本公開(kāi)內(nèi)容的領(lǐng)域大體上涉及具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件，并且更具體地涉及使用限定較大長(zhǎng)度與直徑比、大致非線性形狀和復(fù)雜截面周邊中的至少一者的芯來(lái)限定這樣的內(nèi)部通路。

背景技術(shù)：

一些構(gòu)件需要限定在其中的內(nèi)部通路，例如，以便執(zhí)行預(yù)期的功能。例如但不作為限制，一些構(gòu)件(諸如燃?xì)鉁u輪的熱氣路構(gòu)件)受到高溫。至少一些這樣的構(gòu)件具有限定在其中的內(nèi)部通路以接收冷卻流體流，使得構(gòu)件能夠更好經(jīng)受高溫。對(duì)于另一個(gè)示例，但不作為限制，一些構(gòu)件在與另一個(gè)構(gòu)件的對(duì)接處受到摩擦。至少一些這樣的構(gòu)件具有限定在其中的內(nèi)部通路以接收潤(rùn)滑劑流而便于減小摩擦。

具有限定在其中的內(nèi)部通路的至少一些已知的構(gòu)件在模具中形成，其中陶瓷材料的芯在模腔內(nèi)在針對(duì)內(nèi)部通路選擇的位置處延伸。在熔化的金屬合金引入陶瓷芯周?chē)哪Ｇ恢星依鋮s以形成構(gòu)件之后，陶瓷芯除去(諸如通過(guò)化學(xué)浸出)以形成內(nèi)部通路。然而，至少一些已知的陶瓷芯是易碎的，導(dǎo)致芯在無(wú)破壞的情況下產(chǎn)生和處理是困難且昂貴的。僅作為一個(gè)非限制性示例，當(dāng)陶瓷芯的長(zhǎng)度與直徑(L/d)比增加時(shí)，在構(gòu)件的生產(chǎn)中的處理和/或使用期間芯的開(kāi)裂和破壞的風(fēng)險(xiǎn)也增加。

當(dāng)陶瓷芯的非線性度增加時(shí)，至少一些這樣的陶瓷芯的開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。例如，大致線性的陶瓷芯可與重力的方向?qū)?zhǔn)，使得芯以柱狀壓縮支撐其自身重量。相反，當(dāng)大致非線性的芯在模腔內(nèi)懸置時(shí)，芯的重量使陶瓷芯的至少一部分受到張力，這進(jìn)一步增加陶瓷芯開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)。另外地或備選地，至少一些這樣的芯本身通過(guò)在芯模具中鑄造陶瓷材料而產(chǎn)生，且至少一些大致非線性的陶瓷芯難以生產(chǎn)，這是由于難以提供適合的拉力平面和拔模角度以用于從芯模具釋放非線性的陶瓷芯。因此，使用這樣的已知的陶瓷芯來(lái)限定具有大致非線性的內(nèi)部通路是受限的，特別地但不限于當(dāng)通路的L/d比增加時(shí)。

另外，當(dāng)陶瓷芯的截面的復(fù)雜性增加時(shí)，至少一些這樣的陶瓷芯的開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)增加。僅作為一個(gè)非限制性示例，非平滑截面周邊在陶瓷芯中引入應(yīng)力集中，其增加局部開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。因此，例如，雖然內(nèi)部冷卻通路的熱傳輸性能可能通過(guò)針對(duì)給定截面面積增加通路的潤(rùn)濕周邊的截面來(lái)改進(jìn)，但使用這樣的已知陶瓷芯來(lái)限定這樣的截面是受限的，特別地但不限于當(dāng)通路的L/d比增加時(shí)。

備選地或另外地，具有限定在其中的內(nèi)部通路的至少一些已知的構(gòu)件初始地不帶有內(nèi)部通路地形成，且內(nèi)部通路在后續(xù)過(guò)程中形成。例如，至少一些已知的內(nèi)部通路通過(guò)將通路鉆到構(gòu)件中來(lái)形成，諸如但不限于，使用電化學(xué)鉆孔過(guò)程。然而，至少一些這樣的過(guò)程相對(duì)耗時(shí)且昂貴。此外，至少一些這樣的過(guò)程不可產(chǎn)生某些構(gòu)件設(shè)計(jì)所需的內(nèi)部通路非線性度和/或截面周邊，特別地但不限于當(dāng)通路的L/d比增加時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一方面，提供了一種形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的方法。該方法包括關(guān)于模具定位套芯。套芯包括至少部分地通過(guò)增材制造過(guò)程形成的中空結(jié)構(gòu)，和設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯。該方法還包括將熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入模具的腔中，且冷卻腔中的構(gòu)件材料以形成構(gòu)件。內(nèi)芯限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

另一方面，提供了一種用于形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的模具組件。模具組件包括在其中限定模腔的模具，和關(guān)于模具定位的套芯。套芯包括至少部分地通過(guò)增材制造過(guò)程形成的中空結(jié)構(gòu)。套芯還包括內(nèi)芯，內(nèi)芯設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)且定位成當(dāng)熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入模腔中且冷卻以形成構(gòu)件時(shí)限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

技術(shù)方案1.一種形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的方法，所述方法包括：

關(guān)于模具定位套芯，其中所述套芯包括：

中空結(jié)構(gòu)，其至少部分地通過(guò)增材制造過(guò)程形成；和

內(nèi)芯，其設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；

將熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入所述模具的腔中；以及

冷卻所述腔中的構(gòu)件材料以形成所述構(gòu)件，其中所述內(nèi)芯限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)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屬激光熔化(DMLM)過(guò)程、直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)過(guò)程和選擇性激光燒結(jié)(SLS)過(guò)程中的至少一者形成的中空結(jié)構(gòu)的所述套芯。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)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結(jié)構(gòu)的所述套芯，所述第一材料可至少部分地由鎳基超級(jí)合金、鈷基超級(jí)合金、鐵基合金、鈦基合金和鉑基超級(jí)合金中的至少一者吸收。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)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、氧化鋁和多鋁紅柱石中的至少一者形成的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)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約25的長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)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約60的長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)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約70的長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)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約80的長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)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約1.2的長(zhǎng)度與端部分離距離比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)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約3的長(zhǎng)度與端部分離距離比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)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約6的長(zhǎng)度與端部分離距離比的內(nèi)芯的所述套芯。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)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內(nèi)芯的至少一部分的所述套芯，其中所述截面限定至少大約40的周長(zhǎng)的平方與面積的比率。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)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內(nèi)芯的至少一部分的所述套芯，其中所述截面限定至少大約80的周長(zhǎng)的平方與面積的比率。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)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聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段的中空結(jié)構(gòu)的所述套芯。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)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與多個(gè)彎曲段串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段的中空結(jié)構(gòu)的所述套芯。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)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狀的中空結(jié)構(gòu)的至少一部分的所述套芯。

技術(shù)方案17.一種用于形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的模具組件，所述模具組件包括：

模具，在其中限定模腔；和

套芯，其關(guān)于所述模具定位，所述套芯包括：

中空結(jié)構(gòu)，其至少部分地通過(guò)增材制造過(guò)程形成；和

內(nèi)芯，其設(shè)置在所述中空結(jié)構(gòu)內(nèi)且定位成在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料引入所述腔中且冷卻以形成所述構(gòu)件時(shí)限定所述構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)由第一材料形成，所述第一材料可至少部分地由鎳基超級(jí)合金、鈷基超級(jí)合金、鐵基合金、鈦基合金和鉑基超級(jí)合金中的至少一者吸收。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯由二氧化硅、氧化鋁和多鋁紅柱石中的至少一者形成。

技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約25的長(zhǎng)度與直徑比。

技術(shù)方案21.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約60的長(zhǎng)度與直徑比。

技術(shù)方案22.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約70的長(zhǎng)度與直徑比。

技術(shù)方案23.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約80的長(zhǎng)度與直徑比。

技術(shù)方案24.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約1.2的長(zhǎng)度與端部分離距離比。

技術(shù)方案25.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約3的長(zhǎng)度與端部分離距離比。

技術(shù)方案26.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯限定至少大約6的長(zhǎng)度與端部分離距離比。

技術(shù)方案27.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯的至少一部分限定截面，所述截面限定至少大約40的周長(zhǎng)的平方與面積的比率。

技術(shù)方案28.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述內(nèi)芯的至少一部分限定截面，所述截面限定至少大約80的周長(zhǎng)的平方與面積的比率。

技術(shù)方案29.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)限定串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段。

技術(shù)方案30.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)限定與多個(gè)彎曲段串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段。

