[发明专利]用于增材制造工件的射线照相和CT检查的方法

说明书

本公开内容一般涉及用于工件的射线照相和计算机断层扫描(CT)检查的方法，所述工件具有日益复杂的内部几何形状。所公开的方法能够在例如AM工件或精密铸造涡轮机叶片的详细内部几何形状内分布造影剂，随后在检查后完全去除造影剂及其所有残余。

技术领域

本公开内容一般涉及用于具有内部几何形状的工件的射线照相和计算机断层扫描(CT)检查的方法。所公开的方法能够在例如AM工件和/或精密铸造涡轮机叶片的内部几何形状内分布造影剂，随后在检查后完全去除造影剂及其所有残余。

背景技术

许多现代发动机和下一代涡轮发动机需要具有错综复杂的几何形状的部件和零件，所述部件和零件需要新类型的材料和制造技术来生产。

涡轮机叶片通常包括空心翼型件，所述空心翼型件具有沿叶片的翼展延伸的径向通道，所述叶片具有用于在发动机的操作期间接纳加压冷却空气的至少一个或多个入口。在叶片中的各种冷却通道中，包括设置在前缘和后缘之间的翼型件中间的蛇形通道，翼型件通常包括延伸穿过叶片用于接纳加压冷却空气的入口，所述入口包括局部特征，例如短扰流器肋或销，用于增加翼型件的加热侧壁和内部冷却空气之间的热传递。

通常由高强度、超合金金属材料制造这些涡轮机叶片涉及众多步骤。首先，制造精密陶瓷芯，以符合涡轮机叶片内所需的错综复杂的冷却通道。精密模或模具也需要被创建，其限定涡轮机叶片的精密3-D外表面，包括其翼型件、平台和集成楔形榫。陶瓷芯在两个半模内装配，所述两个半模在其间形成限定所得到的叶片的金属部分的空间或空隙。将蜡注入装配模内，以填充空隙且围绕包封在其中的陶瓷芯。将两个半模分开且从模制蜡中取出。模制蜡具有所需叶片的精确构造，并且随后用陶瓷材料涂布以形成围绕陶瓷壳。随后，使蜡熔融且从壳中去除，留下相应的在陶瓷壳和内部陶瓷芯之间的空隙或空间。熔融的超合金金属随后浇注到壳内以填充其中的空隙，且再次包封在壳中包含的陶瓷芯。使熔融金属冷却且固化，且随后适当地去除外部壳和内部芯，留下在其中能够发现内部冷却通道的所需金属涡轮机叶片。

其他喷气航空器发动机零件，例如燃料喷嘴近期已使用AM技术进行制造，与消减制造方法形成对比，所述AM技术涉及一种或多种材料的积累，以制备净(net)或近净形状(NNS)物体。AM技术能够由广泛多样的材料制造复杂部件。一般地，独立物体可由计算机辅助设计(CAD)模型制造。应用包括复杂工件的直接制造、用于熔模铸造的模型、用于注塑成型和压铸的金属模具、以及用于砂型铸造的模具和芯。在设计周期期间制造原型物体以增强通讯和概念的测试是AM工艺的其他常见用法。

航空器发动机零件的日益复杂的内部几何形状已导致对所生产零件的检查中的困难。此外，AM技术从原型制作操作转移到完全制造生产工艺已产生关于所制造零件的非破坏性测试的更先进技术的需要。随着工件的大小增加和所产生的工件的内部几何形状变得更加复杂，已出现关于更强大的射线照相和CT检查技术的需要。

用于医学CT和射线照相检查的造影剂的使用是已知的。所制造零件的CT成像依赖于碘化锌造影剂。参见Schilling等人，“X-ray computed microtomography of internaldamage in fiber reinforced polymer matrix composites，”Composites Science andTechnology 65(2005)2071-2078。碘化锌是用于CT扫描的常用造影剂。CT检查已被使用于使用了常规技术的某些增材制造零件中。参见Van Bael等人，“Micro-CT basedimprovement of geometrical and mechanical controllability of selective lasermelted Ti5Al4V porous structures，”Materials Science and Engineering(2011)7423-7431。