專利名稱：用于生產(chǎn)風(fēng)力渦輪葉片的陰模的直接生產(chǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)風(fēng)カ渦輪的葉片的技術(shù)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及(a)生產(chǎn)用于鑄造風(fēng)カ渦輪葉片的陰模的方法和(b)風(fēng)カ渦輪葉片的制造方法，其中使用所述的陰摸。 此外，本發(fā)明還涉及(c)用于鑄造風(fēng)カ渦輪葉片的陰模以及(d)已通過(guò)上述制造方法和/或通過(guò)使用上述陰模生產(chǎn)的風(fēng)カ渦輪葉片。
背景技術(shù)：
用于風(fēng)カ渦輪轉(zhuǎn)子的葉片通常借助于鑄造過(guò)程被生產(chǎn)。用于新型風(fēng)カ渦輪葉片的鑄造過(guò)程包括(a)生產(chǎn)代表預(yù)計(jì)要生產(chǎn)的葉片的設(shè)計(jì)模型的陽(yáng)模，(b)生產(chǎn)代表陽(yáng)模的陰復(fù)制品的陰模，以及(c)通過(guò)將適當(dāng)葉片材料鑄造到陰模中來(lái)生產(chǎn)葉片。因而，每一歩驟必須在后一歩驟開始之前結(jié)束。在本文中，陽(yáng)模也被稱為公模具、陽(yáng)模型和/或凸模。陰模也被稱為母模具、陰模型和/或鑄模。陽(yáng)模，即凸摸，通常借助于銑削エ藝生產(chǎn)，該銑削エ藝借助于大型計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC)銑削機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而，由于材料性質(zhì)的原因，陽(yáng)模的副框架需要具有陽(yáng)模的大致幾何形狀。在副框架上，較軟的可銑削復(fù)合材料層被鋪設(shè)在較硬的可固化材料(如玻璃纖維)之間。由于陽(yáng)模具有大尺寸，因此這種銑削エ藝通常持續(xù)8至10周。需要使用CNC銑削機(jī)實(shí)現(xiàn)多道完整銑削エ藝，以便精整副框架以及陽(yáng)模的大部分最終表面。在銑削エ藝中被精整的最后ー層通常是某種形式的環(huán)氧樹脂膏。由于銑削機(jī)的銑削頭大小、所用材料硬度及銑刀長(zhǎng)度的綜合原因，陽(yáng)模表面的ー些部分必須被手動(dòng)砂磨以便精確地實(shí)現(xiàn)正確的幾何構(gòu)造。隨后形成連接陽(yáng)模的不同部件的凸緣的表面的區(qū)域必須在最高精度下被處理。一旦已經(jīng)完成銑削、砂磨和表面精整，則陽(yáng)模以單件或多件形式被運(yùn)送到將鑄造陰模的位置。為了適當(dāng)?shù)罔T造陰摸，陽(yáng)模的各個(gè)部件必須被對(duì)齊且固定到地板，這個(gè)過(guò)程對(duì)于每個(gè)陽(yáng)模而言通常占用一組工人四天時(shí)間。如果陽(yáng)模包括多個(gè)部件，則在對(duì)齊之后，必須通過(guò)手工來(lái)修復(fù)不同部件之間的連接并且修復(fù)相應(yīng)表面，這個(gè)過(guò)程通常持續(xù)數(shù)周。通常，當(dāng)在陽(yáng)模上鑄造陰模時(shí)，將需要大約12周才能準(zhǔn)備好運(yùn)輸。一旦陰模的不同部件被置于正確位置，則需要額外四天來(lái)使得部件彼此精確對(duì)齊。

發(fā)明內(nèi)容
需要以減少葉片生產(chǎn)所需時(shí)間的方式促進(jìn)風(fēng)カ渦輪葉片的生產(chǎn)。這種需求可以通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)滿足。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有利實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于生產(chǎn)用于鑄造風(fēng)カ渦輪葉片的陰模的方法。所提供的方法包括基于陰模的三維數(shù)據(jù)直接生產(chǎn)陰摸，其中為了生產(chǎn)陰模而使用銑削機(jī)。