技術(shù)方案31.根據(jù)技術(shù)方案17所述的模具組件，其中，所述中空結(jié)構(gòu)的至少一部分限定大致螺旋形狀。

附圖說(shuō)明

圖1為示例性旋轉(zhuǎn)機(jī)械的示意圖；

圖2為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的示例性構(gòu)件的示意性透視圖；

圖3為用于制造圖2中所示的構(gòu)件的示例性模具組件的示意性透視圖，模具組件包括關(guān)于模具定位的套芯；

圖4為沿圖3中所示的線4-4截取的用于圖3中所示的模具組件的示例性套芯的示意性截面圖；

圖5為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的另一個(gè)示例性構(gòu)件的一部分的示意性透視圖，該構(gòu)件包括內(nèi)部通路；

圖6為用于圖3中所示的模具組件以形成具有如圖5中所示的內(nèi)部通路特征的構(gòu)件的另一個(gè)示例性套芯的一部分的示意性透視圖；

圖7為分別用于圖3中所示的模具組件的三種另外的示例性套芯的示意性透視圖；

圖8為分別用于圖3中所示的模具組件的六種另外的示例性套芯的示意性截面圖；

圖9為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的另一個(gè)示例性構(gòu)件的一部分的示意性透視圖，該構(gòu)件包括內(nèi)部通路；

圖10為用于圖3中所示的模具組件以形成圖9中所示的構(gòu)件的另一個(gè)示例性套芯的一部分的示意性透視圖；

圖11為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的另一個(gè)示例性構(gòu)件的一部分的示意性透視圖，該構(gòu)件包括具有仿形截面的內(nèi)部通路；

圖12為用于圖3中所示的模具組件以形成具有圖11中所示的內(nèi)部通路的構(gòu)件的另一個(gè)示例性套芯的示意性透視剖視圖；

圖13為用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的另一個(gè)示例性構(gòu)件的一部分的示意性透視圖，該構(gòu)件包括內(nèi)部通路；

圖14為用于圖3中所示的模具組件以形成具有如圖13中所示的內(nèi)部通路特征的構(gòu)件的另一個(gè)示例性套芯的一部分的示意性透視圖；

圖15為形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件(諸如用于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的構(gòu)件)的示例性方法的流程圖；以及

圖16為從圖15的流程圖的繼續(xù)。

零件清單

10旋轉(zhuǎn)機(jī)械

12進(jìn)氣區(qū)段

14壓縮機(jī)區(qū)段

16燃燒器區(qū)段

18渦輪區(qū)段

20排氣區(qū)段

22轉(zhuǎn)子軸

24燃燒器

36殼

40壓縮機(jī)葉片

42壓縮機(jī)定子導(dǎo)葉

70轉(zhuǎn)子葉片

72渦輪定子導(dǎo)葉

74壓力側(cè)

76吸力側(cè)

78熔化的構(gòu)件材料

80構(gòu)件

82內(nèi)部通路

84前緣

86后緣

88根部端

89軸線

90相對(duì)的末梢端

92恒定距離

94恒定距離

96葉片長(zhǎng)度

98通路壁特征

100(構(gòu)件的)內(nèi)壁

102特征高度

104特征寬度

110伸長(zhǎng)邊緣

300模具

301模具組件

302(模具的)內(nèi)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中空結(jié)構(gòu)

322第一材料

324內(nèi)芯

326內(nèi)芯材料

328壁厚

330特征寬度

332外表面

334凹入特征

336凹槽深度

338凹槽寬度

340凹口

342深度

346伸長(zhǎng)側(cè)

348開(kāi)孔

350凹槽

352缺口

354缺口

360內(nèi)部

362第一端

362第二端

366層

367層

368層

370端部分離距離

372長(zhǎng)度

374線性段

376相應(yīng)角度

378彎曲段

380外壁

382螺旋形狀

1500方法

1502定位的步驟

1504引入

1506冷卻

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。

具體實(shí)施方式

在以下說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，將參照多個(gè)用語(yǔ)，它們應(yīng)當(dāng)限定為具有以下意義。

單數(shù)形式″一個(gè)″、″一種″和″該″包括復(fù)數(shù)參照，除非上下文清楚地另外指出。

″可選″或″可選地″意思是隨后描述的事件或情形可發(fā)生或可不發(fā)生，且描述包括事件發(fā)生的情況以及其不發(fā)生的情況。

如本文貫穿說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求使用的近似語(yǔ)言可用于修飾可允許在不導(dǎo)致其涉及的基本功能的變化的情況下改變的任何數(shù)量表達(dá)。因此，由一個(gè)或多個(gè)諸如″大約″、″大概″和″大致″的用語(yǔ)修飾的值不限于指定的準(zhǔn)確值。在至少一些情況中，近似語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于用于測(cè)量值的器具的精度。這里貫穿說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求，可確定范圍極限。這樣的范圍可組合和/或互換，且包括其中包含的所有子范圍，除非上下文或語(yǔ)言另外指出。

本文所述的示例性構(gòu)件和方法克服了與用于形成具有內(nèi)部通路的構(gòu)件的已知組件和方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)中的至少一些。本文所述的實(shí)施例提供關(guān)于模具定位的套芯。套芯包括中空結(jié)構(gòu)和設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯。內(nèi)芯在模腔內(nèi)延伸以限定要在模具中形成的構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的位置。中空結(jié)構(gòu)至少部分地使用增材制造過(guò)程形成。

圖1為具有本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例可用于其的構(gòu)件的示例性旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的示意圖。在示例性實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械10為燃?xì)鉁u輪，其包括進(jìn)氣區(qū)段12、在進(jìn)氣區(qū)段12下游聯(lián)接的壓縮機(jī)區(qū)段14、在壓縮機(jī)區(qū)段14下游聯(lián)接的燃燒器區(qū)段16、在燃燒器區(qū)段16下游聯(lián)接的渦輪區(qū)段18，以及在渦輪區(qū)段18下游聯(lián)接的排氣區(qū)段20。大體上管狀的殼36至少部分地包圍進(jìn)氣區(qū)段12、壓縮機(jī)區(qū)段14、燃燒器區(qū)段16、渦輪區(qū)段18和排氣區(qū)段20中的一者或多者。在備選實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械10為形成有如本文所述的內(nèi)部通路的構(gòu)件適用于其的任何旋轉(zhuǎn)機(jī)械。此外，盡管出于說(shuō)明目的在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的背景下描述了本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所述的實(shí)施例適用于涉及適合形成有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的任何背景下。

在示例性實(shí)施例中，渦輪區(qū)段18經(jīng)由轉(zhuǎn)子軸22聯(lián)接至壓縮機(jī)區(qū)段14。應(yīng)當(dāng)注意的是，如本文使用的用語(yǔ)″聯(lián)接″不限于構(gòu)件之間的直接機(jī)械、電氣和/或通信連接，而是還可包括多個(gè)構(gòu)件之間的間接機(jī)械、電氣和/或通信連接。

在旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的操作期間，進(jìn)氣區(qū)段12將空氣朝壓縮機(jī)區(qū)段14導(dǎo)送。壓縮機(jī)區(qū)段14將空氣壓縮至較高的壓力和溫度。更具體而言，轉(zhuǎn)子軸22將旋轉(zhuǎn)能賦予到聯(lián)接至壓縮機(jī)區(qū)段14內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸22的至少一個(gè)周向排的壓縮機(jī)葉片40。在示例性實(shí)施例中，在各排壓縮機(jī)葉片40之前是從殼36沿徑向向內(nèi)延伸的周向排的壓縮機(jī)定子導(dǎo)葉42，其將空氣流引導(dǎo)到壓縮機(jī)葉片40中。壓縮機(jī)葉片40的旋轉(zhuǎn)能量增大空氣的壓力和溫度。壓縮機(jī)區(qū)段14朝燃燒器區(qū)段16排放壓縮空氣。

在燃燒器區(qū)段16中，壓縮空氣與燃料混合且點(diǎn)燃以生成朝渦輪區(qū)段18導(dǎo)送的燃燒氣體。更具體而言，燃燒器區(qū)段16包括至少一個(gè)燃燒器24，其中燃料(例如，天然氣和/或燃料油)噴射到空氣流中，且燃料-空氣混合物點(diǎn)燃以生成朝渦輪區(qū)段18導(dǎo)送的高溫燃燒氣體。

渦輪區(qū)段18將來(lái)自燃燒氣流的熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能。更具體而言，燃燒氣體將旋轉(zhuǎn)能賦予到聯(lián)接至渦輪區(qū)段18內(nèi)的轉(zhuǎn)子軸22的至少一個(gè)周向排的轉(zhuǎn)子葉片70。在示例性實(shí)施例中，各排轉(zhuǎn)子葉片70之前是從殼36沿徑向向內(nèi)延伸的周向排的渦輪定子導(dǎo)葉72，其將燃燒氣體引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子葉片70中。轉(zhuǎn)子軸22可聯(lián)接至負(fù)載(未示出)，諸如但不限于發(fā)電機(jī)和/或機(jī)械驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。排出的燃燒氣體從渦輪區(qū)段18向下游流入排氣區(qū)段20中。旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的構(gòu)件設(shè)計(jì)為構(gòu)件80。鄰近燃燒氣體的通路的構(gòu)件80在旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的操作期間受到高溫。另外地或備選地，構(gòu)件80包括適合地形成有限定在其中的內(nèi)部通路的任何構(gòu)件。

