一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法技术

本发明专利技术涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法。在型芯模具设计时，将整体内腔型芯分为排气边和进气边两部分，排气边一侧的内腔型块制成陶瓷型芯模具，进气边一侧的型块制成水溶型芯模具。制备内腔型芯时，分别压制陶瓷型芯和水溶型芯，将压制好的两部分型芯组合成完整型芯后压制叶片蜡模；利用水溶型芯溶解于水的原理，脱除水溶型芯，将剩余陶瓷型芯压制蜡模，靠近进气边的一侧作为固定端，排气边作为自由端，进行型壳制备，利用内腔型壳固定陶瓷型芯的方法制备高温合金导向叶片。本发明专利技术能够降低因陶瓷型芯和金属液收缩差异产生的铸造应力，降低叶片裂纹和再结晶倾向。降低叶片裂纹和再结晶倾向。

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法


[0001]本专利技术涉及高温合金熔模精密铸造
，具体为一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法。

技术介绍

[0002]随着燃气轮机功率和工作温度的不断提高，较大尺寸高温合金空心导向叶片(导向叶片的尺寸范围为：长≥100mm、宽≥60mm、高≥35mm)的需求也在不断增加，但大尺寸空心导向叶片在实际生产过程中，应力裂纹、偏芯、漏芯、壁厚不均匀、再结晶和夹杂等缺陷一直是限制叶片生产合格率的主要问题。

