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CN108788009A - 用于制造涡轮发动机叶片的组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造涡轮发动机叶片的蜡模的组件，其包括蜡注塑模具(28)，其中芯(10)能够被安装在预定的模制位置中，芯(10)包括主元件(12)和至少第一次元件(14)，主元件和至少第一次元件(14)中的每一个包括至少一个功能部件和非功能部件，其特征在于，第一次元件(14)的非功能部件包括沿叶片的纵向方向(L)延伸并容纳在主元件(12)的非功能部件的第一槽(20)中的杆状部(18)，模具(28)包括在第一槽(20)的底部夹紧所述杆状部(18)的第一内凸台(26)。

Description

用于制造涡轮发动机叶片的组件
技术领域
本发明涉及一种用于确定注塑模具、特别是蜡注塑模具中的芯位置的方法。该方法旨在用于制造涡轮发动机部件，诸如涡轮叶片。
背景技术
传统上，失蜡铸造技术首先要创建由蜡或任何其他材料制成的待制备部件的模型，所述任何其他材料是可以在后期阶段轻易除去的材料。这种模型包括形成陶瓷芯的内部部件，它代表了人们想要出现在叶片内部的腔。然后通过进行所谓的上灰泥(stuccoing)和干燥程序，将蜡模浸渍在由陶瓷颗粒悬浮液组成的浆料中几次以形成壳模。
蜡然后被脱蜡并从壳模中除去，这是将蜡或构成原始模型的材料从壳中去除的过程。在去除之后，获得陶瓷模具，其腔再现了叶片的所有形状并且仍然包含旨在产生其内腔的陶瓷芯。然后将模具进行热处理，即在高温下“烘烤”，使其具有必要的机械性能。
然后壳模就准备通过铸造来制造金属部件。在检查了壳模的内部和外部完整性之后，下面的步骤包括浇注熔融金属，其填充壳模内壁和芯之间的间隙，然后使其凝固。在失蜡铸造领域，目前有几种凝固技术，因此根据合金的性质以及由铸造产生的部件的预期性能而具有多种浇注技术。这可以是柱状结构的定向凝固(DS)、单晶的定向凝固(SX)或等轴凝固(EX)。
在铸造合金之后，使用落砂程序破碎壳体。在另一步骤中，保留在所获得的叶片中的陶瓷芯被化学地去除。然后对获得的金属叶片进行精加工以获得最终部件。
在申请人的专利申请FR2875425和FR2874186中提供了如何使用失蜡铸造技术生产涡轮叶片的实施例。
为了形成叶片的蜡模，使用工具装备或蜡注塑模具，其中芯放置其中，然后通过为此目的而设置的通道注入液体蜡。
这个芯必须非常精确地放置在注塑模具中，因为其定位的任何偏移都将导致不符合叶片壁厚度以及叶片内腔的形状的定位，所述内腔的形状是芯的形状。由于叶片的金属经受非常高的温度，这些缺陷会导致叶片使用寿命大大减少。因此有必要非常精确地确保芯在模具中占据的位置。为了实现这一点，目前使用的蜡注塑模具包括用于静态支撑芯的装置，这些支撑装置可能包括杆，其末端形成用于将芯支撑在模具中的支点。
尽管芯的这种定位证明是有效的，但是当芯由在模具中彼此组装的几个不相交/独立的元件组成时，它仍然有局限性。事实上，必须准确地进行相对定位以及各种芯元件的维护，而不影响蜡模，应该回想起，将在铸造叶片之后形成蜡模。
发明内容
本发明更具体地旨在为上面公开的现有技术的问题提供简单、有效且成本效益好的解决方案。
为此，本发明提出了一种用于制造涡轮发动机叶片的蜡模的组件，该组件包括蜡注塑模具，其中芯能够安装在预定的模制位置中，芯在底座和头部之间沿纵向方向延伸，其特征在于，芯包括主元件和至少第一次元件，主元件和至少第一次元件中的每一个包括至少一个功能部件和非功能部件，第一次元件的非功能部件包括在叶片的纵向方向上延伸并容纳在主元件的非功能部分的第一槽中的杆状部，蜡注塑模具包括用于在第一槽的底部夹紧所述杆状部的第一内凸台。
根据本发明，通过将芯的第一次元件的杆状部夹紧在主芯元件的槽或纵向凹槽中，将两个芯元件保持在一起。该组件还允许第一次元件相对于主元件的纵向热膨胀，这允许限制两个元件相对于彼此的变形并且增加由根据本发明的组件制成的叶片的精度。而且，使用芯元件的非功能部件避免了必须修改其功能部件。确定这些功能部件的尺寸确实难以实现，并且由于除了与叶片的最终形状相关的任何其他原因而对其形状进行修改是不可取的。
