專利名稱：可制造并且可檢查的微型回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涉及一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的制造方法及由此形成的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其中該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件具有一個(gè)帶有冷卻微型回路的翼型部分。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，如高壓渦輪葉片翼型，在惡劣的環(huán)境中工作并且要經(jīng)受來(lái)自其它部件如燃燒器的非常熱的氣體。這些部件的翼型部分承受變化的熱負(fù)荷。因此，翼型部分需要局部冷卻。用于冷卻翼型部分的機(jī)構(gòu)從一種設(shè)計(jì)變化到另一種設(shè)計(jì)，但是有一個(gè)最佳布置，其可以使冷卻流最小化。
目前，在雙層設(shè)計(jì)中利用耐火金屬芯可以在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分中形成冷卻微型回路。耐火金屬芯的材料具有較高的熔融溫度，在鑄件壁中浸出并形成內(nèi)部微型回路通道前的熔模制造期間，希望對(duì)其進(jìn)行處理。雖然這種技術(shù)能夠有效地形成非常理想的冷卻微型回路，但是對(duì)這樣形成的微型回路進(jìn)行檢查卻是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的方法，該部件具有帶有不用很困難就可以檢查的冷卻微型回路的翼型部分。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于具有翼型部分的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的制造方法。概括地說(shuō)，該方法的步驟包括形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分的第一翼型半體，和形成第一冷卻微型回路，其中該第一冷卻回路在翼型部分的第一翼型半體的暴露的內(nèi)壁表面上具有至少一個(gè)通道。該方法的步驟還包括形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分的第二翼型半體，和形成第二冷卻微型回路，其中該第二冷卻回路在翼型部分的第二翼型半體的暴露的內(nèi)壁表面上具有至少一個(gè)通道，并且在形成微型回路并對(duì)其檢查之后，將第一半和第二半以接靠的關(guān)系設(shè)置。
本發(fā)明的方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，其中能夠很容易地制造出帶有微型回路型冷卻構(gòu)造的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分，如高壓渦輪葉片。
另外，根據(jù)本發(fā)明，概括地說(shuō)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件包括具有以接靠的關(guān)系設(shè)置的第一翼型半體及第二翼型半體的翼型部分，且所述第一翼型半體和所述第二翼型半體中的每一個(gè)具有位于內(nèi)壁表面上的冷卻微型回路。
在下面的詳細(xì)描述及附圖中闡述了本發(fā)明的可制造及可檢查的微型回路的其它具體細(xì)節(jié)，及其它目的和所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，其中在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。


圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明形成的兩個(gè)翼型半體；圖2圖示出形成本發(fā)明的翼型半體的鑄造設(shè)備；圖3圖示出圖2的鑄造設(shè)備中的分模線；圖4圖示出可以圖2的鑄造設(shè)備中使用的可替換的分模線；和圖5圖示出一種結(jié)構(gòu)，其可以使用圖2的鑄設(shè)備形成并且可以用其形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件；圖6圖示出能夠嵌入各翼型部分的壁內(nèi)的冷卻流體微型回路；和圖7和圖8示出能夠用于圖6的冷卻流體微型回路中的各種特征。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，圖1圖示出一個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分10，如高壓渦輪葉片。翼型部分10具有第一翼型半體12和第二翼型半體14。兩個(gè)翼型半體12和14可以是任何所需的形狀，并且可以包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如肋條16和18。如接下來(lái)所討論的，形成這兩個(gè)翼型半體12和14，以使得相應(yīng)的內(nèi)壁表面20和22暴露出來(lái)。
可以使用本領(lǐng)域中公知的任何適合的方式及本領(lǐng)域中公知的任何適合的材料鑄造這兩個(gè)翼型半體12和14。例如，可以使用鎳基、鐵基或鈦基合金材料形成這兩個(gè)翼型半體12和14。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用如圖2所示的鑄造設(shè)備24形成這兩個(gè)翼型半體12和14。鑄造設(shè)備24獨(dú)特之處在于，它能夠鑄造出如圖5所示的結(jié)構(gòu)100，其能夠形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件。結(jié)構(gòu)100可以包括具有前邊緣104、后邊緣106、第一側(cè)邊緣108和第二側(cè)邊緣110的平臺(tái)102。結(jié)構(gòu)100還可包括沿邊緣108的第一翼型半體12和沿邊緣110的第二翼型半體14。結(jié)構(gòu)100還可具有其它特征或構(gòu)造，如形成于平臺(tái)102的下側(cè)上的連接部分(未示出)，及形成于翼型半體12及14中的相應(yīng)的一個(gè)翼型半體的外表面114或116和平臺(tái)102的表面之間的倒角結(jié)構(gòu)112。結(jié)構(gòu)100的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)100的相鄰結(jié)構(gòu)的兩個(gè)翼型半體12和14連接在一起之前，內(nèi)壁表面20和22是暴露的。由于內(nèi)壁表面20和22是外露的，所以可以很容易地在內(nèi)壁表面20和22上形成一個(gè)或多個(gè)冷卻微型回路。微型回路的形狀可選擇成使在其預(yù)期環(huán)境中的翼型部分10的冷卻需求最優(yōu)化。
