專利名稱：機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣類部件的熔模精密鑄造技術(shù)，具體地說是涉及一種機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
提高航空發(fā)動機(jī)推重比的主要途徑是不斷提高渦輪前進(jìn)氣溫度、減輕發(fā)動機(jī)整體重量。隨著航空發(fā)動機(jī)推重比的不斷提高，對其四大關(guān)鍵部件，即渦輪盤、渦輪葉片、渦輪軸及機(jī)匣的承載、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及輕量化要求越來越高，使得部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計日趨復(fù)雜，這些都對高溫合金及其加工技術(shù)提出了更加嚴(yán)苛的要求。
航空發(fā)動機(jī)中的機(jī)匣類部件的作用主要是承載發(fā)動機(jī)的推力和振動載荷，其質(zhì)量的好壞極大地影響著航空發(fā)動機(jī)的性能、壽命和可靠性。從世界航空發(fā)達(dá)國家發(fā)展的歷程和未來趨勢看，在發(fā)動機(jī)推力一定的情況下，通過機(jī)匣類部件薄壁化設(shè)計和采用整體精鑄技術(shù)，使發(fā)動機(jī)本身減重并且提高可靠性，大大提升了發(fā)動機(jī)性能，也是提高推重比的有效途徑之一。從機(jī)匣類部件的結(jié)構(gòu)來看，大多具有空心的支板，而支板的最薄壁厚可以達(dá)到
I.5_左右。采用熔模精密鑄造技術(shù)制作機(jī)匣類部件的蠟?zāi)？捎扇舾蓚€與支板尺寸、結(jié)構(gòu)相同的蠟?zāi)＝?jīng)組焊而成。將組合的蠟?zāi)＿M(jìn)行面層和背層沾漿、淋砂，重復(fù)多次獲得陶瓷型殼。但是，由于蠟?zāi)ＶО宓膬?nèi)壁表面很難被型砂覆蓋，因此須采用合適的陶瓷充芯材料，將空心部位完全充填。同時要求充芯材料與型殼材料具有相近的熱膨脹系數(shù)、抗熱沖擊性和優(yōu)良的高溫力學(xué)性能，從而保證在脫蠟、型殼焙燒以及熔體澆注、凝固與冷卻過程中，充填的陶瓷芯的尺寸與形狀保持穩(wěn)定。鑄件澆注完畢后，首先脫除型殼，然后將陶瓷芯用機(jī)械或化學(xué)方法從支板中脫除，即獲得支板具有空心結(jié)構(gòu)的機(jī)匣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料及其制備方法，以使獲得的充芯材料與所述型殼材料具有相近的熱膨脹系數(shù)、抗熱沖擊性和優(yōu)良的高溫力學(xué)性能，進(jìn)而保證在脫蠟、型殼焙燒以及熔體澆注、凝固與冷卻過程中，充填的陶瓷芯的尺寸與形狀保持穩(wěn)定。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料是以各種粒度的熔融石英粉為原料，與水玻璃結(jié)合劑、氟硅酸鈉促凝劑混合而成，各組分配比如下20-50目熔融石英粉15-25wt.%
50-100目熔融石英粉25-35wt.%
100-200目熔融石英粉15-25wt.%
200-325目熔融石英粉25-35wt.%
水玻璃結(jié)合劑5-25wt. %
氟娃酸鈉促凝劑l-5wt. %所述的熔融石英粉是純度大于99wt. %的熔融石英粉。所述的水玻璃結(jié)合劑，可以是摩爾數(shù)為2-4的固體硅酸鈉粉末，粒度小于100目。所述的氟硅酸鈉促凝劑，是純度為80-99. 5wt. %的工業(yè)品，粒度小于100目。本發(fā)明提供的所述機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料的制備方法包括以下步驟(I)按照比例稱取四種不同粒度的熔融石英粉，放入到V型混料機(jī)中；(2)按照比例分別稱取固體硅酸鈉粉末和氟硅酸鈉粉末，放入到裝有熔融石英粉的V型混料機(jī)中；(3)開啟V型混料機(jī)，將四種不同粒度的熔融石英粉、固體硅酸鈉粉末和氟硅酸鈉粉末進(jìn)行干混，混合時間不低于120min，得到充芯材料。