关于芯使用的术语“功能的”使得能够指示如此限定的部件是否能够获得叶片的最终几何形状的面，也就是说，诸如抽吸压力的外部面，例如或者限定叶片的冷却系统的内部面。因此，非功能部件是指芯元件的对部件的最终几何形状没有影响的区域。
实际上，纵向方向也对应于从叶片底部延伸到叶片顶部的延伸方向，该纵向方向基本上垂直于涡轮发动机的旋转轴线。
根据本发明的另一个特征，芯包括第二次元件，其非功能部件也包括沿着叶片的纵向方向延伸并容纳在主元件的非功能部分的第二槽中的杆状部，模具包括用于在第二槽的底部夹紧所述杆状部的第二内凸台。
优选地，杆状部、第一和第二槽以及第一和第二内凸台相对于纵向延伸的直线彼此对称。
在本发明的一个实施方式中，一个或多个凸台包括至少两个朝向彼此会聚的纵向两翼，这些两翼的倾斜一方面有助于在蜡从包围芯的蜡模注入后进行剥离，并且另一方面在铸造金属之后便于壳体落砂程序。
两翼可相对于包含纵向方向和与纵向方向垂直的方向并在两个两翼之间通过的平面以10至30°之间的倾斜角度倾斜。
每个凸台的两个两翼可以相对于所述平面彼此对称。
在本发明的一个实施方式中，一个或多个凸台完全覆盖一个或多个槽。
附图说明
通过阅读参考附图以非限制性实施例给出的以下描述，将会更好地理解本发明，以及本发明的其他细节、优点和特征将显现：
-图1是芯的下端的示意性透视图；
-图2是沿着图1的截面线AA的示意性截面图，芯被安装在蜡注塑模具中；
-图3是沿着图1的截面线AA的示意性截面图，芯被陶瓷壳包围并且蜡已被移除。
具体实施方式
首先，附图1示出了包括主元件12和两个次元件的芯10的下端或底座，两个次元件即为第一次元件14和第二次元件16。图1仅示出了构成芯10的元件的非功能部件，这些非功能部件布置在芯10的纵向端(双箭头L)。如上所述，芯10的非功能部件是在失蜡铸造过程中不涉及部件的最终几何形状的部件。
芯10沿着两两垂直的三个方向延伸，一个纵向方向L对应于最终叶片上的纵向方向L，将底座连接到叶片的顶部，一个轴向方向A(图1)对应于最终叶片的上游/下游方向，和一个横向方向T穿过叶片的压力和吸力面(图2)。芯包括图1中的头部17和在图1中单独示出的底座11。
清晰可见，第一次元件14在其非功能部件中包括基本上纵向延伸的杆状部18，该杆状部18容纳在主元件12的非功能部件的第一槽20或基本上纵向的凹槽中(图1和2)。类似地，第二次元件16在其非功能部件中包括基本上纵向延伸的杆状部22，该杆状部22容纳在主元件12的非功能部件的第二槽24或基本上纵向的凹槽中(图1和2)。本发明也涵盖其中芯10的主元件12仅包括一个槽的实施方式。
芯10的主元件12旨在在其功能部件(未示出)中形成叶片的中心腔，并且第一和第二次元件14、16旨在在其功能部件(未示出)中形成腔其功能是冷却叶片的压力和吸力壁。
杆状部18、22布置在主元件12的非功能部件的任一侧上，因此第一和第二槽20、24在纵向L基本上垂直的方向(图2中的双箭头B)的相对方向上开口。
如图2所示，蜡注塑模具包括形成在模具28的内表面上的第一内凸台26，该第一内凸台26定位成将芯10的第一次元件14的杆状部18夹持在芯10的主元件12的第一槽20中。类似地，模具28包括形成在模具28的内表面上的第二内凸台30，该第二内凸台30定位成将芯10的第二次构件16的杆状部22夹持在芯10的主元件12的第二槽24中。应注意的是，第一凸台26和第二凸台30因此形成在面向模具28的表面上并覆盖第一槽20和第二槽24的出口。
每个凸台26、30包括相对于彼此倾斜地倾斜的两个纵向翼26a、26b、30a、30b，所述纵向翼朝向模具28的内侧彼此会聚并且通过芯10的次元件14、16的杆状部18、22的夹紧壁26c、30c彼此连接在槽20、24的底部。优选地，翼26a、26b、30a、30b相对于包含纵向方向L和与纵向方向垂直的方向T并且在两个两翼26a、26b、30a、30b之间通过的平面以10至30°之间的角度倾斜。
