(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジン部品を形成するための鋳造システムが提供される。【解決手段】鋳造システムは第一の実施態様では、複数のフィルム冷却通路を形成するための複数の形状部１８、２０、２２、２４を有する成形耐熱金属シートであって、このシートから曲がった耐熱金属材料から形状部１８、２０、２２、２４が形成される、成形耐熱金属シートを備える。ガスタービンエンジン部品を形成するための鋳造システムは第二の実施態様では、エーロフォイル形状を有する金属壁３０と、この金属壁３０の形状に一致する形状を有しかつこの金属壁３０に隣接する耐熱金属コア３２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィルム冷却通路を形成するための複数の形状部を有する成形耐熱金属シートであって、このシートから曲がった耐熱金属材料から形状部が形成される、成形耐熱金属シートを備えることを特徴とする、ガスタービンエンジンを形成するための鋳造システム。
【請求項２】
前記耐熱金属シートは、前縁を有しており、さらに、この前縁に隣接する複数の曲がり部を有することを特徴とする請求項１記載の鋳造システム。
【請求項３】
前記耐熱金属シートは、前縁と、後縁と、これらの前縁と後縁の間の中央部と、この中央部内の複数の曲がり部とを有することを特徴とする請求項１記載の鋳造システム。
【請求項４】
前記耐熱金属シートは、モリブデンまたはモリブデン合金から形成されることを特徴とする請求項１記載の鋳造システム。
【請求項５】
前記耐熱金属シートは、タンタル、ニオブ、タングステン、これらの合金、およびこれらの混合物から成る群より選択される材料から形成されることを特徴とする請求項１記載の鋳造システム。
【請求項６】
エーロフォイル形状を有する金属壁と、この金属壁の形状に一致する形状を有しかつこの金属壁に隣接する耐熱金属コアとを備えることを特徴とする、ガスタービンエンジン部品を形成するための鋳造システム。
【請求項７】
前記耐熱金属壁は、一体に形成された複数の冷却形状部を有することを特徴とする請求項６記載の鋳造システム。
【請求項８】
前記耐熱金属コアの内部に金属構造物をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の鋳造システム。
【請求項９】
前記耐熱金属コアは、シート材料から成る二つの部材から形成され、シート材料から成るこれらの二つの部材は、複数の位置で互いに結合されることを特徴とする請求項６記載の鋳造システム。
【請求項１０】
前記耐熱金属コアは、耐熱金属から成る中実鍛造品から形成されることを特徴とする請求項６記載の鋳造システム。
【請求項１１】
前記耐熱金属コアは、モリブデン、タンタル、ニオブ、タングステン、これらの合金、およびこれらの混合物から成る群より選択される材料から形成されることを特徴とする請求項６記載の鋳造システム。
【請求項１２】
耐熱金属材料から形成された外面を有する、鋳造システムに使用するための耐熱金属コアであって、前記外面は、加圧された不活性ガス、砂、およびセラミック粉末から成る群より選択される不活性材料で満たされる内部キャビティを画成することを特徴とする耐熱金属コア。
【請求項１３】
前記外面は、複数の突出部を有することを特徴とする請求項１２記載の耐熱金属コア。
【請求項１４】
前記外面は、複数のくぼみを有することを特徴とする請求項１２記載の耐熱金属コア。
【請求項１５】
耐熱シート材料から形成されたハニカム構造物を備える、鋳造システムに使用するための耐熱金属コアであって、ハニカム構造物は、リブによって内側で支持された複数のくぼみを有することを特徴とする耐熱金属コア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造システムに使用するための耐熱金属コアに関する。
【背景技術】
【０００２】
耐熱金属コア（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｍｅｔａｌ  ｃｏｒｅ）（ＲＭＣ）は、一般に保護被覆を有するモリブデンから成る金属基材鋳造コアである。耐熱金属は、従来のセラミックコア材料より延性を与えると同時に、被覆（通常はセラミック）によって、インベストメント鋳造法のシェル焼成（ｓｈｅｌｌ  ｆｉｒｅ）工程時の酸化から耐熱金属が保護され、また、溶融金属からコアの溶解が防止される。ＲＭＣは、セラミックコアでは達成できない形状部の大きさおよび形状寸法を鋳造するのに大いに見込みがある。
【０００３】
耐熱金属コアを用いる方法の一つは、シャー（Ｓｈａｈ）らに付与された「精密インベストメント鋳造に使用するためのコア」という名称の米国特許出願公開第２００３／００７５３００号に示されており、ここで参照することによって本願に組み込まれる。
【０００４】
