[发明专利]一种等轴晶涡轮工作叶片毛坯铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及等轴晶涡轮工作叶片铸造技术领域，特别提供了一种等轴晶涡轮工作叶片毛坯铸造方法。

背景技术

以往的航空用等轴晶涡轮叶片,其冶金标准都允许叶片内部存在一定程度的冶金缺陷。但是,随着新型号航空发动机研制项目的增多,新―代的航空发动机迫切需要提高燃气涡轮发动机的工作性能,对涡轮叶片的性能及冶金质量也提出了更高的要求。

叶片疏松的产生机理:当液态金属充满型腔后,此时液态金属通过铸型向外散热,随着热量的传出,金属产生液态体收缩,可能导致铸件在最后凝固的部位产生缩孔或疏松。疏松缺陷会影叶片组织的致密性;减少有效面积,使机械性能大大降低。

本专利里的等轴晶涡轮叶片标准规定,叶片内部不允许出现任何形式的疏松缺陷。并且由于该叶片叶身是无余量铸造叶片，如果内部产生疏松缺陷,无法通过打磨等方法去除，并且标准要求不允许补焊。所以，―旦叶身内部产生疏松缺陷，叶片只能报废，无法挽救。

人们迫切希望获得一种技术效果优良的等轴晶涡轮工作叶片毛坯铸造方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良的等轴晶涡轮工作叶片毛坯铸造方法。

本发明提供了一种等轴晶涡轮工作叶片毛坯铸造方法，其特征在于：首先，采用底注和顶注式浇注系统；成组铸造等轴晶涡轮工作叶片，每组4-20件工作叶片沿叶片圆周分布；然后在温度均匀一致、热量分布均匀的情况下（为了保证每个叶片的铸造质量保持―致），为了消除叶身内部的疏松缺陷，我们在每一个待浇筑叶片的叶背中间部位粘贴附带结构连接到直浇道上形成补缩冒口，并最终形成顶注、底注及侧注混合式浇注系统，以便打破型壳中钢水的的凝固顺序，使钢水在铸型中形成有效的补缩通道，将钢水的最后凝固区提升到浇冒口中，通过浇冒系统的切除以便得到完好的铸件；

最后，使用顶注、底注及侧注混合式浇注系统进行铸造得到等轴晶涡轮工作叶片铸件毛坯。

所述等轴晶涡轮工作叶片毛坯铸造方法，其特征在于：在叶背中间部位粘贴并连接到直浇道上形成补缩冒口的附带结构具体为长20-80mm、宽20mm、厚度1.5mm的梯形块；该梯形块通过内径为10mm的圆柱管连接到直浇道上形成补缩冒口，并形成顶注、底注及侧注混合式浇注系统。

通过该方法生产出的叶片铸件,经Ⅹ射线检测,叶片内部的疏松缺陷完全消除,达到了技术标准的要求。

本发明在叶身上设置补缩冒口的侧注、底注及顶注混合式的工艺方法,解决了叶片内部的疏松缺陷,极大的提高了涡轮叶片的冶金质量及机械性能。

叶片疏松的产生机理:当液态金属充满型腔后,此时液态金属通过铸型向外散热,随着热量的传出,金属产生液态体收缩,可能导致铸件在最后凝固的部位产生缩孔或疏松。疏松缺陷会影叶片组织的致密性;减少有效面积,使机械性能大大降低。

本发明技术背景中所述的等轴晶涡轮叶片相关技术标准规定：叶片内部不允许出现任何形式的疏松缺陷。并且由于该叶片叶身是无余量铸造叶片。如果内部产生疏松缺陷,无法通过打磨等方法去除,并且标准要求不允许补焊,所以,―旦叶身内部产生疏松缺陷,叶片只能报废，无法挽救。

本发明涉及的涡轮叶片，其冶金标准要求极为严格，在射线检测的Ⅹ光底片上，叶身上不允许出现任何形式的疏松缺陷。在以往叶片的标准上,未曾提过此要求。本发明所述的铸造方法是打破传统的顶注及底注式叶片蜡件组合方案，采用在叶身上设置补缩冒口的侧注、底注及顶注混合式的工艺方法，解决了叶片内部的疏松缺陷，极大的提高了涡轮叶片的冶金质量及机械性能。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为涡轮叶片模型简图（图1中椭圆型所示区域范围为易产生输送缺陷的范围）；

图2为现有技术中的顶注式组合方案原理示意图；

图3为本发明所述顶注、底注及侧注混合式浇注系统原理示意图（图3中1为在每一个待浇筑叶片的叶背中间部位粘贴附带结构，其宽度为20mm，厚度为1.5mm；2为管状的内径10mm的圆柱形补缩冒口）。

具体实施方式

实施例1