CN102873275A - 一种等轴晶和柱状晶陶瓷型芯在型壳中的固定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有复杂空心叶片的熔模精密铸造生产技术特别涉及一种等轴晶和柱状晶陶瓷型芯在型壳中的固定方法。本发明采用预制陶瓷型芯技术形成叶片复杂内腔时，解决陶瓷型芯在型壳中的固定问题，保证金属液浇注过程中使陶瓷型芯在型壳中的位置相对固定，减少或防止陶瓷型芯的偏移。对于结构较复杂、芯头间距较大的陶瓷型芯，在浇注过程中，有效地减少了由于陶瓷型芯的高温蠕变而使陶瓷型芯发生偏移，从而减少了铸件漏芯或壁厚超差问题的产生，该方法有效提高了复杂空心叶片熔模铸造的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及具有复杂空心叶片的熔模精密铸造生产技术特别涉及一种等轴晶和柱状晶陶瓷型芯在型壳中的固定方法。
背景技术
随着现代航空发动机的发展，不断提高燃气涡轮发动机的工作性能,为实现这一目标，设计者不断改善叶片的气冷结构提高冷却效率，在涡轮叶片内部形成冷却流道，出现了极为复杂的涡轮叶片，内腔结构也极为复杂。众所周知，极为复杂的内腔结构均采用陶芯形成通道，而这些陶芯都极易碎而且厚度有限，而且很容易断裂。因为受到叶片内部流道的尺寸及位置的限制，叶片的制造生产受到很大影响。因此研究陶瓷型芯的材料性能的文献很多，对于陶瓷型芯定位的研究也大多集中在模具定位的研究。对于有复杂的陶瓷型芯的熔模铸造，陶瓷型芯在型壳中的固定通常采用陶瓷型芯的芯头镶入型壳中的方法进行定位，但是对于结构较复杂、芯头间距较大的陶瓷型芯，在浇注过程中，由于陶瓷型芯的高温蠕变，使陶瓷型芯发生变形，仅通过芯头镶入型壳中的方法进行定位存在不足，易导致陶瓷型芯发生偏移，致使铸件产生漏芯或壁厚超差问题，最终使铸件报废，严重影响其合格率。
发明内容
本发明的目的是提出一种合格率高的等轴晶和柱状晶陶瓷型芯在型壳中的固定方法。本发明的技术解决方案是，在保留芯头在型壳中固定方法的同时，采用贵重金属丝在型壳中固定陶瓷型芯的方法；本方法是通过下述步骤实现的：
（1）按照常规方法制作陶瓷型芯；
（2）按照常规方法制作有陶瓷型芯的蜡模；
（3）将铂金丝预热至红，铂金丝的纯度为99.99%,直径为0.3-0.4mm,将其插至蜡模陶瓷型芯的悬臂位置或陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，在陶瓷型芯的悬臂位置的定位端的垂直面上分别插入铂金丝，（1）陶瓷型芯悬臂位置为圆柱体，沿周长方向距悬臂边缘3-8mm处均匀插入3根铂金丝，（2）陶瓷型芯悬臂位置截面为多边形，距悬臂边缘3-8mm处，沿棱长方向每10-15mm插入一根铂金丝；在陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，（3）当陶瓷型芯悬臂位置铂金丝的插入点受到限制时，以陶瓷型芯悬臂位置截面作为X-Y平面，这时铂金丝的插入点位置及数量应以陶瓷型芯悬臂位置在X-Y平面完全约束时的最佳位置和最少数量为准，（4）陶芯肋长度大于50mm，宽小于等于10mm，每10-15mm插入一根铂金丝，在陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，（5）陶芯的长度大于50mm，宽度大于10mm，在芯头一侧蜡模边缘至陶芯的中心10mm位置沿芯头一侧蜡模边缘每10-15mm插入一根铂金丝，在陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，铂金丝与陶瓷型芯表面垂直接触；
