CN107866550A - 一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法 - Google Patents

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刘海浪
张鹏
王庆相
梁书锦
张平祥
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Abstract

一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，包括一次脱芯、二次脱芯、酸液中和及清洗三个步骤，脱芯使用的KOH碱液浓度为30%~40%，每次脱芯碱液的温度为150℃，脱芯压力为0.2~0.7MPa，每次脱芯时间为20h，该方法采用降低碱液浓度，并在过程中间隔加压和减压的方法，使碱液沸腾并与型芯充分接触起到冲刷作用达到充分脱芯的效果，通过增加压力提高碱液温度，而不是提高KOH浓度来提高碱液温度，既有利于脱芯，又可减轻对铸件的腐蚀，可将脱芯时间缩短至2天，脱芯一次合格率达98%以上。

Description

一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法
技术领域
本发明航空发动机空心叶片脱除技术领域，具体涉及一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法。
背景技术
空心叶片经熔模铸造后形成的型芯脱除技术，受到了广泛关注，为满足发动机叶片复杂型腔和薄壁的要求，使用高强度型芯以实现高精度铸造的技术已经日益成熟，但将这种高强型芯从铸件中脱除仍十分困难，且脱芯的难易程度与叶片的复杂程度正相关，是制约叶片生产的瓶颈之一。
因陶瓷型芯与KOH溶液可以发生化学反应SiO2+KOH=K2SiO3+H2O，硅基陶瓷型芯普遍使用KOH进行脱芯。
化学反应的速度与碱液的温度、浓度和压力相关，传统的脱芯工艺以提高碱液浓度来提高脱芯速度，这种方法一方面会对零件造成腐蚀，使零件安全性下讲且脱芯过程不易操作，另一方面，碱的浓度较高时，因不能快速溶解反应生成盐溶液，会在型腔内形成凝胶状物质，流动性差，且型叶片内型腔复杂，反应声场的盐类物质也不能快速流出。留在型芯表面的粘状物质进一步阻碍碱液与型芯发生反应，使得脱芯难度和周期大幅度提升。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，具有脱芯周期短、脱芯质量高的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，包括以下步骤：
1) 一次脱芯
将空心叶片放置于浓度为30%~40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2~0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为30%~40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2~0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
本发明的有益效果是：
本发明通过增加压力提高碱液温度，而不是提高 KOH浓度来提高碱液温度的方法来实现脱芯，基于不同压力下碱液沸点的变化，釜内压力从0.7MPa下降到0.5MPa时，碱液剧烈沸腾，通过持续的增压和加压方式，使碱液处于沸腾状态，并对型腔内部形成冲刷，当压力继续下降时，型芯内外产生巨大压力差，使得型芯开裂，增大了碱液与型芯的反应界面，提高了脱芯效率及脱芯质量。
经实践，采用此种方法进行脱芯，可将脱芯时间缩短至2天，脱芯一次合格率达98%以上。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明。
本发明实例为采用本发明所述脱芯方法对某型航空发动机涡轮叶片进行脱芯。
实施例1：
1) 一次脱芯
将空心叶片榫头向上，放置于浓度为30%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min。
2) 二次脱芯
将经步骤1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为35%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min。
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min。
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
实施例2：
1) 一次脱芯
将空心叶片榫头向上，放置于浓度为30%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.4MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤(1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为30%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.4MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
实施例3：
1) 一次脱芯
将空心叶片榫头向上，放置于浓度为40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
经冷光源和X射线透视，型腔内无残余型芯，一次脱芯合格。

Claims (4)

1.一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 一次脱芯
将空心叶片放置于浓度为30%~40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2~0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为30%~40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2~0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 一次脱芯
将空心叶片放置于浓度为30%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为35%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.2MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 一次脱芯
将空心叶片放置于浓度为30%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.4MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤(1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为30%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.4MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机空心叶片的陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 一次脱芯
将空心叶片放置于浓度为40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
2) 二次脱芯
将经步骤1)一次脱芯的空心叶片颠倒180°，放置于浓度为40%的KOH溶液中，碱液温度为150℃，碱液压力0.7MPa，压力波动周期为9min，反应至20h后将叶片取出，使用清水冲洗2min；
3) 酸液中和
将经步骤2)二次脱芯的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的柠檬酸中中和30min；
4) 清洗
将经步骤3)柠檬酸浸泡的空心叶片，放置于伴有压缩空气搅拌的清水中冲洗15min。
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