用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法及组件与流程

本公开内容的领域大体上涉及具有限定在其中的内部通路的构件，并且更具体地涉及使用限定较大长度与直径比、大致非线性形状和复杂截面周边中的至少一者的芯来限定这样的内部通路。

背景技术：

一些构件需要限定在其中的内部通路，例如，以便执行预期的功能。例如但不作为限制，一些构件(诸如燃气涡轮的热气路构件)受到高温。至少一些这样的构件具有限定在其中的内部通路以接收冷却流体流，使得构件能够更好经受高温。对于另一个示例，但不作为限制，一些构件在与另一个构件的对接处受到摩擦。至少一些这样的构件具有限定在其中的内部通路以接收润滑剂流而便于减小摩擦。

具有限定在其中的内部通路的至少一些已知的构件在模具中形成，其中陶瓷材料的芯在模腔内在针对内部通路选择的位置处延伸。在熔化的金属合金引入陶瓷芯周围的模腔中且冷却以形成构件之后，陶瓷芯除去(诸如通过化学浸出)以形成内部通路。然而，至少一些已知的陶瓷芯是易碎的，导致芯在无破坏的情况下产生和处理是困难且昂贵的。仅作为一个非限制性示例，当陶瓷芯的长度与直径(L/d)比增加时，在构件的生产中的处理和/或使用期间芯的开裂和破坏的风险也增加。

当陶瓷芯的非线性度增加时，至少一些这样的陶瓷芯的开裂或破坏的风险进一步增加。例如，大致线性的陶瓷芯可与重力的方向对准，使得芯以柱状压缩支撑其自身重量。相反，当大致非线性的芯在模腔内悬置时，芯的重量使陶瓷芯的至少一部分受到张力，这进一步增加陶瓷芯开裂或破坏的风险。另外地或备选地，至少一些这样的芯本身通过在芯模具中铸造陶瓷材料而产生，且至少一些大致非线性的陶瓷芯难以生产，这是由于难以提供适合的拉力平面和拔模角度以用于从芯模具释放非线性的陶瓷芯。因此，使用这样的已知的陶瓷芯来限定具有大致非线性的内部通路是受限的，特别地但不限于当通路的L/d比增加时。

另外，当陶瓷芯的截面的复杂性增加时，至少一些这样的陶瓷芯的开裂或破坏的风险增加。仅作为一个非限制性示例，非平滑截面周边在陶瓷芯中引入应力集中，其增加局部开裂的风险。因此，例如，虽然内部冷却通路的热传输性能可能通过针对给定截面面积增加通路的润湿周边的截面来改进，但使用这样的已知陶瓷芯来限定这样的截面是受限的，特别地但不限于当通路的L/d比增加时。

备选地或另外地，具有限定在其中的内部通路的至少一些已知的构件初始地不带有内部通路地形成，且内部通路在后续过程中形成。例如，至少一些已知的内部通路通过将通路钻到构件中来形成，诸如但不限于，使用电化学钻孔过程。然而，至少一些这样的过程相对耗时且昂贵。此外，至少一些这样的过程不可产生某些构件设计所需的内部通路非线性度和/或截面周边，特别地但不限于当通路的L/d比增加时。

技术实现要素：

一方面，提供了一种形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法。该方法包括关于模具定位套芯。套芯包括至少部分地通过增材制造过程形成的中空结构，和设置在中空结构内的内芯。该方法还包括将熔化状态中的构件材料引入模具的腔中，且冷却腔中的构件材料以形成构件。内芯限定构件内的内部通路。

另一方面，提供了一种用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的模具组件。模具组件包括在其中限定模腔的模具，和关于模具定位的套芯。套芯包括至少部分地通过增材制造过程形成的中空结构。套芯还包括内芯，内芯设置在中空结构内且定位成当熔化状态中的构件材料引入模腔中且冷却以形成构件时限定构件内的内部通路。

技术方案1.一种形成具有限定在其中的内部通路的构件的方法，所述方法包括：

关于模具定位套芯，其中所述套芯包括：

中空结构，其至少部分地通过增材制造过程形成；和

内芯，其设置在所述中空结构内；

将熔化状态中的构件材料引入所述模具的腔中；以及

冷却所述腔中的构件材料以形成所述构件，其中所述内芯限定所述构件内的内部通路。

技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括使用直接金属激光熔化(DMLM)过程、直接金属激光烧结(DMLS)过程和选择性激光烧结(SLS)过程中的至少一者形成的中空结构的所述套芯。

技术方案3.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括由第一材料形成的所述中空结构的所述套芯，所述第一材料可至少部分地由镍基超级合金、钴基超级合金、铁基合金、钛基合金和铂基超级合金中的至少一者吸收。

技术方案4.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括由二氧化硅、氧化铝和多铝红柱石中的至少一者形成的内芯的所述套芯。

技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约25的长度与直径比的内芯的所述套芯。

技术方案6.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约60的长度与直径比的内芯的所述套芯。

技术方案7.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约70的长度与直径比的内芯的所述套芯。

技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约80的长度与直径比的内芯的所述套芯。

技术方案9.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约1.2的长度与端部分离距离比的内芯的所述套芯。

技术方案10.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约3的长度与端部分离距离比的内芯的所述套芯。

技术方案11.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了至少大约6的长度与端部分离距离比的内芯的所述套芯。

技术方案12.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了截面的内芯的至少一部分的所述套芯，其中所述截面限定至少大约40的周长的平方与面积的比率。

技术方案13.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了截面的内芯的至少一部分的所述套芯，其中所述截面限定至少大约80的周长的平方与面积的比率。

技术方案14.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了串联联接的多个大致线性的段的中空结构的所述套芯。

技术方案15.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了与多个弯曲段串联联接的多个大致线性的段的中空结构的所述套芯。

技术方案16.根据技术方案1所述的方法，其中，所述定位所述套芯包括定位包括限定了大致螺旋形状的中空结构的至少一部分的所述套芯。

技术方案17.一种用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的模具组件，所述模具组件包括：

模具，在其中限定模腔；和

套芯，其关于所述模具定位，所述套芯包括：

中空结构，其至少部分地通过增材制造过程形成；和

内芯，其设置在所述中空结构内且定位成在熔化状态中的构件材料引入所述腔中且冷却以形成所述构件时限定所述构件内的内部通路。

技术方案18.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述中空结构由第一材料形成，所述第一材料可至少部分地由镍基超级合金、钴基超级合金、铁基合金、钛基合金和铂基超级合金中的至少一者吸收。

技术方案19.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯由二氧化硅、氧化铝和多铝红柱石中的至少一者形成。

技术方案20.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约25的长度与直径比。

技术方案21.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约60的长度与直径比。

技术方案22.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约70的长度与直径比。

技术方案23.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约80的长度与直径比。

技术方案24.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约1.2的长度与端部分离距离比。

技术方案25.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约3的长度与端部分离距离比。

技术方案26.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯限定至少大约6的长度与端部分离距离比。

技术方案27.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯的至少一部分限定截面，所述截面限定至少大约40的周长的平方与面积的比率。