技术实现思路

[0003]为了解决上述空心导向叶片在生产中遇到的难题，本专利技术的目的在于提供一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，采用水溶型芯和陶瓷型芯组合制备高温合金空心导向叶片，主要适用于内腔结构较为复杂，内腔宽度≥12mm的高温合金空心导向叶片。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，在型芯模具设计初期，将整体内腔型芯分为排气边和进气边两块设计模具，排气边一侧的内腔型块制成陶瓷型芯模具，进气边一侧的型块制成水溶型芯模具。
[0006]所述的高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，在制备内腔型芯时，其由陶瓷型芯和水溶型芯组合而成，分别压制陶瓷型芯和水溶型芯，组合成完整型芯后压制叶片蜡模；利用水溶型芯溶解于水的原理，脱除水溶型芯，并将剩余陶瓷型芯压制蜡模后，利用靠近进气边的一侧作为固定端，排气边作为自由端，再进行型壳制备，利用内腔型壳固定陶瓷型芯的方法制备高温合金导向叶片。
[0007]所述的高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，在设计型芯模具时，陶瓷型芯和水溶型芯设置组合结构，陶瓷型芯设置固定端结构。
[0008]所述的高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，该方法设计成两部分型芯的高温合金空心导向叶片，其制成水溶型芯部分的内腔通道正常进行型壳的干燥。
[0009]所述的高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，内腔宽度为≥12mm。
[0010]本专利技术的设计思想是：
[0011]针对内腔尺寸较大的高温合金空心导向叶片，本专利技术在型芯模具设计初期，将整体内腔型芯分为排气边和进气边两块设计模具，排气边一侧内腔型块制成陶瓷型芯模具，进气边一侧型块制成水溶型芯模具。本专利技术减小浇注时高温合金空心导向叶片型芯尺寸，降低金属液凝固时产生的铸造应力，同时提高叶片壁厚尺寸的可控性。将一部分铸件内腔制备成型壳，利用内腔型壳固定局部陶瓷型芯的方法制备高温合金空心导向叶片。此方法中，导向叶片内腔尺寸较大，局部内腔可以用型壳替代，与常规单一陶瓷型芯相比，不仅能够降低因陶瓷型芯和金属液收缩差异产生的铸造应力，还可以缩短陶瓷型芯固定端到自由
端的距离，从而极大改善浇注后叶片的壁厚尺寸，降低单晶叶片再结晶倾向；同时，因型壳和陶瓷型芯存在收缩差异，减小陶瓷型芯尺寸后能够降低断芯、偏漏芯产生的几率，能够有效降低生产成本，改善导向叶片的冶金质量，提高叶片生产合格率。
[0012]本专利技术具有如下优点及有益效果：
[0013]1、本专利技术用部分陶瓷型壳代替陶瓷型芯，降低了铸件生产成本。
[0014]2、本专利技术易操控，避免了大尺寸陶瓷型芯变形问题，并且能够降低因陶瓷型芯和金属液收缩差异产生的铸造应力，还可以降低单晶叶片的再结晶倾向。
[0015]3、本专利技术中采用了水溶型芯，方便脱除，通过内腔型壳定位局部陶瓷型芯的办法，能够对陶瓷型芯精准定位，降低后期铸造过程中的偏芯、漏芯、断芯缺陷，保证对叶片壁厚尺寸的控制，减少叶片铸件壁厚的偏差，增加高温合金空心导向叶片精铸件的成品率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术高温合金空心导向叶片结构示意图。
[0017]图2为高温合金空心导向叶片整体型芯结构示意图。
[0018]图3为本专利技术水溶型芯和陶瓷型芯组合结构示意图。
[0019]图中，1水溶型芯，2陶瓷型芯，3陶瓷型芯固定端定位结构，4水溶型芯固定端定位结构的配合插槽。
具体实施方式
[0020]如图1所示，高温合金空心导向叶片结构，叶片尺寸较大，内腔通透，通道宽度≥12mm。
[0021]如图3所示，将空心导向叶片整体型芯(图2)分开为水溶型芯1和陶瓷型芯2，水溶型芯1用于形成空心导向叶片的进气边一侧内腔，陶瓷型芯2用于形成空心导向叶片的排气边一侧内腔，水溶型芯1和陶瓷型芯2之间通过水溶型芯固定端定位结构的配合插槽4、陶瓷型芯固定端定位结构3连接，水溶型芯固定端定位结构的配合插槽4设置于水溶型芯1的一侧，陶瓷型芯固定端定位结构3设置于陶瓷型芯2的一侧，水溶型芯固定端定位结构的配合插槽4、陶瓷型芯固定端定位结构3相对应并匹配连接(如：插装组合等)。
[0022]模具设计时，陶瓷型芯2和水溶型芯1分别对应排气边和进气边两块设计模具，排气边一侧内腔型块制成陶瓷型芯模具，进气边一侧内腔型块制成水溶型芯模具。
[0023]在制备内腔型芯时，其由陶瓷型芯和水溶型芯组合而成，分别压制陶瓷型芯和水溶型芯，组合成完整型芯后压制叶片蜡模。
[0024]压制叶片蜡模后，利用水溶型芯溶解于水的原理，脱除水溶型芯，并将剩余陶瓷型芯靠近进气边的一侧作为固定端，排气边作为自由端，进行型壳制备，在原来水溶型芯所在的进气边位置形成一部分内腔型壳，利用该内腔型壳固定陶瓷型芯的方法制备高温合金导向叶片。
[0025]下面，通过实施例进一步详述本专利技术。
[0026]实施例1
[0027]本实施例为水溶型芯和陶瓷型芯组合制备一种等轴晶高温合金空心导向叶片的案例。此叶片尺寸较大：长为305mm、宽为260mm、高为185mm，采用单一陶瓷型芯制备铸件容
易产生裂纹、偏芯、漏芯、壁厚尺寸超差和型芯—型壳收缩差异产生夹杂等缺陷。测量叶片内腔型芯通道，宽度为43mm，进气边内腔结构可采用型壳成型，排气边内腔尺寸较小，利用型芯成型。在模具设计时，将整体型芯分为排气边和进气边两块设计模具，排气边一侧内腔型块制成陶瓷型芯模具，进气边一侧型块制成水溶型芯模具，陶瓷型芯和水溶型芯设置组合结构，陶瓷型芯设置固定端定位结构。制备内腔型芯时，分别压制陶瓷型芯和水溶型芯，陶瓷型芯的固定端定位结构局部刷漆后与水溶型芯组合，组合后对接缝进行刷蜡、去毛刺处理，再压制叶片蜡模。将压制好的叶片蜡模放入柠檬酸含量为10wt％的水溶液中脱除水溶型芯，并将剩余陶瓷型芯靠近进气边的一侧作为固定端，排气边作为自由端后，进行型壳制备，在原来水溶型芯所在的进气边位置形成一部分内腔型壳，利用该内腔型壳固定陶瓷型芯的方法制备高温合金导向叶片。
[0028]将型壳脱蜡、焙烧、包棉预烧后进行浇注，浇注后的叶片进行清壳、吹砂和脱芯，叶片型面尺寸合格，壁厚均匀，内腔表面粗糙度为1.20μm，包芯率达到100％，壁厚的合格率达到95％。
[0029]实施例2
[0030]本实施例为水溶型芯和陶瓷型芯组合制备一种单晶高温合金空心导向叶片的案例。此叶片尺寸较大：长为180mm、宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，其特征在于，在型芯模具设计初期，将整体内腔型芯分为排气边和进气边两块设计模具，排气边一侧的内腔型块制成陶瓷型芯模具，进气边一侧的型块制成水溶型芯模具。2.按照权利要求1所述的高温合金空心导向叶片内腔成型的方法，其特征在于，在制备内腔型芯时，其由陶瓷型芯和水溶型芯组合而成，分别压制陶瓷型芯和水溶型芯，组合成完整型芯后压制叶片蜡模；利用水溶型芯溶解于水的原理，脱除水溶型芯，并将剩余陶瓷型芯压制蜡模后，利用靠近进气边的一侧作为固定端，排气边作为自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐福涛，孟杰，周亦胄，孙晓峰，王亮，王猛，邹明科，朱嘉，韩阳，么丽娜，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：