[發明專利]一種控制空心渦輪工作葉片榫齒壁厚的冷蠟塊及應用其實現的鑄造方法

在審

• 申請號: 202011114586.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112338139A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 劉維維;張劍;鄭素杰;胡小健;王海文
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B22C7/02
• 分類號: B22C7/02;B22C9/04;B22C9/22
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 穆環宇

本發明一種控制空心渦輪工作葉片榫齒壁厚的冷蠟塊及應用其實現的鑄造方法屬于精密鑄造技術領域。本發明在壓蠟過程中采用形狀精確設計的冷蠟塊控制蠟模收縮量。冷蠟塊的上下模塊之間可以扣合，對陶瓷型芯起到限位和保護作用，防止陶瓷型芯在壓蠟過程中由于蠟料沖擊導致的陶瓷型芯偏移、斷裂問題，同時又解決了榫齒蠟模厚大部位由于蠟料收縮量大導致的尺寸偏小問題。為進一步對型芯進行精確定位，采用外型模具的頂針對型芯榫齒最小壁厚測量部位直接定位，以保證型芯和外型的相對位置關系。通過上述方法，可有效解決空心渦輪工作鑄造過程中的由于收縮控制不當和/或型芯偏移導致榫齒壁厚尺寸超差問題。

技術領域

本發明一種控制空心渦輪工作葉片榫齒壁厚的冷蠟塊及應用其實現的鑄造方法屬于精密鑄造技術領域。

背景技術

由于材料利用充分、周向尺寸較小等突出優點，樅樹形榫聯接結構被廣泛應用于現代航空發動機渦輪工作葉片與渦輪盤的聯接。渦輪工作葉片的榫齒部位在高溫、高負荷條件下工作，不僅要承受離心負荷、振動負荷、熱負荷，還要承受環境介質的腐蝕與氧化。由于其工作條件惡劣，經常出現榫齒裂紋、榫齒斷裂、伸根段斷裂、葉身斷裂等故障。樅樹形渦輪榫齒結構的最大應力一般都出現在底部榫齒工作面上接觸區域邊緣的齒根處。因此，為了保證榫齒部位的強度，確保發動機安全性，需要在制造過程中對榫齒壁厚進行嚴格的控制。

在空心渦輪工作葉片鑄造過程中，應通過二個方面對榫齒壁厚進行綜合控制，一是應保證伸根段和榫齒部位的鑄造收縮控制準確。由于伸根段和榫齒一般體積厚大，往往容易出現蠟料收縮過大，導致整體厚度不足；二是保證內腔(即型芯)的位置不產生偏移，確保榫齒盆背兩側壁厚均勻。

發明內容

本發明的目的：為了解決空心渦輪工作鑄造過程中的由于收縮控制不當和/或型芯偏移導致榫齒壁厚尺寸超差的問題，本發明提供了一種控制空心渦輪葉片榫齒壁厚的冷蠟塊及鑄造方法。

本發明的技術方案：一種控制空心渦輪工作葉片榫齒壁厚的冷蠟塊，其特征在于：冷蠟塊的外形與葉片伸根段的外型形狀相匹配，冷蠟塊包括上模冷蠟塊和下模冷蠟塊，上模冷蠟塊的下表面和下模冷蠟塊的上表面能扣合在一起，上模冷蠟塊的上表面和下模冷蠟塊的下表面上設置有定位部件，用于冷蠟塊在外型模具中的定位，上、下模冷蠟塊表面都設置有通孔。

所述定位部件是位于上模冷蠟塊的上表面和下模冷蠟塊的下表面上的凸起。

所述凸起是圓柱形結構，高度為2-2.5mm，直徑為2-2.5mm。

上模冷蠟塊的下表面和下模冷蠟塊的上表面通過位于上模冷蠟塊下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蠟塊上表面的凹槽/凸起進行扣合,從而保證上模冷蠟塊、下模冷蠟塊之間的匹配。

所述冷蠟塊上、下蠟塊之間通過圓柱形凸起和圓柱形凹槽進行扣合，所述圓柱形凸起的高度為2mm，直徑為Ф4.5-5mm。

上模冷蠟塊的表面和下模冷蠟塊的表面上有三個通孔，且呈三角形排布。

應用權利要求1所述的一種控制空心渦輪工作葉片榫齒壁厚的冷蠟塊實現的鑄造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

第一步：由壓蠟機通過冷蠟塊模具分別壓制出下模冷蠟塊和上模冷蠟塊；

第二步：準備需要放入上、下模冷蠟塊中間的陶瓷型芯；

第三步：打開外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蠟塊，然后將陶瓷型芯置于下模冷蠟塊中預留的型腔內部，利用外型模具的頂針通過位于下模冷蠟塊的表面上的通孔頂住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上繼續放入上模冷蠟塊，將上、下模蠟模塊扣合，確認冷蠟塊與X、Y、Z三個方向均有一定的余量后，對外型模具進行合模，在壓蠟機上進行蠟模壓制得到葉片蠟模。