一种喷嘴环浇注型壳结构及制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种喷嘴环浇注型壳结构及制备工艺，在内环设有整圈的补贴环，外环位于每个热节处均设置补贴块，补贴环的顶部设置若干弧形冒口，补贴块的顶部通过方形冒口连接弧形浇道，同一径向的弧形冒口、弧形浇道与同一个横浇道连接，所有的横浇道均连接分流盘，分流盘与浇口杯连接；本发明专利技术大大提高了出品率，减小了热节部位的铸造应力，改善了热辐射环境，有利于热辐射的扩散，降低了喷嘴环缩松、裂纹的风险，补贴块在纵向截面尺寸采用滚热节圆设计结构，横向尺寸以叶片转接圆角的热节圆直径确定，不同于常规方案的只在纵向上采用滚热节圆法，使得补贴块能够精准对热节处进行补缩，降低了缩松的风险。降低了缩松的风险。降低了缩松的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种喷嘴环浇注型壳结构及制备工艺


[0001]本专利技术涉及熔模铸造
，特别涉及一种喷嘴环浇注型壳结构及制备工艺。

技术介绍

[0002]燃气轮机需要通过喷嘴环来调整气流方向，喷嘴环是燃气轮机重要的部件之一，喷嘴环既需要保持其整体的精度，又必须保证叶片的安装精度和铸造精度。喷嘴环(如图1所示)为内外环结构，内环1、外环2之间通过多个叶片3相连接，现有喷嘴环中的叶片与内环、外环固定，通过一次铸造成型制成，通过整体铸造成型，在铸造过程中为了得到高精度的喷嘴环，必须依靠高难度的铸造技术，采用特制的设备进行加工。喷嘴环结构复杂，壁厚相差悬殊，叶片截面较小，凝固过程中极易产生浇不足、疏松、裂纹等缺陷，同时喷嘴环工作条件苛刻，因此要求铸件具有优良的冶金质量、较高的综合力学性能和尺寸精度，铸造难度很大。
[0003]如图2所示，内、外环与叶片的壁厚相差悬殊，在内、外环与叶片连接的转接圆角处有较大热节17，在设计熔模铸造工艺方案时，首先要考虑金属液对此处热节的补缩，同时要控制转接圆角处的薄厚不均带来的铸造应力。如图3所示，现有的喷嘴环熔模铸造工艺方案是在喷嘴环的内、外环添加整圈的工艺补贴16对叶片转接圆角处热节进行补缩，这种工艺方法在一定程度上对叶片转接圆角热节进行补缩，使叶型与内外环形成顺序凝固，在后续加工中再对所加的补贴用车床去除。由于添加整圈补贴后内、外环变得更加厚大，与叶片形成了更严重的薄厚不均，凝固过程中产生较大的铸造应力，极易在叶片根部出现裂纹；铸造过程中，加厚的内外环热量更高，不利于热辐射扩散，容易导致型壳过热，造成夹渣的风险；由于内、外环增加较厚的补贴，导致工艺出品率低，且容易造成零件关键工作部位——叶片部位受热辐射较多，冷却效果差，易出现疏松。
[0004]对现有技术无法兼顾铸造应力引起的裂纹、热节部位补缩、控制工艺出品率、解决热辐射影响等多方面问题，现设计一种喷嘴环浇注型壳结构及制备工艺，对叶片转接圆角热节单独进行补缩，旨在减小内外环与叶片壁厚不均的问题，同时有利于热辐射的扩散，是一种对传统工艺存在的问题具有针对性的熔模铸造组合方案，配合型壳处理、浇注参数，解决常规工艺方案叶片根部裂纹、出品率低、夹渣、叶片转接圆角疏松的问题，提高铸件合格率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种喷嘴环浇注型壳结构及制备工艺，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种喷嘴环浇注型壳结构，其包括喷嘴环型壳和浇口杯，所述喷嘴环型壳包括内环、外环以及内环和外环之间连接的叶片，所述内环的内侧设有整圈的补贴环，所述外环的外侧位于每个热节处均设置补贴块，所述补贴环的顶部设置若干弧形冒口，所述补贴块的顶部通过方形冒口连接弧形浇道，所述弧形浇
道和弧形冒口数量相同，同一径向的弧形冒口、弧形浇道与同一个横浇道连接，所有的横浇道均连接分流盘，所述分流盘与浇口杯连接。
[0007]优选的，所述弧形冒口与横浇道通过倒扣限流结构连接。
[0008]优选的，所述倒扣限流结构与横浇道等宽且纵向截面为缩颈结构。
[0009]优选的，所述弧形冒口的两侧与补贴环连接处设置有三角斜搭。
[0010]优选的，所述横浇道为L型结构，所述横浇道的一端与分流盘的底部连接，所述横浇道的另一端通过连接块与弧形浇道连接，所述连接块与弧形浇道等厚。
[0011]优选的，所述弧形浇道连接至少一个补贴块。
[0012]优选的，所述型壳结构外侧设有阶梯式包棉层。
[0013]本专利技术还提供了上述喷嘴环浇注型壳结构的制备工艺，其包括如下步骤：
