CN102019348A - 一种低压导向联体空心叶片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及精密铸造领域，具体涉及一种低压导向联体空心叶片的制备方法。首先将石英玻璃粉料，莫来石粉料，增塑剂，添加剂混合并搅拌均匀注入型芯压制设备中，制成母型芯；然后在料罐中装入石英玻璃粉料，将母型芯插入粉料中，用石英玻璃粉料将整个料罐填满后烧结便制得型芯；将制备好的型芯摆放到叶片模具的相应位置后注入蜡料，对模具预热后进行压制，最后修整蜡件；然后制备浇注系统型壳；浇注前先对浇注系统型壳预热，合金选用K417G为原料，然后精炼合金原料，精炼温度1570℃±10℃，精炼时间不少于3min，最后将合金钢液浇注到预热后的浇注系统型壳中，浇注时间3s～5s，形成最终产品低压导向空心联体叶片铸件。

Description

一种低压导向联体空心叶片的制备方法
技术领域
本发明涉及精密铸造领域，具体涉及一种低压导向联体空心叶片的制备方法。
背景技术
近年来，低压导向叶片的制造技术取得了很大的进步，已经能制备出空心联体产品。航空发动机低压一级、二级导向联体叶片就是联体叶片，其高温、高压的工作环境要求叶片有很高的表面质量，不允许有冶金缺陷。联体叶片的任何一个叶片出现冶金问题，整个叶片就将报废，所以对生产工艺的要求更高。目前采用整体精铸技术制备低压导向联体叶片，型壳选用刚玉砂粉料和硅溶胶作为涂料，经荧光检测发现，在叶片与上下锁板交接的部位产生点状及线状疏松缺陷，具有一定的深度，完全合格的叶片所剩无几。
目前只能通过抛光打磨或钎焊的方法来处理叶片表面的疏松缺陷，但抛光打磨很难使缺陷彻底消除，钎焊处理后的成品合格率也极低，而且钎焊费用很高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种低压导向联体空心叶片的制备方法。
本发明的技术方案是按如下步骤进行：
（1）空心联体叶片蜡件型芯的制备：首先将石英玻璃粉料，莫来石粉料，增塑剂，添加剂混合并搅拌均匀注入型芯压制设备中，压制温度为95℃～105℃，注射压力为4.0MPa～4.8MPa，保压18s～25s后放入校正胎具中，制成母型芯；然后在料罐中装入石英玻璃粉料，将母型芯插入粉料中，用石英玻璃粉料将整个料罐填满后烧结便制得型芯；
（2）空心联体叶片蜡件的制备：将制备好的型芯摆放到叶片模具的相应位置后注入蜡料，对模具预热后进行压制，最后修整蜡件；
（3）浇注系统型壳的制备：首先将空心联体叶片蜡件与浇口杯、横浇道和侧浇道组成浇注系统蜡件，然后将第一层涂料涂在空心联体叶片蜡件表面。低压一级导向空心联体叶片蜡件的第一层涂料配制为先将重量百分比30%的铝酸钴粉料和70%的刚玉砂粉料配料混合均匀后，与硅溶胶溶液混合配制成料浆，涂挂于叶片蜡件表面。低压二级导向空心联体叶片蜡件的涂料配制为采用100%的铝酸钴粉料直接与硅溶胶溶液配制成料浆，然后涂挂于叶片蜡件表面。两种空心联体叶片的第二层涂料均采用硅酸乙酯溶液与刚玉砂粉料配制而成，其它各层涂料的配制与原工艺相同。最后将涂料后的浇注系统蜡件脱蜡并烧结，便制得浇注系统型壳；
（4）合金浇注：浇注前先对浇注系统型壳预热，预热温度1100℃±10℃，保温时间2h。合金选用K417G为原料，然后精炼合金原料，精炼温度1570℃±10℃，精炼时间不少于3min，最后将合金钢液浇注到预热后的浇注系统型壳中，浇注时间3s～5s，形成最终产品低压导向空心联体叶片铸件；
所述的型芯配比按重量百分比为：65%的石英玻璃粉料,15%的莫来石粉料,18%～20%的添加剂，并外加18%～20%的增塑剂；
所述的步骤（2）中空心联体叶片的蜡料选用F28-44B，模具预热温度为30℃～40℃；
所述的步骤（2）中空心联体叶片的压制工艺参数为：
