KR20050019998A - Method of manufacturing turbine blade and injection nozzle - Google Patents

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김종하
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a turbine blade and an injection nozzle is provided to manufacture the turbine blade integrally, and to improve the accuracy of the turbine blade by making the unsintered turbine blade including the core and removing the core from the turbine blade without additional post-process. CONSTITUTION: A core is manufactured to form a hollow structure inside a turbine blade(S110), and the forming mixture is manufactured by mixing and kneading raw material powder and a binder(S120). The core is placed in a mold for forming the turbine blade(S130), and the preform is manufactured by injecting the forming mixture into the mold in which the core is placed(S140). Unsintered materials are manufactured by removing the core from the perform, and the unsintered material is sintered(S150,S160). The core is composed of polypropylene resin, polyethylene resin or acrylic resin, and the binder is composed of dioctyl phthalic acid. The core is removed by dissolving the preform with the solvent.

Description

터빈 블레이드 및 인젝션 노즐의 제작 방법{METHOD OF MANUFACTURING TURBINE BLADE AND INJECTION NOZZLE} How to make turbine blades and injection nozzles {METHOD OF MANUFACTURING TURBINE BLADE AND INJECTION NOZZLE}

본 발명은 터빈 블레이드 및 인젝션 노즐의 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중자를 이용하여 공정성이 현저히 향상된 복잡한 형상의 터빈 블레이드 및 인젝션 노즐의 제작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a turbine blade and an injection nozzle, and more particularly, to a method for manufacturing a turbine blade and an injection nozzle of a complicated shape with significantly improved processability using a core.

최근 금속, 세라믹, 또는 플라스틱 소재의 성형품은 일반 공업재료 뿐만 아니라 전자부품이나 광섬유 부품 등으로 그 사용영역이 확대되어 가고 있다. 이러한 첨단부품의 경우 높은 수준의 치수 안정성, 우수한 물성이 요구되고, 경우에 따라서는 복잡한 형상의 성형이 요구된다. Recently, molded articles of metal, ceramic, or plastic materials are being used not only for general industrial materials but also for electronic parts and optical fiber parts. Such advanced parts require high levels of dimensional stability and excellent physical properties, and in some cases, molding of complex shapes.

이러한 요구에 부응하여 최근에는 정밀정형(near net shape)이 가능한 분말사출 성형공정이 널리 적용되고 있다. 예를 들면, 분말사출 성형법에 의하면 금속 혹은 세라믹의 분말에 결합제(binder)를 첨가하여 정밀정형이 가능하다. 그러나 언더컷 등 복잡한 구조를 포함하는 제품의 경우 분말사출 성형공정을 적용하는데 문제점이 있다. 즉 언더컷을 포함하는 성형체는 사출성형방법을 사용하여 일체로 형성하는 것은 불가능하고, 일단 언더컷이 없는 성형체를 제작한 후 복잡한 기계 가공 공정을 통하여 언더컷 부를 제거하는 후 가공 과정을 추가로 수행하여야 하는 번거로움이 있다. In response to these demands, recently, powder injection molding processes capable of near net shapes have been widely applied. For example, according to the powder injection molding method, a precise molding is possible by adding a binder to a metal or ceramic powder. However, there is a problem in applying the powder injection molding process in the case of a product including a complicated structure such as undercut. That is, the molded article including the undercut cannot be integrally formed using the injection molding method, and once the molded article without the undercut is manufactured, the process of additionally performing the machining process after removing the undercut portion through a complicated machining process is required. There is a feeling.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들은 중자를 이용하여 언더컷을 포함하는 성형체를 제조하는 방법을 발명하여 이를 대한민국 특허출원 제10-2003-48986호로 출원한 바 있으며, 현재 대한민국 특허청에 계속 중이다.In order to solve this problem, the inventors of the present invention invented a method for manufacturing a molded body including an undercut by using a core and has filed it as a Korean Patent Application No. 10-2003-48986, and is currently continuing in the Republic of Korea Patent Office.

한편, 터빈의 동작유체의 환상유로(環狀流路) 내에 설치된 다수의 블레이드 배열체의 하나로 사용되는 터빈 블레이드의 경우 다양한 부가적 기능을 구비한 것이 제안되어 있으며 최근에는 이러한 부가적 기능을 효과적으로 수행하기 위하여 터빈 블레이드의 형상도 복잡화 되어가고 있다. 일 예로서 터빈 블레이드 내에 냉각용 공기 유로를 확보해서 해당 공기 유로에 흐르는 제한된 공기를 사용해서 효율이 좋고 블레이드부의 고온화를 방지하는 방법이 제안되고 있다. 이를 위해 블레이드부에 중공(中空)을 형성하거나 혹은 해당 블레이드부에 터빈 블레이드의 설치방향으로 슬릿(slit)을 형성하는 등 터빈 블레이드를 다양한 형상으로 만들어서 냉각공기를 통과시켜 냉각시키고 있다.On the other hand, in the case of a turbine blade used as one of a plurality of blade arrangements installed in an annular flow path of a turbine working fluid, it is proposed to have various additional functions, and recently, these additional functions are effectively performed. In order to achieve this, the shape of the turbine blade is also complicated. As an example, a method of securing a cooling air flow path in a turbine blade and using limited air flowing in the air flow path with high efficiency and preventing high temperature of the blade portion has been proposed. To this end, a hollow blade is formed in the blade portion, or a slit is formed in the blade portion in the installation direction of the turbine blade. The turbine blade is made into various shapes and cooled by passing through cooling air.

이를 위하여 일본공개특허 2002-129905호에서는 공기 유로용의 중공을 갖춘 터빈 블레이드를 주조에 의해 성형하고 그 후 소정의 기능을 부가하기 위해 터빈 블레이드의 플랫폼(platform)부와 생크(shank)부를 관통하여 직렬로 성형한 탠덤 홀(Tandem Hole)로 불리워지는 구멍을 드릴(drill)가공 또는 방전가공에 의해 추가로 성형하는 방법을 소개하고 있다.For this purpose, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-129905 discloses that a turbine blade having a hollow for an air flow path is formed by casting and then penetrated through a platform portion and a shank portion of the turbine blade to add a predetermined function. A method of additionally forming a hole called a tandem hole formed in series is formed by drill processing or electric discharge processing.

그러나 상술한 선행기술의 경우 터빈 블레이드의 주요한 구조는 주조에 의해 성형되기 때문에 정밀도가 확보될 수 없고 터빈 블레이드의 외주부에 있어서 각 부위의 두께에 오차가 생기기 때문에 해당 두께에 따른 열변형의 정도가 변화된다. 또한 오차가 크기 때문에 열변형 및 조성의 열화 등을 고려해서 정밀도가 높은 터빈 블레이드를 제조하는 것이 어렵게 된다. 나아가 주조 후 별도의 기계가공에 의한 추가적인 공정이 필요하고 따라서 그 만큼 제조단가가 높게 된다.However, in the above-described prior art, since the main structure of the turbine blade is molded by casting, precision cannot be secured, and an error occurs in the thickness of each portion in the outer peripheral portion of the turbine blade, so the degree of thermal deformation according to the thickness changes. do. In addition, since the error is large, it is difficult to manufacture a turbine blade with high precision in consideration of thermal deformation and deterioration of the composition. Furthermore, after casting, an additional process by a separate machining is required, and accordingly, the manufacturing cost is high.

