CN112338139A - 一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法 - Google Patents

一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112338139A
CN112338139A CN202011114586.6A CN202011114586A CN112338139A CN 112338139 A CN112338139 A CN 112338139A CN 202011114586 A CN202011114586 A CN 202011114586A CN 112338139 A CN112338139 A CN 112338139A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wax
cold wax
cold
wax block
block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011114586.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘维维
张剑
郑素杰
胡小健
王海文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Original Assignee
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials filed Critical AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority to CN202011114586.6A priority Critical patent/CN112338139A/zh
Publication of CN112338139A publication Critical patent/CN112338139A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
    • B22C7/02—Lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings

Abstract

本发明一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法属于精密铸造技术领域。本发明在压蜡过程中采用形状精确设计的冷蜡块控制蜡模收缩量。冷蜡块的上下模块之间可以扣合，对陶瓷型芯起到限位和保护作用，防止陶瓷型芯在压蜡过程中由于蜡料冲击导致的陶瓷型芯偏移、断裂问题，同时又解决了榫齿蜡模厚大部位由于蜡料收缩量大导致的尺寸偏小问题。为进一步对型芯进行精确定位，采用外型模具的顶针对型芯榫齿最小壁厚测量部位直接定位，以保证型芯和外型的相对位置关系。通过上述方法，可有效解决空心涡轮工作铸造过程中的由于收缩控制不当和/或型芯偏移导致榫齿壁厚尺寸超差问题。

