專利名稱：鑄造渦輪殼體和噴嘴隔板預(yù)型件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及用于エ業(yè)燃?xì)廨啓C和風(fēng)カ渦輪機的渦輪殼體和噴嘴隔板，并且更具體而言，涉及鑄鐵的近凈形狀的渦輪殼體和噴嘴隔板預(yù)型件。
背景技術(shù)：
用于在升高的溫度處運行的渦輪殼體一般已經(jīng)局限于合金鋼鑄件或制件。傳統(tǒng)的鐵素體延性鐵比合金鋼成本更低，但是典型地具有不足的屬性組合，從而妨礙它們在高級燃?xì)廨啓C壓縮機排出裝置和渦輪外殼殼體以及其它構(gòu)件(例如噴嘴隔板)中的使用。限制方面之一與這樣的事實有關(guān)，即這些構(gòu)件被制造成砂型鑄件。用于渦輪構(gòu)件(例如殼體和噴嘴隔板)的最終的經(jīng)加工的傳統(tǒng)砂型鑄件必須通過機械加工來添加復(fù)雜的特征。由于目前用來鋳造在燃?xì)廨啓C和風(fēng)カ渦輪機中使用的鑄鐵殼體和噴嘴隔板的傳統(tǒng)砂型鋳造エ藝 的性質(zhì)的原因，包括導(dǎo)葉槽ロ、螺栓孔和多種密封件的這些特征依賴于在鑄造エ藝完成之后的大量的機械加工。發(fā)現(xiàn)機械加工エ藝成本比鋳造多相當(dāng)多并不罕見。但是，從冶金學(xué)角度來看，增加鑄件尺寸以提供機械加工余量會顯著地降低鑄件的結(jié)構(gòu)完整性。具有較多機械加工余量的較大的鑄件需要較長時間凝固和冷卻，這可在延性鐵鑄件中導(dǎo)致形成退化的石墨。另外，較大的鑄件典型地需要較多用于熔融金屬的立管或儲槽，以提高可鑄性。但是，増加較多立管還往往提高產(chǎn)生退化的石墨形式的可能性，知道退化的石墨形式會降低伸長和疲勞屬性，從而導(dǎo)致工作壽命減少。而且，典型地在鑄態(tài)(as-cast)表面附近發(fā)現(xiàn)合乎需要的細(xì)粒結(jié)構(gòu)。但是，目前在燃?xì)廨啓C和風(fēng)カ渦輪機中使用的砂型鑄鐵構(gòu)件經(jīng)過大量的機械加工，從而移除合乎需要的細(xì)粒結(jié)構(gòu)，以及頻繁地暴露不合需要的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)特征和體積型(volumetric)缺陷，例如內(nèi)部微孔和退化的石墨形式。因此，合乎需要的是提供顯著地減少或消除機械加工操作的鑄鐵渦輪構(gòu)件，提供合乎需要的細(xì)粒微結(jié)構(gòu)，以及避免產(chǎn)生和暴露不合需要的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)特征。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，公開了ー種渦輪殼體預(yù)型件。該渦輪殼體預(yù)型件包括鑄態(tài)本體，該鑄態(tài)本體包括渦輪殼體的部分圓柱形的壁區(qū)段，壁區(qū)段具有內(nèi)表面和外表面。渦輪殼體預(yù)型件還包括在壁區(qū)段中、在內(nèi)表面上形成的沿周向延伸的導(dǎo)葉槽ロ。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了ー種渦輪噴嘴隔板預(yù)型件。該渦輪噴嘴隔板預(yù)型件包括鑄態(tài)本體，該鑄態(tài)本體包括渦輪噴嘴隔板的、具有內(nèi)表面和外表面的部分圓柱形的壁區(qū)段。渦輪噴嘴隔板預(yù)型件還包括從外表面或內(nèi)表面中的一個凸出的沿周向延伸的鑄態(tài)密封部件。


在說明書的結(jié)論處的權(quán)利要求中特別指出和明確聲明了被視為本發(fā)明的主題。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征與優(yōu)點是顯而易見的，其中