技术方案28.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述内芯的至少一部分限定截面，所述截面限定至少大约80的周长的平方与面积的比率。

技术方案29.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述中空结构限定串联联接的多个大致线性的段。

技术方案30.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述中空结构限定与多个弯曲段串联联接的多个大致线性的段。

技术方案31.根据技术方案17所述的模具组件，其中，所述中空结构的至少一部分限定大致螺旋形状。

附图说明

图1为示例性旋转机械的示意图；

图2为用于图1中所示的旋转机械的示例性构件的示意性透视图；

图3为用于制造图2中所示的构件的示例性模具组件的示意性透视图，模具组件包括关于模具定位的套芯；

图4为沿图3中所示的线4-4截取的用于图3中所示的模具组件的示例性套芯的示意性截面图；

图5为用于图1中所示的旋转机械的另一个示例性构件的一部分的示意性透视图，该构件包括内部通路；

图6为用于图3中所示的模具组件以形成具有如图5中所示的内部通路特征的构件的另一个示例性套芯的一部分的示意性透视图；

图7为分别用于图3中所示的模具组件的三种另外的示例性套芯的示意性透视图；

图8为分别用于图3中所示的模具组件的六种另外的示例性套芯的示意性截面图；

图9为用于图1中所示的旋转机械的另一个示例性构件的一部分的示意性透视图，该构件包括内部通路；

图10为用于图3中所示的模具组件以形成图9中所示的构件的另一个示例性套芯的一部分的示意性透视图；

图11为用于图1中所示的旋转机械的另一个示例性构件的一部分的示意性透视图，该构件包括具有仿形截面的内部通路；

图12为用于图3中所示的模具组件以形成具有图11中所示的内部通路的构件的另一个示例性套芯的示意性透视剖视图；

图13为用于图1中所示的旋转机械的另一个示例性构件的一部分的示意性透视图，该构件包括内部通路；

图14为用于图3中所示的模具组件以形成具有如图13中所示的内部通路特征的构件的另一个示例性套芯的一部分的示意性透视图；

图15为形成具有限定在其中的内部通路的构件(诸如用于图1中所示的旋转机械的构件)的示例性方法的流程图；以及

图16为从图15的流程图的继续。

零件清单

10旋转机械

12进气区段

14压缩机区段

16燃烧器区段

18涡轮区段

20排气区段

22转子轴

24燃烧器

36壳

40压缩机叶片

42压缩机定子导叶

70转子叶片

72涡轮定子导叶

74压力侧

76吸力侧

78熔化的构件材料

80构件

82内部通路

84前缘

86后缘

88根部端

89轴线

90相对的末梢端

92恒定距离

94恒定距离

96叶片长度

98通路壁特征

100(构件的)内壁

102特征高度

104特征宽度

110伸长边缘

300模具

301模具组件

302(模具的)内壁

304模腔

306模具材料

310套芯

312末梢部分

314末梢部分

315部分

316根部部分

318根部部分

320中空结构

322第一材料

324内芯

326内芯材料

328壁厚

330特征宽度

332外表面

334凹入特征

336凹槽深度

338凹槽宽度

340凹口

342深度

346伸长侧

348开孔

350凹槽

352缺口

354缺口

360内部

362第一端

362第二端

366层

367层

368层

370端部分离距离

372长度

374线性段

376相应角度

378弯曲段

380外壁

382螺旋形状

1500方法

1502定位的步骤

1504引入

1506冷却

1508定位

1510定位

1512定位

1514定位

1516定位

1518定位

1520定位

1522定位

1524定位

1526定位

1528定位

1530定位

1532定位

1534定位

1536定位。

具体实施方式

在以下说明书和权利要求中，将参照多个用语，它们应当限定为具有以下意义。

单数形式″一个″、″一种″和″该″包括复数参照，除非上下文清楚地另外指出。

″可选″或″可选地″意思是随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且描述包括事件发生的情况以及其不发生的情况。

如本文贯穿说明书和权利要求使用的近似语言可用于修饰可允许在不导致其涉及的基本功能的变化的情况下改变的任何数量表达。因此，由一个或多个诸如″大约″、″大概″和″大致″的用语修饰的值不限于指定的准确值。在至少一些情况中，近似语言可对应于用于测量值的器具的精度。这里贯穿说明书和权利要求，可确定范围极限。这样的范围可组合和/或互换，且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。

本文所述的示例性构件和方法克服了与用于形成具有内部通路的构件的已知组件和方法相关联的缺点中的至少一些。本文所述的实施例提供关于模具定位的套芯。套芯包括中空结构和设置在中空结构内的内芯。内芯在模腔内延伸以限定要在模具中形成的构件内的内部通路的位置。中空结构至少部分地使用增材制造过程形成。

图1为具有本公开内容的实施例可用于其的构件的示例性旋转机械10的示意图。在示例性实施例中，旋转机械10为燃气涡轮，其包括进气区段12、在进气区段12下游联接的压缩机区段14、在压缩机区段14下游联接的燃烧器区段16、在燃烧器区段16下游联接的涡轮区段18，以及在涡轮区段18下游联接的排气区段20。大体上管状的壳36至少部分地包围进气区段12、压缩机区段14、燃烧器区段16、涡轮区段18和排气区段20中的一者或多者。在备选实施例中，旋转机械10为形成有如本文所述的内部通路的构件适用于其的任何旋转机械。此外，尽管出于说明目的在旋转机械的背景下描述了本公开内容的实施例，但应当理解的是，本文所述的实施例适用于涉及适合形成有限定在其中的内部通路的构件的任何背景下。

在示例性实施例中，涡轮区段18经由转子轴22联接至压缩机区段14。应当注意的是，如本文使用的用语″联接″不限于构件之间的直接机械、电气和/或通信连接，而是还可包括多个构件之间的间接机械、电气和/或通信连接。

在旋转机械10的操作期间，进气区段12将空气朝压缩机区段14导送。压缩机区段14将空气压缩至较高的压力和温度。更具体而言，转子轴22将旋转能赋予到联接至压缩机区段14内的转子轴22的至少一个周向排的压缩机叶片40。在示例性实施例中，在各排压缩机叶片40之前是从壳36沿径向向内延伸的周向排的压缩机定子导叶42，其将空气流引导到压缩机叶片40中。压缩机叶片40的旋转能量增大空气的压力和温度。压缩机区段14朝燃烧器区段16排放压缩空气。

在燃烧器区段16中，压缩空气与燃料混合且点燃以生成朝涡轮区段18导送的燃烧气体。更具体而言，燃烧器区段16包括至少一个燃烧器24，其中燃料(例如，天然气和/或燃料油)喷射到空气流中，且燃料-空气混合物点燃以生成朝涡轮区段18导送的高温燃烧气体。

