[發(fā)明專利]一種可控間隙的型芯型殼一體化鑄型及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110714966.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN113461412B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯中良;王權(quán)威;苗愷;劉亮杰;陳義;徐文梁;李滌塵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/14
• 分類號(hào): C04B35/14;C04B35/626;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y70/10;B22C13/08;B22C9/10;B22C9/22;B22D27/04;B22C1/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明公開了一種可控間隙的型芯型殼一體化鑄型及其制備方法和應(yīng)用，所述制備方法包括以下步驟：步驟1，構(gòu)建型芯型殼一體化三維模型；步驟2，基于型芯型殼一體化三維模型進(jìn)行3D打印，獲得型芯型殼一體化鑄型的模型；步驟3，通過型芯澆口向型芯型殼一體化鑄型的模型中澆注型芯陶瓷漿料，通過型殼澆口向型芯型殼一體化鑄型的模型中澆注型殼陶瓷漿料，獲得型芯型殼一體化鑄型的坯體；步驟4，對(duì)型芯型殼一體化鑄型的坯體進(jìn)行冷凍干燥，脫脂，高溫?zé)Y(jié)，得到具有預(yù)設(shè)間隙的型芯型殼一體化鑄型。本發(fā)明提出的型芯型殼一體化鑄型的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，氣膜孔頭易于加工，型芯型殼接觸緊密，氣膜孔不會(huì)斷裂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可控間隙的型芯型殼一體化鑄型及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

渦輪葉片是燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力設(shè)備的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)與材料的不斷改進(jìn)是提高能源利用效率、獲得高性能裝備（發(fā)電設(shè)備）和產(chǎn)品（如飛機(jī)）的關(guān)鍵。渦輪葉片的工作溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)效率成正比，且提高工作溫度還意味著可以減輕有害溫室氣體的排放；氣膜孔是渦輪葉片上的一種結(jié)構(gòu)，空氣可以從氣膜孔噴出形成氣膜層，覆蓋在葉片表面以達(dá)到隔絕熱量，從而達(dá)到提高葉片工作溫度的目的。

傳統(tǒng)成型方式中，通常使用打孔的方式得到氣膜孔，無法制造復(fù)雜的氣膜孔模型，而且還會(huì)有重鑄層等缺陷。基于上述現(xiàn)狀，迫切需要新的成型工藝，其中采用直接鑄造成型氣膜孔是解決其制造困難的一種新途徑。上述方法通過陶芯直接成型，但是陶芯雙端固定于主型芯與外型殼上，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，燒結(jié)時(shí)，固支結(jié)構(gòu)容易斷裂；并且由于型芯型殼之間為緊密接觸，燒結(jié)后陶瓷會(huì)出現(xiàn)熱膨脹現(xiàn)象，容易導(dǎo)致型芯型殼斷裂、型芯型殼接觸不緊密、氣膜孔斷裂等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可控間隙的型芯型殼一體化鑄型及其制備方法和應(yīng)用，以解決上述存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題。本發(fā)明提出的型芯型殼一體化鑄型的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，氣膜孔頭易于加工，型芯型殼接觸緊密，氣膜孔不會(huì)斷裂。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種可控間隙的型芯型殼一體化鑄型的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建型芯型殼一體化三維模型；其中，所述型芯型殼一體化三維模型包括型芯三維模型和型殼三維模型；所述型芯三維模型設(shè)置有連接自由端和連接固定端，所述連接固定端的數(shù)量為一個(gè)；所述型芯三維模型通過所述連接固定端與所述型殼三維模型固定連接；所述型芯三維模型上設(shè)置有若干凸起部，用于成型氣膜孔，所述型殼三維模型設(shè)置有若干凹槽，每個(gè)凸起部的自由端均伸入與其對(duì)應(yīng)的凹槽中，所述自由端的端面與所述凹槽的底面之間設(shè)置有間隙；所述型芯三維模型設(shè)置有型芯澆口，所述型殼三維模型設(shè)置有型殼澆口；

步驟2，基于所述型芯型殼一體化三維模型進(jìn)行3D打印，獲得型芯型殼一體化鑄型的模型；

步驟3，通過型芯澆口向型芯型殼一體化鑄型的模型中澆注型芯陶瓷漿料，通過型殼澆口向型芯型殼一體化鑄型的模型中澆注型殼陶瓷漿料，獲得型芯型殼一體化鑄型的坯體；其中，型芯陶瓷漿料與型殼陶瓷漿料添加有不同燒結(jié)膨脹劑；

步驟4，對(duì)型芯型殼一體化鑄型的坯體進(jìn)行冷凍干燥，脫脂，高溫?zé)Y(jié)，得到具有預(yù)設(shè)間隙的型芯型殼一體化鑄型。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，步驟1中，所述凸起部的自由端的結(jié)構(gòu)為隨形結(jié)構(gòu)、圓頭形結(jié)構(gòu)或橢圓頭結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述自由端的端面與所述凹槽的底面之間設(shè)置有間隙中，所述間隙通過在凸起部的自由端預(yù)設(shè)包覆層形成。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述包覆層為金屬片或樹脂片，所述金屬片的熔點(diǎn)低于陶瓷。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述金屬片為鋁箔片。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述包覆層的厚度為400~600微米。