一种双辐板涡轮盘结构及其熔模铸造定心方法技术

本发明专利技术提供一种双辐板涡轮盘结构及其熔模铸造定心方法，将陶瓷型芯通过夹持结构以及多定位基准进行精准定位，确保了双辐板涡轮盘在熔模铸造过程中毛坯的性能，避免了焊接等特殊工艺带来的局部缺陷。并采用熔模铸造这一整体铸造方式，解决了现有技术中双辐板盘的主要成型工艺采用分开锻造导致缺陷较大，盘体内部精密结构的设计使用效果较差的技术问题，确保了整体涡轮盘的力学性能均匀，实现了极大地提高生产效率的技术效果。高生产效率的技术效果。高生产效率的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种双辐板涡轮盘结构及其熔模铸造定心方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机涡轮领域，特别涉及一种双辐板涡轮盘结构及其熔模铸造定心方法。

技术介绍

[0002]在轴流式叶轮机械中，涡轮盘是发动机的关键部件。公开号为US5961287A，公开日期为1999
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05的美国专利申请中提到一种新型的、区别于以前单辐板的双辐板涡轮盘。这种涡轮盘由轴向上前后两个辐板组成，两个辐板围成一个中心盘腔。相比传统的单辐板涡轮盘，该结构形式具有承载能力强，热惯量和机械惯量小，重量轻的特点，可以有效实现发动机涡轮部件结构的减重。
[0003]在已有公开的专利技术(CN202111310661.0，CN202011106872.8，CN202011114296.1)中，双辐板盘的主要成型工艺为：采用锻造方式制造两个单独的半盘结构，然后再机械加工盘体表面和一些重要的结构，譬如内部流道、冷却管路等，最后将两个半盘焊接到一起，再整体加工。但是这种方式有以下几个缺陷：对接焊为一体的两个半盘，通常较厚，为确保可以将全部接触部位焊接为一体，所需的焊接能量往往大，产生极高的工艺高温，破坏组织结构，不仅焊缝的性能低于原材料，而且会影响原基体材料的性能；焊接高温容易造成零件的变形，尤其是盘体内部。当焊接为一体后，盘体内部无法再精密加工，必然影响盘体内部精密结构的设计使用效果。采用精密机械加工方式制造的对半涡轮盘，受限于加工设备与工艺，一些复杂或异形的局部冷却结构难以实现。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种双辐板涡轮盘的熔模铸造定心方法，以解决现有技术中双辐板盘的主要成型工艺采用分开锻造导致缺陷较大，盘体内部精密结构的设计使用效果较差的技术问题。
[0005]本专利技术的技术方案具体如下：一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法，包括：将陶瓷型芯通过夹持外端圆柱和内端肋的方式进行固定，外端圆柱穿过双辐板涡轮盘结构的外缘，内端肋穿过双辐板涡轮盘结构的盘心处冷气进气孔；分别根据轴向定位基准、径向定位基准和周向定位基准外端圆柱将陶瓷型芯的夹持结构通过双辐板涡轮盘结构的夹持机构进行固定，以完成陶瓷型芯的定心过程。
[0006]进一步的，陶瓷型芯定心后，以周向定位基准外端圆柱和径向定位基准为基准，检查周向定位基准外端圆柱，型芯主体、内端肋的尺寸公差，使得型面轮廓度、位置度偏差小于或等于0.02。
[0007]进一步的，完成陶瓷型芯的定心过程之后，所述熔模铸造定心方法还包括：根据定心处理完成后的陶瓷型芯进行熔模铸造，获得浇铸模型；使用所述浇铸模型进行浇铸，浇铸完成后进行冷却处理，获得双辐板涡轮盘结构的毛坯结构；对所述毛坯结构的铸造质量进行检验，对检验合格的所述毛坯结构进行固溶处理，并通过机械加工进行外部设计结构，获
得双辐板涡轮盘结构。
[0008]本专利技术还提供了一种双辐板涡轮盘结构，双辐板涡轮盘结构通过一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法定心浇铸而成，双辐板涡轮盘结构包括：榫槽，位于双辐板涡轮盘的盘缘，沿双辐板涡轮盘的周向方向间隔均匀分布，每个榫槽的槽底处均对应连接一离散孔，离散孔沿双辐板涡轮盘的径向方向延伸；辐板结构，包括第一辐板和第二辐板，第一辐板和第二辐板分别与榫槽的根部连接，第一辐板和第二辐板之间设置有间隔均匀分布的加强肋形成盘心结构，各加强肋之间设置有冷气进气孔，第一辐板、第二辐板和加强肋形成内部空腔结构。
[0009]进一步的，双辐板涡轮盘通过陶瓷型芯进行固定，陶瓷型芯包括：外端圆柱，外端圆柱位于型芯主体的外缘，沿陶瓷型芯的周向间隔均匀分布，外端圆柱与离散孔对应设置；型芯主体，型芯主体一端与外端圆柱连接，且沿着外端圆柱向陶瓷型芯的轴心方向厚度递增，外端圆柱与型芯主体之间具有过渡倒圆；定位结构，定位结构通过内端肋与型芯主体连接，内端肋沿着陶瓷型芯的周向间隔均匀设置，内端肋根部具有第一倒圆和第二倒圆；夹持结构，夹持结构与定位结构连接构成台阶式结构，其中，夹持结构与定位结构连接处具有第三倒圆。
