專利名稱：用于通過蠟?zāi)ｈT造來制造航空器渦輪機(jī)組葉片元件的殼模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過蠟?zāi)ｈT造技術(shù)的航空器機(jī)械加工葉片元件群簇制造的領(lǐng)域。每個(gè)葉片元件可以是包括多個(gè)葉片的扇體，諸如低壓分配器扇體或者可替代地可以是單獨(dú)的葉片，諸如壓氣機(jī)或渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子盤葉片。本發(fā)明更具體地涉及群簇形殼模的設(shè)計(jì)，其中鑄造金屬以獲得帶有幾個(gè)葉片的渦輪機(jī)組葉片元件。本發(fā)明涉及所有類型的航空器渦輪發(fā)動機(jī)組，特別是渦輪噴氣發(fā)動機(jī)和渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中使用蠟?zāi)ｈT造技術(shù)來同時(shí)制造幾種航空器渦輪發(fā)動機(jī)組葉片元件，諸如分配器扇體或單獨(dú)葉片，實(shí)際上是已知的。作為一個(gè)提示，精確蠟?zāi)ｈT造在于通過注射到模具中制造每個(gè)期望葉片元件的蠟?zāi)?。在也是由蠟制造的鑄造澆口上組裝這些模，該鑄造澆口本身連接蠟金屬分配器，以能夠構(gòu)成群簇，然后將該群簇浸潰在不同物質(zhì)中以圍繞著它形成大致均勻厚度的陶瓷殼模。通過熔化蠟繼續(xù)該方法，然后在陶瓷中留下它精確的型腔，通常通過安裝在金屬分配器上的澆口杯在該型腔內(nèi)注入熔化的金屬。冷卻金屬后，銷毀殼模，分開金屬部件和完成制造。該技術(shù)具有尺寸精確，能夠減少甚至去除一些機(jī)械加工操作的優(yōu)點(diǎn)。此外，它產(chǎn)生了非常令人滿意的表面外觀。更具體地，這樣產(chǎn)生的殼模以致于上部鑄件澆口安裝在金屬分配器周圍，它們通過水平對準(zhǔn)的第一端連接金屬分配器。對其部件來說，它們的第二端連接上部供料環(huán)，該上部供料環(huán)也連通殼模葉片元件，更具體地連接這些元件的第一端部分，限定平臺的型腔。金屬分配器不僅給上部鑄件澆口供料，也給中間流道供料，其端部連接安裝在其周圍的下部鑄件澆口。因此，水平對準(zhǔn)的下部澆口的第一端連接中間流道，同時(shí)它的第二端連接下部供料環(huán)，該下部供料環(huán)連通殼模葉片元件，更具體地連通與第一端相對的這些元件的第二端，也限定平臺的型腔。盡管該方案迄今為止已經(jīng)給出了令人完全滿意的結(jié)果，然而該方案還是可以完善的，特別是在鑄件精確性、鑄件產(chǎn)量和鑄件處理方面。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是針對上述缺點(diǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式比較，提供至少部分解決方案。為了達(dá)到此目的，本發(fā)明的一個(gè)目的是用于通過蠟?zāi)ｈT造來制造多個(gè)航空器渦輪機(jī)組葉片元件的殼模，其中所述群簇形殼模包括:-多個(gè)殼模葉片元件，其中每個(gè)殼模葉片元件的目的是為了獲得所述渦輪機(jī)組葉片元件之一，其中每個(gè)殼模葉片元件包括限定幾個(gè)葉片的葉片部分；-具有中心軸線的金屬分配器；-在金屬分配器的中心軸線周圍分布的多個(gè)金屬鑄件澆口，其中每個(gè)鑄件澆口具有連接所述分配器的第一端。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)所述的殼模以僅通過所述鑄件澆口將金屬引入到殼模葉片元件中，其中這些澆口中每個(gè)澆口都有連接所述殼模葉片元件中一個(gè)殼模葉片元件的第二端，該第二端在金屬分配器中心軸線的方向上偏移所述第一端。本發(fā)明首先值得注意地是它不再需要上部和下部供料環(huán)，它們以前是殼體。僅有直接地連接金屬分配器的鑄件澆口給殼模葉片元件供料，由于其減少的金屬質(zhì)量，這使得鑄件產(chǎn)量相當(dāng)可觀地改善，以及冷卻后鑄件組織的處理也相當(dāng)可觀地改善了。當(dāng)鑄件澆口的數(shù)量優(yōu)選地與殼模葉片元件的數(shù)量相同時(shí)，還進(jìn)一步地改善了這些優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，單個(gè)鑄件澆口實(shí)際上與每個(gè)殼模葉片元件相關(guān)，所述每個(gè)殼模葉片元件包括限定幾個(gè)葉片的葉片部分。