了所需铸件的形状和相对尺寸。例如，如图2中所示，模具30可具有延伸所需中跨22的长度Lmm的中跨空腔32。此外，模具中跨空腔32具有厚度TM。可从中跨空腔32的前侧80至中跨空腔32的后侧82测量TM。[0041 ] 在此示例性实施方案中，壁状模具中跨空腔32在每侧与侧向区段空腔34毗接。多个模具螺柱空腔36从每个模具侧向区段空腔34向上延伸。每个模具螺柱空腔36可以具有厚度TMS。在这个实施方案中，Tms可大于T M。在此示例性实施方案中，这些螺柱36中的每个可配置为螺柱形状。出于本公开的目的，可从模具螺柱36的远端86(远离模具侧向区段34)至模具螺柱36的近端88测量Tms。
[0042]模具30还可包括空腔，即附件空腔102和浇口空腔104。类似于关于铸件浇口 42的论述，模具烧口空腔104还可包括模具栅格空腔(mold lattice cavity) 106。在一个实施方案中，模具栅格空腔106可与模具中跨空腔32的一侧或多侧相邻。在图2中示出的实施方案中，模具栅格空腔106存在于模具中跨空腔32的三侧。
[0043]在实施方案中，模具附件空腔102可在接合部108处从模具栅格空腔106延伸。更确切地，附件空腔102可在模具中跨空腔32上方延伸。在其它实施方案中，模具附件空腔102可与模具栅格空腔106分开，但是可被设置成在模具中跨空腔32上方延伸。在一个实施方案中，模具附件空腔102可基本上延伸模具中跨空腔32的长度Lm。模具附件空腔102可被配置以使得其基本上不在模具侧向空腔34上方延伸。在一个实施方案中，模具附件空腔102可在模具中跨空腔32上方延伸，但并不在模具侧向空腔34上方延伸。模具附件空腔102具有厚度TM。在实施方案中，Tma可能为约T JP Tm的总和。在一个实施方案中，模具30可由陶瓷等来制作。
[0044]图4示出在将模子200从模具30移除(在上文提及的蜡实施方案中，熔融出)之前图2的模具30的横截面。所述方法还可包括将模子200从模具30移除，并且在这种情况下留出模具空腔32、34和36。在一个实施方案中，模子200可由蜡等制作。模具30和封闭的模子200可被加热以使蜡熔融。随后，可将熔融的蜡排出模具30。一旦将模子200从模具30移除，模具30就限定了空腔32、34和36并准备好将熔融金属接收到其中。
[0045]在操作中，本公开阐述了一种用于生产铸件20的方法。这个方法在图5中以流程图格式最佳示出。所述方法可以通过形成模子200开始，如步骤300所指示。如上指示，这可通过使用蜡或一些其它易于破坏的材料来进行。随后，那个模子200可由熔模材料覆盖，如步骤302中所示。随后，可以将蜡熔融并从硬化熔模材料移除，以便形成中空模具30，如步骤304中所示。
[0046]所述方法还可包括以优良耐火材料来对蜡模进行底漆涂刷，其中所述优良耐火材料随后用熔模材料涂覆以形成模具30。随后，可允许将模具30硬化。熔模材料可为陶瓷颗粒、或本领域中已知的用于形成熔模模具的另一适当材料。
[0047]一旦形成，模具30就包括了中跨空腔32、侧翼区段空腔34和螺柱空腔36、以及浇口空腔104和附件空腔102。在熔融并移除蜡模之后，所述方法还可包括将熔融金属倒入模具30中，如步骤306中所示。随后，允许熔融金属在模具30中冷却形成铸件20，如步骤308中所示。
[0048]在熔融金属/铸件20的冷却期间，避免铸件区段之间、尤其是中跨22与螺柱26之间的大的温差。这是在中跨22上方紧密靠近中跨22和螺柱26两者提供的附件44的直接结果。在没有提供与中跨22相邻的附件44的情况下，在铸件20的冷却期间，中跨与附件之间的大的温差可以造成相对小的热质量的区域(诸如中跨22)与相对大的热质量的区域(诸如螺柱26)之间的撕裂。如上所述，此类撕裂常常导致铸件20废弃。然而，附件44基本上在中跨22上方的放置、附件44的厚度Ta、以及附件44对中跨22的紧密靠近减慢中跨22的冷却以使得中跨22和附件44以与螺柱26大约相同的速率冷却，因此最小化铸件20的撕裂。换句话说，附件44的大热质量减小中跨22与螺柱26之间的温差，并且在这种情况下减小热撕裂的可能性。这在流程图中表示为步骤310。
[0049]再次参考图5，所述方法还可包括将模具30从所冷却的金属铸件20移除，如步骤312所示。在一个实施方案中，模具30可通过将模具30剥离所冷却的铸件20来从铸件20移除。在其它实施方案中，模具30可通过锤击、介质喷砂、振动、射水、化学溶解等移除。
[0050]如前论述，一旦从模具30中移除，铸件20就包括以浇口 42和附件44的形式附接至其上的牺牲材料40。本公开的方法还可包括将牺牲材料40从铸件20移除，如步骤314所示。浇口 42和附件44从铸件20的移除可通过锯切、激光切割、锤击等完成，并且产生铸件20、诸如图1中的那个铸件。在其它实施方案中，模具30和牺牲材料40可通过锯切、激光切割、锤击等来大约同时移除。
[0051]工业实用件
