CN104325090A - 一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叶片陶瓷型芯的定位方法，具体涉及一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法。本发明的技术方案如下：一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，包括整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯在叶片外形模具中定位和叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位两个过程。本发明提供一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，在精铸过程中从陶瓷型芯在叶片外形模具中和陶瓷型芯在陶瓷型壳中综合考虑陶瓷型芯的定位，保证叶片内、外轮廓的一致性，还能保证叶片盖板顶端到叶片基准面距离符合公差要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶片陶瓷型芯的定位方法，具体涉及一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法。
背景技术
传统的涡轮工作叶片叶尖为盖板后焊结构，随着发动机性能的提高，对叶片的承温能力的要求越来越高，这种盖板后焊结构的叶片在使用过程中有脱落现象，给叶片及发动机的可靠性带来了隐患。为了提高发动机的性能，需要制造整铸盖板结构涡轮工作叶片。
陶瓷型芯制作是成型复杂内腔结构叶片的基础，整铸盖板结构涡轮工作叶片制造要求陶瓷型芯的结构异常复杂，由于叶尖处的盖板与叶片整铸形成，其陶瓷型芯的设计要求非常高。原因是设计文件对叶片尺寸精度要求高，其中叶片盖板顶端到叶片基准面的距离L，公差要求为±0.2。叶片基准面是指：叶片工作时，其榫槽与两侧的滚棒贴合，叶片榫槽工作面与两个滚棒切点的连线所形成的平面，即为叶片基准面。
为了保证叶片盖板顶端到叶片基准面的距离L符合公差要求，整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位要求非常高，实施难度很大。
发明内容
本发明提供一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，在精铸过程中从陶瓷型芯在叶片外形模具中和陶瓷型芯在陶瓷型壳中综合考虑陶瓷型芯的定位，保证叶片内、外轮廓的一致性，还能保证叶片盖板顶端到叶片基准面距离符合公差要求。
本发明的技术方案如下：
一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，包括整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯在叶片外形模具中定位和叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位两个过程。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其中所述陶瓷型芯在叶片外形模具中定位过程包括如下步骤：
步骤一：开启叶片外形模具，将所述陶瓷型芯放置于叶片外形模具型腔中；
步骤二：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中左右方向的定位：左右方向指叶片排气边方向，将所述叶片外形模具的定位凸块一放入所述陶瓷型芯上的叶尖定位槽内，将所述叶片外形模具的定位凸块二插入所述陶瓷型芯上的榫齿定位槽中，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中左右方向的定位；
步骤三：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中前后方向的定位：前后方向指叶盆、叶背方向，将所述陶瓷型芯叶尖部位沿四周分布的球头顶住所述叶片外形模具的内腔；将所述叶片外形模具下部的定位台一、定位台二与所述陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面及一侧端面贴紧，将所述叶片外形模具的定位销顶在所述陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面上，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中前后方向的定位；
步骤四：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中上下方向的定位：上下方向指叶尖、榫齿方向，将所述陶瓷型芯上的叶尖定位槽的下端面与叶片外形模具上的定位凸块一靠紧零间隙，将叶片外形模具的顶针拧紧从下方顶住所述陶瓷型芯的底面，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中上下方向的定位，保证叶片盖板顶端到叶片基准面的距离L的公差符合技术要求的±0.2mm；
步骤五：向叶片外形模具中注蜡，制得叶片蜡模。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其中所述叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位过程包括叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的固定端制作、叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的自由端制作和型壳制作三个大步骤；
叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的固定端制作包括如下小步骤：
(1)将叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的叶尖部位作为固定端，包括叶盆固定端和叶背固定端；
(2)叶盆固定端包括叶尖定位槽和两处长方槽一，所述长方槽一为用小刀在叶片蜡模叶盆方向的叶尖部位刻出；将叶尖定位槽和两处长方槽一内的残蜡清理干净，将叶尖定位槽和两处长方槽一内的陶瓷型芯全部露出，以便涂料时陶瓷型芯与型壳完全固定；
(3)叶背固定端包括三处长方槽二，所述长方槽二为用小刀在叶片蜡模叶背方向的叶尖部位刻出；将长方槽二内的残蜡清理干净，将长方槽二内的陶瓷型芯全部露出，以便涂料时陶瓷型芯与型壳完全固定；
叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的自由端制作包括如下小步骤：
(一)叶片蜡模的所述陶瓷型芯的自由端包括叶盆排气边自由端、叶背排气边自由端和榫齿自由端；
(二)叶盆排气边自由端包括三处长方槽三，所述长方槽三是用小刀在叶片蜡模叶盆方向的排气边部位上刻出；将长方槽三内的残蜡清理干净，将长方槽三内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.1～0.2mm厚的白石蜡；
(三)叶背排气边自由端包括三处长方槽四，所述长方槽四是用小刀在叶片蜡模叶盆方向的排气边部位上刻出；将长方槽四内的残蜡清理干净，将长方槽四内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.1～0.2mm厚的白石蜡；
(四)榫齿自由端：首先将制作叶片蜡模时，陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面及一侧端面与叶片外形模具下部的定位台一及定位台二贴紧部分，涂刷0.2～0.4mm厚的白石蜡；其后在陶瓷型芯榫齿底端粘贴1.5～2.0mm厚的蜡片；然后将定位销孔内的残蜡清理干净，将定位销孔内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.1～0.2mm厚的白石蜡，所述定位销孔为制作叶片蜡模时所述叶片外形模具的定位销拨出后在叶片蜡模上留下的孔；然后向定位销孔内插入陶瓷棒；
型壳制作步骤为：将带有制作好固定端和自由端的所述陶瓷型芯的叶片蜡模涂料，完成型壳制作。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其优选方案为，所述球头尺寸为R0.3～0.7mm。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其优选方案为，所述定位销直径为φ3～4mm。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其优选方案为，所述长方槽一和长方槽二的长度为8～10mm，宽度为4～6mm。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其优选方案为，所述长方槽三和长方槽四的长度为4～6mm，宽度为2～3mm。
所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其优选方案为，所述陶瓷棒长度为15～20mm，直径为φ3～4mm。
自由端是指陶瓷型芯与陶瓷型壳之间留有一定的间隙,原因是熔模铸造多采用铝壳—硅芯系统，即陶瓷型壳是氧化铝基，陶瓷型芯是氧化硅基，二者受热时线胀系数存在着一定的差异，因此铝壳—硅芯系统熔模铸造必须在陶瓷型芯与陶瓷型壳之间留有一定的间隙，以防止壳、芯受热时型壳中的型芯被拉断或压溃。这个间隙靠涂刷一定厚度的白石蜡保证，型壳脱蜡后白石蜡也随之脱除，壳、芯自由端之间的间隙就保留了下来。
本发明的有益效果为：本发明的方法，在精铸过程中从陶瓷型芯在叶片外形模具中和陶瓷型芯在陶瓷型壳中综合考虑陶瓷型芯的定位，保证叶片内、外轮廓的一致性，还能保证叶片盖板顶端到叶片基准面距离符合公差要求，创新了陶瓷型芯成型定位工艺，提高了陶瓷型芯成型效率，缩短了脱芯的周期，减少了资源的浪费，保证了叶片研制、生产的顺利进行。
附图说明
图1为陶瓷型芯结构示意图；
图2为带有陶瓷型芯的叶片蜡模叶盆结构示意图；
图3为带有陶瓷型芯的叶片蜡模叶背结构示意图。
具体实施方式
如图1～3所示，一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，包括整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯在叶片外形模具中定位和叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位两个过程；
其中所述陶瓷型芯在叶片外形模具中定位过程包括如下步骤：
步骤一：开启叶片外形模具，将所述陶瓷型芯放置于叶片外形模具型腔中；
步骤二：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中左右方向的定位：左右方向指叶片排气边方向，将所述叶片外形模具的定位凸块一放入所述陶瓷型芯上的叶尖定位槽1内，将所述叶片外形模具的定位凸块二插入所述陶瓷型芯上的榫齿定位槽2中，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中左右方向的定位；
