[發明專利]一種中小型單晶渦輪葉片的熔模鑄造工藝

在審

• 申請號: 202210244777.7
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114309474A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 宋揚;李海軍;王勇;杜小兵;張凡;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;B22C9/22
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 陶紅

本發明涉及葉片制造，提供了一種中小型單晶渦輪葉片的熔模鑄造工藝，包括如下步驟：（1）根據葉片的尺寸設計并制造蠟蠟模模具；（2）使用蠟模連接夾具將步驟（1）中的多件蠟模沿豎直方向連接，組合成蠟模串；（3）將步驟（2）中的蠟模串從蠟模連接夾具中取出，對蠟模串進行浸漿、撒砂以及干燥，并重復多次，形成多層結構，然后經過脫蠟以及焙燒后去除蠟料得到模殼；（4）模殼組成模樹后進行澆鑄；（5）對步驟（4）得到的葉片后處理。本發明的中小型單晶渦輪葉片的熔模鑄造工藝，能夠在保證葉片性能的前提下，成倍的增加產品的生產效率。

技術領域

本發明涉及葉片制造的技術領域，具體而言，涉及一種中小型單晶渦輪葉片的熔模鑄造工藝。

背景技術

單晶葉片是航空發動機渦輪高溫部件，單晶渦輪葉片均采用熔模鑄造進行制造，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、澆鑄、熱處理及檢驗等工序。目前典型的單晶渦輪葉片組樹方案均為選晶器+單層方案，即一個選晶器制造一個葉片，此外，公開號為CN201721538866.3的專利公開了用于單晶葉片的澆注系統及單晶葉片成型用蠟樹結構，其中的方案為一個選晶器對應2個平行組樹的葉片，雖然在一定程度上提高了生產效率，但是仍然具有很大的上升空間。

因模組澆鑄的最終產品只有葉片，現有單件方案的缺點是出品率低，1個選晶器對應2個平行葉片的方法雖減少了合金用量，目前單晶爐設備空間普遍徑向不大，數量無法增加太多，且會對產品的金相組織及產品質量產生不利影響。多層方案未見提及，可能原因是多層受限于模殼的強度問題、產品上層葉片的晶向及晶粒完整性問題。需要解決模殼強度、上層葉片的晶粒方向和雜晶的問題。

發明內容

本發明提供一種蠟模及蠟模連接夾具，通過蠟模連接夾具能夠將蠟模沿豎直方向連接，在澆筑時能夠保證各葉片的晶向。

本發明的還提供了基于上述蠟模及蠟模連接夾具的中小型單晶渦輪葉片的熔模鑄造工藝，其能夠在保證葉片性能的前提下，成倍的增加產品的生產效率。

本發明的實施例通過以下技術方案實現：本發明的蠟模，所述蠟模其中一端開設有卡槽，所述卡槽用以卡接另一所述蠟模。

本發明的蠟模連接夾具，包括底座，豎直設于所述底座上的支撐板，多件開設于所述支撐板的插孔，以及多件夾板；多件所述插孔沿所述支撐板的長度方向運動，一所述夾板插設于一所述插孔中；所述夾板用以夾取上述要求中的所述蠟模。

本發明的中小型單晶渦輪葉片的熔模鑄造工藝，包括如下步驟：

（1）根據葉片的尺寸設計并制造上述要求中的蠟模，其中所述蠟模設有插槽，一所述蠟模插設于另一所述蠟模的所述插槽中；

（2）使用上述要求中的蠟模連接夾具將步驟（1）中的多件所述蠟模沿豎直方向連接，組合成蠟模串（如附圖1-3所示），其中所述蠟模連接夾具包括底座，豎直設于所述底座上的支撐板，多件開設于所述支撐板的插孔，以及多件夾板；多件所述插孔沿所述支撐板的長度方向運動，一所述夾板插設于一所述插孔中；所述夾板用以夾取所述蠟模；

（3）將步驟（2）中的蠟模串從蠟模連接夾具中取出，對蠟模串交替進行浸漿、撒砂以及干燥，并重復多次，形成多層結構，然后經過脫蠟以及焙燒后去除蠟料得到模殼；浸漿過程中所使用的漿料由硅溶膠以及耐火粉組成，所述漿料包括依次使用的面層漿料和背層漿料。所述面層漿料中耐火粉與結合膠的質量比為3.0~4.5:1，耐火粉為320目的白剛玉粉，所述面層漿料中的所述結合膠中的SiO₂含量為25~35%。所述背層漿料中耐火粉與結合膠的質量比為3.0~4.5:1，耐火粉為320目的剛玉粉，所述背層漿料中的所述結合膠中的SiO₂含量為25~35%。前1-3層使用面層漿料，4-9層使用背層漿料。1-3層的撒砂材料為80-120目的白剛玉砂，4-5層的撒砂材料為40-70目的白剛玉砂，6-8層的撒砂材料為10-30目的白剛玉砂。