涡轮区段18将来自燃烧气流的热能转换成机械旋转能。更具体而言，燃烧气体将旋转能赋予到联接至涡轮区段18内的转子轴22的至少一个周向排的转子叶片70。在示例性实施例中，各排转子叶片70之前是从壳36沿径向向内延伸的周向排的涡轮定子导叶72，其将燃烧气体引导到转子叶片70中。转子轴22可联接至负载(未示出)，诸如但不限于发电机和/或机械驱动应用。排出的燃烧气体从涡轮区段18向下游流入排气区段20中。旋转机械10的构件设计为构件80。邻近燃烧气体的通路的构件80在旋转机械10的操作期间受到高温。另外地或备选地，构件80包括适合地形成有限定在其中的内部通路的任何构件。

图2为针对供旋转机械10(图1中所示)使用示出的示例性构件80的示意性透视图。构件80包括限定在其中的至少一个内部通路82。例如，冷却流体在旋转机械10的操作期间提供至内部通路82，以便于将构件80保持在热燃烧气体的温度以下。尽管仅示出了一个内部通路82，但应当理解的是，构件80包括如本文所述形成的任何适合数目的内部通路82。

构件80由构件材料78形成。在示例性实施例中，构件材料78为适合的镍基超级合金。在备选实施例中，构件材料78为钴基超级合金、铁基合金、钛基合金和铂基超级合金中的至少一者。在其它备选实施例中，构件材料78为允许构件80如本文所述那样形成的任何适合的材料。

在示例性实施例中，构件80为转子叶片70或定子导叶72中的一者。在备选实施例中，构件80为能够形成有如本文所述的内部通路的旋转机械10的另一适合的构件。在还有其它实施例中，构件80为用于适合地形成有限定在其中的内部通路的任何适合的应用的任何构件。

在示例性实施例中，转子叶片70或备选地定子导叶72包括压力侧74和相对的吸力侧76。压力侧74和吸力侧76中的每一个从前缘84延伸至相对的后缘86。此外，转子叶片70或备选地定子导叶72从根部端88延伸至相对的末梢端90以限定叶片长度96。在备选实施例中，转子叶片70或备选地定子导叶72具有能够形成有如本文所述的内部通路的任何适合的构造。

在某些实施例中，叶片长度96为至少大约25.4厘米(cm)(10英寸)。此外，在一些实施例中，叶片长度96为至少大约50.8cm(20英寸)。在特定实施例中，叶片长度96在从大约61cm(24英寸)到大约101.6cm(40英寸)的范围中。在备选实施例中，叶片长度96小于大约25.4cm(10英寸)。例如，在一些实施例中，叶片长度96在从大约2.54cm(1英寸)到大约25.4cm(10英寸)的范围中。在其它备选实施例中，叶片长度96大于大约101.6cm(40英寸)。

在示例性实施例中，内部通路82从根部端88延伸至末梢端90。在备选实施例中，内部通路82以任何适合的方式在构件80内延伸，且延伸至允许内部通路82如本文所述那样形成的任何适合的程度。在某些实施例中，内部通路82是非线性的。例如，构件80形成有沿限定在根部端88与末梢端90之间的轴线89的预先限定的扭曲，且内部通路82具有与轴向扭曲互补的弯曲形状。在一些实施例中，内部通路82沿内部通路82的长度定位在离压力侧74大致恒定的距离94处。备选地或另外地，构件80的翼弦在根部端88与末梢端90之间渐缩，且内部通路82与渐缩部互补地非线性延伸，使得内部通路82沿内部通路82的长度定位在离后缘86大致恒定的距离92处。在备选实施例中，内部通路82具有与构件80的任何适合的轮廓互补的非线性形状。在其它备选实施例中，内部通路82是非线性的，且并非与构件80的轮廓互补。在一些实施例中，具有非线性形状的内部通路82便于满足构件80的预先选择的冷却标准。在备选实施例中，内部通路82线性地延伸。

在一些实施例中，内部通路82具有大致圆形的截面。在备选实施例中，内部通路82具有大致卵形的截面。在其它备选实施例中，内部通路82具有允许内部通路82如本文所述那样形成的任何适合地定形的截面。此外，在某些实施例中，内部通路82的截面的形状沿内部通路82的长度大致恒定。在备选实施例中，内部通路82的截面的形状以允许内部通路82如本文所述那样形成的任何适合的方式沿内部通路82的长度变化。

图3为用于制造构件80(图2中所示)的模具组件301的示意性透视图。模具组件301包括关于模具300定位的套芯310。图4为沿图3中所示的线4-4截取的套芯310的示意性截面。参照图2-图4，模具300的内壁302限定模腔304。内壁302限定与构件80的外部形状对应的形状，使得熔化状态中的构件材料78可引入模腔304中且冷却以形成构件80。应当记得的是，尽管示例性实施例中的构件80为转子叶片70或备选地在备选示例性中为定子导叶72，但构件80为可适合地形成有如本文所述的限定在其中的内部通路的任何构件。

套芯310关于模具300定位，使得套芯310的一部分315在模腔304内延伸。套芯310包括由第一材料322形成的中空结构320，以及设置在中空结构320内且由内芯材料326形成的内芯324。内芯324定形为限定内部通路82的形状，且定位在模腔304内的套芯310的部分315的内芯324限定构件80内的内部通路82的位置。

中空结构320包括外壁380，其大致沿内芯324的长度包围内芯324。中空结构320的内部360关于外壁380在内部定位，使得内芯324由中空结构320的内部360互补地定形。在某些实施例中，中空结构320限定大体上管状的形状。例如，但不作为限制，中空结构320实施为管，其按需要适合地以非线性形状(诸如弯曲或成角度的形状)设置以限定内芯324且因此内部通路82的选择的非线性形状。在备选实施例中，中空结构320限定允许内芯324限定如本文描述的内部通路82的形状的任何适合的形状。

在示例性实施例中，中空结构320具有小于内芯324的特征宽度330的壁厚328。特征宽度330在其中限定为具有与内芯324相同的截面面积的圆的直径。在备选实施例中，中空结构320具有并非小于特征宽度330的壁厚328。内芯324的截面的形状在图3和图4中的示例性实施例中为圆形。备选地，内芯324的截面的形状对应于允许内部通路82如本文所述起作用的内部通路82的任何适合的截面。

模具300由模具材料306形成。在示例性实施例中，模具材料306为选择成经得起与用于形成构件80的构件材料78的熔化状态相关联的高温环境的耐火陶瓷材料。在备选实施例中，模具材料306为允许构件80如本文所述形成的任何适合的材料。此外，在示例性实施例中，模具300由适合的熔模铸造过程形成。例如，但不作为限制，适合的模型材料(诸如蜡)注入适合的型模中以形成构件80的模型(未示出)，模型重复地浸入模具材料306的浆料中，其容许硬化以产生模具材料306的外壳，且外壳脱蜡且烧制以形成模具300。在备选实施例中，模具300由允许模具300如本文所述起作用的任何适合的方法形成。

