專利名稱：一種等軸晶和柱狀晶陶瓷型芯在型殼中的固定方法
技術領域：
本發明涉及具有復雜空心葉片的熔模精密鑄造生產技術特別涉及一種等軸晶和柱狀晶陶瓷型芯在型殼中的固定方法。
背景技術：
隨著現代航空發動機的發展，不斷提高燃氣渦輪發動機的工作性能，為實現這一目標，設計者不斷改善葉片的氣冷結構提高冷卻效率，在渦輪葉片內部形成冷卻流道，出現了極為復雜的渦輪葉片，內腔結構也極為復雜。眾所周知，極為復雜的內腔結構均采用陶芯形成通道，而這些陶芯都極易碎而且厚度有限，而且很容易斷裂。因為受到葉片內部流道的尺寸及位置的限制，葉片的制造生產受到很大影響。因此研究陶瓷型芯的材料性能的文獻很多，對于陶瓷型芯定位的研究也大多集中在模具定位的研究。對于有復雜的陶瓷型芯 的熔模鑄造，陶瓷型芯在型殼中的固定通常采用陶瓷型芯的芯頭鑲入型殼中的方法進行定位，但是對于結構較復雜、芯頭間距較大的陶瓷型芯，在澆注過程中，由于陶瓷型芯的高溫蠕變，使陶瓷型芯發生變形，僅通過芯頭鑲入型殼中的方法進行定位存在不足，易導致陶瓷型芯發生偏移，致使鑄件產生漏芯或壁厚超差問題，最終使鑄件報廢，嚴重影響其合格率。
發明內容
本發明的目的是提出一種合格率高的等軸晶和柱狀晶陶瓷型芯在型殼中的固定方法。本發明的技術解決方案是，在保留芯頭在型殼中固定方法的同時，采用貴重金屬絲在型殼中固定陶瓷型芯的方法；本方法是通過下述步驟實現的(I)按照常規方法制作陶瓷型芯；(2)按照常規方法制作有陶瓷型芯的蠟模；(3)將鉬金絲預熱至紅，鉬金絲的純度為99. 99%,直徑為O. 3-0. 4mm,將其插至蠟模陶瓷型芯的懸臂位置或陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，在陶瓷型芯的懸臂位置的定位端的垂直面上分別插入鉬金絲，(I)陶瓷型芯懸臂位置為圓柱體，沿周長方向距懸臂邊緣3-8mm處均勻插入3根鉬金絲，(2)陶瓷型芯懸臂位置截面為多邊形，距懸臂邊緣3-8mm處，沿棱長方向每10-15mm插入一根鉬金絲；在陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置,(3)當陶瓷型芯懸臂位置鉬金絲的插入點受到限制時，以陶瓷型芯懸臂位置截面作為X-Y平面，這時鉬金絲的插入點位置及數量應以陶瓷型芯懸臂位置在X-Y平面完全約束時的最佳位置和最少數量為準，(4)陶芯肋長度大于50mm,寬小于等于IOmm,每10_15mm插入一根鉬金絲，在陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，(5)陶芯的長度大于50mm，寬度大于10mm，在芯頭一側蠟模邊緣至陶芯的中心IOmm位置沿芯頭一側蠟模邊緣每10-15mm插入一根鉬金絲，在陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，鉬金絲與陶瓷型芯表面垂直接觸；(4)保證鉬金絲露出蠟模2. 5-3mm,剪掉多余的鉬金絲；(5)在鉬金絲與蠟模的接觸位置圍蠟，消除鉬金絲與蠟模之間的間隙；(6)制作鉬金絲自由端在鉬金絲露出臘模端的端頭上刷O. 1-0. 15mm厚度的漆；
