[发明专利]一种单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法

说明书

本发明涉及高温合金单晶叶片熔模精密铸造技术领域，具体为一种单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法。在制作叶片蜡件自由端的过程中，导向叶片的型芯采用两端固定的方式，型芯大端面延伸段和型芯小端面延伸段做为XYZ方向固定端面，确保型芯在XYZ方向的定位；在型芯延伸段两端侧面刷蜡、型芯大端面延伸段刷漆，型芯的小端面延伸段直接与型壳接触，使型芯小端面延伸段完全固定；排气边延伸段做自由端，在排气边延伸段的自由端处，叶盆与叶背对称位置留定位点并均匀刷漆，排气边延伸段上定位点以外的位置均匀刷蜡。本发明主要适用于内腔尺寸较大、叶身对应型芯尺寸较厚、叶身位置与排气边位置的型芯尺寸厚度差较大的导向叶片的自由端制作。

技术领域

本发明涉及高温合金单晶叶片熔模精密铸造技术领域，具体为一种单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法。

背景技术

随着先进航空发动机对推力及工作温度的需求不断提高，其关键高温热端部件涡轮叶片，需要在更严苛的条件下长期承受热应力及离心力的相互作用，镍基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，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，尤其是大型空心涡轮导向叶片的铸造成型问题。

在大型空心涡轮导向叶片(其外形尺寸范围为，导向叶片高：20mm～200mm，叶片宽：50mm～120mm，其型腔尺寸范围为:长度：30mm～120mm，宽度：10mm～30mm)的铸造生产过程中，由于陶瓷型芯尺寸较大、叶身较厚且叶身与排气边厚度差较大、陶瓷型芯与型壳膨胀系数不一致等因素，会使最终型壳产生裂纹报废。为解决这一问题，需采用更合理的自由端设置方法，使型芯在型壳制备过程中有充足的溃散性，进而实现型壳的成型。因此，自由端的设置方法对大型空心涡轮导向叶片的型壳制备至关重要，直接影响叶片的最终合格率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，主要适用于内腔尺寸较大、叶身对应型芯尺寸较厚、叶身位置与排气边位置的型芯尺寸厚度差较大的导向叶片的自由端制作，同时也适用于普通结构的单晶空心叶片的自由端制作。

本发明的技术方案是：

一种单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，在制作叶片蜡件自由端的过程中，导向叶片的型芯采用两端固定的方式，型芯大端面延伸段和型芯小端面延伸段做为XYZ方向固定端面，确保型芯在XYZ方向的定位；在型芯延伸段两端侧面刷蜡、型芯大端面延伸段刷漆，型芯的型芯小端面延伸段直接与型壳接触，使型芯小端面延伸段完全固定；排气边延伸段做自由端，在排气边延伸段的自由端处，叶盆与叶背对称位置留定位点并均匀刷漆，排气边延伸段上定位点以外的位置均匀刷蜡。

所述的单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，型芯采用两端固定的方式，即：叶身位置的型芯大端面延伸段和型芯小端面延伸段做为固定端。

所述的单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，在型芯延伸段两端侧面刷蜡，即：在型芯大端面延伸段侧面和型芯小端面延伸段侧面刷蜡。

所述的单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，导向叶片叶身位置型芯大端面延伸段长度为5～20mm，型芯大端面延伸段高度尺寸为20～80mm，型芯大端面延伸段宽度为10～30mm；叶身位置型芯小端面延伸段长度为5～20mm，型芯小端面延伸段高度尺寸为20～60mm，型芯小端面延伸段宽度为10～30mm。

所述的单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，位于两侧的型芯大端面延伸段侧面和型芯小端面延伸段侧面应刷蜡厚度为1～2mm，型芯大端面延伸段四周刷漆厚度为0.02～0.1mm。

所述的单晶高温合金导向叶片蜡模的制作方法，排气边延伸段的自由端宽度为1.5～20mm，排气边延伸段定位点的直径为1～15mm，排气边延伸段定位点的间距为5～90mm。