[發明專利]一種整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型及制備方法

有效

• 申請號: 201710909374.9
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107745095B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 樊振中;周永江;洪潤洲;熊艷才;楊守杰
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B22C9/28
• 分類號: B22C9/28
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

本發明屬于鋁合金精密凝固成形制造技術，涉及一種整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型及制備方法。本發明的復合鑄型包括金屬型外環(8)、芯頭排氣孔芯桿(9)、上輪緣排氣孔芯桿(10)、金屬型頂環(11)和澆道型芯。本發明的制備步驟為：備料；混料；制備上砂箱；制備下砂箱；涂刷涂料；烘烤干燥；組合鑄型。本發明提出了一種整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型及制備方法，避免了鑄件出現夾渣、氣孔及冷隔等冶金缺陷；提高了鑄件的綜合力學性能、冶金質量與尺寸精度；滿足了大型薄壁葉輪鋁合金鑄件的使用要求。

技術領域

本發明屬于鋁合金精密凝固成形制造技術，涉及一種整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型及制備方法。

背景技術

近年來，隨著冶金、化工、機械制造與石油等重型工業產業的迅猛發展，對鋁合金材料結構制件的需求數量日益增加。鋁合金由于比強度高、成形性好、焊接性優、抗沖擊性和耐腐蝕性佳等一系列優點，成為超高比強度材料的選材之一。大型曲面葉輪鋁合金鑄件由于結構復雜且曲面形狀較多，采用機械加工制造時存在著加工周期長、制造成本高、加工制造合格率低與合金材料利用率低等工藝缺點，因此優先選用傳統的凝固成形制造方法進行批量化研制生產。大型曲面葉輪鋁合金鑄件在航空航天領域已得到了廣泛的應用，加工制造技術也日臻完善，其中針對整體壁厚為6mm～8mm的薄壁曲面葉輪鋁合金鑄件，廣泛采用金屬型整體精密凝固成形加工制造，以用來替代過去廣泛采用的鈑金組合件或鈑金機加組合件，這類鑄件的最大輪廓尺寸可達到800mm左右，對鑄件的冶金質量與尺寸精度要求都較高，選用金屬型凝固成形制造時可以有效提高葉輪鑄件的綜合力學性能，但在成形整體壁厚為2mm～5mm的薄壁葉輪鋁合金鑄件時，選用金屬型凝固成形加工制造工藝時易出現夾渣、氣孔及冷隔等冶金缺陷。對于整體壁厚為3mm～5mm、最大輪廓尺寸達到600mm左右的薄壁曲面葉輪鋁合金鑄件，可以采用整體精密樹脂砂鑄型進行凝固成形，與金屬型凝固成形相比，樹脂砂鑄型凝固成形制造的鋁合金鑄件，其綜合力學性能、冶金質量與尺寸精度有所降低。采用熔模殼型鑄造大型曲面葉輪鋁合金鑄件時，大尺寸蠟模難以壓制且大型熔模型殼在制備與熱烘烤過程中極易變形，熔模殼型的透氣性差、散熱慢，雖可以整體成形壁厚為2mm～4mm的薄壁曲面葉輪鋁合金鑄件，但鑄件的冶金質量差且綜合力學性能不高，無法滿足大型薄壁葉輪鋁合金鑄件的使用要求。

發明內容

本發明的目的是：提出一種整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型及制備方法，以便避免鑄件出現夾渣、氣孔及冷隔等冶金缺陷；提高鑄件的綜合力學性能、冶金質量與尺寸精度；滿足大型薄壁葉輪鋁合金鑄件的使用要求。

本發明的技術方案是：一種整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型，所鑄造的整體葉輪包括上輪緣1、葉片2、下輪緣3和輪轂4；上輪緣1是一個圓環，下輪緣3是一個圓板，輪轂4位于下輪緣3的中心，葉片2位于上輪緣1和下輪緣3之間并沿圓周均布，葉片2的上端與上輪緣1的下表面連接為整體，葉片2的下端與下輪緣3的上表面連接為整體；所述的樹脂砂和金屬型復合鑄型包括樹脂砂型芯，樹脂砂型芯包括內芯環5、葉片型腔6和型芯座7；內芯環5的外表面即上輪緣1的內表面，型芯座7的下表面即下輪緣3的上表面；其特征在于：還包括金屬型外環8、芯頭排氣孔芯桿9、上輪緣排氣孔芯桿10、金屬型頂環11和澆道型芯，金屬型外環8是一個圓環，樹脂砂型芯位于金屬型外環8的內孔中，芯頭排氣孔芯桿9是圓柱形桿，它位于輪轂4的上方并沿圓周均布；上輪緣排氣孔芯桿10也是圓柱形桿，它位于內芯環5的上方并沿內芯環5的圓周均布；金屬型頂環11是一個圓環，金屬型頂環11位于上輪緣排氣孔芯桿10的內側、內芯環5的上表面上；澆道型芯包括內澆口型芯12a、十字形橫澆道型芯12b和環狀橫澆道型芯12c；復合鑄型完成造型后，內澆口型芯12a所在型腔的上端與十字形橫澆道型芯12b所在型腔的內端連通，十字形橫澆道型芯12b所在型腔的外端與環狀橫澆道型芯12c的所在型腔連通，環狀橫澆道型芯12c的所在型腔與葉片型腔6的下端連通。

如上面所述的整體葉輪樹脂砂和金屬型復合鑄型的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下：

1、備料：準備70目～140目鑄造硅砂、亞斯蘭5140和亞斯蘭5132樹脂、鑄造ZA3造型涂料；