이 외의 제조방법으로 로스트 왁스(lost wax)법도 빈번하게 사용되고 있다. 로스트 왁스법의 경우 먼저 왁스를 성형해서 이 왁스에 겔(gel) 형태의 코팅(coating)을 여러 번 행해서 주형을 만든 후 주형으로부터 왁스를 제거해서 주조용 형(型)을 만들어 여기에 용탕으로 만든 재료를 유입시키는 일련의 작업을 요한다. 이와 같이 매우 많은 시간과 노력을 요하므로 그만큼 고가로 된다.Lost wax is also frequently used as a manufacturing method. In the case of the lost wax method, a wax is first formed, and a gel coating is performed on the wax several times to form a mold, and then the wax is removed from the mold to form a casting mold. It requires a series of operations to introduce the material. This is very expensive because it takes a lot of time and effort.

한편, 자동차 연료분사용 인젝션 노즐의 경우는 미세한 구멍을 정밀(fine drill) 가공을 통해 제조하고 있으나 드릴 가공의 한계상 직경이 약 0.08mm 정도로 제한되어 있고 구멍의 각도도 마음대로 조절하는 것이 불가능하다. 최근 연소실 내에 분사되는 연료의 양을 조절하여 완전 연소를 통한 연비 향상 및 배기 가스 저감을 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으나 제조 공정이 정밀가공에 의존하고 있으므로 최적의 제품을 제조하는 데 어려움이 있다. 또한 제조단가 면에서도 정밀가공에 의존하고 있으므로 제조가격이 고가이며 홀의 크기(hole size) 및 방향(각도)을 조절하는 데에도 기술적인 한계가 있다.On the other hand, in the case of injection nozzles for automobile fuel injection, fine holes are manufactured through fine drill processing, but the diameter of the drilling process is limited to about 0.08 mm and it is impossible to adjust the angle of the holes at will. Recently, various researches for improving fuel efficiency and exhaust gas reduction through complete combustion by controlling the amount of fuel injected into a combustion chamber have been conducted, but since the manufacturing process depends on precision processing, it is difficult to manufacture an optimal product. In addition, the manufacturing cost is expensive because the manufacturing cost is dependent on the precision processing, there is a technical limitation in adjusting the hole size (hole size) and direction (angle).

상술한 바와 같은 복잡한 구조를 가지는 터빈 블레이드 및 인젝션 노즐을 제작하는 데 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들이 발명한 중자를 이용한 성형체의 제조방법(대한민국특허출원 제10-2003-48986호)을 개량하고 각 부품마다 요구되는 개별적인 특성을 만족시키는 기술로 최적화하여, 제작이 용이하고 제작된 터빈 블레이드 및 인젝션 노즐의 특성 또한 우수한 제작 방법을 개발할 필요성이 대두된다.In order to solve the problems in manufacturing the turbine blade and the injection nozzle having a complicated structure as described above, the inventors have improved the method of manufacturing a molded article using the core invented (Korea Patent Application No. 10-2003-48986) And by optimizing the technology to satisfy the individual characteristics required for each component, there is a need to develop a manufacturing method that is easy to manufacture and also excellent characteristics of the manufactured turbine blade and injection nozzle.

따라서, 본 발명의 제1 목적은 복잡한 형상의 중공구조 등을 용이하게 형성할 수 있는 터빈 블레이드의 제작 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a turbine blade manufacturing method capable of easily forming a hollow structure of a complicated shape or the like.

본 발명의 제2 목적은 다수의 연료분사구를 용이하게 형성할 수 있는 인젝션 노즐의 제작 방법을 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing an injection nozzle which can easily form a plurality of fuel injection holes.

상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터빈 블레이드 제작 방법의 일실시예에 의하면, 우선 터빈 블레이드 내부에 중공구조를 형성하기 위한 중자를 성형하고, 원료분말 및 결합제를 혼련하여 성형 혼합물을 제조한다. 이어서, 중자를 터빈 블레이드를 성형하기 위한 금형 내에 삽입하고, 성형 혼합물을 중자가 위치한 금형 내에 투입하여 예비 성형체를 제조한다. 계속하여 예비 성형체에서 중자를 제거하여 미소결체를 제조한 후, 상기 미소결체를 소결처리하여 중공구조를 가지는 터빈 블레이드를 제작한다.According to one embodiment of the turbine blade manufacturing method according to the present invention for achieving the first object of the present invention described above, first, by forming a core for forming a hollow structure inside the turbine blade, and kneading the raw powder and the binder Prepare the molding mixture. Subsequently, the core is inserted into a mold for forming the turbine blade, and the molding mixture is introduced into a mold in which the core is located to prepare a preform. Subsequently, the core is removed from the preform to produce a green body, and the green body is sintered to produce a turbine blade having a hollow structure.

상술한 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인젝션 노즐의 제작 방법의 일실시예에 의하면, 먼저 인젝션 노즐의 형성을 위한 중자를 성형하고, 인젝션 노즐의 재질로 적합한 원료분말 및 결합제를 혼련하여 성형 혼합물을 제조한다. 뒤이어 중자를 인젝션 노즐을 성형하기 위한 금형 내에 삽입하고, 성형 혼합물을 중자가 위치한 금형 내에 투입하여 예비 성형체를 제조하고, 예비 성형체에서 중자를 제거하여 미소결체를 제조한 후 미소결체를 소결처리하여 인젝션 노즐을 제작한다. According to one embodiment of the manufacturing method of the injection nozzle according to the present invention for achieving the second object of the present invention described above, first forming a core for the formation of the injection nozzle, the raw material powder and binder suitable as a material of the injection nozzle Kneading to prepare a molding mixture. Subsequently, the core is inserted into a mold for forming an injection nozzle, the molding mixture is put into a mold in which the core is located to prepare a preform, the core is removed from the preform to prepare a microstructure, and the microstructure is sintered to inject. Build the nozzle.

본 발명에 의하면, 중공 구조 등 복잡한 형상을 가지는 터빈 블레이드를 중자를 사용하여 별도의 후가공 과정을 거치지 않고 일체로 제작할 수 있게 된다. 즉 중자가 포함된 미소결 터빈 블레이드를 제작한 후 중자만을 제거하면 터빈 블레이드를 제작할 수 있기 때문에, 별도의 추가공정 및 비용이 필요하지 않고, 정밀도가 우수한 터빈 블레이드를 제작할 수 있다. According to the present invention, a turbine blade having a complicated shape such as a hollow structure can be manufactured integrally without undergoing a separate post-processing process using a core. That is, since the turbine blades can be manufactured by removing only the cores after the core turbine blade including the core is manufactured, it is possible to manufacture turbine blades with high precision without requiring any additional process and cost.

특히, 이러한 제작 방법을 이용하여 중공구조를 가지는 터빈 블레이드를 제작하면, 터빈 블레이드를 효과적으로 냉각할 수 있고, 터빈 블레이드의 경량화, 재료비 절감을 달성할 수 있다. 그리고 중공부에 입체 하니콤 구조나 리브 등 복잡한 구조 역시 중자를 이용하면 비교적 용이하게 형성할 수 있으며, 동시에 터빈 블레이드의 강도를 유지하는 것이 가능해진다. In particular, if a turbine blade having a hollow structure is manufactured using such a manufacturing method, the turbine blade can be cooled effectively, and the weight of the turbine blade and the material cost can be reduced. In addition, complex structures such as three-dimensional honeycomb structures and ribs in the hollow portion can also be formed relatively easily by using a core, and at the same time, it is possible to maintain the strength of the turbine blades.

