KR100686658B1 - 인베스트먼트 주조 - Google Patents

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KR100686658B1
KR100686658B1 KR1020050057416A KR20050057416A KR100686658B1 KR 100686658 B1 KR100686658 B1 KR 100686658B1 KR 1020050057416 A KR1020050057416 A KR 1020050057416A KR 20050057416 A KR20050057416 A KR 20050057416A KR 100686658 B1 KR100686658 B1 KR 100686658B1
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로버트 엘. 멤멘
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유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

인베스트먼트 주조 패턴은 제1 요소로부터 돌출하는 제1 코어의 제1 부분을 남기도록 제1 코어를 성형 다이의 제1 요소에 설치함으로써 형성된다. 설치 후에, 상기 제1 부분이 공급 코어에 접촉하고 절곡되도록 제1 요소는 상기 성형 다이의 제2 요소 및 공급 코어와 조립된다. 재료는 제1 코어 및 공급 코어 위에 적어도 부분적으로 성형된다.
인베스트먼트 주조, 내화성 금속, 세라믹, 공급 코어, 주조 패턴, 가스 터빈

Description

인베스트먼트 주조 {INVESTMENT CASTING}
도1은 내화성 금속 코어(RMC)의 도면.
도2는 도1의 RMC의 정면도.
도3은 도1의 RMC의 단부도.
도4는 코어 조립체를 왁스 성형하기 위한 다이의 단면도.
도5는 도4의 다이 내에 성형된 패턴의 에어포일의 단면도.
도6은 도5의 전구체로부터의 쉘 형성 패턴의 단면도.
도7은 도6의 쉘 형성 패턴으로부터 형성된 쉘 내의 주조 금속의 단면도.
도8은 도7의 주조 금속에 의해 형성된 부품의 단면도.
도9는 다른 RMC의 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20, 200: 내화성 금속 코어(RMC)
22, 220: 척주
24: 살
58: 다이
60: 제1 반부
62: 제2 반부
70: 공급 코어
92: 재료
본 발명은 인베스트먼트 주조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인베스트먼트 주조 주형을 인베스트먼트 형성하기 위한 코어 포함 패턴의 형성에 관한 것이다.
인베스트먼트 주조는 복잡한 외형을 갖는 금속 부품, 특히 중공 부품을 형성하기 위해 통상적으로 사용되는 기술이며, 초합금 가스 터빈 엔진 부품의 제작에 사용된다.
가스 터빈 엔진은 항공기 추진, 전력 생성, 선박 추진 및 펌프에 널리 사용된다. 가스 터빈 적용예에서, 효율이 주요 목표이다. 향상된 가스 터빈 엔진 효율은 고온에서 작동함으로써 얻어질 수 있지만, 터빈 섹션에서의 현재의 작동 온도는 터빈 부품에 사용된 초합금 재료의 용융점을 초과한다. 따라서, 공기 냉각을 제공하는 것이 통례이다. 전형적으로 냉각될 터빈 부품 내의 통로를 통해 엔진의 압축기 섹션으로부터 비교적 차가운 공기를 유동시킴으로써 냉각이 제공된다. 이러한 냉각은 엔진 효율에 있어 관련 비용을 수반한다. 따라서, 향상된 비 냉각을 제공하여 주어진 양의 냉각 공기로부터 얻어지는 냉각 이득의 양을 최대화하려는 강한 요구가 있다. 이는 미세하고 정밀하게 위치된 냉각 통로 섹션을 사용함으로 써 얻어질 수 있다.
