[发明专利]用于形成可用于燃气涡轮发动机中的部件的混合压铸系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及压铸系统，并且更具体地涉及可用于涡轮发动机中的涡轮翼型件的制造方法。

背景技术

压铸传统上局限于非铁类合金的铸造，因为对比如镍基超级合金等高温材料使用压铸工艺具有挑战性。在压铸工艺中，可以在高压下将熔融金属压入模具中。该工艺通常用于大批量生产，因为存在与制造模具相关联的高初始资本投资成本。大多数压铸件都是由比如锌、铝和镁等非铁类合金制成的。压铸能够生产尺寸一致的零部件。

使用失蜡工艺的熔模铸造通常被采用来制造由比如镍基超级合金等高温材料制成的涡轮部件。熔模铸造常常用于形成比如叶片(blade)、导叶(vane)和环形段等部件。熔模铸造是多功能的工艺，其允许铸造对于传统压铸来说不可能实现的复杂形状。对于熔模铸造工艺而言，可以通过使用型芯来将内部腔体并入涡轮部件中。

发明内容

公开了一种混合压铸系统，其具有内衬里插入件，其允许通过改变内衬里插入件来轻松地改变由系统生产的部件的构造，而不必修理模具壳体。因为只需要移除和更换内衬里插入件来改变由系统生产的部件的外表面的构造，所以与必须修理模具的常规系统相比成本节约显著。系统还可以包括模具冷却系统，用于通过控制铸件的冷却速率和凝固速率来控制铸造工艺。局部加热和冷却可以用于控制微观结构、增强模具填充度并降低比如缩松等铸造缺陷。

在至少一个实施例中，混合压铸系统可以包括模具壳体，其具有一个或多个内腔室和位于模具壳体的内腔室内的一个或多个内衬里。内衬里可以具有内表面，其限定出有利于形成部件的外表面的边界。在至少一个实施例中，内衬里的内表面可以构造成形成燃气涡轮发动机的部件。在另一实施例中，内衬里的内表面可以构造成形成可用于燃气涡轮发动机中的翼型件。混合压铸系统可以包括一个或多个铸造型芯，所述一个或多个铸造型芯位于模具壳体的内腔室中，以生成翼型件内的内冷却系统。混合压铸系统还可以包括一个或多个中间衬里，其位于模具壳体中的内腔室的内表面与内衬里之间。中间衬里可以由允许发生差异膨胀的一种或多种柔顺性材料形成。

混合压铸系统还可以包括由位于内衬里内的一个或多个蜿蜒状冷却通道形成的一个或多个模具冷却系统。模具冷却系统可以包括与多个冷却通道的入口处于流体连通的一个或多个冷却流体供应歧管，以及与多个冷却通道的出口处于流体连通的一个或多个冷却流体收集歧管。模具冷却系统还可以包括一个或多个阀，用于控制穿过模具冷却系统的冷却流体的流动。混合压铸系统还可以包括由位于模具壳体内的一个或多个加热通道形成的一个或多个模具加热系统。

公开了形成燃气涡轮发动机的部件的方法。所述方法可以包括将一个或多个铸造型芯放置在模具壳体的内腔室中，其中模具壳体具有至少一个内腔室和位于模具壳体的内腔室内的至少一个内衬里，并且其中内衬里可以具有内表面，该内表面限定出有利于形成部件的外表面的边界。所述方法还可以包括将熔融金属喷射到模具壳体的由内衬里的内表面限定出的内腔室中。所述方法还可以包括经由由位于内衬里内的一个或多个蜿蜒状冷却通道形成的至少一个模具冷却系统，并且包括与多个冷却通道的入口处于流体连通的一个或多个冷却流体供应歧管、与多个冷却通道的出口处于流体连通的一个或多个冷却流体收集歧管和用于控制穿过模具冷却系统的冷却流体的流动的一个或多个阀，来控制铸件的冷却速率和凝固速率。

混合压铸系统的一个优点是，因为只需要移除和更换内衬里插入件来改变由系统生产的部件的外表面的构造，所以与必须修理模具的常规系统相比实现了显著的成本节约。

混合压铸系统的另一优点是，模具冷却系统和模具加热系统可以用于控制铸造部件的冷却速率和凝固速率，并且局部加热和冷却可以用于控制微观结构，增强模具填充度并减少比如缩松等铸造缺陷。

混合压铸系统的再一优点是，模具冷却系统和模具加热系统可以用于将熔融合金保持在铸造部件的某些位置中，特别是模具填充以其它方式可能比较困难的部段中。

混合压铸系统的另一优点是，使用混合压铸系统将减少常规铸造工艺中构建模壳所需的时间和精力。

这些和其它实施例在下面详细描述。

附图说明

附图(其并入说明书中并形成说明书的一部分)示出了本文公开的发明的实施例，并且与说明书一起公开了本发明的原理。

图1是混合压铸系统的截面图。

图2是混合压铸系统的模具冷却系统和加热系统的截面图。

图3是混合压铸系统的模具冷却系统和加热系统的另一实施例的截面图。

图4是可用于燃气涡轮发动机中的翼型件的透视图。