[发明专利]一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法

说明书

本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法。在制作叶片蜡件的过程中，采用榫头延伸段外侧作为榫头延伸段固定端，并在榫头延伸段固定端处设置定位孔用于固定轴向位置，排气边延伸段做自由端、叶尖延伸段做自由端的方法，型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置完全对称。本发明方法具有定位结构稳定、叶片成型率高的特点，尤其是对复杂内腔结构的单晶涡轮工作叶片，可大幅提高铸件的完整性。本发明可以降低后期铸造过程中的偏芯、断芯缺陷，减少叶片铸件壁厚的偏差，提高单晶高温合金铸件的成品率。

技术领域

本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法。

背景技术

为了满足航空发动机不断提高的推力和工作温度的需求，镍基单晶高温合金仍是叶片的首选材料。但单晶合金的承温能力不超过1150℃，而涡轮进口的燃气温度可达1500℃以上。除了在叶片表面涂覆涂层，设计复杂内腔冷却结构也是一种有效的方法。因此，复杂内腔结构的单晶叶片已成为先进航空发动机的标志。但由此也增加了铸造的工艺难度，尤其是叶片成型和壁厚尺寸的控制问题。

在单晶高温合金叶片的生产和使用过程中，通过型芯和型壳的空腔中浇注的合金定向凝固获得单晶铸件。国内常用的型芯为氧化硅，而型壳为氧化铝，这就造成在高温下型壳型芯膨胀系数的不匹配，进而影响成型。为了解决这一问题，采用设置型芯在型壳中的定位技术，实现空心单晶叶片的成型。因此，陶瓷型芯的定位方法对于单晶叶片至关重要，直接决定单晶叶片的成型率及壁厚合格率。

经过专利文献检索，已有对单晶叶片陶瓷型芯定位方法的报道。中国发明专利申请(公开号CN103286275A)则提出单晶导向叶片型芯的定位方法，型芯的小端做为固定端不刷蜡，而型芯的大端设计为方形，刷蜡后在四个面均制作底面直径为3mm的锥形定位点，同时在长度方向上刷1～2mm厚的蜡做为自由端，后腔的排气边也均匀刷蜡并局部做方形槽刷涂料做为自由端。该方法更适用于单晶导向叶片陶瓷型芯的定位，不能用于单晶工作叶片陶芯的定位。中国发明专利申请(公开号CN101695741A)给出一种适用于空心叶片铸件的型芯方法，具体为叶尖延伸段设置叶尖定位点，叶尖定位点所在的叶尖延伸段作为固定端，采用面直接接触式；榫头的延伸段也采用点定位，在榫头延伸段制作两个塔式定位点，采用点直接接触式；排气边涂自由端，并在自由端上制作两个定位点，此处型芯与型壳采用点接触式；型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置对称。中国发明专利申请(公开号CN104325090A)提出对单晶工作叶片采用叶尖做为固定端、叶片排气边和榫头做自由端的方法，其中固定端采用长方形槽。因此，对单晶工作叶片更多采用叶尖做为定位端的方式，这种方式适用于叶尖结构简单，内腔无薄弱结构的型芯定位，而不适用于内腔结构复杂，且具有局部薄弱结构的型芯定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，主要适用于内腔结构复杂，且具有局部薄弱结构的型芯定位，同时也适用于普通结构的单晶空心工作叶片的型芯定位。

本发明的技术方案是：

一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，在制作叶片蜡件的过程中，采用榫头延伸段外侧作为榫头延伸段固定端，模具设计时在榫头延伸段固定端处设置定位孔，作为榫头延伸段固定端用于固定轴向位置，其它方向由榫头的延伸段做固定端，排气边延伸段和叶尖延伸段做自由端，型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置完全对称；

或者，在制作叶片蜡件的过程中，采用榫头延伸段外侧作为榫头延伸段固定端，模具设计时在榫头延伸段固定端处设置定位孔，作为榫头延伸段固定端用于固定轴向位置，其它方向由榫头的延伸段做固定端，叶尖延伸段做自由端，型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置完全对称，排气边无排气通道，为封闭通道。

所述的单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，叶片榫头的宽度为15～100mm，榫头的高度为10～100mm，榫头延伸段固定端沿高度方向尺寸为10～40mm，宽度为10～70mm，定位孔的直径为3～20mm。