在某些实施例中，套芯310相对于模具300固定，使得套芯310在形成构件80的过程期间相对于模具300保持固定。例如，套芯310固定，使得套芯310的位置在熔化的构件材料78引入套芯310周围的模腔304期间不会移位。在一些实施例中，套芯310直接地联接至模具300。例如，在示例性实施例中，套芯310的末梢部分312刚性地包围在模具300的末梢部分314中。另外地或备选地，套芯310的根部部分316刚性地包围在与末梢部分314相对的模具300的根部部分318中。例如，但不作为限制，模具300由上文所述的熔模铸造形成，且套芯310牢固地联接至适合的型模，使得末梢部分312和根部部分316延伸到型模外，同时部分315在模具的腔内延伸。模型材料在套芯310周围注入模具中，使得部分315在模型内延伸。熔模铸造引起模具300包围末梢部分312和/或根部部分316。另外地或备选地，套芯310以允许套芯310相对于模具300的位置在形成构件80的过程期间保持固定的任何其它适合的方式相对于模具300固定。

第一材料322选择成可由熔化的构件材料78至少部分地吸收。在某些实施例中，构件材料78为合金，且第一材料322为合金的至少一种组成材料。例如，在示例性实施例中，构件材料78为镍基超级合金，且第一材料322大致为镍，使得在熔化状态中的构件材料78引入模腔304中时，第一材料322大致由构件材料78吸收。在备选实施例中，构件材料78为任何适合的合金，且第一材料322为可至少部分地由熔化的合金吸收的至少一种材料。例如，构件材料78为钴基超级合金，且第一材料322大致为钴。对于另一个示例，构件材料78为铁基合金，且第一材料322大致为铁。对于另一个示例，构件材料78为钛基合金，且第一材料322大致为钛。对于另一个示例，构件材料78为铂基合金，且第一材料322大致为铂。

在某些实施例中，壁厚328足够薄，使得在熔化状态中的构件材料78引入模腔304中时，套芯310的部分315(即，在模腔304内延伸的部分)的第一材料322大致由构件材料78吸收。例如，在一些这样的实施例中，第一材料322大致由构件材料78吸收，使得在构件材料78冷却之后无离散的边界由构件材料78描绘中空结构320。此外，在一些这样的实施例中，第一材料322大致被吸收，使得在构件材料78冷却之后，第一材料322在构件材料78内大致均匀地分布。例如，接近内芯324的第一材料322的浓度并非可探测地高于构件80内的其它位置处的第一材料322的浓度。例如而不带有限制性，第一材料322为镍，且构件材料78为镍基超级合金，且在构件材料78冷却之后，没有可探测到的较高镍浓度留在内芯324附近，导致了贯穿形成的构件80的镍基超级合金的大致均匀的镍的分布。

在备选实施例中，壁厚328选择成使得第一材料322并非大致由构件材料78吸收。例如，在一些实施例中，在构件材料78冷却之后，第一材料322并非大致均匀地分布在构件材料78内。例如，接近内芯324的第一材料322的浓度可探测地高于构件80内的其它位置处的第一材料322的浓度。在一些这样的实施例中，第一材料322部分地由构件材料78吸收，使得在构件材料78冷却之后，离散的边界由构件材料78描绘中空结构320。此外，在一些这样的实施例中，第一材料322由构件材料78部分地吸收，使得接近内芯324的中空结构320的至少一部分在构件材料78冷却之后保持完好。

在示例性实施例中，内芯材料326为选择成经得起与用于形成构件80的构件材料78的熔化状态相关联的高温环境的耐火陶瓷材料。例如，但不带有限制性，内芯材料326包括二氧化硅、氧化铝和多铝红柱石中的至少一者。此外，在示例性实施例中，内芯材料326选择性地从构件80除去以形成内部通路82。例如但不作为限制，内芯材料326通过大致不会使构件材料78退化的适合的过程从构件80除去，诸如但不限于适合的化学浸出过程。在某些实施例中，内芯材料326基于与构件材料78的相容性和/或从构件材料78的可除去性来选择。在备选实施例中，内芯材料326为允许构件80如本文所述形成的任何适合的材料。

在一些实施例中，套芯310通过向中空结构320填充内芯材料326来形成。例如，但不作为限制，内芯材料326作为浆料注入中空结构320中，且内芯材料326在中空结构320内干燥以形成套芯310。此外，在某些实施例中，中空结构320大致在结构上增强内芯324，因此减少了一些实施例中的将与形成构件80的未增强的内芯324的生产、处理和使用相关联的潜在问题。例如，在某些实施例中，内芯324是受到破裂、开裂和/或其它破坏的相对高风险的相对脆的陶瓷材料。因此，在一些这样的实施例中，相比于使用无护套的内芯324，形成和运输套芯310对内芯324呈现出低得多的破坏风险。类似地，在一些这样的实施例中，围绕将用于模具300的熔模铸造的套芯310形成适合的模型，诸如通过将蜡模型材料围绕套芯310注入型模中，相比于使用无护套的内芯324，呈现出对内芯324的低得多的破坏风险。因此，在某些实施例中，相比于使用无护套的内芯324而非套芯310执行的情况的相同步骤，使用套芯310对产生具有限定在其中的内部通路82的可接受的构件80呈现出低得多的失效风险。因此，套芯310便于获得与使内芯324关于模具300定位以限定内部通路82相关联的优点，同时减少或消除了与内芯324相关联的易碎性问题。在备选实施例中，中空结构320大致不在结构上增强内芯324。

例如，在某些实施例中，诸如但不限于其中构件80为转子叶片70的实施例，内芯324的特征宽度330在从大约0.050cm(0.020英寸)到大约1.016cm(0.400英寸)的范围内，且中空结构320的壁厚328选择成在从大约0.013cm(0.005英寸)到大约0.254(0.100英寸)的范围内。更具体而言，在一些这样的实施例中，特征宽度330在从大约0.102cm(0.040英寸)到大约0.508cm(0.200英寸)的范围内，且壁厚328选择成在从大约0.013cm(0.005英寸)到大约0.038cm(0.015英寸)的范围内。对于另一个示例，在一些实施例中，诸如但不限于其中构件80为静止构件(诸如但不限于定子导叶72)的实施例，内芯324的特征宽度330大于大约1.016cm(0.400英寸)，且/或壁厚328选择成大于大约0.254cm(0.100英寸)。在备选实施例中，特征宽度330为允许所得的内部通路82执行其预期功能的任何适合的值，且壁厚328选择成允许套芯310如本文所述那样起作用的任何适合的值。

图5为包括内部通路82的另一个示例性构件80的一部分的示意性透视图。图6为可与模具300(图3中所示)一起使用以形成图5中所示的构件80的另一个示例性套芯310的部分315的示意性透视图。在示例性实施例中，构件80为转子叶片70中的一个。在备选实施例中，构件80为能够形成带有如本文所述的内部通路的旋转机械10的另一个适合的构件。在还有其它实施例中，构件80为用于适合地形成有限定在其中的内部通路的任何适合的应用的任何构件。