또한 별도의 후가공에 따른 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 터빈 블레이드 사용시 문제시되는 열변형, 조성변형 등을 고려하여 터빈 블레이드의 두께를 성형하는 것이 용이하게 된다. 이러한 가공방법에 의하면, 원료분말을 구성하는 금속원소 각각이 갖고 있는, 예를 들면 내열성 등의 특유의 성질을 잃어버리지 않으면서 터빈 블레이드를 성형하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to prevent the degradation of precision due to the separate post-processing, it is easy to mold the thickness of the turbine blade in consideration of thermal deformation, compositional deformation, etc. that are a problem when using the turbine blade. According to this processing method, it is possible to mold a turbine blade without losing the characteristic properties, such as heat resistance, which each metal element which comprises a raw material powder has, for example.

또한 자동차 엔진용 인젝션 노즐의 경우도 위의 터빈 블레이드의 경우와 마찬가지로 보다 미세한 구멍을 성형단계에서 별도의 후가공 없이 제조할 수 있다. 따라서 공정의 단순화에 따른 제조경비의 절감과 아울러 드릴 가공의 한계를 극복하고 상대적으로 미세한 구멍을 성형하는 것이 가능하게 되어 완전연소에 의한 연비향상과 배기 가스 저감 효과를 기대할 수 있다.In addition, in the case of injection nozzles for automobile engines, as in the case of the turbine blades, finer holes may be manufactured without additional post-processing in the forming step. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost by simplifying the process, to overcome the limitations of the drilling process, and to form relatively fine holes, thereby improving fuel efficiency and exhaust gas reduction effect due to complete combustion.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 터빈 블레이드의 제작 방법 및 인젝션 노즐의 제작 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 터빈 블레이드 제작 방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a turbine blade and a method of manufacturing an injection nozzle according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a flowchart illustrating an embodiment of a turbine blade manufacturing method according to the present invention.

도 1을 참조하면, 터빈 블레이드 내부에 중공구조를 형성하기 위한 중자를 성형하고(S110), 성형 혼합물을 제조한다(S120). 그리고 상기 중자를 금형 내에 위치시키고(S130), 예비 성형체를 제조한다(S140). 이어서, 상기 예비 성형체에서 중자를 제거한(S150) 후, 이를 소결하여 중공구조를 가지는 터빈 블레이드를 제작한다(S160).Referring to FIG. 1, a middle core for forming a hollow structure is formed in a turbine blade (S110), and a molding mixture is manufactured (S120). And the core is placed in a mold (S130), to prepare a preform (S140). Subsequently, after removing the core from the preform (S150), it is sintered to produce a turbine blade having a hollow structure (S160).

우선 본 실시예에서는 터빈 블레이드 내부에 중공구조를 형성하기 위한 중자를 성형한다(S110). 상기 중자의 성형 과정을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 중자의 성형단계의 일 예를 설명하기 위한 중자 성형용 금형의 단면도이다. First, in the present embodiment, the core for forming a hollow structure is formed in the turbine blade (S110). The process of forming the core will be described in detail with reference to the drawings. 2 is a cross-sectional view of a mold for forming a core for explaining an example of the forming step of the core for producing a turbine blade according to FIG.

도 2를 참조하면, 성형 혼합물을 투입할 수 있는 중자 성형 혼합물 투입구(16)를 가지는 상형(14)과 상형과 함께 중자 성형부(18)를 이루는 하형(12)을 가지는 중자 성형용 금형(10)을 준비한다. 준비된 중자 성형용 금형(10)의 중자 성형 혼합물 투입구(16)를 통하여 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 또는 아크릴 수지 등의 열가소성 수지를 투입하여 압축 성형하거나 사출 성형하여 소정의 형상으로 중자를 성형한다. 중자를 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 수지, 아크릴 수지 등을 함유한 원료를 사용하여 제작하는 경우 상기 중자를 용제에 의해 용이하게 용해할 수 있다.Referring to FIG. 2, a mold for forming a core 10 having an upper mold 14 having a core molding mixture inlet 16 through which a molding mixture can be injected, and a lower mold 12 constituting the core molding unit 18 together with the upper mold Prepare. The core is molded into a predetermined shape by compression molding or injection molding by inserting a thermoplastic resin such as polypropylene resin, polyethylene resin, or acrylic resin through the core molding mixture inlet 16 of the prepared core molding die 10. When producing a core using the raw material containing polypropylene, a polyethylene resin, an acrylic resin, etc., the said core can be melt | dissolved easily with a solvent.

또한 상기 중자를 후술하는 원료분말 및 결합제(binder) 보다도 융점이 낮은 재료로 성형하는 경우에는 열에 의한 용융 외에 산화되어 가스화에 의해 중자를 용이하게 제거하는 것이 가능하며 상기 소결처리 시의 소결온도가 상기 원료분말 및 결합제의 융점 이하이면서, 동시에 중자의 융점 이상으로 온도를 설정하면 소결처리에 의해서 상기 중자만 용융되어도 제거할 수 있다.In addition, when the core is molded from a material having a lower melting point than that of a raw material powder and a binder described later, the core may be easily oxidized by gasification and removed by melting, and the sintering temperature during the sintering treatment may be If the temperature is set below the melting point of the raw material powder and the binder and at the same time above the melting point of the core, it can be removed even if only the core is melted by the sintering treatment.

도 3a는 도 2에 도시한 금형을 사용하여 제작된 중자의 일 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시한 중자를 나타내는 측면도이다. FIG. 3A is a plan view illustrating an example of a core manufactured using a mold illustrated in FIG. 2, and FIG. 3B is a side view illustrating the core illustrated in FIG. 3A.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전술한 방법에 의하여 제조된 중자(20)는 고정부(22)와 선단부(24)를 포함한다. 상기 고정부(22)는 터빈 블레이드 성형용 금형에서 중자(20)가 움직이지 않도록 고정되는 부분이고, 선단부(24)는 터빈 블레이드의 중공구조를 성형하는 부분으로 성형하고자 하는 중공구조의 형상에 따라 다양하게 변형시킬 수 있다. 3A and 3B, the core 20 manufactured by the method described above includes a fixing portion 22 and a tip portion 24. The fixing portion 22 is a portion to which the core 20 is fixed so as not to move in the turbine blade forming mold, and the tip portion 24 is a portion for forming the hollow structure of the turbine blade according to the shape of the hollow structure to be molded. Various modifications can be made.