所述方法是基于如下構(gòu)思，即當(dāng)直接使用銑削機(jī)，特別是計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)銑削機(jī)吋，能夠完全省去生產(chǎn)預(yù)計(jì)要被鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片的陽(yáng)模的耗時(shí)、復(fù)雜且大成本的過(guò)程。 這意味著在不需要事先生產(chǎn)相應(yīng)陽(yáng)模的情況下直接生產(chǎn)陰摸。所述陰模生產(chǎn)方法允許直接銑削用于鑄造風(fēng)カ渦輪葉片的陰模。當(dāng)不產(chǎn)生陽(yáng)模吋，能夠顯著減少生產(chǎn)新葉片所需的時(shí)間量。能夠使用具有大型門架、大型軌道和/或大型機(jī)器人臂的CNC銑削機(jī)來(lái)直接銑削陰模或者陰模的至少ー個(gè)(多個(gè))部分。當(dāng)然，陰模應(yīng)該由一種適當(dāng)材料或不同的適當(dāng)材料制成，所述材料能夠使用所用的銑削機(jī)被機(jī)加工。應(yīng)該提到的是，用于生產(chǎn)葉片的陰?？梢园ú煌考?。這可能是必須的，這不僅是因?yàn)轱L(fēng)カ渦輪葉片是極大的物體，其具有例如高達(dá)58m的長(zhǎng)度并且在轉(zhuǎn)子的根部具有an 的寬度。陰?；蜿幠５母鞑考梢园ɑ烷]合頭。通過(guò)在鑄造過(guò)程和固化過(guò)程之后打開閉合頭，能夠從陰模容易地取出生產(chǎn)的葉片。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，陰模的至少ー個(gè)內(nèi)表面由銑削機(jī)形成。這可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即不必要由一個(gè)エ件生產(chǎn)整個(gè)陰?；蜿幠５恼麄€(gè)部件?？梢詢H在需要精確材料處理時(shí)使用產(chǎn)生非常平滑內(nèi)表面的銑削エ藝。當(dāng)然，對(duì)于陰模而言，需要在最大準(zhǔn)確性的情況下機(jī)加工限定被鑄產(chǎn)品(這里是風(fēng)カ渦輪葉片)的外表面的內(nèi)表面形狀。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，通過(guò)澆注エ藝來(lái)形成陰模的至少ー個(gè)內(nèi)表面。因而，可以通過(guò)適當(dāng)澆注材料來(lái)澆注出陰模的中間內(nèi)表面。在結(jié)束所述澆注エ藝之后，澆注材料的頂表面可以代表陰模的內(nèi)表面。澆注出中間表面會(huì)產(chǎn)生ー層澆注材料，這將提供代表陰模內(nèi)表面的特別平滑的外表面。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，通過(guò)噴涂エ藝來(lái)形成陰模的至少ー個(gè)內(nèi)表面。通過(guò)噴涂陰模的腔室，能夠在陰模的中間表面之上形成具有非常平滑頂表面的相對(duì)薄層。因而，噴涂層的外表面可以代表陰模的內(nèi)表面。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，陰模由如下材料制成，其在高達(dá)至少100°C的溫度吋、 優(yōu)選地高達(dá)至少120°C的溫度時(shí)且特別是高達(dá)至少140°C的溫度時(shí)是尺寸穩(wěn)定的。這可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即各種新的エ藝和過(guò)程可以用于生產(chǎn)用于鑄造風(fēng)力渦輪葉片的陰摸。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，該材料包括(a)可澆注環(huán)氧樹脂泡沫、(b)聚氨酯泡沫、 (c)玻璃泡沫、(d)高溫樹脂和/或(e)熱塑性材料中的至少ー種。該材料，具體是可澆注環(huán)氧樹脂泡沫，能夠被直接鑄造成塊坯形狀。因而，模具可以由多個(gè)不同塊坯構(gòu)成，所述塊坯在空間上彼此設(shè)置成由風(fēng)カ渦輪葉片形狀所限定的方式。可以具體地通過(guò)將較大形式的擠壓材料切割成適當(dāng)塊坯形狀來(lái)制造塊坯。當(dāng)使用高達(dá)大于100°C的溫度的高尺寸穩(wěn)定性的所述材料吋，能夠顯著減小塊坯中的張カ且隨后減小整個(gè)模具中的張力。