参照图5和图6，如上文所论述，转子叶片70包括压力侧74和相对的吸力侧76，其中的每一个从根部端88延伸至相对的末梢端90，限定叶片长度96，且从前缘84延伸至相对的后缘86。还如上文所论述，内部通路82从根部端88延伸至末梢端90。在示例性实施例中，转子叶片70大体上从根部端88至末梢端90渐缩，且转子叶片70形成有沿限定在根部端88与末梢端90之间的轴线89的预先限定的扭曲。内部通路82位于后缘86附近且具有构造成符合转子叶片70的形状(包括转子叶片70的渐缩和轴向扭曲)的非线性形状。

套芯的部分315具有对应于内部通路82的非线性形状的非线性形状，使得当套芯310适合地相对于模具300(图3中所示)定位时，内芯324限定内部通路82的位置。套芯310(包括中空结构320和内芯324)从对应于转子叶片70的根部端88的第一端362延伸至对应于转子叶片70的末梢端90的相对的第二端364。端部分离距离370限定为第一端362和第二端364之间的直线的长度。在示例性实施例中，由于转子叶片70的扭曲和渐缩，端部分离距离370大于叶片长度96。在备选实施例中，端部分离距离370小于或等于叶片长度96。例如，但不作为限制，套芯310定形成形成在到达构件80的末梢端90之前终止的内部通路82。

此外，套芯310的长度372限定为沿部分315从第一端362至第二端364的通路长度。例如，长度372限定由微粒流过内芯324限定的内部通路82所行进的距离。在示例性实施例中，由于套芯310的扭曲和渐缩，长度372大于端部分离距离370。

应当理解的是，在某些实施例中，套芯310还包括部分312和316，诸如图3中所示，例如以助于将套芯310相对于模具300定位。然而，对于此公开内容的目的，对第一端362、第二端364、端部分离距离370以及内芯324的长度372的参照理解成关于部分315限定。

此外，长度与直径(L/d)比对于内芯324限定成长度372与特征宽度330(图4中所示)的比率。此外，对于沿其长度具有变化的截面面积的内芯，长度比直径对于内芯324限定为长度372与最小特征宽度330的比率。

例如，在某些实施例中，叶片长度96为至少大约25.4cm(10英寸)，端部分离距离370为至少大约26.45cm(10.4英寸)，长度372为至少大约27.6cm(10.8英寸)，且内芯324的长度与直径比在大约25至大约500的范围内。对于另一示例，在某些实施例中，叶片长度96为至少大约55cm(21.6英寸)，端部分离距离370为至少大约56.5cm(22.4英寸)，长度372为至少大约61cm(24英寸)，且内芯324的长度与直径比在大约60至大约500的范围内。对于另一示例，在某些实施例中，叶片长度96为至少大约61cm(24英寸)，端部分离距离370为至少大约63.5cm(25英寸)，长度372为至少大约75cm(29.5英寸)，且内芯324的长度与直径比在大约70至大约500的范围内。对于另一示例，在某些实施例中，叶片长度96为至少大约101.6cm(40英寸)，端部分离距离370为至少大约105.7cm(41.6英寸)，长度372为至少大约127cm(49.9英寸)，且内芯324的长度与直径比在大约80至大约800的范围内。在备选实施例中，每个叶片长度96、端部分离距离370、长度372、和内芯324的长度与直径比为允许套芯310如本文所述那样起作用的任何适合的值。

在某些实施例中，使用类似非线性的但无套的具有至少大约25、至少大约70和/或至少大约80的长度与直径比的内芯(未示出)(诸如但不限于上文所述的内芯324)将对可靠地产生具有限定在其中的非线性内部通路82的可接受的构件80呈现相对高的失效风险。例如，但不作为限制，这样的无套非线性内芯的重量将倾向于使无套芯的至少一部分受到张力，在模具组件301(图3中所示)和/或构件80的形成之前或期间，增加陶瓷芯的开裂或破坏的风险。然而，如上文所论述，在一些实施例中，中空结构320大致在结构上增强内芯324，使得套芯310助于获得与使内芯324联接至模具300以限定非线性内部通路82相关联的优点，同时减少或消除了与内芯324相关联的易碎性问题。在备选实施例中，中空结构320大致不在结构上增强内芯324。

在一些实施例中，在中空结构320内引入内芯材料326来形成套芯310之前，中空结构320对应于内部通路82的选择的非线性形状预先形成，因此减少或消除了将内芯324单独形成和/或加工成非线性形状的需要。更具体而言，在一些这样的实施例中，中空结构320至少部分地使用适合的增材制造过程形成。例如，中空结构320的计算机设计模型在第一端362与第二端364之间分成一系列薄的平行平面。计算机数字控制(CNC)机器根据模型切片从第一端362至第二端364沉积第一材料322的连续层以形成中空结构320。三个这样代表性的层表示为层366、367和368。在一些实施例中，第一材料322的连续层使用直接金属激光熔化(DMLM)过程、直接金属激光烧结(DMLS)过程和选择性激光烧结(SLS)过程中的至少一者来沉积。另外地或备选地，第一材料322的连续层使用允许中空结构320如本文所述那样形成的任何适合的过程沉积。此外，在一些实施例中，第一材料322还选择成兼容且/或助于对应选择的沉积过程。

在一些实施例中，通过增材制造过程形成中空结构320允许非线性中空结构320形成带有通过将例如预先形成的直管操纵成预先选择的非线性形状的中空结构320不可实现的结构复杂性、精度和/或可重复性。因此，通过增材制造过程形成中空结构320允许非线性内芯324且因此非线性内部通路82形成带有对应提高的结构复杂性、精度和/或可重复性。另外地或备选地，增材制造过程期间的中空结构320的形成允许非线性内部通路82的形成，其在构件80在模具300中的初始形成之后不可在单独过程中可靠地加至构件80，如上文所论述的那样。

图7为与模具组件301(图3中所示)一起使用的套芯310的三个另外的实施例的示意性透视图。在每个实施例中，套芯310定形成对应于内部通路82的选择的非线性形状，即，中空结构320定形成使得当构件80在模具300中形成时，设置在中空结构320内的内芯324限定构件80(图2中所示)内的非线性内部通路82。在图7中在左侧所示的第一实施例中，中空结构320包括串联联接的多个大致线性的段374，其中每个相邻对的线性段374在其之间限定相应的角度376。对应地，内芯324定形成将构件80内的内部通路82限定为以相应的角度376接合的一系列线性段374。在图7中在中间所示的第二实施例中，中空结构320包括与多个弯曲段378串联联接的多个大致线性的段374，其中每个相邻对的段374和/或378在其之间限定相应的角度376。对应地，内芯324定形成将构件80内的内部通路82限定为以相应的角度376接合的一系列线性段和弯曲段。在图7中在右侧所示的第三实施例中，中空结构320限定大致螺旋形状382。对应地，内芯324定形成将构件80内的内部通路82限定为大致螺旋形状。