為了形成結(jié)構(gòu)100，鑄造設(shè)備24可沿著線A-A和B-B分開，這兩條線限定了翼型部分10的分模線26。鑄造設(shè)備24與現(xiàn)有技術(shù)的鑄造設(shè)備不同，其中現(xiàn)有技術(shù)的鑄造設(shè)備不用任何分模線就能夠形成翼型部分。替代的是，在平臺(tái)的中心部分存在有分型線。用這種方式形成的渦輪部件結(jié)構(gòu)是有缺陷的，其中相鄰的平臺(tái)部分之間存在有多個(gè)漏泄路徑，這就需要使用多個(gè)密封件。通過(guò)使用鑄造設(shè)備24形成結(jié)構(gòu)100就克服了這一缺陷，因?yàn)楝F(xiàn)在是各平臺(tái)部分作為一單獨(dú)部件鑄造的，就不用象目前的構(gòu)造那樣將其構(gòu)形成沿著平臺(tái)邊緣進(jìn)行密封。在使用中，可以用本領(lǐng)域公知的任何適合的方法將熔料填充到鑄造設(shè)備24中。就是說(shuō)，用制作出模型，用殼罩住該模型，將蠟熔化，且在鑄造期間將液態(tài)金屬灌入模型(空的部分)中。
圖3圖示出在實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程中可用于鑄造設(shè)備24中的一種形式的分模線26，以形成兩個(gè)翼型半體12和14。圖4圖示出一種在實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程中可用于鑄造設(shè)備24中的可替代形式的分模線26’，以形成兩個(gè)翼型半體12和14。
參考圖1和6，利用本領(lǐng)域公知的任何適合的技術(shù)，可以在內(nèi)壁表面20上形成第一冷卻微型回路120。例如，如果需要，微型回路120可以是鑄造結(jié)構(gòu)，其中可以鑄造多個(gè)元件122，如支座結(jié)構(gòu)，其限定出一個(gè)或多個(gè)用于冷卻流體的通道，以及用于通道的入口124和出口126?？蛇x擇地，也可以用本領(lǐng)域公知的任何適合的技術(shù)機(jī)械加工出微型回路120，以形成元件122，其限定出用于冷卻流體的通道及用于通道的入口124和出口126。如上所述，微型回路120的精確構(gòu)形可以實(shí)現(xiàn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的最終用途。圖7和圖8突伸出可用于本發(fā)明中的示例性的冷卻微型回路結(jié)構(gòu)。以這種方式形成微型回路120的優(yōu)點(diǎn)是，在翼型部分10組裝之前能夠很容易地進(jìn)行檢查。
在微型回路120檢查完成之前或之后，可將蓋板128放置在其上面，并將其連接到一個(gè)或多個(gè)元件122上。
以相似的方式，可在翼型半體14的內(nèi)壁表面22上形成第二微型回路120’。同第一微型回路120一樣，可以利用本領(lǐng)域公知的任何適合的技術(shù)形成第二微型回路120’，其可以具有任意數(shù)量的冷卻通道。微型回路120’也包括多個(gè)元件122’，它們限定出一個(gè)或多個(gè)用于冷卻流體的通道，及用于冷卻流體通道(或多個(gè)通道)的入口124’和出口126’。在微型回路120’檢查完成之前或之后，可將蓋板128’放置在微型回路120’上面，并且使其連接于元件122’。
采用本領(lǐng)域公知的任何適合的技術(shù)均可以將蓋板128和128’連接到相應(yīng)的微型回路120和120’的元件122和122’上，如銅焊(或釬焊)、擴(kuò)散粘結(jié)和焊接。應(yīng)當(dāng)注意到，該方法的優(yōu)點(diǎn)是，如果在該范圍內(nèi)出現(xiàn)灰塵堵塞的問(wèn)題時(shí)，能夠很容易地更換蓋板128和128’。
在形成微型回路120和120’并對(duì)其檢查且安裝了蓋板128和128’之后，結(jié)構(gòu)100就可以安裝到支撐結(jié)構(gòu)(未示出)上了，例如該支撐結(jié)構(gòu)是盤。通過(guò)以與第二翼型半體14接靠的方式放置第一翼型半體12，在結(jié)構(gòu)100的相鄰結(jié)構(gòu)形成翼型部分10，其中翼型半體12上的配接表面40、42和44與翼型半體14上的配接表面46、48和50接觸或接靠。如果需要，可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的任何適合的方法使翼型半體12和14互相連接，如機(jī)械裝置、擴(kuò)散粘結(jié)、瞬時(shí)液相粘結(jié)(transientliquid phase bonding)或固態(tài)粘接。
從上面的敘述可以看出，本發(fā)明中采用的技術(shù)提供了在翼型設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)微型回路構(gòu)造的一種簡(jiǎn)單手段，其沒有與雙壁冷卻設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性。本發(fā)明有利于內(nèi)部檢查，解決了堵塞問(wèn)題，且通過(guò)消除多處漏泄路徑提高了性能。
權(quán)利要求
