[发明专利]涡轮及涡轮蜡模的制备方法

说明书

本发明公开了一种涡轮蜡模的制备方法，将呈圆柱状的可切削蜡坯料固定在机床上，对可切削蜡坯料进行切削加工得到涡轮蜡模毛坯，该涡轮蜡模毛坯包括位于该涡轮蜡模毛坯一端的定位台、位于该涡轮蜡模毛坯中部的剩余切去部、位于该涡轮蜡模毛坯另一端的轮毂的一部分；将涡轮蜡模毛坯的定位台与夹具连接，夹具固定在五轴加工中心上；通过五轴加工中心对涡轮蜡模毛坯上的剩余切去部进行铣削加工，以形成扭曲的叶片、轮毂的另一部分以及底板，叶片在轮毂另一部分的周向均匀分布，底板位于叶片的一端与定位台之间；对定位台进行切削以形成用于轮轴的连接部。本发明具有缩短制造周期以及降低制造难度的涡轮蜡模的优点。

技术领域

本发明涉及一种涡轮及涡轮蜡模的制备方法。

背景技术

涡轮，是在汽车或飞机引擎中的风扇，通过利用废气把燃料蒸汽吹入引擎，以提高引擎的性能。涡轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械，属于航空发动机、燃气轮机和蒸汽机的主要零部件，工作于高温和高转速环境下，需要具有耐高温和高机械性能的材料精密铸造而成。涡轮的精密铸造实际上是熔模铸造，是通过蜡先成型出涡轮的造型，然后通过铸造工艺铸造出涡轮毛坯。

传统及主流的涡轮石蜡成型是模具成型，利用模具制造高精度和高光洁度的蜡模，其主要结构包含滑块、上模板、下模板、定位型芯、转动盘、底板、顶杆、压杆、把手、转动杆等主要结构组成，其模具制造成本较高、周期较长、使用寿命短、成型一致性较差等缺点，其优点主要是表面光洁度较高、适应大批量生产。

公开号为CN105458175A公开了一种用于起动涡轮叶轮精铸的蜡模叶片成型方法，该发明对吹砂合格后的陶瓷型芯配合以回弹模具进行叶片的蜡模压型，在压型过程中利用回弹模具伸缩弹簧机构对陶瓷型芯定位高度进行调整，在定位后的陶瓷型芯上压制出仿形蜡模叶片，将陶瓷型芯刚性定位调整为弹性定位，以防止断芯和批缝，从而获得成型的蜡模叶片。然而，这种精铸蜡模叶片的方法与传统成型蜡模的方法存在相同问题，即需要借助于复杂的机械结构来实现，并且周期长。

随着科技的进步，市场上出现了一些快速成型和3D打印技术，两者实际上原理相似；快速成型技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术；由于是逐层打印，在层与层之间会有拼接痕迹，导致打印完成后表面光洁度比较差，另外3D打印成本相对而言较高，不适应批量生产，仅限于送样阶段。

随着工业的发展，涡轮趋向于小型化和叶片复杂化，传统的铸造方法并不能满足前期产品开发设计的需要，一个是模具的制造周期较长成本较高，另一个是涡轮叶片复杂到一定程度时，模具的设计相当困难，脱模干涉的问题比较严重，容易产生蜡型变形，浇铸好的成品存在变形，表面质量差及后期产品不平衡量大等严重问题；3D打印技术和快速成型相对于传统模具制造来说，制造蜡型速度快，不存在脱模干涉的问题，但是成本较高，表面质量差，后期铸件表面处理困难，影响转子的不平衡量。

另外，在现有技术中，有采用五轴加工的方式在镍基合金棒料上进行铣削以得到扭曲的叶轮(在五轴加工的机床内的控制器内预置好走刀路径的控制程序)，然而，镍基合金属于难加工材料，五轴加工铣削叶轮，不但非常困难而且表面质量差异非常大，无法进行使用。

对于上述各种形式所得的涡轮蜡模，通过熔模铸造工艺可制备成涡轮，例如，公开号为CN105880471A公开的采用3D打印实型模的不锈钢叶轮的熔模快速铸造工艺，又如公开号为CN103658535A公开的一种大型铜叶轮的熔模铸造工艺，均是对涡轮蜡模采用熔模铸造工艺制备成涡轮。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缩短制造周期以及降低制造难度的涡轮及涡轮蜡模的制备方法。

解决上述技术问题的技术方案如下：

涡轮蜡模的制备方法，包括以下步骤：