圖2為針對(duì)供旋轉(zhuǎn)機(jī)械10(圖1中所示)使用示出的示例性構(gòu)件80的示意性透視圖。構(gòu)件80包括限定在其中的至少一個(gè)內(nèi)部通路82。例如，冷卻流體在旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的操作期間提供至內(nèi)部通路82，以便于將構(gòu)件80保持在熱燃燒氣體的溫度以下。盡管僅示出了一個(gè)內(nèi)部通路82，但應(yīng)當(dāng)理解的是，構(gòu)件80包括如本文所述形成的任何適合數(shù)目的內(nèi)部通路82。

構(gòu)件80由構(gòu)件材料78形成。在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為適合的鎳基超級(jí)合金。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為鈷基超級(jí)合金、鐵基合金、鈦基合金和鉑基超級(jí)合金中的至少一者。在其它備選實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為允許構(gòu)件80如本文所述那樣形成的任何適合的材料。

在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70或定子導(dǎo)葉72中的一者。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件80為能夠形成有如本文所述的內(nèi)部通路的旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的另一適合的構(gòu)件。在還有其它實(shí)施例中，構(gòu)件80為用于適合地形成有限定在其中的內(nèi)部通路的任何適合的應(yīng)用的任何構(gòu)件。

在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導(dǎo)葉72包括壓力側(cè)74和相對(duì)的吸力側(cè)76。壓力側(cè)74和吸力側(cè)76中的每一個(gè)從前緣84延伸至相對(duì)的后緣86。此外，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導(dǎo)葉72從根部端88延伸至相對(duì)的末梢端90以限定葉片長(zhǎng)度96。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片70或備選地定子導(dǎo)葉72具有能夠形成有如本文所述的內(nèi)部通路的任何適合的構(gòu)造。

在某些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約25.4厘米(cm)(10英寸)。此外，在一些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約50.8cm(20英寸)。在特定實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96在從大約61cm(24英寸)到大約101.6cm(40英寸)的范圍中。在備選實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96小于大約25.4cm(10英寸)。例如，在一些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96在從大約2.54cm(1英寸)到大約25.4cm(10英寸)的范圍中。在其它備選實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96大于大約101.6cm(40英寸)。

在示例性實(shí)施例中，內(nèi)部通路82從根部端88延伸至末梢端90。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82以任何適合的方式在構(gòu)件80內(nèi)延伸，且延伸至允許內(nèi)部通路82如本文所述那樣形成的任何適合的程度。在某些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82是非線性的。例如，構(gòu)件80形成有沿限定在根部端88與末梢端90之間的軸線89的預(yù)先限定的扭曲，且內(nèi)部通路82具有與軸向扭曲互補(bǔ)的彎曲形狀。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度定位在離壓力側(cè)74大致恒定的距離94處。備選地或另外地，構(gòu)件80的翼弦在根部端88與末梢端90之間漸縮，且內(nèi)部通路82與漸縮部互補(bǔ)地非線性延伸，使得內(nèi)部通路82沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度定位在離后緣86大致恒定的距離92處。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有與構(gòu)件80的任何適合的輪廓互補(bǔ)的非線性形狀。在其它備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82是非線性的，且并非與構(gòu)件80的輪廓互補(bǔ)。在一些實(shí)施例中，具有非線性形狀的內(nèi)部通路82便于滿足構(gòu)件80的預(yù)先選擇的冷卻標(biāo)準(zhǔn)。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82線性地延伸。

在一些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有大致圓形的截面。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有大致卵形的截面。在其它備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82具有允許內(nèi)部通路82如本文所述那樣形成的任何適合地定形的截面。此外，在某些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82的截面的形狀沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度大致恒定。在備選實(shí)施例中，內(nèi)部通路82的截面的形狀以允許內(nèi)部通路82如本文所述那樣形成的任何適合的方式沿內(nèi)部通路82的長(zhǎng)度變化。

圖3為用于制造構(gòu)件80(圖2中所示)的模具組件301的示意性透視圖。模具組件301包括關(guān)于模具300定位的套芯310。圖4為沿圖3中所示的線4-4截取的套芯310的示意性截面。參照?qǐng)D2-圖4，模具300的內(nèi)壁302限定模腔304。內(nèi)壁302限定與構(gòu)件80的外部形狀對(duì)應(yīng)的形狀，使得熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78可引入模腔304中且冷卻以形成構(gòu)件80。應(yīng)當(dāng)記得的是，盡管示例性實(shí)施例中的構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70或備選地在備選示例性中為定子導(dǎo)葉72，但構(gòu)件80為可適合地形成有如本文所述的限定在其中的內(nèi)部通路的任何構(gòu)件。

套芯310關(guān)于模具300定位，使得套芯310的一部分315在模腔304內(nèi)延伸。套芯310包括由第一材料322形成的中空結(jié)構(gòu)320，以及設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)且由內(nèi)芯材料326形成的內(nèi)芯324。內(nèi)芯324定形為限定內(nèi)部通路82的形狀，且定位在模腔304內(nèi)的套芯310的部分315的內(nèi)芯324限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的位置。

中空結(jié)構(gòu)320包括外壁380，其大致沿內(nèi)芯324的長(zhǎng)度包圍內(nèi)芯324。中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360關(guān)于外壁380在內(nèi)部定位，使得內(nèi)芯324由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補(bǔ)地定形。在某些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320限定大體上管狀的形狀。例如，但不作為限制，中空結(jié)構(gòu)320實(shí)施為管，其按需要適合地以非線性形狀(諸如彎曲或成角度的形狀)設(shè)置以限定內(nèi)芯324且因此內(nèi)部通路82的選擇的非線性形狀。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320限定允許內(nèi)芯324限定如本文描述的內(nèi)部通路82的形狀的任何適合的形狀。

在示例性實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320具有小于內(nèi)芯324的特征寬度330的壁厚328。特征寬度330在其中限定為具有與內(nèi)芯324相同的截面面積的圓的直徑。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320具有并非小于特征寬度330的壁厚328。內(nèi)芯324的截面的形狀在圖3和圖4中的示例性實(shí)施例中為圓形。備選地，內(nèi)芯324的截面的形狀對(duì)應(yīng)于允許內(nèi)部通路82如本文所述起作用的內(nèi)部通路82的任何適合的截面。

模具300由模具材料306形成。在示例性實(shí)施例中，模具材料306為選擇成經(jīng)得起與用于形成構(gòu)件80的構(gòu)件材料78的熔化狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的高溫環(huán)境的耐火陶瓷材料。在備選實(shí)施例中，模具材料306為允許構(gòu)件80如本文所述形成的任何適合的材料。此外，在示例性實(shí)施例中，模具300由適合的熔模鑄造過(guò)程形成。例如，但不作為限制，適合的模型材料(諸如蠟)注入適合的型模中以形成構(gòu)件80的模型(未示出)，模型重復(fù)地浸入模具材料306的漿料中，其容許硬化以產(chǎn)生模具材料306的外殼，且外殼脫蠟且燒制以形成模具300。在備選實(shí)施例中，模具300由允許模具300如本文所述起作用的任何適合的方法形成。

在某些實(shí)施例中，套芯310相對(duì)于模具300固定，使得套芯310在形成構(gòu)件80的過(guò)程期間相對(duì)于模具300保持固定。例如，套芯310固定，使得套芯310的位置在熔化的構(gòu)件材料78引入套芯310周?chē)哪Ｇ?04期間不會(huì)移位。在一些實(shí)施例中，套芯310直接地聯(lián)接至模具300。例如，在示例性實(shí)施例中，套芯310的末梢部分312剛性地包圍在模具300的末梢部分314中。另外地或備選地，套芯310的根部部分316剛性地包圍在與末梢部分314相對(duì)的模具300的根部部分318中。例如，但不作為限制，模具300由上文所述的熔模鑄造形成，且套芯310牢固地聯(lián)接至適合的型模，使得末梢部分312和根部部分316延伸到型模外，同時(shí)部分315在模具的腔內(nèi)延伸。模型材料在套芯310周?chē)⑷肽＞咧校沟貌糠?15在模型內(nèi)延伸。熔模鑄造引起模具300包圍末梢部分312和/或根部部分316。另外地或備選地，套芯310以允許套芯310相對(duì)于模具300的位置在形成構(gòu)件80的過(guò)程期間保持固定的任何其它適合的方式相對(duì)于模具300固定。