[0014]1)蜡模结构设计：在喷嘴环铸件的3D模型中计算出叶片与外环转接R处的热节圆的尺寸大小和位置，采用滚圆法按照纵向热节圆直径以1:1.1的比例相切滚出补贴块纵向的形状和尺寸，再通过横向热节圆直径确定补贴块的横向宽度，采用滚圆法设计内环的补贴环，根据内环以及补贴环顶部厚度和径向尺寸按照补缩原理设计弧形冒口尺寸和数量，通过对补贴块和外环采用模数法计算设计出方形冒口尺寸；
[0015]2)蜡模制备：制备步骤1)中设计的补贴块、补贴环、弧形冒口和方形冒口的蜡模，并制备喷嘴环蜡模以及浇道蜡模；
[0016]3)蜡模组树：把补贴环、补贴块粘合固定在喷嘴环蜡模的内环和外环的相应热节处，然后把弧形冒口与补贴环粘合固定，把方形冒口与补贴块粘接，最后把浇道蜡模上的横浇道与弧形冒口和弧形浇道连接；
[0017]4)修蜡：组树后的蜡模结构采用修蜡刀进行修整，得到喷嘴环蜡模结构；
[0018]5)制备型壳：喷嘴环蜡模结构经过挂料、脱蜡、焙烧后，得到喷嘴环浇注型壳。
[0019]与传统技术相比，本专利技术产生的有益效果是：本专利技术对喷嘴环外环的整圈补贴结构设置为针对叶片转接圆角的分段式补贴结构，大大提高了出品率，减小了热节部位的铸造应力，改善了热辐射环境，有利于热辐射的扩散，降低了喷嘴环缩松、裂纹的风险，补贴块在纵向截面尺寸采用滚热节圆设计结构，横向尺寸以叶片转接圆角的热节圆直径确定，不同于常规方案的只在纵向上采用滚热节圆法，使得补贴块能够精准对热节处进行补缩，进一步降低了缩松的风险。
附图说明
[0020]图1为现有喷嘴环结构示意图；
[0021]图2为现有喷嘴环热节示意图；
[0022]图3为现有喷嘴环的热节补缩结构示意图；
[0023]图4为本专利技术的型壳整体结构示意图；
[0024]图5为本专利技术的型壳结构包棉示意图；
[0025]图6为本专利技术的补贴块的纵向尺寸设计示意图；
[0026]图7为本专利技术的补贴块的横向尺寸设计示意图。
[0027]图中：1、内环；2、外环；3、叶片；4、补贴环；5、补贴块；6、弧形冒口；7、方形冒口；8、弧形浇道；9、横浇道；10、分流盘；11、浇口杯；12、连接块；13、三角斜搭；14、倒扣限流结构；
15、包棉层；16、整圈的工艺补贴；17、热节。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0029]如图1所示，提供了一种喷嘴环浇注型壳结构，其包括喷嘴环型壳和浇口杯11，喷嘴环型壳包括内环1、外环2以及内环1和外环2之间连接的叶片3，内环1的内侧设有整圈的补贴环4，外环2的外侧位于每个热节17处均设置补贴块5，补贴环4的顶部设置若干弧形冒口6，补贴块5的顶部通过方形冒口7连接弧形浇道8，弧形浇道8和弧形冒口6数量相同，同一径向的弧形冒口6、弧形浇道8与同一个横浇道9连接，所有的横浇道9均连接分流盘10，分流盘10与浇口杯11连接，横浇道9为L型结构，横浇道9的一端与分流盘10的底部连接，横浇道9的另一端通过连接块12与弧形浇道8连接，连接块12与弧形浇道8等厚。
[0030]内环1与叶片3转接圆角处热节17通常较小，不易产生较大铸造应力及过热现象，因此，内环1上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷嘴环浇注型壳结构，其包括喷嘴环型壳和浇口杯，所述喷嘴环型壳包括内环、外环以及内环和外环之间连接的叶片，其特征在于：所述内环的内侧设有整圈的补贴环，所述外环的外侧位于每个热节处均设置补贴块，所述补贴环的顶部设置若干弧形冒口，所述补贴块的顶部通过方形冒口连接弧形浇道，所述弧形浇道和弧形冒口数量相同，同一径向的弧形冒口、弧形浇道与同一个横浇道连接，所有的横浇道均连接分流盘，所述分流盘与浇口杯连接。2.根据权利要求1所述的一种喷嘴环浇注型壳结构，其特征在于：所述弧形冒口与横浇道通过倒扣限流结构连接。3.根据权利要求2所述的一种喷嘴环浇注型壳结构，其特征在于：所述倒扣限流结构与横浇道等宽且纵向截面为缩颈结构。4.根据权利要求1所述的一种喷嘴环浇注型壳结构，其特征在于：所述弧形冒口的两侧与补贴环连接处设置有三角斜搭。5.根据权利要求1所述的一种喷嘴环浇注型壳结构，其特征在于：所述横浇道为L型结构，所述横浇道的一端与分流盘的底部连接，所述横浇道的另一端通过连接块与弧形浇道连接，所述连接块与弧形浇道等厚。6.根据权利要求1所述的一种喷嘴环浇注型壳结构，其特征在于：所述弧形浇道连接至少一个补贴块。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林，项炜，李杰，郝大伟，程善良，周永芳，
申请(专利权)人：安徽应流航源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：