铸造工件的装置和方法以及工件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种铸造一种工件、尤其是内冷式透平叶片的装置，它具有一浇铸空腔（１），在该空腔（１）中放置有一些铸造型芯（２），利用它们可构造出穿透工件的通道（３），为了改进这种装置，使铸出的改进中没有冷却不良的区域，本发明专利技术建议，将这些铸造型芯（２）相互松散邻靠地安设在铸造空腔（１）中。（*该技术在2021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铸造一种工件、尤其是内冷式透平叶片的装置，它具有一浇铸空腔，在该空腔中放置有一些铸造型芯，可构造出穿透工件的通道，本专利技术还涉及一种具有权利要求16前序部分特征、用于铸造工件的方法以及一种具有权利要求18前序部分特征的工件。承受热烟气冲击的内冷式透平叶片通常通过一种所谓的膜式冷却法来冷却。按照这种膜式冷却法，冷却空气通过开孔从叶片叶型中流到外面。在叶型外壁的外侧形成一空气薄膜层，它对叶片起到冷却作用。所述开孔要么直接通过浇铸一同形成，要么事后钻孔形成。对于通过浇铸形成开孔而言，需把相应的用于铸造出所述通孔的圆柱状铸造型芯固定在两个分别用于形成叶型外壁内外侧的铸型部件中，由此形成一些相互间隔相当远的大孔径开孔。因此，在膜式冷却开孔之间到处都存在冷却不良的区域。这一点可由此得到弥补，即，通过采用比原本所需更大的冷却剂流量，以便能对那些冷却不良的区域进行充分的冷却。因此，本专利技术的目的在于建议一种铸造装置，用它铸造出的工件、尤其是内冷式透平叶片上没有不良冷却区域，进而提供一种在低冷却剂消耗的情况下进行充分地膜式冷却的可能性。上述目的由此来实现，即，将所述铸造型芯相互松散邻靠地安设在铸造空腔中。通过所述铸造型芯相互间的松散邻靠，可以视铸造型芯的不同尺寸和形状，对铸造型芯进行不同紧密程度的(堆积)排放，以将铸造型芯之间的接触部位处所填充的浇铸材料排挤出。浇铸完成之后，再用化学方法(例如通过碱液浸洗)将铸造型芯材料从工件中去除。这样就形成穿透工件的通道，这些通道近似于经过统计似的在用铸造型芯填充过的区域内分布，其中，通道的紧密度视铸造型芯的不同尺寸和形状与铸造型芯的紧密度成预定的比例。所述通道在工件的两侧具有开孔，这是因为在相互松散邻靠的铸造型芯中，几乎每一个铸造型芯都具有至少一个与之接触的邻居，该相邻的铸造型芯又有一个邻居…如此反复直至一个相连接的铸造型芯接触到工件的另一外侧。利用所述方法，也可采用耐高温的铸造材料来制造膜式冷却的透平叶片，以及盖板和(隔)热屏。通过选择小尺寸铸芯和适当的铸芯形状，可铸造出大量的小通道开孔。一个穿透工件的通道一般具有多个紧邻的开孔作为出口。若在这样一个工件上采用膜式冷却，则(其上带有许多开孔的)该工件表面的所有区域都能实现膜式冷却。同时，被诸多通道穿透的该工件基于其固态的铸造材料以及通过对铸造型芯尺寸和形状的专门选择(这一点在下面还要详细说明)也足够坚固。此外，该铸造装置的制造也很简单，因为所述铸造型芯相互贴靠支撑，因而不必将它们分别单独固定在周围的铸模壁上。若由至少两个铸造型芯相互邻靠形成一个穿透工件的通道，则通过所述铸芯的相互邻靠在铸造完成之后可形成适当的一些具有很小通道出口直径的通道。当铸芯的最大外部尺寸小于铸造空腔最小的内部尺寸时，可保证在铸造空腔中的任一位置都能使至少两个或更多的铸芯相互接触邻靠地分布在铸造空腔的横断面上。由此根据铸芯的尺寸、形状和排放紧密度形成很小的分叉的通道结构。当铸造型芯可倾倒注入铸造空腔中时，可显著简化对整个铸模的设置。由此即使是铸模中窄小、卷绕的区域也可被铸芯衬砌到(belegen)。若铸芯近似为圆形和/或椭圆体形，则它可很好地倾倒注入到铸模中并很好地分布在铸模中，而不会剩下大的自由容积。所述铸芯具有一个很大的表面来形成与其它相邻铸芯的接触部位，由此使铸造出的工件中有很高的通道紧密度。尤其当接触部位位于椭圆体的最大横向尺寸处时，利用椭圆体形的铸芯可制造出长条形的通道段，同时有高的通道紧密度。当所述铸芯有近似相同的尺寸时，可由此形成十分均匀且可事先良好预定的通道结构。当铸芯的直径在近似0.1mm至2mm之间时，尤其在通常的透平叶片壁厚情况下，可制造出足够数量的通道来实现最佳的膜式冷却。这样一种铸芯因而既不要太小(这会随之带来浇注困难)也不要太大(由此只有利用一个高的冷却剂流量才能实现对工件的冷却)。当铸芯具有浇铸材料可浇注入其中的一些挖空槽时，工件具有足够的强度(尽管其为多孔结构)。铸芯通过其中的挖空槽相对于其体积尺寸而言具有一个大的表面。铸造出的工件中的浇铸材料成分也由此增大。若所述挖空槽是通过铸芯的中心延伸的孔时，所述工件在每个型芯的局部范围内也都具有特别好的强度，因为所述铸芯在浇铸完成之后通过碱液被浸洗出并由此分别留下一个由浇铸材料形成的中央支杆，它保证工件有足够的强度。当工件铸模中只有一预定部分被铸芯填充时，工件的一部分可制造成具有通道，另一部分可制成实心。这尤其可应用在透平叶片上，其中，铸芯仅仅被填充到铸模形成外壁的区域内。这样仅仅一个外壁上设有多个开孔，而叶片的其余部分都保持用铸造材料制出的原有形状。外壁可借助一个优化成本的膜式冷却法来冷却。