[发明专利]一种空心叶片蜡模尺寸精度控制方法

说明书

本发明涉及一种空心叶片蜡模尺寸精度控制方法，包括:设计反变形补偿量的陶瓷型芯，其结构为双U型，具有两个U型空槽；在双U型陶瓷型芯相邻陶芯段上填充蜡，在陶瓷型芯的U型空槽处滴蜡，使陶瓷型芯各部分之间连成一个整体；在陶瓷型芯芯盆上设计型撑；将上述陶瓷型芯放入模具中，在模具中加入定位销；设置工艺参数，注射蜡模。采用该方法下进行蜡模制备时，设计反变形补偿量的陶瓷型芯，对易断裂处进行填蜡和滴蜡处理，并同时运用型撑和定位销，设置合理工艺参数，从而得到尺寸精度合格的空心叶片，节约了蜡模迭代的成本。

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造设备技术领域，特别是一种空心叶片蜡模尺寸精度控制方法。

背景技术

航空航天发动机和燃气轮机的空心涡轮叶片主要采用熔模铸造，熔模铸造又称脱蜡铸造或失蜡铸造，它是一种近净成形的液态金属成形工艺，应用此工艺获得的每个铸件都是经多种工序、多种材料、多种技术共同协作的综合结果。在空心涡轮叶片熔模铸造中第一道工序就是蜡模的制备。其中压制成型及注射成型是制备空心叶片蜡模的比较常用的成型方法。熔模精密铸造的蜡模研究主要集中在蜡料上的一些基础研究，对于易变形件的蜡模成形工艺，以及蜡模变形控制研究较少。对于空心叶片蜡模的研究主要集中在型芯定位、型芯制备方法、型芯溃散性研究等，对于空心叶片尺寸研究较少。而空心叶片蜡模尺寸决定着叶片最终生产是否合格，因此空心叶片蜡模尺寸研究是空心叶片尺寸合格一个重要的方向。

在传统的蜡模制备过程中，蜡模的尺寸变形都依靠后期矫正或者对蜡料收缩率等进行经验积累对蜡模模具进行反复修模甚至重新制作模具来提高蜡模尺寸精度，这种方法本身就无法保证外形尺寸极高精度，也没有任何针对型腔内部尺寸和壁厚控制的方法和研究，耗费大量的时间与物料，同时对内腔尺寸精度始终无法更进一步。燃气轮机的叶片通常具有扭曲的变截面几何形状和复杂蛇形的内部空心型腔，具有非常接近的轮廓和扭曲公差。这些组件由镍基高温合金制成，由于材料具有高硬度、耐高温、低热扩散率和低热导率等特性，因此难以加工。

因此，在空心涡轮叶片的生产过程中，由于叶片蜡模在填充时壁厚不均匀导致冷却不均、收缩不均等因素影响，使蜡模内腔尺寸不合格，导致最终叶片尺寸超差报废。为了解决可以一步到位解决因冷却不均、收缩不均等各因素造成的叶片尺寸精度问题，需设计反变形补偿量的陶瓷型芯，对受冲击力易断裂的地方进行加固，为后面的工序顺利进行打下基础，为熔模铸造蜡模制备提出新的想法和内容。

发明内容

本发明提供了一种空心叶片蜡模尺寸精度控制方法，采用该方法下进行蜡模制备时，设计反变形补偿量的陶瓷型芯，对易断裂处进行填蜡和滴蜡处理，并同时运用型撑和定位销，设置合理工艺参数，从而得到尺寸精度合格的空心叶片，节约了蜡模迭代的成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的空心叶片蜡模尺寸精度控制方法，包括如下步骤：

S1，设计反变形补偿量的陶瓷型芯，其结构为双U型，具有两个U型空槽；

S2，在双U型陶瓷型芯相邻陶芯段上填充蜡，在陶瓷型芯的U型空槽处滴蜡，使陶瓷型芯各部分之间连成一个整体；

S3，在陶瓷型芯芯盆上设计型撑；

S4，将上述陶瓷型芯放入模具中，在模具中加入定位销；

S5，设置工艺参数，注射蜡模。

进一步，在步骤S1中，所述反变形补偿量的陶瓷型芯，根据第一次试模得到的叶片蜡模翘曲变形量进行反变形量计算，对各方向加入反变形补偿系数，设计新陶瓷型芯模具，注射出陶瓷型芯。

进一步，在步骤S2中，在双U型陶瓷型芯相邻陶芯段上填充蜡之前，对陶瓷型芯进行冲洗，晾干后用毛刷清除需要填蜡处表面灰尘，把连接蜡填充进去，充满陶瓷型芯和陶芯段之间，在U型空槽和细小空槽处滴蜡，填满细小空槽和U型空槽，获得叶片蜡模。

进一步，叶片蜡模在蜡模恒温室静置至少2小时以使其固化，至少冷却10小时后进行下一步操作。

进一步，所述型撑分布于陶瓷型芯与模具型腔之间，为固定型撑，保证叶片蜡模壁厚。