通過(guò)使用適當(dāng)成形的塊坯來(lái)構(gòu)成模具，可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即能夠容易地進(jìn)行上述銑削。應(yīng)該提及的是，當(dāng)使用所述溫度穩(wěn)定的材料吋，當(dāng)模具能夠承受大于至少100°C的溫度時(shí)將可用各種不同エ藝。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于風(fēng)カ渦輪葉片的制造方法。所提供的制造方法包括(a)通過(guò)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)生產(chǎn)陰摸，以及(b)通過(guò)使用該陰模來(lái)鑄造風(fēng)カ渦輪葉片。同樣地，所述風(fēng)カ渦輪制造方法是基于如下構(gòu)思，即當(dāng)使用直接生產(chǎn)的陰模時(shí)，能夠顯著加快風(fēng)カ渦輪葉片生產(chǎn)過(guò)程。這具體的是因?yàn)槟軌蛲耆∪ビ糜谏a(chǎn)風(fēng)カ渦輪葉片的陽(yáng)模的耗時(shí)、復(fù)雜且大成本的過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，通過(guò)使用所述陰模鑄造風(fēng)カ渦輪葉片包括在該陰模中鑄造風(fēng) カ渦輪葉片。鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片可以是預(yù)計(jì)現(xiàn)實(shí)中將被用于產(chǎn)生動(dòng)カ的風(fēng)カ渦輪的葉片。可替代地，鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片可以是葉片原型，其能夠被用于測(cè)試目的。因此，如果對(duì)應(yīng)的一種或更多種測(cè)試成功的話，則原型葉片能夠用作進(jìn)ー步的風(fēng)カ渦輪轉(zhuǎn)子葉片的空間設(shè)計(jì)的模板，其中所述進(jìn)ー步的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片將在現(xiàn)實(shí)中被用于風(fēng)カ渦輪的動(dòng)カ生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，通過(guò)使用所述陰模鑄造風(fēng)カ渦輪葉片包括(a)在陰模內(nèi)鑄造風(fēng)力渦輪葉片的陽(yáng)摸，(b)使用陽(yáng)模來(lái)生產(chǎn)至少ー個(gè)其他陰模，以及(C)在所述其他陰模內(nèi)鑄造風(fēng)カ渦輪葉片。這可以意味著使用兩步鑄造過(guò)程來(lái)生產(chǎn)最終的風(fēng)カ渦輪葉片。首先，在(第一)陰模內(nèi)鑄造陽(yáng)模，該陰模已經(jīng)使用上述銑削機(jī)被直接生產(chǎn)。其次，在其他(第二)陰模內(nèi)生產(chǎn)風(fēng)力渦輪葉片，該其他陰模已經(jīng)通過(guò)使用所述陽(yáng)模以傳統(tǒng)方式被生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，制造方法還包括(a)在陰模內(nèi)鑄造原型風(fēng)カ渦輪葉片以及(b)測(cè)試鑄造的原型風(fēng)カ渦輪葉片。因而，可以在進(jìn)行陽(yáng)模的上述鑄造之前進(jìn)行原型風(fēng)カ渦輪葉片的鑄造以及對(duì)鑄造的原型風(fēng)カ渦輪葉片的測(cè)試。優(yōu)選地，僅在測(cè)試過(guò)程得到了肯定結(jié)果時(shí)進(jìn)行陽(yáng)模的鑄造。這可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即僅在對(duì)應(yīng)的原型上進(jìn)行的ー個(gè)(多個(gè))測(cè)試表明預(yù)計(jì)將被生產(chǎn)的風(fēng)カ渦輪葉片適于實(shí)用時(shí)才生產(chǎn)風(fēng)カ渦輪葉片。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于鑄造風(fēng)カ渦輪葉片的陰模。