一级导向联体空心叶片：模料温度为75℃±5℃，注射温度为73℃±2℃，注射压力为2.0MPa，保压时间为30s～50s；蜡件压制后停放2h 进行蜡件的修整；
二级导向联体空心叶片：模料温度为70℃±5℃，注射温度为70℃±2℃，注射压力为0.6MPa～1.0 MPa，保压时间为15s～30s；蜡件压制后停放2h 进行蜡件的修整。
与现有技术相比，本发明的特点及其有益效果是：
通过在型壳的表面层涂料中加入铝酸钴组分后，不但叶片的晶粒组织得到了细化，而且叶身的疏松大幅度降低。在未采用该技术前，试验浇注低压一级导向联体空心叶片26件，荧光检查出叶身冶金缺陷率100%，修磨后合格2件，合格率7.7%。采用该技术后，浇注14件，荧光检查出叶身冶金缺陷2件，合格率85.7%；在未采用该技术前，低压二级导向联体空心叶片浇注56件，荧光检查出缺陷率100%，修磨后合格2件，荧光合格率3.57%。采用该技术后，浇注38件，荧光检查出叶身冶金缺陷6件，荧光合格率84.2%。该项技术的应用，极大地提高了叶片的制造合格率，为新机生产科研提供了技术保证。
附图说明
图1一级导向联体空心叶片采用铝酸钴涂料处理前后的荧光图片；
图2二级导向联体空心叶片采用铝酸钴涂料处理前后的荧光图片；
图3型芯烧结参数曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例：
实施例1：一级导向联体空心叶片的制备，按如下工艺步骤进行：
（1）空心联体叶片型芯的制备：首先按如下重量百分比配料，65%的石英玻璃粉料，15%的莫来石粉料，20%的添加剂，外加18%的增塑剂；然后将搅拌均匀的型芯粉料注入型芯压制设备中，压制温度为96℃，注射压力为4.0MPa，保压22s后取出放入校正胎具中，制成母型芯；最后在料罐中装入高度为180mm的石英玻璃粉料，将母型芯立式插入粉料中，母型芯的下端与料罐底部的距离控制在30mm以上，母型芯的间距为30mm，用石英玻璃粉料将整个料罐充满，按图3工艺参数烧结； 
（2）空心联体叶片蜡件的制备：蜡料选用F28-44B，将制备好的型芯摆放到叶片模具的相应位置，压制前对模具预热，使模具温度达到30℃，压制时的工艺参数为注射温度为71℃，注射压力为2.0MPa，保压时间为30s；蜡件压制后停放2h 进行蜡件的修整；
（3）浇注系统型壳的制备：首先将空心联体叶片蜡件与浇口杯、横浇道和侧浇道组成浇注系统蜡件，然后将第一层涂料涂在空心联体叶片蜡件表面。第一层涂料选用铝酸钴、刚玉砂粉料组合与硅溶胶配制。其中铝酸钴粉料的质量分数为30%，刚玉砂粉料的质量分数为70%，然后将两种粉料混合后，与硅溶胶溶液混合并搅拌均匀配制成料浆，涂挂于叶片蜡件表面；第二层涂料采用硅酸乙酯溶液与刚玉砂粉料配制而成，其它各层涂料的配制与原工艺相同。最后将涂料后的浇注系统蜡件脱蜡并烧结，便制得浇注系统型壳；
（4）合金浇注：浇注前先对浇注系统型壳预热，预热温度1100℃，保温时间2h，合金选用K417G为原料，然后精炼合金原料，精炼温度1570℃，精炼时间不少于3min，最后将合金钢液浇注到预热后的浇注系统型壳中，浇注时间4s，形成最终产品低压一级导向空心联体叶片铸件。
实施例2：二级导向空心联体叶片的制备，按如下工艺步骤进行：
（1）空心联体叶片型芯的制备：首先按如下重量百分比配料，65%的石英玻璃粉料，15%的莫来石粉料， 20%的添加剂，外加20%的增塑剂；然后将搅拌均匀的型芯粉料注入型芯压制设备中，压制温度为105℃，注射压力为4.8MPa，保压20s后取出放入校正胎具中，制成母型芯；最后在料罐中装入高度为200mm的石英玻璃粉料，将母型芯立式插入粉料中，母型芯的下端与料罐底部的距离控制在30mm以上，母型芯的间距为30mm，用石英玻璃粉料将整个料罐充满，按图3工艺参数烧结；