Description

一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现 的铸造方法
技术领域
本发明一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法属于精密铸造技术领域。
背景技术
由于材料利用充分、周向尺寸较小等突出优点，枞树形榫联接结构被广泛应用于现代航空发动机涡轮工作叶片与涡轮盘的联接。涡轮工作叶片的榫齿部位在高温、高负荷条件下工作，不仅要承受离心负荷、振动负荷、热负荷，还要承受环境介质的腐蚀与氧化。由于其工作条件恶劣，经常出现榫齿裂纹、榫齿断裂、伸根段断裂、叶身断裂等故障。枞树形涡轮榫齿结构的最大应力一般都出现在底部榫齿工作面上接触区域边缘的齿根处。因此，为了保证榫齿部位的强度，确保发动机安全性，需要在制造过程中对榫齿壁厚进行严格的控制。
在空心涡轮工作叶片铸造过程中，应通过二个方面对榫齿壁厚进行综合控制，一是应保证伸根段和榫齿部位的铸造收缩控制准确。由于伸根段和榫齿一般体积厚大，往往容易出现蜡料收缩过大，导致整体厚度不足；二是保证内腔(即型芯)的位置不产生偏移，确保榫齿盆背两侧壁厚均匀。
发明内容
本发明的目的：为了解决空心涡轮工作铸造过程中的由于收缩控制不当和/或型芯偏移导致榫齿壁厚尺寸超差的问题，本发明提供了一种控制空心涡轮叶片榫齿壁厚的冷蜡块及铸造方法。
本发明的技术方案：一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：冷蜡块的外形与叶片伸根段的外型形状相匹配，冷蜡块包括上模冷蜡块和下模冷蜡块，上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面能扣合在一起，上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上设置有定位部件，用于冷蜡块在外型模具中的定位，上、下模冷蜡块表面都设置有通孔。
所述定位部件是位于上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上的凸起。
所述凸起是圆柱形结构，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。
上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、下模冷蜡块之间的匹配。
所述冷蜡块上、下蜡块之间通过圆柱形凸起和圆柱形凹槽进行扣合，所述圆柱形凸起的高度为2mm，直径为Ф4.5-5mm。
上模冷蜡块的表面和下模冷蜡块的表面上有三个通孔，且呈三角形排布。
应用权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步：由压蜡机通过冷蜡块模具分别压制出下模冷蜡块和上模冷蜡块；
第二步：准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯；
第三步：打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于下模冷蜡块的表面上的通孔顶住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上继续放入上模冷蜡块，将上、下模蜡模块扣合，确认冷蜡块与X、Y、Z三个方向均有一定的余量后，对外型模具进行合模，在压蜡机上进行蜡模压制得到叶片蜡模。
应用一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，在压蜡机上进行蜡模压制的压制参数为：射蜡温度58～65℃，压力5～10bar，流量100～200cc/s，射蜡时间5～15s，保压时间20～40s。
本发明的优点：提供了一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法，通过在压蜡过程中采用形状精确设计的冷蜡块，精确控制了伸根段和榫齿部位的收缩。同时也对陶瓷型芯起到限位和保护作用，提高了型芯与外型模具之间的匹配性；另一方面，在冷蜡块上增加定位口，通过外型模具硬定位点对型芯榫齿最小壁厚测量位置进行直接定位，可以有效提高型芯位置度控制水平，避免型芯偏移，从而保证叶片盆背侧榫齿壁厚均匀。
附图说明
图1是本发明中的冷蜡块结构示意图
图2是本发明中的外型模具、冷蜡块、陶瓷型芯放置示意图
图3是本发明的型芯定位方式图
其中1是上模块，2是下模块，3是冷蜡块定位圆柱，4是型芯定位孔，5是外型模具下模，6是陶瓷型芯，7是上顶针，8是下顶针。
具体实施方式
一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：冷蜡块的外形与叶片伸根段的外型形状相匹配，冷蜡块包括上模冷蜡块和下模冷蜡块，上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面能扣合在一起，上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上设置有定位部件，用于冷蜡块在外型模具中的定位，上、下模冷蜡块表面都设置有通孔。
所述定位部件是位于上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上的凸起。
所述凸起是圆柱形结构，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。
上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、下模冷蜡块之间的匹配。
所述冷蜡块上、下蜡块之间通过圆柱形凸起和圆柱形凹槽进行扣合，所述圆柱形凸起的高度为2mm，直径为Ф4.5-5mm。
上模冷蜡块的表面和下模冷蜡块的表面上有三个通孔，且呈三角形排布。
应用权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步：由压蜡机通过冷蜡块模具分别压制出下模冷蜡块和上模冷蜡块；
第二步：准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯；
第三步：打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于下模冷蜡块的表面上的通孔顶住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上继续放入上模冷蜡块，将上、下模蜡模块扣合，确认冷蜡块与X、Y、Z三个方向均有一定的余量后，对外型模具进行合模，在压蜡机上进行蜡模压制得到叶片蜡模。
应用一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，在压蜡机上进行蜡模压制的压制参数为：射蜡温度58～65℃，压力5～10bar，流量100～200cc/s，射蜡时间5～15s，保压时间20～40s。
本实施例的控制空心涡轮叶片榫齿壁厚的方法按照以下步骤进行：
1、使用25吨的MPI压蜡机，压制上、下模冷蜡块，压制参数为：射蜡温度60℃，压力5bar，流量100cc/s，射蜡时间5s，保压时间20s。
2、准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯。
3、打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于下模冷蜡块的表面上的通孔顶住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上继续放入上模冷蜡块，将上、下模蜡模块扣合，确认冷蜡块与X、Y、Z三个方向均有一定的余量后，对外型模具进行合模，通过25吨的MPI压蜡机进行蜡模压制，压制参数为：射蜡温度60℃，压力7bar，流量150cc/s，射蜡时间15s，保压时间30s。得到叶片蜡模。
一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法，主要是通过二个方面的控制，达到最终的效果。
一、在压蜡过程中采用形状精确设计的冷蜡块控制收缩量
根据叶片榫齿形状，对冷蜡块形状进行精确设计，使其形状与叶片榫齿部位随形变化，更好地控制榫齿各部位收缩。冷蜡块分成上模块、下模块，型芯与冷蜡块的间隙为0-0.5mm，冷蜡块定位圆柱的高度是由蜡模外形和冷蜡块上、下模的外形尺寸之差。上、下模蜡块之间可以扣合，对陶瓷型芯起到限位和保护作用，防止陶瓷型芯在压蜡过程中由于蜡料冲击导致的陶瓷型芯偏移、断裂等问题，同时又解决了榫齿蜡模厚大部位由于蜡料收缩量大导致的尺寸不足的问题。
冷蜡块在外型模具中通过若干个定位圆柱进行定位，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。上、下蜡块之间通过一个圆柱形凸起和一个圆柱形凹槽进行扣合，从而保证上、下蜡块之间的匹配，所述圆柱形凸起的高度为2mm，直径为Ф4.5-5mm。
上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、型芯、下模冷蜡块之间的匹配，可以对型芯的位置进行限制，减少蜡流对型芯的冲击，避免型芯偏移、断裂等问题，提高压制蜡模压制合格率。
由于冷蜡块的存在，减少了榫头部位的壁厚，很好的解决了榫头部位的收缩，保证了榫齿部位的壁厚。
二、在模具中的最小壁厚测量位置设置硬定位点，对型芯进行精确定位。
为进一步对型芯进行精确定位，采用外型模具的顶针对型芯榫齿最小壁厚测量部位直接定位，以保证型芯和外型的相对位置关系。
在冷蜡块的下模块榫齿最小壁厚测量部位设置二个型芯定位口，型芯与外型模具的下顶针配合，型芯与下顶针的间隙为0-0.2mm，定位口的尺寸为Ф3～4mm。
在冷蜡块的上模块榫齿最小壁厚测量部位设置一个型芯定位口，型芯与外型模具的上顶针配合，型芯与上顶针的间隙为0-0.2mm，定位口的尺寸为Ф3～4mm。
三个定位口在空间是呈三角形排布，保证型芯在外型模具中的精确定位。
由于该模具设计、制造简单，对后续叶片蜡模操作无影响，可以有效解决型芯的位置偏移影响榫齿壁厚以及榫齿壁厚尺寸不足的问题。