所提供的陰模包括具有一表面的材料，該表面已經(jīng)基于陰模的三維數(shù)據(jù)由銑削機(jī)直接生產(chǎn)。所述陰模是基于如下構(gòu)思，即當(dāng)直接使用銑削機(jī)，具體是CNC銑削機(jī)吋，能夠完全省去用于生產(chǎn)風(fēng)カ渦輪葉片的陽(yáng)模的耗時(shí)、復(fù)雜且大成本的過(guò)程。優(yōu)選地，已經(jīng)通過(guò)銑削機(jī)形成了陰模的至少ー個(gè)內(nèi)表面。因此，陰模的內(nèi)表面是相對(duì)軟的表面，不過(guò)其硬至能夠相應(yīng)地由銑削機(jī)銑削處理。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，陰模還包括(a)提供陰模的基本形狀的框架，(b)在框架上形成的玻璃纖維材料，以及(c)在玻璃纖維材料上形成的合成材料。其中，已經(jīng)銑削了合成材料的表面?？蚣芸梢杂山饘俨牧现瞥苫蛘呖梢园ń饘俨牧??？蚣芸梢詾殛幠Ｌ峁┛煽康臋C(jī)械支撐。玻璃纖維材料可以是玻璃纖維層，其形成在框架上或上方。玻璃纖維材料可以向整個(gè)結(jié)構(gòu)提供大剛度以致風(fēng)力渦輪葉片能夠形成非常復(fù)雜的幾何形狀。此外，玻璃纖維層可以導(dǎo)致如下的積極事實(shí)，即陰模將能夠承受更多數(shù)量的鑄件。合成材料可以是相對(duì)軟的材料，具體地相對(duì)玻璃纖維材料相對(duì)較軟。不過(guò)，如上文已經(jīng)指出的，相對(duì)軟的合成材料必須具有一定硬度以允許通過(guò)銑削來(lái)處理該合成材料。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，合成材料包括環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂材料可以是高密度和/或高溫環(huán)氧樹脂泡沫。環(huán)氧樹脂材料可以具有在100kg/m3至1000kg/m3之間的密度。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂材料是具有在250kg/m3至600kg/m3 之間的密度的泡沫或膏。這可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即這樣的環(huán)氧樹脂泡沫是當(dāng)前可商用獲得的。根據(jù)本發(fā)明的又ー實(shí)施例，合成材料包括多個(gè)環(huán)氧樹脂層。具體地，形成于彼此之上的多個(gè)環(huán)氧樹脂層可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即它們代表了對(duì)陰模內(nèi)表面的密封。這可以防止?jié)駳膺M(jìn)入陰模的壁或覆層中。因此，能夠有效地避免陰模由于濕氣導(dǎo)致的不期望的收縮或膨脹。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，陰模還包括在合成材料之上形成的表面層。其中，表面層包括由(a)半永久性脫模劑、(b)特氟龍和(c)例如聚丙烯或任意其他熱塑性材料的塑料袋材料構(gòu)成的組中的至少ー種。上述表面層可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即在鑄造過(guò)程中，陰模和鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片(原型的實(shí)際葉片)彼此分離。因此，在陰模和鑄件之間不存在直接接觸以致不需要制備陰模的特殊內(nèi)表面。上述表面層還可以提供如下優(yōu)點(diǎn)，即在已經(jīng)完成鑄造之后，能夠從陰模容易地去除鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片。與已知脫模劑相比，半永久性脫模劑具有如下優(yōu)點(diǎn)，即其至少對(duì)于ー些鑄件將保持在陰模內(nèi)或在陰模的內(nèi)表面上。因此，在必須添加新的半永久性脫模劑來(lái)代替同時(shí)已經(jīng)被消耗的半永久性脫模劑之前能夠制造多個(gè)鑄件。在此方面，應(yīng)該提及的是，在表面層的頂部上當(dāng)然可以施加常用脫模劑。