[發明專利]用于制造渦輪機葉片的浸漬陶瓷型芯的方法

有效

• 申請號: 201380014369.1
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN104185517A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 尚塔爾·蘭洛伊斯
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: B22C3/00
• 分類號: B22C3/00;B22C9/10
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

本發明的領域是渦輪發動機，更具體地，是這些渦輪發動機的金屬葉片組件的制造。

為了制造如用于渦輪發動機的金屬葉片組件等部件，其具有帶有復雜幾何形狀的內部空腔，通常使用被稱為熔模鑄造的技術。這包括用之后可很容易除去的蠟或其他等同材料生產部件的初始模型。

制造過程開始于生產一種形成翻砂型芯并包括葉片組件的內部空腔的內部部件。然后使用注射模具進行蠟模，芯放置到注射模具內以及蠟注射到注射模具內。然后在該模型周圍形成陶瓷外殼，該外殼包括通過在幾個料漿內連續浸涂而生產的多個層。料漿由帶有膠狀礦物粘合劑以及必要時添加劑的陶瓷材料顆粒組成。

外殼模具然后脫蠟，脫蠟是一種除去形成原始蠟模型的材料的操作。在已除去該模型后，獲得了陶瓷模具，其內腔再產生葉片的所有形狀并且該模具仍封裝用于產生葉片的內部空腔的陶瓷型芯。模具然后經過高溫熱處理或“烘烤”，這賦予它必要的力學性能。

外殼模具因此準備用于通過鑄造制造金屬部件。在已經檢查了外殼模具的內部和外部完整性之后，下一步驟包括鑄造熔融金屬，其占據外殼模具內壁和芯之間的空余空間，然后固化所述金屬。最后，在已經鑄造了合金后，外殼通過抖動操作斷裂，然后經由化學處理除去了在葉片中保持封裝的陶瓷型芯以及用通過加工或拋光的精加工制造金屬部件端部。

陶瓷型芯經常遇到的問題是它們具有非常精細的幾何圖形并且在經由注蠟的過模過程中它們容易斷裂或變形。因此在制造過程結束時有必要實施加固操作。目前使用的一種方法包括使用與稀釋劑混合的樹脂填充芯的孔隙，然后聚合反應該樹脂，其然后能使其機械強度翻兩番。常用的產品是聚環氧化物樹脂，如環氧樹脂以及由混合溶劑組成的稀釋劑，如甲苯和甲醇。

這些產品的缺點是，它們通常有毒(分類為CMR，即致癌，致突變或生殖有毒的)并且它們需要由操作者實施的保護措施。除此之外，它們需要，在[法國]勞動法下，他們需要穿戴個人防護設備和對于每個操作者接觸的特定監視，以及以下的前提，抽吸系統和干燥設備符合ATEX(爆燃性空氣)命令。

已經通過專利申請GB2263658提供了一種解決方案，其建議使用水作為溶劑以及使用不同的浸漬產品，包括聚乙烯醇。它建議酒精濃度在10％的極限內，換句話說，每升水大約10克，并且認為該濃度是不被超過的極限值，因為產品然后變得太粘稠。

申請人想知道該極限并想知道更高濃度是否可進一步改進該情況，以及分析由此可出現的限制。

本發明的目的是提出一種比用于機械增強型芯的當前產品更好實施的產品，并且其符合關于保護員工的健康和安全以及保護環境的責任。

為此，本發明的主題是一種用于機械地增強在通過熔模鑄造的渦輪發動機部件制造中使用的陶瓷型芯的浸漬方法，包括在通過在水中溶解聚乙烯醇(PVAl)獲得的混合物中浸涂所述芯，隨后將所述芯浸沒在純水中并熱聚合反應，其特征在于，混合比例在每升水100到200克PVAl之間。

有利地，通過浸涂的浸漬時間在20分鐘到1小時30分鐘之間。由于其相對高的粘度，長時間對于浸漬產品是必要的，以適當地滲透所述陶瓷型芯的孔。

優選地，所述聚合反應在90℃到120℃之間的溫度發生。

更優選地，所述聚合反應在30分鐘至2小時之間的時期內發生。

本發明還涉及一種通過熔模鑄造制造帶有內部空腔的渦輪發動機葉片的方法，所述方法包括生產代表所述內部空腔的陶瓷型芯的步驟，其特征在于，它包括經由上述方法機械地增強所述芯的步驟。

在閱讀以下給出的詳細的說明性描述—本發明的實施例作為純粹說明性的和非限制性的示例給出—參考示意性附圖，將更好地理解本發明，以及其他目的，細節，特征和優點將變得更加明顯。在這些圖中：

—圖1是給出通過用根據本發明的產品浸漬葉片芯獲得的結果的表格；

—圖2和圖3是使用根據本發明的浸漬產品和使用現有技術的產品所獲得材料的兩個物理屬性的比較圖解視圖。

圖1示出了對于聚乙烯醇(PVAl)在水中的不同濃度以及對于各種制造條件(浸漬時間和烘烤時間和溫度)，從代表渦輪發動機葉片的蠟模型芯的試樣所獲得的結果。

在酒精中選定的濃度是50g/l，100g/l和200g/l以及試樣的浸漬時間范圍從20分鐘到1小時30分鐘。同時，烘烤時間和溫度范圍分別從35分鐘到1小時30分鐘，一個示例是16小時以及從90℃到172℃。需要指出的是：