블레이드, 베인, 시일, 연소기 및 다른 부품 등의 내부 냉각 터빈 엔진 부품의 인베스트먼트 주조는 잘 개발된 분야이다. 예시적인 공정에서, 주형은 각각이 주조될 부품에 대체로 대응하는 형상을 갖는 하나 이상의 주형 공동을 갖도록 준비된다. 주형을 준비하기 위한 예시적인 공정은 부품의 하나 이상의 왁스 패턴을 사용하는 것을 포함한다. 패턴은 부품들 내의 냉각 통로의 포지티브(positive)에 대체로 대응하는 세라믹 코어 위에 왁스를 성형함으로써 형성된다. 쉘 형성 공정에서, 세라믹 쉘은 잘 공지된 방식으로 하나 이상의 이러한 패턴 둘레에 형성된다. 왁스는 예컨대 오토클레이브(autoclave) 내에서의 용융 등에 의해 제거될 수 있다. 쉘은 쉘을 경화시키도록 소성될 수 있다. 이는 냉각 통로를 형성하는 세라믹 코어(들)를 포함하는 하나 이상의 부품 형성 구획을 갖는 쉘을 포함하는 주형을 남긴다. 그 다음, 용융된 합금이 주형에 도입되어 부품(들)을 주조할 수 있다. 합금을 냉각 및 고화시킬 때, 쉘과 코어는 성형된 부품(들)으로부터 기계 및/또는 화학적으로 제거될 수 있다. 그 다음, 부품(들)은 하나 이상의 단계에서 가공 및/또는 처리될 수 있다.
세라믹 코어 자체는 세라믹 파우더와 교결 재료의 혼합물을 경화된 금속 다이 내로 주입하여 성형함으로써 형성될 수 있다. 다이로부터 제거된 후에, 미가공 코어는 교결제(binder)를 제거하도록 열적으로 후처리되고 세라믹 파우더를 함께 소결하도록 소성된다. 더욱 미세한 냉각 특징부로의 추세는 코어 제조 기술에 부담을 주고 있다. 미세한 특징부를 형성하는 코어는 제조하기 곤란하고, 그리고/또는 제조되더라도 깨어지기 쉬울 수 있다.
다양한 후주조 기술이 전통적으로 미세한 특징부를 형성하는데 사용되었다. 가장 기본적인 기술은 종래의 드릴 가공이다. 다른 것으로는 레이저 드릴 가공이 있다. 전기 방전 가공 또는 전자 방전 가공(EDM)도 적용되었다. 예컨대, 냉각 구멍 열의 가공시, 형성될 구멍에 대해 상보적인 형상을 갖는 치를 구비한 빗 형상의 EDM 전극을 사용하는 것이 공지되어 있다. 다양한 EDM 기술, 전극 및 구멍 형상은 올슨(Olsson)의 미국 특허 제3,604,884호, 사이덴스틱(Sidenstick)의 미국 특허 제4,197,443호, 크로스(Cross) 등의 미국 특허 제4,819,325호, 크로스 등의 미국 특허 제4,922,076호, 무어(Moore) 등의 미국 특허 제5,382,133호, 뱅크스(Banks) 등의 미국 특허 제5,605,639호, 아담스키(Adamski) 등의 미국 특허 제5,637,239호에 도시되어 있다. 이러한 EDM 기술에 의해 생성된 구멍 형상은 전극 삽입 압박부에 의해 제한된다.
공통으로 양도되어 공동 계류중인 새(Shah) 등의 미국 특허 제6,637,500호는 세라믹 및 내화성 금속 코어 조합의 예시적인 사용을 개시한다. 일반적으로, 이러한 조합으로, 세라믹 코어(들)는 트렁크 통로와 같은 큰 내부 특징부를 제공하는 한편, 내화성 금속 코어(들)는 출구 통로와 같은 미세한 특징부를 제공한다. 다중 세라믹 코어를 사용하는 경우와 같이, 세라믹 코어와 내화성 금속 코어를 조립하고 왁스 오버몰딩 동안에 이들의 공간적인 관계를 유지하는 데에는 많은 곤란함이 있다. 이러한 관계를 유지하는 것에 실패하면 잠재적으로 불만족스러운 부품 내부 특징부를 생성할 수 있다. 미세한 내화성 금속 코어를 세라믹 코어에 조립하는 것 이 곤란할 수 있다. 조립되면, 정렬을 유지하기 곤란할 수 있다. 내화성 금속 코어는 오버몰딩 다이의 조립 동안에 또는 취급 동안에 손상될 수 있다. 적절한 다이 조립체를 보장하고 주입된 패턴을 해제하는 것은 다이의 복잡성(예컨대, 다양한 RMC를 수납하는 많은 수의 별도의 다이 부분 및 별도의 당김 방향)을 요구할 수 있다.
