專利名稱：熔模鑄造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔模鑄造，具體地涉及溶模鑄造渦輪發(fā)動機的超合金部件。
背景技術(shù)：
溶模鑄造渦輪發(fā)動機部件，如葉片和翼片，已是良好開發(fā)的領(lǐng)域。在示例性的工藝中，準(zhǔn)備具有一個或多個模制空腔的模具，各空腔的形狀一般對應(yīng)進行鑄造的部件。制造模具的示例性工藝涉及使用一個或多個部件的臘模。為了制造中空部件，通常在陶瓷芯上用蠟形成一般對應(yīng)部件內(nèi)部空間正型的蠟?zāi)?。在結(jié)殼工藝中，陶瓷殼通過熟知的方式圍繞一個或多個所述蠟?zāi)Ｐ纬伞Ｏ灴赏ㄟ^如壓熱器中熔化來清除。這樣留下包括殼體的模具，具有一個或多個用于形成部件的空腔，空腔可包括陶瓷芯部。然后將熔化的合金注入模具鑄造部件的母體。當(dāng)合金冷卻和固化后，殼體和芯部可用機械和/或化學(xué)方式從鑄造的部件母體中清除。部件母體然后可通過一個或多個步驟加工和處理，形成最終的部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種鑄造多個葉片的方法，所述葉片具有翼面和固定葉片到圓盤的翼根。方法包括形成多個模具部分，各自具有形成相關(guān)的至少一個葉片的內(nèi)部表面。許多個模具部分組裝起來。熔化的合金注入到組裝成的模具部分。
在不同的實施例方式中，合金可以同時注入組裝好的模具部分。各模具部分具有內(nèi)部表面，只用于形成單個相關(guān)葉片。各個模具部分的表面可包括第一表面(即模殼)，用于形成相關(guān)葉片的外部；和第二表面(即陶瓷芯部)，用于形成相關(guān)葉片的內(nèi)部。組件涉及組裝的模具部分和分配歧管。各個模具部分通過組裝可清除的葉片模型和可清除的輸入通道模(形式)于板的頂面來形成。殼體可施加到葉片模型和輸入通道形式上?？赏ㄟ^加熱殼體熔化至少一部分的葉片模型和輸入通道模。
本發(fā)明的另一方面涉及鑄造部件的方法。形成多個模具部分。組裝成一組模具部分。分配歧管安裝到一組模具部分。分配歧管具有容納熔化材料的注入腔和多個輸入通道，各自從注入腔朝相關(guān)的一個或多個組裝好的模具部分延伸。組裝可在爐中進行。模具部分可進行檢查。一組模具部分是通過檢查的模具部分組裝而成。
本發(fā)明的另一方面涉及模具組件，所述組件具有多個模具部分。分配歧管安裝到模具部分。分配歧管具有容納熔化材料的注入腔和多個輸入通道，各自從注入腔朝相關(guān)的一個或多個組裝好的模具部分延伸。設(shè)置了多個過濾器，各自位于相關(guān)的一個輸入通道上。
在各種實施方式中，可以設(shè)置3個、4個或更多個所述模具部分?？稍O(shè)置一個所述與各模具部分相連的輸入通道。各個模具部分可包括模制空腔和輸入通道。輸入通道從模制空腔的下端延伸到與分配歧管相連的上端。
附圖和下面的介紹顯示出本發(fā)明的一個或多個實施例的細(xì)節(jié)。對本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點可從下面介紹和附圖以及權(quán)利要求得到清楚的了解。


圖1是葉片和閘道模型組件的視圖；圖2是從圖1的模型組件產(chǎn)生的模制件的視圖；圖3是一系列帶有歧管的模制件的視圖；圖4是形成圖3歧管的模型的視圖；圖5是圖3的歧管的頂視圖；
圖6是圖5所示歧管沿剖面6-6的截面圖；各圖中類似的標(biāo)記和圖形表示類似的元件。
具體實施例方式
圖1顯示了模型組件20，其包括葉片模型22和輸入通道模型24。葉片模型具有根部26，具有最終葉片固定根部的形狀；和翼片部分28，從根部延伸并形成葉片翼的形狀?？拷砥捻敳?位于圖示模型的底部)，葉片模型具有晶粒引錠部分30。上部32從根部26的近端延伸。葉片模型通過在陶瓷芯部上用蠟?zāi)Ｐ纬伞Ｐ静?0在多個位置暴露出(如顯示出的位于晶粒引錠部分的間隙，和從位于上部的凹部突出)。在所顯示的實施例中，葉片模型支撐于位于金屬支撐板44上表面的的晶粒引錠部分。上部具有平的上表面46，其與頂板(未顯示)的下表面對接，通過連接桿(未顯示)連接到底板，以保持所述板具有平行間隔開的關(guān)系。示例性的頂和底板基本上為大圓板的扇形部分(如帶有圓角的120度扇形部分)。
從上到下，輸入通道模型具有頂表面50，其與表面46共面并接觸頂板的下側(cè)。向下傾斜的澆口連接部分52從表面50向下延伸到一般為圓柱形的直澆口部分54，輸入部分56從直澆口部分54向下延伸，向外擴張連接到晶粒引錠部分30。在示例性實施例中，輸入通道模型形成單個臘模。輸入通道模型可蠟焊到晶粒引錠部分。
