一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的制作工藝，尤其是制作工藝中陶瓷型芯的一次成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]跟采用一般冷卻方式的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片相比，葉盆、葉背各多了一層冷卻腔。采用一般冷卻方式的航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片一般只有一個(gè)內(nèi)腔。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片除了有內(nèi)腔外，在葉盆、葉背還有一層或多層腔，內(nèi)腔和外層腔之間由沖擊氣孔聯(lián)通。
[0003]航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片內(nèi)腔非常復(fù)雜，無法用機(jī)械加工的方法獲得。目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片都是采用精密鑄造的方法獲得鑄件。然后通過對鑄件進(jìn)行機(jī)械加工，獲得最終滿足裝配和使用要求的零件。
[0004]航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的毛坯件的鑄造業(yè)非常復(fù)雜。首先要先制造出符合內(nèi)腔尺寸的陶瓷型芯，然后將陶瓷型芯放到鑄件模具中壓制蠟?zāi)Ｄ?，再?jīng)組合蠟?zāi)Ｄ印⑼繗?、焙燒、澆注等等工序獲得內(nèi)含陶瓷型芯的金屬鑄件，再將金屬鑄件中的陶瓷型芯溶解后獲得鑄件。所以，陶瓷型芯對于生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片鑄件來說是非常重要的。
[0005]航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片由于有內(nèi)腔和外層腔兩層腔，陶瓷型芯異常復(fù)雜。為了能得到精確的內(nèi)腔尺寸，要求陶瓷型芯本身的尺寸要非常精確。
[0006]目前，國內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯的制造基本采用兩種方法:一種是將陶瓷型芯分成若干個(gè)部件分別制造，然后在通過人工粘接得到整體陶瓷型芯；另一種是將鑄件分成若干個(gè)部件分別制造，然后焊接部件得到整體的鑄件。
[0007]通過將陶瓷型芯分成若干個(gè)部件分別制造，然后在通過人工粘接得到整體陶瓷型芯的方法存在以下缺點(diǎn):
a、將陶瓷型芯分成若干個(gè)部件分別制造，會(huì)造成部件成型困難。一般來講，航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯外層腔厚度只有0.7mm左右，而長度會(huì)有50—120長，分體后，在壓制濕態(tài)外層腔部件時(shí)，出模過程中帶來的變形無法解決，而且陶瓷型芯在焙燒和強(qiáng)化過程中的變形會(huì)非常的巨大。一旦有大量的變形，陶瓷型芯的尺寸就無法保證，航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片的外層壁壁厚也只有0.7_左右，一旦陶瓷型芯的變形量超過一定的數(shù)值，就有造成澆注后，鑄件出現(xiàn)漏芯的現(xiàn)象而造成鑄件報(bào)廢；
b、人工粘接陶瓷型芯部件,會(huì)造成陶瓷型芯的精度損失進(jìn)一步加劇,一來人工粘接無法保證每個(gè)部件的相對位置關(guān)系，二來人工粘接沒有一致性，會(huì)對后期的數(shù)據(jù)分析帶來問題，采用將陶瓷型芯分成若干個(gè)部件分別制造，然后在通過人工粘接得到整體陶瓷型芯的方法來制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯，會(huì)造成陶瓷型芯的結(jié)構(gòu)和尺寸與理論數(shù)值差異較大，且沒有規(guī)律可循，將會(huì)嚴(yán)重影響鑄件的質(zhì)量，會(huì)造成鑄件合格率低下、效率低下，大量的產(chǎn)能被占用，還會(huì)拉高鑄件的制造成本。
[0008]通過將鑄件分成若干個(gè)部件分別制造，然后焊接得到整體的鑄件的方法存在這樣的缺點(diǎn):多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片采用焊接工藝得到鑄件的話，會(huì)嚴(yán)重影響多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片的壽命，采用多孔層板發(fā)散冷卻技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，渦輪部分的葉片需要承受1900°C—2150°C的溫度，而且發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)需要高速旋轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生巨大的離心力，焊縫無法承受這么高的溫度，而巨大的離心力也容易造成多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片從焊縫處產(chǎn)生疲勞斷裂，這些都是巨大的隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明利用可溶性材料的特點(diǎn)，公開了航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法，包括以下步驟:
a、根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯的內(nèi)腔和外層腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)若干可溶性工藝部件；
b、將每個(gè)可溶性工藝部件都用單獨(dú)的模具壓制成型；
C、將所有可溶性部件通過相互間的定位結(jié)構(gòu)放置到整體陶瓷型芯模具里壓制整體的陶瓷型芯；
d、壓制完成后，用特殊溶液將可溶性工藝部件溶解，最終得到整體的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯。
[0011]進(jìn)一步的，所述的可溶性部件的材料為蠟。
[0012]本發(fā)明是采用可溶性工藝部件來一次性成型航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯的方法。與上述的其他方法相比，首先鑄件的合格率能得到大的提升，一次性成型的陶瓷型芯各個(gè)結(jié)構(gòu)的相對位置關(guān)系和尺寸精度會(huì)得到保證；其次鑄件的生產(chǎn)效率將會(huì)得到大的提升，合格率的提升會(huì)顯著的提升生產(chǎn)效率，生產(chǎn)效率的提升可以將原先被占用的產(chǎn)能得到更好的利用，創(chuàng)造更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益；再次，由于陶瓷型芯是一次成型的，所以鑄件不存在焊接的問題，鑄件本身的壽命將會(huì)有保證，降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)的事故率，也降低了航空發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)和修理成本的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案座進(jìn)一步說明。
實(shí)施例
[0014]葉片的陶瓷型芯的制造工藝流程大致為:先用模具壓制濕態(tài)的陶瓷型芯，然后焙燒濕態(tài)的陶瓷型芯使之充分脫水，再對焙燒后的陶瓷型芯進(jìn)行強(qiáng)化。使陶瓷型芯最終能夠承受鑄件澆注時(shí)金屬液體對陶瓷型芯產(chǎn)生的巨大沖擊力以及冷卻時(shí)金屬由于收縮而對陶瓷型芯施加的抱緊力。
[0015]本發(fā)明采用可溶性工藝部件一次性成型航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯，也就是說，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯的內(nèi)腔和外層腔之間設(shè)計(jì)若干個(gè)這樣的工藝部件，該工藝部件由可溶性材料蠟制成。每個(gè)可溶性工藝部件都用單獨(dú)的模具壓制成型，然后將所有可溶性部件通過相互間的定位結(jié)構(gòu)放置到整體陶瓷型芯模具里壓制整體的陶瓷型芯，壓制完成后，用特殊溶液將蠟制工藝部件溶解，最終得到整體的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯。通過該完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯金屬澆注得到相應(yīng)的渦輪葉片。
[0016]以上實(shí)施例具體描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法，其特征是，包括以下步驟: a、根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯的內(nèi)腔和外層腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)若干可溶性工藝部件； b、將每個(gè)可溶性工藝部件都用單獨(dú)的模具壓制成型； C、將所有可溶性部件通過相互間的定位結(jié)構(gòu)放置到整體陶瓷型芯模具里壓制整體的陶瓷型芯； d、壓制完成后，用特殊溶液將可溶性工藝部件溶解，最終得到整體的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法，其特征是，所述的可溶性部件的材料為蠟。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)多孔層板發(fā)散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法，利用可溶性材料的原理，提供了一種渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法，大大提高了產(chǎn)品的合格率。
【IPC分類】B22C9/10
【公開號(hào)】CN105562613
【申請?zhí)枴緾N201410530280
【發(fā)明人】王雷
【申請人】咸陽勃力模具制造有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月10日