因此，本發(fā)明值得注意得是它比葉片總數(shù)具有更少的鑄件澆口。此外，由于本發(fā)明特定的特別結(jié)構(gòu)，金屬必須沿著分配器的輸出和殼模葉片元件的輸入之間更短的路徑通過。因此，金屬經(jīng)受了更少的熱損失效應(yīng)，并且其流動性增加，其有利的結(jié)果是穿透到淺厚度的型腔中區(qū)域的改善能力。這產(chǎn)生了鑄件金屬的改善的鑄件精確性，改善的冶金學(xué)堅(jiān)固性和特別地減少的收縮。通過鑄件澆口的傾斜也增加了金屬進(jìn)入到殼模葉片元件中的速度，這是由于它們的端部在分配器主軸線方向上的偏移所引起的。應(yīng)該注意在分配器主軸線方向上該傾斜所引起的另外的阻礙由以前所存在的下部環(huán)和下部澆口的除去而部分或全部地被補(bǔ)償了。最后，下部和上部供料環(huán)的去除預(yù)防了鑄造后所獲得的渦輪機(jī)組葉片元件的這兩個(gè)環(huán)之間的施加應(yīng)力。因此，降低了這些元件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。每個(gè)殼模葉片元件優(yōu)選地包括葉片部分，該葉片部分位于限定平臺型腔的第一端部分和限定另一個(gè)平臺型腔的第二端部分之間，其中每個(gè)鑄件澆口的第二端連接殼模葉片元件之一的所述第一端部分，其第二端部分在金屬分配器的中心軸線方向上偏移第一端部分，在與鑄件燒口的第二端相對于其第一端偏移方向相同的偏移方向上。用這種結(jié)構(gòu)，金屬可以有利地在重力的作用下從其分配器的輸出完全地流到遠(yuǎn)至殼模葉片元件的第二端部分，連續(xù)地經(jīng)過鑄件澆口，殼模葉片元件的第一端部分，這些元件的葉片部分。當(dāng)用垂直對準(zhǔn)的分配器中心軸線進(jìn)行鑄造時(shí)，特別會出現(xiàn)這種情況。填料速度然后進(jìn)一步增加了。所述鑄件澆口優(yōu)選地是直的或彎曲的。在后面情況下，優(yōu)選地曲率很小，帶有非常大的曲率半徑，這樣可以認(rèn)為它們等同于大致直的澆口。為了防止金屬進(jìn)入殼模元件中減慢，澆口自然地沒有彎頭或相似的部分。如上所述,殼模優(yōu)選地包括和存在的殼模葉片兀件一樣多的金屬鑄件燒口。殼模優(yōu)選地包括在金屬分配器中心軸線方向上從金屬分配器延伸的中心托架，其中所述殼模葉片元件分布于所述中心托架的周圍。例如，可以使用該中心托架以帶有支撐殼模葉片元件的加強(qiáng)件。所述殼模優(yōu)選地通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式，由陶瓷制造。如上所述，每個(gè)殼模葉片元件的葉片部分限定幾個(gè)葉片。因此，葉片元件專門用于獲得多個(gè)葉片，諸如低壓分配器扇體。
在分配器中心軸線周圍分布的這些葉片元件的數(shù)量在扇體中每個(gè)扇體都包括幾個(gè)葉片的情況下，例如，可以從3到10變化。本發(fā)明的另一個(gè)目的是使用上述殼模實(shí)施通過蠟?zāi)ｈT造來制造多個(gè)航空器渦輪機(jī)組葉片元件的方法。金屬優(yōu)選地在帶有垂直對準(zhǔn)的金屬分配器中心軸線的殼模中進(jìn)行鑄造，這樣金屬鑄件澆口的第一端位于這些澆口的第二端的上方。在下面非限制性的詳細(xì)描述中將呈現(xiàn)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。


下面的說明書是參考附圖進(jìn)行的，其中圖1表示意欲通過使用本發(fā)明的方法獲得的渦輪機(jī)組葉片元件的立體圖，其中所述葉片元件采用低壓分配器扇體形式。圖2到圖4表示用于生產(chǎn)在本發(fā)明的蠟?zāi)ｈT造的制造方法中所使用的殼模的蠟?zāi)５牧Ⅲw圖，目的是獲得圖1的元件。圖4a表示蠟屏障和蠟復(fù)制品葉片的后緣之間的間隔距離的示意圖。圖5表示使用圖2至4中所示蠟?zāi)Ｋ@得的殼模的立體圖。圖5a表示蓄熱器屏障和殼模葉片元件的后緣之間的間隔距離的示意圖。圖6表示安裝有多個(gè)熱絕緣條帶的殼模的示意圖，該多個(gè)熱絕緣條帶在殼模的至少部分外表面上形成表面。圖7僅僅是提供一種信息，表示采用單獨(dú)轉(zhuǎn)動葉片形式的另一種渦輪機(jī)組葉片元件的立體圖。圖8和圖9表示用于生產(chǎn)在蠟?zāi)ｈT造的制造方法中所使用的殼模的蠟?zāi)５牧Ⅲw圖，目的是獲得圖7的元件。圖10表示蠟屏障和蠟復(fù)制品葉片的后緣之間的間隔距離的示意圖。圖11表不使用圖8和圖9中所不臘I旲所獲得的殼I旲的立體圖。圖1la表示蓄熱器屏障和殼模葉片元件的后緣之間的間隔距離的示意圖。圖12表示安裝有多個(gè)熱絕緣條帶的殼模的示意圖，該多個(gè)熱絕緣條帶在殼模的至少部分外表面上形成表面。