尽管所示的实施例将中空结构320示出为具有沿其长度大体上重复模式的线性段374、弯曲段378、角度376和/或螺旋形状的段382，但应当理解的是，中空结构320具有允许中空结构320如本文所述那样起作用的沿其长度的线性段374、弯曲段378、角度376和/或螺旋形状的段382在位置、长度、截面大小和形状上的任何适合的变化。

每个示出的套芯310限定长度372，对于每个实施例为了清楚分别以虚线示出。每个示出的套芯310还限定端部分离距离370。套芯310的非线性度且因此中空结构320和内芯324的非线性度的程度的一个度量是长度372与端部分离距离370的比率。例如，在套芯310如图6所示那样定形的某些实施例中，端部分离距离370为至少大约61cm(24英寸)，长度372为至少大约75cm(29.5英寸)，且内芯324限定至少大约1.2的长度与端部分离距离比。对于另一个示例，在图7中在左侧所示的实施例中，端部分离距离370为至少大约2.54cm(1英寸)，长度372为至少大约9.6cm(3.8英寸)，且内芯324限定至少大约3.8的长度与端部分离距离比。对于另一个示例，在图7中在中间所示的实施例中，端部分离距离370为至少大约2.54cm(1英寸)，长度372为至少大约7.6cm(3英寸)，且内芯324限定至少大约3的长度与端部分离距离比。对于另一个示例，在图7中在右侧所示的实施例中，端部分离距离370为至少大约2.54cm(1英寸)，长度372为至少大约15.2cm(6英寸)，且内芯324限定至少大约6的长度与端部分离距离比。

如上文所述，套芯310通过将内芯材料326设置在中空结构320内而形成，使得内芯324由中空结构320的内部360互补地定形。随后，套芯310关于模具300定位且熔化的构件材料78加至模具300，使得内芯324限定构件80内的内部通路82。在某些实施例中，使用类似地非线性但无套的内芯(未示出)(具有至少大约1.2、至少大约3和/或至少大约6的长度与端部分离距离比，诸如但不限于上文所述的内芯324)将对可靠地产生具有限定在其中的非线性内部通路82的可接受的构件80呈现相对高的失效风险。例如，但不作为限制，由非线性度引入的应力集中在从芯模具取出芯、模具组件301(图3中所示)的形成和/或构件80的形成之前或期间增加无套陶瓷芯的开裂或破坏的风险。然而，如上文所论述，在一些实施例中，中空结构320大致在结构上增强内芯324，使得套芯310有助于获得与使内芯324联接至模具300以限定非线性内部通路82相关联的优点，同时减少或消除了与内芯324相关联的易碎性问题。在备选实施例中，中空结构320大致不在结构上增强内芯324。

在某些实施例中，在将内芯材料326设置在其中之前，中空结构320再一次预先形成，至少部分地使用适合的增材制造过程，其中，例如，CNC机器从第一端362至第二端364沉积第一材料322的连续层以形成中空结构320。更具体而言，CNC机器沉积第一材料322的连续层以形成各个连续层，诸如中空结构320的代表性的层366。如上文所述，使用适合的增材制造过程形成中空结构320允许形成套芯310的非线性方面，诸如但不限于相应的角度376和/或螺旋形状382的部分，带有使用其它方法不可实现的结构复杂性、精度和/或可重复性。

图8为用于模具组件301(图3中所示)的套芯310的六个另外的实施例的示意性截面图。在每个实施例中，套芯310定形成使得内芯324的截面周边对应于内部通路82的选择的截面周边，即，当构件80在模具300中形成时，中空结构320定形成使得设置在中空结构320内的内芯324的截面周边限定构件80(图2中所示)内的内部通路82的截面。

在某些实施例中，内部通路82的性能通过相对于内部通路82的至少一部分的截面面积增加内部通路82的至少一部分的截面周边来提高。作为一个非限制性示例，内部通路82构造成使冷却流体流过构件80，且内部通路82的热传输性能通过对于内部通路82的给定截面面积增加内部通路82的润湿周边的截面来改进。周长相对于面积的一个度量是截面周长的平方与截面周边面积的比率，本文称作″p2A比″。

例如，在图8中在左侧所示的第一实施例中，内芯324呈现大致圆形的截面周边。对应地，内芯324定形成限定构件80内的内部通路82的大致圆形截面，且限定大约12.6的p2A比。

对于另一个示例，在图8中从左侧第二个示出的实施例中，内芯324呈现大致T形的截面周边。对应地，内芯324定形成限定构件80内的内部通路82的大致T形截面，且限定大约28.2的p2A比。

对于另一个示例，在图8中从左侧第三个示出的实施例中，内芯324呈现大致H形的截面周边。对应地，内芯324定形成限定构件80内的内部通路82的大致H形截面，且限定大约44.6的p2A比。

对于另一个示例，在图8中从左侧第四个示出的实施例中，内芯324呈现大致月牙形的截面周边。对应地，内芯324定形成限定构件80内的内部通路82的大致月牙形截面，且限定大约35.5的p2A比。

对于另一个示例，在图8中从左侧第五个示出的实施例中，内芯324呈现大致五角星形的截面周边。对应地，内芯324定形成限定构件80内的内部通路82的大致五角星形截面，且限定大约46.8的p2A比。

对于另一个示例，在图8中在右侧示出的实施例中，内芯324呈现大致十二角星形的截面周边。对应地，内芯324定形成限定构件80内的内部通路82的大致十二角星形截面，且限定大约89.2的p2A比。

如上文所述，套芯310通过将内芯材料326设置在中空结构320内而形成，使得内芯324由中空结构320的内部360互补地定形。随后，套芯310关于模具300定位且熔化的构件材料78加至模具300，使得内芯324限定构件80内的内部通路82。在某些实施例中，使用类似的非线性但无套的内芯(未示出)(具有至少大约40和/或至少大约80的p2A比，诸如但不限于上述内芯324)将对可靠地产生具有在其中限定相对较高p2A比的内部通路82的可接受的构件80呈现相对高的失效风险。例如，但不作为限制，由复杂截面周边形状引入的应力集中在从芯模具取出芯、模具组件301(图3中所示)的形成和/或构件80的形成之前或期间增加无套陶瓷芯的开裂或破坏的风险。然而，如上文所论述，在一些实施例中，中空结构320大致在结构上增强内芯324，使得套芯310有助于获得与使内芯324联接至模具300以限定具有相对较高p2A比的内部通路82相关联的优点，同时减少或消除了与内芯324相关联的易碎性问题。在备选实施例中，中空结构320大致不在结构上增强内芯324。

