[發明專利]制造帶復雜空腔葉片的熔模及方法

在審

• 申請號: 202010031737.5
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111085661A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 宋揚;李海軍;王勇;杜小兵;王遠斌
• 申請（專利權）人: 成都航宇超合金技術有限公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C7/02;B22C9/10
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 羅明理

本發明公開的是航空零件制造技術領域的一種制造帶復雜空腔葉片的熔模和方法，在熔模制備時，將模型沿分型面分開成兩瓣或多瓣模塊，利用快速成型技術對模塊進行打印制作，并在模塊中設置陶芯支點，然后按照零件中部空腔形狀制作陶芯，并將陶芯安裝在模塊上，以陶芯支點作為定位點，并進行粘接固定，然后對安裝完成的組件的分型面縫隙進行刷補、打磨，完成熔模制作，最后再按照熔模鑄造的通用流程制得所需零件。該方法采用快速成形與熔模鑄造相結合，利用快速成型技術制備外部模塊，利用陶芯作為中部嵌件來制備熔模，然后采用熔模鑄造方法進行零件鑄造，解決了快速成形無法制造復雜孔腔葉片的難題，節省了模具設計及制造的周期及費用，作為新產品開發及小批生產非常適用。

技術領域

本發明涉及航空零件制造技術領域，尤其涉及一種將快速成型及熔模鑄造相結合以制造帶復雜空腔葉片的熔模及方法。

背景技術

快速成形技術是20世紀90年代發展起來的將設計概念迅速變成實物的高新技術，由于其在產品開發過程不需要熔模和工藝裝備，大大縮短樣件和新產品試制周期，而開始被生產制造行業開始推廣使用。熔模鑄造廣泛用于航空發動機葉片、結構件、渦輪增壓器等復雜中小型鑄件的制造。從產品設計到實現包括的主要過程有模具設計及制造、壓制蠟模、組合模組、制殼、脫蠟燒結、澆注、熱處理及檢驗等工序。其中模具設計及制造的成本高、周期長、且修模復雜繁瑣等問題，已無法滿足產品開發階段或小批鑄件的生產。目前已有較多關于不制造模具、采用快速成形技術制造熔模方式制造鑄件的生產運用，且有較好的質量結果，但由于快速成形只能打印同一材質的熔模，目前技術無法實現內嵌其他材質的熔模的制造。

發明內容

為克服現有熔模鑄造存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種將快速成型技術與熔模鑄造相結合來提高效率、降低成本的制造帶復雜空腔葉片的熔模及制造方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

制作帶復雜空腔葉片的熔模，包括模型和位于模型內的陶芯，所述模型沿分型面分開成兩瓣或多瓣模塊，模型內設有多個陶芯支點及定位銷孔，所述陶芯以陶芯支點作為定位點，并通過軟化的石蠟進行多點粘連固定在模型內，所述模型的多個模塊也通過軟化的石蠟進行多點粘連固定。

進一步的是，所述陶芯支點分布在模塊的三個方向上，其中方向X上的支點位于模塊端兩頭剖切面，每端的模塊設置2個支點，方向Y上的支點位于模塊內腔表面，在其進氣側設置2個支點，排氣側中部設置1個支點，方向Z上支點位于陶芯橫斷面或圓孔的部位，設置1個支點。

進一步的是，所述模型內表面設有加強筋板，加強筋板呈菱形結構，加強筋板的厚度不超過陶芯所在位置區域。

制造帶復雜空腔葉片的方法，包括以下步驟：

a、模塊制造：將模型沿分型面分開成兩瓣或多瓣模塊，利用快速成型技術對模塊進行打印制作，隨后在模塊中設置陶芯支點及定位銷孔；

b、陶芯制造：按照零件中部空腔形狀制作陶芯；

c、模塊與陶芯組裝：將陶芯安裝在其中一瓣模塊上，以陶芯支點作為定位點，隨后安裝好其余模塊，并進行粘接固定；

d、熔模修整：對安裝完成的組件的分型面縫隙進行刷補、打磨，使表面光滑平整，完成熔模制作；

e、零件鑄造：按照熔模鑄造的通用流程依次完成組合模組、制殼、脫蠟燒結、澆鑄、熱處理及檢驗生產過程，制得所需零件。

進一步的是，所述模塊為與零件外形結構一致的片體，片體尺寸按補償綜合收縮率0.5％～2％進行控制，片體厚度為0.5～2mm。

進一步的是，在制作模塊時，在需要安放陶芯支點的位置預先設置卡孔，所述陶芯支點卡接在所述卡孔內進行固定。

進一步的是，所陶芯支點至少包括三個，多個陶芯支點保證陶芯安裝在模塊上時在三維空間中自由度為零。