提高单晶高温合金铸件外型尺寸精度的蜡模及方法技术

本发明专利技术公开了一种提高单晶高温合金铸件外型尺寸精度的蜡模及方法，该蜡模的底盘上沿周向均匀设置四个螺旋选晶器，每个螺旋选晶器上依次连接引晶锥

【技术实现步骤摘要】
提高单晶高温合金铸件外型尺寸精度的蜡模及方法


[0001]本专利技术属于单晶高温合金铸件的制备
，具体涉及一种提高单晶高温合金铸件外型尺寸精度的蜡模及方法
。

技术介绍

[0002]航空技术的发展对航空发动机的性能提出了更高的要求，航空发动机的技术水平是一个国家科技水平和工业实力的重要标志
。
航空发动机的发展关键是提高推重比和燃油效率，航空发动机的性能在很大程度上取决于涡轮进口温度
。
单晶高温合金在高温时具有高的持久强度和蠕变性能，足够的韧性，良好的抗热疲劳和机械疲劳性能，较好的抗氧化和抗热腐蚀性能等优异的高温性能，因此单晶高温合金是目前制造先进航空发动机和燃气轮机叶片的主要材料
。
单晶高温合金涡轮叶片已广泛应用于先进的军用与民用航空发动机上
。
[0003]随着叶片设计技术的发展，叶片内部的冷气通道越来越复杂，叶片的外型尺寸越来越大，截面积也越来越大
。
在叶片的定向凝固过程中，高温合金液会使较大尺寸型壳的局部容易发生变形，型壳的尺寸越大，定向凝固的时间越长，型壳变形的可能性就越大
。
型壳变形将导致叶片壁厚超正差
(
即叶片壁厚增大
)、
型面超正差
(
即叶片变形
)、
叶片超重
(
即叶片重量增大
)
等问题，进而增加了后续对叶片进行抛修
、
打磨和机加工的工作量
。
[0004]在单晶高温合金构件性能评价中，通常需要制备单晶薄壁试样来模拟单晶高温合金的薄壁性能，要求单晶薄壁试样在铸造完成后，其薄壁工作位置为铸造表面，不能进行抛修
、
打磨和机加工，因此对薄壁工作位置的尺寸精度要求很高
。
[0005]申请公布号为
CN111299511A
的专利技术专利公开了一种单晶高温合金薄壁铸件的制备方法，将蜡纸贴合于陶瓷支撑体表面，在陶瓷支撑体表面形成蜡模，得到支撑蜡模组合，蜡纸的底边与陶瓷支撑体的底边重合，蜡纸的形状和尺寸与目标单晶高温合金薄壁铸件相同；在支撑蜡模组合的底部固定选晶器和放大器组合，得到中间体，选晶器和放大器组合中的放大器与支撑蜡模组合的底部相连接，选晶器和放大器的材质为蜡料；将中间体组装至浇道盘上，对中间体进行沾浆涂壳形成型壳，脱蜡后得到铸型；将单晶高温合金熔体浇注到铸型中，得到单晶高温合金薄壁铸件
。
该技术方案将蜡纸直接作为铸件的薄壁部分，虽然没有借助模具，采用贴蜡纸的方法可以制备厚度为
0.3
‑
1mm
的薄壁试样，但是不能保证所制备的薄壁铸件在定向凝固过程中发生变形，后续可能需要抛修或打磨，从而降低薄壁铸件的尺寸精度
。
[0006]申请公布号为
CN114713775A
的专利技术专利公开了一种带开口的大型圆筒型钛铸件的制备方法，首先根据圆筒型钛铸件的形状及尺寸制作浇注模具，浇注模具的外形和内腔均与圆筒型钛铸件相匹配，并将浇注模具的与圆筒型钛铸件的开口边沿相对应的内腔空间沿径向扩大；然后将浇注模具与浇铸炉连接成浇注系统，并在浇注模具的开口部位设置多个加强筋，加强筋的内部开设有与浇注系统相连的加强筋浇道；向浇注模具内进行浇注成型，冷却后拆卸浇注模具，并对圆筒型钛铸件的开口边沿增厚部位进行机加工，即得到带开
口的大型圆筒型钛铸件
。
该技术方案在浇注模具的开口部位设置加强筋，加强筋与铸件连接，在拆卸加强筋时会导致铸件变形，此外还需要对铸件进行机加工，而机加工会降低铸件的尺寸精度
。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种提高单晶高温合金铸件外型尺寸精度的蜡模，包括底盘
、
螺旋选晶器
、
引晶锥