当铸芯借助一振动装置被振得更密实时，即便铸芯相互间并不均匀一致也可形成非常窄细的通道结构，从而可校正对铸模的不均匀浇注。若安放在铸造空腔中的铸芯被束合(zusammengehalten)在一起，则可由此防止在浇注时铸芯飘浮起来。若铸芯用网束合在一起，则一方面可防止铸芯漂浮起来，另一方面可同时收集可能在铸造材料上聚集起来的渣子。为此，网格宽度一方面要小于铸芯的直径，但另一方面又要足够大，以便让铸渣通过。通道的尺寸可由此进一步调节，即，在将铸芯安放在铸造空腔中之后，在这些铸芯上涂上一层可粘附其上且耐抗浇铸的材料。这些抗浇铸材料不但粘附在表面上还尤其粘附在两个铸芯之间的接触部位上。由此加强该接触部位并使铸芯获得一个更大的直径，这对通道直径又有影响。此外，当铸芯事先相互非常邻近地排放但相互间又没有接触时，通过涂覆上述材料可使铸芯间产生附加的接触点。另外，所述铸芯通过包皮可更好地相互束合在一起，同时还能防止铸芯在浇注入的铸造材料中漂浮起来。铸模与一个抽真空装置相连接，则铸造材料在浇注时也可被引到铸模中非常小的空腔内，尤其是铸芯之间的最小空腔内。从而可避免形成无铸造材料的区域。另外，还能加速铸造过程。通过采用阻止装置(例如网)则可阻止铸芯和铸造材料一起沿抽真空方向被抽走。为实现本专利技术有关改进铸造方法的目的，建议，将所述铸造型芯相互间松散邻靠地安设在铸造空腔中。按照这种铸造方法可方便地形成贯通通道，通过适当地选择铸芯的尺寸，很容易改变这些通道的尺寸，并且对于铸造这样的贯通通道而言，无需费劲地准备铸模。若在将铸芯安放在铸造空腔中之后，在这些铸芯上涂上一层可粘附其上且耐抗浇铸的材料，则可保持这些铸芯的形状，而不必采用其它昂贵的装置。视通道的最终尺寸，这样的涂覆过程可反复进行，以改善铸芯之间的定位固定或者在铸芯之间形成新的连接。为实现本专利技术有关改进工件的目的，建议，工件上带有许多呈空间栅格状地透穿它的通道。这样一种工件通过冷却空气被贯通地从工件一侧引至其另一侧在冷却空气流很小时就能得到足够冷却。，在这种空间栅格状布置中，通道的直径可根据铸芯的形状和布置情况变化，且大多具有许多分支和多个开孔。当均匀分布的通道孔的面积实际上分摊占到工件一侧的整个表面积的四分之一时，工件就能获得非常好的冷却特性一方面，在被通道透穿的工件侧面上实际上不再存在冷却不良的部位，这是因为在膜式冷却时，在通道开孔之后会形成一个受到良好冷却的区域，该区域的宽度是通道开孔宽度的三倍；另一方面，工件侧面上所有被通道透穿的区域都会本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造一种工件、尤其是内冷式透平叶片的装置，它具有一浇铸空腔（１），在该空腔（１）中放置有一些铸造型芯（２），利用它们可构造出穿透工件的通道（３），其特征在于，这些铸造型芯（２）相互松散邻靠地被安设在铸造空腔（１）中。

【技术特征摘要】
EP 2000-2-25 00104001.31.一种铸造一种工件、尤其是内冷式透平叶片的装置，它具有一浇铸空腔(1)，在该空腔(1)中放置有一些铸造型芯(2)，利用它们可构造出穿透工件的通道(3)，其特征在于，这些铸造型芯(2)相互松散邻靠地被安设在铸造空腔(1)中。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少有两个铸芯(2)相互邻靠，形成一个穿透工件的通道(3)。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)的最大外部尺寸小于铸造空腔(1)的最小内部尺寸。4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)可倾倒到铸造空腔(1)中。5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)为近似的球形和/或椭圆体形。6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)有近似相同的大小。7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)的直径(5)在近0.1mm和近2mm之间。8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)上具有可用铸造材料填充的挖空槽。9.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述挖空槽是通过铸芯(2)的中心(7)延伸的一个孔(19)。10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述工件铸模(10)中只有一预定部分被铸芯(2)填充。11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述铸芯(2)可通...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得蒂曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]