[發明專利]帶氣膜孔的空心渦輪葉片的鑄造方法

有效

• 申請號: 202110090358.8
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112916811B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 宋揚;張凡;王遠斌;王勇;李海軍
• 申請（專利權）人: 成都航宇超合金技術有限公司
• 主分類號: B22C9/24
• 分類號: B22C9/24;B22C9/10;B22C9/04;B33Y10/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 楊長青

本發明公開了一種帶氣膜孔的空心渦輪葉片的鑄造方法，涉及航空發動機渦輪葉片生產制造領域，解決的技術問題是提供一種空心渦輪葉片在鑄造過程中直接形成氣膜孔的鑄造方法，采用的技術方案是：帶氣膜孔的空心渦輪葉片的鑄造方法，首先，建立帶氣膜孔的空心渦輪葉片的三維模型；然后，根據三維模型制造陶瓷型芯，陶瓷型芯包括基體部分和加厚部分，基體部分與空心渦輪葉片的內腔的形狀及大小一致，基體部分在對應于空心渦輪葉片設置氣膜孔的區域設置加厚部分，加厚部分的內部設置澆鑄腔，澆鑄腔外側的加厚部分為保護層；最后，利用陶瓷型芯制造空心渦輪葉片。本發明適用于在空心渦輪葉片的澆鑄過程中直接形成氣膜孔，可縮短制造周期，降低制造成本。

技術領域

本發明涉及航空發動機渦輪葉片生產制造領域，具體涉及一種帶氣膜孔的空心渦輪葉片的鑄造方法。

背景技術

空心渦輪葉片設置氣膜孔，氣膜孔噴出的低溫氣體粘附在渦輪葉片的壁面附近形成冷氣層，起到良好的高溫隔離作用，避免渦輪葉片被高溫燃氣燒蝕。

目前，帶氣膜孔的渦輪葉片的制造方法為：先鑄造出不帶氣膜孔的渦輪葉片，再采用激光、電火花、電液束或復合加工方式加工出氣膜孔。其中，前兩種加工方式屬于熱熔加工，會在孔壁產生重熔層和微裂紋，導致渦輪葉片材料性能和安全使用壽命下降。另外，渦輪葉片內部結構復雜，氣膜孔加工過程中容易出現偏差，使氣膜孔打到其他腔室或打到隔板上，即出現氣膜孔實際位置偏離設計位置的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種空心渦輪葉片在鑄造過程中直接形成氣膜孔的鑄造方法。

本發明采用的技術方案是：帶氣膜孔的空心渦輪葉片的鑄造方法，包括以下步驟：

S1、建立帶氣膜孔的空心渦輪葉片的三維模型。

S2、根據三維模型制造陶瓷型芯：陶瓷型芯包括基體部分和加厚部分，基體部分的形狀及大小與空心渦輪葉片的內腔的形狀及大小一致，基體部分在對應于空心渦輪葉片設置氣膜孔的區域設置加厚部分，基體部分和加厚部分為一個整體，加厚部分的厚度大于對應位置的空心渦輪葉片的厚度，加厚部分的內部設置澆鑄腔，澆鑄腔的形狀與空心渦輪葉片設置氣膜孔的部分的形狀一致，澆鑄腔外側的加厚部分為保護層。

具體的：步驟S1中，氣膜孔為圓形孔或異形孔。

具體的：步驟S2中，陶瓷型芯為氧化鋁基、氧化硅基、氧化鈣基或氧化釔基型芯。

進一步的是：步驟S2中，由3D打印方式制得陶瓷型芯，或者制造陶瓷型芯的步驟如下：

S2.1預制臨時充填體，臨時充填體的形狀與澆鑄腔的形狀一致。例如，臨時充填體為尿素或水溶性蠟料材質。

S2.2壓制陶瓷型芯，其中陶瓷型芯對應于澆鑄腔的部分預置臨時充填體。

S2.3去除陶瓷型芯的臨時充填體。例如，通過溶解方式去除臨時充填體。

S2.4燒制陶瓷型芯。

S3、利用S2制得的陶瓷型芯制造空心渦輪葉片。

進一步的是：步驟S1中，三維模型包括本體部分和金屬層，其中本體部分與空心渦輪葉片的形狀及大小一致，金屬層設置于本體部分對應于設置氣膜孔的區域的外部，金屬層與本體部分之間形成外層間隙；外層間隙的寬度與步驟S2中保護層的厚度一致；

并且，步驟S3之后還包括：S4、將S3制造得到的空心渦輪葉片外側的金屬層去除，得到帶氣膜孔的空心渦輪葉片。

進一步的是：步驟S1中，金屬層的邊緣與本體部分連續連接或不連續連接。

進一步的是：步驟S1中，外層間隙的最小寬度為1.0mm，最大寬度為空心渦輪葉片的葉身中部葉型最大內切圓半徑。

具體的：步驟S1中，金屬層的厚度為0.5～1.0mm。