圖I是呈本文公開的渦輪殼體預(yù)型件的形式的渦輪構(gòu)件預(yù)型件的ー個示例性實施例的透視圖；圖2是示出了鑄造成由砂型鋳造所制成的導(dǎo)葉槽ロ的形式的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的渦輪構(gòu)件特征的鑄態(tài)輪廓和最終輪廓的橫截面圖；圖3是圖I的截面3-3的橫截面圖，其示出了呈本文公開的近凈形狀的導(dǎo)葉槽ロ的形式的渦輪構(gòu)件特征的一個示例性實施例的鑄態(tài)輪廓和最終輪廓；圖4是呈本文公開的渦輪噴嘴隔板預(yù)型件的形式的渦輪構(gòu)件預(yù)型件的另ー個示例性實施例的透視圖；圖5是示出了鑄造成由砂型鋳造制成的齒形密封件的形式的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的渦輪構(gòu)件特征的鑄態(tài)輪廓和最終輪廓的橫截面圖；
圖6是圖4的截面6-6的橫截面圖，其示出了呈本文公開的近凈形狀的齒形密封件的形式的渦輪構(gòu)件特征的一個示例性實施例的鑄態(tài)輪廓和最終輪廓；圖7是示出了本文公開的示例性鐵素體/珠光體延性鐵成分的表格；以及圖8是示出了本文公開的示例性奧氏體延性鐵成分的表格；詳細(xì)描述以參照附圖的實例的方式闡明了本發(fā)明的實施例，以及優(yōu)點和特征。部件列表10 渦輪構(gòu)件預(yù)型件12 鑄態(tài)本體13 細(xì)粒層14 壁區(qū)段15 層16 內(nèi)表面18 縱向軸線20 外表面22 鑄態(tài)特征30 渦輪殼體預(yù)型件32 沿周向延伸的導(dǎo)葉槽ロ34 鑄態(tài)槽ロ輪廓36 T形鳩尾榫輪廓50 噴嘴隔板預(yù)型件52 凸出的密封部件54 密封齒55 多個肩部56 鑄態(tài)密封輪廓57 槽ロ58 最終密封輪廓60 密封齒62U 形輪廓64 基部
66支腿68相対的端部70唇緣密封件72端部74鑄態(tài)齒形輪廓76最終齒形輪廓
具體實施例方式參照圖1-8，公開了鑄態(tài)渦輪構(gòu)件預(yù)型件10。鑄態(tài)渦輪構(gòu)件預(yù)型件10可用來為任何適當(dāng)類型的エ業(yè)渦輪發(fā)動機(特別是各種エ業(yè)燃?xì)廨啓C和風(fēng)カ渦輪機發(fā)動機)制造各種渦輪構(gòu)件，而且鑄態(tài)渦輪構(gòu)件預(yù)型件10特別適于制造具有大的尺寸和區(qū)段厚度的渦輪構(gòu)件。鑄態(tài)渦輪構(gòu)件預(yù)型件10可為用于任何期望的渦輪構(gòu)件的預(yù)型件，并且特別適于作為圓柱形或部分圓柱形的渦輪構(gòu)件的預(yù)型件，例如渦輪殼體預(yù)型件30和渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50。渦輪構(gòu)件預(yù)型件10包括鑄態(tài)本體12，鑄態(tài)本體12包括部分圓柱形的壁區(qū)段14。壁區(qū)段14稱為部分圓柱形，以便包含圓柱體的任何沿軸向延伸的周向部分或節(jié)段，包括半圓柱體或全圓柱體的構(gòu)造，以及所有樣式的周向圓柱形節(jié)段。壁區(qū)段14具有設(shè)置成較靠近圓柱體的縱向軸線18的內(nèi)表面16和設(shè)置成遠(yuǎn)離軸線18的外表面20。壁區(qū)段14包括在壁區(qū)段14中、在內(nèi)表面16、外表面20中的一個或兩者上形成的沿周向延伸的近凈形狀的鑄態(tài)特征。如本文描述的那樣，示例性實施例至少包括具有在內(nèi)表面16上形成的至少ー個完整的近凈形狀的沿周向延伸的鑄態(tài)導(dǎo)葉槽ロ 32的部分圓柱形的鑄態(tài)渦輪殼體預(yù)型件30，以及具有在內(nèi)表面16、外表面20或兩者上形成的突出的沿周向延伸的鑄態(tài)密封件52的部分圓柱形的鑄態(tài)渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50。如圖I和3中示出的那樣，在一個示例性實施例中，公開了渦輪殼體預(yù)型件30。渦輪殼體30可包括任何方面的渦輪殼體，包括壓縮機殼體、壓縮機排出裝置殼體和渦輪外殼。