RMC의 발전과는 별도로, 패턴 주형 및 결과적인 쉘 내에 세라믹 코어를 위치 결정하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 카카블레(Caccavale) 등의 미국 특허 제5,296,308호는 패턴 왁스를 오버몰딩하기 위해 다이 내에 세라믹 코어를 위치 결정하도록 세라믹 코어의 공급 부분으로 단일하게 형성된 소형의 돌기를 사용하는 것을 개시한다.
그러나, 코어 조립 기술에 있어 더욱 개선의 여지가 남아있다.
본 발명의 일 태양은 인베스트먼트 주조 패턴을 형성하기 위한 방법을 포함한다. 제1 코어는 제1 요소로부터 돌출하는 제1 코어의 제1 부분을 남기도록 성형 다이의 제1 요소에 설치된다. 설치 후에, 제1 부분이 공급 코어에 접촉하고 절곡되도록 제1 요소는 성형 다이의 제2 요소 및 공급 코어와 조립된다. 재료는 제1 코어 및 공급 코어 위에 적어도 부분적으로 성형된다.
다양한 구현예에서, 조립은 성형 다이에 대한 공급 코어의 배향을 적어도 부분적으로 유지하도록 제1 코어와 공급 코어 사이에 맞물리게 하는 것을 포함할 수 있다. 제2 코어는 제2 요소로부터 돌출하는 제2 코어의 제1 부분을 남기도록 제2 요소에 설치될 수 있다. 제2 코어는 제1 요소로부터 돌출하는 제2 코어의 제1 부분을 남기도록 제1 요소에 설치될 수 있다. 제1 코어는 척주와 척주로부터 연장하는 복수의 살을 가질 수 있다. 제1 코어는 주요 중량 부분으로 하나 이상의 세라믹 재료 및/또는 내화성 금속을 포함할 수 있다. 재료는 주요 중량 부분으로 하나 이상의 왁스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 인베스트먼트 주조 주형을 형성하기 위한 방법을 포함한다. 인베스트먼트 주조 패턴은 전술된 바와 같이 형성될 수 있다. 하나 이상의 코팅 층이 패턴에 도포될 수 있다. 재료는 코팅 층에 의해 형성된 쉘 내에 제1 코어와 공급 코어를 남기도록 사실상 제거될 수 있다. 방법은 가스 터빈 엔진 에어포일 요소 주형을 제작하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 인베스트먼트 주조하기 위한 방법을 포함한다. 인베스트먼트 주조 주형은 전술된 바와 같이 형성된다. 용융 금속은 인베스트먼트 주조 주형에 도입된다. 용융 금속은 고화되는 것이 허용된다. 인베스트먼트 주조 주형은 파괴식으로 제거된다. 방법은 가스 터빈 엔진 부품을 제작하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 인베스트먼트 주조 패턴을 형성하기 위한 부품을 포함하다. 부품은 척주와, 척주로부터 연장하는 복수의 살을 포함한다.
다양한 구현예에서, 척주와 살은 단일하게 형성되며, 선택적으로 코팅된 내화성 금속계 재료를 필수적으로 포함할 수 있다. 살은 제1 구역 위에서 비교적 넓은 단면의 기단 루트로부터 적어도 비교적 작은 단면의 중간 위치로 테이퍼진다. 살은 제1 구역의 말단측에서 제2 구역(44) 위에서 덜 테이퍼질 수 있다. 척주는 일체식으로 형성된 스프링 요소를 가질 수 있다. 적어도 6개의 살이 있을 수 있다. 척주는 부품 질량의 적어도 90 %를 제공할 수 있다. 살은 길이가 적어도 5 mm일 수 있다. 척주는 척주를 다이 내로 삽입하기 위한 삽입 방향을 형성할 수 있다. 살은 상기 삽입 방향에 평행하며 벗어나게 연장할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세 사항은 첨부 도면과 이하의 설명에서 나열된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 설명, 도면 및 특허청구범위로부터 명백할 것이다.