중자의 형성과 별도로, 원료분말 및 결합제를 혼련하여 성형 혼합물을 제조한다(S120). 터빈 블레이드나 인젝션 노즐이 실제 사용시 고온 및 가혹조건에서 물성의 변화를 일으키지 않아야 하는 바, 상기 원료분말은 금속원소 Ni를 주성분으로 Cr, Al, Mo, Ti, Zr 등의 금속원소를 혼합한 초내열재료 또는 금속원소 Co를 주성분으로 Mn, Si, Cr, Ni, Fe, W, Zr, Ta 등의 금속원소를 혼합한 초내열재료를 사용한다. 그리고 상기 결합제는 예를 들면, 프탈산 디옥틸(DiOctyl Phthalate: DOP) 등을 사용한다.Apart from the formation of the core, the raw material powder and the binder are kneaded to prepare a molding mixture (S120). Turbine blades or injection nozzles should not cause changes in physical properties at high temperatures and harsh conditions in actual use. The raw material powders are made of super heat-resistant materials containing metallic elements such as Ni, Cr, Al, Mo, Ti, and Zr. A super heat-resistant material is used in which a metal element such as Mn, Si, Cr, Ni, Fe, W, Zr, Ta is mixed with the material or metal element Co as a main component. And the binder is, for example, dioctyl phthalate (DiOctyl Phthalate: DOP) and the like.

상기 결합제는 금형으로 터빈 블레이드의 형상을 성형한 미소결 터빈 블레이드를 소결처리하여 굳히기까지의 사이에 성형 후의 형상으로 유지하게 하는 역할을 한다. 나아가 결합제가 혼련된 성형 혼합물은 이후의 소결처리 시나 그 전에 결합제가 열에 의해 용융·제거되어 원료 분말만으로 이루어진 성형품을 형성하게 된다. 상기 제거처리점은 소정의 재료를 열에 의해 제거하는 경우에서는 재료의 융점을 나타내고 화학반응에 의해 제거하는 경우에는 용제에 의해 용해될 수 있는 용해점을 나타내며 재료마다 상기 제거처리점이 다른 것을 이용해서 복수의 재료 가운데 소정의 재료만을 제거한다.The binder serves to maintain the shape after the molding until the sintered and solidified microturbine blade of the shape of the turbine blade to the mold. Further, in the molding mixture in which the binder is kneaded, the binder is melted and removed by heat during or after the subsequent sintering treatment to form a molded article composed of raw material powder only. The removal treatment point indicates a melting point of the material when the predetermined material is removed by heat, and indicates a melting point that can be dissolved by a solvent when removing by a chemical reaction. Only the predetermined material is removed from the material.

계속하여, 상기 중자를 터빈 블레이드를 성형하기 위한 금형 내에 위치시키고(S130), 이어서 상기 성형 혼합물을 상기 중자가 위치한 금형 내에 투입하여 예비 성형체를 제조한다(S140). 도 4는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 예비 성형체를 제조하는 단계의 일예를 설명하기 위한 터빈 블레이드 성형용 금형(30)의 단면도이다. Subsequently, the core is placed in a mold for forming a turbine blade (S130), and then the molding mixture is introduced into a mold in which the core is located to prepare a preform (S140). 4 is a cross-sectional view of a turbine blade forming die 30 for explaining an example of a step of manufacturing a preform for manufacturing a turbine blade according to FIG. 1.

도 4를 참조하면, 상기 터빈 블레이드 성형용 금형(30)은 성형 혼합물 투입구(36)를 가지는 상형(34) 및 하형(32)를 가지고, 상형(34)과 하형(32)에 의하여 터빈 블레이드 성형부(38)가 형성된다. 상기 중자(20)의 고정부(22)는 상기 상형(34)과 하형(32)사이에 고정되고, 상기 중자(20)의 선단부(24)는 상기 터빈 블레이드 성형부(38)에 위치한다. 상기 중공이 위치한 터빈 블레이드 성형부(38)에 성형 혼합물 투입구(36)를 통하여 성형 혼합물을 투입하여 중자를 포함하는 예비 성형체를 제조한다.Referring to FIG. 4, the turbine blade forming mold 30 has an upper mold 34 and a lower mold 32 having a molding mixture inlet 36, and the turbine blade molding by the upper mold 34 and the lower mold 32. A portion 38 is formed. The fixed portion 22 of the core 20 is fixed between the upper die 34 and the lower die 32, and the tip end 24 of the core 20 is located at the turbine blade forming portion 38. The molding mixture is introduced into the turbine blade forming unit 38 in which the hollow is located, through the molding mixture inlet 36 to prepare a preform including the core.

이어서, 상기 예비 성형체에서 중자를 제거하여 미소결체를 제조한다(S150). 상기 중자(20)는 상기 예비 성형체에 삽입된 채로 용해처리 또는 열처리에 의해 제거하거나, 물리적으로 중자를 예비 성형체로부터 빼내는 것으로도 제거하는 것이 가능하다. 나아가 예비성형된 미소결 터빈 블레이드의 소정의 부위에 상기 중자의 외형 형상을 그대로 전사하는 것도 가능하다.Subsequently, the core is removed from the preform to prepare a microstructure (S150). The core 20 can be removed by dissolution treatment or heat treatment while being inserted into the preform, or by physically removing the core from the preform. Furthermore, it is also possible to transfer the external shape of the said core to the predetermined part of the preformed fine turbine blade as it is.

구체적으로, 중자(20)의 제거방법은 터빈 블레이드 및 중자의 재료를 고려하여 적절히 행한다. 중자(20)가 원료 분말 및 결합제인 DOP보다도 융점 또는 비등점이 낮은 아크릴 수지 등으로 제작된 경우 용제로 침식시키지 않아도 열에 의한 용융 또는 산화되어 기화에 의해 용이하게 제거하는 것이 가능하다. 즉, 이 경우 융점에 주목하면 아크릴 수지의 융점은 180℃, DOP의 융점은 400℃(원료 분말은 금속원소로 구성되어 있기 때문에 이들의 융점에 비교해서 융점이 매우 높다.)이다. 따라서 열에 의해 융점이 가장 낮은 아크릴 수지를 용융시켜 제거하는 것이 가능하다. 특히 후술하는 소결처리 단계의 소결처리 온도가 원료분말의 융점 이하이며 중자의 융점 이상인 경우 별도의 중자 제거과정 없이 소결처리를 통하여 중자를 용융 제거할 수 있다. 또한 혼련 원료 분말은 예를 들면 주성분의 금속원소가 Ni가 아니고 Co를 주성분으로 하는 경우에는 전과는 다른 특유의 성질을 활용하는 것도 가능하다. 이와 같이 용도에 따라 특별한 금속원소로 구성하거나 또는 구성비율을 변경하여 혼련 원료 분말을 구성하는 것도 가능하다.Specifically, the method of removing the core 20 is appropriately performed in consideration of the materials of the turbine blade and the core. When the core 20 is made of an acrylic resin having a melting point or boiling point lower than that of the raw material powder and the binder DOP, it can be easily removed by evaporation by melting or oxidizing by heat without eroding the solvent. That is, in this case, when the melting point is noted, the melting point of the acrylic resin is 180 ° C, and the melting point of the DOP is 400 ° C (since the raw material powder is composed of metal elements, the melting point is very high compared to these melting points). Accordingly, it is possible to melt and remove the acrylic resin having the lowest melting point by heat. In particular, when the sintering temperature of the sintering step described below is below the melting point of the raw material powder and above the melting point of the core powder, the core may be melted and removed through the sintering treatment without a separate core removal process. In addition, the kneaded raw material powder can utilize the characteristic peculiar to the former, for example, when the metal element of the main component is not Ni and the main component is Co. In this way, the kneaded raw material powder can be formed by using a special metal element or changing the composition ratio according to the use.

