[發明專利]一種航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法

在審

• 申請號: 201410530280.7
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN105562613A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 王雷
• 申請（專利權）人: 咸陽勃力模具制造有限公司
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種航空發動機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

跟采用一般冷卻方式的航空發動機渦輪葉片相比，葉盆、葉背各多了一層冷卻腔。采用一般冷卻方式的航空發動機渦輪葉片一般只有一個內腔。而航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片除了有內腔外，在葉盆、葉背還有一層或多層腔，內腔和外層腔之間由沖擊氣孔聯通。

航空發動機葉片內腔非常復雜，無法用機械加工的方法獲得。目前，航空發動機葉片都是采用精密鑄造的方法獲得鑄件。然后通過對鑄件進行機械加工，獲得最終滿足裝配和使用要求的零件。

航空發動機葉片的毛坯件的鑄造業非常復雜。首先要先制造出符合內腔尺寸的陶瓷型芯，然后將陶瓷型芯放到鑄件模具中壓制蠟模模樣，再經組合蠟模模樣、涂殼、焙燒、澆注等等工序獲得內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，陶瓷型芯對于生產航空發動機葉片鑄件來說是非常重要的。

航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片由于有內腔和外層腔兩層腔，陶瓷型芯異常復雜。為了能得到精確的內腔尺寸，要求陶瓷型芯本身的尺寸要非常精確。

目前，國內航空發動機多孔層板發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部件分別制造，然后焊接部件得到整體的鑄件。

通過將陶瓷型芯分成若干個部件分別制造，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：

a、將陶瓷型芯分成若干個部件分別制造，會造成部件成型困難。一般來講，航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯外層腔厚度只有0.7mm左右，而長度會有50—120長，分體后，在壓制濕態外層腔部件時，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化過程中的變形會非常的巨大。一旦有大量的變形，陶瓷型芯的尺寸就無法保證，航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片的外層壁壁厚也只有0.7mm左右，一旦陶瓷型芯的變形量超過一定的數值，就有造成澆注后，鑄件出現漏芯的現象而造成鑄件報廢；

b、人工粘接陶瓷型芯部件，會造成陶瓷型芯的精度損失進一步加劇，一來人工粘接無法保證每個部件的相對位置關系，二來人工粘接沒有一致性，會對后期的數據分析帶來問題，采用將陶瓷型芯分成若干個部件分別制造，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動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯，會造成陶瓷型芯的結構和尺寸與理論數值差異較大，且沒有規律可循，將會嚴重影響鑄件的質量，會造成鑄件合格率低下、效率低下，大量的產能被占用，還會拉高鑄件的制造成本。

通過將鑄件分成若干個部件分別制造，然后焊接得到整體的鑄件的方法存在這樣的缺點：多孔層板發散冷卻渦輪葉片采用焊接工藝得到鑄件的話，會嚴重影響多孔層板發散冷卻渦輪葉片的壽命，采用多孔層板發散冷卻技術的航空發動機在工作時，渦輪部分的葉片需要承受1900℃—2150℃的溫度，而且發動機工作時需要高速旋轉，會產生巨大的離心力，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散冷卻渦輪葉片從焊縫處產生疲勞斷裂，這些都是巨大的隱患。

發明內容

本發明利用可溶性材料的特點，公開了航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯一次成型的方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：本發明一種航空發動機多孔層板發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、根據航空發動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯的內腔和外層腔結構特點，設計若干可溶性工藝部件；

b、將每個可溶性工藝部件都用單獨的模具壓制成型；

c、將所有可溶性部件通過相互間的定位結構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動機多孔層板發散冷卻渦輪葉片陶瓷型芯。

進一步的，所述的可溶性部件的材料為蠟。