从前述内容中，可以看出，本公开阐述了具有许多工业应用的一种铸造方法、模具和铸件。例如，在燃气涡轮发动机的制造中，需要形状很复杂的零件。因为那些形状采用不同厚度和尺寸的部分，因此，当形成了铸件的金属冷却时，本公开阐述了特定形状和定位的牺牲材料，以便使得整个铸件能够更均匀地并以可控方式冷却。这样，避免了熔融金属的撕裂，形成可用铸件，并且使得废弃铸件减少至最小量。
[0052]虽然已经参考用于燃气涡轮发动机的燃烧器面板给出前述内容，但应理解，本文中的教示可被用于形成许多其它燃气涡轮发动机部件、其它航空航天部件、以及具有复杂形状而不考虑其最终工业应用的任何其它铸件。
【主权项】
1.一种铸造工作产品的方法，所述方法包括: 生产铸件，所述铸件具有所述工作产品以及从所述工作产品延伸并悬挂在所述工作产品上方的牺牲附件；以及 使用所述牺牲附件可控制地冷却所述工作产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在所述工作产品冷却之后，将所述牺牲附件从所述工作产品移除。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述工作产品包括小热质量区域和大热质量区域，并且其中所述方法还包括将所述牺牲附件定位在所述小热质量区域与所述大热质量区域之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述小热质量区域是燃烧器面板的中跨，所述大热质量区域是所述燃烧器面板的螺柱，并且所述方法包括将所述附件悬挂在所述中跨上方。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括: 形成模具，所述模具包括呈所述工作产品的形状的空腔和呈所述牺牲附件的形状的空腔；以及 将熔融金属倒入所述模具空腔中。
6.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括由陶瓷形成所述模具。
7.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括:形成呈所述铸件的形状的模子；利用熔模材料来涂覆所述模子；以及将所述模子从所述熔模材料中移除。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括形成蜡模。
9.一种模具，所述模具包括: 工作产品模具，所述工作产品模具限定小热质量空腔和大热质量空腔；以及牺牲材料模具，所述牺牲材料模具限定附件空腔，所述附件空腔被定位在所述工作产品空腔上方、在所述小热质量空腔与所述大热质量空腔之间。
10.根据权利要求9所述的模具，其中所述牺牲模具还包括浇口空腔。
11.根据权利要求9所述的模具，其中所述模具是陶瓷制品。
12.根据权利要求9所述的模具，其中所述工作产品是用于燃气涡轮发动机的燃烧器面板。
13.根据权利要求12所述的模具，其中所述小热质量空腔形成所述燃烧器面板的中跨，并且所述大热质量空腔形成所述燃烧器面板的螺柱。
14.一种具有小热质量区域和大热质量区域的铸件，所述铸件通过包括以下项的方法形成: 形成具有工作产品空腔和牺牲材料空腔的模具，所述牺牲材料空腔在所述工作产品空腔上方、在所述小热质量区域与所述大热质量区域之间延伸； 利用熔融金属填充所述模具；以及 使用所述牺牲材料空腔中的所述熔融金属可控制地冷却所述工作产品空腔中的所述熔融金属。
15.根据权利要求14所述的铸件，其中所述铸件是燃气涡轮发动机的燃烧器面板。
16.根据权利要求15所述的铸件，其中所述小热质量区域是所述燃烧器面板的中跨，并且所述大热质量区域是所述燃烧器面板的螺柱。
17.根据权利要求15所述的铸件，其中形成所述铸件的所述方法还包括一旦所述熔融金属冷却就从所述工作产品移除所述牺牲材料。
18.根据权利要求17所述的铸件，其中所述牺牲材料包括悬挂在所述工作产品上方的附件。
19.根据权利要求18所述的铸件，其中所述牺牲材料还包括浇口，并且所述方法还包括从所述工作产品移除所述浇口。
20.根据权利要求14所述的铸件，其中所述方法还包括对所述牺牲材料空腔设定尺寸，以便使所述小热质量区域与所述大热质量区域之间的热质量平衡。
【专利摘要】本发明公开了一种铸件、模具和用于生产铸件的方法。所述铸件可具有小热质量区域和大热质量区域。所述方法可包括：提供铸件，所述铸件具有工作产品以及接合至并悬挂在所述工作产品上方、在所述小热质量区域与所述大热质量区域之间的附件；以及使用所述附件可控制地冷却所述工作产品。
【IPC分类】B22D30-00, B22D15-00, B22D31-00
【公开号】CN104703730
【申请号】CN201380051468
【发明人】B.T.迪尔姆
【申请人】联合工艺公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年7月19日
【公告号】EP2903761A2, US20140090383, WO2014055151A2, WO2014055151A3, WO2014055183A1