CN104399888B - 一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法，该方法利用芯撑模具、采用与空心叶片蜡模相同的蜡料压制芯撑，可有效避免芯撑与蜡模形成缝隙，方便蜡模的修理和铸件的修理；通过控制自由端和固定端，有效控制空心叶片的壁厚；采用合理的浇注工艺参数和浇注速度有效防止空心叶片铸造时易出现的偏、漏和断芯现象。用该方法铸造航空发动机复杂内腔结构的空心叶片，可将偏、漏、断芯报废率降低到5％以下。

Description

一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法
技术领域
本发明涉及精密铸造，特别是一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法。
背景技术
随着航空发动机叶片制造技术的发展，空心叶片越来越多，叶片内腔结构越来越复杂，其中叶片壁厚是空心叶片的重要特性，控制空心叶片壁厚成为熔模铸造空心叶片、尤其是多联体空心叶片的关键技术。
传统的空心叶片壁厚控制方法是在制作蜡模时通过在蜡模中安装塑料芯撑来控制叶片壁厚。这种叶片壁厚控制方法的缺点是：塑料与蜡料因难以结合，会形成缝隙，不易处理；塑料芯撑容易在蜡模表面形成凸起，难以消除，保留到金属件上需采取打磨去除，容易损伤铸件表面和型面尺寸；塑料芯撑与型芯结合不牢，有时容易脱落。由此导致叶片铸件偏、漏、断芯的报废率高达50％.
发明内容
本发明的目的是针对上述传统叶片壁厚控制方法的缺点，提供一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法。
本发明提供的控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法，包括以下步骤：
步骤一：压制芯撑
根据叶片的壁厚制作芯撑模具；利用芯撑模具、采用与空心叶片蜡模相同的蜡料压制芯撑，芯撑压制参数为：注射压力0.8Mpa—0.9Mpa，保压时间70s—80s，合模压力6Mpa—8Mpa；压制好的芯撑待用；
步骤二：安装芯撑
先用蜂蜡将空心叶片型芯的孔洞及凹槽填实，防止蜡模压制收缩；然后在酚醛醇溶清漆中加入纯度不小于95.5％的酒精，酒精加入量占酚醛醇溶清漆重量的3％—5％，经均匀搅拌，制成粘结剂；选用厚度与空心叶片壁厚相同的芯撑，用该粘结剂将芯撑粘接到型芯上；
步骤三：压制蜡模
压制蜡模时，要使叶片外型模具在型芯头位置与型芯保持0.05mm～0.10mm的间隙，蜡模压制参数为：注射压力1.0Mpa～1.2Mpa，保压时间60s～70s，合模压力6Mpa～8Mpa；
步骤四：修理蜡模
将白石蜡熔化至100℃—130℃；选择型芯的一个端头作为固定端(此端型壳与型芯无间隙)，将型芯的该固定端处的蜡清理干净；选择型芯的另一个端头作为自由端(此端型壳与型芯存在间隙)，在型芯的自由端上涂刷熔化的白石蜡，涂刷厚度0.1mm—0.3mm；检查芯撑与蜡模间是否存在缝隙，如存在缝隙，则用毛刷刷上熔化的白石蜡，将缝隙弥合；
步骤五：组合蜡模，然后在蜡模表面涂刷涂料，经焙烧清除蜡模，使涂料硬化成壳；
步骤六：完成制壳后进行叶片浇注，浇注工艺参数为：型壳预热温度980℃—1050℃，浇铸温度1450℃—1500℃；浇注速度为每秒浇注钢水2Kg—4Kg；
步骤七：浇注后(按常规工艺)进行脱壳、切割、清理、修理芯撑位置的光洁度，制得空心叶片铸件。
与现有技术相比较，本发明的有益效果：
1、本发明采用专用模具压制芯撑，芯撑材料与空心叶片蜡模材料相同，芯撑与蜡模能够形成良好结合，可有效避免芯撑与蜡模形成缝隙，方便蜡模的修理和铸件的修理。
2、通过控制自由端和固定端，能使空心叶片的壁厚得到有效控制。
3、采用合理的浇注工艺参数和浇注速度，可有效防止空心叶片铸造时易出现的偏、漏和断芯现象。
附图说明
图1为本发明方法中芯撑模具的示意图；
图2为芯撑安装示意图。
图中：1-芯撑模具下模，2-芯撑，3-芯撑模具上模，4-蜡模，5-型芯，6-粘结剂。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本实施例为采用本发明熔模铸造方法铸造某型机发动机四联体空心叶片。叶片的叶身壁厚要求1.0～1.5mm，采用传统塑料芯撑以及圆柱自由端，极容易出现偏、漏、断芯问题。同时，塑料芯撑形成的凸点难以消除，损伤铸件表面。用传统方法铸造该叶片，因偏、漏和断芯而导致的报废率最高达50％。
采用本发明方法铸造该叶片，其具体操作步骤如下：
步骤一：压制芯撑
结合图1，芯撑2的形状为圆台形状，底面直径为3mm，顶部直径为2.5mm，叶盆采用的厚度为1.0mm，叶背采用的厚度为1.2mm。芯撑模具为侧注式，采用上下模结构，由芯撑模具上模3和芯撑模具下模1组成。利用芯撑模具、采用与空心叶片蜡模相同的蜡料(牌号为F28-44B的美国产绿蜡)压制芯撑，芯撑压制参数为：注射压力0.9Mpa，保压时间80s，合模压力8Mpa；压制好的芯撑待用。
步骤二：安装芯撑
结合图2，用蜂蜡将空心叶片的型芯5的扰流柱孔、气流道缝隙等孔洞及凹槽填实，防止蜡模4压制收缩；在酚醛醇溶清漆中加入纯度95.5％的酒精，酒精加入量占酚醛醇溶清漆重量的5％，经均匀搅拌，制成粘结剂6；用该粘结剂将压制的芯撑2粘接到型芯5上。
步骤三：压制蜡模
利用型芯压制蜡模时，使空心叶片蜡模外型模具型芯头位置与型芯的配合间隙为0.08mm，蜡模压制参数为：注射压力1.0Mpa，保压时间70s，合模压力8Mpa；
将型芯自由端制作成圆锥形状。
步骤四：修理蜡模
将白石蜡熔化至120℃；将型芯的固定端处的蜡清理干净，在型芯的自由端涂刷熔化的白石蜡，涂刷厚度0.2mm；检查芯撑与蜡模是否存在缝隙，如存在缝隙，则用毛刷刷上熔化的白石蜡，将缝隙弥合；
步骤五：组合蜡模，然后在蜡模表面涂刷涂料，经焙烧清除蜡模，使涂料硬化成壳，涂料粘结剂采用硅溶胶，粉料采用刚玉粉，砂料采用刚玉砂，涂料涂7层；
步骤六：完成制壳后进行叶片浇注，型壳预热温度1000℃，浇铸温度1460℃；每秒浇注钢水3.5Kg；
步骤七：浇注后按常规工艺进行脱壳、切割、清理、修理芯撑位置的光洁度，最后制得该型机发动机空心叶片铸件。
经检测，铸件的壁厚能够有效控制在0.8-1.5mm，铸件表面无芯撑凸起。
该铸件经批量生产，其偏、漏、断芯报废率低于5％。