這種脫模劑可以進(jìn)ー步導(dǎo)致在最終鑄造過(guò)程之后，能夠從陰模容易地去除鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片。表面層可以例如借助于例如特氟龍的涂層噴涂和/或粉末涂覆被施加在合成材料上來(lái)代表模具表面。涂覆模具所用的噴涂材料可以在正確的溫度被熔融到鑄件。應(yīng)該提及的是，也可以使用其他適當(dāng)材料來(lái)涂覆模具。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，框架由如下材料制成，其在高達(dá)至少100°C的溫度吋、優(yōu)選地高達(dá)至少120°C的溫度時(shí)且特別是高達(dá)至少140°C的溫度時(shí)是尺寸穩(wěn)定的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供風(fēng)カ渦輪葉片。已經(jīng)(a)通過(guò)執(zhí)行上述制造方法和/ 或(b)通過(guò)使用上述陰模，生產(chǎn)了所提供的風(fēng)カ渦輪葉片。應(yīng)該注意到，已經(jīng)參考不同主題描述了本發(fā)明的實(shí)施例。具體而言，已經(jīng)參考方法權(quán)利要求描述了ー些實(shí)施例，而參考產(chǎn)品權(quán)利要求描述了另一些實(shí)施例。不過(guò)，除非另有提示，否則本領(lǐng)域的技術(shù)人員將從上述和下述描述中得出，除了屬于ー種主題類型的特征的任意組合之外，涉及不同主題的特征之間的任意組合，具體是方法權(quán)利要求的特征和產(chǎn)品權(quán)利要求的特征之間的任意組合，也被認(rèn)為被本申請(qǐng)所公開。從之后描述的實(shí)施例示例可以顯而易見到本發(fā)明的上述方面和其他方面，并且參考實(shí)施例示例解釋了各方面。此后，將參考實(shí)施例的示例更加具體地描述本發(fā)明，不過(guò)本發(fā)明不限于這些示例。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陰模的截面圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的陰模的截面圖。
具體實(shí)施例方式附圖中的圖示是示意性的。應(yīng)該注意，在不同附圖中，類似或相同元件具有對(duì)應(yīng)附圖標(biāo)記僅首位不同的附圖標(biāo)記。圖1示出了陰模100的截面圖。陰模包括框架結(jié)構(gòu)110，其由金屬制成并且已經(jīng)具有陰模100的基本形狀。在框架110頂部上或在框架110之上，形成玻璃纖維層120。玻璃纖維層120包括能夠承受在鑄造過(guò)程期間可能產(chǎn)生的高溫的復(fù)合材料。在玻璃纖維層120 頂部上或在玻璃纖維層120之上，形成環(huán)氧樹脂泡沫130。根據(jù)這里描述的實(shí)施例，環(huán)氧樹脂泡沫130是高密度的高溫環(huán)氧樹脂泡沫。例如，能夠使用具有250kg/m3或600kg/m3密度的商售環(huán)氧樹脂泡沫。在環(huán)氧樹脂泡沫130上已經(jīng)進(jìn)行了表面精整140。根據(jù)這里描述的實(shí)施例，已經(jīng)通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹脂泡沫130的精密銑削處理實(shí)現(xiàn)了表面精整140。應(yīng)該提及的是，任選地，可以在表面精整140之下或代替表面精整140引入ー個(gè)或多個(gè)環(huán)氧樹脂層。這種環(huán)氧樹脂層可以為陰模提供密封。這可以防止?jié)駳膺M(jìn)入陰模。因而， 能夠有效地避免陰模由于濕氣所導(dǎo)致的不希望的收縮或膨脹。還應(yīng)該提及的是，在表面精整上或在(代替表面精整的)環(huán)氧樹脂泡沫上，可以施加半永久性脫模劑，其至少對(duì)于ー些鑄件將保留在陰模內(nèi)和/或在陰模的內(nèi)表面上。如上文已經(jīng)提到的，半永久性脫模劑可以允許在必須添加新的半永久性脫模劑來(lái)代替同時(shí)已經(jīng)被消耗的半永久性脫模劑之前能夠制造多個(gè)鑄件。半永久性脫模劑可以例如是水基半永久性脫模劑或者是基于溶劑的半永久性脫模劑。優(yōu)選地使用水基半永久性脫模劑，這是因?yàn)槠涫菬o(wú)毒的并且/或者可以在不需要特殊處理器械的情況下允許容易地處理。