마지막으로, 상기 미소결체를 소결처리하여 중공구조를 가지는 터빈 블레이드를 제작한다(S160). 상기 미소결체를 진공 소결로에 넣고 성형 혼합물에 혼합된 파라핀 등이 용해되는 중온으로 가열처리하는 중소결 및 본래의 소결온도로 가열하는 본 소결처리를 행하여 터빈 블레이드를 완성한다. 도 5는 도 1의 방법에 의하여 제작된 터빈 블레이드를 설명하기 위한 사시도이다. Finally, the green body is sintered to manufacture a turbine blade having a hollow structure (S160). The green body is placed in a vacuum sintering furnace and subjected to main sintering to heat to medium temperature at which paraffin and the like mixed in the molding mixture are dissolved, and to the original sintering temperature to complete the turbine blade. FIG. 5 is a perspective view illustrating a turbine blade manufactured by the method of FIG. 1.

도 5를 참조하면, 터빈 블레이드(40) 하부에는 로터 디스크(rotor disk) 등의 환상(環狀, 고리모양) 유로(流路) 내에서 관계를 갖고 조립된 톱니(serration)부(42), 상기 톱니부(42)의 상부에는 칼날 모양의 플랫폼(platform)부(44), 상기 플랫폼부(44)의 상부에는 날개(blade)부(46)를 가지고, 터빈 블레이드(40)의 내부에 중공구조(48)가 형성되어 있다. Referring to FIG. 5, the lower portion of the turbine blade 40 has a serration portion 42 assembled in a relationship in an annular flow path such as a rotor disk, The upper portion of the toothed portion 42 has a blade-shaped platform (44), the upper portion of the platform portion 44 has a blade portion (blade) 46, the hollow inside the turbine blade 40 The structure 48 is formed.

또한, 상기 터빈 블레이드의 강도, 내열성 등을 향상시키기 위하여 상기 중자(20)를 변형함으로서 다양한 모양의 중공구조(48)를 형성할 수 있다. 도 6a는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 중자의 다른 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시한 중자(50)를 설명하기 위한 측면도이다.In addition, the hollow structure 48 having various shapes may be formed by modifying the core 20 to improve strength, heat resistance, and the like of the turbine blade. 6A is a plan view showing another embodiment of the core for producing a turbine blade according to FIG. 1, and FIG. 6B is a side view for explaining the core 50 shown in FIG. 6A.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 중자(50)는 선단부(54)와 고정부(52)가 일체로 성형되어 있으며, 상기 선단부(54)에는 상기 터빈 블레이드의 중공 내에 리브를 형성하기 위한 개구부(56)가 형성되어 있다. 구체적으로 예를 들면, 형성하고자 하는 리브의 개수나 크기, 위치에 대응하여 중자(50)의 길이 방향의 측면부에 두께 방향의 개구부(56)를 다수 형성한 중자를 사용함으로써 터빈 블레이드 중공 내에 다양한 형태의 리브를 형성할 수 있다. 도 7은 도 6a에 도시한 중자를 사용하여 제작한 터빈 블레이드를 설명하기 위한 사시도이다. 도 7을 참조하면, 톱니부(62), 플랫폼부(64), 날개부(66)를 가지는 터빈 블레이드(60)의 중공구조에는 상기 리브 형성용 개구부(56)를 통하여 제조된 리브(68)가 형성되어 있다. 6A and 6B, the core 50 has a tip portion 54 and a fixing portion 52 integrally formed, and the tip portion 54 has an opening for forming a rib in the hollow of the turbine blade. 56 is formed. Specifically, for example, by using a core having a plurality of openings 56 in the thickness direction in the longitudinal side surface of the core 50 corresponding to the number, size, and position of the ribs to be formed in various forms in the turbine blade hollow Can form a rib. FIG. 7 is a perspective view for explaining a turbine blade manufactured by using the core shown in FIG. 6A. FIG. Referring to FIG. 7, the hollow structure of the turbine blade 60 having the teeth 62, the platform 64, and the wings 66 is a rib 68 manufactured through the rib-forming opening 56. Is formed.

상기 형성된 리브(68)는 터빈 블레이드의 강도를 향상시키면서 중공부(공기 유로)에 대하여 리브(68)가 돌출된 형태로 되기 때문에 중공부내에 냉각기류가 유입될 때 냉각공기는 리브(68)에 바로 접촉되어서 특히 고온화 된 날개부(66)를 냉각하는 것이 가능하다. 나아가 리브(68)를 형성하는 것으로 터빈 블레이드 11의 냉각효율을 향상시키는 것도 가능하다.  Since the ribs 68 are formed in the shape of the ribs 68 protruding from the hollow portion (air flow path) while improving the strength of the turbine blade, the cooling air is introduced into the ribs 68 when the cool air flows into the hollow portion. It is possible to cool the wing portion 66 which has been brought into direct contact, in particular high temperature. Furthermore, by forming the rib 68, it is possible to improve the cooling efficiency of the turbine blade 11.

나아가 중자의 측면부를 입체 벌집형상의 하니콤(honeycomb) 구조로 성형해서 중자를 금형 내에 삽입한 터빈 블레이드의 중공부 내주면에 입체 하니콤 구조를 형성하는 것도 가능하다. 도 8a는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 중자의 또 다른 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 8b는 도 8a에 도시한 중자를 설명하기 위한 측면도이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 중자(70)는 선단부(74)와 고정부(72)가 일체로 성형되어 있으며, 상기 선단부(74)에는 상기 터빈 블레이드의 중공면에 하니콤 형상을 형성하기 위한 입체 하니콤 형상의 요철(凹凸)부(76)가 형성되어 있다. Furthermore, it is also possible to form the three-dimensional honeycomb structure on the inner peripheral surface of the hollow part of the turbine blade which inserted the core in the metal mold | die by shape | molding the side surface part of a core in a three-dimensional honeycomb structure. FIG. 8A is a plan view showing still another embodiment of the core for manufacturing a turbine blade according to FIG. 1, and FIG. 8B is a side view for explaining the core shown in FIG. 8A. 8A and 8B, the core 70 is integrally formed with the tip portion 74 and the fixing portion 72, and the tip portion 74 forms a honeycomb shape on the hollow surface of the turbine blade. The three-dimensional honeycomb-shaped uneven | corrugated part 76 for this is formed.

이 밖에도 중자의 측면에 돌출부(슬릿 홈)을 형성해서 터빈 블레이드를 블레이드부의 표면과 중공부가 슬릿 홈으로 관통된 형상으로 성형하는 것도 가능하다. 물론 이러한 형상을 조합하여 터빈 블레이드의 소정의 각 부위에 상기 리브 구조와 입체 하니콤 구조를 함께 형성하거나, 중자의 소정 부위에 관통 구멍과 입체 하니콤 구조를 조합하여 형성하는 것도 가능하다. 이를 위하여 복수의 중자를 사용할 수도 있다.In addition, it is also possible to form a protrusion (slit groove) on the side surface of the core to shape the turbine blade into a shape where the surface of the blade portion and the hollow portion penetrate through the slit groove. Of course, such a shape may be combined to form the rib structure and the three-dimensional honeycomb structure together at each predetermined portion of the turbine blade, or may be formed by combining the through hole and the three-dimensional honeycomb structure at the predetermined portion of the core. For this purpose, a plurality of middle characters may be used.