第一材料322選擇成可由熔化的構(gòu)件材料78至少部分地吸收。在某些實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為合金，且第一材料322為合金的至少一種組成材料。例如，在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為鎳基超級(jí)合金，且第一材料322大致為鎳，使得在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78引入模腔304中時(shí)，第一材料322大致由構(gòu)件材料78吸收。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件材料78為任何適合的合金，且第一材料322為可至少部分地由熔化的合金吸收的至少一種材料。例如，構(gòu)件材料78為鈷基超級(jí)合金，且第一材料322大致為鈷。對(duì)于另一個(gè)示例，構(gòu)件材料78為鐵基合金，且第一材料322大致為鐵。對(duì)于另一個(gè)示例，構(gòu)件材料78為鈦基合金，且第一材料322大致為鈦。對(duì)于另一個(gè)示例，構(gòu)件材料78為鉑基合金，且第一材料322大致為鉑。

在某些實(shí)施例中，壁厚328足夠薄，使得在熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料78引入模腔304中時(shí)，套芯310的部分315(即，在模腔304內(nèi)延伸的部分)的第一材料322大致由構(gòu)件材料78吸收。例如，在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322大致由構(gòu)件材料78吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后無(wú)離散的邊界由構(gòu)件材料78描繪中空結(jié)構(gòu)320。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322大致被吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，第一材料322在構(gòu)件材料78內(nèi)大致均勻地分布。例如，接近內(nèi)芯324的第一材料322的濃度并非可探測(cè)地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第一材料322的濃度。例如而不帶有限制性，第一材料322為鎳，且構(gòu)件材料78為鎳基超級(jí)合金，且在構(gòu)件材料78冷卻之后，沒(méi)有可探測(cè)到的較高鎳濃度留在內(nèi)芯324附近，導(dǎo)致了貫穿形成的構(gòu)件80的鎳基超級(jí)合金的大致均勻的鎳的分布。

在備選實(shí)施例中，壁厚328選擇成使得第一材料322并非大致由構(gòu)件材料78吸收。例如，在一些實(shí)施例中，在構(gòu)件材料78冷卻之后，第一材料322并非大致均勻地分布在構(gòu)件材料78內(nèi)。例如，接近內(nèi)芯324的第一材料322的濃度可探測(cè)地高于構(gòu)件80內(nèi)的其它位置處的第一材料322的濃度。在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322部分地由構(gòu)件材料78吸收，使得在構(gòu)件材料78冷卻之后，離散的邊界由構(gòu)件材料78描繪中空結(jié)構(gòu)320。此外，在一些這樣的實(shí)施例中，第一材料322由構(gòu)件材料78部分地吸收，使得接近內(nèi)芯324的中空結(jié)構(gòu)320的至少一部分在構(gòu)件材料78冷卻之后保持完好。

在示例性實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326為選擇成經(jīng)得起與用于形成構(gòu)件80的構(gòu)件材料78的熔化狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的高溫環(huán)境的耐火陶瓷材料。例如，但不帶有限制性，內(nèi)芯材料326包括二氧化硅、氧化鋁和多鋁紅柱石中的至少一者。此外，在示例性實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326選擇性地從構(gòu)件80除去以形成內(nèi)部通路82。例如但不作為限制，內(nèi)芯材料326通過(guò)大致不會(huì)使構(gòu)件材料78退化的適合的過(guò)程從構(gòu)件80除去，諸如但不限于適合的化學(xué)浸出過(guò)程。在某些實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326基于與構(gòu)件材料78的相容性和/或從構(gòu)件材料78的可除去性來(lái)選擇。在備選實(shí)施例中，內(nèi)芯材料326為允許構(gòu)件80如本文所述形成的任何適合的材料。

在一些實(shí)施例中，套芯310通過(guò)向中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326來(lái)形成。例如，但不作為限制，內(nèi)芯材料326作為漿料注入中空結(jié)構(gòu)320中，且內(nèi)芯材料326在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)干燥以形成套芯310。此外，在某些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324，因此減少了一些實(shí)施例中的將與形成構(gòu)件80的未增強(qiáng)的內(nèi)芯324的生產(chǎn)、處理和使用相關(guān)聯(lián)的潛在問(wèn)題。例如，在某些實(shí)施例中，內(nèi)芯324是受到破裂、開(kāi)裂和/或其它破壞的相對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的相對(duì)脆的陶瓷材料。因此，在一些這樣的實(shí)施例中，相比于使用無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324，形成和運(yùn)輸套芯310對(duì)內(nèi)芯324呈現(xiàn)出低得多的破壞風(fēng)險(xiǎn)。類(lèi)似地，在一些這樣的實(shí)施例中，圍繞將用于模具300的熔模鑄造的套芯310形成適合的模型，諸如通過(guò)將蠟?zāi)Ｐ筒牧蠂@套芯310注入型模中，相比于使用無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324，呈現(xiàn)出對(duì)內(nèi)芯324的低得多的破壞風(fēng)險(xiǎn)。因此，在某些實(shí)施例中，相比于使用無(wú)護(hù)套的內(nèi)芯324而非套芯310執(zhí)行的情況的相同步驟，使用套芯310對(duì)產(chǎn)生具有限定在其中的內(nèi)部通路82的可接受的構(gòu)件80呈現(xiàn)出低得多的失效風(fēng)險(xiǎn)。因此，套芯310便于獲得與使內(nèi)芯324關(guān)于模具300定位以限定內(nèi)部通路82相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少或消除了與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致不在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324。

例如，在某些實(shí)施例中，諸如但不限于其中構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70的實(shí)施例，內(nèi)芯324的特征寬度330在從大約0.050cm(0.020英寸)到大約1.016cm(0.400英寸)的范圍內(nèi)，且中空結(jié)構(gòu)320的壁厚328選擇成在從大約0.013cm(0.005英寸)到大約0.254(0.100英寸)的范圍內(nèi)。更具體而言，在一些這樣的實(shí)施例中，特征寬度330在從大約0.102cm(0.040英寸)到大約0.508cm(0.200英寸)的范圍內(nèi)，且壁厚328選擇成在從大約0.013cm(0.005英寸)到大約0.038cm(0.015英寸)的范圍內(nèi)。對(duì)于另一個(gè)示例，在一些實(shí)施例中，諸如但不限于其中構(gòu)件80為靜止構(gòu)件(諸如但不限于定子導(dǎo)葉72)的實(shí)施例，內(nèi)芯324的特征寬度330大于大約1.016cm(0.400英寸)，且/或壁厚328選擇成大于大約0.254cm(0.100英寸)。在備選實(shí)施例中，特征寬度330為允許所得的內(nèi)部通路82執(zhí)行其預(yù)期功能的任何適合的值，且壁厚328選擇成允許套芯310如本文所述那樣起作用的任何適合的值。

圖5為包括內(nèi)部通路82的另一個(gè)示例性構(gòu)件80的一部分的示意性透視圖。圖6為可與模具300(圖3中所示)一起使用以形成圖5中所示的構(gòu)件80的另一個(gè)示例性套芯310的部分315的示意性透視圖。在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70中的一個(gè)。在備選實(shí)施例中，構(gòu)件80為能夠形成帶有如本文所述的內(nèi)部通路的旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的另一個(gè)適合的構(gòu)件。在還有其它實(shí)施例中，構(gòu)件80為用于適合地形成有限定在其中的內(nèi)部通路的任何適合的應(yīng)用的任何構(gòu)件。

參照?qǐng)D5和圖6，如上文所論述，轉(zhuǎn)子葉片70包括壓力側(cè)74和相對(duì)的吸力側(cè)76，其中的每一個(gè)從根部端88延伸至相對(duì)的末梢端90，限定葉片長(zhǎng)度96，且從前緣84延伸至相對(duì)的后緣86。還如上文所論述，內(nèi)部通路82從根部端88延伸至末梢端90。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片70大體上從根部端88至末梢端90漸縮，且轉(zhuǎn)子葉片70形成有沿限定在根部端88與末梢端90之間的軸線89的預(yù)先限定的扭曲。內(nèi)部通路82位于后緣86附近且具有構(gòu)造成符合轉(zhuǎn)子葉片70的形狀(包括轉(zhuǎn)子葉片70的漸縮和軸向扭曲)的非線性形狀。