在某些实施例中，在将内芯材料326设置于其中之前，中空结构320再一次预先形成，至少部分地使用适合的增材制造过程，其中，例如，CNC机器从第一端362至第二端364(图7中所示)沉积第一材料322的连续层以形成中空结构320。更具体而言，CNC机器沉积第一材料322的连续层以形成中空结构320的各个连续层。如上文所述，使用适合的增材制造过程形成中空结构320允许形成套芯310的复杂截面周边，带有使用其它方法不可实现的结构复杂性、精度和/或可重复性。此外，使用适合的增材制造过程形成中空结构320允许中空结构320在单独设计参数之间带有减少的干扰或无干扰的单个形成过程中形成有如上述沿中空结构320的长度的选择的非线性形状和/或沿中空结构320的部分的复杂截面周边。

图9为包括具有多个通路壁特征98的内部通路82的另一个示例性构件80的一部分的示意性透视图。例如，但不作为限制，通路壁特征98为湍流器，其改善旋转机械10的操作期间提供至内部通路82的冷却流体的热传输能力。图10为用于模具组件301以形成具有如图9中所示的通路壁特征98的构件80的另一个示例性套芯310的示意性透视剖视图。具体而言，中空结构320的一部分在图10的视图中切开以示出内芯324的特征。

参照图9和图10，内部通路82由构件80的内壁100限定，且通路壁特征98从内壁100大体上朝内部通路82的中心沿径向向内延伸。如上文所论述，内芯324的形状限定内部通路82的形状。在某些实施例中，内芯324的外表面332包括至少一个凹入特征334，其具有与至少一个通路壁特征98的形状互补的形状。因此，在某些实施例中，内芯324的外表面332和凹入特征334限定内壁100的形状和内部通路82的通路壁特征98。

例如，在某些实施例中，凹入特征334包括限定在外表面332中的多个凹槽350，使得当熔化的构件材料78引入套芯310周围的模腔304中且第一材料322吸收到熔化的构件材料78中时，熔化的构件材料78填充该多个凹槽350。凹槽350内的冷却的构件材料78在除去内芯324(诸如但不限于通过使用化学浸出过程)之后形成多个通路壁特征98。另外地或备选地，在某种程度上，内芯324附近的中空结构320的内部360的一部分在熔化的构件材料78引入模腔304中且冷却之后保持完好，相对于该至少一个凹入特征334联接的内部360的完好部分限定该至少一个内部通路特征98。例如，各个凹槽350限定有凹槽深度336和凹槽宽度338，且各个对应的通路壁特征98形成有大致等于凹槽深度336的特征高度102和大致等于凹槽宽度338的特征宽度104。

图11为包括具有相对增大的p2A比的仿形截面的内部通路82的另一个示例性构件80的一部分的示意性透视图。图12为用于模具组件301以形成具有如图11中所示的内部通路82的构件80的另一个示例性套芯310的示意性透视剖视图。具体而言，中空结构320的一部分在图12的视图中切开以示出内芯324的特征。

参照图11和图12，在示例性实施例中，构件80为转子叶片70和定子导叶72中的一者，且内部通路82邻近后缘86限定在构件80中。更具体而言，内部通路82由构件80的内壁100限定以具有对应于后缘86的渐缩几何形状的仿形截面周边。通路壁特征98沿内部通路82的相对的伸长边缘110限定以作用为湍流器，且从内壁100朝内部通路82的中心向内延伸。尽管通路壁特征98示为分别横向于内部通路82的轴向方向的伸长凸脊的重复模式，但应当理解的是，在备选实施例中，通路壁特征98具有允许内部通路82起作用为其预期目的的任何适合的形状、定向和/或模式。

如上文所论述，外表面332的形状和内芯324的凹入特征334限定内壁100的形状和内部通路82的通路壁特征98。更具体而言，内芯324具有对应于内部通路82的仿形截面的伸长渐缩截面周边。在示例性实施例中，凹入特征334限定为外表面332的相对的伸长侧346中的伸长缺口354，且具有与通路壁特征98的形状互补的形状，如上文所述的那样。中空结构320的内部360定形成限定内芯324的外表面332的选择的形状，且因此限定通路壁特征98的选择的形状。

参照图9-图12，在某些实施例中，中空结构320的内部360预先形成，以限定内芯324的外表面332和凹入特征334的选择的形状，且因此在向中空结构320填充内芯材料326之前，限定通路壁特征98的选择的形状。例如，中空结构320在多个位置处褶皱以限定多个凹口340，且在向中空结构320填充内芯材料326时，每个凹口340引起中空结构320的内部360限定对应的凹入特征334。每个凹口340与壁厚328配合的深度342限定对应的凹槽350的凹槽深度336。对于另一个示例，中空结构320在多个位置处褶皱以限定多个凹口340，且在向中空结构320填充内芯材料326时，每个凹口340引起内部360限定对应的缺口354。

对于另一个示例，中空结构320至少部分地使用适合的增材制造过程再一次预先形成，其中，例如，CNC机器从第一端362至第二端364(图7中所示)沉积第一材料322的连续层以形成中空结构320。更具体而言，CNC机器沉积第一材料322的连续层以形成中空结构320的每个连续层，包括定形成限定通路壁特征98的内部360的连续层。如上文所述，使用适合的增材制造过程形成中空结构320允许形成带有使用其它方法不可实现的结构复杂性、精度和/或可重复性的内部360。此外，使用适合的增材制造过程形成中空结构320允许中空结构320在单独设计参数之中带有减少的干扰或无干扰的单个形成过程中形成有如上述定形成限定通路壁特征98的内部360、沿中空结构320的长度的选择的非线性形状和/或沿中空结构320的部分的复杂截面周边。

在一些实施例中，在填充中空结构320之前，定形中空结构320以限定内芯324的外表面332的选择的形状减少了与在形成内芯324之后定形外表面332相关联的潜在问题。例如，内芯材料326是相对脆的陶瓷材料，使得通过加工或另外操纵外表面332直接形成凹入特征334将呈现对内芯324的相对高风险的破裂、开裂和/或其它破坏。因此，套芯310有助于定形内芯324，使得通路壁特征98与内部通路82整体形成，同时减少或消除了与内芯324相关联的易碎性问题。

图13为包括具有另外多个通路壁特征98的内部通路82的另一个示例性构件80的一部分的示意性透视剖视图。图14为用于模具组件301以形成带有如图13中所示的通路壁特征98的构件80的另一个示例性套芯310的示意性透视图。在示出的实施例中，每个凹入特征334是延伸穿过得小于内芯324的周边的全部的缺口352，使得每个对应的通路壁特征98围绕小于内部通路82的周边的全部延伸。

在某些实施例中，套芯310操纵成限定内芯324的外表面332和凹入特征334的选择的形状，且因此在形成套芯310内的内芯324之后，限定通路壁特征98的选择的形状。例如，套芯310初始地形成为没有凹入特征334，且然后在多个位置处使用任何适合的过程(诸如但不限于，加工过程)操纵以形成内芯324中的缺口352。在一些这样的实施例中，中空结构320接近至少一个凹入特征334的一部分被移除，形成中空结构320中的开孔348以允许进入内芯324的外表面332以用于加工。例如，在示例性实施例中，中空结构320接近缺口352的部分在将缺口352加工到外表面332中的过程中加工掉。