Claims (1)

1.一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一：压制芯撑
根据叶片的壁厚制作芯撑模具；利用芯撑模具、采用与空心叶片蜡模相同的蜡料压制芯撑，芯撑压制参数为：注射压力0.8MPa—0.9MPa，保压时间70s—80s，合模压力6MPa—8MPa；压制好的芯撑待用；
步骤二：安装芯撑
先用蜂蜡将空心叶片型芯的孔洞及凹槽填实，防止蜡模压制收缩；然后在酚醛醇溶清漆中加入纯度不小于95.5％的酒精，酒精加入量占酚醛醇溶清漆重量的3％—5％，经均匀搅拌，制成粘结剂；选用厚度与空心叶片壁厚相同的芯撑，用该粘结剂将芯撑粘接到型芯上；
步骤三：压制蜡模
压制蜡模时，要使叶片外型模具在型芯头位置与型芯保持0.05mm～0.10mm的间隙，蜡模压制参数为：注射压力1.0MPa～1.2MPa，保压时间60s～70s，合模压力6MPa～8MPa；
步骤四：修理蜡模
将白石蜡熔化至100℃—130℃；选择型芯的一个端头作为固定端，将型芯的该固定端处的蜡清理干净；选择型芯的另一个端头作为自由端，在型芯的自由端上涂刷熔化的白石蜡，涂刷厚度0.1mm—0.3mm；检查芯撑与蜡模间是否存在缝隙，如存在缝隙，则用毛刷刷上熔化的白石蜡，将缝隙弥合；
步骤五：组合蜡模，然后在蜡模表面涂刷涂料，经焙烧清除蜡模，使涂料硬化成壳；
步骤六：完成制壳后进行叶片浇注，浇注工艺参数为：型壳预热温度980℃—1050℃，浇铸温度1450℃—1500℃；浇注速度为每秒浇注钢水2Kg—4Kg；
步骤七：浇注后进行脱壳、切割、清理、修理芯撑位置的光洁度，制得空心叶片铸件。
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