渦輪殼體預(yù)型件30包括鑄態(tài)本體12。該鑄態(tài)殼體本體可包括渦輪殼體預(yù)型件30的部分圓柱形的壁區(qū)段14。在圖I和3的實施例中，顯示了圓柱形(例如完全圓柱形的)壁區(qū)段14包括兩個半圓柱形壁區(qū)段14。在其它實施例中，圓柱形壁區(qū)段14可為殼體預(yù)型件(未顯示)的僅部分圓柱形的壁區(qū)段14。壁區(qū)段14具有設(shè)置成較靠近圓柱體的縱向軸線18的內(nèi)表面16和設(shè)置成遠(yuǎn)離軸線18的外表面20。鑄態(tài)壁區(qū)段14還包括呈在壁區(qū)段14中、在內(nèi)表面16上形成的沿周向延伸的鑄態(tài)導(dǎo)葉槽ロ 32的形式的沿周向延伸的鑄態(tài)特征22。雖然它可包括少至ー個沿周向延伸的鑄態(tài)導(dǎo)葉槽ロ 32，但是它還可包括沿著殼體預(yù)型件30的縱向軸線18彼此隔開的多個沿周向延伸的鑄態(tài)導(dǎo)葉槽ロ 32。導(dǎo)葉槽ロ 32可具有任何適當(dāng)?shù)蔫T態(tài)槽ロ輪廓34。在一個示例性實施例中，沿周向延伸的導(dǎo)葉槽ロ 32具有與最終槽ロ輪廓36或形狀基本相同的鑄態(tài)槽ロ輪廓34或形狀，圖3中顯示的那樣。例如，如果導(dǎo)葉槽ロ 32的最終輪廓36包括長方形或備選地倒T形鳩尾榫輪廓36，則鑄態(tài)輪廓34也可包括長方形或備選地倒T形鳩尾榫輪廓36，即大體長方形輪廓(橫向于周向方向)的槽ロ，其中，長方形槽ロ的底部部分具有增加的寬度，從而在槽ロ的底部處提供較寬的通道。鑄態(tài)特征22可具有包括最終輪廓36 (即在沒有機械加工、磨削或其它精加工操作的情況下就可直接使用)的鑄態(tài)槽ロ輪廓34。它還可具有近似最終槽ロ輪廓36或形狀的鑄態(tài)槽ロ輪廓34，其具有足夠的材料，以提供足夠進行精加工操作的材料余量。如圖4和6中示出的那樣，在另ー個示例性實施例中，公開了渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50。渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50包括鑄態(tài)本體12。鑄態(tài)本體12包括渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50的部分圓柱形的壁區(qū)段14。在一個實施例中，部分圓柱形壁區(qū)段14可包括半圓柱形或全圓柱形的壁區(qū)段14。鑄態(tài)壁區(qū)段14還包括呈在壁區(qū)段14中、在內(nèi)表面16、外表面20或兩個表面上形成且從壁區(qū)段14凸出的沿周向延伸的鑄態(tài)密封部件52的形式的沿周向延伸的鑄態(tài)特征22。雖然它可包括從壁區(qū)段14凸出的僅ー個沿周向延伸的鑄態(tài)密封部件，但是沿周向延伸的密封部件52可包括多個沿周向延伸的密封部件52。在一個實施例中，如圖6中顯示的那樣，凸出的密封部件52包括從鑄態(tài)本體12的內(nèi)表面16沿徑向向內(nèi)凸出的多個密封齒54。在內(nèi)表面16、外表面20或兩者中或在它們上形成其它沿周向延伸的特征，例如多個肩部55和槽ロ 57。凸出的密封部件52可具有任何適當(dāng)?shù)蔫T態(tài)密封輪廓56。在一個示例性實施例中， 沿周向延伸的密封部件52具有與最終密封輪廓58或形狀基本相同的鑄態(tài)密封輪廓56或形狀，如圖6中顯示的那樣。例如，如果密封部件52的最終輪廓58包括齒形形狀的輪廓60，則鑄態(tài)輪廓56也可在型式上包括具有交替的尺寸的多個密封齒60，例如交替布置的較短和較長的密封齒60。鑄態(tài)特征22可具有包括最終輪廓58 (即在沒有機械加工、磨削或其它精加工操作的情況下就可直接使用)的鑄態(tài)密封部件輪廓56。它還可具有近似最終密封輪廓58或形狀的鑄態(tài)密封部件輪廓56，其具有足夠的材料，以如圖6中顯示的那樣提供足夠進行精加工操作的材料余量。