現在、セラミックコアと共に耐熱金属コアを用いる多数のガス通路部品の設計が検討されている。セラミックコアは、より大きな部分に使用するのに有利な多数の利点を有する。一般に、耐熱金属は、セラミックコアに取り付けられ、大きさの小さな形状部に、また延性が大きいので複雑な形状寸法に使用されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００７５３００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ブレード外側空気シール（ｂｌａｄｅ  ｏｕｔｅｒ  ａｉｒ  ｓｅａｌ）（ＢＯＡＳ）および低圧タービン（ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｒｂｉｎｅ）（ＬＰＴ）ブレードは、大きな冷却部分を必要としないかも知れないがＲＭＣ技術により与えられる冷却の向上または費用の低減の可能性から利益を得ることができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明の目的は、ＢＯＡＳ、ＬＰＴブレード、およびタービンエーロフォイルなどのガスタービンエンジン部品の鋳造に使用できる耐熱金属コアを提供することである。
【０００７】
上述の目的は、本発明の耐熱金属コアによって満足される。
【０００８】
ガスタービンエンジン部品を形成するための鋳造システムが提供される。鋳造システムは、複数のフィルム冷却通路を形成するための複数の形状部を有する成形耐熱金属シートであって、このシートから曲がった耐熱金属材料から形状部が形成される、成形耐熱金属シートを備える。
【０００９】
また、本発明は、エーロフォイル形状を有する金属壁と、この金属壁の形状に一致する形状を有しかつこの金属壁に隣接する耐熱金属コアとを備える、ガスタービンエンジン部品を形成するための鋳造システムに向けられる。
【００１０】
なおさらに、本発明は、新規な耐熱金属コア構成物に関する。一実施態様では、耐熱金属コアは、突出部またはくぼみ（ｄｉｍｐｌｅ）を有する耐熱金属バルーン（ｂａｌｌｏｏｎ）またはピロウ（ｐｉｌｌｏｗ）を備える。耐熱金属コアは、加圧された不活性ガス、砂、またはセラミック粉末で満たされる内部キャビティを有する。第二の実施態様では、耐熱金属コアは、リブまたはハニカム構造によって内側で支持された複数のくぼみを有する耐熱シート金属中空コアを備える。
【００１１】
耐熱金属コアの他の詳細、さらにはそれに付随する他の目的および利点は、以下の詳細な説明、および同様の参照符号が同様の部材を示している添付の図面に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述したように、本発明によって、ＢＯＡＳおよびＬＰＴブレードなどのタービンエンジン部品を形成するための鋳造システムが提供される。鋳造システムは、所望ならば、冷却形状部を有するガスタービンエンジン部品を提供するのに使用できる。
【００１３】
図１は、鋳造システムの第一の実施態様を例示する。この実施態様では、耐熱金属コア１０が使用される。コア１０は、モリブデン、タンタル、タングステン、ニオブ、これらの合金、およびこれらの混合物から成る群より選択される耐熱金属から成る金属シートから形成される。コア１０に使用できる材料の一つは、モリブデン−レニウム合金である。好ましくは、耐熱コア１０は、酸化物被覆などのセラミック材料で被覆される。
【００１４】
コア１０は、前縁部１２と、後縁部１４と、前縁部１２と後縁部１４の間に延びている中央部１６とを有する。コア１０は、前縁部１２の付近に複数の曲がり部１８および２０を有し得る。曲がり部１８および２０は、フィルム冷却通路を形成するのに使用される。また、コア１０は、所望ならば、さらに他のフィルム冷却通路を形成するために中央部１６に沿って複数の曲がり部２２および２４を有し得る。曲がり部の数、および曲がり部の位置は、形成されるガスタービンエンジン部品と、この部品の表面にフィルム冷却を与える必要性との関数である。
【００１５】
所望ならば、他の形状部が、コア１０を形成する金属シートのいくつかの部分を切り欠くことにより提供され得る。
【００１６】
図２をここで参照すると、鋳造システムは、ニッケル基超合金などの金属または金属合金から形成される外壁３０を含む。冷却形状部を提供するために、スキンコア３２が、耐熱材料から成るシートから形成され、壁３０の内面３４に隣接して配置される。コア３２を形成するシートは、上に列挙した耐熱材料のいずれからでも作成できる。図２から理解できるように、スキンコア３２は、外壁３０により画成される形状に一致する形状を有する。
【００１７】
冷却形状部を提供するために、スキンコア３２は、対流を増加させるのに必要な冷却通路を画成するように多数の切欠き部３６を備えることができる。所望ならば、スキンコア３２は、その外面と内面の一方または両方が、セラミック被覆で被覆され得る。
【００１８】
