專利名稱：用于為鑄造進行準備的工藝的制作方法
技術領域：
本文公開的主題涉及用于為鑄造進行準備的工藝。
背景技術：
一般通過立體光刻(SLA)工藝、直接金屬激光燒結(DMLS)工藝和選擇性激光燒結(SLS)工藝中的任一個或多個來形成鑄造構件。SLA工藝是在形成部件時一次一層地使用紫外線(UV)激光來固化樹脂的附加制造工藝。在細節(jié)重要的情況下，SLA模型對于裝配和功能研究可為特別精確的，并且SLA模型可用作用于鑄造硅樹脂和合成材料加工以及多種其它模制技術的主要型式。在DMLS工藝中，激光會將單獨的部件層熔化在一起，以形成具有良好的表面光潔度和高水平的細節(jié)精度的部件。SLS工藝使用激光一層一層地燒結粉狀尼龍材料，以產(chǎn)生耐久的實心物體?？墒褂脽Y原型來測試幾乎所有的應用，包括使用實際 工程材料的功能性原型。這些部件展現(xiàn)出非常高的耐久性、熱撓度，并且貼切地表現(xiàn)了制造材料的物理屬性。不管這些工藝提供的優(yōu)點如何，問題仍然存在。例如，制造出來的SLA硬件具有有限的內部特征。事實上，在大多數(shù)情況下，內部腔體幾何構造在復雜性和精度上是非常有限的。與此同時，DMLS和SLS工藝可為非常昂貴的。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于為鑄造進行準備的工藝，并且其包括形成限定內部的鑄造構件，內部具有復雜的和/或不規(guī)則的形狀；將非固體材料引入到鑄造構件內部中，并且使非固體材料凝固而形成內殼；在鑄造構件的周圍形成外殼；以及從內殼和外殼之間移除鑄造構件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于為鑄造進行準備的工藝，并且其包括形成限定呈燃氣輪機發(fā)動機構件的形狀的內部的鑄造構件；將非固體材料引入到鑄造構件內部中，以填充鑄造構件內部；使非固體材料凝固而形成反映燃氣輪機發(fā)動機構件的內部形狀的內殼；在鑄造構件的周圍形成反映燃氣輪機發(fā)動機構件的外部形狀的外殼；以及從內殼和外殼之間移除鑄造構件。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于為鑄造燃氣輪機發(fā)動機渦旋噴嘴或旋流器進行準備的工藝，并且其包括用立體光刻法構建塑性鑄造構件，該塑性鑄造構件限定呈燃氣輪機發(fā)動機渦旋噴嘴或旋流器的形狀的內部；將非固體材料引入到鑄造構件內部中，以填充鑄造構件內部；使非固體材料凝固而形成反映燃氣輪機發(fā)動機渦旋噴嘴或旋流器的內部形狀的內殼；在鑄造構件的周圍形成反映燃氣輪機發(fā)動機渦旋噴嘴或旋流器的外部形狀的外殼；以及從內殼和外殼之間移除鑄造構件。根據(jù)結合附圖得到的以下描述，這些和其它優(yōu)點與特征將變得更加顯而易見。


在說明書的結論部分處的權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)結合附圖得到的以下詳細描述，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是鑄造構件的形成的橫截面示意圖；圖2是將非固體材料引入到鑄造構件的內部中的橫截面示意圖；圖3是已經(jīng)凝固而形成內殼的非固體材料的橫截面示意圖；圖4是外殼的形成的橫截面示意圖；以及圖5是從內殼和外殼之間移除鑄造構件的橫截面示意圖。詳細描述參照附圖以實例的方式來闡明本發(fā)明的實施例，以及優(yōu)點與特征。
部件列表10 鑄造構件20 內部21 內部腔體30 非固體材料40 內殼50 外殼
具體實施例方式參照圖1-5，提供了一種用于為鑄造進行準備的工藝，以形成例如燃氣輪機發(fā)動機的旋流器或渦旋噴嘴構件。該工藝可用來產(chǎn)生具有復雜的內部幾何構造的、用于進行實驗室測試評價的生產(chǎn)渦旋噴嘴/旋流器，而不需要陶瓷芯體和包模生產(chǎn)加工的費用。有限的生產(chǎn)量還可利用這個概念來減少部件成本和研制周期。如圖I中顯示的那樣，該工藝包括形成限定內部20的鑄造構件10，內部20具有復雜的和/或不規(guī)則的形狀，例如旋流器或渦旋噴嘴構件的形狀或任何其它期望的類似地復雜的/不規(guī)則的形狀。雖然本文描述的工藝可應用于形成具有任何復雜度的任何形狀的構件，但是內部20可具有帶有內部腔體21和/或其它不規(guī)則的特征的特別復雜的形狀，如關于旋流器或渦旋噴嘴構件的情況那樣。根據(jù)各種實施例，形成鑄造構件10可包括立體光刻(SLA)工藝、直接金屬激光燒結(DMLS)工藝和選擇性激光燒結(SLS)工藝中的任一個或多個。鑄造構件10可包含塑性材料或另一種類似類型的材料。如圖2中顯示的那樣，然后將非固體材料30引入到鑄造構件內部20中，以填充鑄造構件內部20，以及具體而言，填充內部腔體21和/或其它不規(guī)則的特征。非固體材料30可包括陶瓷漿料和陶瓷粉中的任一個或多個。例如可通過將非固體材料30注入到鑄造構件內部20中來實現(xiàn)引入操作真空輔助注入法，由此非固體材料30被拉入或壓入到鑄造構件內部20中；以及/或者填塞法，由此非固體材料30被推入到鑄造構件內部20中。圖2的引入操作繼續(xù)直到鑄造構件內部20充滿非固體材料30，并且可通過各種額外的操作來促進引入操作。例如，在引入操作期間和在引入操作之后，鑄造構件10可繞著其縱向軸線旋轉，從而通過離心力來推動內部腔體21和/或其它不規(guī)則的特征的填充。在非固體材料為陶瓷漿料的情況下，旋轉可為特別有用的。另外，可使鑄造構件10振動，在非固體材料30被粉碎的情況下振動是特別有用。