다양한 도면에서 동일한 도면 부호 및 명칭은 동일한 요소를 지시한다.
도1은 내화성 금속 기판과, 선택적으로 코팅(예컨대, 세라믹)을 포함할 수 있는 예시적인 내화성 금속 코어(RMC; 20)를 도시한다. 예시적인 RMC 기판 재료는 Mo, Nb, Ta 및 W 단독 또는 이들의 조합 및 원소 형태, 합금, 금속간 화합물 등을 포함한다. RMC(20)는 예컨대 EDM 빗 전극(EDM comb electrode)을 형성하는데 사용되는 다양한 제조 기술 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 기판은 내화성 금속 잉곳으로부터 밀링하거나 또는 내화성 금속 시트를 스탬핑 및 절곡하거나 또는 다중 시트를 사용하여 축적함으로써 형성될 수 있다. 그 다음, 기판은 (예컨대 궁극적으로 용융된 금속에 접촉할 영역에 제한된 코팅 또는 완전한 세라믹 코팅으로) 코팅될 수 있다. 예시적인 RMC(20)는 하나의 가능한 일반적인 형상의 예시로서 의도된다. 더욱 간단하고 더욱 복잡한 형상을 포함하는 다른 형상이 가능하다. 코어 전구체는 척주(spine) 및 살(tine)과, 전구체로부터 분리되는 개별 코어를 갖도록 제조될 수 있으며, 개별 코어 각각이 하나 이상의 살을 갖는다. 하나 내지 여러 개의 살을 갖는 개별 코어는 예컨대 격리된 구멍 또는 그 작은 그룹만이 요구될 때 또는 직선으로부터 엇갈린 다양한 형상/크기, 다양한 간격 등의 구멍이 요구될 때 유용할 수 있다.
예시적인 RMC(20)는 등 또는 척주(22) 및 이로부터 연장되는 치(teeth) 또는 살(24)의 열을 갖는 빗 형상일 수 있다. 척주(22)는 제1 및 제2 단부(26, 28) 사이에서 연장되며(도2) 내측 및 외측 표면(30, 32)을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 치(24)는 내측 표면(30)으로부터 연장된다. 치의 예시적인 개수는 4 내지 20개이며, 더욱 엄밀하게는 6 내지 12개이다. 예시적인 척주는 일반적으로 똑바른 평행 육면체의 일부로서 형성되어 2개의 추가적인 표면 또는 면(34, 36)을 갖는다. 예시적인 구현예에서, 면(34)은 기수측 면이고 면(36)은 기미측 면이다.[기수 및 기미는 RMC(20)를 사용하여 주조될 예시적인 에어포일에서 일반적으로 상류 및 하류 위치에 대응한다.] 예시적인 치(24) 각각은 내측 표면(30)의 기단 루트(38)로부터 말단 팁(40)으로 연장된다. 예시적인 치 각각은 중간 접합부(46)에서 만나는 기단부(42)와 말단부(44)를 갖는다. 예시적인 말단부(44)는 비교적 일정한 단면적과 형상(예컨대, 원형 또는 둥근 정사각형)이며, 길이(L1)를 갖는 중간축(500)을 따라 연장된다. 기단부(42)는 일반적으로 기단부 측에서 발산하는 단면적이며 중간축(502)과 특성 길이(L2)를 갖는다. 기단부는 일반적으로 (예컨대, 말단부의 형상으로부터 둥근 주요 코너를 갖는 삼각형과 같은 기미측/하류 발산 형상으로 전이하는) 비교적 일정하지 않은 단면 형상일 수 있다. 그러나, 말단부는 일정하지 않은 형상을 가질 수 있고 기단부는 일정한 형상을 가질 수 있다. 이와 달리, 전체 살은 일정한 단면을 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 치간 피치(L3)는 인접 치의 팁 분리 거리로서 정의된다. 피치는 치의 길이 및 단면 형상 및 치수에서와 같이 일정하거나 변할 수 있다. 예컨대, 이들 파라미터는 요구되는 냉각 분포를 제공하도록 변할 수 있다. 