（2）空心联体叶片蜡件的制备：蜡料选用F28-44B，将制备好的型芯摆放到叶片模具的相应位置，压制前对模具预热，使模具温度达到40℃，压制时的工艺参数为注射温度为70℃，注射压力为0.7MPa，保压时间为20s；蜡件压制后停放2h 进行蜡件的修整；
（3）浇注系统型壳的制备：首先将空心联体叶片蜡件与浇口杯、横浇道和侧浇道组成浇注系统蜡件，然后将第一层涂料涂在空心联体叶片蜡件表面。第一层涂料选用100%的铝酸钴粉料直接与硅溶胶溶液配制成料浆，然后涂挂于叶片蜡件表面，第二层涂料采用硅酸乙酯溶液与刚玉砂粉料配制而成，其它各层涂料的配制与原工艺相同。最后将涂料后的浇注系统蜡件脱蜡并烧结，便制得浇注系统型壳；
（4）合金浇注：浇注前先对浇注系统型壳预热，预热温度1100℃，保温时间2h，合金选用K417G为原料，然后精炼合金原料，精炼温度1570℃，精炼时间不少于3min，最后将合金钢液浇注到预热后的浇注系统型壳中，浇注时间3s，形成最终产品低压二级导向联体空心叶片铸件。

Claims (4)

1.一种低压导向空心联体叶片的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）空心联体叶片蜡件型芯的制备：首先将石英玻璃粉料，莫来石粉料，增塑剂，添加剂混合并搅拌均匀注入型芯压制设备中，压制温度为95℃～105℃，注射压力为4.0MPa～4.8MPa，保压18s～25s后取出放入校正胎具中，制成母型芯；然后在料罐中装入石英玻璃粉料，将母型芯插入粉料中，用石英玻璃粉料将整个料罐充满后烧结便制得型芯；
（2）空心联体叶片蜡件的制备：将制备好的型芯摆放到叶片模具的相应位置后注入蜡料，对模具预热后进行压制，最后修整蜡件；
（3）浇注系统型壳的制备：首先将空心联体叶片蜡件与浇口杯、横浇道和侧浇道组成浇注系统蜡件，然后将第一层涂料涂在空心联体叶片蜡件表面；低压一级导向空心联体叶片蜡件的第一层涂料配制为先将重量百分比30%的铝酸钴粉料与70%的刚玉砂粉料配料混合均匀后，再与硅溶胶溶液混合配制成料浆，涂挂于叶片蜡件表面；低压二级导向空心联体叶片蜡件的涂料配制为采用100%的铝酸钴粉料直接与硅溶胶溶液配制成料浆，然后涂挂于叶片蜡件表面；第二层涂料全部采用硅酸乙酯溶液与刚玉砂粉料配制而成，其它各层涂料的配制与原工艺相同；最后将涂料后的浇注系统蜡件脱蜡并烧结，便制得浇注系统型壳；
（4）合金浇注：浇注前先对浇注系统型壳预热，预热温度1100℃±10℃，保温时间2h，合金选用K417G为原料，然后精炼合金原料，精炼温度1570℃±10℃，精炼时间不少于3min，最后将合金钢液浇注到预热后的浇注系统型壳中，浇注时间3s～5s，形成最终产品低压导向空心联体叶片铸件。
2.根据权利要求１所述的一种低压导向空心联体叶片的制备方法，其特征在于所述的型芯配比按重量百分比为：65%的石英玻璃粉料,15%的莫来石粉料, 20%的添加剂，外加18%～20%的增塑剂。
3.根据权利要求１所述的一种低压导向空心联体叶片的制备方法，其特征在于所述的步骤（2）中蜡件的蜡料选用F28-44B，模具预热温度为30℃～40℃。
4.根据权利要求１所述的一种低压导向空心联体叶片的制备方法，其特征在于所述的步骤（2）中蜡件压制时的工艺参数为：一级导向联体空心叶片：模料温度为75℃±5℃，注射温度为73℃±2℃，注射压力为2.0MPa，保压时间为30s～50s；蜡件压制后停放2h 进行蜡件的修整；二级导向联体空心叶片：模料温度为70℃±5℃，注射温度为70℃±2℃，注射压力为0.6MPa～1.0 MPa，保压时间为15s～30s；蜡件压制后停放2h 进行蜡件的修整。
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