이렇게 함으로써 중공부에 의한 터빈 블레이드의 강도 저하를 방지하고, 터빈 블레이드 부의 표면온도가 고온으로 되어도 슬릿홈을 통해서 중공부 내의 냉각공기로 냉각하는 것이 가능하게 된다.In this way, the strength reduction of the turbine blades by the hollow portion is prevented, and even when the surface temperature of the turbine blade portion becomes high, it is possible to cool the cooling air in the hollow portion through the slit groove.

또한 본 발명은 중자를 이용한 인젝션 노즐의 제작 방법을 제공한다. 도 9는 본 발명의 따른 인젝션 노즐 제작 방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다. 도 9를 참조하면, 중자를 성형하고(S210), 성형 혼합물을 제조한다(S220). 그리고 상기 중자를 금형 내에 위치시키고(S230), 예비 성형체를 제조한다(S240). 이어서, 상기 예비 성형체에서 중자를 제거한(S250) 후, 이를 소결하여 예를 들면 자동차 엔진용 연료분사용 등으로 사용되는 인젝션 노즐을 제작한다(S260). 상술한 인젝션 노즐의 제작과정은 대체적으로 상기 터빈 블레이드의 제작과정과 유사하지만, 후술하는 중자의 형상 등에 있어서는 차이가 있다.In another aspect, the present invention provides a manufacturing method of the injection nozzle using the core. 9 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of manufacturing an injection nozzle according to the present invention. 9, the core is molded (S210), and a molding mixture is prepared (S220). And the core is placed in a mold (S230), to prepare a preform (S240). Subsequently, after removing the core from the preform (S250), it is sintered to produce an injection nozzle used for, for example, fuel injection for an automobile engine (S260). The manufacturing process of the injection nozzle described above is generally similar to the manufacturing process of the turbine blade, but there are differences in the shape of the core, which will be described later.

우선 인젝션 노즐 성형에 사용되는 중자를 제작한다(S210). 도 10은 도 9에 따른 인젝션 노즐 제작을 위한 중자의 일실시예를 설명하기 위한 중자(100)의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 상기 중자(100)는 연료분사구(112)를 형성하기 위한 돌출부(102)를 포함한다.First, the core used for molding the injection nozzle is manufactured (S210). 10 is a cross-sectional view of the core 100 for explaining an embodiment of the core for manufacturing the injection nozzle according to FIG. Referring to FIG. 10, the core 100 includes a protrusion 102 for forming a fuel injection port 112.

도 11a는 도 9의 방법에 따른 인젝션 노즐의 제작 방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도 11b는 도 11a에 도시한 인젝션 노즐을 A방향에서 관찰한 평면도이다. 도 11a를 참조하면, 인젝션 노즐 형성을 위한 예비 성형체(110)에는 상기 중자(100)의 돌출부(102)에 의하여 형성된 연료 분사구(112)가 형성되어 있으며, 이의 A 방향에서의 평면도인 도 11b를 참조하면, 예비 성형체(100)에 다수의 연료분사구(112)가 형성되어 있는 것을 관찰할 수 있다. 상기 돌출부(102)의 개수, 위치, 각도, 굵기를 조절함으로써 원하는 개수 및 크기의 연료분사구(112)가 형성된 인젝션 노즐을 제작할 수 있으며 특히 약 0.03㎜ 정도의 직경의 연료 분사구를 가지는 자동차 엔진용 인젝션 노즐을 용이하게 제작할 수 있다. FIG. 11A is a plan view illustrating a method of manufacturing the injection nozzle according to the method of FIG. 9, and FIG. 11B is a plan view of the injection nozzle illustrated in FIG. 11A observed in the A direction. Referring to FIG. 11A, a fuel injection hole 112 formed by the protrusion 102 of the core 100 is formed in the preform 110 for forming the injection nozzle, and FIG. 11B, which is a plan view in the A direction thereof. For reference, it can be observed that a plurality of fuel injection holes 112 are formed in the preform 100. By controlling the number, position, angle, and thickness of the protrusions 102, an injection nozzle having a fuel injection port 112 having a desired number and size can be manufactured. In particular, an injection for an automotive engine having a fuel injection hole having a diameter of about 0.03 mm is possible. A nozzle can be manufactured easily.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, an Example is for illustrating this invention and is not limited only to these.

[실시예]-터빈 블레이드의 제작EXAMPLE-Fabrication of Turbine Blades

(중자의 성형)(Molding of the middle)

우선 터빈 블레이드내에 있어서 중공부의 형상에 대응되는 형상을 갖춘 중자를 사출성형으로 성형하였다. 이를 위해 금형에 공동(cavity)로 형성하고 이것에 아크릴 수지를 사출하여 고형화하여 중자를 얻었다.First, the core having a shape corresponding to that of the hollow part in the turbine blade was molded by injection molding. To this end, a cavity was formed in a mold and an acrylic resin was injected into the mold to solidify the core.

(성형 혼합물의 제조)(Preparation of Molding Mixture)

제작되는 터빈 블레이드가 초내열재료, 경도를 갖는 등의 원하는 특성을 나타내도록(예를 들면 밀도 8.795(g/cm3), Vickers 경도(하중 10Kgf) 376 이상), Ni를 주성분으로 각종 금속분말을 혼합하는데 체적비는 Ni 72.5%, Cr 11.8%, Al 6.41%, Mo 4.52%, Ti 1.21%, Zr 0.16%로 혼합해서 원료분말을 얻었다. 원료 분말에는 DOP를 첨가해서 혼련하여 성형 혼합물을 형성하였다.Various metal powders are mixed with Ni as a main component so that the produced turbine blades exhibit desired characteristics such as ultra heat-resistant materials and hardness (for example, density 8.795 (g / cm3) and Vickers hardness (load 10 kgf) of 376 or more). The volume ratio was Ni 72.5%, Cr 11.8%, Al 6.41%, Mo 4.52%, Ti 1.21%, Zr 0.16% to obtain a raw powder. DOP was added to the raw material powder and kneaded to form a molding mixture.

(중자의 위치)(Position of the middle)

다음에 금형의 공동으로 터빈 블레이드의 외형에 대응하는 형상을 성형하고 금형의 소정의 위치에서 중자를 금형에 고정부를 고정시켰다.Next, a shape corresponding to the outer shape of the turbine blade was formed by the cavity of the mold, and the core was fixed to the mold at a predetermined position of the mold.

(예비 성형체의 제조)(Manufacture of Preformed Body)

성형 혼합물 투입구를 통해 가열된 성형 혼합물을 가압충진하여 고정화하는 것에 의해 터빈 블레이드의 예비 성형체(그린체)를 얻었다. 상기 성형 혼합물의 성형 후의 성형체로서의 미소결 터빈 블레이드의 미소결체는 금형으로부터 취출되어도 DOP를 첨가하였기 때문에 일정 크기 이상의 충격 등을 받지 않는 한 소결되지 않아도 성형 후의 형상을 유지하는 것이 가능하였다.The preform (green body) of the turbine blade was obtained by press-filling and fixing the molding mixture heated through the molding mixture inlet. The green body of the turbine blade as a green body after the molding of the molding mixture was added with DOP even when taken out from the mold, and thus it was possible to maintain the shape after the molding without being sintered unless an impact or the like exceeding a predetermined size.