套芯的部分315具有對(duì)應(yīng)于內(nèi)部通路82的非線性形狀的非線性形狀，使得當(dāng)套芯310適合地相對(duì)于模具300(圖3中所示)定位時(shí)，內(nèi)芯324限定內(nèi)部通路82的位置。套芯310(包括中空結(jié)構(gòu)320和內(nèi)芯324)從對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子葉片70的根部端88的第一端362延伸至對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子葉片70的末梢端90的相對(duì)的第二端364。端部分離距離370限定為第一端362和第二端364之間的直線的長(zhǎng)度。在示例性實(shí)施例中，由于轉(zhuǎn)子葉片70的扭曲和漸縮，端部分離距離370大于葉片長(zhǎng)度96。在備選實(shí)施例中，端部分離距離370小于或等于葉片長(zhǎng)度96。例如，但不作為限制，套芯310定形成形成在到達(dá)構(gòu)件80的末梢端90之前終止的內(nèi)部通路82。

此外，套芯310的長(zhǎng)度372限定為沿部分315從第一端362至第二端364的通路長(zhǎng)度。例如，長(zhǎng)度372限定由微粒流過(guò)內(nèi)芯324限定的內(nèi)部通路82所行進(jìn)的距離。在示例性實(shí)施例中，由于套芯310的扭曲和漸縮，長(zhǎng)度372大于端部分離距離370。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在某些實(shí)施例中，套芯310還包括部分312和316，諸如圖3中所示，例如以助于將套芯310相對(duì)于模具300定位。然而，對(duì)于此公開(kāi)內(nèi)容的目的，對(duì)第一端362、第二端364、端部分離距離370以及內(nèi)芯324的長(zhǎng)度372的參照理解成關(guān)于部分315限定。

此外，長(zhǎng)度與直徑(L/d)比對(duì)于內(nèi)芯324限定成長(zhǎng)度372與特征寬度330(圖4中所示)的比率。此外，對(duì)于沿其長(zhǎng)度具有變化的截面面積的內(nèi)芯，長(zhǎng)度比直徑對(duì)于內(nèi)芯324限定為長(zhǎng)度372與最小特征寬度330的比率。

例如，在某些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約25.4cm(10英寸)，端部分離距離370為至少大約26.45cm(10.4英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約27.6cm(10.8英寸)，且內(nèi)芯324的長(zhǎng)度與直徑比在大約25至大約500的范圍內(nèi)。對(duì)于另一示例，在某些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約55cm(21.6英寸)，端部分離距離370為至少大約56.5cm(22.4英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約61cm(24英寸)，且內(nèi)芯324的長(zhǎng)度與直徑比在大約60至大約500的范圍內(nèi)。對(duì)于另一示例，在某些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約61cm(24英寸)，端部分離距離370為至少大約63.5cm(25英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約75cm(29.5英寸)，且內(nèi)芯324的長(zhǎng)度與直徑比在大約70至大約500的范圍內(nèi)。對(duì)于另一示例，在某些實(shí)施例中，葉片長(zhǎng)度96為至少大約101.6cm(40英寸)，端部分離距離370為至少大約105.7cm(41.6英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約127cm(49.9英寸)，且內(nèi)芯324的長(zhǎng)度與直徑比在大約80至大約800的范圍內(nèi)。在備選實(shí)施例中，每個(gè)葉片長(zhǎng)度96、端部分離距離370、長(zhǎng)度372、和內(nèi)芯324的長(zhǎng)度與直徑比為允許套芯310如本文所述那樣起作用的任何適合的值。

在某些實(shí)施例中，使用類(lèi)似非線性的但無(wú)套的具有至少大約25、至少大約70和/或至少大約80的長(zhǎng)度與直徑比的內(nèi)芯(未示出)(諸如但不限于上文所述的內(nèi)芯324)將對(duì)可靠地產(chǎn)生具有限定在其中的非線性?xún)?nèi)部通路82的可接受的構(gòu)件80呈現(xiàn)相對(duì)高的失效風(fēng)險(xiǎn)。例如，但不作為限制，這樣的無(wú)套非線性?xún)?nèi)芯的重量將傾向于使無(wú)套芯的至少一部分受到張力，在模具組件301(圖3中所示)和/或構(gòu)件80的形成之前或期間，增加陶瓷芯的開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)。然而，如上文所論述，在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324，使得套芯310助于獲得與使內(nèi)芯324聯(lián)接至模具300以限定非線性?xún)?nèi)部通路82相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少或消除了與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致不在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324。

在一些實(shí)施例中，在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)引入內(nèi)芯材料326來(lái)形成套芯310之前，中空結(jié)構(gòu)320對(duì)應(yīng)于內(nèi)部通路82的選擇的非線性形狀預(yù)先形成，因此減少或消除了將內(nèi)芯324單獨(dú)形成和/或加工成非線性形狀的需要。更具體而言，在一些這樣的實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320至少部分地使用適合的增材制造過(guò)程形成。例如，中空結(jié)構(gòu)320的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模型在第一端362與第二端364之間分成一系列薄的平行平面。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)機(jī)器根據(jù)模型切片從第一端362至第二端364沉積第一材料322的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。三個(gè)這樣代表性的層表示為層366、367和368。在一些實(shí)施例中，第一材料322的連續(xù)層使用直接金屬激光熔化(DMLM)過(guò)程、直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)過(guò)程和選擇性激光燒結(jié)(SLS)過(guò)程中的至少一者來(lái)沉積。另外地或備選地，第一材料322的連續(xù)層使用允許中空結(jié)構(gòu)320如本文所述那樣形成的任何適合的過(guò)程沉積。此外，在一些實(shí)施例中，第一材料322還選擇成兼容且/或助于對(duì)應(yīng)選擇的沉積過(guò)程。

在一些實(shí)施例中，通過(guò)增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許非線性中空結(jié)構(gòu)320形成帶有通過(guò)將例如預(yù)先形成的直管操縱成預(yù)先選擇的非線性形狀的中空結(jié)構(gòu)320不可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、精度和/或可重復(fù)性。因此，通過(guò)增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許非線性?xún)?nèi)芯324且因此非線性?xún)?nèi)部通路82形成帶有對(duì)應(yīng)提高的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、精度和/或可重復(fù)性。另外地或備選地，增材制造過(guò)程期間的中空結(jié)構(gòu)320的形成允許非線性?xún)?nèi)部通路82的形成，其在構(gòu)件80在模具300中的初始形成之后不可在單獨(dú)過(guò)程中可靠地加至構(gòu)件80，如上文所論述的那樣。

圖7為與模具組件301(圖3中所示)一起使用的套芯310的三個(gè)另外的實(shí)施例的示意性透視圖。在每個(gè)實(shí)施例中，套芯310定形成對(duì)應(yīng)于內(nèi)部通路82的選擇的非線性形狀，即，中空結(jié)構(gòu)320定形成使得當(dāng)構(gòu)件80在模具300中形成時(shí)，設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)的內(nèi)芯324限定構(gòu)件80(圖2中所示)內(nèi)的非線性?xún)?nèi)部通路82。在圖7中在左側(cè)所示的第一實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320包括串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段374，其中每個(gè)相鄰對(duì)的線性段374在其之間限定相應(yīng)的角度376。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成將構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82限定為以相應(yīng)的角度376接合的一系列線性段374。在圖7中在中間所示的第二實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320包括與多個(gè)彎曲段378串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段374，其中每個(gè)相鄰對(duì)的段374和/或378在其之間限定相應(yīng)的角度376。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成將構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82限定為以相應(yīng)的角度376接合的一系列線性段和彎曲段。在圖7中在右側(cè)所示的第三實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320限定大致螺旋形狀382。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成將構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82限定為大致螺旋形狀。

盡管所示的實(shí)施例將中空結(jié)構(gòu)320示出為具有沿其長(zhǎng)度大體上重復(fù)模式的線性段374、彎曲段378、角度376和/或螺旋形狀的段382，但應(yīng)當(dāng)理解的是，中空結(jié)構(gòu)320具有允許中空結(jié)構(gòu)320如本文所述那樣起作用的沿其長(zhǎng)度的線性段374、彎曲段378、角度376和/或螺旋形狀的段382在位置、長(zhǎng)度、截面大小和形狀上的任何適合的變化。

每個(gè)示出的套芯310限定長(zhǎng)度372，對(duì)于每個(gè)實(shí)施例為了清楚分別以虛線示出。每個(gè)示出的套芯310還限定端部分離距離370。套芯310的非線性度且因此中空結(jié)構(gòu)320和內(nèi)芯324的非線性度的程度的一個(gè)度量是長(zhǎng)度372與端部分離距離370的比率。例如，在套芯310如圖6所示那樣定形的某些實(shí)施例中，端部分離距離370為至少大約61cm(24英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約75cm(29.5英寸)，且內(nèi)芯324限定至少大約1.2的長(zhǎng)度與端部分離距離比。對(duì)于另一個(gè)示例，在圖7中在左側(cè)所示的實(shí)施例中，端部分離距離370為至少大約2.54cm(1英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約9.6cm(3.8英寸)，且內(nèi)芯324限定至少大約3.8的長(zhǎng)度與端部分離距離比。對(duì)于另一個(gè)示例，在圖7中在中間所示的實(shí)施例中，端部分離距離370為至少大約2.54cm(1英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約7.6cm(3英寸)，且內(nèi)芯324限定至少大約3的長(zhǎng)度與端部分離距離比。對(duì)于另一個(gè)示例，在圖7中在右側(cè)所示的實(shí)施例中，端部分離距離370為至少大約2.54cm(1英寸)，長(zhǎng)度372為至少大約15.2cm(6英寸)，且內(nèi)芯324限定至少大約6的長(zhǎng)度與端部分離距離比。

