一种涡喷发动机尾喷铸造技术制造技术

本发明专利技术提供了一种涡喷发动机尾喷铸造技术，包括蜡模制备、涂料和浇注，涂料步骤中表层涂料采用锆砂硅溶胶工艺，按每千克硅溶胶加入0.2％的比例加入润湿剂，混均匀，按比例将耐火材料缓缓加入沾浆机中，耐火材料为锆英粉，其粉液比为1：4.1~4.4，粘度为32±2S，按每千克硅溶胶加入0.15％的比例加入消泡剂；背层涂料采用莫来石，硅溶胶工艺，按比例将耐火材料缓缓倒入沾浆机中，耐火材料为莫来石粉，其粉液比为1∶1.4~1.7，粘度10±1S。本发明专利技术采用整体一次铸造成型技术，有效避免了涡轮发动机尾喷铸造需要逐片铸造的繁琐，后期无需焊接，产品不变形，并且一次性铸造成型的尾喷精度高，正负偏差不超过0.13mm，强度达到950~1200MPa，经过X射线和荧光检测，产品合格率为100%。

【技术实现步骤摘要】
一种涡喷发动机尾喷铸造技术
本专利技术涉及机械制造领域，尤其涉及一种熔模铸造技术，具体是指一种涡喷发动机尾喷铸造技术。
技术介绍
为了提高航机的运载能力和续航能力，人们不断的使用各种技术，来提高航空发动机的推力，但是随着航空发动机推力的提高，不可避免的航空发动机的震动性和噪音越来越大，航机的稳定性成为了人们关注的重点，也是新一代航空人重点解决的问题。在高速飞行的物体上，稳定性和重量是人们关注的重点，而航空发动机的尾部气流又对航机的稳定性起着决定性的作用，所以减轻机身的重量，提高气流的稳定性成为了最可行的方案，尾喷就是通过减轻重量，增加结构强度和合理结构设计来提高发动机的稳定性，同时还有效的提高了发动机的推力。尾喷由内部喷管壁、外部喷管壁和中间叶片连接而成，叶片采用空心叶片，分上、下两层空心叶片，叶片壁厚为1.5mm，内、外喷管壁壁厚2mm，尾喷的结构中由于叶片与喷管壁面积差大，应力很大，容易产生裂纹；叶片形状复杂，成型难度大，外面的裙边成型困难，内外壁、叶片形状和裙边的形位公差要求高；采用K418材料铸造裂纹倾斜性大等问题，严重影响着尾喷铸造技术的发展。尾喷传统的制作方案是：内、外喷管壁均分为若干片分别制作，叶片单独制作，采用焊接成型，由于尾喷形状的复杂，经过焊接后的尾喷由于局部受热会产生变形，这种传统的工艺无法满足精度要求和强度要求。基于以上问题，在中科院的请求下，我公司投入大量研发，经过不懈努力，最终研制出一种涡喷发动机尾喷的一次性铸造成型技术，并得到了中科院的认可，以下是本技术方案的主要
技术实现思路
。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种涡喷发动机尾喷铸造技术，该技术采用整体一次铸造成型技术，有效避免了涡轮发动机尾喷铸造需要逐片铸造，后期焊接后变形、尺寸精度低的弊端，并且一次性铸造成型的尾喷精度和强度较高，该技术还有效避免了裂纹的产生，大大降低了次品率的产生，同时也为航机的正常运行提供保障，满足使用要求的同时，提高了航机的稳定性、安全性和使用寿命，使用效果好。本专利技术的技术解决方案是，提供如下一种涡喷发动机尾喷铸造技术，包括蜡模制备单元、涂料及利用涂料制备涂料壳制备单元和浇注单元。