치의 어레이는 전체 길이(L4)를 갖는다. 살은 전체 길이(L5), 두께(T) 및 주요 높이(H)를 갖는다. 이들 파라미터는 경제적인 인자의 관점에서 요구되는 치/구멍 분포를 허용하도록 선택될 수 있다.(예컨대, 각각이 적은 수의 치를 갖는 많은 RMC보다 하나의 RMC가 많은 치를 갖는 것이 노동력 절약에서 더욱 경제적일 것이다.) 예시적은 척주는 (예컨대, 척주의 나머지부로부터 절결 및 절곡된) 외측 표면(32)의 주요부 위에서 연장되는 한 쌍의 아치형 스프링 탭(50)을 갖는다.
예시적인 실시예에서, 말단부(44)는 측면에서 보면 외측 표면(32)과 직교할 수 있는 방향(504)에 대해 각도(θ1)(도3)로, 전방에서 보면 각도(θ2)(도2)로 연장될 수 있다. 유사하게, 말단부 및 기단부는 이들 방향에서 보면 서로로부터 각도(θ3, θ4)에 있을 수 있다. θ1 내지 θ4는 각각의 치에 대해 동일할 필요는 없다.
도4는 제1 및 제2 반부(60, 62)를 갖는 패턴 형성 다이(58)의 구획(56) 내에 그 척주(22)와 함께 위치 결정된 많은 이러한 RMC(20)를 도시한다. 구획은 연관된 척주가 정밀하게 배향되고 위치 결정되도록 하는 형상 및 치수일 수 있다. 예시적인 다이 반부는 금속 또는 (예컨대, 에폭시계) 합성물로 형성된다. 다이 반부는 분할 접합부(508)를 따라 만나도록 조립된 것이 도시된다. 다이 반부는 왁스를 공극(66) 내에 도입하기 위한 통로(64)를 포함할 수 있고, RMC 각각의 방향(504)에 대응할 수 있는 당김 방향(510)을 따라 결합 및 분리될 수 있다.
또한, 도4는 주조될 부품(예컨대, 터빈 블레이드 또는 베인)의 에어포일 내에 3개의 날개길이 크기의 공급 통로를 형성하기 위한 [예컨대, 웨브(75)에 의해 결합된] 부분(72, 73, 74)을 갖는 세라믹 공급 코어(70)를 도시한다. 다른 공급 코어는 내화성 금속 또는 세라믹/내화성 조합 또는 조립체 등의 다른 재료로 제조될 수 있다. 다이는 패턴 에어포일의 흡입 및 압력 측 표면을 형성하기 위한 표면(76, 78)을 포함한다. 내측 표면(30)은 유리하게는 연관된 표면(76 또는 78)에 일반적으로 대응하는 형상 및 각도이다. 그러나, 척주의 일부는 (살에 의해 형성된 관통 구멍의 출구를 연결하는 중공 슬롯으로 주조 부분을 궁극적으로 형성하도록) 연관된 표면의 다른 연속적인 커브를 넘어 돌출할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 팁(40)은 공급 코어에 접촉되고 공급 코어의 위치 결정을 돕는다. 많은 다른 조립 기술이 가능하다. 예컨대, RMC는 연관된 다이 반부 내에 위치될 수 있고, 그 다음 공급 코어가 하강되어 하반부(예컨대, 62)의 RMC와 함께 위치 및 맞물린다. 그 후, 상반부는 당김 방향(510)을 따라 전이부를 거쳐 결합될 수 있어서, 연관된 RMC가 공급 코어와 맞물리게 된다. 또한, 다른 형태의 다른 RMC도 주형 조립 공정 동안에 설치될 수 있거나 또는 공급 코어에 예비 설치 될 수 있다. 팁은 (이하에 설명되는 바와 같이) 왁스 성형 또는 그 후에 공급 코어를 위치 결정하는 것을 돕도록 주형 조립 공정 동안에 약간 탄성적으로 절곡될 수 있다. 절곡은 팁(40)을 공급 코어와 접촉하게 편의시키도록 구획(56)의 기부(80)와의 스프링 탭(50)의 협동에 의해 유지될 수 있다. 선택적으로, 공급 코어(70)는 공급 코어에 대한 팁 위치 결정을 개선할 수 있는 팁(40)을 수용하기 위한 리세스를 가질 수 있다.