此外，還應(yīng)該提及的是，在表面精整上或代替表面精整，可以形成特氟龍層或塑料袋材料，例如聚丙烯。根據(jù)這里描述的實(shí)施例，環(huán)氧樹脂泡沫130在澆注エ藝中已經(jīng)被施加到陰模100 的框架110。在這樣的澆注エ藝中，環(huán)氧樹脂泡沫130能夠被簡(jiǎn)單地澆注遍布玻璃纖維層 120直到到達(dá)所需表面高度。可替代地，為了節(jié)省材料和銑削成本，能夠制造用于環(huán)氧樹脂泡沫的臨時(shí)模具。被預(yù)鑄造成正確高度的小型環(huán)氧樹脂泡沫塊坯能夠被膠粘到玻璃纖維層上。之后環(huán)氧樹脂泡沫被澆注到表面上并且之后被例如聚丙烯的剛硬且柔性的材料覆蓋。之后，泡沫膨脹到正確高度并且能夠去除陰模的柔性部分。在下文中，將提到可能用來(lái)實(shí)現(xiàn)陰模的平滑內(nèi)表面的一些處理方法 (a)在不同涂層之間能夠砂磨一個(gè)或多個(gè)噴涂的環(huán)氧樹脂層。(b)能夠手動(dòng)碾軋且能夠通過(guò)硅整平工具來(lái)分布環(huán)氧樹脂層。( c )通過(guò)使用噴涂凝膠來(lái)涂覆內(nèi)表面。如上所述，在這個(gè)平滑內(nèi)表面的頂部上，可以施加半永久性脫模劑且隨后任選地施加特氟龍層。用于實(shí)現(xiàn)陰模的平滑內(nèi)表面的另ー方法是直接在環(huán)氧樹脂泡沫的頂部上簡(jiǎn)單地使用“塑料袋”?？梢酝ㄟ^(guò)聚丙烯或ー些其他熱塑材料的連續(xù)片材來(lái)實(shí)現(xiàn)“塑料袋方法”，其中該連續(xù)片材被置于陰模的內(nèi)表面上。在這種情況下，在陰模和鑄件(即鑄造的風(fēng)カ渦輪葉片)之間不存在直接接觸以致不需要特殊的表面處理。
在下文中，將描述(工作性描述)用于實(shí)現(xiàn)陰模100的可能過(guò)程
在第一歩中，框架110被制備成具有如下表面，該表面近似具有與最終陰模相同的形狀減去環(huán)氧樹脂泡沫130和玻璃纖維層120的預(yù)期厚度。在第二步中，玻璃纖維層120被添加到框架110的頂部上。在第三步中，環(huán)氧樹脂泡沫130被澆注到玻璃纖維層120上。澆注エ藝能夠持續(xù)到到達(dá)所需泡沫厚度?？商娲兀軌蚪柚谂R時(shí)陽(yáng)模實(shí)現(xiàn)澆注以便產(chǎn)生非常均勻的厚度。在第四步中，環(huán)氧樹脂泡沫130被銑削成正確的最終形狀。圖2以截面圖示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的陰模200。根據(jù)圖1所示的陰模100， 陽(yáng)模200也包括(金屬)框架210、在框架210上形成的玻璃纖維層220和在玻璃纖維層220 上形成的環(huán)氧樹脂泡沫230。與圖1所示的陰模100相比，陽(yáng)模200還額外地包括在環(huán)氧樹脂泡沫230上形成的另ー玻璃纖維層222以及在所述另ー玻璃纖維層222上形成的另ー環(huán)氧樹脂泡沫232。 在所述另ー環(huán)氧樹脂泡沫232上已經(jīng)進(jìn)行了表面精整M0。在下文中，將描述(工作性描述)用于實(shí)現(xiàn)陰模200的可能過(guò)程。因此，參考陰模 200的上述給定工作性描述的第一、第二和第三歩，其同樣被執(zhí)行以便生產(chǎn)陰模200。在用于實(shí)現(xiàn)陰模200的這三步之后，進(jìn)行第四歩，其中另ー玻璃纖維層222被添加到環(huán)氧樹脂泡沫230的頂部上。這個(gè)另一玻璃纖維層222使得結(jié)構(gòu)具有更大剛性以便能夠處理風(fēng)力渦輪葉片的更具挑戰(zhàn)性的幾何構(gòu)造或形狀。此外，由于提供了所述另ー玻璃纖維層222，最終陰模200將能夠承受更多數(shù)量的鑄件。在被執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)陰模200的第五步中， 添加另ー環(huán)氧樹脂泡沫232。根據(jù)這里描述的實(shí)施例，另ー環(huán)氧樹脂泡沫232比環(huán)氧樹脂泡沫230更薄。此外，另ー環(huán)氧樹脂泡沫232可以被命名為環(huán)氧樹脂層。最后，在第六步中， 完成對(duì)環(huán)氧樹脂泡沫232的最終銑削。因而，實(shí)現(xiàn)表面精整M0。根據(jù)未在附圖中示出的本發(fā)明的另ー實(shí)施例，陰模包括材料的下述序列