如圖3中顯示的那樣，非固體材料凝固而形成匹配包括內部腔體21和/或其它不規(guī)則的特征的鑄造構件內部20的形狀的內殼40。照這樣，內殼40還可基本匹配被產(chǎn)生的部件的內部形狀。根據(jù)非固體材料30的類型，可用各種方式來實現(xiàn)凝固。例如，如果非固體材料30是陶瓷漿料，則凝固可包括使陶瓷漿料熱固化/干固化，以形成陶瓷內殼40。如圖4中顯示的那樣，然后在鑄造構件10的周圍形成外殼50，使其具有基本類似于鑄造構件10的外表面的形狀和大小。照這樣，外殼50可具有還基本類似于被產(chǎn)生的部件的形狀和大小的形狀和大小?？赏ㄟ^熔模鑄造或其它類似的鑄造工藝來實現(xiàn)外殼50的形成。因此,夕卜殼50可聯(lián)接到內殼40上,或者外殼50可與內殼40分開。如圖5中顯示的那樣，例如通過燃燒鑄造構件10的材料，以及從內殼40和外殼50之間沖洗掉燃料所產(chǎn)生的殘余的灰/廢料，來從內殼40和外殼50之間移除鑄造構件10的材料。內殼40和外殼50因而形成作為帶殼的且?guī)沾尚倔w的原型的成品構件，其準備好 例如用于熔模鑄造金屬澆注。雖然結合僅有限數(shù)量的實施例來詳細描述本發(fā)明，但是應當容易地理解，本發(fā)明不限于這樣公開的實施例。相反，可修改本發(fā)明，以結合此前未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相當?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，但是要理解，本發(fā)明的各方面可包括所描述的實施例中的僅一些。因此，本發(fā)明不應視為由前述描述限制，而是僅由所附權利要求的范圍限制。
權利要求
1.一種用于為鑄造進行準備的工藝，包括 形成限定內部(20)的鑄造構件(10)，所述內部(20)具有復雜的和/或不規(guī)則的形狀； 將非固體材料(30)引入到所述鑄造構件內部(20)中，并且使所述非固體材料(30)凝固而形成內殼(40)； 在所述鑄造構件(10)的周圍形成外殼(50);以及 從所述內殼和外殼(40，50)之間移除所述鑄造構件(10)。
2.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述形成包括立體光刻(SLA)、直接金屬激光燒結(DMLS)和選擇性激光燒結(SLS)中的一個或多個。
3.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述鑄造構件(10)形成為燃氣輪機發(fā)動機的渦旋噴嘴構件的形狀。
4.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述鑄造構件(10)形成為燃氣輪機發(fā)動機的旋流器構件的形狀。
5.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述鑄造構件(10)包含塑性材料。
6.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述非固體材料(30)包括陶瓷漿料和陶瓷粉中的一個。
7.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述引入包括用所述非固體材料(30)填充所述鑄造構件內部(20)。
8.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述引入包括旋轉所述鑄造構件(10)和所述引入的非固體材料(30)。
9.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述形成所述外殼(50)包括熔模鑄造。
10.根據(jù)權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述移除包括 燃燒所述鑄造構件(10);以及 從所述內殼和外殼(40，50)之間沖洗掉所述燃燒產(chǎn)生的殘余的灰/廢料。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于為鑄造進行準備的工藝。提供了一種用于為鑄造進行準備的工藝，并且其包括形成限定內部(20)的鑄造構件(10)，內部(20)具有復雜的和/或不規(guī)則的形狀；將非固體材料(30)引入到鑄造構件內部(20)中，并且使非固體材料(30)凝固而形成內殼(40)；在鑄造構件(10)的周圍形成外殼(50)；以及從內殼和外殼(40，50)之間移除鑄造構件(10)。
文檔編號B22C9/04GK102756081SQ20121013830
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月26日
發(fā)明者D·M·貝利, M·J·薩利文, P·B·梅爾頓, 金冠佑 申請人:通用電氣公司