在一個實施例中，渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50具有帶有大體U形的輪廓62的部分圓柱形的壁區(qū)段14，大體U形的輪廓62包括具有相対的端部的基部64和兩個支腿66,各個支腿66從相對的端部68中的一個沿徑向向外延伸，并且多個周向延伸的密封齒60從基部64的內(nèi)表面16沿徑向向內(nèi)凸出。支腿66還可在支腿66的任何部分(特別是在遠(yuǎn)離基部64的端部72)上包括向外凸出的唇緣密封件70或向內(nèi)凸出的唇緣密封件70或兩者。凸出的密封部件52可具有任何適當(dāng)?shù)蔫T態(tài)密封輪廓56，包括與最終密封輪廓58基本相同的鑄態(tài)密封輪廓56。在一個實施例中，該多個沿周向延伸的密封齒60可具有與最終齒形輪廓76基本相同的鑄態(tài)齒形輪廓74。在另ー個實施例中，沿周向延伸的唇緣密封件70還可具有與最終唇緣輪廓基本相同的鑄態(tài)唇緣密封輪廓，并且該輪廓將與圖6的齒形密封件輪廓類似地示出。在多種實施例中，公開的渦輪構(gòu)件預(yù)型件10 (例如渦輪殼體預(yù)型件30或渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50)具有由鑄鐵(特別是各種級別的延性鉄)形成的鑄態(tài)本體12。在一個示例性實施例中，如圖7中顯示的那樣，鑄鐵具有按重量計包含大約2%至大約4%的Si、大約3. 15%大約3. 71%的C，而其余是Fe和伴隨的雜質(zhì)的成分，而微結(jié)構(gòu)包括作為基質(zhì)的鐵素體和珠光體的混合物，該基質(zhì)具有分散在其中的多個石墨球，特別是分散在其中的多個基本球狀的石墨球。在延性鐵中，硅充當(dāng)碳等效組元，因為硅在晶格中可以大約三比一的質(zhì)量比代替碳的位置，使得大約三分之一重量的硅構(gòu)成同等重量的碳。在上面描述的成分中，鑄鐵按重量計具有大約4. 38%至大約4. 49%的碳當(dāng)量，如圖7中顯示的那樣。對于鐵素體/珠光體成分，成分和碳當(dāng)量可經(jīng)選擇以提供共晶成分，以便降低合金凝固的溫度，從而增強合金在熔融時在鑄模內(nèi)的流動特性，以及增強在溫度下降到共晶反應(yīng)等溫線之下時的凝固特性。在另ー個示例性實施例中，如圖8中顯示的那樣，鑄鐵具有按重量計包含大約I. 5%至大約3. 0%的Si、大約2. 71%至大約3. 16%的C，而其余是Fe和伴隨的雜質(zhì)的成分，而微結(jié)構(gòu)包含作為基質(zhì)的奧氏體，該基質(zhì)具有分散在其中的多個石墨球，特別是分散在其中的多個基本球狀的石墨球。在上面描述的成分中，如圖8中顯示的那樣，鑄鐵按重量計具有大約3. 66%至大約3. 71%的碳當(dāng)量。對于奧氏體成分，成分和碳當(dāng)量也可經(jīng)選擇以提供共晶成分，以便降低合金凝固的溫度，從而增強合金在熔融時在鑄模內(nèi)的流動特性，以及增強在溫度下降到共晶反應(yīng)等溫線之下時的凝固特性。如上面注意到的那樣，微結(jié)構(gòu)是具有分散在富鐵基質(zhì)中的大體球狀的石墨球的球墨鑄鐵制成的，取決于成分，基質(zhì)可為鐵素體或奧氏體。在一個實施例中，公開的渦輪構(gòu)件(例如渦輪殼體預(yù)型件30或渦輪噴嘴隔板預(yù)型件50)具有鑄態(tài)微結(jié)構(gòu)，該鑄態(tài)微結(jié)構(gòu)基本沒有缺陷，缺陷包括與收縮相關(guān)聯(lián)的微孔和退化的石墨形式，特別是各種降質(zhì)的 (degraded)石墨形式,例如壓實石墨、低球數(shù)(球過大)、瀑炸狀石墨、碎塊狀石墨、石墨漂浮、球?qū)?zhǔn)、突出狀石墨、片狀石墨或碳化物。例如可通過比較圖2和5與圖3和6來了解這一點。圖2和5示意性地描繪了在由砂型鋳造制成的鑄鐵渦輪殼體(圖2)和噴嘴隔板(圖5)中的鑄態(tài)特征22附近的區(qū)域。