一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备制造技术

本发明专利技术公开了一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，主要包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器等单元。在空心涡轮叶片脱芯工作的中后期，冷却流道深处的型芯脱除速率较慢，主要原因是冷却流道深处的碱液运动困难，该处的脱芯产物不能依靠碱液运动冲刷从型芯表面脱落从而会覆盖在型芯表面，进而阻碍内部型芯材料与碱溶液的快速反应。本发明专利技术中的氮气发生器通过耐腐蚀细软管向冷却流道深处型芯附近输送氮气，产生气流搅拌效应。通过气流搅拌可引起流道深处的碱液运动，促进冷却流道深处的脱芯产物从型芯表面脱落。本发明专利技术用于解决氧化铝基陶瓷型芯常压碱煮脱芯过程中冷却流道深处型芯脱除速率较慢的问题。

A kind of core removal equipment for improving the removal rate of alumina based ceramic core by air flow agitation

The invention discloses a core removing equipment for improving the removal rate of alumina core ceramic core by means of air stirring, which mainly comprises an atmospheric alkaline cooking and core removing device, a nitrogen generator and other units. In a hollow turbine blade core work in the late, the core removal rate is slower cooling channel depths, the main reason is the difficulties in the depths of the movement lye cooling channel, the core product can not rely on alkali fall off from the core surface erosion movement which will cover the surface of the core, rapid response and thus hinder the internal core material and alkali solution. The nitrogen generator in the invention conveyed nitrogen gas near the core of the cooling flow channel through the corrosion resistant fine hose, and produced the air mixing effect. The movement of alkaline fluid in the depth of the flow channel can be caused by air flow agitation, and the core removal products in the cooling channel are removed from the surface of the core. The invention is used to solve the problem that the removal rate of the core in the cooling channel is slow during the process of removing the core from the core of the alumina based ceramic core.