(7)按照常規方法制作型殼。本發明具有的優點和有益效果，本發明采用預制陶瓷型芯技術形成葉片復雜內腔時，解決陶瓷型芯在型殼中的固定問題，保證金屬液澆注過程中使陶瓷型芯在型殼中的位置相對固定，減少或防止陶瓷型芯的偏移。對于結構較復雜、芯頭間距較大的陶瓷型芯，在澆注過程中，有效地減少了由于陶瓷型芯的高溫蠕變而使陶瓷型芯發生偏移，從而減少了鑄件漏芯或壁厚超差問題的產生，該方法可以使復雜空心葉片熔模鑄造的合格率提高50%。本發明可用于在陶瓷型芯的高溫蠕變不滿足要求時，通過金屬芯撐將結構復雜的陶芯進行定位陶芯，以實現陶芯在型殼中位置的固定，從而較少鑄件漏芯或壁厚超差問題。
圖I是本發明中實施例一的示意圖，其中l_a為葉片葉盆示意圖，Ι-b為葉片葉背示意圖。
圖2是本發明中實施例二的示意圖，其中2_a為葉片葉盆示意圖，2-b為葉片葉背示意圖，2-c為葉片的陶瓷型芯懸臂位置截面。圖3是本發明中實施例三的示意圖，其中3_a為葉片葉盆示意圖，3-b為葉片葉背示意圖。
具體實施例方式本發明創造的目的是提供一種陶瓷型芯在型殼中的固定方法，陶瓷型芯在型殼中的固定方法，其步驟(I)按照常規制作陶瓷型芯的方法制作陶瓷型芯；配制陶瓷型芯模料，采用壓型設備利用陶瓷型芯模具壓制陶瓷型芯素坯，打磨修整陶瓷型芯素坯的毛刺、分型線等，打磨修整后的陶瓷型芯素坯造型裝缽放入焙燒爐中焙燒，焙燒后陶瓷型芯出芯并清理陶瓷型芯表面粉塵，對陶瓷型芯進行高、低溫強化處理，最終打磨修整陶瓷型芯。(2)按照常規制作有陶瓷型芯的蠟模的方法制作蠟模；準備陶瓷型芯，將陶瓷型芯放入蠟模模具中合模，采用壓型設備利用蠟模模具壓制蠟模，將壓制的蠟模整齊的擺放在中轉盒內。(3)將鉬金絲預熱至紅，將其插至蠟模的指定位置，使鉬金絲與陶瓷型芯表面垂直接觸；(4)保證鉬金絲露出蠟模2. 5-3mm,剪掉多余的鉬金絲，在剪切過程中盡量避免鉬金絲在蠟模中的晃動；(5)在鉬金絲與蠟模的接觸位置圍蠟，消除鉬金絲與蠟模之間的間隙；(6)制作鉬金絲自由端在鉬金絲露出端刷O. 1-0. 15mm厚度的漆；(7)按照常規制作型殼的方法制作型殼；蠟模模組面層料漿涂掛，蠟模模組撒砂、自干，蠟模模組背層料漿涂掛，蠟模模組撒砂，自干、氨干、抽風，蠟模模組封嚴層料漿涂掛、自干。實施例一葉片為陶芯肋長度大于50mm，寬小于IOmm的陶瓷型芯，圖I中“X”表示插入點，序號I -Vn表示插入點數目，插入點“ I ”區域陶瓷型芯朝葉盆方向的高溫變形量超過O. 3mm,且陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的長度小于10臟，插入一根鉬金絲；插入點“ II”和“III”區域陶瓷型芯朝葉盆方向的高溫變形量超過O. 3mm，且陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的長度約為25mm，插入兩根鉬金絲；插入點“ V ”對應的陶瓷型芯尺寸和高溫變形量與插入點“ I ”相同，“VI”和“ΥΠ”區域陶瓷型芯朝葉背方向的高溫變形量超過O. 3mm，且陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的長度小于IOmm,分別插入一根鉬金絲。實施例二葉片為懸臂的陶瓷型芯，且鉬金絲的插入點的位置受到限制，圖2中“X”表示插入點，序號A-D表示插入點數目，葉盆方向插入點“A”和“B”和葉背方向的插入點“C”和“D”，以陶瓷型芯懸臂位置截面作為X-Y平面，見陶瓷型芯懸臂位置截面視圖，這時鉬金絲的插入點位置及數量應以陶瓷型芯懸臂位置在X-Y平面完全約束時的最佳位置和最少數量為準，即從陶瓷型芯懸臂位置截面視圖可確定A-D插入點位置共四個插入點。