、
单晶铸件
、
斜浇道和浇口杯；所述底盘靠近边缘的位置沿着周向均匀地设置四个螺旋选晶器，每一个所述螺旋选晶器上依次连接所述引晶锥
、
所述单晶铸件和所述斜浇道，四个所述斜浇道的顶端均与一个所述浇口杯连接；相邻两个单晶铸件的中间位置设置一个竖向支撑柱，四个所述竖向支撑柱垂直固定在所述底盘上；每一个所述单晶铸件的两侧分别悬挂一个网格蜡片，每一个所述网格蜡片通过第一横向支撑柱和第二横向支撑柱与其相邻的竖向支撑柱固定连接；每一个所述网格蜡片的形状与其相对应的单晶铸件的形状相匹配，且每一个所述网格蜡片与其相对应的单晶铸件之间的距离相等
。
[0008]优选的是，所述单晶铸件为单晶薄壁试样或单晶空心叶片
。
[0009]在上述任一方案中优选的是，所述单晶薄壁试样的两个夹持段分别与所述引晶锥和所述斜浇道连接，所述单晶薄壁试样的薄壁段的两侧分别悬挂一个网格蜡片，所述网格蜡片的形状与其相对应的薄壁段的形状相匹配，且所述网格蜡片与其相对应的薄壁段的距离相等；所述单晶空心叶片的叶身和榫头延长段分别与所述引晶锥和所述斜浇道连接，所述叶身的两侧分别悬挂一个网格蜡片，所述网格蜡片的形状与其相对应的叶身的形状相匹配，且所述网格蜡片与其相对应的叶身的距离相等
。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述网格蜡片由若干个井字形结构组合在一起，且一体成形；所述网格蜡片的竖向网杆和横向网杆的厚度均为1‑
3mm、
宽度均为8‑
10mm
；所述网格蜡片上的网格为正方形，其内壁的边长为
20mm。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述网格蜡片与其相对应的单晶铸件之间的距离为3‑
5mm。
本专利技术中，根据单晶铸件的形状，使悬挂在单晶铸件两侧的网格蜡片形状分别与其相对应的单晶铸件形状相匹配，在单晶铸件两侧悬挂网格蜡片后，每一侧的网格蜡片与其对应的单晶铸件之间的距离相等
。
当单晶铸件为单晶薄壁试样时，单晶薄壁试样的薄壁段两侧均为平面，所以网格蜡片也为平面，薄壁段的平面与网格蜡片的平面之间的距离都相等；当单晶铸件为单晶空心叶片时，单晶空心叶片的叶身两侧均为曲面，所以网格蜡片也为曲面，叶身的曲面与网格蜡片的曲面之间的距离都相等
。
[0012]在上述任一方案中优选的是，所述第一横向支撑柱的一端与所述网格蜡片最上边的横向网杆的中心部位连接，另一端与所述竖向支撑柱连接；所述第二横向支撑柱的一端与所述网格蜡片最下边的横向网杆的中心部位连接，另一端与所述竖向支撑柱连接
。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述第一横向支撑柱与所述竖向支撑柱之间的夹角为
85
‑
88
°
，所述第二横向支撑柱与所述竖向支撑柱之间的夹角为
75
‑
85
°
。
[0014]本专利技术中，第一横向支撑柱和第二横向支撑柱与竖向支撑柱之间的位置关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
中任一项所述的提高单晶高温合金铸件外型尺寸精度的蜡模，按照先后顺序包括以下步骤，步骤一：根据设计要求采用压蜡方法压制底盘
、
螺旋选晶器
、
引晶锥
、
单晶铸件
、
斜浇道
、
浇口杯
、
竖向支撑柱
、
第一横向支撑柱
、
第二横向支撑柱和网格蜡片；步骤二：根据所设计的蜡模结构将底盘
、
螺旋选晶器
、
引晶锥
、
单晶铸件
、
斜浇道
、
浇口杯和竖向支撑柱组...

【专利技术属性】
技术研发人员：史振学，胡立杰，赵金乾，刘世忠，
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：