當(dāng)模型組件20牢固地組裝到頂板和底板后，可對模型組件進行結(jié)殼(如使用陶瓷漿)。對陶瓷漿進行干燥，取下底板和頂板。然后從模型組件清除蠟(如通過壓熱器)。其結(jié)果是得到單個葉片模70(見圖2)，其包括固定到殼體72內(nèi)的芯部40。模具包括輸入通道74，具有通過這些輸入通道模型形成的并與這些通道模型對應(yīng)的部分。模具還包括由葉片模型形成的主葉片形成空腔76，并具有由殼體形成的第一表面部分，可形成葉片母體的外部；和由陶瓷芯部形成的第二部分，用于形成葉片的內(nèi)部?？蓪δ＞?0進行檢查(如通過X射線和通道74和空腔76內(nèi)的孔探儀)以確定沒有裂紋或其他缺陷。
圖3顯示了通過分配歧管80連接到一起的一組3個模具。分配歧管包括注入錐體82，其具有容納熔化金屬的上開口端84。3個分路90從錐體下垂并連接到模具70上形成輸入通道74入口的部分。歧管可通過類似的對臘模100(見圖4)結(jié)殼來形成。通過帶有3個下垂的通常為圓柱形的接近的分路部分104的錐體部分102形成模型。接近的分路部分通過結(jié)構(gòu)連接件106連接到主體。較小部分/直徑計量部分108從接近的分路104的低(遠(yuǎn))端向下延伸。
圖5和6顯示了在取出歧管模型和插入陶瓷過濾件120到3個分路后的歧管，過濾件支撐于分別由模型部分104和108的表面形成的近和遠(yuǎn)通道(或通路)部分122和124之間的肩部。各個遠(yuǎn)端124的截面積選擇成可提供希望的從輸入錐體流入熔化金屬的計量。近端部分的尺寸可容納陶瓷過濾件120。
在示例性的實施例中，3個模具部分組裝成可放在爐中的一組，其位于冷卻板上(未顯示)，歧管位于組件的頂部。在示例性實施例中，歧管圍繞通道遠(yuǎn)端124的部分130延伸到輸入通道的上端。部分130的示例性插入距離是2到3厘米。插入的程度最好足以在下面的金屬注入過程中幫助歧管保持于適當(dāng)位置和直立(下面進行介紹)。
一旦模具組裝好后，熔化的金屬可注入到歧管中。金屬從注入錐體通過歧管通道及其過濾件向下流入輸入通道，從底部向上填充模制空腔。進入各個模制空腔的金屬，在向上流過模制空腔時，最初填充模制空腔的晶粒引錠部分。只有足夠的金屬流入歧管才能上升到模制空腔上部的位于根部最上端和模制空腔頂之間的某水平。該水平最好低于歧管計量部分的下端。通過冷卻板進行熱傳遞使空腔的金屬從晶粒引錠部分向上固化(晶粒引錠部分用于形成所得到的鑄件的微結(jié)構(gòu))。因此，模型和相關(guān)殼體可設(shè)置在形成葉片的空腔，使形成的微結(jié)構(gòu)從晶粒引錠部分沿希望的方向延伸(如示例性實施例中從葉片翼尖端延伸到葉片根部)?？蛇x擇的實施例可能不使用單獨的歧管，而是將金屬直接注入到各個模具部分。
冷卻使鑄件在一組模具的葉片形成空腔和輸入通道中形成。鑄件最好不延伸到歧管內(nèi)。使歧管容易地取出和使各個充填好的模具分別取出。
各充填好的模具可將殼體和陶瓷芯部用機械和/或化學(xué)的方式清除?？汕谐诰ЯＲV部分、下澆口、輸入部分和上部形成的鑄件部分，剩余的葉片形式進行進一步的機械加工和/或另外的處理。
本發(fā)明與各種現(xiàn)有技術(shù)的鑄造技術(shù)相比有一個或多個優(yōu)點。通過組裝一組模具部分(各自具有模制一個或多個部件的模腔)允許對各個模具部分進行檢查，清除有缺陷的各模具部分。這樣設(shè)置優(yōu)于單個具有相同總數(shù)模腔的模具，否則當(dāng)一個模腔出現(xiàn)缺陷時，不是丟棄整個模具就是模具未充分利用(即浪費存在缺陷的模腔中的有缺陷的鑄件)。由于單個模具部分與對應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)的單件模具相比小很多。結(jié)殼工藝容易進行。容易施加殼體材料和更容易對殼體進行干燥(可以更快速地干燥和更加干燥以減少缺陷)。各模具部分可使用更小的殼體和壓熱器裝置來制造。各殼體更輕和更容易放入爐中，這比移動對應(yīng)的較重的充填好的單個模具要容易得多。示例性的通過一個輸入通道進行充填的單件模具的重量在70到100磅之間。類似3部分的各充填模具部分的重量加上歧管在30到40磅之間。