1.呈陰?；拘螤畹慕饘倏蚣?br> 2.高溫玻璃纖維層
3.高溫環(huán)氧樹脂泡沫
4.在所述環(huán)氧樹脂泡沫上的被銑削表面
5.高溫玻璃纖維層
6.高密度高溫環(huán)氧樹脂泡沫
7.用于密封所述表面的一個(gè)或多個(gè)環(huán)氧樹脂層
8.半永久性脫模劑
9.任選特氟龍層
因此，材料層7、8和9可以被指定成表面精整。通過(guò)使用使得形成陽(yáng)模(相應(yīng)地凸摸)的傳統(tǒng)過(guò)程變得多余的被直接銑削的陰模， 新的風(fēng)カ渦輪葉片能夠以傳統(tǒng)地生產(chǎn)風(fēng)カ渦輪葉片(的原型)所需時(shí)間的近似一半被鑄造且能夠被制備以便測(cè)試。在被直接銑削的陰模中鑄造葉片產(chǎn)生更加匹配最初構(gòu)造的模具幾何構(gòu)造。此外， 與陽(yáng)模相比，能夠更加精確地銑削陰模的角度，這是因?yàn)?，銑削機(jī)的銑削頭具有更大的余隙。這導(dǎo)致更少地手動(dòng)精整陰模的幾何構(gòu)造。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，使用環(huán)氧樹脂泡沫作為陰模的內(nèi)表面，其通過(guò)銑削機(jī)來(lái)制備。能夠使用250kg/m3和600kg/m3的商售環(huán)氧樹脂泡沫。由CNC機(jī)器直接銑削的環(huán)氧樹脂泡沫復(fù)合陰模可以產(chǎn)生下述改進(jìn)
(a)陰?？梢允歉邷仃幠＃淠軌虺惺軅鹘y(tǒng)生產(chǎn)的陰模所能承受溫度的近似兩倍。(b)通過(guò)重建包括3D數(shù)據(jù)的文件可重復(fù)地精確生產(chǎn)被直接生產(chǎn)的陰摸。(c)與用于生產(chǎn)陰模的傳統(tǒng)エ藝相比，陰模的所述單步生產(chǎn)過(guò)程節(jié)省時(shí)間和金錢。(d)不需要陽(yáng)模的特殊存儲(chǔ)。(e)所述陰模的所有部件均抗潮濕。(f)能夠僅使用少量原料將被直接生產(chǎn)的陰模實(shí)現(xiàn)為具有簡(jiǎn)化的復(fù)合層。(g)在固化過(guò)程中，具體地如果使用上述材料則在陰模中僅產(chǎn)生非常小的機(jī)械張力。因此，能夠使用簡(jiǎn)化的框架結(jié)構(gòu)。通過(guò)銑削掉環(huán)氧樹脂泡沫的上表面并且澆注新的ー層環(huán)氧樹脂泡沫，被磨損的陰模能夠被容易地修復(fù)成準(zhǔn)確的幾何構(gòu)造。與現(xiàn)有技術(shù)的陰模相比這是ー個(gè)巨大的改進(jìn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要通過(guò)鑄造從底部開始構(gòu)建新的陰模，其中在開始時(shí)必須使用陽(yáng)模(相應(yīng)地凸模)。應(yīng)該注意到，術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且“一”或“ー種”并不排除多個(gè)。而且，與不同實(shí)施例相關(guān)的元件可以相結(jié)合。還應(yīng)該注意到，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不意味著限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)用于鑄造風(fēng)カ渦輪葉片的陰模(100、200)的方法，該方法包括基于所述陰模(100、200)的三維數(shù)據(jù)直接生產(chǎn)所述陰模(100、200)，其中為了生產(chǎn)所述陰模(100、200)而使用銑削機(jī)。
2.如前ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述陰模(100、200)的至少ー個(gè)內(nèi)表面(140、 240)由所述銑削機(jī)形成。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述陰模(100、200)的至少ー個(gè)內(nèi)表面(140、240)通過(guò)澆注エ藝和/或通過(guò)噴涂エ藝形成。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述陰模(100、200)由ー種材料制成，該材料在高達(dá)至少100°C的溫度時(shí)、優(yōu)選地高達(dá)至少120°C的溫度時(shí)且特別是高達(dá)至少140°C的溫度時(shí)是尺寸穩(wěn)定的。