（4）保证铂金丝露出蜡模2.5-3mm,剪掉多余的铂金丝；
（5）在铂金丝与蜡模的接触位置围蜡，消除铂金丝与蜡模之间的间隙；
（6）制作铂金丝自由端：在铂金丝露出蜡模端的端头上刷0.1-0.15mm厚度的漆；
（7）按照常规方法制作型壳。
本发明具有的优点和有益效果，本发明采用预制陶瓷型芯技术形成叶片复杂内腔时，解决陶瓷型芯在型壳中的固定问题，保证金属液浇注过程中使陶瓷型芯在型壳中的位置相对固定，减少或防止陶瓷型芯的偏移。对于结构较复杂、芯头间距较大的陶瓷型芯，在浇注过程中，有效地减少了由于陶瓷型芯的高温蠕变而使陶瓷型芯发生偏移，从而减少了铸件漏芯或壁厚超差问题的产生，该方法可以使复杂空心叶片熔模铸造的合格率提高50%。
本发明可用于在陶瓷型芯的高温蠕变不满足要求时，通过金属芯撑将结构复杂的陶芯进行定位陶芯，以实现陶芯在型壳中位置的固定，从而较少铸件漏芯或壁厚超差问题。
附图说明
图1是本发明中实施例一的示意图，其中：1-a为叶片叶盆示意图，1-b为叶片叶背示意图。
图2是本发明中实施例二的示意图，其中：2-a为叶片叶盆示意图，2-b为叶片叶背示意图，2-c为叶片的陶瓷型芯悬臂位置截面。
图3是本发明中实施例三的示意图，其中：3-a为叶片叶盆示意图，3-b为叶片叶背示意图。
具体实施方式
本发明创造的目的是提供一种陶瓷型芯在型壳中的固定方法，
陶瓷型芯在型壳中的固定方法，其步骤：
（1）按照常规制作陶瓷型芯的方法制作陶瓷型芯；配制陶瓷型芯模料，采用压型设备利用陶瓷型芯模具压制陶瓷型芯素坯，打磨修整陶瓷型芯素坯的毛刺、分型线等，打磨修整后的陶瓷型芯素坯造型装钵放入焙烧炉中焙烧，焙烧后陶瓷型芯出芯并清理陶瓷型芯表面粉尘，对陶瓷型芯进行高、低温强化处理，最终打磨修整陶瓷型芯。
（2）按照常规制作有陶瓷型芯的蜡模的方法制作蜡模；准备陶瓷型芯，将陶瓷型芯放入蜡模模具中合模，采用压型设备利用蜡模模具压制蜡模，将压制的蜡模整齐的摆放在中转盒内。
（3）将铂金丝预热至红，将其插至蜡模的指定位置，使铂金丝与陶瓷型芯表面垂直接触；
（4）保证铂金丝露出蜡模2.5-3mm,剪掉多余的铂金丝,在剪切过程中尽量避免铂金丝在蜡模中的晃动；
（5）在铂金丝与蜡模的接触位置围蜡，消除铂金丝与蜡模之间的间隙；
（6）制作铂金丝自由端：在铂金丝露出端刷0.1-0.15mm厚度的漆；
（7）按照常规制作型壳的方法制作型壳；蜡模模组面层料浆涂挂，蜡模模组撒砂、自干，蜡模模组背层料浆涂挂，蜡模模组撒砂，自干、氨干、抽风，蜡模模组封严层料浆涂挂、自干。
实施例一
叶片为陶芯肋长度大于50mm，宽小于10mm的陶瓷型芯，图1中“X”表示插入点，序号Ⅰ-Ⅶ表示插入点数目，插入点“Ⅰ”区域陶瓷型芯朝叶盆方向的高温变形量超过0.3mm，且陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的长度小于10mm，插入一根铂金丝；插入点“Ⅱ”和“Ⅲ”区域陶瓷型芯朝叶盆方向的高温变形量超过0.3mm，且陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的长度约为25mm，插入两根铂金丝；插入点“Ⅴ”对应的陶瓷型芯尺寸和高温变形量与插入点“Ⅰ”相同，“Ⅵ”和“Ⅶ”区域陶瓷型芯朝叶背方向的高温变形量超过0.3mm，且陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的长度小于10mm，分别插入一根铂金丝。
实施例二
叶片为悬臂的陶瓷型芯，且铂金丝的插入点的位置受到限制，图2中“X”表示插入点，序号A-D表示插入点数目，叶盆方向插入点“A”和“B”和叶背方向的插入点“C”和“D”，以陶瓷型芯悬臂位置截面作为X-Y平面，见陶瓷型芯悬臂位置截面视图，这时铂金丝的插入点位置及数量应以陶瓷型芯悬臂位置在X-Y平面完全约束时的最佳位置和最少数量为准，即从陶瓷型芯悬臂位置截面视图可确定A-D插入点位置共四个插入点。