圖3和6示意性地描繪了在本文描述的消失模方法而制成的鑄鐵渦輪殼體(圖3)和噴嘴隔板(圖6)中的鑄態(tài)特征22附近的區(qū)域。在圖2和5中，適應(yīng)針對渦輪殼體和噴嘴隔板的區(qū)段厚度和尺寸的砂型鋳造エ藝所需要的機械加エ余量使得很難限定鑄態(tài)特征，例如導(dǎo)葉槽ロ(圖2)或齒形密封件(圖5)，使得在鑄態(tài)本體12的鑄態(tài)表面54中很少限定或沒有限定特征。因此，必須通過這樣的方式來形成特征，即在鑄件的表面附近對材料進行機械加工，以及從細(xì)粒層13移除材料達(dá)暴露層15或表面下區(qū)域的深度，層15或表面下區(qū)域由于較慢的表面下的冷卻速率而具有較大的粒度且還可包含體積型缺陷(例如微孔和降質(zhì)的石墨形式)。這個層的暴露會暴露可充當(dāng)疲勞過程的破裂開始位點的缺陷，特別是在殼/導(dǎo)葉噴嘴隔板被安裝且渦輪在運行時，從而減少這些構(gòu)件的工作壽命。相反，在圖3和6中，適應(yīng)針對渦輪殼體和噴嘴隔板的區(qū)段厚度和尺寸的消失模鑄造エ藝所需要的機械加工余量允許限定鑄態(tài)特征，例如渦輪殼體中的導(dǎo)葉槽ロ，以及噴嘴隔板中的齒形密封件或唇緣密封件，使得可在鑄態(tài)本體12的鑄態(tài)表面中限定特征，以作為近凈形狀的特征來提供鑄態(tài)導(dǎo)葉槽ロ輪廓34或鑄態(tài)密封輪廓56，使得鑄態(tài)導(dǎo)葉槽ロ輪廓34或鑄態(tài)密封輪廓56的形狀分別與最終導(dǎo)葉槽ロ輪廓36或最終密封輪廓58基本相同。在這種情況下，不必幾乎完全通過這樣的方式來形成特征，即在鑄件的表面附近對材料迸行機械加工，以及從細(xì)粒層13移除材料達(dá)暴露層15的深度，層15具有較大的粒度，并且包含體積型缺陷，例如微孔和降質(zhì)的石墨形式。這往往減少可充當(dāng)疲勞過程的破裂開始位點的缺陷，并且改進本文公開的渦輪殼體30和噴嘴隔板50的工作壽命。在一個示例性實施例中，鑄態(tài)渦輪構(gòu)件預(yù)型件10具有帶有大約100個/mm2或更小的平均球數(shù)的細(xì)粒鑄態(tài)微結(jié)構(gòu)，并且更具體而言，在鑄態(tài)特征22 (例如導(dǎo)葉槽ロ 32或密封部件52)的附近具有細(xì)粒微結(jié)構(gòu)。在鑄態(tài)特征22附近的細(xì)粒微結(jié)構(gòu)延伸到大于機械加エ余量的深度，使得細(xì)粒微結(jié)構(gòu)在機械加工余量被移除之后保持均勻。這在特征22附近提供合乎需要的細(xì)粒微結(jié)構(gòu)，從而改進成品渦輪殼體的抗疲勞性。
與由砂型鋳造制成且由于它們的大的區(qū)段厚度而需要大的機械加工余量且阻止結(jié)合特征22 (例如具有鑄態(tài)槽ロ輪廓的導(dǎo)葉槽ロ 32和具有鑄態(tài)齒形輪廓56的密封部件52)的鑄鐵渦輪構(gòu)件相反，本文描述的渦輪構(gòu)件(例如渦輪殼體預(yù)型件30和噴嘴隔板預(yù)型件50)被鑄造成近凈形狀，并且從而還能夠結(jié)合近凈特征22，例如近凈形狀的導(dǎo)葉槽ロ 32或近凈形狀的密封部件52。在砂型鋳造的渦輪構(gòu)件預(yù)型件10和本文描述的渦輪構(gòu)件預(yù)型件10之間的差異還可通過比較最終構(gòu)件的重量與鑄態(tài)構(gòu)件預(yù)型件10的重量作為這些數(shù)量的比率來理解。最終構(gòu)件的鑄態(tài)本體具有一定重量，而渦輪構(gòu)件預(yù)型件10具有一定重量，而且最終構(gòu)件的重量與鑄態(tài)本體的重量的比率為大約O. 7或更大，以及更具體而言，為大約O. 8或更大，以及甚至更具體而言，為大約O. 9或更大。可通過“消失模エ藝”來制造近凈形狀的渦輪構(gòu)件預(yù)型件10，在該エ藝中，涂有耐火材料的可熱解模型設(shè)置在鑄造型盒中，嵌在可透氣的耐火包裝中，并且恰當(dāng)?shù)乇婚_啟以弓I入熔融鑄鐵。弓I入熔融金屬會使模型材料熱解，使得熔融金屬呈現(xiàn)耐火模型涂層的形狀。