具體實(shí)施例方式參考圖1，表示航空器渦輪機(jī)組渦輪機(jī)的低壓分配器扇體I。該扇體包括位于第一端4和第二端6之間的多個(gè)葉片2。第一端4和第二端6分別形成外環(huán)的角度扇體和內(nèi)環(huán)的角度扇體，每個(gè)角度扇體都包括限定主燃?xì)饬?0的平臺8。扇體8除了具有空氣動力學(xué)作用外，每個(gè)端部還包括能夠使該葉片元件安裝在渦輪機(jī)組模塊中的常規(guī)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明尋求通過蠟?zāi)ｈT造方法制造分配器扇體I，現(xiàn)在參考附圖2至6描述其優(yōu)選的實(shí)施方式。首先，生產(chǎn)蠟?zāi)?，也稱為復(fù)制品，在其周圍會適時(shí)地形成陶瓷的殼模。在圖2至圖4中，表示相對于后來用金屬填料的殼模的位置而倒置的模型100。該倒置位置有利于組裝構(gòu)成蠟?zāi)５牟煌牟僮鳎F(xiàn)在就描述它。
模型100首先有用于金屬分配的部分，附圖標(biāo)記為12a。它采用圓柱形或圓錐形實(shí)心旋轉(zhuǎn)體形式，其中心軸線14a與整個(gè)蠟?zāi)?00的中心軸線重合。該軸線14a垂直對準(zhǔn)，因此認(rèn)為其代表高度方向。該分配部分12a直接地連接定位于其上的特定模具16。分配部分12a的上端是較大直徑的端部18a，多個(gè)部分20a從端部18a徑向地延伸以形成幾個(gè)鑄件澆口。在這種情況下，有在軸線14a周圍分布兩兩間隔120°的三個(gè)部分20a。因此，每個(gè)部分20a包括與分配部分12a的加寬端端部18a連接的第一端21a，并且以直線或稍微彎曲的曲線延伸達(dá)到第二端22a。第一端21a和第二端22a在軸線14a的方向互相偏移，第一端位置低于第二端。形成澆口 20a的每個(gè)部分和水平之間傾斜的平均角度是5°和45°之間。對于形成鑄造澆口的每個(gè)部分20a，蠟/陶瓷支架23a可以包括在分配部分12a和部分20a的第二端22a之間。此外，圖1中所示的渦輪機(jī)組分配器扇體的蠟復(fù)制品Ia連接每個(gè)第二端22a。該復(fù)制品Ia因此包括多個(gè)相鄰葉片2a，定位在連接葉片的第一端4a和第二端6a之間。第一端4a和第二端6a分別形成外環(huán)角度扇體和內(nèi)環(huán)角度扇體，每個(gè)角度扇體都包括平臺8a，除了平臺8a，每個(gè)端部也包括對應(yīng)于圖1中所示結(jié)構(gòu)的常規(guī)結(jié)構(gòu)，用于在渦輪機(jī)組模塊中安裝分配器扇體I。葉片2a和第一端4a和第二端6a —個(gè)接一個(gè)順序的方向是蠟葉片扇體Ia的徑向方向，其中優(yōu)先地該徑向方向大致平行于軸線14a的方向，即，平行于復(fù)制品100的高度方向。因此，蠟葉片扇體Ia向上延伸，同時(shí)位于軸線14a的周圍，也在中心蠟托架24a的周圍，該中心蠟托架24a從分配部分12a的端部18a以該相同的軸線延伸。托架24a優(yōu)選地具有帶軸線14a的桿形形狀，它延伸一直到它接近蠟葉片扇體Ia的第二端6a。而且，如圖2中可以看出，對于每個(gè)蠟葉片扇體la，蠟/陶瓷支架25a可以安裝在中心支撐桿24a的頂端和扇體Ia的第二端6a之間。以相同的方式,臘/陶瓷支架27a連接不同扇體Ia的它們相鄰的第二端6a之間。蠟扇體Ia形成蠟復(fù)制品100的外圍壁。它們互相周向地間隔，向內(nèi)限定居中于軸線14a上的內(nèi)部空間28a，其中中心支撐桿24a位于該內(nèi)部空間28a中。安裝用于屏蔽在這些屏障29a周圍要獲得的將來殼模元件的多個(gè)蠟屏障以形成位于該內(nèi)部空間28a內(nèi)的蓄熱器屏障。每個(gè)屏障29a與其相對位置的單個(gè)蠟葉片扇體Ia相關(guān)聯(lián)。更精確地，每個(gè)屏障具有不厚的大致平的，正方形或長方形的形狀，例如，只有幾毫米厚。屏障29a，大致與垂直方向平行，位置與蠟葉片2a后緣的相對。這些后緣30a因此在軸線14a的方向朝殼模的內(nèi)部對準(zhǔn)，相反，徑向朝向外部對準(zhǔn)的前緣31a構(gòu)成了復(fù)制品100的外圍。每個(gè)屏障29a通過加強(qiáng)件32a連接中心支撐桿24a，加強(qiáng)件32a也具有更小直徑的桿形狀。如圖4中所看出的，每個(gè)屏障29a因此相對在第一端4a和第二端6a之間葉片2a延伸。