一种空心涡轮单晶叶片的快速制备方法技术

本发明专利技术涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种空心涡轮单晶叶片的快速制备方法。先设计陶瓷型芯数模及叶片分体蜡模数模，分别输入至3D打印设备中；3D打印得到陶瓷型芯素胚，再进行脱脂、烧结，得到陶瓷型芯成品；3D打印得到叶片分体蜡模，再脱除支撑蜡，得到叶片分体蜡模成品。将分体蜡模与陶瓷型芯拼装、焊接为完整叶片蜡模；将完整叶片蜡模与浇注系统蜡模进行焊接，完成蜡模组树，再进行制壳、熔铸、脱壳、脱芯、热处理，即可得到叶片铸件。本发明专利技术方法具有快速高效和成本低的特点，通过避免型芯模具和叶片蜡模模具的制作环节，使叶片的制造周期缩短一半以上，尤其适用于小量多品种的空心涡轮单晶叶片生产及研制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温合金熔模精密铸造，具体为一种空心涡轮单晶叶片的快速制备方法。

技术介绍

1、随着航空工业的飞速发展和航空发动机的性能提升，发动机涡轮前进口温度逐步提高，这就对涡轮单晶叶片的承温能力提出了越来越高的要求。受高温合金熔点的限制，通过改善叶片的制备材料来提高叶片的承温能力已接近极限。因此，设计叶片气冷结构、提高叶片的冷却效率已成为叶片设计制造者的常见选择。

2、空心涡轮单晶叶片的制备，传统的熔模精密铸造方法为：依据叶片外型及内腔结构，进行型芯模具和叶片模具设计；使用陶瓷浆料，经型芯模具注射冷却后得到陶瓷型芯湿胚，再通过高温烧结、强化处理，得到陶瓷型芯成品；将陶瓷型芯固定在叶片模具中，注射蜡料，冷却后得到叶片蜡模；进行蜡模组树，然后在模组外表包裹耐火材料制备型壳；型壳脱蜡后浇入合金液，凝固成型铸件，再脱除型壳、型芯，经热处理后，得到最终的空心涡轮单晶叶片铸件。

3、在空心涡轮单晶叶片的制备过程中，型芯模具、叶片模具的设计和制造，所需时间占到整个制造周期的一半以上，且由于尺寸误差、芯腔匹配精度等问题，模具往往需要返修或返工重本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种空心涡轮单晶叶片的快速制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.按照权利要求1所述的空心涡轮单晶叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在进行叶片分体蜡模数模设计时，首先在叶片铸件设计加工余量时，在叶尖方向预留出足够大的尺寸余量，并在尺寸余量部分留出孔洞结构，以便与陶瓷型芯固定配合，从而得到铸件数模；然后将该铸件数模沿孔洞中部位置拆分为上下两部分，同时将叶片型腔适当扩大，以避免陶瓷型芯放入蜡模过程中产生干涉受力变形，从而得到上下两个分体的蜡模数模；在进行陶瓷型芯数模设计时，型芯主体部分用以形成铸件型腔，在型芯主体部分上端设计两侧突出结构，从而与分体蜡模的孔洞配合...

【技术特征摘要】

1.一种空心涡轮单晶叶片的快速制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.按照权利要求1所述的空心涡轮单晶叶片的快速制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在进行叶片分体蜡模数模设计时，首先在叶片铸件设计加工余量时，在叶尖方向预留出足够大的尺寸余量，并在尺寸余量部分留出孔洞结构，以便与陶瓷型芯固定配合，从而得到铸件数模；然后将该铸件数模沿孔洞中部位置拆分为上下两部分，同时将叶片型腔适当扩大，以避免陶瓷型芯放入蜡模过程中产生干涉受力变形，从而得到上下两个分体的蜡模数模；在进行陶瓷型芯数模设计时，型芯主体部分用以形成铸件型腔，在型芯主体部分上端设计两侧突出结构，从而与分体蜡模的孔洞配合。

3.按照权利要求2所述的空心涡轮单晶叶片的快速制备方法，其特征在于，叶片分体蜡模数模中，孔洞结构为圆角多边形结构，叶盆、叶背各一，每个孔洞被上下两个分体蜡模分为两部分，通过多边形孔洞使型芯主体部分两侧突出结构与上下分体蜡模之间配合定位，孔洞最大尺寸为整体铸件最大尺寸的5％～15％。

4.按照权利要求2所述的空心涡轮单晶叶片的快速制备方法，其特征在于，叶片分体蜡模数模包含辅助性浇注系统，将铸件的补缩浇道、支撑结构、引晶结构数模直接连接在叶片数模上，并与叶片一体进行3d打印成型。

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【专利技术属性】
技术研发人员：牟昊，张光睿，邹明科，孟杰，李金国，周亦胄，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：