷却通道的底基型芯，包括： 一金属条，包括一通常为平面的扩展面； 在所述金属条上以一定图案排列的多个翼片，每个所述翼片包括： 一基端； 一终端；以及 一自所述基端延伸至所述终端的翼片轴； 其中，每个所述翼片可绕所述翼片的每个所述基端独立地改变角度，以及 其中，所述底基型芯被弯曲成为一种折回型芯。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种预制的难熔金属型芯，以及采用这样一种型芯来浇铸冷却通道的方法。更具体的，本专利技术涉及将这样一种难熔金属型芯应用于铸造过程的方法，该难熔金属型芯由可移动翼片(tabs)和基体组成，从而提供一种具有冷却通道和确定结构的铸造部件。由于由难熔金属所形成的冷却通道用于热量的消散和/或移除，该热量在与这种通道一体的操作部件内，因而使这种操作部件的表面具有一种孔图案通常是有益的，该孔自操作部件的外侧或内侧起、穿过该部件的厚度延伸入该部件内，由此就可通过提供冷却流来消散热量。这样一种孔图案可通过后加工操作来实现，该后加工操作包括冷却孔的激光钻孔。通过激光钻孔和放电加工(EDM)进行再铸造的冷却通道/孔易于形成先期裂缝，并缩短使用年限/寿命。另外，通过这种钻孔方法生成的冷却通道，其剖面的几何形状难以改变。由于操作部件的不同区域可能经受不同的力和热量，因此优选的是，能够改变冷却通道的剖面几何形状，该冷却通道被钻入一部件的不同区域内。另外，许多部件的复杂形状导致了某些区域通过钻孔很难或不可能到达，因而必然难以提供有效的冷却。这些区域包括但并不限于，连接销/钩与燃烧室面板的暴露面之间的空间，轨道附近，部件边缘，以及金属孔眼。同样，理想的是特制冷却(tailored cooling)。除了可提高冷却效率外，这种特制可适应空气动力性能。因此，需要一种采用难熔金属来浇铸部件的方法，该部件的表面具有冷却通道或孔的图案，经由该冷却通道或孔可消散热量。理想地，这种孔的剖面几何形状应该是可设置的，以使该孔的热量消散及空气动力性能通常与其在部件上的定位要求相对应。另外，需将这种冷却通道定位放置于一部件上，该部件的几何形状避免了钻这种孔。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种在工件内浇铸冷却通道的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种底基型芯，其用于在工件内浇铸冷却通道。依照本专利技术，一种用于浇铸工件的方法包括下列步骤将一底基型芯涂覆一保护层，围绕底基型芯的翼片喷注模制物质；将底基型芯封装在一壳内；除去模制物质；围绕底基型芯进行浇铸；除去底基型芯；所述底基型芯包括一金属条，包含一通常为平面的扩展面；在金属条上以重复图案排列的多个翼片，每个翼片包括一基端；一终端；以及一自基端延伸至终端的翼片轴；其中，每个翼片可围绕每个翼片的基端改变角度。依照本专利技术，一种用于在工件内浇铸冷却通道的底基型芯，包括一金属条，包括通常为一平面的扩展面；在金属条上以一图案排列的多个翼片，每个翼片包括一基端；一终端；以及一自基端延伸至终端的翼片轴；其中，每个翼片可围绕每个翼片的基端独立地改变角度，弯曲底基型芯以形成一种折回型芯(hard back core)。附图说明图1(a)为翼片的一种优选重复图案的示意图，该翼片组成本专利技术的型芯。图1(b)为翼片的另一种优选重复图案的示意图，该翼片组成本专利技术的型芯。图1(c)为本专利技术型芯的透视图，其中翼片可变换角度。图2为浇铸前本专利技术型芯的剖面示意图。图3为浇铸后本专利技术型芯的透视示意图。具体实施例方式本专利技术的底基型芯不同于浇铸过程中现行使用的难熔金属型芯，在这方面该底基型芯与在浇铸初始阶段所使用的模具的内表面形状一致，并在去壳/浇铸过程中具备结构强度和形状。此外，如以下将要更详细描述的，本专利技术的底基型芯由机械弯曲的翼片组成，该翼片反过来又整体地形成了浇铸冷却通道或冷却孔。结构折回型芯可由金属箔形成，该金属箔由经过切削操作的难熔金属组成。该切削操作包含经由激光加工、光刻或化学蚀刻、直接浇铸或锻造、传统机械加工、或冲压而将一定结构切削为金属箔。在本专利技术中，将由这种金属箔制成的难熔型芯机械弯曲，以与模具的弯曲部分紧密配合，该模具的内容积与以下部件的形状相对应，但并不限于，这些部件为燃烧室炉衬/面板/隔热屏/燃料-空气系统/涡轮翼面/叶片/气封装置/端墙/平台，以及燃气涡轮排气部件。这样形成的、与模具紧密配合的难熔型芯就形成了底基型芯。初始的弯曲操作可在切削操作之前，同时或之后进行。由于切削操作，矩形小翼片在底基型芯内被切削形成指状冷却通道或孔的负件(negatives)。该底基型芯作为提供部件弯曲部分的结构件。保持该指状物与底基型芯连接，并将其机械弯曲从而自该底基型芯形成翼片或材料的伸出部分。由此，在浇铸部件中这些伸出部分形成了冷却通道或孔。在一优选实施例中，在弯曲金属箔之后，在底基型芯与模具紧密配合之前，弯曲该型芯的翼片。对于传统的熔模铸造，在向模具内浇注模材料例如蜡之前，将型芯置于模具内。