具体步骤如下：1、所述蜡模制备单元的步骤如下：（1）模具制作：采用分体压制，整体组焊的方案，首先，将产品按叶片分割成块；然后，对空心叶片采用抽芯和陶芯成型；最后，制作拨瓣蜡模焊接工装，定位叶片来满足尺寸要求；（2）单个叶片的制备：将模具置于免缸蜡模机上，将蜡料注入模具中，向模具中注射蜡料，注射后模具保压，开模得到单个叶片；重复上述步骤，完成所需单个叶片的个数，待单个叶片冷却后，除去毛刺，待用；（3）叶片的组合：将上述制备的单个叶片放在拨瓣蜡模焊接工装上进行焊接，形成设计为一体的蜡模拨瓣；（4）蜡模组树的设置：采用多层加冒口来保证整体充型，采用底注的浇注方案。2、所述涂料的备制包括表层涂料的制备和背层涂料的制备：（1）表层涂料采用锆砂硅溶胶工艺，具体参数如下：1）在沾浆机中加入硅溶胶，并按每千克硅溶胶加入0.2％的比例向沾浆机中加入润湿剂，混均匀；2）将耐火材料缓缓加入沾浆机中，耐火材料为锆英粉，锆英粉与硅溶胶的重量比为4.1~4.4：1，粘度为32±2S，注意防止结块，一定将粉料分散搅开；3）按每千克硅溶胶加入0.15％的比例加入消泡剂，混均匀；4）等涂料基本混匀后，用流杯测定涂料粘度37~40秒合格；（2）背层涂料采用莫来石，硅溶胶工艺，参数如下：1）在沾浆机中加入硅溶胶，并按比例将耐火材料缓缓倒入沾浆机中，耐火材料为莫来石粉，莫来石粉与硅溶胶的重量比为1.4~1.7：1，粘度10±1S，注意防止结块，一定将粉料分散搅开；2）等涂料基本混匀后，用流杯测定涂料粘度9~10秒合格；（3）利用上述制备好的表层涂料和背层涂料分别制备的涂料壳：1）表层涂料涂抹表层，背层涂料涂抹背层，其中叶片本体部位涂抹涂料5~6层，剩余部位涂抹涂料9~10层；2）每一层涂料保证叶片及陶芯涂抹到位；3）涂料晾干后进行脱膜处理，制得涂料壳，脱模时脱蜡釜压力达到0.6MPa，脱膜温度为158℃，脱蜡时间15分钟。3、所述浇注单元的方法如下：（1）将制备好的涂料壳体放入真空感应炉中，密封后抽真空，真空度为5帕以下，浇注使用真空感应炉来浇注铸件；（2）浇注过程中，浇注温度为1500℃，模壳温度980℃，浇注完成后10分钟破真空，破空后放在保温箱冷却1小时后取出；（3）焙烧炉的温度必须在600℃以下，才可以进行焙烧。采用本专利技术的有益效果：该技术采用整体一次铸造成型技术，有效避免了涡轮发动机尾喷铸造需要逐片铸造的繁琐，后期无需焊接，产品不变形，并且一次性铸造成型的尾喷精度高，尺寸正负偏差不大于0.13mm，强度为950~1200MPa。该技术还有效避免了裂纹的产生，经过X射线和荧光检测，产品合格率为100%，解决了本行业长期存在的焊接裂纹的技术难题，研发得到了涡喷发动机尾喷的一次性铸造成型技术，得到了中国科学院的认可，并与我方签订长期合作协议，制备的产品满足使用要求的同时，提高了航机的稳定性和安全性，使用效果好。最大使用寿命为10000小时，装备我军靶机航空器的最大运行速度为350m/s，并具有12~20kg的运载能力，并在最大开力系数提成30%，空中减速性能增加50%，着陆滑跑距离120米以下，加速性能提升30%。附图说明图1为本专利技术所制备的涡喷发动机尾喷结构示意图。图2为图1中A-A处的截面方向视图。具体实施方式为便于说明，下面结合附图对专利技术的涡喷发动机尾喷铸造技术做详细说明。一种涡喷发动机尾喷铸造技术，包括蜡模制备单元、涂料及利用涂料制备涂料壳制备单元和浇注单元具体步骤如下：1、所述蜡模制备单元的步骤如下：（1）模具制作:采用分体压制，整体组焊的方案：首先，将产品按叶片的数量分割成16块；然后，对空心叶片采用抽芯和陶芯成型；最后，制作组焊工装，定位叶片来满足尺寸要求。