[发明专利]铸造型芯设备和铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造方法，且更具而言，涉及铸造型芯设备和用于移除铸造型芯的方法。

背景技术

诸如涡轮翼型件的燃气涡轮发动机构件通常使用熔模铸造过程来制造，在熔模铸造过程中，熔化的金属合金被引入在陶瓷壳和陶瓷型芯之间限定的模具腔中，且被允许凝固，从而形成完成的铸件。

制造过程中的耗时的步骤是在铸造完成之后移除型芯。这涉及利用苛性溶液(通常是溶于水的氢氧化钠或氢氧化钾)溶滤出陶瓷材料。将来，由于将使用更高的温度、含钇的合金，从而需要无反应性的铸造型芯材料，诸如基于氧化铝或基于氧化锆的陶瓷，因而该挑战将被放大。这些型芯材料比目前使用的基于硅石的材料溶滤得慢得多。

因此，仍然需要可容易溶滤出的型芯。

发明内容

该需要通过包括外皮和内部支撑结构的铸造型芯来解决，该内部支撑结构包含空隙，以有助于溶滤剂的输送。型芯可使用添加制造方法来制造。

本发明的第一技术方案提供了一种铸造模具设备，包括：整体陶瓷型芯，其包括：外皮，其限定外表面；以及内部支撑结构，其配置在所述外皮的内侧，所述内部支撑结构限定多个空隙，所述多个空隙构造成让流体进入所述型芯。

本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述型芯的所述内部支撑结构构造为适应所述型芯的热膨胀和收缩。

本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，所述陶瓷材料是基于氧化铝或基于氧化锆的。

本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，所述内部支撑结构包括互连的壁的格栅。

本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，所述型芯具有翼型件形状，且所述空隙相对于所述翼型件形状沿翼展方向延伸穿过所述型芯。

本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，所述外表面是至少75%密实的。

本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，所述外表面是大于90%密实的。

本发明的第八技术方案是在第一技术方案中，还包括：陶瓷材料的壳，其配置为至少部分地包围所述型芯，使得为构件形状的模具腔限定在所述壳与所述型芯之间。

本发明的第九技术方案提供了一种形成用于铸造金属构件的模具的方法，包括：使用添加制造过程，形成陶瓷材料的整体型芯，所述整体型芯包括外皮和配置在所述外皮内侧的内部支撑结构，所述内部支撑结构限定多个空隙，所述多个空隙构造成让流体进入所述型芯。

本发明的第十技术方案是在第九技术方案中，所述添加制造过程包括立体光刻。

本发明的第十一技术方案是在第九技术方案中，所述陶瓷材料包括氧化铝或氧化锆中的至少一种。

本发明的第十二技术方案是在第九技术方案中，所述外表面是至少75%密实的。

本发明的第十三技术方案是在第九技术方案中，所述外表面是大于90%密实的。

本发明的第十四技术方案是在第九技术方案中，在所述添加制造过程期间，利用支撑材料填充所述空隙，所述支撑材料在当所述添加制造过程完成之后被移除。

本发明的第十五技术方案是在第十四技术方案中，所述支撑材料是未固化的陶瓷材料。

本发明的第十六技术方案是在第九技术方案中，还包括：形成陶瓷材料的壳；以及将所述壳定位在至少部分地包围所述型芯的位置，使得为构件形状的模具腔限定在所述壳与所述型芯之间。

本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，还包括：将熔化的金属合金引入到所述模具腔中；允许所述金属合金冷却和凝固；以及通过将苛性材料引入到所述型芯的所述空隙中来移除所述型芯。

本发明的第十八技术方案是在第十七技术方案中，所述苛性材料包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。

附图说明

可通过参照结合附图作出的下列描述来最好地理解本发明，在附图中：

图1是燃气涡轮发动机的高压涡轮叶片的示意透视图；

图2是用于铸造图1的涡轮叶片的模具的示意截面图；

图3是图2中示出的型芯的放大图；以及

图4是备选型芯和涡轮叶片的透视、部分剖开视图。

部件列表

10 涡轮叶片

12 燕尾件

14 柄部

16 平台

18 翼型件

20 根部

22 末梢

24 压力侧壁

26 吸力侧壁

28 前缘

30 后缘

32 后缘冷却孔

34 末梢帽

36 声响器末梢