用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法及模壳技术

本发明专利技术适用于铸造技术领域，提供了一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法及模壳。所述方法包括步骤：制作与叶片对应的蜡模，并通过所述蜡模制作内壳；使用耐高温材料制作与叶片进气边、排气边棱角形状相适应的弯钩形状陶瓷夹；将所述陶瓷夹用粘接剂粘接到所述内壳上对应叶片的进气边、排气边棱角位置；完成陶瓷夹的粘接后制作外壳形成完整的模壳，所述外壳包裹所述内壳及所陶瓷夹。由于高强度陶瓷夹的箍钳作用和模壳的局部增厚，使铸件棱角处的模壳强度大大提高，避免了模壳在脱蜡和浇注时开裂。

Shell making method and shell for investment casting of blade castings

【技术实现步骤摘要】
用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法及模壳
本专利技术属于铸造
，尤其涉及一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法及模壳。
技术介绍
熔模精密铸造是一种先进的铸造方法，具有产品尺寸精度和表面光洁度高的特点，特别适用于形状复杂的零部件例如航空发动机的涡轮叶片。熔模精铸首先要用压蜡机压制出形状和尺寸与产品相同的蜡模。再将多个蜡模通过焊接的方式组装成蜡树，并焊装上浇注系统。对组装好的蜡树用反复粘浆淋砂的方式制成多层的陶瓷模壳，经脱蜡和焙烧后用于金属液的浇注，冷却后得到所需的铸件。由于铸件的外形凹凸不平，粘浆淋砂时堆积条件不同，造成模壳的厚度严重不均匀的特征。如图1所示，例如涡轮叶片在叶身的排气边2和进气边3具有尖锐的外凸棱角，其蜡模1在粘浆淋砂的过程中进气边3和排气边2难以堆积足够的浆料和砂粒，此区域形成的模壳4厚度要明显小于平均厚度，更是小于叶盆41这种内凹的部位(外凸处为叶背42)。在脱蜡时由于蜡模1受热膨胀，在对应叶片的进排气边由于应力集中和壳薄强度低，极易发生模壳的开裂。即使脱蜡时没有问题，在浇注时模壳受到金属液的强烈冲击，也易于造成模壳在进排气边这些薄壁处开裂。模壳开裂的结果轻则造成铸件的缺陷，重则引起金属液漏出，造成设备的损坏。为了防止模壳的开裂，一般采用增加制壳层数从而增加整体模壳厚度和强度的方法。但这会直接增加制壳材料的消耗和制壳时间周期的延长，更重要的是使模壳壁厚不均匀的现象更加严重，铸件内凹处如叶盆处的模壳本来就太厚，现在增厚更多，使得凝固时的散热条件变得更加恶劣，缺陷增多，质量下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法及模壳，旨在解决现有陶瓷模壳在脱蜡和浇注时开裂的问题。本专利技术是这样实现的，提供了一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，包括步骤：制作与叶片对应的蜡模，并通过所述蜡模制作内壳；使用耐高温陶瓷材料制作与叶片进气边、排气边棱角形状相适应的弯钩形状陶瓷夹；将所述陶瓷夹用粘接剂粘接到所述内壳上对应叶片的进气边、排气边棱角位置；完成陶瓷夹的粘接后制作外壳形成完整的模壳，所述外壳包裹所述内壳及所陶瓷夹。优选的，所述制作陶瓷夹的步骤包括：使用陶瓷材料进行压型、烧制。优选的，所述陶瓷夹的厚度为1-5mm，宽度为2-20mm，长度为10-50mm。优选的，所述内壳的层数为一层或多层。优选的，所述粘接剂为制壳时的浆料。优选的，设有所述陶瓷夹的模壳厚度形成局部增厚结构。一种用于叶片类铸件的模壳，包括：基于蜡模形状制作的内壳、粘接在内壳上的陶瓷夹、以及外壳；所述陶瓷夹设置于对应叶片排气边和进气边的棱角位置处，所述外壳形成于内壳表面并包裹所述陶瓷夹。优选的，所述陶瓷夹使用刚玉材料进行压型、烧制而成。优选的，所述陶瓷夹的厚度为1-5mm，宽度为2-20mm，长度为10-50mm。优选的，所述内壳的层数为一层或多层。本专利技术所达到的有益效果：陶瓷夹，用耐高温材料(如刚玉)烧制而成，具有弯钩形结构，与叶片进、排起气边处的形状相吻合。当蜡模表面通过粘浆淋砂制成一层或数层的内壳后，将陶瓷夹用浆料粘接在模壳易裂的部位，形成箍套。继续制外壳到预定厚度，在陶瓷夹对浆砂堆积的促进作用下，相应模壳明显变厚。由于高强度陶瓷夹的箍钳作用和模壳的局部增厚，使铸件棱角处的模壳强度大大提高，避免了模壳在脱蜡和浇注时开裂。所用陶瓷夹成本低廉，操作简单，防模壳开裂效果明显。并能减少整体模壳的层数和厚度，改善铸件整体特别是内凹处(如叶盆)凝固时的散热条件，提高铸件质量。附图说明图1是为现有的制造叶片的陶瓷模壳纵剖面示意图；图2是本专利技术制作模壳的粘接陶瓷夹的过程示意图；图3是本专利技术的用于叶片类铸件熔模精铸的模壳结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，其包括如下步骤：S1，使用耐高温材料制作与叶片进气边、排气边棱角形状相适应的弯钩形状陶瓷夹。