在一些实施例中，在形成套芯310内的内芯324之后操纵套芯310以限定内芯324的外表面332的选择的形状减少了与向具有预先形成的凹口340(图6中所示)的中空结构320填充内芯材料326相关联的潜在问题，诸如确保内芯材料326充分填充在每个凹口340的形状周围。此外，在一些这样的实施例中，凹入特征334的形状选择成减少与加工内芯材料326相关联的上述潜在问题。例如，加工仅部分围绕内芯324的周边延伸的缺口352降低了对内芯324破裂、开裂和/或其他破坏的风险。另外地或备选地，在一些这样的实施例中，在套芯310上的加工操作期间，中空结构320增强内芯324的结构完整性，进一步降低了对内芯324破裂、开裂和/或其他破坏的风险。因此，套芯310再一次有助于定形内芯324，使得通路壁特征98与内部通路82整体形成，同时减少或消除了与内芯324相关联的易碎性问题。

参照图9-图14，尽管所示实施例仅以凹槽350以及缺口352和354示出了限定在外表面332中的凹入特征334以限定通路壁特征98的形状，但在备选实施例中，凹入特征334的其它形状用于限定外表面332的形状。例如，但不作为限制，在某些实施例(未示出)中，至少一个凹入特征334至少部分地沿内芯324纵向地且/或倾斜地延伸。对于另一个示例，但不作为限制，在一些实施例(未示出)中，至少一个凹入特征334为限定在外表面332中的凹窝以限定具有柱形形状的对应的通路壁特征98。对于另一个示例，但不作为限制，在某些实施例(未示出)中，至少一个凹入特征334限定在内芯324中以限定作为锐边珠、平滑边珠、带螺纹的凹槽和百叶窗结构中的一者的至少一个通路壁特征。在备选实施例中，任何适合的形状的内芯324用于限定允许内部通路82起作用为其预期目的的对应形状的通路壁特征98。此外，尽管所示实施例以具有大致相同重复形状的凹入特征334示出内芯324的每个实施例，但应当理解的是，内芯324具有允许内芯324如本文所述起作用的不同地定形的凹入特征334的任何适合的组合。

图15-图16中的流程图中示出了形成具有限定在其中的内部通路(诸如内部通路82)的构件(诸如构件80)的示例性方法1500。还参照图1-图14，示例性方法1500包括将套芯(诸如套芯310)关于模具(诸如模具300)定位1502。模具在其中限定腔，诸如模腔304。套芯包括中空结构，诸如中空结构320，其至少部分地通过增材制造过程形成。套芯还包括内芯，诸如设置在中空结构内的内芯324。方法1500还包括将熔化状态中的构件材料(诸如构件材料78)引入1504腔中，且在腔中冷却1506构件材料以形成构件。内芯定位成限定构件内的内部通路。

在某些实施例中，定位1502套芯的步骤包括定位1508包括中空结构的套芯，该中空结构使用直接金属激光熔化(DMLM)过程、直接金属激光烧结(DMLS)过程和选择性激光烧结(SLS)过程中的至少一者形成。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1510包括由第一材料(诸如第一材料322)形成的中空结构的套芯，该第一材料可至少部分地由镍基超级合金、钴基超级合金、铁基合金、钛基合金和铂基超级合金中的至少一者吸收。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1512包括内芯的套芯，该内芯由二氧化硅、氧化铝和多铝红柱石中的至少一者形成。

在一些实施例中，定位1502套芯的步骤包括定位1514包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约25的长度与直径比。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1516包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约60的长度与直径比。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1518包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约70的长度与直径比。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1520包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约80的长度与直径比。

在某些实施例中，定位1502套芯的步骤包括定位1522包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约1.2的长度与端部分离距离比。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1524包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约3的长度与端部分离距离比。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1526包括内芯的套芯，该内芯限定至少大约6的长度与端部分离距离比。

在一些实施例中，定位1502套芯的步骤包括定位1528包括限定截面的内芯的至少一部分的套芯，其中该截面限定至少大约40的周长的平方与面积的比率。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1530包括限定截面的内芯的至少一部分的套芯，其中该截面限定至少大约80的周长的平方与面积的比率。

在某些实施例中，定位1502套芯的步骤包括定位1532包括中空结构的套芯，该中空结构限定串联联接的多个大致线性的段(诸如线性段374)。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1534包括中空结构的套芯，该中空结构限定与多个弯曲段(诸如弯曲段378)串联联接的多个大致线性的段(诸如线性段374)。另外地或备选地，定位1502套芯的步骤包括定位1536包括中空结构的至少一部分的套芯，该中空结构限定大致螺旋形状(诸如螺旋形状382)。

上述套芯提供了一种用于形成包括限定在其中的内部通路的至少一些构件的成本效益合算的方法，同时减少或消除了与芯相关联的易碎性问题。具体而言，套芯包括内芯(其定位在模腔内以限定构件内的内部通路的位置)，且还包括中空结构(内芯设置在其中)。中空结构至少部分地通过增材制造过程形成。特别地，但不作为限制，本文所述的套芯和方法允许内部通路的可靠且可重复的形成，内部通路使用单个整体形成过程限定较大长度与直径比、大致非线性形状和复杂截面周边中的至少一者且潜在地所有三者。同样，具体而言，中空结构由可由熔化的构件材料至少部分地吸收的材料形成，该熔化的构件材料引入模腔中以形成构件。因此，使用中空结构不干扰构件的结构或性能特性，且也不干扰稍后从构件移除内芯材料来形成内部通路。

此外，本文所述的套芯提供了一种成本效益合算且高精度的方法来整体形成内部通路中的通路壁特征。具体而言，在一些实施例中，中空结构增强内芯，使得与内芯的互补特征形成几何形状相关联的应力集中接近的内芯的破裂风险降低。另外地或备选地，预先定形中空结构以限定内芯的能力有助于增加互补特征到内芯而不用加工内芯，因此避免了芯开裂或破坏的风险。

本文所述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括以下至少一者：(a)减少或消除了与用于形成具有限定在其中的内部通路的构件的芯的形成、处理、运输和/或储存相关联的易碎性问题；(b)可靠地且重复地形成包括内部通路的构件，该内部通路使用单个整体形成过程限定较大长度与直径比、大致非线性形状和复杂截面周边中的至少一者且潜在地所有三者；以及(c)减少或消除了与互补地限定构件中的通路壁特征的芯的特征相关联的易碎性问题。

上文详细描述了套芯的示例性实施例。套芯以及使用此套芯的方法和系统不限于本文所述的特定实施例，相反，系统的构件和/或方法的步骤可与本文所述的其它构件和/或步骤独立地且分开地使用。例如，示例性实施例可结合目前构造成在模具组件内使用芯的许多其它应用来实施和使用。

尽管本公开内容的各种实施例的特定特征可在一些图中示出且在其它图中未示出，但这仅是为了方便。根据本公开内容的原理，图的任何特征可与任何其它图的任何特征组合来参照和/或请求保护。

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