(미소결체의 제조)(Preparation of Unsintered Body)

미소결체를 온도관리가 가능한 장치 내에 있는 용기 내에 넣어서 용기 내에 끓는점이 낮은 용매를 주입하여 밀폐시키고 아크릴 수지 등으로 제조된 중자의 두께 1mm에 대해서 1시간 정도 담가 중자를 완전히 침식시켜 중자 제거처리를 행하였다. 다시 말하면 도중에 용매의 침식작용이 완료되면 장치 내의 온도를 낮추어 용매를 냉각시켜 용매를 재생할 수 있었다.Put the micro-aggregation into a container in a device capable of temperature control, inject a low boiling solvent into the container, seal it, and soak for about 1 hour for 1mm thickness of the middle core made of acrylic resin. It was. In other words, when the erosion of the solvent was completed in the middle, the solvent was regenerated by lowering the temperature in the apparatus to cool the solvent.

또한 상기 용매에 의해서 DOP는 침식되지 않으며 상기 각 금속 원료분말이 갖는 특유의 성질이 없어지는 것도 아니었다. 즉, 중자제거 처리에 의해 중자만 미소결체의 외부로 완전히 제거되고 미소결체는 용매에 의해 아무 영향도 받지 않았다.In addition, DOP is not eroded by the solvent, and the specific properties of the metal raw material powders are not lost. That is, only the middle character was completely removed to the outside of the green body by the middle removal process, and the green body was not affected by the solvent at all.

(터빈 블레이드 제작)(Turbine Blade Production)

상기 제조된 미소결체를 진공 소결로에 넣고 원료 혼합물에 혼합된 파라핀 등이 용해되는 중온으로 가열처리하는 중 소결처리 및 본래의 소결온도로 가열하는 본 소결처리를 수행하였다. The prepared green body was put in a vacuum sintering furnace and subjected to a sintering treatment during heating to a medium temperature at which paraffin and the like mixed in a raw material mixture were dissolved, and a main sintering treatment for heating to the original sintering temperature.

위에 기술한 성형방법에 의해 중공부를 갖는 터빈 블레이드와 같이 통상의 중공부를 갖지 않는 터빈 블레이드에 비해서 형상이 복잡하더라도 중자의 외형 형상을 터빈 블레이드의 중공부의 형상으로 전사하는 것이 가능하기 때문에 용이하게 또한 정밀도가 좋게 터빈 블레이드를 성형하는 것이 가능하게 된다.The forming method described above makes it easy and accurate because the outer core shape of the core can be transferred to the shape of the hollow portion of the turbine blade even if the shape is more complicated than a turbine blade having no hollow portion such as a turbine blade having a hollow portion. It is possible to shape the turbine blade better.

즉, 기계가공을 필요로 하는 형상이나 통상의 기계가공으로는 가공이 불가능한 경우에도 본 실시예의 성형방법 만으로 용이하게 성형하는 것이 가능하다.That is, even in the case of a shape requiring machining or normal machining, it is possible to easily mold using only the molding method of this embodiment.

본 발명에 의하면, 중공 구조 등 복잡한 형상을 가지는 터빈 블레이드를 중자를 사용하여 별도의 후가공 과정을 거치지 않고 일체로 제작할 수 있게 된다. 즉 중자가 포함된 미소결 터빈 블레이드를 제작한 후 중자만을 제거하면 터빈 블레이드를 제작할 수 있기 때문에, 별도의 추가공정 및 비용이 필요하지 않고, 정밀도가 우수한 터빈 블레이드를 제작할 수 있다. According to the present invention, a turbine blade having a complicated shape such as a hollow structure can be manufactured integrally without undergoing a separate post-processing process using a core. That is, since the turbine blades can be manufactured by removing only the cores after the core turbine blade including the core is manufactured, it is possible to manufacture turbine blades with high precision without requiring any additional process and cost.

특히, 이러한 제작방법을 이용하여 중공구조를 가지는 터빈 블레이드를 제작하면, 터빈 블레이드를 효과적으로 냉각할 수 있고, 터빈 블레이드의 경량화, 재료비를 절감을 달성할 수 있다. 그리고 중공부에 입체 하니콤 구조나 리브 등 복잡한 구조 역시 중자를 이용하면 비교적 용이하게 형성할 수 있으며, 동시에 터빈 블레이드의 강도를 유지하는 것이 가능해진다. In particular, by manufacturing a turbine blade having a hollow structure using such a manufacturing method, it is possible to effectively cool the turbine blade, it is possible to achieve a reduction in the weight of the turbine blade, material costs. In addition, complex structures such as three-dimensional honeycomb structures and ribs in the hollow portion can also be formed relatively easily by using a core, and at the same time, it is possible to maintain the strength of the turbine blades.

또한 별도의 후가공에 따른 정밀도의 저하를 방지할 수 있고, 터빈 블레이드 사용시 문제시 되는 열변형, 조성변형 등을 고려하여 터빈 블레이드의 두께를 성형하는 것이 용이하게 된다. 이러한 가공방법에 의하면, 원료분말을 구성하는 금속원소의 각각이 갖고 있는, 예를 들면 내열성 등의 특유의 성질을 잃어버리지 않으면서 터빈 블레이드를 성형하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to prevent the deterioration of precision due to separate post-processing, and it is easy to mold the thickness of the turbine blade in consideration of thermal deformation, composition deformation, etc., which are a problem when using the turbine blade. According to this processing method, it is possible to form a turbine blade without losing the characteristic properties of each of the metal elements constituting the raw material powder, for example, heat resistance and the like.

또한 자동차 엔진용 인젝션 노즐의 경우도 위의 터빈 블레이드의 경우와 마찬가지로 보다 미세한 구멍을 성형단계에서 별도의 후가공 없이 제조할 수 있다. 따라서 공정의 단순화에 따른 제조경비의 절감과 아울러 드릴 가공의 한계를 극복하고 상대적으로 미세한 구멍을 성형하는 것이 가능하게 되어 완전연소에 의한 연비향상과 배기 가스 저감 효과를 기대할 수 있다.In addition, in the case of injection nozzles for automobile engines, as in the case of the turbine blades, finer holes may be manufactured without additional post-processing in the forming step. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost by simplifying the process, to overcome the limitations of the drilling process, and to form relatively fine holes, thereby improving fuel efficiency and exhaust gas reduction effect due to complete combustion.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

도 1은 본 발명에 의한 터빈 블레이드 제작방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flow chart illustrating an embodiment of a turbine blade manufacturing method according to the present invention.

도 2는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 중자의 성형단계의 일예를 설명하기 위한 중자 성형용 금형의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a mold for forming a core for explaining an example of the forming step of the core for producing a turbine blade according to FIG.

도 3a는 도 2에 도시한 금형을 사용하여 제작된 중자의 일 실시예를 나타내는 평면도이다.FIG. 3A is a plan view showing an embodiment of a core manufactured using a mold shown in FIG. 2. FIG.

도 3b는 도 3a에 도시한 중자를 나타내는 측면도이다,3B is a side view showing the middle core shown in FIG. 3A,

도 4는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 예비 성형체를 제조하는 단계의 일예를 설명하기 위한 터빈 블레이드 성형용 금형의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a mold for forming a turbine blade for explaining an example of a step of manufacturing a preform for manufacturing a turbine blade according to FIG. 1.

