[发明专利]具有用于翼片区段铸造的一体翼片内部型芯和围带背侧壳的陶瓷铸造型芯

说明书

技术领域

发明涉及燃气涡轮发动机中使用的被冷却的翼片区段的铸造。 具体地，发明涉及具有用来形成翼片区段的翼型中的内部冷却通道 的传统型芯部分加上用来形成翼片区段的围带的背侧表面的围带外 部壳部分的单块陶瓷铸造型芯。

背景技术

工业燃气涡轮发动机包括用于压缩空气的压气机、用于使燃料 与压缩空气的混合物燃烧的燃烧器装置和用于从燃烧气体中提取能 量的涡轮机。涡轮机部包括被固定至转子轴的成排的叶片，其中的 所有叶片都在能量提取过程中通过燃烧气体旋转。在成排的涡轮机 叶片之间的是当燃烧气体在涡轮机内行进时将燃烧气体合适地定向 的成排的固定翼片。各排翼片包括翼片区段，其中的每一个区段具 有被固定至至少一个翼型的相反端的内围带和外围带。在很多涡轮 机中翼型可以经由内部冷却通道被冷却并且围带的背侧也可以被冷 却。这些被冷却的翼型可以是第一和甚至第二排的涡轮机叶片的一 部分。冷却可以包括凭借冷却空气在待冷却的表面上面的流动的对 流冷却，和/或凭借被置于翼型的内部冷却通道中和邻接围带的背侧 的冲击板插件的冲击冷却。

翼型和围带可以被一起铸造由此形成单块翼片区段。可替代地， 翼型和围带可以被单独地铸造并接着焊接到一起。翼型的内部通道 要求陶瓷型芯的使用以创建通道并在铸造工艺期间限定内部表面配 置。翼片区段表面的包括了内、外围带的那些在内的余下部分典型 地由围绕翼片区段的蜡模(waxpattern)形成的陶瓷壳限定，其中蜡 模围绕陶瓷型芯形成。蜡模接着被去除，在翼片区段的形状中留下 空隙，其中陶瓷型芯限定翼型的内部通道的表面并且陶瓷壳限定翼 片区段的表面的余下部分。

小特征是在翼片区段的表面的一些上所期望的，包括翼型的内 部通道和围带的背侧表面，因为它们可以与冲击射流结合地使用以 提高冲击冷却。小特征可以通过陶瓷型芯容易地形成在翼型的内部 通道的表面中，因为陶瓷型芯上的小特征在通向最终铸件的步骤中 存活下来，并且被直接印到最终翼片区段上。然而在围带的背侧表 面上的小特征将通过蜡模形成，因为蜡模限定围带的背侧表面。蜡 模是软材料。出于这个原因，如果小特征被印到蜡模的表面并接着 经受浸渍工艺，在此期间形成陶瓷壳，则小特征被扭曲和/或损失。 因为蜡模中的小特征不能在浸渍工艺中存活下来，所以当小特征将 产生自被暴露于浸渍工艺的蜡模时，翼片区段的由壳限定(进而由 蜡模限定)的表面不能具有小特征。

已用来克服该问题的一个技术是使用单独铸造的离散陶瓷插件 来形成围带背侧表面上的小特征。蜡模围绕陶瓷型芯和陶瓷插件及 去除的壳形成，留下用于翼片区段的空隙。在该方法中陶瓷型芯限 定翼型的内部表面及其小特征，并且陶瓷插件限定围带背侧表面及 其小特征，并且翼片区段表面的余下部分通过壳形成。然而，当使 用陶瓷插件时陶瓷插件的位置难以精确地控制并且铸件的质量小于 可接受的。出于前述原因在本领域存在有改进的空间。

附图说明

在以下描述中鉴于附图来说明发明，附图示出：

图1是现有技术翼片区段铸件的示意性截面。

图2是使用这里所公开的铸造型芯和方法的翼片区段的示意性 截面。

图3是在现有技术型芯模具中铸造时的现有技术陶瓷型芯的示 意性截面。

图4是在具有柔性型芯模具里衬的型芯模具中铸造时的具有翼 型部分和围带壳部分的一体铸造型芯的示意性截面。

图4A是图4的细节的特写。

图5是图3的现有技术陶瓷型芯的示意性截面。

图6是图4的一体铸造型芯的示意性截面。

图7是被定位在现有技术蜡模具内侧的图5的现有技术陶瓷型 芯和使用组件形成的现有技术蜡模的示意性截面。

图8是被定位在这里所公开的蜡模具内侧的图6的一体铸造型 芯和使用组件形成的蜡模的示意性截面。

图9是图7的现有技术陶瓷型芯和现有技术陶瓷模的示意性截 面。

图10是图8的一体铸造型芯和蜡模的示意性截面。

图11是图9的现有技术陶瓷型芯和现有技术陶瓷模及围绕组件 形成的现有技术陶瓷壳的示意性截面。

图12是图10的陶瓷型芯和蜡模及围绕组件形成的陶瓷壳的示 意性截面。

图13是具有用于现有技术翼片区段的空隙的图11的现有技术 陶瓷型芯和现有技术陶瓷壳的示意性截面。