[发明专利]一种分截面可调式涡轮叶片蜡模校正方法

说明书

本发明提出一种分截面可调式涡轮叶片蜡模校正方法，属于精密铸造领域。本发明在模具设计初期无需考虑铸件型面弯扭变形补偿，在蜡模校正阶段通过校正模各截面角度调整满足实心涡轮叶片弯扭尺寸要求，调整校正模角度使蜡模在校正时形成一定角度的反变形，且保证调整后叶片排气边的直线度，通过截面反变形来补偿蜡模及后续铸件的弯扭变形，实现了涡轮工作叶片型面尺寸高效控制的目的。本发明解决了涡轮叶片弯扭变形引起的型面超差的问题。

技术领域

本发明属于精密铸造领域，尤其是一种分截面可调式涡轮叶片蜡模校正方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机及燃气轮机的关键核心部件，结构十分复杂，叶片承受的离心力达到15～20吨，因此，涡轮叶片的设计和制造质量直接关系到发动机的性能、可靠性和寿命。涡轮叶片尤其是叶身整体尺寸较大、壁厚相差悬殊的燃机涡轮叶片，以及叶身较为细长的航机低压涡轮叶片，在精密铸造成型过程中，由于蜡模冷却过程、凝固成型时受力不均，易产生弯曲扭转变形,使叶片叶型偏离设计要求。

为保证叶片尺寸精度，进而确保叶片的气动性能，熔模精铸采用的模具型腔需考虑对铸件收缩变形的补偿，模拟反变形量过程异常复杂，模具定型周期长。中国发明专利申请(CN102169518A)提出一种精铸涡轮叶片模具型腔精确定型方法，采用数值模拟精铸过程获得模具的定量反变形补偿量。该方法需在浇注试验基础上确定浇注过程参数(包含浇注及凝固过程中叶片前后缘、叶盆及叶背处的实际温度)，测量过程较难实现。而另一个中国专利申请(CN101767185A)公开了一种基于定量设置反变形量的设计铸件模型的方法，通过有限元法模拟凝固、冷却、打箱、切除浇注系统和热处理等工序的热应力模型，得到铸件各部位的反变形量，再对添加反变形量的铸件模型进行模拟，最终得到添加反变形量的铸件模型，模拟过程较为复杂。一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装(CN109465385B)提出了利用叶身渐近形原理设计制造蜡模校正胎具，并利用校正胎具对叶片蜡模尺寸进行测量监控。蜡模校正工装(CN109465385B)为提出了一种可调蜡模校正工装，主要解决模具由于加工工艺因素引起的变形以及在压制出蜡模后蜡模自身的变形，未提及通过蜡模校正模为蜡模预设反变形，以满足铸件尺寸精度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种分截面可调式涡轮叶片蜡模校正方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种分截面可调式涡轮叶片蜡模校正方法包括以下步骤：

(1)、采用三坐标检测蜡模校正模各个截面为0位时生产铸件的型面尺寸，得到与理论型线在排气边处的偏差值；

(2)、采用CAD模拟型面变形最严重的截面，围绕所述截面坐标原点旋转角度与位移的关系，确定型线围绕坐标原点旋转θ时，排气边处的预设反变形量d；

(3)、设定叶根处截面旋转位移为0，且预设反变形前后排气边均为一条直线，则各个截面旋转位移与截面高度成正比，d_N＝H_N*d/H，其中，N为正整数；d_N，d分别是A_N，A截面对应排气边R与型线切点的旋转位移；H_N，H分别是A_N，A截面与A₀截面的距离；A₀截面为旋转角度为0°的叶根截面；

(4)、各个截面选取点旋转前后与对应截面坐标原点构成等腰三角形，其中sin(θ_N/2)＝d_N/2R_N；

(5)、根据步骤(2)～(4)，计算sin(θ_N/2)＝H_N*R*sin(θ/2)/(H*R_N)，得到各个截面的旋转角度；

(6)、根据CAD模拟及计算结果调整叶片蜡模校正模各截面角度；