步骤三：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中前后方向的定位：前后方向指叶盆、叶背方向，将所述陶瓷型芯叶尖部位沿四周分布的球头3顶住所述叶片外形模具的内腔，所述球头3尺寸为R0.5mm；将所述叶片外形模具下部的定位台一、定位台二与所述陶瓷型芯榫齿部位的前端面8、后端面10及一侧端面9贴紧，将所述叶片外形模具的定位销顶在所述陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面上，所述定位销直径为φ3mm，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中前后方向的定位；
步骤四：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中上下方向的定位：上下方向指叶尖、榫齿方向，将所述陶瓷型芯上的叶尖定位槽1的下端面与叶片外形模具上的定位凸块一靠紧零间隙，将叶片外形模具的顶针拧紧从下方顶住所述陶瓷型芯的底面，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中上下方向的定位，保证叶片盖板顶端到叶片基准面的距离L的公差符合技术要求的±0.2mm；
步骤五：向叶片外形模具中注蜡，制得叶片蜡模。
其中所述叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位过程包括叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的固定端制作、叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的自由端制作和型壳制作三个大步骤；
叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的固定端制作包括如下小步骤：
(1)将叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的叶尖部位作为固定端，包括叶盆固定端和叶背固定端；
(2)叶盆固定端包括叶尖定位槽1和两处长方槽一5，所述长方槽一5为用小刀在叶片蜡模叶盆方向的叶尖部位刻出，所述长方槽一5长度为8mm，宽度为5mm；将叶尖定位槽1和两处长方槽一5内的残蜡清理干净，将叶尖定位槽1和两处长方槽一5内的陶瓷型芯全部露出，以便涂料时陶瓷型芯与型壳完全固定；
(3)叶背固定端包括三处长方槽二12，所述长方槽二12为用小刀在叶片蜡模叶背方向的叶尖部位刻出，所述长方槽二12的长度为8mm，宽度为5mm；将长方槽二12内的残蜡清理干净，将长方槽二12内的陶瓷型芯全部露出，以便涂料时陶瓷型芯与型壳完全固定；
叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的自由端制作包括如下小步骤：
(一)叶片蜡模的所述陶瓷型芯的自由端包括叶盆排气边自由端、叶背排气边自由端和榫齿自由端；
(二)叶盆排气边自由端包括三处长方槽三6，所述长方槽三6是用小刀在叶片蜡模叶盆方向的排气边4部位上刻出，所述长方槽三6的长度为5mm，宽度为3mm；将长方槽三6内的残蜡清理干净，将长方槽三6内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.2mm厚的白石蜡；
(三)叶背排气边自由端包括三处长方槽四11，所述长方槽四11是用小刀在叶片蜡模叶盆方向的排气边4部位上刻出，所述长方槽四11的长度为5mm，宽度为3mm；将长方槽四11内的残蜡清理干净，将长方槽四11内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.2mm厚的白石蜡；
(四)榫齿自由端：首先将制作叶片蜡模时，陶瓷型芯榫齿部位的前端面8、后端面10及一侧端面9与叶片外形模具下部的定位台一及定位台二贴紧部分，涂刷0.4mm厚的白石蜡；其后在陶瓷型芯榫齿底端粘贴2mm厚的蜡片；然后将定位销孔7内的残蜡清理干净，将定位销孔7内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.2mm厚的白石蜡，所述定位销孔7为制作叶片蜡模时所述叶片外形模具的定位销拨出后在叶片蜡模上留下的孔；然后向定位销孔7内插入陶瓷棒，所述陶瓷棒长度为20mm，直径为φ3mm；
型壳制作步骤为：将带有制作好固定端和自由端的所述陶瓷型芯的叶片蜡模涂料，完成型壳制作。
Claims (8)
1.一种整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述方法包括整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯在叶片外形模具中定位和叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位两个过程。
2.根据权利要求1所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述陶瓷型芯在叶片外形模具中定位过程包括如下步骤：
步骤一：开启叶片外形模具，将所述陶瓷型芯放置于叶片外形模具型腔中；