【技术实现步骤摘要】
一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备
本专利技术属于空心涡轮叶片制造
，具体涉及一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备。
技术介绍
现代航空发动机及燃气轮机均采用空心涡轮叶片，涡轮叶片工作环境极其恶劣，温度极高，单纯靠提高高温合金的耐温性已经不能满足叶片使用要求，必须靠在叶片内部制造冷却流道来满足工作要求。为制造叶片内部的冷却流道，需要制造和使用具有对应结构的陶瓷型芯。目前，陶瓷型芯材料主要为氧化铝和氧化硅，与氧化硅基型芯相比，氧化铝基陶瓷型芯具有更高的抗高温蠕变性及化学稳定性，因此在新一代高温合金叶片铸造过程中得到广泛应用。但是，与氧化硅基型芯相比，氧化铝基型芯脱除困难。目前，针对氧化铝基陶瓷型芯的主流脱除方法有两类，高温高压脱芯法及常压碱煮脱芯法。其中高温高压脱芯法脱芯速率较快，但脱芯反应产物易在型芯表面形成覆盖，难以保证高速脱芯的持续性，且高压设备存在安全隐患；而常压碱煮脱芯法则可以靠沸腾作用引起的碱液运动及时将脱芯反应产物冲刷掉，且设备安全性高，故使用率较高。但是在常压碱煮脱芯的中后期，沸腾作用引起的流道深处碱液的运动较弱，难以有效清除冷却流道深处型芯表面的脱芯产物。脱芯产物覆盖会阻碍脱芯反应的快速进行，导致冷却流道深处型芯的脱除速率较低。因此，研究能提高冷却流道深处型芯脱除速率的脱芯设备具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案来实现：一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，包含常压碱煮脱芯装置、氮气发生器、耐腐蚀细软管、排气管；其中，常压碱煮脱芯装置包括反应腔以及设置在反应腔顶部的进气口和排气管，工作时，氮气发生器通过耐腐蚀细软管与常压碱煮脱芯装置连通，反应腔内装有脱芯液，用于对空心涡轮叶片内的型芯进行脱除处理；氮气发生器将氮气通过耐腐蚀细软管输送到冷却流道深处型芯的表面附近位置，对该处的脱芯液进行气流搅拌，引起该处脱芯液运动，从而促进型芯表面脱芯反应产物的脱落，并通过排气管将反应腔中多余的气体排出。本专利技术进一步的改进在于，常压碱煮脱芯装置底部设置有加热炉，加热炉选用包括温度自动控制功能的电加热炉，对反应腔内脱芯液的加热温度范围为120℃～250℃。本专利技术进一步的改进在于，高温高浓度碱液的质量浓度范围为50％～70％，由KOH溶于水配制而成。本专利技术进一步的改进在于，氮气发生器出气口设置有控制气流通断和气流量大小的开关阀，且提供的氮气纯度在99.99％以上。本专利技术进一步的改进在于，耐腐蚀细软管由聚四氟乙烯材料制成，其管径范围为0.3mm～2mm，且可以形成多路分支。本专利技术进一步的改进在于，空心涡轮叶片内的型芯为氧化铝基陶瓷型芯，且空心涡轮叶片的尺寸范围为50mm～300mm。本专利技术进一步的改进在于，反应腔采用耐碱液腐蚀的蒙耐尔合金制成，以保证在高温高浓度碱液工况下的工作寿命。本专利技术具有如下的优点：本专利技术中的脱芯设备包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器、耐腐蚀细软管和排气管等部分，属于常压脱芯范畴。该设备可以保持常压碱煮过程中脱芯反应的持续高效性，这是因为在脱芯前期，主要靠沸腾作用引起的脱芯液运动冲刷型芯表面覆盖的脱芯产物，而在脱芯中后期，氮气发生器通过插入冷却流道深处的耐腐蚀细软管对此处提供氮气，形成气流搅拌作用，以加强此处脱芯液的运动，从而促进冷却流道深处型芯表面脱芯产物的脱落。该设备引入的气流不会对脱芯液造成污染，这是因为空气中含有二氧化碳，如果采用空气流对脱芯液进行搅拌，二氧化碳会与脱芯液中的氢氧根离子反应，从而降低脱芯液浓度，而氮气发生器产生的氮气不会与脱芯液中的氢氧根离子反应，不会降低脱芯液的浓度。该设备不会因为气流量过大而减小脱芯液与型芯的接触面积，也不会因为气流量过小导致脱芯液运动过弱，这是因为氮气发生器出气口的开关阀可以调节控制气流的大小。该设备不会存在高压危险，这是因为反应腔中多余的气体可由排气管排出。进一步，本专利技术中的脱芯液采用高温高浓度的碱液，能实现碱液与型芯快速反应，这是因为高温高浓度情况下碱液与型芯反应速度较快。进一步，本专利技术中的氮气发生器提供的气流，不会对碱液造成污染，这是因为氮气发生器提供的氮气几乎不含二氧化碳，不会与碱液中的氢氧根离子反应而使碱浓度降低。进一步，本专利技术的氮气发生器提供的气流不会因为气流量过大而减小脱芯液与型芯的接触面积，也不会因为气流量过小而导致脱芯液运动过弱，这是因为氮气发生器出气口的开关阀可以调节控制气流的大小。