上面介紹了本發(fā)明的一個或多個實施例，但是，應(yīng)當(dāng)知道在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可進行變化和改進。例如，進行制造的部件的細(xì)節(jié)、制造模型的設(shè)備、結(jié)殼設(shè)備、和爐子都可能影響各具體實施的細(xì)節(jié)。因此，其他實施例也未脫離所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于鑄造多個葉片的方法，所述葉片具有翼面和固定葉片到圓盤的翼根，所述方法包括形成多個模具部分，各自具有內(nèi)表面，可形成相關(guān)的多個葉片中至少一個；將所述多個模具部分組裝起來；和將熔化的合金注入到裝配成的模具部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔化的合金同時注入所述裝配成的模具部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具部分各自具有形成單個相關(guān)葉片的內(nèi)表面；和所述模具部分的內(nèi)表面包括可形成相關(guān)葉片外部的第一表面，和可形成相關(guān)葉片內(nèi)部的第二表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述組裝包括裝配分配歧管到多個模具部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述熔化的合金通過所述歧管注入，沉積到低于流道下末端的上水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述分配歧管包括歧管體，其具有輸入腔，可容納熔化的材料；和多個輸入管路，各自從所述輸入腔朝相關(guān)的一個或多個模具部分延伸；和所述組裝包括定位每一個過濾器于相關(guān)的一個輸入管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述各個模具部分包括安裝可清除的葉片模型和可清除的閘道形式于板的頂面；設(shè)置殼體到組裝的葉片模型和閘道形式上；和加熱殼體，至少將各葉片模型和閘道形式的一部分熔化。
8.一種鑄造部件的方法，包括形成多個模具部分；將已經(jīng)通過檢查的一組所述模具部分組裝起來；和安裝分配歧管到所述一組模具部分，所述分配歧管具有注入腔，可容納熔化的材料；和多個輸入管路，各自從所述注入腔朝相關(guān)的一個或多個裝配成的模具部分延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括檢查所述模具部分，將已經(jīng)通過檢查的模具部分組裝成一組模具部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括清除掉一個或多個未通過檢查的模具部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括注入熔化的材料到所述注入腔，和在爐中，從一組模具部分卸下歧管，卸下所述一組模具部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括注入熔化的材料到所述注入腔；和使所述主要由鎳或鈷基超合金構(gòu)成的材料固化。
13.一種模具組件，包括多個模具部分；和分配歧管，可安裝到所述多個模具部分，并具有注入腔，可容納熔化的材料；多個輸入管路，各自從所述注入腔朝多個模具部分中相關(guān)的一個或多個延伸；和多個過濾器，各自位于相關(guān)的一個輸入管路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模具組件，其特征在于，所述組件設(shè)有3到4個所述模具部分；和連接到各所述模具部分的單個輸入管路。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的模具組件，其特征在于，所述各模具部分包括模制空腔和閘道，所述閘道從所述模制空腔的下端延伸到與所述分配歧管連接的上端。
全文摘要
一種用于鑄造多個部件如渦輪發(fā)動機葉片的方法和裝置。葉片具有翼面和固定葉片到圓盤的翼根。多個模具部分分別具有內(nèi)表面，可形成相關(guān)的至少一個部件。將模具部分裝配起來，熔化的合金注入裝配成的模具部分。
文檔編號B22C9/08GK1605408SQ200410076998
公開日2005年4月13日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者S·J·布賴德, M·A·赫林, W·S·小克羅澤, S·D·穆雷 申請人:聯(lián)合工藝公司