도 5는 도 1의 방법에 의하여 제작된 터빈 블레이드를 설명하기 위한 사시도이다.FIG. 5 is a perspective view illustrating a turbine blade manufactured by the method of FIG. 1.

도 6a는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 중자의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.Figure 6a is a plan view showing another embodiment of the core for manufacturing the turbine blade according to FIG.

도 6b는 도 6a에 도시한 중자를 설명하기 위한 측면도이다. FIG. 6B is a side view for explaining the middle core shown in FIG. 6A. FIG.

도 7은 도 6a에 도시한 중자를 사용하여 제작한 터빈 블레이드를 설명하기 위한 사시도이다. FIG. 7 is a perspective view for explaining a turbine blade manufactured by using the core shown in FIG. 6A. FIG.

도 8a는 도 1에 따른 터빈 블레이드 제작을 위한 중자의 또 다른 실시예를 나타내는 평면도이다. 8A is a plan view showing another embodiment of the core for manufacturing the turbine blade according to FIG.

도 8b는 도 8a에 도시한 중자를 설명하기 위한 측면도이다. FIG. 8B is a side view for explaining the middle core shown in FIG. 8A. FIG.

도 9는 본 발명의 따른 인젝션 노즐 제작방법의 일실시예를 설명하기 위한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of manufacturing an injection nozzle according to the present invention.

도 10은 도 9에 따른 인젝션 노즐 제작을 위한 중자의 일실시예를 설명하기 위한 중자의 단면도이다. 10 is a cross-sectional view of the core for explaining an embodiment of the core for manufacturing the injection nozzle according to FIG.

도 11a는 도 9의 방법에 따라 제작된 인젝션 노즐을 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 11A is a plan view illustrating an injection nozzle manufactured according to the method of FIG. 9.

도 11b는 도 11a에 도시한 인젝션 노즐을 A방향에서 관찰한 평면도이다.FIG. 11B is a plan view of the injection nozzle shown in FIG. 11A observed in the A direction. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *Brief description of the main parts of the drawing

10 : 중자 성형용 금형 12, 32 : 하형 10: middle metal mold 12, 32: lower mold

14, 34 : 상형 16 : 중자 성형 혼합물 투입구 14, 34: upper box 16: core molding mixture inlet

18 : 중자 성형부 20, 50, 70 : 중공구조 형성용 중자 18: Middle core part 20, 50, 70: Middle core for forming hollow structure

22, 52, 72 : 고정부 24, 54, 74 : 선단부22, 52, 72: fixed part 24, 54, 74: tip part

30 : 터빈 블레이드 성형용 금형 36 : 성형 혼합물 투입구30 turbine blade forming mold 36 molding mixture inlet

38 : 성형 혼합물 40, 60 : 터빈 블레이드 38: molding mixture 40, 60: turbine blade

42, 62 : 톱니부 44, 64 : 플랫폼 부 42, 62: tooth 44, 64: platform

46, 66 : 날개부 48 : 중공구조 46, 66: wing portion 48: hollow structure

56 : 리브 형성용 개구부 68 : 리브 56: opening for rib formation 68: rib

76 : 하니콤 형상의 요철부 100 : 인젝션 노즐 형성용 중자 76: honeycomb concave-convex portion 100: the core for forming the injection nozzle

102: 돌출부 110 : 예비 성형체 102: protrusion 110: preform

112: 연료 분사구112: fuel nozzle

Claims (10)

터빈 블레이드 내부에 중공구조를 형성하기 위한 중자를 성형하는 단계; Forming a core for forming a hollow structure in the turbine blade; 원료분말 및 결합제를 혼련하여 성형 혼합물을 제조하는 단계;Kneading the raw powder and the binder to prepare a molding mixture; 상기 중자를 터빈 블레이드를 성형하기 위한 금형 내에 위치시키는 단계;Positioning the core in a mold for forming a turbine blade; 상기 성형 혼합물을 상기 중자가 위치한 금형 내에 투입하여 예비성형체를 제조하는 단계;Preparing a preform by injecting the molding mixture into a mold in which the core is located; 상기 예비성형체에서 중자를 제거하여 미소결체를 제조하는 단계; 및Preparing a green body by removing the core from the preform; And 상기 미소결체를 소결처리하는 단계를 포함하는 중공구조를 가지는 터빈 블레이드의 제작방법.Method of manufacturing a turbine blade having a hollow structure comprising the step of sintering the green body. 제1 항에 있어서, 상기 중자가 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 또는 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법.The turbine blade manufacturing method according to claim 1, wherein the core is a polypropylene resin, a polyethylene resin, or an acrylic resin. 제1 항에 있어서, 상기 결합제가 프탈산 디옥틸인 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법.The method of claim 1, wherein the binder is dioctyl phthalate. 제1 항에 있어서, 상기 중자의 제거가 상기 예비 성형체를 용제로 용해하여 수행되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법. The method of manufacturing a turbine blade according to claim 1, wherein the removal of the core is performed by dissolving the preform with a solvent. 제1 항에 있어서, 상기 중자의 제거가 상기 예비 성형체를 가열하여 수행되는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법.The method of claim 1, wherein the removal of the core is performed by heating the preform. 제1 항에 있어서, 상기 중자가 상기 터빈 블레이드의 중공내에 리브를 형성하기 위한 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법.The method of manufacturing a turbine blade according to claim 1, wherein the core includes an opening for forming a rib in the hollow of the turbine blade. 제1 항에 있어서, 상기 중자가 상기 터빈 블레이드의 중공면에 하니콤 형상을 형성하기 위한 하니콤 형상의 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법. The method of manufacturing a turbine blade according to claim 1, wherein the core includes a honeycomb uneven portion for forming a honeycomb shape on the hollow surface of the turbine blade. 제1 항에 있어서, 상기 중자가 상기 터빈 블레이드의 중공면과 터빈 블레이드의 외표면을 관통하는 슬릿을 형성하기 위한 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 블레이드의 제작방법. The method of claim 1, wherein the core includes a protrusion for forming a slit penetrating the hollow surface of the turbine blade and the outer surface of the turbine blade. 중자를 성형하는 단계; Shaping the core; 원료분말 및 결합제를 혼련하여 성형 혼합물을 제조하는 단계;Kneading the raw powder and the binder to prepare a molding mixture; 상기 중자를 인젝션 노즐을 성형하기 위한 금형 내에 위치시키는 단계;Positioning the core in a mold for forming an injection nozzle; 상기 성형 혼합물을 상기 중자가 위치한 금형 내에 투입하여 예비성형체를 제조하는 단계;Preparing a preform by injecting the molding mixture into a mold in which the core is located; 상기 예비 성형체에서 중자를 제거하여 미소결체를 제조하는 단계; 및Removing the core from the preform to produce a green body; And 상기 미소결체를 소결처리하는 단계를 포함하는 인젝션 노즐의 제작방법.Method of manufacturing an injection nozzle comprising the step of sintering the green body. 제9 항에 있어서, 상기 중자가 상기 노즐에 연료 분사구을 형성하기 위한 복수의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝션 노즐의 제작방법. 10. The method of claim 9, wherein the core includes a plurality of protrusions for forming a fuel injection hole in the nozzle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190111619A (en) * 2018-03-23 2019-10-02 두산중공업 주식회사 Turbine blade forming method

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