また、鋳造システムは、壁３０およびスキンコア３２の形状に一致する形状を有する金属製内部部材３８を含むことができる。部材３８は、当業技術内で知られる任意の適切な金属製材料によって形成できる。
【００１９】
図３をここで参照すると、鋳造システムは、タービンエンジン部品のエーロフォイル部分の形状に対応する形状を有する外壁３０を含む。図に示されるように、エーロフォイル部分の形状に対応する形状を有する耐熱金属コア３２が提供される。耐熱金属コア３２は、上に列挙した材料のいずれからでも形成できる。図から理解できるように、コア３２は、２つの位置４４およ４６において互いに結合される耐熱基材料から成る２枚のシート４０および４２によって形成され得る。溶接、接合、または機械的結合などの当業技術内で知られる任意の適切な結合技術が、シート４０と４２を互いに結合するのに使用され得る。図３のシステムでは、内部部材３８は、省くことができる。所望ならば、シート４０および４２それぞれは、その内面と外面の一方または両方をセラミック被覆で被覆することができる。
【００２０】
図４をここで参照すると、この実施態様において鋳造システムは、エーロフォイル部品の形状で成形された外壁３０と、外壁の形状に一致する形状を有する耐熱金属コア３２とを含む。上述のように、コア３２は、上に列挙した耐熱材料から作成できる。この実施態様におけるコア３２は、耐熱金属から成る中実鍛造品から形成される。所望ならば、コア３２は、その外面にセラミック被覆を有し得る。
【００２１】
図５をここで参照すると、鋳造システム内の厚いセラミックコアを、薄い壁の耐熱金属バルーンまたはピロウ構造物５０に置き換えることができる。構造物５０は、上述した耐熱金属材料のいずれからでも形成できる。構造物５０は、ダイの内部キャビティに適合されるように高圧ガス下で壁を深く引っ張りまたは膨張させることによって形成できる。形状は、加圧されたガスによって、あるいは加圧された不活性ガス、砂、またはセラミック粉末などの不活性材料で満たされた背部（ｂａｃｋ）によって支持できる。鋳造処理が終了した後に構造物５０の十分な表面が外部（ブレードの底部など）から接近可能な限り、圧縮ガスまたは充填材料は、取り出して、薄いスキンだけを浸出させるようにすることができる。所望ならば、構造物５０は、複数のくぼみと突出物５２の一方または両方を備えることができる。
【００２２】
また、図６に示すように、ハニカム構造または発泡体の周囲に耐熱金属から成る薄いフォイルを巻いて、内部キャビティと共にダイスの間でそれをプレスすることで成形することによって、ハニカム構造成形耐熱金属コア構造物６０を作成することができる。これは、耐熱金属シートを用いて波形厚紙充填材料を形成するのに相当する。各構造物は、リブまたはハニカム構造６４によって内側で支持される複数のくぼみ６２を有し得る。この方法を用いることによって、コアの浸出時間を低減することになりそうである。一旦、コア材料の体積が、コアキャビティより少なくなると、親金属に比較される酸化物の体積膨張にもかかわらず、コア材料を酸化することもできる。
【００２３】
本発明に従って、上述した目的、手段、および利点を十分に満足する耐熱金属コアが提供されたことは明らかである。本発明は、その特定の実施態様の文脈において説明したが、他の代替例、変更例、および変形例が、上述の説明を読んだ当業者には明らかとなるであろう。従って、添付の特許請求の範囲に含まれるように、これらの代替例、変更例、および変形例を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】冷却形状部を有するタービンエンジン部品を形成するための耐熱金属コアの概略図である。
【図２】冷却形状部を有するタービンエンジン部品を形成するための耐熱金属コアの第二の実施態様の概略図である。
【図３】タービンエンジン部品を形成するための二部材耐熱金属コアの概略図である。
【図４】タービンエンジン部品を形成するための中実耐熱金属鍛造品の概略図である。
【図５】バルーンまたはピロウ構造物の形態での耐熱金属コアの概略図である。
【図６】ハニカム構造形状を有する耐熱金属コアの概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０…耐熱金属コア
１２…前縁部
１４…後縁部
１６…中央部
１８、２０、２２、２４…曲がり部
３０…外壁
３２…スキンコア
３４…内面
３６…切欠き部
３８…金属製内部部材
４０、４２…シート
５０…バルーンまたはピロウ構造物
６０…ハニカム構造成形耐熱金属コア構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005118882.tif 000006
【図５】
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【図６】
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