CN107790644A - 一种防止空心叶片蜡模变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止空心叶片蜡模变形的方法,主要适用于带有型芯的空心叶片,本发明通过在型芯表面结构复杂区域预先涂刷一定厚度的液态蜡，以增加蜡模与陶芯之间的附着力，再放入模具中压制蜡模，这样压制出来的蜡模削弱了压制后在型芯表面结构复杂区域带来的应力，型芯和蜡模在该区域结合强度大大提高，即使放置72‑96小时，也不会发生鼓胀变形,有效防止了空心叶片蜡模叶盆处的变形，极大提高了空心叶片熔模铸造的合格率，本发明尤其对于采用了型芯表面结构复杂的空心叶片，防止变形效果明显。

Description

一种防止空心叶片蜡模变形的方法

技术领域

本发明属于熔模铸造技术领域，特别涉及一种防止空心叶片蜡模变形的方法。

背景技术

重型燃机透平空心叶片精密铸造中，一个很难解决的问题就是叶片的变形。在叶片的蜡模制作过程、模壳制作过程以及铸件浇注冷却过程中均存在不同程度的收缩、变形。为了最终得到的铸件尺寸符合设计要求，首先在蜡模制作阶段必须保证叶片蜡模不变形，即蜡模变形范围维持在一定的公差范围内（如0.3mm以内）。为了控制蜡模变形通常采用的方式是使用冷蜡芯压制以及蜡模从模具取出后放置胎具上校形，待蜡模完全冷却后再进行组模。

但在空心叶片研制过程中发现，即使采用了冷蜡芯和胎具上校形的工艺，有些叶片叶盆处仍存在变形量过大的问题，变形量有时达到1mm，导致该叶片外观尺寸不合格。

鼓胀变形主要发生在叶片蜡模存放阶段，蜡模压制、蜡模校形、蜡模尺寸检测、蜡模射线检测、蜡模组成模组再转到制壳，整个周期通常需要约36-96小时（由于组模数量及研发生产计划的差异），在这个时间段内蜡模和型芯之间发生了分离，引起了叶盆鼓胀。经过试验发现，起初蜡模叶盆没有发生变形，但随着放置时间越久，叶盆处鼓胀越来越大。

研究发现，蜡模鼓胀变形是由蜡模收缩产生的，如图1所示，当蜡模b沿着蜡模收缩方向c收缩时，由于内部陶芯a的阻碍，在叶片内弧产生一个向外的垂直张力e。刚开始，蜡模b与陶芯a之间的附着力还能抵消掉鼓胀张力，但时间长了，随着温度的变化，周期性的收缩产生的鼓胀张力就会逐渐破坏掉蜡模与陶芯之间的附着力，从而在蜡模b与陶芯a之间形成膨胀间隙d，最终造成鼓胀变形，时间越长，变形越大。

而且目前为了提高燃气轮机的工作性能，空心叶片的内腔结构也愈来愈复杂，型芯表面结构复杂（肋槽窄而深、小圆槽分布数量大）的设计方案逐渐应用在型芯制造上，而这种结构的型芯在压制蜡模后，在型芯表面结构复杂处会出现应力，随着时间增长，该位置蜡模更容易出现鼓胀变形的情况。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效防止型芯表面结构复杂区域蜡模变形的方法。

本发明技术的技术方案是这样实现的：一种防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）制造陶瓷型芯；

b）在陶瓷型芯表面结构复杂区域预先涂刷一定厚度的液态蜡，再设置好陶瓷型芯的固定端及自由端，最后配合采用缘板冷蜡芯一起放入模具中压制蜡模；

c）将压制的蜡模从模具中取出后，放置在胎具上进行校形，随后组成模组。

本发明所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其在所述步骤b）中，所述陶瓷型芯表面结构复杂区域为在陶瓷型芯表面设置有若干凹陷部或凸起部或凹陷部与凸起部相结合的区域。

本发明所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡将陶瓷型芯表面结构复杂区域的凹陷部填满。

本发明所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡表面具有一定粗糙度。

本发明所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡厚度为0.1mm～1.5mm。

本发明所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其在所述陶瓷型芯上设置有若干通孔，在所述通孔处填满液态蜡。

本发明通过在型芯表面结构复杂区域预先涂刷一定厚度的液态蜡，以增加蜡模与陶芯之间的附着力，再放入模具中压制蜡模，这样压制出来的蜡模削弱了压制后在型芯表面结构复杂区域带来的应力，型芯和蜡模在该区域结合强度大大提高，即使放置72-96小时，也不会发生鼓胀变形, 有效防止了空心叶片蜡模叶盆处的变形，极大提高了空心叶片熔模铸造的合格率，本发明尤其对于采用了型芯表面结构复杂的空心叶片，防止变形效果明显，而且工艺简单，成本较低，生产效率高。