步骤二：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中左右方向的定位：左右方向指叶片排气边方向，将所述叶片外形模具的定位凸块一放入所述陶瓷型芯上的叶尖定位槽内，将所述叶片外形模具的定位凸块二插入所述陶瓷型芯上的榫齿定位槽中，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中左右方向的定位；
步骤三：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中前后方向的定位：前后方向指叶盆、叶背方向，将所述陶瓷型芯叶尖部位沿四周分布的球头顶住所述叶片外形模具的内腔；将所述叶片外形模具下部的定位台一、定位台二与所述陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面及一侧端面贴紧，将所述叶片外形模具的定位销顶在所述陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面上，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中前后方向的定位；
步骤四：所述陶瓷型芯在叶片外形模具中上下方向的定位：上下方向指叶尖、榫齿方向，将所述陶瓷型芯上的叶尖定位槽的下端面与叶片外形模具上的定位凸块一靠紧零间隙，将叶片外形模具的顶针拧紧从下方顶住所述陶瓷型芯的底面，实现所述陶瓷型芯在叶片外形模具中上下方向的定位，保证叶片盖板顶端到叶片基准面的距离L的公差符合技术要求的±0.2mm；
步骤五：向叶片外形模具中注蜡，制得叶片蜡模。
3.根据权利要求2所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述叶片蜡模中的所述陶瓷型芯在陶瓷型壳中定位过程包括叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的固定端制作、叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的自由端制作和型壳制作三个大步骤；
其中，叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的固定端制作包括如下小步骤：
(1)将叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的叶尖部位作为固定端，包括叶盆固定端和叶背固定端；
(2)叶盆固定端包括叶尖定位槽和两处长方槽一，所述长方槽一为用小刀在叶片蜡模叶盆方向的叶尖部位刻出；将叶尖定位槽和两处长方槽一内的残蜡清理干净，将叶尖定位槽和两处长方槽一内的陶瓷型芯全部露出，以便涂料时陶瓷型芯与型壳完全固定；
(3)叶背固定端包括三处长方槽二，所述长方槽二为用小刀在叶片蜡模叶背方向的叶尖部位刻出；将长方槽二内的残蜡清理干净，将长方槽二内的陶瓷型芯全部露出，以便涂料时陶瓷型芯与型壳完全固定；
叶片蜡模中的所述陶瓷型芯的自由端制作包括如下小步骤：
(一)叶片蜡模的所述陶瓷型芯的自由端包括叶盆排气边自由端、叶背排气边自由端和榫齿自由端；
(二)叶盆排气边自由端包括三处长方槽三，所述长方槽三是用小刀在叶片蜡模叶盆方向的排气边部位上刻出；将长方槽三内的残蜡清理干净，将长方槽三内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.1～0.2mm厚的白石蜡；
(三)叶背排气边自由端包括三处长方槽四，所述长方槽四是用小刀在叶片蜡模叶盆方向的排气边部位上刻出；将长方槽四内的残蜡清理干净，将长方槽四内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.1～0.2mm厚的白石蜡；
(四)榫齿自由端：首先将制作叶片蜡模时，陶瓷型芯榫齿部位的前、后端面及一侧端面与叶片外形模具下部的定位台一及定位台二贴紧部分，涂刷0.2～0.4mm厚的白石蜡；其后在陶瓷型芯榫齿底端粘贴1.5～2.0mm厚的蜡片；然后将定位销孔内的残蜡清理干净，将定位销孔内的陶瓷型芯全部露出，涂刷0.1～0.2mm厚的白石蜡，所述定位销孔为制作叶片蜡模时所述叶片外形模具的定位销拨出后在叶片蜡模上留下的孔；然后向定位销孔内插入陶瓷棒；
型壳制作步骤为：将带有制作好固定端和自由端的所述陶瓷型芯的叶片蜡模涂料，完成型壳制作。
4.根据权利要求2所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述球头尺寸为R0.3～0.7mm。
5.根据权利要求2所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述定位销直径为φ3～4mm。
6.根据权利要求3所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述长方槽一和长方槽二的长度为8～10mm，宽度为4～6mm。
7.根据权利要求3所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述长方槽三和长方槽四的长度为4～6mm，宽度为2～3mm。
8.根据权利要求3所述的整铸盖板结构涡轮叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，所述陶瓷棒长度为15～20mm，直径为φ3～4mm。
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