[发明专利]用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法及组件

说明书

本发明涉及用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法及组件。具体而言，提供了一种形成具有限定在其中的内部通路(82)的构件(80)的方法(1500)。该方法包括关于模具(300)定位(1502)套芯(310)。套芯包括至少部分地通过增材制造过程形成的中空结构(320)，和设置在中空结构内的内芯(324)。该方法还包括将熔化状态中的构件材料(78)引入(1504)模具的腔(304)中，以及冷却(1506)腔中的构件材料以形成构件。内芯定位成限定构件内的内部通路。

技术领域

本公开内容的领域大体上涉及具有限定在其中的内部通路的构件，并且更具体地涉及使用限定较大长度与直径比、大致非线性形状和复杂截面周边中的至少一者的芯来限定这样的内部通路。

背景技术

一些构件需要限定在其中的内部通路，例如，以便执行预期的功能。例如但不作为限制，一些构件(诸如燃气涡轮的热气路构件)受到高温。至少一些这样的构件具有限定在其中的内部通路以接收冷却流体流，使得构件能够更好经受高温。对于另一个示例，但不作为限制，一些构件在与另一个构件的对接处受到摩擦。至少一些这样的构件具有限定在其中的内部通路以接收润滑剂流而便于减小摩擦。

具有限定在其中的内部通路的至少一些已知的构件在模具中形成，其中陶瓷材料的芯在模腔内在针对内部通路选择的位置处延伸。在熔化的金属合金引入陶瓷芯周围的模腔中且冷却以形成构件之后，陶瓷芯除去(诸如通过化学浸出)以形成内部通路。然而，至少一些已知的陶瓷芯是易碎的，导致芯在无破坏的情况下产生和处理是困难且昂贵的。仅作为一个非限制性示例，当陶瓷芯的长度与直径(L/d)比增加时，在构件的生产中的处理和/或使用期间芯的开裂和破坏的风险也增加。

当陶瓷芯的非线性度增加时，至少一些这样的陶瓷芯的开裂或破坏的风险进一步增加。例如，大致线性的陶瓷芯可与重力的方向对准，使得芯以柱状压缩支撑其自身重量。相反，当大致非线性的芯在模腔内悬置时，芯的重量使陶瓷芯的至少一部分受到张力，这进一步增加陶瓷芯开裂或破坏的风险。另外地或备选地，至少一些这样的芯本身通过在芯模具中铸造陶瓷材料而产生，且至少一些大致非线性的陶瓷芯难以生产，这是由于难以提供适合的拉力平面和拔模角度以用于从芯模具释放非线性的陶瓷芯。因此，使用这样的已知的陶瓷芯来限定具有大致非线性的内部通路是受限的，特别地但不限于当通路的L/d比增加时。

另外，当陶瓷芯的截面的复杂性增加时，至少一些这样的陶瓷芯的开裂或破坏的风险增加。仅作为一个非限制性示例，非平滑截面周边在陶瓷芯中引入应力集中，其增加局部开裂的风险。因此，例如，虽然内部冷却通路的热传输性能可能通过针对给定截面面积增加通路的润湿周边的截面来改进，但使用这样的已知陶瓷芯来限定这样的截面是受限的，特别地但不限于当通路的L/d比增加时。

备选地或另外地，具有限定在其中的内部通路的至少一些已知的构件初始地不带有内部通路地形成，且内部通路在后续过程中形成。例如，至少一些已知的内部通路通过将通路钻到构件中来形成，诸如但不限于，使用电化学钻孔过程。然而，至少一些这样的过程相对耗时且昂贵。此外，至少一些这样的过程不可产生某些构件设计所需的内部通路非线性度和/或截面周边，特别地但不限于当通路的L/d比增加时。

发明内容

一方面，提供了一种形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法。该方法包括关于模具定位套芯。套芯包括至少部分地通过增材制造过程形成的中空结构，和设置在中空结构内的内芯。该方法还包括将熔化状态中的构件材料引入模具的腔中，且冷却腔中的构件材料以形成构件。内芯限定构件内的内部通路。

另一方面，提供了一种用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的模具组件。模具组件包括在其中限定模腔的模具，和关于模具定位的套芯。套芯包括至少部分地通过增材制造过程形成的中空结构。套芯还包括内芯，内芯设置在中空结构内且定位成当熔化状态中的构件材料引入模腔中且冷却以形成构件时限定构件内的内部通路。

技术方案1.一种形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法，所述方法包括：