換而言之，這樣設(shè)計(jì)以致于在復(fù)制品100的徑向方向上，每個(gè)屏障29a僅與葉片2a相對，即，它在中心軸線14a的方向上不充分延伸，因?yàn)樗c第一端4a和第二端6a相對。在圖4中，示意了每個(gè)屏障29a非?？拷缶?0a的事實(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)元件之間的間隔距離A在2mm和50mm之間，甚至更優(yōu)先地在IOmm到35mm數(shù)量級之間，其中該距離沿著后緣30a基本恒定。當(dāng)蠟復(fù)制品100已經(jīng)生產(chǎn)時(shí)，以本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的方式，通過在連續(xù)物質(zhì)中浸潰和鍍液，在其周圍制造陶瓷殼模200。圖5中表示所獲得的殼模200，它的通常形狀也是群簇形狀，它自然地包括與蠟復(fù)制品100的元件相似的元件。現(xiàn)在將描述這些殼模元件，殼模表示為相對于后來用金屬填料的殼模的位置而倒置。第一元件是金屬分配器，附圖標(biāo)記為12b，它因此具有圓柱形或圓錐形空的旋轉(zhuǎn)體形狀，其中心軸線14b與殼模200的中心軸線重合。該軸線14b垂直對準(zhǔn)，因此認(rèn)為其代表高度方向。該分配器12b直接地連接定位于其上的圓錐形澆口杯35。分配器12b的上部部件結(jié)束于較大直徑的中空端部18b，多個(gè)金屬鑄件澆口 20b從中空端部18b徑向地延伸。在這種情況下，有在軸線14b周圍分布兩兩間隔120°的三個(gè)鑄件澆口 20b。因此，每個(gè)鑄件澆口 20b因此包括與分配器12b的加寬端28a連接的第一端21b，并且以直線或稍微彎曲的曲線延伸達(dá)到第二端22b。第一端21b和第二端22b在軸線14b的方向互相偏移，第一端位置低于第二端。每個(gè)鑄件澆口 20b和水平之間傾斜的平均角度是5°和45°之間。每個(gè)鑄件澆口 20a因此設(shè)計(jì)為中空的并且設(shè)計(jì)為形成蠟20a排除后用于金屬流動的管道。在這種情況，支架23b可以包括在分配部分12b和每個(gè)鑄件澆口 20b的第二端22b之間。定位從每個(gè)第二端22b延伸的殼模葉片元件lb。這些元件Ib被稱為葉片，因?yàn)?，蠟?fù)制品Ia移除后，每個(gè)內(nèi)部形成了對應(yīng)于分配器I扇體之一的型腔。葉片元件lb，也稱為殼模分配器扇體，因此包括限定相鄰葉片的型腔的葉片部分2b,其中該位置2b位于第一端部4b和第二端部6b之間。端部分4b, 6b分別限定角度外環(huán)扇體的型腔和角度內(nèi)環(huán)扇體的型腔，它們每個(gè)都包括平臺8b的型腔。除了平臺Sb，每個(gè)端部分也包括用于在渦輪機(jī)組模塊中安裝分配器扇體I的常規(guī)結(jié)構(gòu)的型腔。葉片部分2b和端部分4b，6b —個(gè)接一個(gè)順序的方向是殼模葉片元件Ib的徑向方向，其中優(yōu)先地該徑向方向大致平行于軸線14b的方向，即，平行于殼模200的高度方向。為了在后來階段能夠只在重力作用下提供有效鑄造，在軸線14b的方向上，鑄件澆口 21b的第一端相對于鑄件澆口 22b的第二端的偏移方向與葉片元件Ib的第一端部分4b相對于第二端部分6b的偏移方向相同。因此，葉片元件Ib向上延伸，同時(shí)位于軸線14b的周圍，也在中心托架24b的周圍，該中心托架24b從分配器12b的端部18b以該相同的軸線延伸。托架24b優(yōu)選地具有帶軸線14b的中空圓柱體形狀，它延伸一直到它接近葉片元件Ib的端部6b。而且，如圖5中可以看出，對于每個(gè)葉片元件lb，支架25b安裝在中心支撐圓柱體24b的上端和元件Ib的第二端6b之間。以相同的方式，支架27b連接不同元件Ib的它們相鄰的端部分6b之間。殼模葉片元件Ib形成殼模200的外圍壁。它們互相周向地間隔，向內(nèi)限定居中于軸線14b上的內(nèi)部空間28b，其中中心支撐圓柱體24b位于該內(nèi)部空間28b中。在該內(nèi)部空間28b中，安裝多個(gè)屏障形成蓄熱器。每個(gè)屏障29a與其相對位置的單個(gè)殼模葉片元件Ib相關(guān)聯(lián)。更精確地，每個(gè)屏障具有不厚的大致中空和平的正方形或長方形的形狀，例如，只有幾毫米厚。屏障29b，大致與垂直方向平行，位置與葉片部分2b后緣區(qū)域相對。這些后緣區(qū)域30b因此在軸線14b的方向朝殼模的內(nèi)部對準(zhǔn)，相反，徑向朝向外部對準(zhǔn)的前緣區(qū)域31b構(gòu)成了殼模200的外圍。