实施例三
叶片为陶芯的长度大于50mm，宽度大于10mm的陶瓷型芯，图3中“X”表示插入点，序号1-16表示插入点数目，整个陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm，在芯头一侧蜡模边缘至陶芯的中心10mm位置沿芯头一侧蜡模边缘每10-15mm插入一根铂金丝，如图3所示沿芯头一侧叶盆和叶背分别插入4根铂金丝，共插入16根铂金丝。
Claims (1)
1.一种等轴晶和柱状晶陶瓷型芯在型壳中的固定方法，其特征是，
（1）按照常规方法制作陶瓷型芯；
（2）按照常规方法制作有陶瓷型芯的蜡模；
（3）将铂金丝预热至红，铂金丝的纯度为99.99%,直径为0.3-0.4mm,将其插至蜡模陶瓷型芯的悬臂位置或陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，在陶瓷型芯的悬臂位置的定位端的垂直面上分别插入铂金丝，（1）陶瓷型芯悬臂位置为圆柱体，沿周长方向距悬臂边缘3-8mm处均匀插入3根铂金丝，（2）陶瓷型芯悬臂位置截面为多边形，距悬臂边缘3-8mm处，沿棱长方向每10-15mm插入一根铂金丝；在陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，（3）当陶瓷型芯悬臂位置铂金丝的插入点受到限制时，以陶瓷型芯悬臂位置截面作为X-Y平面，这时铂金丝的插入点位置及数量应以陶瓷型芯悬臂位置在X-Y平面完全约束时的最佳位置和最少数量为准，（4）陶芯肋长度大于50mm，宽小于等于10mm，每10-15mm插入一根铂金丝，在陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，（5）陶芯的长度大于50mm，宽度大于10mm，在芯头一侧蜡模边缘至陶芯的中心10mm位置沿芯头一侧蜡模边缘每10-15mm插入一根铂金丝，在陶瓷型芯高温变形量超过0.3mm的位置，铂金丝与陶瓷型芯表面垂直接触；
（4）保证铂金丝露出蜡模2.5-3mm,剪掉多余的铂金丝；
（5）在铂金丝与蜡模的接触位置围蜡，消除铂金丝与蜡模之间的间隙；
（6）制作铂金丝自由端：在铂金丝露出蜡模端的端头上刷0.1-0.15mm厚度的漆；
（7）按照常规方法制作型壳。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 710021 Xu Jia Bay, Xi'an, Shaanxi, Beijiao Patentee after: AECC AVIATION POWER CO,LTD. Address before: 710021 Xu Jia Bay, Xi'an, Shaanxi, Beijiao Patentee before: AVIC AVIATION ENGINE Corp.,PLC Address after: 710021 Xu Jia Bay, Xi'an, Shaanxi, Beijiao Patentee after: AVIC AVIATION ENGINE Corp.,PLC Address before: 710021 Xu Jia Bay, Xi'an, Shaanxi, Beijiao Patentee before: XI'AN AVIATION POWER Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |