专利名称：空心构件模型的制造方法
技术领域：
本发明涉及空心构件的制造，特别是涉及空心构件模型的制造。
背景技术：
在失蜡铸造过程中，要生产的构件先被复制成蜡模。通常将数个蜡模一起装配在一株浇注系统蜡树上形成一个簇状物或蜡型组合件。将该蜡型组合件浸没在陶瓷浆液内，浆液在滴去水后很快胶凝，将增强的耐火材料微粒撒布在陶瓷浆液覆盖的蜡型组合件上，耐火材料微粒与浆液覆盖粘结在该蜡型组合件上产生一个陶瓷层。重复进行这个过程好几次以便在该蜡型组合件是产生多个陶瓷层。然后将蜡熔化掉，留下的陶瓷壳型便可具有一个内部空腔，其形状与原来的蜡簇相同。这个陶瓷壳型被称为熔模铸型。在高温下焙烧该铸型以便去除所有残余蜡屑使该陶瓷壳型纯净同时使它硬化。然后将该陶瓷壳型转移到浇注炉旁，该炉可在真空条件或在大气条件下操作。于是将一份熔化金属浇注到该陶瓷壳型内使该壳型冷却至室温，此后除去该陶瓷壳型便可剩下铸成的构件。
在空心构件的失蜡铸造中，空心构件的蜡模是用蜡喷射到一个型模(patterndie)内产生的，该型模具有一个或多个位在其内的预成形的陶瓷芯。该型模具有成形的表面，而该陶瓷芯用支撑如间隔件、芯撑等与型模的这些成形表面间隔开，借以确保在型模表面和陶瓷芯表面之间有一个正确的厚度间隙。典型的做法，在陶瓷芯上具有成形的突出部，该突出部定位在该型模内相应的成形孔内。结合使用突出部和支撑，由于有精确定位的销槽构造，可以防止陶瓷芯在型模内沿纵向移动。
但由于陶瓷芯的大小和形状有制造公差，而且陶瓷芯在制作过程中会扭曲，很难使陶瓷芯相对于型模表面的位置优化。由于陶瓷芯的扭曲，使陶瓷芯的某些表面细部对型模表面的优化特别困难，因为陶瓷芯的这些表面细部和成形突出部之间的关系会有很大的尺寸变化。陶瓷芯越大，扭曲越为明显。
配装在芯上的支撑的定位是要确保使蜡得到正确的厚度。但在扭曲剧烈处负载施加在陶瓷芯的点上，支撑实际上会使陶瓷芯变形，同时陶瓷芯由于其成形的突出部位在型模的相应的成形孔内所造成的约束会力求改正其被扭曲的形状。在极端的情况下，该应变可大到足够使脆性的陶瓷芯断裂，这样就会使该蜡模报废。即使该应变不足使陶瓷芯断裂，也会在该陶瓷芯内产生剩余应变，当蜡从陶瓷壳型内被去除时，该应变会使该陶瓷芯弹回到其自由状态，结果铸出的涡轮叶片式涡轮导叶就会具有薄壁截面。随着新构件中细部复杂性和水平的提高，这种方法越来越不健全了。
因此，在制造具有薄壁复杂结构的空心构件的领域内尚有空间可以改进。
本发明概述按照本发明，使用带有内芯的蜡模制造空心构件的方法在广义上包括制造一个具有一个或多个第一自定位细部的第一半模；制造一个具有一个或多个第二自定位细部的第二半模；提供一个或多个芯；使一个或多个第一自定位细部与一个或多个第二自定位细部在一个或多个芯的周围接合而装配成模。
按照本发明，空心构件模型在广义上包括一个具有一个或多个第一自定位细部的第一半模；一个具有一个或多个第二自定位细部的第二半模；及被设置得与该一个或多个第一自定位细部和该一个或多个第二自定位细部接触的一个或多个芯。
下面将在附图和说明中示出本发明的一个或多个实施例的详情。本发明的其他一些特点、目的和优点可从说明和附图中及从权利要求中得到了解。
附图简要说明
图1为本发明的用来制造空心构件的带有内芯的模的组合件，该模具有第一半模、第二半模、及设在其间与这些半模接触的一个或多个芯。
图2为装配好的图1中的模。
在各图中，相同的标号指相同的元件。