[0010]进一步的，外端圆柱的直径大于或等于1mm。
[0011]进一步的，内端肋的厚度大于或等于1mm。
[0012]进一步的，夹持结构的端面直径大于或等于5mm，长度大于或等于5mm。
[0013]与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：本专利技术提供一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法，将陶瓷型芯通过夹持外端圆柱和内端肋的方式进行固定，外端圆柱穿过双辐板涡轮盘结构的外缘，内端肋穿过双辐板涡轮盘结构的盘心处冷气进气孔；将陶瓷型芯的夹持结构分别根据轴向定位基准、径向定位基准和周向定位基准外端圆柱，通过双辐板涡轮盘结构的夹持机构进行固定，完成陶瓷型芯的定心过程。通过对陶瓷型芯进行精准定位，确保了双辐板涡轮盘在熔模铸造过程中毛坯的性能，避免了焊接等特殊工艺带来的局部缺陷，确保整体涡轮盘的力学性能均匀，并且实现了极大地提高生产效率的技术效果。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0015]图1是本专利技术实施例的一种双辐板涡轮盘的熔模铸造定心示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例的双辐板涡轮盘结构示意图；
[0017]图3是本专利技术实施例的陶瓷型芯结构示意图；
[0018]图4为本专利技术实施例的陶瓷型芯局部放大示意图。
[0019]图中附图标记：1、双辐板涡轮盘结构；101、榫槽；102、离散孔；103、内部空腔结构；104、加强肋；105、盘心孔；106、冷气进气孔；107、压紧端面；108、第一辐板；109、第二辐板；2、陶瓷型芯；201、外端圆柱；202、型芯主体；203、内端肋；204、定位结构；205、夹持结构；206、过渡倒圆；207、第一倒圆；208、第二倒圆；209、第三倒圆；210、轴向定位基准；211、径向
定位基准。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
[0021]以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]在本专利技术实施例中，提供了一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法，如图1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法，其特征在于，包括：将陶瓷型芯(2)通过夹持外端圆柱(201)和内端肋(203)的方式进行固定，外端圆柱(201)穿过双辐板涡轮盘结构(1)的外缘，内端肋(203)穿过双辐板涡轮盘结构(1)的盘心处冷气进气孔(106)；分别根据轴向定位基准(210)、径向定位基准(211)和周向定位基准外端圆柱(201)将陶瓷型芯(2)的夹持结构(205)通过双辐板涡轮盘结构(1)的夹持机构进行固定，以完成陶瓷型芯(2)的定心过程。2.根据权利要求1所述的一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法，其特征在于，陶瓷型芯(2)定心后，以周向定位基准外端圆柱(201)和径向定位基准(211)为基准，检查周向定位基准外端圆柱(201)，型芯主体(202)、内端肋(203)的尺寸公差，使得型面轮廓度、位置度偏差小于或等于0.02。3.根据权利要求1或2所述的一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法，其特征在于，完成陶瓷型芯(2)的定心过程之后包括以下步骤：根据定心处理完成后的陶瓷型芯(2)进行熔模铸造，获得浇铸模型；使用所述浇铸模型进行浇铸，浇铸完成后进行冷却处理，获得双辐板涡轮盘结构(1)的毛坯结构；对所述毛坯结构的铸造质量进行检验，对检验合格的所述毛坯结构进行固溶处理，并通过机械加工进行外部设计结构，获得双辐板涡轮盘结构(1)。4.一种双辐板涡轮盘结构，其特征在于，双辐板涡轮盘结构(1)通过权利要求1至3中任意一项所述的一种双辐板涡轮盘结构的熔模铸造定心方法定心浇铸而成，双辐板涡轮盘结构(1)包括：榫槽(101)，位于双辐板涡轮盘结构(1)的盘缘，沿双辐板涡轮盘结构(1)的周向方向间隔均匀分布，每个榫槽(101)的槽底处均对应连接一离散孔(102)，离散孔(102)沿双辐板涡轮盘结构(1)的径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，杜强，徐庆宗，谢垒，罗一夫，徐光耀，陈大为，刘昊阳，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：