（2）单个叶片的制备：将模具置于10吨免缸蜡模机上，蜡模制备过程中蜡箱温度为85℃，模具温度为30℃，蜡料温度58℃，合模压力6Mpa将蜡料注入模具中，向模具中注射蜡料，注射压力为3MPa，注射后模具保压时间180s，开模得到单个叶片；重复上述步骤，完成所需单个叶片的个数16个，待单个叶片冷却后，除去毛刺，待用。值得注意的是，由于叶片形状复杂，采用陶芯和抽芯的成型方式制造，模具采用加工中心一次加工成型，尺寸精度高，材料为模具钢，强度高。（3）叶片的组合：将上述制备的单个叶片放在拨瓣蜡模焊接工装上进行焊接，形成设计为一体的蜡模拨瓣。（4）蜡模组树的设置：因为拨瓣的整体厚度仅有2mm，浇注充型困难，所以我们采用两侧或三层加冒口来保证整体充型，再加上叶片的厚度很薄，采用底注的浇注方案，从模具底部浇注，模具内的液面从底部向顶部移动，提高了平稳充型的能力，防止叶片欠铸，充型效果好。2、所述涂料的备制包括表层涂料的制备和背层涂料的制备：（1）表层涂料采用锆砂硅溶胶工艺，具体参数如下：1）在沾浆机中加入硅溶胶，并按每千克硅溶胶加入0.2％的比例向沾浆机中加入润湿剂，混均匀；2）将耐火材料缓缓加入沾浆机中，耐火材料为锆英粉，锆英粉与硅溶胶的重量比为4.1~4.4：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡喷发动机尾喷铸造技术，其特征是：包括蜡模制备单元、涂料及利用涂料制备涂料壳制备单元和浇注单元。

【技术特征摘要】
1.一种涡喷发动机尾喷铸造方法，其特征是：包括蜡模制备单元、涂料及利用涂料制备涂料壳制备单元和浇注单元；所述蜡模制备单元的步骤如下：（1）模具制作：采用分体压制，整体组焊的方案，首先，将产品按叶片分割成块；然后，对空心叶片采用抽芯和陶芯成型；最后，制作拨瓣蜡模焊接工装，定位叶片来满足尺寸要求；（2）单个叶片的制备：将模具置于免缸蜡模机上，将蜡料注入模具中，向模具中注射蜡料，注射后模具保压，开模得到单个叶片；重复上述步骤，完成所需单个叶片的个数，待单个叶片冷却后，除去毛刺，待用；（3）叶片的组合：将上述制备的单个叶片放在拨瓣蜡模焊接工装上进行焊接，形成设计为一体的蜡模拨瓣；（4）蜡模组树的设置：采用多层加冒口来保证整体充型，采用底注的浇注方案；所述涂料的制备包括表层涂料的制备和背层涂料的制备：（1）表层涂料采用锆砂硅溶胶工艺，具体参数如下：1）在沾浆机中加入硅溶胶，并按每千克硅溶胶加入0.2％的比例向沾浆机中加入润湿剂，混均匀；2）将耐火材料缓缓加入沾浆机中，耐火材料为锆英粉，锆英粉与硅溶胶的重量比为4.1~4.4：1，粘度为32±2S，注意防止结块，一定将粉料分散搅开；3）按每千克硅溶胶加入0.15％的比例加入消泡剂，混均匀；4）等涂料基本混匀后，用流杯测定涂料粘度37~40秒合格；（2）背层涂料采用莫来石，硅溶胶工艺，参数如下：1）在沾浆机中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩太栋，孙宏伟，潘立波，杨晓辉，潘立华，
申请(专利权)人：潍坊一立精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37