接着，铸模进行去壳处理，所述铸模具有与该铸模一体的型芯。取出该模制材料从而在壳内形成空壳体，而型芯保持与该壳连接。在浇铸过程的最后阶段，将金属注入或喷入该底基型芯周围的模制壳中以形成一部件。被喷入的金属的温度可足够高从而局部氧化该底基型芯。因此，为防止难熔金属型芯在高温下熔解和氧化，例如，在铸造过程中，给预制的型芯提供一保护层。在一优选实施例中，保护层包括但并不限于陶瓷。本专利技术广泛包括任何一种这样的涂层，从而在铸造过程中有效防止金属型芯熔解和氧化。该涂层还保证了所述部件及冷却通道/孔的表面质量。参照图1(a)-(b)，其示出了金属箔19的两种优选实施例，该金属箔19形成了本专利技术的底基型芯10。金属箔19包括多个以重复图案排列的翼片17。每个翼片17具有一基端11，一终端13以及一自该基端11起延伸至该终端13的翼片轴15。图1(a)中的翼片轴15基本上成直角弯曲，而图1(b)中的翼片17在结构上通常是线性的，且自基端11起基本上呈直线地延伸至终端13。由于该翼片17可绕着其基端11改变角度，从而形成如以下将更详细描述的冷却通道，该翼片17的形状决定了冷却通道的几何形状，并因而决定了所形成冷却通道的空气动力性能及热转移性能。因此，尽管在此示出了两种优选的翼片几何形状，但本专利技术广泛地包括任何一种翼片几何形状，只要所述翼片几何形状适合于制造具有理想的热转移性能和空气动力性能的冷却通道。参照图1(c)，其示出了底基型芯10的透视图，其中，每个翼片17已围绕其基端11机械移动或弯曲。结果，每个翼片轴15按照通常一致的方式伸出该底基型芯10的主平面，但是本专利技术并不限于这种一致的方式。等轴、定向固化、单晶的镍及钴超合金通常用于形成操作部件，该操作部件包括但并不限于燃烧室衬板和高温段涡轮部件铸件。传统的，这些部件是熔模(或负引力)或受控固化的铸件，该铸件采用在模具内形成的蜡正件。该模具是经机械加工的铝(或其它可选材料)，且其起皱、浇口和气眼得到补偿。密封该模具，并用一模制物质通常为蜡来浇注该模具从而形成所述部件。接着，除去该模具，该蜡部件基本上与预涂的成壳物质/灰泥连接在一起，从而形成环绕操作部件的壳。自该壳将蜡升温，从而形成金属部件的铸模。在本专利技术中，可改变和增加模具的尺寸，以适应经涂布的底基型芯。在一优选实施例中，将该底基型芯置于模具内，从而该底基型芯通常与模具的内表面齐平，然后围绕该底基型芯喷注蜡。为准确定位，该模具还可改进为具有基准/连接销和孔，以将底基型芯紧固在模具内。可替换的预制蜡部件铸模的方法，包括快速成样方法，也可对该方法进行调整以适应这些底基型芯。传统型芯也可与模具一体，这种底基型芯与该模具相结合。后面的浇铸过程，可通过化学移除，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在工件内浇铸冷却通道的底基型芯，包括一金属条，包括一通常为平面的扩展面；在所述金属条上以一定图案排列的多个翼片，每个所述翼片包括一基端；一终端；以及一自所述基端延伸至所述终端的翼片轴；其中，每个所述翼片可绕所述翼片的每个所述基端独立地改变角度，以及其中，所述底基型芯被弯曲成为一种折回型芯。2.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片轴通常以线性方式延伸。3.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片轴自一个所述基端以非线性方式延伸至相应的一个所述终端。4.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述金属条包括难熔金属。5.根据权利要求4所述的底基型芯，其特征在于，所述难熔金属从包括钼和钨的组中选出。6.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片经由激光加工形成。7.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片通过光刻形成。8.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片通过化学蚀刻形成。9.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片通过直接浇铸形成。10.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片通过机械加工形成。11.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，所述翼片通过冲压形成。12.根据权利要求1所述的底基型芯，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·博德，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：