每個(gè)屏障29a通過加強(qiáng)件32b連接中心支撐圓柱體24b，加強(qiáng)件32b也具有更小直徑的中空桿形狀。如圖5b中所看出的，每個(gè)屏障29b因此相對在第一端部分4b和第二端部分6b之間葉片部分2b延伸。換而言之，這樣設(shè)計(jì)以致于在殼模200的徑向方向上，每個(gè)屏障29b僅與葉片部分2b相對，即，它在中心軸線14b的方向上不充分延伸，因?yàn)樗c第一端部分4b和第二端部分6b相對。在圖5a中，示意了每個(gè)屏障29b非?？拷缶墔^(qū)域30b的事實(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)元件之間的間隔距離B也在Imm和40mm之間，甚至更優(yōu)先地在IOmm到20mm數(shù)量級之間，其中該距離沿著每個(gè)后緣區(qū)域30b基本恒定。區(qū)域30b所限定的后緣的數(shù)量自然地與葉片元件Ib所限定的葉片數(shù)量相同，例如，在6和10個(gè)之間。上述所有的殼模元件都由單個(gè)陶瓷件在單個(gè)步驟中產(chǎn)生的。陶瓷殼模的厚度例如小至僅幾個(gè)毫米厚度的數(shù)量級。注意到如同用蠟復(fù)制品100—樣，在殼模200中，鑄件澆口20b、葉片元件Ib和屏障29b的數(shù)量都是相同的。然而，單個(gè)屏障關(guān)聯(lián)幾個(gè)殼模葉片元件，這并不超出本發(fā)明的范圍。獲得殼模和移除其內(nèi)所包裹的蠟復(fù)制品100后，在專用的窯爐中將殼模預(yù)加熱到高溫，例如1150°C，以有助于鑄造期間殼模中金屬的流動性。應(yīng)該注意到在殼模200形成前，澆口杯35優(yōu)選地固定連接蠟復(fù)制品100，這樣在形成期間該模的一部分要求杯35形狀。現(xiàn)在將要描述的熱絕緣表面48的應(yīng)用步驟優(yōu)選地在預(yù)加熱前實(shí)施。它在于用多個(gè)熱絕緣條帶覆蓋殼模的外表面，該熱絕緣條帶在這種情況下由石棉制造，所有都具有相同的厚度和具有相同的熱阻，只有熱絕緣條帶的位置和寬度對每個(gè)熱絕緣條帶來說是特定的。作為可替代的方案，可以選擇具有不同密度，例如單或雙密度的這些條帶的特定厚度。這首先涉及多個(gè)第一條帶50a,每個(gè)與殼模葉片元件Ib相關(guān)聯(lián)。每個(gè)第一條帶50a沿著其相關(guān)聯(lián)元件Ib的整個(gè)長度，在該元件的徑向方向上圍繞著它的相關(guān)聯(lián)元件lb，SP，該條帶以360°圍繞著相關(guān)元件Ib的葉片部分2b和兩個(gè)端部分4b、6b。該第一條帶不覆蓋鑄件澆口 20b，在軸線14b方向向下對準(zhǔn)的端部分6b的部分保持不被覆蓋。而且，該部分不被構(gòu)成熱絕緣表面48的任何條帶所覆蓋。這些條帶50a由石棉制成，優(yōu)選地單密度石棉制成。第二條帶50b，也由石棉制成，優(yōu)選地單密度石棉制成，也每個(gè)都與殼模葉片元件Ib相關(guān)聯(lián),部分地覆蓋第一條帶50a。實(shí)際上,每個(gè)第二條帶50b在相關(guān)聯(lián)元件Ib的徑向部分上圍繞其相關(guān)聯(lián)元件lb，包括第一端部4b和葉片部分2b，但是不包括第二端部6b。該第二條帶50b因此在相關(guān)的葉片部分2b和第二端部6b之間連接處停止。在這種情況下，每個(gè)第二條帶繞著殼模葉片元件Ib的徑向方向延伸360°，但是因此僅僅覆蓋其徑向部分。第三條帶50c然后施用于圍繞殼模200周邊，以覆蓋鑄件澆口 20b，殼模葉片元件Ib的第一端部分4b，還有它們?nèi)~片部分2b的上部徑向部分。在這種情況下，這可以是在葉片部分2b的總徑向長度大致一半長度延伸的部分，或者是該長度的40%到50%。該第三條帶50c，優(yōu)選地單密度，繞著軸線14b延伸360°，因此安裝在殼模200的周邊。它覆蓋的上述元件中，只有徑向位于朝向該殼模外部的部分被第三條帶50c直接覆蓋了，特別是葉片部分2b的前緣區(qū)域31b。第四條帶50d，優(yōu)選地雙密度，部分地覆蓋繞著殼模200周邊的第三條帶50c，以僅僅覆蓋鑄件澆口 20b。該第四條帶50d，繞著軸線14b延伸360°，因此不覆蓋殼模的下部分。特別地，該第四條帶不覆蓋元件lb。第五條帶和最后條帶50e，優(yōu)選地雙密度，然后以360°繞著軸線14b施用，以覆蓋一部分其它條帶50a-50c和圍繞殼模200的周邊，這樣只覆蓋殼模葉片元件Ib的整個(gè)徑向長度，不覆蓋鑄件澆口 20b。