优选实施例详细说明这里说明的空心构件蜡模及其制造方法可使芯容易始终如一地放置和定位在蜡模内。另外，由于该芯没有受到蜡的喷射压力，造成的空心构件的尺寸也有保证。
现在参阅图1和2，其中示出一个空心构件的蜡模被装配成最终形式。一般地说，第一半模10具有可与一个或多个芯14对准的一个或多个第一自定位细部12。第一自定位细部12可具有这样的实体细部，它们即使不能与芯14的实体细部的全部，至少也能与其一部分互补。最好第一自定位细部12与芯14这样互补，使该芯14能被设置在该第一自定位细部12之内。第二半模16也可具有可与芯14对准的一个或多个第二自定位细部，第二自定位细部也可具有这样的实体细部，它们即使不能与芯14的实体细部的全部，至少也能与其一部分互补。最好第二自定位细部18与芯14这样互补，使该芯14能被设置在该第二自定位细部18之内。自定位细部12、18可以是阳的细部、阴的细部或阳、阴细部的结合。
一旦第一半模10、一个或多个芯14、和第二半模16都被对准，这两个半模10、16就可结合在一起形成一个具有中空内部的构件的蜡模如图2所示。例如，如图1所示，第二半模16可具有阳的自定位细部以便使第二半模16与一个或多个芯14结合并沿着箭头22所指方向与具有互补的、阴的自定位细部的第一半模10接合。这些芯14被设置在半模10和16之间停留在第一自定位细部12和第二自定位细部18之内。然后用本行业一般技工都知的任何一种方法如焊接在两个半模10、16的分离表面上和芯的出口处将该蜡模20密封。这时，焊缝须被融合，这是本行业一般技工都知道的。
只是为了阐明的目的，并不要作为对本发明的限制，所示芯14被设置在自定位细部12、18之内和两个半模10、16之间。曾经设想自定位细部12、18可形成各种角度通过每一个半模10、16，这样一个或多个芯就可分别被设置在各自定位细部12、18内与每一个半模12、18形成角度。还曾设想除了只是用两个半模外，还可用由数件上下堆积而制成的层叠模。而且，当用较多件或大件来形成模块时，可引用增添的自定位细部使各部件和各芯之间容易连接而不是单独连接各芯。
如所说明，具有中空内部的构件的蜡模20可包括一个第一半模10、一个第二半模16及设在其中的一个或多个芯14。每一半模分别形成空心构件蜡模的外形并可具有本行业一般技工所知的一种适宜承受典型铸造过程操作条件的材料。芯14可具有本行业一般技工所知的一种适宜用于典型铸造过程的陶瓷材料或耐热金属。适宜的陶瓷材料可包括，但并不限于二氧化硅、氧化铝、氧化锆、含有以上至少一项的组合物等。适宜的耐热金属可包括，但并不限于钼、钨、含有以上至少一项的组合物等。
只是为了阐明的目的，并不要作为对本发明的限制，由蜡模20形成的空心构件可以是一个涡轮发动机的构件如涡轮机的叶片或导叶。一个半模可形成涡轮机空心叶片或导叶用模的外凸的翼形表面。另一个半模可相似地形成涡轮机空心叶片或导叶用模的内凹的翼形表面。而芯可形成涡轮机空心构件用模的内部形状。例如，该芯可具有一个外凸的翼形表面和一个内凹的翼形表面。我们考虑，这里说明的方法和造成的模实际上可被应用到任何一个要铸造空心薄壁构件的工业。
应该懂得本发明并不限于本文所说明和图示的，本文所说明和图示的只是用来阐明实现本发明的最佳模式，其中零件的形状、大小、布置和操作的细节都可修改。本发明理应包括所有这种修改，它们是在权利要求书限定的精神和范围之内。
权利要求
1.一种利用带有内芯的蜡模制造空心构件的方法，包括如下步骤制造一个具有一个或多个第一自定位细部的第一半模；制造一个具有一个或多个第二自定位细部的第二半模；提供一个或多个芯；及在所说一个或多个芯的周围使所说一个或多个第一自定位细部与所说一个或多个第二自定位细部接合而装配成该模型。