實施例三 葉片為陶芯的長度大于50mm，寬度大于IOmm的陶瓷型芯，圖3中“X”表示插入點，序號1-16表示插入點數目，整個陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm,在芯頭一側蠟模邊緣至陶芯的中心IOmm位置沿芯頭一側蠟模邊緣每10-15mm插入一根鉬金絲，如圖3所示沿芯頭一側葉盆和葉背分別插入4根鉬金絲，共插入16根鉬金絲。
權利要求
1.一種等軸晶和柱狀晶陶瓷型芯在型殼中的固定方法，其特征是， (1)按照常規方法制作陶瓷型芯； (2)按照常規方法制作有陶瓷型芯的蠟模； (3)將鉬金絲預熱至紅，鉬金絲的純度為99.99%，直徑為O. 3-0. 4mm，將其插至蠟模陶瓷型芯的懸臂位置或陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，在陶瓷型芯的懸臂位置的定位端的垂直面上分別插入鉬金絲，(I)陶瓷型芯懸臂位置為圓柱體，沿周長方向距懸臂邊緣3-8mm處均勻插入3根鉬金絲，(2)陶瓷型芯懸臂位置截面為多邊形，距懸臂邊緣3_8mm處，沿棱長方向每10-15mm插入一根鉬金絲；在陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，(3)當陶瓷型芯懸臂位置鉬金絲的插入點受到限制時，以陶瓷型芯懸臂位置截面作為X-Y平面，這時鉬金絲的插入點位置及數量應以陶瓷型芯懸臂位置在X-Y平面完全約束時的最佳位置和最少數量為準，(4)陶芯肋長度大于50mm,寬小于等于IOmm,每10_15mm插入一根鉬金絲，在陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，(5)陶芯的長度大于50mm，寬度大于10mm，在芯頭一側蠟模邊緣至陶芯的中心IOmm位置沿芯頭一側蠟模邊緣每10-15mm插入一根鉬金絲，在陶瓷型芯高溫變形量超過O. 3mm的位置，鉬金絲與陶瓷型芯表面垂直接觸； (4)保證鉬金絲露出蠟模2.5-3mm,剪掉多余的鉬金絲； (5)在鉬金絲與蠟模的接觸位置圍蠟，消除鉬金絲與蠟模之間的間隙； (6)制作鉬金絲自由端在鉬金絲露出臘模端的端頭上刷O.1-0. 15mm厚度的漆； (7)按照常規方法制作型殼。
全文摘要
本發明涉及具有復雜空心葉片的熔模精密鑄造生產技術特別涉及一種等軸晶和柱狀晶陶瓷型芯在型殼中的固定方法。本發明采用預制陶瓷型芯技術形成葉片復雜內腔時，解決陶瓷型芯在型殼中的固定問題，保證金屬液澆注過程中使陶瓷型芯在型殼中的位置相對固定，減少或防止陶瓷型芯的偏移。對于結構較復雜、芯頭間距較大的陶瓷型芯，在澆注過程中，有效地減少了由于陶瓷型芯的高溫蠕變而使陶瓷型芯發生偏移，從而減少了鑄件漏芯或壁厚超差問題的產生，該方法有效提高了復雜空心葉片熔模鑄造的合格率。
文檔編號B22C9/10GK102873275SQ201210371039
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者趙虹, 張凌峰, 常濤岐, 海潮, 劉曉飛, 劉文娜 申請人:西安航空動力股份有限公司