消失模エ藝使用可機械加工的、用發(fā)泡聚苯こ烯或其它材料(例如可被熔融金屬熱解的且在移除期間比發(fā)泡聚苯こ烯產(chǎn)生更少氣體的聚(甲基丙烯酸甲酷)(PMMA))制成的模型。模型涂有可透氣的耐火材料，該材料是多孔的，以在熔融金屬被澆入到模型中吋，為由于待被移除的模型材料的熱分解而產(chǎn)生的氣體提供路徑。使用這個エ藝而制成的渦輪構(gòu)件預(yù)型件10的鑄件可如本文描述的那樣被鑄造成近凈形狀，從而在很大程度上減少或消除對于傳統(tǒng)的砂型鋳造幾何構(gòu)造而言典型的機械加工余量。可使用這種方法來制造在渦輪發(fā)動機應(yīng)用中使用的多種大型渦輪構(gòu)件的延性鐵鑄造預(yù)型件，例如渦輪殼體預(yù)型件和渦輪噴嘴隔板預(yù)型件，包括具有大約5美噸或更大的質(zhì)量的那些。砂型鋳造渦輪構(gòu)件通常具有差的結(jié)構(gòu)完整性，包括微結(jié)構(gòu)完整性(由于較大的區(qū)段厚度的原因)、慢的冷卻和凝固特性(這是由于對這些構(gòu)件增加了較大的機械加工余量的原因)。所需要的較大的區(qū)段厚度和機械加工余量還限制了具有多種鑲鑄特征(特別是近凈形狀的特征)的鑄件的制造。由于這個原因，鑄鐵的砂型鋳造沒有廣泛地用來制造渦輪構(gòu)件預(yù)型件。可通過對聚苯こ烯或PMMA塊進行CNC機械加工來得到近凈形狀模型。取決于鑄件的尺寸和復(fù)雜性，這些模型可由粘在一起的多個聚苯こ烯泡沫層組成。在用耐火漿料涂覆模型組件之前，可用混合有少量的清潔劑的水來對它們進行沖洗，這有助于潤濕表面和防止在涂覆耐火漿料時形成氣穴。這個漿料大體由細(xì)鋯砂以及硅膠、水解硅酸こ酷、硅酸鉀或硅酸鈉的粘合劑制成，并且需要足夠牢固以支承內(nèi)部壓カ和熔融金屬流所施加的侵蝕力，以及足夠透氣以允許氣體逃逸。然后具有漿料涂層的模型在爐中或在空氣中干燥。這些模型組件然后被置于鑄模桶中，其中，散砂或樹脂結(jié)合的砂被塑造和包裹在這些組件的周圍。鑄模典型地結(jié)合有通氣孔，反應(yīng)所產(chǎn)生的氣 體可通過通氣孔逃出鑄模，從而不干渉鑄模填充。一旦具有耐火涂層的模型被置于鑄模桶中且鑄模材料(例如散砂或樹脂結(jié)合的砂)被置于模型的周圍，則鑄鐵被澆注到泡沫模型中，從而使泡沫熱分解，以及在鑄鐵凝固之后形成渦輪構(gòu)件預(yù)型件10。雖然結(jié)合了僅有限數(shù)量的實施例來詳細(xì)描述本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明不限于這樣公開的實施例。相反，可對本發(fā)明進行修改，以結(jié)合此前未描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變型、改變、替代或等效布置。另外，雖然描述了本發(fā)明的多種實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各方面可包括所描述的實施例中的僅ー些。因此，本發(fā)明不應(yīng)看作由前述描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種渦輪殼體預(yù)型件(30)，包括 鑄態(tài)本體(12)，其包括渦輪殼體的部分圓柱形的壁區(qū)段(14)，所述壁區(qū)段具有內(nèi)表面(16)和外表面(20);以及 在所述壁區(qū)段中、在所述內(nèi)表面(16)上形成的導(dǎo)葉槽ロ(32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪殼體預(yù)型件(30)，其特征在于，所述導(dǎo)葉槽ロ(32)具有與最終槽ロ輪廓基本相同的鑄態(tài)槽ロ輪廓(34)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪殼體預(yù)型件(30)，其特征在于，所述鑄態(tài)本體(12)包含鑄鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪殼體預(yù)型件(30)，其特征在于，所述鑄鐵按重量計包含大約2%至大約4%的Si、大約3. 15%至大約3. 71%的C，而其余是Fe和伴隨的雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪殼體預(yù)型件(30)，其特征在于，所述鑄態(tài)本體(12)具有一定重量，并且由所述鑄態(tài)本體(12)形成的最終本體具有一定重量，并且所述鑄態(tài)本體(12)的重量和所述最終本體的重量的比率為大約O. 7或更大。
6.一種渦輪噴嘴隔板預(yù)型件(50)，包括 鑄態(tài)本體(12)，其包括渦輪噴嘴隔板(50)的部分圓柱形的壁區(qū)段(14)，所述壁區(qū)段(14)具有內(nèi)表面(16)和外表面(20);以及 從所述外表面(20)或所述內(nèi)表面(16)中的一個凸出的鑄態(tài)密封部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪噴嘴隔板預(yù)型件(50)，其特征在于，所述密封部件(52)包括從所述鑄態(tài)本體(12)的所述內(nèi)表面沿徑向向內(nèi)凸出的多個密封齒(54)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪噴嘴隔板預(yù)型件(50)，其特征在于，所述部分圓柱形的壁區(qū)段具有包括基部￠4)和兩個支腿￠6)的大體U形的輪廓(62)，所述基部￠4)具有相對的端部(68)，各個支腿從所述相対的端部￠8)中的一個沿徑向向外延伸，所述多個密封齒(60)從所述基部(64)的內(nèi)表面沿徑向向內(nèi)凸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪噴嘴隔板預(yù)型件(50)，其特征在于，所述鑄態(tài)本體(12)包含這樣的鑄鐵所述鑄鐵具有按重量計包含大約1.5%至大約3 %的Si、大約2. 71 %至大約3. 16%的C，而其余是Fe和伴隨的雜質(zhì)的成分，并且具有包含作為基質(zhì)的奧氏體和分散在所述基質(zhì)中的多個石墨球的微結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪噴嘴隔板(50)預(yù)型件，其特征在于，所述鑄態(tài)本體(12)包含這樣的鑄鐵所述鑄鐵具有按重量計包含大約2%至大約4%的Si、大約3. 15%至大約3. 71%的C，而其余是Fe和伴隨的雜質(zhì)的成分，并且具有包含作為基質(zhì)的鐵素體和珠光體的混合物和分散在所述基質(zhì)中的多個石墨球的微結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及鑄造渦輪殼體和噴嘴隔板預(yù)型件。公開了具有近凈形狀的特征的多種渦輪構(gòu)件預(yù)型件。在一個實施例中，公開了一種渦輪殼體預(yù)型件。該渦輪殼體預(yù)型件包括鑄態(tài)本體，該鑄態(tài)本體包括渦輪殼體的部分圓柱形的壁區(qū)段，壁區(qū)段具有內(nèi)表面和外表面。渦輪殼體預(yù)型件還包括在壁區(qū)段中、在內(nèi)表面上形成的沿周向延伸的導(dǎo)葉槽口。在另一個實施例中，公開了一種渦輪噴嘴隔板預(yù)型件。渦輪噴嘴隔板預(yù)型件包括鑄態(tài)本體，該鑄態(tài)本體包括渦輪噴嘴隔板的、具有內(nèi)表面和外表面的部分圓柱形的壁區(qū)段。渦輪噴嘴隔板預(yù)型件還包括從外表面或內(nèi)表面中的一個凸出的沿周向延伸的鑄態(tài)密封部件。
文檔編號F01D25/24GK102691535SQ20121009353
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者B·V·穆爾, G·A·戈勒, J·R·帕羅利尼, 樸埈永 申請人:通用電氣公司