进一步，本专利技术中的氮气发生器可以长时间稳定的对多个冷却流道提供气流，这是因为耐腐蚀细软管是由聚四氟乙烯材料制成的，耐碱液腐蚀能力极强，且耐腐蚀细软管可以形成多路分支分别对应不同的冷却流道。综上所述，本专利技术主要解决空心涡轮叶片氧化铝基陶瓷型芯的脱除问题，这是因为氧化铝型芯化学稳定性高，脱除困难。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中：1、加热炉；2、空心涡轮叶片；3、型芯；4、脱芯液；5、开关阀；6、氮气发生器；7、耐腐蚀细软管；8、反应腔；9、排气管。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术做出进一步的说明。如图1所示，本专利技术提出的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器、耐腐蚀细软管和排气管，具体结构如下：1)常压碱煮脱芯装置包括反应腔8，其底部设置有加热炉1，顶部开设有进气口和排气管9，其内部设置有脱芯液4，耐腐蚀细软管7与进气口连通。2)氮气发生器6的出气口设置有控制氮气流大小的开关阀5。3)耐腐蚀细软管7可形成多路分支，分别对应不同的冷却流道。在脱芯初期，将空心涡轮叶片2放入反应腔8中进行常压碱煮，该阶段沸腾作用引起的脱芯液4运动将会及时的冲刷型芯3表面的脱芯反应产物；在脱芯中后期，冷却流道内的型芯3已经被腐蚀到深处，此时将耐腐蚀细软管7插入空心涡轮叶片2的冷却流道内，打开氮气发生器6通入氮气流，并通过氮气发生器6出气口的开关阀5设置好气流大小，该阶段通入的气流会引起脱芯液4运动，及时冲刷型芯3表面的脱芯反应产物，使脱芯反应保持持续高效性。同时，反应腔8中多余的气体将通过排气管9排出。实施例首先在常压碱煮脱芯装置的反应腔8中配制适当浓度的脱芯液4，脱芯液4的量以能将待脱芯空心涡轮叶片2淹没为宜，然后开始升温加热至脱芯液4沸腾。连续脱芯一段时间后，待冷却流道中的型芯3已被腐蚀至深处，暂停脱芯并将叶片取出，然后将耐腐蚀细软管7的一端分支成多路分别插入不同的冷却流道内，另一端与氮气发生器6连接。通过调节氮气发生器6出气口的开关阀5来调节气流大小，因为气流太大会减小脱芯液4与型芯3表面的接触面积而阻碍反应的进行，而气流过小引起的脱芯液4运动也较弱，起不到冲刷反应产物的效果。工作过程中，反应腔8中多余的气体通过排气管9排出，以维持反应腔中常压的状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器(6)、耐腐蚀细软管(7)、排气管(9)；其中，常压碱煮脱芯装置包括反应腔(8)以及设置在反应腔(8)顶部的进气口和排气管(9)，工作时，氮气发生器(6)通过耐腐蚀细软管(7)与常压碱煮脱芯装置连通，反应腔(8)内装有脱芯液(4)，用于对空心涡轮叶片(2)内的型芯(3)进行脱除处理；氮气发生器(6)将氮气通过耐腐蚀细软管(7)输送到冷却流道深处型芯(3)的表面附近位置，对该处的脱芯液(4)进行气流搅拌，引起该处脱芯液(4)运动，从而促进型芯(3)表面脱芯反应产物的脱落，并通过排气管(9)将反应腔(8)中多余的气体排出。

【技术特征摘要】
1.一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器(6)、耐腐蚀细软管(7)、排气管(9)；其中，常压碱煮脱芯装置包括反应腔(8)以及设置在反应腔(8)顶部的进气口和排气管(9)，工作时，氮气发生器(6)通过耐腐蚀细软管(7)与常压碱煮脱芯装置连通，反应腔(8)内装有脱芯液(4)，用于对空心涡轮叶片(2)内的型芯(3)进行脱除处理；氮气发生器(6)将氮气通过耐腐蚀细软管(7)输送到冷却流道深处型芯(3)的表面附近位置，对该处的脱芯液(4)进行气流搅拌，引起该处脱芯液(4)运动，从而促进型芯(3)表面脱芯反应产物的脱落，并通过排气管(9)将反应腔(8)中多余的气体排出。2.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，常压碱煮脱芯装置还包括设置在反应腔(8)底部的加热炉(1)。3.根据权利要求2所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，加热炉(1)选用包括温度自动控制功能的电加热炉，对反应腔(8)内脱芯液(4)的加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟军，李涤尘，鲁阳，田国强，鲁中良，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61