附图说明

图1是现有蜡模鼓胀变形机理。

图2是本发明中陶瓷型芯的结构示意图。

附图标记：a为陶芯，b为蜡模，c为蜡模收缩方向，d为膨胀间隙，e为垂直张力，1为陶瓷型芯，2为液态蜡，3为通孔，4为复杂凹陷区。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图2所示，一种防止空心叶片蜡模变形的方法，包括以下步骤：

a）制造陶瓷型芯1，按照常规制作陶瓷型芯的方法制作陶瓷型芯：配制陶瓷型芯模料，采用压型设备利用陶瓷型芯模具压制陶瓷型芯素坯，打磨修整陶瓷型芯素坯的毛刺、分型线等，打磨修整后的陶芯型芯素坯装钵放入焙烧炉中焙烧，焙烧后出芯并清理表面粉尘，对陶瓷型芯进行强化处理，最终打磨修整陶瓷型芯。

b）在陶瓷型芯1表面结构复杂区域预先涂刷一定厚度的液态蜡2，所述液态蜡的温度为40～90℃，所述陶瓷型芯表面结构复杂区域为在陶瓷型芯表面设置有若干凹陷部或凸起部或凹陷部与凸起部相结合的区域，在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡将陶瓷型芯表面结构复杂区域的凹陷部填满, 由于压蜡时采用糊状蜡，相对来说，糊状蜡对陶芯的附着力远低于液态蜡，涂一层液态蜡，能较大的增加其附着力。在本实施例中，所述陶瓷型芯表面结构复杂区域是由若干肋槽和小圆槽形成的复杂凹陷区4，所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡需要将肋槽和小圆槽填满，液态蜡涂刷完成后，通过刷具对液态蜡表面进行处理，以增加在陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡表面的粗糙度，在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡厚度为0.1mm～1.5mm。

其中，在所述陶瓷型芯上设置有若干通孔3，在所述通孔3处填满液态蜡，具体的可以将所有通孔处均填满液态蜡，也可以在通孔处间隔性的填满液态蜡。

再设置好陶瓷型芯1的固定端及自由端，按照常规制作有陶瓷型芯的蜡模的方法制作蜡模：先放入缘板冷蜡芯，将型芯放入蜡模模具中合模，采用压型设备利用蜡模模具压制蜡模。

c）将压制的蜡模从模具中取出后，迅速放置在胎具上进行校形，待蜡模完全冷却后摆放在中转盒。

实施例：按照本发明的方法进行实验，对MM247合金制备的重型燃机透平导向叶片进行了防止空心叶片蜡模变形的研究实验。在型芯表面结构复杂区域（如肋槽和小圆槽区）预先涂刷1mm厚度的液态蜡，填满肋槽间隙及使刷蜡表面粗糙。在通孔处填满液态蜡，待液态蜡凝固后，设置型芯的自由端和固定端，配合使用缘板冷蜡芯压制蜡模，开模后迅速放置在胎具上进行校形，完全冷却后取出放入中转盒里。放置24、48、96小时后用蓝光扫描仪检测蜡模尺寸，结果看蜡模变形量均在合理误差范围内，该方法有效防止了空心叶片蜡模叶盆处的变形，极大提高了空心叶片熔模铸造的合格率，本实施例证明了本发明的可行性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）制造陶瓷型芯；

b）在陶瓷型芯表面结构复杂区域预先涂刷一定厚度的液态蜡，再设置好陶瓷型芯的固定端及自由端，最后配合采用缘板冷蜡芯一起放入模具中压制蜡模；

c）将压制的蜡模从模具中取出后，放置在胎具上进行校形，随后组成模组。

2.根据权利要求1所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：在所述步骤b）中，所述陶瓷型芯表面结构复杂区域为在陶瓷型芯表面设置有若干凹陷部或凸起部或凹陷部与凸起部相结合的区域。

3.根据权利要求2所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡将陶瓷型芯表面结构复杂区域的凹陷部填满。

4.根据权利要求1所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡表面具有一定粗糙度。

5.根据权利要求1所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：在所述陶瓷型芯表面结构复杂区域涂刷的液态蜡厚度为0.1mm～1.5mm。

6.根据权利要求1所述的防止空心叶片蜡模变形的方法，其特征在于：在所述陶瓷型芯上设置有若干通孔，在所述通孔处填满液态蜡。