應(yīng)該注意到在意欲覆蓋鑄件澆口 20b的條帶50c、50d的情況下，當(dāng)支架23b安裝在這些鑄件澆口和分配器12b之間時(shí)，這些相同的條帶優(yōu)選地所有沿著這些鑄件澆口被直接支撐，帶有允許上支架23b通過的狹縫。以相同的方式，第一和第二條帶50a、50b可以被支撐靠著位于徑向朝向殼模內(nèi)部的屏障29b的表面，而不直接接觸葉片元件Ib的后緣區(qū)域30b。這使得應(yīng)用這些條帶更容易。應(yīng)該注意到可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合適的任何方法連接條帶，諸如使用金屬絲。上述條帶50a_50e特別的設(shè)置使得殼模中金屬鑄件能夠獲得令人滿意的冶金學(xué)堅(jiān)固性，尤其是由于在每個(gè)葉片元件Ib的徑向方向上，沿著每個(gè)葉片元件Ib的表面48的熱阻梯度的存在。而且，該梯度在軸線14b的方向上 在整個(gè)殼模上延伸。更具體地，這些條帶的定位能夠使金屬在殼模中鑄造后如下所述進(jìn)行固化。開始時(shí)，金屬首先在條帶50b的下端,第二端部6b中固化。條帶50b和50c的上端相對于條帶50a偏移的事實(shí)使得金屬在位于條帶50c下端和第二端部分6b之間的葉片部分2b的區(qū)域中固化，條帶50d和50e的設(shè)置使得金屬能夠在第一端部分4b中固化。分配器的金屬因此從底部到頂部逐步固化，獲得高度的冶金學(xué)堅(jiān)固性。當(dāng)用這種施用的表面48從預(yù)加熱移除殼模時(shí)，離開熔爐的金屬因此通過如圖5中所示的杯35被鑄造成型腔，帶有相對于該圖中所示位置倒置的殼模，S卩，帶有頂部開口的杯35，還有垂直對準(zhǔn)的軸線14b。在該位置，鑄件澆口 20b的第一端21b然后位于第二端22b上部。熔融的金屬由此連續(xù)地進(jìn)入杯35、分配器12b、鑄件澆口 20b、然后殼模Ib的葉片元件，只是在重力作用下流動。應(yīng)該注意在鑄造之前，中心托架24b在其端部密封，這樣它就不會被填充金屬，這樣鑄造金屬在進(jìn)入葉片元件Ib之前必須經(jīng)過鑄件澆口 20b。屏障29b也因此沒有金屬，并且可以或不可以保持蠟29b位于內(nèi)部。支架23，加強(qiáng)件32b和支架27b優(yōu)先地填充有陶瓷。屏障的作用是當(dāng)預(yù)加熱殼模200時(shí)，存儲熱，并且在鑄造期間將熱返還給面對的后緣區(qū)域30b，以確保由于金屬令人滿意的流動性而產(chǎn)生的令人滿意的填充，這有利于該金屬穿入到薄厚度的型腔中。金屬冷卻和銷毀殼模后，分配器扇體I與群簇分離用于可能的機(jī)械加工操作，精加工操作和檢驗(yàn)操作。參考圖7，表示航空器渦輪機(jī)組渦輪機(jī)的單獨(dú)轉(zhuǎn)子葉片I。本發(fā)明并沒有覆蓋圖7和后面圖中所示的實(shí)施方式，僅僅用于幫助理解本發(fā)明。不像圖1中所示的扇體，該葉片只有單葉片2，在這種情況下，該單葉片2位于第一端4和第二端6之間。為了通過蠟?zāi)ｈT造方法制造圖7的葉片1，在圖8到圖12中示出了該實(shí)施例的實(shí)施方式。在這些圖中，與圖1至圖6的元件具有相同附圖標(biāo)記的元件是相同或相似的元件。隨后觀察到兩種方法之間的更大相似性；僅幾個(gè)小差異是明顯的，實(shí)質(zhì)上引起單獨(dú)葉片和分配器扇體之間形狀的差異。因此，在圖8中所不和圖9中部分所不的臘復(fù)制品100中，可以看出盡管鑄件燒口20a的數(shù)量還是與單獨(dú)蠟葉片Ia的數(shù)量相同，但是蠟/陶瓷支架23a的數(shù)量相反要少些。例如，僅僅包括4個(gè)支架23a，而且這些支架可以直接地連接在蠟復(fù)制品100上已經(jīng)安裝的杯35。相似地，蠟/陶瓷支架25a的數(shù)量可以制造的少些，并且例如可以是4個(gè)。這些支架25a連接中心支撐桿24a的上端，并且連接蠟/陶瓷支架27a，該蠟/陶瓷支架27a將葉片Ia互相連接起來。在這方面，每個(gè)單獨(dú)蠟葉片Ia在其根部，即連接其端部6a的根部有蠟配重7a。每個(gè)配重7a向下延伸，相對于葉片Ia的前緣31a，并且距離其一段距離，優(yōu)選地較短距離。然后，這些配重7a通過支架27a連接在蠟復(fù)制品100的周邊。在鑄造期間，金屬穿入在這些配重7a周圍所形成的殼模的腔室7b中。這些腔室能夠防止轉(zhuǎn)子葉片根部中收縮。這些腔室的另一個(gè)作用是當(dāng)發(fā)生鑄造和冷卻時(shí)，在這些腔室中集中不期望的冶金學(xué)沉積物，因此對所獲得的渦輪機(jī)組葉片的冶金學(xué)堅(jiān)固性沒有影響。在該結(jié)構(gòu)中，安裝關(guān)聯(lián)所有葉片Ia的單個(gè)蠟屏障29a。