具体的，如图2及图3所示，根据叶片1的排气边2和进气边3的棱角截面外凸形状，定制相应的弯钩形陶瓷夹(6、7)。陶瓷夹(6、7)的平均厚度在1到5mm之间，宽度在2到20mm之间，长度在10到50mm之间。陶瓷夹的制造类似于型芯，用耐高温材料(如刚玉)压型和烧制而成。由于经过焙烧，具有较高的强度。S2，制作与叶片对应的蜡模。具体的，用压蜡机压制出形状和尺寸与叶片产品相同的蜡模1。再将多个铸件蜡模1通过焊接的方式组装成一个蜡树，并焊装上浇注系统，对组装好的蜡树用粘浆淋砂的方式制出一层或数层模壳(包括面层和过度层)，作为内壳5。本实施例中，步骤S1和步骤S2可同时进行，也可以不分先后顺序进行。S3，将所述陶瓷夹用粘接剂粘接到所述内壳上对应叶片的进气边、排气边棱角位置具体的，在弯钩形陶瓷夹(6、7)的内弧面涂上浆料作粘结剂(8、9)，固定在对应叶片排气边2和进气边3的内壳5外面棱角上(如图2所示)。一般情况下，在最易开裂的叶身中部放置一对陶瓷夹(6、7)即可。对长度较大的叶片如燃机叶片，可分区段放置多对陶瓷夹。S4，完成陶瓷夹的粘接后制作外壳形成完整的模壳，所述外壳包裹所述内壳及所述陶瓷夹。具体的，卡上陶瓷夹(6、7)后继续制模壳到最终厚度，称之为外壳10。由于陶瓷夹(6、7)引起了浆料和砂粒更多的堆积，使得棱角处的模壳有了明显增厚(如图3所示)。经过步骤S1-S4，完成了模壳的制作。如下步骤S5-S7，具体介绍了使用该模壳进行脱蜡、焙烧和浇注的过程。S5，脱蜡。具体的，模壳干燥后送入脱蜡釜用高压水蒸汽进行脱蜡。蜡模受热膨胀，对模壳形成很大的胀力。由于模壳没有经过焙烧，湿强度很低，特别是在进、排气边由于模壳最薄极易开裂。但本专利技术提供的陶瓷夹已经经过焙烧，强度较高，对模壳起到箍紧作用。又由于陶瓷夹对模壳的局部增厚效应，当地模壳的厚度和强度也有很大提高，这种综合作用的结果就是完全防止了模壳在脱蜡时的开裂。S6，焙烧与浇注。模壳在脱蜡后进行焙烧，然后在真空炉内进行浇注。同样由于陶瓷夹的箍紧作用和当地模壳厚度的增加，也有效避免了浇注时的模壳开裂和金属液浇漏的严重情况。浇注后模壳内的金属液进入凝固状态(例如定向或单晶凝固)，需要尽快地散热以得到细密的铸态组织。特别是叶身内凹的盆面部位，由于当地的铸件和模壳厚度都是最大，成为散热最困难的部位。陶瓷夹的应用只是使原来最薄处即排气边和进气边处得到增厚，而不是叶片的盆面。而且由于陶瓷夹的应用消除了进排气边开裂的危险，因而可以减少模壳整体的层数和厚度，从总体上改善铸件的散热条件，特别是叶身内凹的盆面部位，会由于模壳层数的减少而明显减小模壳壁厚，从而显著提高冷却速率和铸件质量。本专利技术同时还提供一种用于叶片类铸件的模壳结构，基于蜡模形状制作的内壳、粘接在内壳上的陶瓷夹、以及外壳；所述陶瓷夹设置于对应叶片排气边和进气边的棱角位置处，所述外壳形成于内壳外表面并包裹所述陶瓷夹。本实施例中，陶瓷夹(6、7)使用刚玉进行压型、烧制而成。本实施例中，所述陶瓷夹的厚度为1-5mm，宽度为2-20mm，长度为10-50mm。本实施例中，所述内壳的层数为一层或多层。以上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，其特征在于，包括步骤：制作与叶片对应的蜡模，并通过所述蜡模制作内壳；制作与叶片进气边、排气边棱角形状相适应的弯钩形状陶瓷夹；将所述陶瓷夹用粘接剂粘接到所述内壳上对应叶片的进气边、排气边棱角位置；完成陶瓷夹的粘接后制作外壳形成完整的模壳，所述外壳包裹所述内壳及所述陶瓷夹。

【技术特征摘要】
1.一种用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，其特征在于，包括步骤：制作与叶片对应的蜡模，并通过所述蜡模制作内壳；制作与叶片进气边、排气边棱角形状相适应的弯钩形状陶瓷夹；将所述陶瓷夹用粘接剂粘接到所述内壳上对应叶片的进气边、排气边棱角位置；完成陶瓷夹的粘接后制作外壳形成完整的模壳，所述外壳包裹所述内壳及所述陶瓷夹。2.如权利要求1所述的用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，其特征在于，所述制作陶瓷夹的步骤包括：使用耐高温的陶瓷材料进行压型、烧制。3.如权利要求1所述的用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，其特征在于，所述陶瓷夹的厚度为1-5mm，宽度为2-20mm，长度为10-50mm。4.如权利要求1所述的用于叶片类铸件熔模精铸的制壳方法，其特征在于，所述内壳的层数为一层或多层。5.如权利要求1或4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马德新，崔树森，杜洪强，
申请(专利权)人：深圳市万泽中南研究院有限公司，深圳市万泽航空科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44