Claims (8)

1.一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：冷蜡块的外形与叶片伸根段的外型形状相匹配，冷蜡块包括上模冷蜡块和下模冷蜡块，上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面能扣合在一起，上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上设置有定位部件，用于冷蜡块在外型模具中的定位，上、下模冷蜡块表面都设置有通孔。
2.根据权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：所述定位部件是位于上模冷蜡块的上表面和下模冷蜡块的下表面上的凸起。
3.根据权利要求2所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：所述凸起是圆柱形结构，高度为2-2.5mm，直径为2-2.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于：上模冷蜡块的下表面和下模冷蜡块的上表面通过位于上模冷蜡块下表面的凸起/凹槽和位于下模冷蜡块上表面的凹槽/凸起进行扣合,从而保证上模冷蜡块、下模冷蜡块之间的匹配。
5.根据权利要求4所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于，所述冷蜡块上、下蜡块之间通过圆柱形凸起和圆柱形凹槽进行扣合，所述圆柱形凸起的高度为2mm，直径为Ф4.5-5mm。
6.根据权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块，其特征在于，上模冷蜡块的表面和下模冷蜡块的表面上有三个通孔，且呈三角形排布。
7.应用权利要求1所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步：由压蜡机通过冷蜡块模具分别压制出下模冷蜡块和上模冷蜡块；
第二步：准备需要放入上、下模冷蜡块中间的陶瓷型芯；
第三步：打开外型模具，在外型模具的型腔中放入下模冷蜡块，然后将陶瓷型芯置于下模冷蜡块中预留的型腔内部，利用外型模具的顶针通过位于下模冷蜡块表面上的通孔顶住陶瓷型芯，在陶瓷型芯上继续放入上模冷蜡块，将上、下模蜡模块扣合，确认冷蜡块与X、Y、Z三个方向均有一定的余量后，对外型模具进行合模，在压蜡机上进行蜡模压制得到叶片蜡模。
8.应用权利要求7所述的一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块实现的铸造方法，其特征在于，在压蜡机上进行蜡模压制的压制参数为：射蜡温度58～65℃，压力5～10bar，流量100～200cc/s，射蜡时间5～15s，保压时间20～40s。
CN202011114586.6A 2020-10-16 2020-10-16 一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法 Pending CN112338139A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011114586.6A CN112338139A (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011114586.6A CN112338139A (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112338139A true CN112338139A (zh) 2021-02-09