該屏障29a具有居中于軸線14a的旋轉(zhuǎn)體形狀，例如，圓柱體或圓錐體，關(guān)于葉片仍舊具有圖10中所示的相同的間距特征。屏障29a在軸線14b方向上的位置和尺度與前述實(shí)施方式的屏障29a的位置和尺度相同或相似。它使用形狀像薄肋的加強(qiáng)件32a連接中心支撐桿20a。而且，這些輕微的結(jié)構(gòu)修改必須轉(zhuǎn)到圖11中所示殼模200的結(jié)構(gòu)上。上述復(fù)制品100的所有元件產(chǎn)生了用帶有字母“b”的相同數(shù)字根表示的殼模元件。在這方面，應(yīng)該注意到單個(gè)的蓄熱器屏障29b相對于后緣區(qū)域30b也具有間隔特征，如圖1la中已經(jīng)示意出的。以與前述實(shí)施方式相同或相似的方式完成預(yù)加熱的隨后操作，金屬的鑄造和冷卻。只有熱絕緣表面48的施用與參考圖6所述的不同。實(shí)際上，參考圖12，熱絕緣表面48首先包括第一條帶52a，每個(gè)都與殼模葉片元件Ib相關(guān)聯(lián)，其中每個(gè)條帶在相關(guān)聯(lián)元件Ib的徑向部分上圍繞其相關(guān)聯(lián)元件lb，只包括從第二端部6b延伸的葉片部分2b的下部。這可以是延伸了葉片部分2b總徑向長度10%至30%的部分。然后施用位于居中于軸線14b的環(huán)形空間54內(nèi)和在腔室7b和前緣區(qū)域31b之間限定的第二條帶52b。第二條帶52b居中于軸線14b，并且這樣定位以覆蓋第一條帶52a和外部圍繞每個(gè)葉片元件Ib的徑向部分，包括從第二端部6b延伸的葉片部分2b的下部。優(yōu)選地這是與第一條帶52a所覆蓋的部分長度相同或相似長度部分,或者在向上方向上延伸輕微超過條帶52a。條帶52a和52b優(yōu)選地具有單密度。
第三條帶52c優(yōu)選地具有單密度，圍繞殼模200周邊，以覆蓋每個(gè)殼模葉片元件Ib的徑向部分，包括第一端部分4b和葉片部分2b的一部分，但是不包括第二端部分6b。在這方面，應(yīng)該注意到第二條帶52b和第三條帶52c具有面對面的端，限定了居中于軸線14b的它們之間的環(huán)形視窗56，其中殼模200沒有條帶。當(dāng)所有條帶已經(jīng)安裝時(shí)，該視窗56保持可以具有20mm到60mm數(shù)量級的高度。最后，第四條帶52d和第五條帶52e，每個(gè)都具有雙密度，疊置在一起，這樣每個(gè)都圍繞殼模200的周邊，這樣它們只覆蓋鑄件澆口 20b。這兩個(gè)條帶也繞著軸線14b延伸360。。此外，有雙密度的第六條帶52f，與第三條帶52c —起圍繞在殼模200周邊，以覆蓋每個(gè)殼模葉片元件Ib的徑向部分，包括第一端部分4b葉片2b的一部分，但是不包括第二端部分6b。該第六條帶52f延伸遠(yuǎn)至環(huán)形視窗56，沒有密封它。對于它的部分，繞著軸線14b延伸360°的單密度的第七條帶52g圍繞殼模200的周邊，以覆蓋徑向地向外部對準(zhǔn)的腔室7b的表面，以及第二端部6b的徑向端。通過相似的方式，雙密度的第八條帶52h以360°圍繞殼模200的周邊，并且部分地覆蓋該第七條帶52g，以覆蓋徑向地向外部對準(zhǔn)的腔室7b的表面，但是不覆蓋第二端部6b的徑向端。最后，第九條帶52i大致與其所居中的中心軸線14b正交，并且它從該中心軸線14b徑向地延伸直到它覆蓋所述第八條帶52h的周向端。該最后條帶52i由此能使表面48接近殼模200的下端。應(yīng)該注意到在條帶52d和52e意欲覆蓋鑄件澆口 20b的情況下，當(dāng)支架23b安裝這些鑄件澆口和分配器12b之間，這些相同的條帶優(yōu)選地所有都沿著這些鑄件澆口而被直接支撐，帶有允許上支架23b通過的狹縫。在這種情況下，可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合適的任何方法連接條帶，諸如使