5.如前ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述材料包括如下中的至少ー種 -可澆注環(huán)氧樹脂泡沫(130、230)，-聚氨酯泡沫， -玻璃泡沫， -高溫樹脂，和/或 -熱塑性材料。
6.一種用于風(fēng)カ渦輪葉片的制造方法，所述制造方法包括-通過(guò)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)生產(chǎn)陰模(100、200)，以及 -通過(guò)使用所述陰模(100、200)鑄造所述風(fēng)カ渦輪葉片。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其中通過(guò)使用所述陰模(100、200)鑄造所述風(fēng)カ渦輪葉片包括-在所述陰模(100、200)中鑄造所述風(fēng)カ渦輪葉片的陽(yáng)摸， -使用所述陽(yáng)模來(lái)生產(chǎn)至少一個(gè)其他陰模，以及 -在所述其他陰模中鑄造所述風(fēng)カ渦輪葉片。
8.如前ー權(quán)利要求所述的制造方法，還包括-在所述陰模(100、200)中鑄造原型風(fēng)カ渦輪葉片，以及 -測(cè)試所鑄造的原型風(fēng)カ渦輪葉片。
9.一種用于鑄造風(fēng)力渦輪葉片的陰摸，所述陰模(100、200)包括-具有一表面(140、240)的材料，該表面已經(jīng)基于所述陰模(100、200)的三維數(shù)據(jù)由銑削機(jī)直接產(chǎn)生。
10.如前ー權(quán)利要求所述的陰摸，所述陰模還包括 -提供所述陰模的基本形狀的框架(110、210)，-在所述框架上形成的玻璃纖維材料(120、220)，以及-在所述玻璃纖維材料(120、220)上形成的合成材料(130、230)，其中所述合成材料的表面(140、240)已經(jīng)被銑削。
11.如前ー權(quán)利要求所述的陰摸，其中所述合成材料包括環(huán)氧樹脂(130、230 )。
12.如前述權(quán)利要求10和11所述的陰摸，其中所述合成材料包括多個(gè)環(huán)氧樹脂層(230、232 )。
13.如前述權(quán)利要求10和12所述的陰模，還包括-在所述合成材料(230、232)之上形成的表面層(240)，其中所述表面層(240)包括如下各項(xiàng)構(gòu)成的組中的至少ー者 -半永久性脫模劑， -特氟龍，-塑料袋材料，例如聚丙烯或任意其他熱塑性材料。
14.如前述權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的陰模，其中所述框架(110、210)由ー種材料制成，該材料在高達(dá)至少100°C的溫度時(shí)、優(yōu)選地高達(dá)至少120°C的溫度時(shí)且特別是高達(dá)至少140°C的溫度時(shí)是尺寸穩(wěn)定的。
15.一種風(fēng)カ渦輪葉片，其中所述風(fēng)カ渦輪葉片已經(jīng)通過(guò)執(zhí)行如前述權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的制造方法以及/ 或者通過(guò)使用如前述權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的陰模(100、200)而被生產(chǎn)。
全文摘要
描述了用于生產(chǎn)用于鑄造風(fēng)力渦輪葉片的陰模(100、200)的方法。所述方法包括基于陰模的三維數(shù)據(jù)直接生產(chǎn)陰模，其中為了生產(chǎn)陰模，使用銑削機(jī)。還描述了借助于所述陰模制造風(fēng)力渦輪葉片的制造方法。此外，描述了這種陰模和使用這種陰模生產(chǎn)的風(fēng)力渦輪葉片。
文檔編號(hào)B29C31/08GK102574310SQ201080046391
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者H.施蒂斯達(dá)爾, J.斯特格 申請(qǐng)人:西門子公司