图3示出了保持在陶瓷壳模32中的芯10。事实上，在蜡34已经注入图2所示的模具之后，包括芯10的蜡叶片模具被陶瓷覆盖。因此应该理解的是，在蜡注塑模具中形成凸台26、30使得可以在陶瓷壳体32上形成类似的凸台36、38并且具有倾斜的两翼36a、36b、38a、38b和支承面36c、38c，与蜡注塑模具28的凸台26、30的两翼26a、26b、30a、30b以及支承面26c、30c相同。因此，壳可以保持在其非功能部件中芯的三个元件12、14、16的组装，这避免了改变芯10的功能部件的形状。在芯10的主元件12的纵向槽20、24中的芯10的第一和第二次构件14、16的纵向杆18、22的部分的协作允许元件相对于彼此的纵向热膨胀。
槽20、24包括底部，该底部具有与杆状部的圆形部分相对应的基本圆形的截面。当然，在不脱离本发明的范围的情况下，其他形式也是可能的。
漆膜40可以插入在第一次元件14的非功能部件的杆18与第二次元件16的非功能部件的杆22中的每一个和凸台38的与它们彼此面对的壁38c之间。应该理解的是，在壳模的脱蜡和烘烤过程中，漆膜将被去除从而形成自由空间，该自由空间在第一次元件14和第二次元件16的每一个和壳模32之间形成空隙。该自由空间形成可滑动地保持第一次元件14和第二次元件16的非功能性部件的装置。漆膜补偿了这两部件的不同膨胀，这在壳模的加热循环和随后的铸造过程中是不同的。

Claims (7)

1.一种用于制造涡轮发动机叶片的蜡模的组件，所述组件包括蜡注塑模具(28)，其中芯(10)能够安装在预定的模制位置中，芯(10)在底座和头部之间沿纵向方向(L)延伸，其特征在于，芯包括主元件(12)和至少第一次元件(14)，主元件和至少第一次元件中的每一个具有至少一个功能部件和非功能部件，第一次元件(14)的非功能部件包括在芯的纵向方向(L)上延伸并容纳在主元件(12)的非功能部件的第一槽(20)中的杆状部(18)，模具(28)包括用于在第一槽(20)的底部夹紧所述杆状部(18)的第一内凸台(26)。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，芯(10)包括第二次元件(16)，所述第二次元件的非功能部件也包括在纵向(L)上延伸并容纳在主元件(12)的非功能部件的第二槽(24)中的杆状部(22)，模具(28)包括在第二槽(24)的底部夹紧所述杆状部(22)的第二内凸台(30)。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，杆状部(18，22)、第一和第二槽(20，24)以及第一和第二内凸台(26，30)相对于纵向(L)延伸的直线(D)彼此对称。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其特征在于，凸台(26，30)包括朝向模具(28)的内部彼此会聚的至少两个纵向翼(26a，26b，30a，30b)。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，翼(26a，26b，30a，30b)相对于包含纵向方向(L)和与纵向方向(L)垂直的方向(B)并且在两个两翼(26a，26b，30a，30b)之间通过的平面(P)以10至30°之间的倾斜角度倾斜。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，每个凸台(26，30)的两个翼(26a，26b，30a，30b)相对于所述平面(P)彼此对称。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组件，其特征在于，一个或多个凸台(26，30)以相对于纵向垂直的方向(B)覆盖与所述第二次元件的所述杆状部接触的槽(20，24)。
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