用金屬絲。上述條帶50a_50i特別的設(shè)置使得殼模中金屬鑄件能夠獲得令人滿意的冶金學(xué)堅(jiān)固性，尤其是由于在每個(gè)葉片元件Ib的徑向方向上，沿著每個(gè)葉片元件Ib的表面48的熱阻梯度的存在。而且，該梯度在軸線14b的方向上在整個(gè)殼模上延伸。更具體地，這些條帶的定位能夠使金屬在殼模中鑄造后如下所述進(jìn)行固化。開始時(shí)，金屬開始在位于視窗56區(qū)域中沒有石棉的區(qū)域中固化。層52a、52b和52c，52f的設(shè)置使得金屬然后在視窗每側(cè)的葉片部分2b中對稱地固化，隨后在第二端部6b和葉片部分2b的上部總是對稱的。最后，在第一端部分4b中完成金屬的固化。本領(lǐng)域技術(shù)人員自然可以對上述僅僅是非限制性實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.用于通過蠟?zāi)ｈT造來制造多個(gè)航空器渦輪機(jī)組葉片元件(I)的殼模(200)，其中所述群簇形殼模包括: -多個(gè)殼模葉片元件(lb)，其中每個(gè)殼模葉片元件的目的是為了獲得所述渦輪機(jī)組葉片元件(I)之一，其中每個(gè)殼模葉片元件(Ib)包括限定幾個(gè)葉片的葉片部分(2b)； -具有中心軸線(14b)的金屬分配器(12b);和 -在金屬分配器的中心軸線(14b)周圍分布的多個(gè)金屬鑄件澆口(20b)，其中每個(gè)鑄件澆口具有連接所述分配器(12b)的第一端(21a); 其特征在于:設(shè)計(jì)所述殼模(200)以僅通過所述鑄件澆口(20b)將金屬引入到殼模葉片元件(Ib)中，其中這些澆口中每個(gè)澆口都有連接所述殼模葉片元件(Ib)中一個(gè)殼模葉片元件的第二端(22b)，該第二端在金屬分配器(12b)的中心軸線(14b)的方向上偏移所述第一端(21a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的殼模，其特征在于:每個(gè)殼模葉片元件(Ib)的葉片部分(2b)位于限定平臺(8b)型腔的第一端部分(4b)和限定另一個(gè)平臺(8b)型腔的第二端部分(6b)之間，其中每個(gè)鑄件澆口(20b)的第二端(22b)連接殼模葉片元件(Ib)之一的所述第一端部分(4b),其第二端部分(6b)在金屬分配器(12b)的中心軸線(14b)方向上偏移第一端部分(4b),在與鑄件燒口的第二端(22b)相對于其第一端(21b)偏移方向相同的偏移方向上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的殼模，其特征在于:所述鑄件澆口(20b)是直的或彎曲的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的殼模，其特征在于:它包括和存在的殼模葉片元件(Ib) —樣多的金屬鑄件澆口(20b)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的殼模，其特征在于:它包括在金屬分配器(12b)的中心軸線(14b)方向上從金屬分配器(12b)延伸的中心托架(24b)，其中所述殼模葉片元件(Ib)在所述中心托架(24b)周圍分布。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的殼模，其特征在于:它是由陶瓷制成。
7.—種通過蠟?zāi)ｈT造來制造多個(gè)航空器渦輪機(jī)組葉片元件(I)的方法，其特征在于:使用根據(jù)前述權(quán)利中任一權(quán)利要求所述的殼模(200 )來實(shí)施該方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:在殼模(200)中鑄造金屬，該殼模(200)帶有垂直對準(zhǔn)的金屬分配器(12b)的中心軸線(14b),這樣金屬鑄件燒口(20b)的第一端(21b)位于這些鑄件澆口的第二端(22b)之上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于通過蠟?zāi)ｈT造來制造航空器渦輪機(jī)組葉片元件的殼模(200)，包括多個(gè)殼模葉片元件(1b)，其中每個(gè)殼模葉片元件的目的是為了獲得所述渦輪機(jī)組葉片元件，其中每個(gè)殼模葉片元件包括限定幾個(gè)葉片的葉片部分(2b)；金屬分配器(12b)；在分配器的中心軸線(14b)周圍分布的多個(gè)金屬鑄件澆口(20b)，其中每個(gè)鑄件澆口具有連接分配器(12b)的第一端(21a)。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)所述殼模(200)以僅通過鑄件澆口(20b)將金屬引入到殼模葉片元件(1b)中，其中這些澆口中每個(gè)澆口都有連接殼模葉片元件(1b)中一個(gè)殼模葉片元件的第二端(22b)，該第二端在金屬分配器(12b)的中心軸線(14b)的方向上偏移第一端(21a)。
文檔編號B22C13/08GK103212670SQ20131002735
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月24日
發(fā)明者迪迪爾·古爾徹, 蒂博·達(dá)隆 申請人:斯奈克瑪