JP2015527204A5 - - Google Patents

Description

タービンエンジンブレードの重量を減少させるため、とりわけこれらの冷却を可能にするために、非恒久的な模型に耐火コアを埋め込むことは一般的な方式である。このような耐火コアは、模型の材料が取り出された後、および金属が鋳造および冷却された後もシェル鋳型の内側に残り、これによって金属部品に中空容積を形成する。具体的には、後縁の良好な冷却を提供するために、その薄さが特に高温の影響を受けやすいことを考慮して、後縁用の冷却スロットを形成するように、このようなコアを後縁において模型の表面と同一平面にすることが、一般的な方式である。とは言うものの、この場所でのコアの薄さはこれを壊れやすくする。加えて、金属の鋳造および冷却の間、コアをシェル鋳型の内側の正しい位置に保持するために、その熱膨張を案内することが望ましい。この目的のため、模型は、後縁に隣接して、後縁と拡張バーとの間に模型の各側面と同一表面となる耐火コアのワニス表面を有する、案内バーを含んでもよい。これら表面上のワニスは、模型の材料と一緒にシェル鋳型から取り出されるが、この場所におけるコアの膨張をその厚さに対して直角な方向に案内するように、耐火コアとシェル鋳型との間に（数百分の１ミリメートル程度の）わずかな空隙があることを保証する。拡張バーの内側で、コアの厚さはより大きくてもよく、これによりさらに堅牢にする。

とは言うものの、後縁または拡張バーとブレードプラットフォームとの交点の鋳型空洞の形状の間の複雑さは、粒子が発生する危険性を増加させる。

本発明は、特にこれらの不都合を是正しようとするものである。具体的には本発明は、消失模型鋳造方法で模型から作成される際に、後縁または拡張バーとタービンエンジンブレードのプラットフォームとの間の交点の近傍に、望ましくない粒子が形成されるのを回避することを可能にする、模型を提供しようとするものである。

本発明の少なくとも１つの実施形態において、この目的は、模型が、プラットフォームと前記拡張バーとの間に延在してその間に自由縁を有するウェブも含むということによって、達成される。用語「ウェブ」は本文脈において、非常に細い、すなわち他の寸法よりも著しく小さい厚さの、壁を指すために使用される。とは言うもののウェブの厚さは、必ずしも拡張バーの厚さよりも小さくする必要はない。

これらの提供によって、より緩やかな後縁とプラットフォームとの間の変化を保証して、望ましくない粒子の発生源となり得る鋭角コーナーを回避することが可能である。このような模型を用いる鋳造方法に起因する鋳放しはいずれにせよ拡張バーを除去するために引き続き機械加工されなければならないので、このウェブは、追加工程を生じることなく同じ機械加工ステップにおいて除去されることが可能である。

有利なことに、ウェブの自由縁は、プラットフォームと後縁との間のみならずプラットフォームの縁においても望ましくない粒子が核形成するのを回避するように、プラットフォームの一縁から拡張バーまで延在してもよい。

望ましくない粒子が形成するのをさらに回避するために、模型は拡張バーの自由縁とウェブの自由縁との間に漸進的な変化を有してもよい。加えて、ウェブは拡張バーの厚さより小さいかまたはこれと等しい厚さであってもよく、ウェブの自由縁は横断面において丸みを帯びていてもよい。

成形するための部品が複雑な形状であるとき、それでもなおこれらは、各鋳型空洞７の中の金属の指向性凝固をより複雑にすることになる。具体的には、空洞７の鋭角コーナーは、部品を弱める望ましくない粒子の原因となる可能性がある。このような望ましくない粒子が形成するのを回避するために、この実施形態における模型１２は、鋳型空洞７の中の特定の鋭角を平滑化する、追加要素を受容する。タービンエンジンブレードを作成するためのこのような鋳造模型１２の１つは、図３および図４に示されている。このためこの鋳造模型１２は、ブレード本体１４およびブレードをタービンエンジンロータに締結するためのブレード根元１５を備える、タービンエンジンブレードの形状である。ブレード本体１４は、前縁１８および後縁１９に沿ってつながっている、吸引側１６および圧力側１７を有する。プラットフォーム２０はブレード本体１４とブレード根元１５との間にある。模型１２はまた、部品外要素、具体的には、後縁１９に隣接する拡張バー２１と、ブレード根元１５の反対の末端においてブレード本体１４を延在させる部品外セグメント２２と、を有する。この部品外セグメント２２はセレクタチャネル９に接続するためのものであり、ブレード根元１５は供給チャネル８に接続するためのものであり、シェル鋳型１の中の模型１２によって形成された鋳型空洞７の中で、溶融金属が投入の間はブレードの根元１５からブレード本体１４に向かって流れ、その指向性凝固の間は反対方向に向かって引き続き凝固するようになっている。

模型１２はまた、タービンエンジンブレードの中に空洞を形成することを目的として、耐火性の固体コア２３も有する。模型１２の各側面では、コア２３のワニス表面３１は、図５および図６に示されるように、後縁１９とバー２１との間で模型１２の表面と同一平面になっている。模型１２を浸漬およびダスティングするステップの間、スリップ含浸砂シェルは、コア２３のこれらワニス表面３１を含む、模型１２の露出表面上に形成する。模型の取り出しおよび／またはシェルの焼成の間、これらの表面３１を覆うワニスもまた除去され、これにより、コアのこれらの表面３１とシェル鋳型１の対応する内側表面との間に、通常は２００から３００分の１ミリメートルの範囲にある、わずかな空隙を残す。この場所において、この小さな空隙は、シェル鋳型１に対してコア２３がその厚さに直角に移動できるようにし、これにより金属の投入および冷却の間にコア２３の熱膨張を案内する。とは言うものの、この空隙の小さいサイズは、この場所においてコア２３とシェル鋳型１との間で溶融金属が流れるのを防止する。このため鋳放しにおいて、後縁およびバーは、鋳放しを仕上げる間にバーのその後の機械加工を容易にする間隙によって、分離される。

望ましくない粒子の形成に関して特に危険な場所は、後縁１９とプラットフォーム２０との間の交点の近傍である。複数の鋭角コーナーがこの場所に集まる可能性があり、これによって望ましくない粒子が形成する危険を増大させる。これを回避するために、図示される実施形態において、模型１２はまた、バー２１とプラットフォーム２０との間に細いウェブ２４も有する。ウェブ２４は、バー２１とプラットフォーム２０の縁２６の縁２６ａの末端との間に延在する自由縁２５を有する。ウェブ２４は、隣接するバー２１の厚さｅ２と等しいかまたはこれより小さい厚さｅ１である。ウェブ２４の高さｈ１は、部品外セグメント２２を含むブレード本体１４の実高さｈ２のおよそ半分である。図５および図６に示されるように、ウェブ２４の自由縁２５およびバー２１の外側縁２７が丸みを帯びている限り、その間の変化２８は非常に漸進的である。バー２１およびウェブ２４はいずれも、もしあれば後縁１９の曲率に続く。ウェブ２４とプラットフォーム２０との間の変化２９は、図７に示されるように、長手方向平面において丸みを帯びており、吸引側１７とプラットフォーム２０との間の変化３０の線から続いている。

このような模型から少なくとも１つのタービンエンジンブレードを作成するために使用される鋳造方法において、鋳放しのウェブおよびバーは、鋳放しを仕上げながら機械加工することによって、容易に同時に除去されることが可能である。これにより、ウェブ２４を有していない模型において必要とされるよりも多くの機械加工工程を実行する必要性を伴わずに、きれいな部品を得ることを可能にする。