[发明专利]用于制造涡轮机叶片的浸渍陶瓷型芯的方法

说明书

本发明的领域是涡轮发动机，更具体地，是这些涡轮发动机的金属叶片组件的制造。

为了制造如用于涡轮发动机的金属叶片组件等部件，其具有带有复杂几何形状的内部空腔，通常使用被称为熔模铸造的技术。这包括用之后可很容易除去的蜡或其他等同材料生产部件的初始模型。

制造过程开始于生产一种形成翻砂型芯并包括叶片组件的内部空腔的内部部件。然后使用注射模具进行蜡模，芯放置到注射模具内以及蜡注射到注射模具内。然后在该模型周围形成陶瓷外壳，该外壳包括通过在几个料浆内连续浸涂而生产的多个层。料浆由带有胶状矿物粘合剂以及必要时添加剂的陶瓷材料颗粒组成。

外壳模具然后脱蜡，脱蜡是一种除去形成原始蜡模型的材料的操作。在已除去该模型后，获得了陶瓷模具，其内腔再产生叶片的所有形状并且该模具仍封装用于产生叶片的内部空腔的陶瓷型芯。模具然后经过高温热处理或“烘烤”，这赋予它必要的力学性能。

外壳模具因此准备用于通过铸造制造金属部件。在已经检查了外壳模具的内部和外部完整性之后，下一步骤包括铸造熔融金属，其占据外壳模具内壁和芯之间的空余空间，然后固化所述金属。最后，在已经铸造了合金后，外壳通过抖动操作断裂，然后经由化学处理除去了在叶片中保持封装的陶瓷型芯以及用通过加工或抛光的精加工制造金属部件端部。

陶瓷型芯经常遇到的问题是它们具有非常精细的几何图形并且在经由注蜡的过模过程中它们容易断裂或变形。因此在制造过程结束时有必要实施加固操作。目前使用的一种方法包括使用与稀释剂混合的树脂填充芯的孔隙，然后聚合反应该树脂，其然后能使其机械强度翻两番。常用的产品是聚环氧化物树脂，如环氧树脂以及由混合溶剂组成的稀释剂，如甲苯和甲醇。

这些产品的缺点是，它们通常有毒(分类为CMR，即致癌，致突变或生殖有毒的)并且它们需要由操作者实施的保护措施。除此之外，它们需要，在[法国]劳动法下，他们需要穿戴个人防护设备和对于每个操作者接触的特定监视，以及以下的前提，抽吸系统和干燥设备符合ATEX(爆燃性空气)命令。

已经通过专利申请GB2263658提供了一种解决方案，其建议使用水作为溶剂以及使用不同的浸渍产品，包括聚乙烯醇。它建议酒精浓度在10％的极限内，换句话说，每升水大约10克，并且认为该浓度是不被超过的极限值，因为产品然后变得太粘稠。

申请人想知道该极限并想知道更高浓度是否可进一步改进该情况，以及分析由此可出现的限制。

本发明的目的是提出一种比用于机械增强型芯的当前产品更好实施的产品，并且其符合关于保护员工的健康和安全以及保护环境的责任。

为此，本发明的主题是一种用于机械地增强在通过熔模铸造的涡轮发动机部件制造中使用的陶瓷型芯的浸渍方法，包括在通过在水中溶解聚乙烯醇(PVAl)获得的混合物中浸涂所述芯，随后将所述芯浸没在纯水中并热聚合反应，其特征在于，混合比例在每升水100到200克PVAl之间。

有利地，通过浸涂的浸渍时间在20分钟到1小时30分钟之间。由于其相对高的粘度，长时间对于浸渍产品是必要的，以适当地渗透所述陶瓷型芯的孔。

优选地，所述聚合反应在90℃到120℃之间的温度发生。

更优选地，所述聚合反应在30分钟至2小时之间的时期内发生。

本发明还涉及一种通过熔模铸造制造带有内部空腔的涡轮发动机叶片的方法，所述方法包括生产代表所述内部空腔的陶瓷型芯的步骤，其特征在于，它包括经由上述方法机械地增强所述芯的步骤。

在阅读以下给出的详细的说明性描述—本发明的实施例作为纯粹说明性的和非限制性的示例给出—参考示意性附图，将更好地理解本发明，以及其他目的，细节，特征和优点将变得更加明显。在这些图中：

—图1是给出通过用根据本发明的产品浸渍叶片芯获得的结果的表格；

—图2和图3是使用根据本发明的浸渍产品和使用现有技术的产品所获得材料的两个物理属性的比较图解视图。

图1示出了对于聚乙烯醇(PVAl)在水中的不同浓度以及对于各种制造条件(浸渍时间和烘烤时间和温度)，从代表涡轮发动机叶片的蜡模型芯的试样所获得的结果。

在酒精中选定的浓度是50g/l，100g/l和200g/l以及试样的浸渍时间范围从20分钟到1小时30分钟。同时，烘烤时间和温度范围分别从35分钟到1小时30分钟，一个示例是16小时以及从90℃到172℃。需要指出的是：