本發(fā)明提供的上述充芯材料的使用方法包括在使用前與水混合，調(diào)制成具有流動性的漿料，然后進(jìn)行機(jī)匣蠟?zāi)５闹О宄湫?，所述漿料形成固體的型芯，從而填充了支板蠟?zāi)５目招牟课?。以熔融石英為主的漿料在水玻璃結(jié)合劑與氟硅酸鈉促凝劑的作用下，隨著時間的推移，會逐漸形成固體的型芯，從而填充了支板蠟?zāi)５目招牟课?。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明制備陶瓷芯所用的充芯材料主要成分為不同粒度的熔融石英，而型殼背層的主要的陶瓷材料也為熔融石英，所以在型殼焙燒與熔體澆注過程中，陶瓷芯與陶瓷型殼的熱膨脹系數(shù)相近，所以較好地防止了機(jī)匣斜支板大面積薄壁處的變形和厚薄不均。(2)本發(fā)明所采用的充芯材料，其固化時間可以通過調(diào)整水玻璃結(jié)合劑與氟硅酸鈉促凝劑的加入比例來調(diào)整，即充芯材料的固化時間隨著固化劑加入量的增加而縮短。充芯材料固化時間的可控性保證了操作者能夠預(yù)留出充分的時間來完成蠟?zāi)ＶО宄湫镜倪^程。
具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明最佳實(shí)施方案的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。本發(fā)明充芯材料的配比及其性能見表I和表2。實(shí)施例I以不同粒度的熔融石英粉為原料，將所述熔融石英粉與水玻璃結(jié)合劑和氟硅酸鈉促凝劑按照比例加入到V型混料機(jī)中，混合120min以上，得到充芯材料；然后與水按照比例進(jìn)行混合，得到充芯用漿料，進(jìn)行蠟?zāi)ＶО宄湫?。?shí)施例2實(shí)施方法按照實(shí)施例I。
實(shí)施例3實(shí)施方法按照實(shí)施例I。實(shí)施例4
實(shí)施方法按照實(shí)施例I。實(shí)施例5實(shí)施方法按照實(shí)施例I。表I本發(fā)明充芯材料的配比(wt. % )
權(quán)利要求
1.一種機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料，其特征在于其包括的各組分配比如下20-50目熔融石英粉 15-25wt.%50-100目熔融石英粉25-35wt.%100-200目熔融石英粉15-25wt.%200-325目熔融石英粉25-35wt.%水玻璃結(jié)合劑5-25wt. %氟娃酸鈉促凝劑l-5wt. %。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的澆注陶瓷型芯，其特征在于所述的熔融石英粉是純度大于99wt. %的熔融石英粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的澆注陶瓷型芯，其特征在于所述的水玻璃結(jié)合劑，可以是摩爾數(shù)為2-4的固體硅酸鈉粉末，粒度小于100目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的澆注陶瓷型芯，其特征在于所述氟硅酸鈉促凝劑，是純度為80-99. 5wt. %的工業(yè)品，粒度小于100目。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按照比例稱取四種不同粒度的熔融石英粉，放入到V型混料機(jī)中； (2)按照比例分別稱取固體硅酸鈉粉末和氟硅酸鈉粉末，放入到裝有熔融石英粉的V型混料機(jī)中； (3)開啟V型混料機(jī)，將四種不同粒度的熔融石英粉、固體硅酸鈉粉末和氟硅酸鈉粉末進(jìn)行干混，混合時間不低于120min，得到充芯材料。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法制備的充芯材料的使用方法包括在使用前將所述充芯材料與水混合，調(diào)制成具有流動性的漿料，然后進(jìn)行機(jī)匣蠟?zāi)５闹О宄湫荆鰸{料形成固體的型芯，從而填充了支板蠟?zāi)５目招牟课弧?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料及其制備方法。本發(fā)明提供的機(jī)匣類精密鑄件支板充芯材料是以各種粒度的熔融石英粉為原料，與水玻璃結(jié)合劑、氟硅酸鈉促凝劑混合而成；本發(fā)明制備陶瓷芯所用的充芯材料主要成分為不同粒度的熔融石英，而型殼背層的主要的陶瓷材料也為熔融石英，所以在型殼焙燒與熔體澆注過程中，陶瓷芯與陶瓷型殼的熱膨脹系數(shù)相近，所以較好地防本發(fā)明所采用的充芯材料，其固化時間可以通過調(diào)整水玻璃結(jié)合劑與氟硅酸鈉促凝劑的加入比例來調(diào)整。充芯材料固化時間的可控性保證了操作者能夠預(yù)留出充分的時間來完成蠟?zāi)ＶО宄湫镜倪^程。止了機(jī)匣斜支板大面積薄壁處的變形和厚薄不均。
文檔編號B22C9/10GK102632190SQ20121011982
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月22日
發(fā)明者萬捷, 萬柏方, 袁鎖軍 申請人:丹陽市精密合金廠有限公司