[发明专利]用于叶片的陶瓷型芯的制造方法以及陶瓷型芯和叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用脱蜡铸造工艺的陶瓷型芯的制造方法，该脱蜡铸造工艺用于为可移动叶片的循环而制造复杂的中空叶片装置。本发明尤其适用于航空领域的航空器引擎中的此类叶片。

背景技术

陶瓷型芯是一个可废弃的部件，该部件尤其适用于获得金属叶片装置的冷却循环系统。

首先，通过将聚合物陶瓷混合物注射到注射工具来制造芯。第二步，随后对该芯进行烧制以去掉聚合物并烧结陶瓷。第三步，对该芯进行去毛刺处理并用树脂浸渍以赋予它们机械强度。

图1所示为陶瓷型芯本体10，该陶瓷型芯本体10包括形成为叶顶凹槽的上部件2以及形成为芯本体的下部件1。此类陶瓷型芯适用于叶片，尤其适用于航空器引擎的涡轮机叶片。通常，该类型叶片与围绕叶片的环形叶片装置相耦合。形成凹槽的部件在叶片末端形成有开放腔。在功能上，该凹槽减少了叶片根部的离心力并减少了叶片尖端的热传递。凹槽通过使用连接芯本体和凹槽的杆3来固定到芯本体上。这些杆也可以用陶瓷来制成。通常，膨胀系数高于芯的膨胀系数的任何材料都可以适合于制作该杆。

制造这种芯会产生的问题之一是所述陶瓷型芯在烧制步骤上遇到的问题。该烧制步骤紧随模具中的陶瓷成型步骤，上述杆在材料注入之前预置在该模具中。

一旦连接芯本体和凹槽的所有杆3成型，它们就已经被固定在已成型的陶瓷中，已成型陶瓷的具有凹槽和芯本体的形状。随着陶瓷烧制过程中温度的升高，所述杆就会膨胀。图2所示为烧制后陶瓷中根杆膨胀的结果，特别地，由于裂纹20的产生，形成了凹槽2中的开裂纹20。

一个解决方法是在面向氧化铝杆的芯部形成局部的加厚部。

如图3所示了加厚部30，引入该加厚部30以加强陶瓷被烧制后形成裂纹的部分，该部分沿着位于陶瓷内部的杆的水平面上的凹槽设置。随后，移除额外的厚度，在局部的加厚部被修齐之前，没有出现沿着该杆的可视裂纹。

该方案的缺点之一是需要在烧制之后去掉加厚部，例如通过手工磨削方式去掉。人们发现在去掉裂纹过程中裂纹会再一次出现在凹槽中，然后，该裂纹会在凹槽的表面形成一个开裂纹。

一个主要的缺点在于随后芯不能使用并且可能不得不被废弃。

发明内容

本发明能够解决上述缺点。

本发明涉及一种用于叶片的陶瓷型芯的制造方法，该陶瓷型芯包括下部件、上部件和一组杆；所述下部件形成为芯本体，所述上部件形成为叶顶凹槽(squealer tip)，并且一组杆用于保持上部件和下部件。根据本发明的方法包括：

涂层步骤，其中所述杆由燃点低于温度阀值的材料覆盖，超过该温度阀值，所述杆的膨胀大于预设好的比例；

定位步骤，其中将所述杆在模具中定位；

成型步骤，其中所述上部件和下部件通过陶瓷注射成型，该成型的部分因此形成为位于所述模具中的单一部分，并且限制出芯的形状。

烧制步骤，其中对所述陶瓷型芯进行烧制。

根据一个实施方式，所述温度阀值是1000℃。

根据一个实施方式，所述杆的膨胀百分比是1％。

该陶瓷型芯制造方法预防了在烧制阶段由于杆的存在而引起的陶瓷裂纹。

根据本发明方法尤其包括了一个预先步骤，例如涂清漆以覆盖至少一根杆。在杆上涂清漆能够预防凹槽裂纹的产生。

每根杆可能由氧化铝材料制成或者可以由比芯的膨胀系数高的材料制成。

在烧制阶段通过燃烧清漆(varnish)来避免产生裂纹，该烧制阶段释放了已烧制的陶瓷和已膨胀的杆之间的空间。覆盖在杆表面的清漆或者同等材料的燃烧温度释放了围绕杆的空间，在高于清漆的燃烧温度时，所述杆会膨胀。

有益地，所述步骤依次实施。

有益地，所述芯的脱模步骤(DME)先于芯的所述烧制步骤(CUI)。

有益地，每根所述杆在可能由凹槽包围的表面上被涂布。

有益地，所述杆的部分的涂层包括有清漆涂层。

有益地，所有杆的涂层包括以下之一：

每根杆的表面的一部分上沉积有蜡涂层；

每根杆的表面的一部分上沉积有树脂涂层；

每根杆的表面的一部分上沉积有石墨涂层；

本发明也涉及到用于涡轮机叶片的陶瓷型芯，该陶瓷型芯包括下部件、上部件和一组杆，下部件形成芯本体，上部件形成凹槽并且一组杆用于将上部件和下部件保持在一起，其特征在于，该芯使用根据本发明的方法制作。

该发明还涉及到用于涡轮机的叶片，该叶片使用铸造工艺制成，该铸造工艺使用根据本发明方法制成的芯。

附图说明