1.一種用于制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的方法，它包括以下步驟形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分的第一翼型半體；形成第一冷卻微型回路，所述第一冷卻微型回路在所述翼型部分的所述第一翼型半體的暴露的內(nèi)壁表面上具有至少一個(gè)通道。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過(guò)鑄造形成所述第一翼型半體，且其中所述第一冷卻微型回路形成步驟包括形成帶有入口和出口的所述第一冷卻微型回路。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冷卻微型回路形成步驟包括通過(guò)鑄造多個(gè)形成所述至少一個(gè)通道的元件形成所述第一冷卻微型回路。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一冷卻微型回路形成步驟包括機(jī)械加工多個(gè)形成所述至少一個(gè)通道的元件形成所述第一冷卻微型回路。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括將蓋板放置在所述第一冷卻微型回路上。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括形成所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的所述翼型部分的第二翼型半體；和形成第二冷卻微型回路，所述第二冷卻微型回路在所述翼型部分的所述第二翼型半體的暴露的內(nèi)壁表面上具有至少一個(gè)通道。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過(guò)鑄造形成所述第二翼型半體，其中所述第二冷卻微型回路形成步驟包括形成帶有入口和出口的所述第二冷卻微型回路。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二冷卻微型回路形成步驟包括通過(guò)鑄造多個(gè)形成所述至少一個(gè)通道的元件形成所述第二冷卻微型回路。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二冷卻微型回路形成步驟包括機(jī)械加工多個(gè)形成所述至少一個(gè)通道的元件形成所述第二冷卻微型回路。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其還包括將蓋板放置在所述第二冷卻微型回路上。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其還包括以相對(duì)所述翼型部分的所述第二翼型半體接靠的關(guān)系放置所述翼型部分的所述第一翼型半體，并且以與所述第二翼型半體接靠的關(guān)系放置所述第一翼型半體之前檢查每個(gè)所述微型回路。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其還包括所述第一翼型半體形成步驟包括形成帶有第一平臺(tái)部分和第一倒角結(jié)構(gòu)的第一翼型半體，所述倒角結(jié)構(gòu)位于所述翼型部分的所述第一翼型半體的外表面和所述第一平臺(tái)部分的表面之間；和所述第二翼型半體形成步驟包括形成帶有第二平臺(tái)部分和第二倒角結(jié)構(gòu)的第二翼型半體，所述倒角結(jié)構(gòu)位于所述翼型部分的所述第二翼型半體的外表面和所述第二平臺(tái)部分的表面之間。
13.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，它包括通過(guò)使第一翼型半體與第二翼型半體呈接靠的關(guān)系形成的翼型部分；所述第一翼型半體和所述第二翼型半體中的每一個(gè)具有內(nèi)壁表面及形成在所述內(nèi)壁表面上的冷卻微型回路。
14.如權(quán)利要求13所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其特征在于，所述第一翼型半體和所述第二翼型半體是獨(dú)立的鑄造結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求13所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其特征在于，其還包括放置在每個(gè)所述微型回路上的蓋板。
16.如權(quán)利要求13所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其特征在于，所述第一翼型半體具有第一鑄造內(nèi)表面，所述第二翼型半體具有第二鑄造內(nèi)表面，并且當(dāng)以與所述第二翼型半體接靠的關(guān)系放置所述第一翼型半體時(shí)，所述內(nèi)表面彼此相互接靠。
17.如權(quán)利要求13所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件，其特征在于，其還包括鑄造平臺(tái)部分和倒角結(jié)構(gòu)，其中所述鑄造平臺(tái)部分位于所述第一和第二翼型半體的間隔開的部分和具有外表面的每個(gè)翼型半體之間，且所述倒角結(jié)構(gòu)位于所述外表面和所述平臺(tái)的表面之間。
全文摘要
一種用于制造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的方法，該方法的步驟包括形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分的第一翼型半體，和在翼型部分的第一翼型半體的暴露內(nèi)壁上形成具有至少一個(gè)通道的第一冷卻微型回路。該方法的步驟還包括形成渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的翼型部分的第二翼型半體，在翼型部分的第二翼型半體的暴露的內(nèi)壁上形成具有至少一個(gè)通道的第二冷卻微型回路，且在形成冷卻微型回路并對(duì)其檢查之后，以與第二翼型半體接靠的關(guān)系放置第一翼型半體。
文檔編號(hào)B22C9/24GK1970996SQ20061012665
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者O·P·夏馬, F·昆哈, E·F·皮特拉什基維茨 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司