도5는 왁스(92)의 성형 및 다이(58)로부터의 패턴의 제거 후의 패턴(90)을 도시한다. 패턴은 선단 에지(98)와 후단 에지(100) 사이에서 연장되는 흡입 및 압력 측 표면(94, 96)을 특징으로 하는 외부 표면을 갖는다. 유리하게는, RMC와 공급 코어(70)의 상대적인 위치 결정 및 맞물림을 유지하기 위해 왁스가 충분히 강하도록 왁스 성형 공정 동안의 RMC의 변형/절곡은 충분히 낮다.
임의의 다른 준비(예컨대, 트리밍, 패칭 등) 후에, 쉘을 형성하기 위해 도포된 다중 층의 세라믹 슬러리/벽토 코팅(120)(도6)과, (예컨대, 고정구의 상부판과 하부판 사이에 왁스 용착을 통해) 쉘 형성 고정구에 패턴이 조립될 수 있다. RMC 몸체부(22)는 쉘(120) 내에 매립된다. 코팅이 건조된 후, (예컨대, 증기 오토클레이브 내에서) 왁스 제거 공정은 쉘 내에 RMC(20) 및 공급 코어(70)를 남기며 패턴으로부터 왁스를 제거할 수 있다. 이러한 코어 및 쉘 조립체는 쉘을 경화시키도록 소성될 수 있다. 그 다음, (예컨대, 니켈계 또는 코발트계 초합금 부품을 형성하기 위한) 용융된 주조 재료(130)(도7)는 코어 조립체와 쉘 사이의 공간을 채우도록 쉘에 도입될 수 있다. 왁스 제거, 소성 및/또는 주조 재료 도입 및 냉각 동안에, RMC(70)는 공급 코어(70)의 요구되는 위치/배향을 유지하는 것을 돕는 것을 계속할 수 있다.
주조 재료의 고화 후에, 쉘(120)은 파괴식으로 제거(예컨대, 충격 장치 및/또는 화학적 침지 공정을 통해 이탈)될 수 있고, RMC와 공급 코어는 부품 전구체(예컨대, 거친 또는 미완성 부품)(140)(도8)를 형성하도록 주조 금속으로부터 (예컨대, 화학적 침지 장치를 통해) 파괴식으로 제거될 수 있다. 그 후, 전구체는 가공, (예컨대, 열적, 기계적 또는 화학적) 처리 및 코팅(예컨대, 금속 환경 코팅/접합 코팅 및/또는 세라믹 내열 코팅)되어 최종 부품을 형성한다.
또한, 도8은 RMC 치에 의해 형성된 방출 냉각 통로를 도시한다. 통로 각각은 치 말단부에 의해 형성된 작은 단면의 상류 계량부(150)와, 치 기단부에 의해 형성된 하류 확산부(152)를 갖는다. 이러한 부분은 본 분야에 공지되거나 또는 개발된 형상 및 치수를 가질 수 있다. 예컨대, 뒤틀리거나 또는 적어도 국부적으로 하류쪽으로 단면이 감소하거나 또는 회선 형태이며 아치형(예컨대, 일정하지 않은 곡률 반경) 종방향 섹션을 갖는 통로가 형성될 수 있는데, 이는 드릴 가공 또는 EDM을 통해 형성될 수 없다.
