[發明專利]一種控制大尺寸四聯空心單晶葉片晶粒的蠟模結構

在審

• 申請號: 202310224636.3
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116274871A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 賈玉亮;杜應流;蔡俊成;李林;施長坤;李杰
• 申請（專利權）人: 安徽應流航源動力科技有限公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/08;C30B29/52;C30B11/00
• 代理公司: 六安眾信知識產權代理事務所(普通合伙) 34123
• 代理人: 黨一哲

本發明公開了一種控制大尺寸四聯空心單晶葉片晶粒的蠟模結構，包括：澆注系統，澆注系統包括底板、中柱、至少一個澆道和澆口杯；至少一個四聯空心葉片，四聯空心葉片的凝固方向V與其中心線L平行，四聯空心葉片的大緣板位于下方且進氣邊朝向中柱的一側，小緣板位于上方且小緣板端通過補縮片與澆道連接，大緣板通過選晶器與底板連接，四聯空心葉片與中柱之間設有弧形內包板；本發明實現了大尺寸四聯空心單晶葉片的晶粒生長為完整單晶體，成功制備大尺寸四聯空心單晶葉片，填補了國內外該技術領域的空白；同時實現了大尺寸四聯空心單晶葉片的尺寸精密控制。

技術領域

本發明涉及葉片熔模鑄造技術領域，特別涉及一種控制大尺寸四聯空心單晶葉片晶粒的蠟模結構。

背景技術

高溫合金渦輪單晶葉片被譽為工業技術皇冠上的明珠。整體鑄造多聯單晶導向葉片因其有效增加氣密性和抗熱振性，已成為航空發動設計的主流發展趨勢。多聯單晶導向葉片制造難度大，目前一般只在先進的航空發動機中應用。美國通用電氣公司的GE9X發動機低壓一級單晶導向葉片采用四聯設計，沒有內腔結構，為四聯實心，葉片的制造在美國PCC(PrecisionCastpartsCorp)公司完成。我國部分型號發動機采用雙聯或三聯單晶設計，并成功制備。而我國自主研制的寬體客機C929，將計劃配備自主研制的航空發動機CJ2000，其低壓一級單晶導向葉片采用四聯設計，且為空心結構，葉片最大跨度280mm。然而，大尺寸四聯空心單晶葉片的制造屬國內外均是空白。

晶粒及尺寸控制技術是單晶葉片研制的關鍵技術，大尺寸四聯空心葉片因結構復雜、尺寸較大，葉片之間散熱相互影響、枝晶生長交錯匯聚，定向凝固過程中非常容易產生雜晶和雀斑的晶體缺陷，比以往雙聯、三聯的晶體缺陷控制難度呈倍數增加。凝固方式對葉片尺寸具有重要影響，以往的雙聯、三聯單晶葉片一般采用對角線為凝固方向，由于定向凝固在X、Y、Z方向收縮率是不相同的，這樣的凝固方向(Z方向)與葉片中心線不一致，葉片在凝固過程中的收縮規律與結構錯綜復雜，葉型及流道面非常容易發生扭轉，尺寸很難保障。而且四聯單晶葉片尺寸更大、結構更復雜，尺寸的精密控制難度非常大。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種控制大尺寸四聯空心單晶葉片晶粒的蠟模結構，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種控制大尺寸四聯空心單晶葉片晶粒的蠟模結構，包括：

澆注系統，所述澆注系統包括底板、中柱、至少一個澆道和澆口杯，所述中柱上下端分別與底板中部和澆口杯連接，所述澆口杯與澆道連接；

至少一個四聯空心葉片，其包括葉身以及葉身兩端的大緣板和小緣板，所述四聯空心葉片的凝固方向V與其中心線L平行，所述四聯空心葉片的大緣板位于下方且進氣邊朝向中柱的一側，所述小緣板位于上方且小緣板端通過補縮片與澆道連接；

至少一個選晶器，所述選晶器的起始端與底板連接，所述選晶器的螺旋端通過引晶片與四聯空心葉片的大緣板端連接；

弧形內包板，其設于四聯空心葉片與中柱之間。

優選的，所述補縮片包括矩形補縮片和曲面補縮片，所述小緣板外端面設有小封嚴齒，所述小封嚴齒與矩形補縮片連接且矩形補縮片與小封嚴齒等寬，所述小緣板的兩側邊緣通過曲面補縮片與矩形補縮片連接。

優選的，所述曲面補縮片連接矩形補縮片靠近上部的1/3處。

優選的，所述引晶片包括兩個三角引晶片和兩個曲面引晶片，所述大緣板外端面設有兩個大封嚴齒，所述大封嚴齒分別通過三角引晶片與選晶器的螺旋端連接，所述大緣板的兩側邊緣通過曲面引晶片與對應側的三角引晶片連接。

優選的，所述曲面引晶片連接三角引晶片靠近上部的1/3處。

優選的，所述曲面引晶片和曲面補縮片上均間隔10-30mm開設有10-30mm的鏤空。