Family

ID=74362007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011114586.6A Pending CN112338139A (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112338139A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113414347A (zh) * 2021-07-01 2021-09-21 上海万泽精密铸造有限公司 一种空心叶片蜡模尺寸精度控制方法
CN115625286A (zh) * 2022-10-13 2023-01-20 中国航发北京航空材料研究院 单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法
CN115971411A (zh) * 2023-03-20 2023-04-18 江苏永瀚特种合金技术股份有限公司 一种防止陶芯压蜡时断裂的压蜡装置及其使用方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2346340A (en) * 1999-02-03 2000-08-09 Rolls Royce Plc A ceramic core, a disposable pattern, a method of making a disposable pattern, a method of making a ceramic shell mould and a method of casting
EP2316593A2 (en) * 2009-10-28 2011-05-04 Howmet Corporation Fugitive core tooling and method
CN106392004A (zh) * 2016-11-22 2017-02-15 株洲中航动力精密铸造有限公司 具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法
CN106734885A (zh) * 2017-01-18 2017-05-31 江苏永瀚特种合金技术有限公司 一种将冷蜡块与陶瓷型芯同时用于蜡模压制的方法
CN206732049U (zh) * 2017-05-23 2017-12-12 西安秦鼎精铸制造有限公司 一种用于法兰蜡模的冷蜡块
EP3495074A1 (en) * 2017-12-08 2019-06-12 Rolls-Royce plc Core assembly for casting, and casting process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2346340A (en) * 1999-02-03 2000-08-09 Rolls Royce Plc A ceramic core, a disposable pattern, a method of making a disposable pattern, a method of making a ceramic shell mould and a method of casting
EP2316593A2 (en) * 2009-10-28 2011-05-04 Howmet Corporation Fugitive core tooling and method
CN106392004A (zh) * 2016-11-22 2017-02-15 株洲中航动力精密铸造有限公司 具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法
CN106734885A (zh) * 2017-01-18 2017-05-31 江苏永瀚特种合金技术有限公司 一种将冷蜡块与陶瓷型芯同时用于蜡模压制的方法
CN206732049U (zh) * 2017-05-23 2017-12-12 西安秦鼎精铸制造有限公司 一种用于法兰蜡模的冷蜡块
EP3495074A1 (en) * 2017-12-08 2019-06-12 Rolls-Royce plc Core assembly for casting, and casting process

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113414347A (zh) * 2021-07-01 2021-09-21 上海万泽精密铸造有限公司 一种空心叶片蜡模尺寸精度控制方法
CN115625286A (zh) * 2022-10-13 2023-01-20 中国航发北京航空材料研究院 单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法
CN115625286B (zh) * 2022-10-13 2023-06-30 中国航发北京航空材料研究院 单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法
CN115971411A (zh) * 2023-03-20 2023-04-18 江苏永瀚特种合金技术股份有限公司 一种防止陶芯压蜡时断裂的压蜡装置及其使用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112338139A (zh) 一种控制空心涡轮工作叶片榫齿壁厚的冷蜡块及应用其实现的铸造方法
CN104707939A (zh) 柴油机缸盖的铸造砂芯
CN208410418U (zh) 一种复合材料桨叶模压成型模具
CN204486722U (zh) 柴油机缸盖的铸造砂芯
CN104493081A (zh) 用于空心涡轮叶片熔模铸造的注蜡模具及其快速制造方法
CN107745087B (zh) 砂芯及其冷芯盒射芯通用模具以及制造方法
CN105945220A (zh) 一种带陶瓷型芯蜡模成型方法
CN105750491A (zh) 空心叶片的蜡模成型模具及空心叶片的壁厚控制方法
CN201644706U (zh) 射芯组合模具
KR101350431B1 (ko) 쉘 몰드를 이용하여 일체형 터빈하우징을 주조하기 위한 정밀주조용 주형
US20190255606A1 (en) Methods and apparatuses using cast in core reference features
CN202621841U (zh) 直立6缸气缸体铁模覆砂砂箱
CN105499533A (zh) 一种用于高压铸造的压射室及其生产方法
CN101985234A (zh) 喷嘴环蜡模的加工工艺
CN210940220U (zh) 一种薄壁单腔型塑件成型模具
CN109093069B (zh) 一种用于熔模精密铸造的蜡模制备方法
CN103181718A (zh) 带复合底的铝锅及其制造方法
CN108080567B (zh) 一种排气管水冷砂芯模具
CN201410541Y (zh) 阀块蜡模模具结构
KR100217895B1 (ko) 냉왁스를 이용한 터빈블레이드용 왁스모형 제작방법 및 장치
CN215431486U (zh) 一种活塞模具
CN211135407U (zh) 一种可拆卸的发动机缸体砂型铸造模具
US20160273478A1 (en) Engine block of a diesel engine with integrated cylinder head, and casting method
CN103240393A (zh) 一种工业发动机铝合金进气歧管的壳型铸造工艺
CN103557086B (zh) 汽车用泵上的齿轮室模具的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210209

RJ01 Rejection of invention patent application after publication