如上文所述，套芯310通過(guò)將內(nèi)芯材料326設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)而形成，使得內(nèi)芯324由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補(bǔ)地定形。隨后，套芯310關(guān)于模具300定位且熔化的構(gòu)件材料78加至模具300，使得內(nèi)芯324限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82。在某些實(shí)施例中，使用類(lèi)似地非線性但無(wú)套的內(nèi)芯(未示出)(具有至少大約1.2、至少大約3和/或至少大約6的長(zhǎng)度與端部分離距離比，諸如但不限于上文所述的內(nèi)芯324)將對(duì)可靠地產(chǎn)生具有限定在其中的非線性?xún)?nèi)部通路82的可接受的構(gòu)件80呈現(xiàn)相對(duì)高的失效風(fēng)險(xiǎn)。例如，但不作為限制，由非線性度引入的應(yīng)力集中在從芯模具取出芯、模具組件301(圖3中所示)的形成和/或構(gòu)件80的形成之前或期間增加無(wú)套陶瓷芯的開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)。然而，如上文所論述，在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324，使得套芯310有助于獲得與使內(nèi)芯324聯(lián)接至模具300以限定非線性?xún)?nèi)部通路82相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少或消除了與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致不在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324。

在某些實(shí)施例中，在將內(nèi)芯材料326設(shè)置在其中之前，中空結(jié)構(gòu)320再一次預(yù)先形成，至少部分地使用適合的增材制造過(guò)程，其中，例如，CNC機(jī)器從第一端362至第二端364沉積第一材料322的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。更具體而言，CNC機(jī)器沉積第一材料322的連續(xù)層以形成各個(gè)連續(xù)層，諸如中空結(jié)構(gòu)320的代表性的層366。如上文所述，使用適合的增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許形成套芯310的非線性方面，諸如但不限于相應(yīng)的角度376和/或螺旋形狀382的部分，帶有使用其它方法不可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、精度和/或可重復(fù)性。

圖8為用于模具組件301(圖3中所示)的套芯310的六個(gè)另外的實(shí)施例的示意性截面圖。在每個(gè)實(shí)施例中，套芯310定形成使得內(nèi)芯324的截面周邊對(duì)應(yīng)于內(nèi)部通路82的選擇的截面周邊，即，當(dāng)構(gòu)件80在模具300中形成時(shí)，中空結(jié)構(gòu)320定形成使得設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)的內(nèi)芯324的截面周邊限定構(gòu)件80(圖2中所示)內(nèi)的內(nèi)部通路82的截面。

在某些實(shí)施例中，內(nèi)部通路82的性能通過(guò)相對(duì)于內(nèi)部通路82的至少一部分的截面面積增加內(nèi)部通路82的至少一部分的截面周邊來(lái)提高。作為一個(gè)非限制性示例，內(nèi)部通路82構(gòu)造成使冷卻流體流過(guò)構(gòu)件80，且內(nèi)部通路82的熱傳輸性能通過(guò)對(duì)于內(nèi)部通路82的給定截面面積增加內(nèi)部通路82的潤(rùn)濕周邊的截面來(lái)改進(jìn)。周長(zhǎng)相對(duì)于面積的一個(gè)度量是截面周長(zhǎng)的平方與截面周邊面積的比率，本文稱(chēng)作″p2A比″。

例如，在圖8中在左側(cè)所示的第一實(shí)施例中，內(nèi)芯324呈現(xiàn)大致圓形的截面周邊。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的大致圓形截面，且限定大約12.6的p2A比。

對(duì)于另一個(gè)示例，在圖8中從左側(cè)第二個(gè)示出的實(shí)施例中，內(nèi)芯324呈現(xiàn)大致T形的截面周邊。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的大致T形截面，且限定大約28.2的p2A比。

對(duì)于另一個(gè)示例，在圖8中從左側(cè)第三個(gè)示出的實(shí)施例中，內(nèi)芯324呈現(xiàn)大致H形的截面周邊。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的大致H形截面，且限定大約44.6的p2A比。

對(duì)于另一個(gè)示例，在圖8中從左側(cè)第四個(gè)示出的實(shí)施例中，內(nèi)芯324呈現(xiàn)大致月牙形的截面周邊。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的大致月牙形截面，且限定大約35.5的p2A比。

對(duì)于另一個(gè)示例，在圖8中從左側(cè)第五個(gè)示出的實(shí)施例中，內(nèi)芯324呈現(xiàn)大致五角星形的截面周邊。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的大致五角星形截面，且限定大約46.8的p2A比。

對(duì)于另一個(gè)示例，在圖8中在右側(cè)示出的實(shí)施例中，內(nèi)芯324呈現(xiàn)大致十二角星形的截面周邊。對(duì)應(yīng)地，內(nèi)芯324定形成限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82的大致十二角星形截面，且限定大約89.2的p2A比。

如上文所述，套芯310通過(guò)將內(nèi)芯材料326設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)320內(nèi)而形成，使得內(nèi)芯324由中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360互補(bǔ)地定形。隨后，套芯310關(guān)于模具300定位且熔化的構(gòu)件材料78加至模具300，使得內(nèi)芯324限定構(gòu)件80內(nèi)的內(nèi)部通路82。在某些實(shí)施例中，使用類(lèi)似的非線性但無(wú)套的內(nèi)芯(未示出)(具有至少大約40和/或至少大約80的p2A比，諸如但不限于上述內(nèi)芯324)將對(duì)可靠地產(chǎn)生具有在其中限定相對(duì)較高p2A比的內(nèi)部通路82的可接受的構(gòu)件80呈現(xiàn)相對(duì)高的失效風(fēng)險(xiǎn)。例如，但不作為限制，由復(fù)雜截面周邊形狀引入的應(yīng)力集中在從芯模具取出芯、模具組件301(圖3中所示)的形成和/或構(gòu)件80的形成之前或期間增加無(wú)套陶瓷芯的開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)。然而，如上文所論述，在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324，使得套芯310有助于獲得與使內(nèi)芯324聯(lián)接至模具300以限定具有相對(duì)較高p2A比的內(nèi)部通路82相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)減少或消除了與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。在備選實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320大致不在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)內(nèi)芯324。

在某些實(shí)施例中，在將內(nèi)芯材料326設(shè)置于其中之前，中空結(jié)構(gòu)320再一次預(yù)先形成，至少部分地使用適合的增材制造過(guò)程，其中，例如，CNC機(jī)器從第一端362至第二端364(圖7中所示)沉積第一材料322的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。更具體而言，CNC機(jī)器沉積第一材料322的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320的各個(gè)連續(xù)層。如上文所述，使用適合的增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許形成套芯310的復(fù)雜截面周邊，帶有使用其它方法不可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、精度和/或可重復(fù)性。此外，使用適合的增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許中空結(jié)構(gòu)320在單獨(dú)設(shè)計(jì)參數(shù)之間帶有減少的干擾或無(wú)干擾的單個(gè)形成過(guò)程中形成有如上述沿中空結(jié)構(gòu)320的長(zhǎng)度的選擇的非線性形狀和/或沿中空結(jié)構(gòu)320的部分的復(fù)雜截面周邊。

圖9為包括具有多個(gè)通路壁特征98的內(nèi)部通路82的另一個(gè)示例性構(gòu)件80的一部分的示意性透視圖。例如，但不作為限制，通路壁特征98為湍流器，其改善旋轉(zhuǎn)機(jī)械10的操作期間提供至內(nèi)部通路82的冷卻流體的熱傳輸能力。圖10為用于模具組件301以形成具有如圖9中所示的通路壁特征98的構(gòu)件80的另一個(gè)示例性套芯310的示意性透視剖視圖。具體而言，中空結(jié)構(gòu)320的一部分在圖10的視圖中切開(kāi)以示出內(nèi)芯324的特征。