예시적인 전체 살 길이는 부품 외부 표면에 대한 전체 살 각도 및 부품의 벽 두께에 따라 0.5 내지 13 mm, 더욱 엄밀하게는 3.0 내지 7.0 mm이다. 도시된 기본적인 통로/살 구성에 대해, 예시적인 살 말단 축(및 이에 따른 통로 계량부)은 부품 외부 표면으로부터 15 내지 90 °, 더욱 엄밀하게는 20 내지 40 °벗어나 있다. 계량부의 예시적인 단면적은 0.03 내지 0.8 mm2이다. 계량부의 예시적인 최대 횡단 치수는 0.2 내지 1.0 mm이다.
다른 실시예에서, 살 중 하나 이상은 주조 부품 내의 교차 통로를 형성하도록 서로 교차할 수 있다. 도9는 시트 저장부로부터 스탬핑 및 절곡될 수 있는 다른 RMC(200)를 도시한다. RMC(200)는 일반적으로 상류 단부(204)로부터 하류 단부(206)로 연장되며 제1 및 제2 횡단부(208, 210)를 갖는 일반적으로 평평한 주 몸체부(202)를 갖는다. 상류 단부(204)에서, 주 몸체부는 주 몸체부(202)의 궁극적인 제거에 의해 형성된 주조 부품 내의 사행 통로 시스템에 대한 입구를 형성하기 위해 많은 돌기(212)를 갖는다. 각각의 돌기(212)는 주 몸체부에 평행하며 각도가 벗어나게 연장되며 공급 코어 내의 상보적인 포켓 내에 수용될 수 있는 공급 코어 맞물림부(214)와 연속적이다.
척주(220)는 하류 단부(206)에 인접하여 형성된다. 개구(222)는 척주(220)의 기단부와 몸체(202)의 하류부를 차단한다. 개구는 미국 특허 제6,705,831호에 개시된 출구 슬롯과 유사한 방식으로 출구 슬롯들 사이에 온전한 주조부를 궁극적으로 형성한다. 패턴 형성 전에, 척주(220)는 패턴 형성 다이의 상보적인 구획 내에 위치 결정될 수 있고, 다이 조립 동안에 연관된 공급 코어(들)에 절곡되어 맞물릴 수 있다.
이상의 내용은 예비 존재하는 패턴(코어 조합 및 왁스 형상)의 제조시 구현될 수 있거나 또는 아직 설계되지 않은 신규한 패턴을 생성할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예가 설명되었다. 그러나, 본 발명의 기술사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 될 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 제조되는 특별한 부품의 상세 사항은 임의의 특별한 구현예의 상세 사항에 영향을 주거나 또는 규정할 수 있다. 따라서, RMC 대신에 작거나 그리고/또는 미세한 특징부를 갖는 세라믹 또는 다른 코어를 포함하는 다른 코어 조합이 사용될 수 있다. 따라서, 다른 실시예는 이하의 특허청구범위 내에 있다.
상기 구성에 따르면, 코어 조립 기술을 더욱 개선할 수 있다.