2.权利要求1的方法，其特征在于装配步骤包括将所说一个或多个第一自定位细部与所说一个或多个第二自定位细部的每一个互补地接合。
3.权利要求1的方法，其特征在于提供步骤包括提供一个或多个耐热金属芯。
4.权利要求1的方法，其特征在于提供步骤包括提供一个或多个陶瓷芯。
5.权利要求1的方法，其特征在于装配步骤包括使所说一个或多个第一自定位细部与所说一个或多个芯对准；使所说一个或多个第二自定位细部与所说一个或多个芯对准；使所说第一半模与所说第二半模对准；及安排所说第一半模与所说一个或多个芯和所说第二半模接触。
6.权利要求1的方法，其特征在于还包括下列步骤在所说一个或多个芯的周围焊接所说第一半模和所说第二半模；及混合焊接形成的焊缝。
7.权利要求6的方法，其特征在于焊接方法为蜡焊。
8.权利要求6的方法，其特征在于融合步骤包括将所说焊缝融合以使一个或多个芯的出口处和在所说第一半模和所说第二半模之间形成的分离表面密封。
9.权利要求1的方法，其特征在于装配步骤包括将所说一个或多个芯按一角度配置在所说一个或多个第一自定位细部和所说一个或多个第二自定位细部之内。
10.权利要求1的方法，其特征在于装配步骤包括通过所说第一半模和所说第二半模的一个侧部将所说一个或多个芯配置在所说一个或多个第一自定位细部和所说一个或多个第二自定位细部内。
11.一种带有内芯用来制造宽心构件的模型，包括一个具有一个或多个第一自定位细部的第一半模；一个具有一个或多个第二自定位细部的第二半模；及被配置成与所说一个或多个第一自定位细部和所说一个或多个第二自定位细部接触的一个或多个芯。
12.权利要求11的模，其特征在于所说一个或多个第一自定位细部不是阴的便是阳的，而所说一个或多个第二自定位细部与所说一个或多个第一自定位细部互补。
13.权利要求11的模，其特征在于还包括被配置成与所说第一半模、所说第二半模或两者接触的一个或多个增添的模块。
14.权利要求11的模，其特征在于所说一个或多个芯被配置成与所说第一半模和所说第二半模成一角度。
15.权利要求11的模，其特征在于所说一个或多个芯被配置成通过所说第一半模和所说第二半模的一个侧部。
16.权利要求11的模，其特征在于所说第一半模和所说第二半模的材料为蜡。
17.权利要求11的模，其特征在于所说一个或多个芯的材料为陶瓷。
18.权利要求11的模，其特征在于所说一个或多个芯的材料为耐热金属。
全文摘要
带有内芯用来造空心构件的模由下列部分组成一个具有一个或多个第一自定位细部的第一半模；一个具有一个或多个第二自定位细部的第二半模；及设置得与该一个或多个第一自定位细部和该一个或多个第二自定位细部接触的一个或多个芯。该模的制造方法包括下列步骤制造一个具有一个或多个第一自定位细部的第一步骤；制造一个具有一个或多个第二自定位细部的第二半模；提供一个或多个芯；在该一个或多个芯的周围使该一个或多个第一自定位细部与该一个或多个第二自定位细部接合而装配成该模。
文档编号B22C7/00GK1943909SQ20061014132
公开日2007年4月11日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年10月3日
发明者M·K·特尔金顿, S·J·布利德, J·J·小马钦, L·D·肯纳德, C·R·维尔纳 申请人:联合工艺公司