參照?qǐng)D9和圖10，內(nèi)部通路82由構(gòu)件80的內(nèi)壁100限定，且通路壁特征98從內(nèi)壁100大體上朝內(nèi)部通路82的中心沿徑向向內(nèi)延伸。如上文所論述，內(nèi)芯324的形狀限定內(nèi)部通路82的形狀。在某些實(shí)施例中，內(nèi)芯324的外表面332包括至少一個(gè)凹入特征334，其具有與至少一個(gè)通路壁特征98的形狀互補(bǔ)的形狀。因此，在某些實(shí)施例中，內(nèi)芯324的外表面332和凹入特征334限定內(nèi)壁100的形狀和內(nèi)部通路82的通路壁特征98。

例如，在某些實(shí)施例中，凹入特征334包括限定在外表面332中的多個(gè)凹槽350，使得當(dāng)熔化的構(gòu)件材料78引入套芯310周?chē)哪Ｇ?04中且第一材料322吸收到熔化的構(gòu)件材料78中時(shí)，熔化的構(gòu)件材料78填充該多個(gè)凹槽350。凹槽350內(nèi)的冷卻的構(gòu)件材料78在除去內(nèi)芯324(諸如但不限于通過(guò)使用化學(xué)浸出過(guò)程)之后形成多個(gè)通路壁特征98。另外地或備選地，在某種程度上，內(nèi)芯324附近的中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360的一部分在熔化的構(gòu)件材料78引入模腔304中且冷卻之后保持完好，相對(duì)于該至少一個(gè)凹入特征334聯(lián)接的內(nèi)部360的完好部分限定該至少一個(gè)內(nèi)部通路特征98。例如，各個(gè)凹槽350限定有凹槽深度336和凹槽寬度338，且各個(gè)對(duì)應(yīng)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和大致等于凹槽寬度338的特征寬度104。

圖11為包括具有相對(duì)增大的p2A比的仿形截面的內(nèi)部通路82的另一個(gè)示例性構(gòu)件80的一部分的示意性透視圖。圖12為用于模具組件301以形成具有如圖11中所示的內(nèi)部通路82的構(gòu)件80的另一個(gè)示例性套芯310的示意性透視剖視圖。具體而言，中空結(jié)構(gòu)320的一部分在圖12的視圖中切開(kāi)以示出內(nèi)芯324的特征。

參照?qǐng)D11和圖12，在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件80為轉(zhuǎn)子葉片70和定子導(dǎo)葉72中的一者，且內(nèi)部通路82鄰近后緣86限定在構(gòu)件80中。更具體而言，內(nèi)部通路82由構(gòu)件80的內(nèi)壁100限定以具有對(duì)應(yīng)于后緣86的漸縮幾何形狀的仿形截面周邊。通路壁特征98沿內(nèi)部通路82的相對(duì)的伸長(zhǎng)邊緣110限定以作用為湍流器，且從內(nèi)壁100朝內(nèi)部通路82的中心向內(nèi)延伸。盡管通路壁特征98示為分別橫向于內(nèi)部通路82的軸向方向的伸長(zhǎng)凸脊的重復(fù)模式，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在備選實(shí)施例中，通路壁特征98具有允許內(nèi)部通路82起作用為其預(yù)期目的的任何適合的形狀、定向和/或模式。

如上文所論述，外表面332的形狀和內(nèi)芯324的凹入特征334限定內(nèi)壁100的形狀和內(nèi)部通路82的通路壁特征98。更具體而言，內(nèi)芯324具有對(duì)應(yīng)于內(nèi)部通路82的仿形截面的伸長(zhǎng)漸縮截面周邊。在示例性實(shí)施例中，凹入特征334限定為外表面332的相對(duì)的伸長(zhǎng)側(cè)346中的伸長(zhǎng)缺口354，且具有與通路壁特征98的形狀互補(bǔ)的形狀，如上文所述的那樣。中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360定形成限定內(nèi)芯324的外表面332的選擇的形狀，且因此限定通路壁特征98的選擇的形狀。

參照?qǐng)D9-圖12，在某些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360預(yù)先形成，以限定內(nèi)芯324的外表面332和凹入特征334的選擇的形狀，且因此在向中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326之前，限定通路壁特征98的選擇的形狀。例如，中空結(jié)構(gòu)320在多個(gè)位置處褶皺以限定多個(gè)凹口340，且在向中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326時(shí)，每個(gè)凹口340引起中空結(jié)構(gòu)320的內(nèi)部360限定對(duì)應(yīng)的凹入特征334。每個(gè)凹口340與壁厚328配合的深度342限定對(duì)應(yīng)的凹槽350的凹槽深度336。對(duì)于另一個(gè)示例，中空結(jié)構(gòu)320在多個(gè)位置處褶皺以限定多個(gè)凹口340，且在向中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326時(shí)，每個(gè)凹口340引起內(nèi)部360限定對(duì)應(yīng)的缺口354。

對(duì)于另一個(gè)示例，中空結(jié)構(gòu)320至少部分地使用適合的增材制造過(guò)程再一次預(yù)先形成，其中，例如，CNC機(jī)器從第一端362至第二端364(圖7中所示)沉積第一材料322的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320。更具體而言，CNC機(jī)器沉積第一材料322的連續(xù)層以形成中空結(jié)構(gòu)320的每個(gè)連續(xù)層，包括定形成限定通路壁特征98的內(nèi)部360的連續(xù)層。如上文所述，使用適合的增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許形成帶有使用其它方法不可實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、精度和/或可重復(fù)性的內(nèi)部360。此外，使用適合的增材制造過(guò)程形成中空結(jié)構(gòu)320允許中空結(jié)構(gòu)320在單獨(dú)設(shè)計(jì)參數(shù)之中帶有減少的干擾或無(wú)干擾的單個(gè)形成過(guò)程中形成有如上述定形成限定通路壁特征98的內(nèi)部360、沿中空結(jié)構(gòu)320的長(zhǎng)度的選擇的非線性形狀和/或沿中空結(jié)構(gòu)320的部分的復(fù)雜截面周邊。

在一些實(shí)施例中，在填充中空結(jié)構(gòu)320之前，定形中空結(jié)構(gòu)320以限定內(nèi)芯324的外表面332的選擇的形狀減少了與在形成內(nèi)芯324之后定形外表面332相關(guān)聯(lián)的潛在問(wèn)題。例如，內(nèi)芯材料326是相對(duì)脆的陶瓷材料，使得通過(guò)加工或另外操縱外表面332直接形成凹入特征334將呈現(xiàn)對(duì)內(nèi)芯324的相對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)的破裂、開(kāi)裂和/或其它破壞。因此，套芯310有助于定形內(nèi)芯324，使得通路壁特征98與內(nèi)部通路82整體形成，同時(shí)減少或消除了與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。

圖13為包括具有另外多個(gè)通路壁特征98的內(nèi)部通路82的另一個(gè)示例性構(gòu)件80的一部分的示意性透視剖視圖。圖14為用于模具組件301以形成帶有如圖13中所示的通路壁特征98的構(gòu)件80的另一個(gè)示例性套芯310的示意性透視圖。在示出的實(shí)施例中，每個(gè)凹入特征334是延伸穿過(guò)得小于內(nèi)芯324的周邊的全部的缺口352，使得每個(gè)對(duì)應(yīng)的通路壁特征98圍繞小于內(nèi)部通路82的周邊的全部延伸。

在某些實(shí)施例中，套芯310操縱成限定內(nèi)芯324的外表面332和凹入特征334的選擇的形狀，且因此在形成套芯310內(nèi)的內(nèi)芯324之后，限定通路壁特征98的選擇的形狀。例如，套芯310初始地形成為沒(méi)有凹入特征334，且然后在多個(gè)位置處使用任何適合的過(guò)程(諸如但不限于，加工過(guò)程)操縱以形成內(nèi)芯324中的缺口352。在一些這樣的實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320接近至少一個(gè)凹入特征334的一部分被移除，形成中空結(jié)構(gòu)320中的開(kāi)孔348以允許進(jìn)入內(nèi)芯324的外表面332以用于加工。例如，在示例性實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)320接近缺口352的部分在將缺口352加工到外表面332中的過(guò)程中加工掉。

在一些實(shí)施例中，在形成套芯310內(nèi)的內(nèi)芯324之后操縱套芯310以限定內(nèi)芯324的外表面332的選擇的形狀減少了與向具有預(yù)先形成的凹口340(圖6中所示)的中空結(jié)構(gòu)320填充內(nèi)芯材料326相關(guān)聯(lián)的潛在問(wèn)題，諸如確保內(nèi)芯材料326充分填充在每個(gè)凹口340的形狀周?chē)４送?，在一些這樣的實(shí)施例中，凹入特征334的形狀選擇成減少與加工內(nèi)芯材料326相關(guān)聯(lián)的上述潛在問(wèn)題。例如，加工僅部分圍繞內(nèi)芯324的周邊延伸的缺口352降低了對(duì)內(nèi)芯324破裂、開(kāi)裂和/或其他破壞的風(fēng)險(xiǎn)。另外地或備選地，在一些這樣的實(shí)施例中，在套芯310上的加工操作期間，中空結(jié)構(gòu)320增強(qiáng)內(nèi)芯324的結(jié)構(gòu)完整性，進(jìn)一步降低了對(duì)內(nèi)芯324破裂、開(kāi)裂和/或其他破壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，套芯310再一次有助于定形內(nèi)芯324，使得通路壁特征98與內(nèi)部通路82整體形成，同時(shí)減少或消除了與內(nèi)芯324相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。

