一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法技术

本发明专利技术一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法属于精密铸造技术领域。本发明专利技术在压蜡过程中采用形状精确设计的冷蜡块控制蜡模收缩量。冷蜡块的上下模块之间可以扣合，对陶瓷型芯起到限位和保护作用，防止陶瓷型芯在压蜡过程中由于蜡料冲击导致的陶瓷型芯偏移、断裂问题，同时又解决了榫齿蜡模厚大部位由于蜡料收缩量大导致的尺寸偏小问题。为进一步对型芯进行精确定位，采用外型模具的顶针对型芯榫齿最小壁厚测量部位直接定位，以保证型芯和外型的相对位置关系。通过上述方法，可有效解决空心涡轮工作铸造过程中的由于收缩控制不当和/或型芯偏移导致榫齿壁厚尺寸超差问题。致榫齿壁厚尺寸超差问题。致榫齿壁厚尺寸超差问题。

【技术实现步骤摘要】
一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法


[0001]本专利技术一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法属于精密铸造


技术介绍

[0002]由于材料利用充分、周向尺寸较小等突出优点，枞树形榫联接结构被广泛应用于现代航空发动机涡轮工作叶片与涡轮盘的联接。涡轮工作叶片的榫齿部位在高温、高负荷条件下工作，不仅要承受离心负荷、振动负荷、热负荷，还要承受环境介质的腐蚀与氧化。由于其工作条件恶劣，经常出现榫齿裂纹、榫齿断裂、伸根段断裂、叶身断裂等故障。枞树形涡轮榫齿结构的最大应力一般都出现在底部榫齿工作面上接触区域边缘的齿根处。因此，为了保证榫齿部位的强度，确保发动机安全性，需要在制造过程中对榫齿壁厚进行严格的控制。
[0003]在空心涡轮工作叶片铸造过程中，应通过二个方面对榫齿壁厚进行综合控制，一是应保证伸根段和榫齿部位的铸造收缩控制准确。由于伸根段和榫齿一般体积厚大，往往容易出现蜡料收缩过大，导致整体厚度不足；二是保证内腔(即型芯)的位置不产生偏移，确保榫齿盆背两侧壁厚均匀。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的：为了解决空心涡轮工作铸造过程中的由于收缩控制不当和/或型芯偏移导致榫齿壁厚尺寸超差的问题，本专利技术提供了一种控制空心涡轮叶片榫齿壁厚的冷蜡块及铸造方法。
[0005]本专利技术的技术方案：一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：冷蜡块的外形与叶片伸根段的外型形状相匹配，冷蜡块包括上模冷蜡块和下模冷蜡块，上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面能扣合在一起，上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上设置有定位部件，用于冷蜡块在外型模具中的定位，上、下模冷蜡块表面都设置有通孔。
[0006]所述定位部件是位于上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上的凸起。
[0007]所述凸起是圆柱形结构，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。
[0008]上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、下模冷蜡块之间的匹配。
[0009]所述冷蜡块上、下蜡块之间通过圆柱形凸起和圆柱形凹槽进行扣合，所述圆柱形凸起的高度为2mm，直径为Ф4.5-5mm。
[0010]上模冷蜡块的表面和下模冷蜡块的表面上有三个通孔，且呈三角形排布。
[0011]应用权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造
方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0012]第一步：由压蜡机通过冷蜡块模具分别压制出下模冷蜡块和上模冷蜡块；
[0013]第二步：准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯；
[0014]第三步：打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于下模冷蜡块的表面上的通孔顶住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上继续放入上模冷蜡块，将上、下模蜡模块扣合，确认冷蜡块与X、Y、Z三个方向均有一定的余量后，对外型模具进行合模，在压蜡机上进行蜡模压制得到叶片蜡模。
[0015]应用一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，在压蜡机上进行蜡模压制的压制参数为：射蜡温度58～65℃，压力5～10bar，流量100～200cc/s，射蜡时间5～15s，保压时间20～40s。
[0016]本专利技术的优点：提供了一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法，通过在压蜡过程中采用形状精确设计的冷蜡块，精确控制了伸根段和榫齿部位的收缩。同时也对陶瓷型芯起到限位和保护作用，提高了型芯与外型模具之间的匹配性；另一方面，在冷蜡块上增加定位口，通过外型模具硬定位点对型芯榫齿最小壁厚测量位置进行直接定位，可以有效提高型芯位置度控制水平，避免型芯偏移，从而保证叶片盆背侧榫齿壁厚均匀。
附图说明
[0017]图1是本专利技术中的冷蜡块结构示意图
[0018]图2是本专利技术中的外型模具、冷蜡块、陶瓷型芯放置示意图
[0019]图3是本专利技术的型芯定位方式图
[0020]其中1是上模块，2是下模块，3是冷蜡块定位圆柱，4是型芯定位孔，5是外型模具下模，6是陶瓷型芯，7是上顶针，8是下顶针。
具体实施方式
[0021]一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：冷蜡块的外形与叶片伸根段的外型形状相匹配，冷蜡块包括上模冷蜡块和下模冷蜡块，上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面能扣合在一起，上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上设置有定位部件，用于冷蜡块在外型模具中的定位，上、下模冷蜡块表面都设置有通孔。
[0022]所述定位部件是位于上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上的凸起。
[0023]所述凸起是圆柱形结构，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。
[0024]上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、下模冷蜡块之间的匹配。
[0025]所述冷蜡块上、下蜡块之间通过圆柱形凸起和圆柱形凹槽进行扣合，所述圆柱形凸起的高度为2mm，直径为Ф4.5-5mm。
[0026]上模冷蜡块的表面和下模冷蜡块的表面上有三个通孔，且呈三角形排布。
[0027]应用权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造
方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0028]第一步：由压蜡机通过冷蜡块模具分别压制出下模冷蜡块和上模冷蜡块；
[0029]第二步：准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯；
[0030]第三步：打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于下模冷蜡块的表面上的通孔顶住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上继续放入上模冷蜡块，将上、下模蜡模块扣合，确认冷蜡块与X、Y、Z三个方向均有一定的余量后，对外型模具进行合模，在压蜡机上进行蜡模压制得到叶片蜡模。
[0031]应用一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，在压蜡机上进行蜡模压制的压制参数为：射蜡温度58～65℃，压力5～10bar，流量100～200cc/s，射蜡时间5～15s，保压时间20～40s。
[0032]本实施例的控制空心涡轮叶片榫齿壁厚的方法按照以下步骤进行：
[0033]1、使用25吨的MPI压蜡机，压制上、下模冷蜡块，压制参数为：射蜡温度60℃，压力5bar，流量100cc/s，射蜡时间5s，保压时间20s。
[0034]2、准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯。
[0035]3、打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：冷蜡块的外形与叶片伸根段的外型形状相匹配，冷蜡块包括上模冷蜡块和下模冷蜡块，上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面能扣合在一起，上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上设置有定位部件，用于冷蜡块在外型模具中的定位，上、下模冷蜡块表面都设置有通孔。2.根据权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：所述定位部件是位于上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上的凸起。3.根据权利要求2所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：所述凸起是圆柱形结构，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。4.根据权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、下模冷蜡块之间的匹配。5.根据权利要求4所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于，所述冷蜡块上、下蜡块之间通过圆柱形凸起和圆柱形凹槽进行扣合，所述圆柱形凸起的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维维，张剑，郑素杰，胡小健，王海文，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：