Claims (25)

  1. 인베스트먼트 주조 패턴을 형성하기 위한 방법이며,
    제1 요소로부터 돌출하는 제1 코어의 제1 부분(24; 202)을 남기도록 제1 코어(20; 200)를 성형 다이(58)의 제1 요소(60; 62)에 설치하는 단계와,
    상기 설치 후에, 상기 제1 부분이 공급 코어에 접촉하고 절곡되도록 제1 요소를 상기 성형 다이의 제2 요소(62; 60) 및 공급 코어(70)와 조립하는 단계와,
    제1 코어 및 공급 코어 위에 전체적으로 또는 부분적으로 재료(92)를 성형하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조립하는 단계는 성형 다이에 대한 공급 코어의 배향을 전적으로 또는 부분적으로 유지하도록 제1 코어와 공급 코어 사이에 맞물림을 제공하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제2 요소로부터 돌출하는 제2 코어의 제1 부분을 남기도록 제2 코어를 제2 요소에 설치하는 것을 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 요소로부터 돌출하는 제2 코어의 제1 부분을 남기도록 제2 코어를 제1 요소에 설치하는 것을 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 척주(22; 220)와 척주로부터 연장하는 복수의 살(24; 202)을 갖는 상기 제1 코어를 제공하는 것을 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 척주(220)와 척주로부터 연장하는 몸체를 갖는 상기 제1 코어(200)를 제공하는 것을 더 포함하며, 몸체는 복수의 교차 사행 회로를 형성하는 형상인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 코어는 하나 이상의 내화성 금속을 50 중량% 이상 포함하며, 상기 공급 코어는 하나 이상의 세라믹 금속을 50 중량% 이상 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 공급 코어는 하나 이상의 내화성 금속을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 재료는 하나 이상의 왁스를 50 중량% 이상 포함하는 방법.
  10. 인베스트먼트 주조 주형을 형성하기 위한 방법이며,
    제1항에 따른 인베스트먼트 주조 패턴(90)을 형성하는 단계와,
    상기 패턴에 하나 이상의 코팅 층(120)을 도포하는 단계와,
    코팅 층(120)에 의해 형성된 쉘 내에 제1 코어와 공급 코어를 남기도록 재료(92)를 사실상 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 가스 터빈 엔진 에어포일 요소 주형을 제작하는데 사용되는 방법.
  12. 인베스트먼트 주조하기 위한 방법이며,
    제10항에 따른 인베스트먼트 주조 주형을 형성하는 단계와,
    용융 금속(130)을 인베스트먼트 주조 주형에 도입하는 단계와,
    용융 금속이 고화되게 허용하는 단계와,
    인베스트먼트 주조 주형을 파괴식으로 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 가스 터빈 엔진 부품(140)을 제작하는데 사용되는 방법.
  14. 인베스트먼트 주조 패턴을 형성하기 위한 부품이며,
    척주와,
    척주로부터 연장하는 복수의 살을 포함하는 부품.
  15. 제14항에 있어서, 척주와 복수의 살은 단일하게 형성되며, 선택적으로 코팅된 내화성 금속계 재료를 필수적으로 포함하는 부품.
  16. 제14항에 있어서, 살(24)은 넓은 단면의 기단 루트(38)로부터 좁은 단면의 중간 위치(46)로 테이퍼지는 부품.
  17. 제14항에 있어서, 살(24)은 교차하지 않는 부품.
  18. 제14항에 있어서, 살(208)들 중 2개 이상이 서로 교차하는 부품.
  19. 제14항에 있어서, 살은 제1 구역(42) 위에서 넓은 단면의 기단 루트(38)로부터 좁은 단면의 중간 위치(46)로 테이퍼지며, 살은 제1 구역의 말단측에서 제2 구역(44) 위에서 덜 테이퍼진 부품.
  20. 제14항에 있어서, 척주(22)는 일체식으로 형성된 스프링 요소(50)를 갖는 부품.
  21. 제14항에 있어서, 살의 개수는 6개 이상인 부품.
  22. 제14항에 있어서, 척주가 부품 질량의 90 % 이상인 부품.
  23. 제14항에 있어서, 살은 길이가 5 mm 이상인 부품.
  24. 제14항에 있어서, 척주는 척주를 다이 내로 삽입하기 위한 삽입 방향을 형성하며, 살은 상기 삽입 방향에 평행하며 벗어나게 연장하는 부품.
  25. 제14항에 있어서, 살은 일정하지 않은 간격에 있으며, 살 중 하나 이상은 살 중 다른 하나 이상에 평행하며 벗어나게 연장되는 부품.
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