參照?qǐng)D9-圖14，盡管所示實(shí)施例僅以凹槽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的形狀，但在備選實(shí)施例中，凹入特征334的其它形狀用于限定外表面332的形狀。例如，但不作為限制，在某些實(shí)施例(未示出)中，至少一個(gè)凹入特征334至少部分地沿內(nèi)芯324縱向地且/或傾斜地延伸。對(duì)于另一個(gè)示例，但不作為限制，在一些實(shí)施例(未示出)中，至少一個(gè)凹入特征334為限定在外表面332中的凹窩以限定具有柱形形狀的對(duì)應(yīng)的通路壁特征98。對(duì)于另一個(gè)示例，但不作為限制，在某些實(shí)施例(未示出)中，至少一個(gè)凹入特征334限定在內(nèi)芯324中以限定作為銳邊珠、平滑邊珠、帶螺紋的凹槽和百葉窗結(jié)構(gòu)中的一者的至少一個(gè)通路壁特征。在備選實(shí)施例中，任何適合的形狀的內(nèi)芯324用于限定允許內(nèi)部通路82起作用為其預(yù)期目的的對(duì)應(yīng)形狀的通路壁特征98。此外，盡管所示實(shí)施例以具有大致相同重復(fù)形狀的凹入特征334示出內(nèi)芯324的每個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是，內(nèi)芯324具有允許內(nèi)芯324如本文所述起作用的不同地定形的凹入特征334的任何適合的組合。

圖15-圖16中的流程圖中示出了形成具有限定在其中的內(nèi)部通路(諸如內(nèi)部通路82)的構(gòu)件(諸如構(gòu)件80)的示例性方法1500。還參照?qǐng)D1-圖14，示例性方法1500包括將套芯(諸如套芯310)關(guān)于模具(諸如模具300)定位1502。模具在其中限定腔，諸如模腔304。套芯包括中空結(jié)構(gòu)，諸如中空結(jié)構(gòu)320，其至少部分地通過(guò)增材制造過(guò)程形成。套芯還包括內(nèi)芯，諸如設(shè)置在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)芯324。方法1500還包括將熔化狀態(tài)中的構(gòu)件材料(諸如構(gòu)件材料78)引入1504腔中，且在腔中冷卻1506構(gòu)件材料以形成構(gòu)件。內(nèi)芯定位成限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路。

在某些實(shí)施例中，定位1502套芯的步驟包括定位1508包括中空結(jié)構(gòu)的套芯，該中空結(jié)構(gòu)使用直接金屬激光熔化(DMLM)過(guò)程、直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)過(guò)程和選擇性激光燒結(jié)(SLS)過(guò)程中的至少一者形成。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1510包括由第一材料(諸如第一材料322)形成的中空結(jié)構(gòu)的套芯，該第一材料可至少部分地由鎳基超級(jí)合金、鈷基超級(jí)合金、鐵基合金、鈦基合金和鉑基超級(jí)合金中的至少一者吸收。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1512包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯由二氧化硅、氧化鋁和多鋁紅柱石中的至少一者形成。

在一些實(shí)施例中，定位1502套芯的步驟包括定位1514包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約25的長(zhǎng)度與直徑比。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1516包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約60的長(zhǎng)度與直徑比。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1518包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約70的長(zhǎng)度與直徑比。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1520包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約80的長(zhǎng)度與直徑比。

在某些實(shí)施例中，定位1502套芯的步驟包括定位1522包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約1.2的長(zhǎng)度與端部分離距離比。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1524包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約3的長(zhǎng)度與端部分離距離比。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1526包括內(nèi)芯的套芯，該內(nèi)芯限定至少大約6的長(zhǎng)度與端部分離距離比。

在一些實(shí)施例中，定位1502套芯的步驟包括定位1528包括限定截面的內(nèi)芯的至少一部分的套芯，其中該截面限定至少大約40的周長(zhǎng)的平方與面積的比率。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1530包括限定截面的內(nèi)芯的至少一部分的套芯，其中該截面限定至少大約80的周長(zhǎng)的平方與面積的比率。

在某些實(shí)施例中，定位1502套芯的步驟包括定位1532包括中空結(jié)構(gòu)的套芯，該中空結(jié)構(gòu)限定串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段(諸如線性段374)。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1534包括中空結(jié)構(gòu)的套芯，該中空結(jié)構(gòu)限定與多個(gè)彎曲段(諸如彎曲段378)串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)大致線性的段(諸如線性段374)。另外地或備選地，定位1502套芯的步驟包括定位1536包括中空結(jié)構(gòu)的至少一部分的套芯，該中空結(jié)構(gòu)限定大致螺旋形狀(諸如螺旋形狀382)。

上述套芯提供了一種用于形成包括限定在其中的內(nèi)部通路的至少一些構(gòu)件的成本效益合算的方法，同時(shí)減少或消除了與芯相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。具體而言，套芯包括內(nèi)芯(其定位在模腔內(nèi)以限定構(gòu)件內(nèi)的內(nèi)部通路的位置)，且還包括中空結(jié)構(gòu)(內(nèi)芯設(shè)置在其中)。中空結(jié)構(gòu)至少部分地通過(guò)增材制造過(guò)程形成。特別地，但不作為限制，本文所述的套芯和方法允許內(nèi)部通路的可靠且可重復(fù)的形成，內(nèi)部通路使用單個(gè)整體形成過(guò)程限定較大長(zhǎng)度與直徑比、大致非線性形狀和復(fù)雜截面周邊中的至少一者且潛在地所有三者。同樣，具體而言，中空結(jié)構(gòu)由可由熔化的構(gòu)件材料至少部分地吸收的材料形成，該熔化的構(gòu)件材料引入模腔中以形成構(gòu)件。因此，使用中空結(jié)構(gòu)不干擾構(gòu)件的結(jié)構(gòu)或性能特性，且也不干擾稍后從構(gòu)件移除內(nèi)芯材料來(lái)形成內(nèi)部通路。

此外，本文所述的套芯提供了一種成本效益合算且高精度的方法來(lái)整體形成內(nèi)部通路中的通路壁特征。具體而言，在一些實(shí)施例中，中空結(jié)構(gòu)增強(qiáng)內(nèi)芯，使得與內(nèi)芯的互補(bǔ)特征形成幾何形狀相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力集中接近的內(nèi)芯的破裂風(fēng)險(xiǎn)降低。另外地或備選地，預(yù)先定形中空結(jié)構(gòu)以限定內(nèi)芯的能力有助于增加互補(bǔ)特征到內(nèi)芯而不用加工內(nèi)芯，因此避免了芯開(kāi)裂或破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

本文所述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備的示例性技術(shù)效果包括以下至少一者：(a)減少或消除了與用于形成具有限定在其中的內(nèi)部通路的構(gòu)件的芯的形成、處理、運(yùn)輸和/或儲(chǔ)存相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題；(b)可靠地且重復(fù)地形成包括內(nèi)部通路的構(gòu)件，該內(nèi)部通路使用單個(gè)整體形成過(guò)程限定較大長(zhǎng)度與直徑比、大致非線性形狀和復(fù)雜截面周邊中的至少一者且潛在地所有三者；以及(c)減少或消除了與互補(bǔ)地限定構(gòu)件中的通路壁特征的芯的特征相關(guān)聯(lián)的易碎性問(wèn)題。

上文詳細(xì)描述了套芯的示例性實(shí)施例。套芯以及使用此套芯的方法和系統(tǒng)不限于本文所述的特定實(shí)施例，相反，系統(tǒng)的構(gòu)件和/或方法的步驟可與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟獨(dú)立地且分開(kāi)地使用。例如，示例性實(shí)施例可結(jié)合目前構(gòu)造成在模具組件內(nèi)使用芯的許多其它應(yīng)用來(lái)實(shí)施和使用。

盡管本公開(kāi)內(nèi)容的各種實(shí)施例的特定特征可在一些圖中示出且在其它圖中未示出，但這僅是為了方便。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的原理，圖的任何特征可與任何其它圖的任何特征組合來(lái)參照和/或請(qǐng)求保護(hù)。

該書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本公開(kāi)內(nèi)容可申請(qǐng)專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。