CN113466426A - 一种试样铸件收缩率的获取方法及叶片收缩率的确定方法 - Google Patents

一种试样铸件收缩率的获取方法及叶片收缩率的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种试样铸件收缩率的获取方法及叶片收缩率的确定方法，包括以下步骤：采集不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽；根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽分别制造试样铸件；计算并记录所有试样铸件的收缩率，得到不同试样铸件的收缩率。本发明根据影响收缩率最关键的四个因素：结构、厚度、高度和弦宽来进行构建的试样铸件，更加符合实际产品的整体尺寸结构，使得测出的试样铸件收缩率的参考价值更高，更加符合实际叶片的收缩率，同时便于在设计不同叶片的工装时，能够准确给定收缩率。减少工装返修与重制，降低叶片研制成本，提高叶片研制效率。

Description

一种试样铸件收缩率的获取方法及叶片收缩率的确定方法
技术领域
本发明属于熔模精密铸造叶片技术领域，具体属于一种试样铸件收缩率的获取方法及叶片收缩率的确定方法。
背景技术
设计制造熔模精密铸造叶片用工装时，需要精确给出叶片在蜡模压制、金属液浇注凝固过程的收缩率参数，才能保证叶片铸件尺寸合格。该收缩率参数受叶片结构、蜡模模料、蜡模研制参数、模壳工艺、合金种类、浇注工艺等多种因素影响，不易准确给定。一旦发生设计收缩率与实际收缩率差异较大，叶片铸件尺寸不合格，要通过返修模具来进行挽救，如果无法返修，轻则模块报废，重则整个模具报废重新加工，延误叶片研制周期，增加研制成本。而测试蜡模收缩用标准式样为厚度6mm，直径Φ100mm的圆饼，与发动机叶片铸件结构尺寸相差甚远，其收缩率不能代表叶片的收缩情况。该试样更适合于测试蜡模模料的收缩率，做为模料之间的收缩率比较用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种试样铸件收缩率的获取方法及叶片收缩率的确定方法，解决目前涉及收缩率与实际收缩率差异较大，导致叶片铸件不合格，延误叶片研发周期和增加研发成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种试样铸件收缩率的确定方法，包括以下步骤：
采集不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽；
根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽分别制造试样铸件；
计算并记录所有试样铸件的收缩率，得到不同试样铸件的收缩率。
进一步的，根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽分别制造试样铸件的具体步骤如下：
根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽制造不同的试样铸件的压制模具；
对试样铸件的压制模具依次进行浇注、脱壳、切割和修整内浇口得到试样铸件。
进一步的，根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽制造不同的试样铸件的压制模具后还包括，将不同的试样铸件的压制模具连通组成试样铸件的压制模组。
进一步的，对试样铸件的压制模具进行浇注的物料采用母合金。
进一步的，所述母合金包括等轴晶合金、定向柱晶合金或单晶合金。
进一步的，所有试样铸件的收缩率计算过程如下：
测量试样铸件的陶芯收缩、蜡模收缩、型壳收缩和合金凝固收缩之和得到试样铸件的收缩率，收集所有试验铸件的收缩率得到所有试验铸件的收缩率。
进一步的，采集不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽中叶片的结构不同在于叶片有无上缘板。
本发明还提供一种叶片收缩率的确定方法，采用上述的一种试样铸件收缩率的确定方法，得到不同试样铸件的收缩率后；
收集不同试样铸件的收缩率，得到典型叶片的收缩率数据库；
根据待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽对比典型叶片的收缩率数据库中试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽，待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽最接近当前试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽则当前试样铸件的收缩率为待工装叶片的收缩率。
进一步的，确定待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽最接近的试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽时，
首先根据待工装叶片的结构对比试样铸件的结构，
接着基于待工装叶片的厚度方向、高度方向或弦宽方向的收缩率测试，根据待工装叶片的厚度、高度或弦宽对比试样铸件的厚度、高度或弦宽，确定待工装叶片的厚度、高度或弦宽最接近的试样铸件的厚度、高度或弦宽，得到待工装叶片最接近的试样铸件，最接近的试样铸件的收缩率为待工装叶片的收缩率。
进一步的，根据典型叶片的收缩率数据库得到待工装叶片的收缩率后，还包括，根据待工装叶片的收缩率作为参考数据，对待工装叶片进行涂叶片工装。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供了一种试样逐件收缩率的获取方法，通过采集目标叶片的结构、厚度、高度和弦宽四个关键因素从而构建试样铸件，根据影响收缩率最关键的四个因素：结构、厚度、高度和弦宽来进行构建的试样铸件，更加符合实际产品的整体尺寸结构，使得测出的试样铸件收缩率的参考价值更高，更加符合实际叶片的收缩率，同时便于在设计不同叶片的工装时，能够准确给定收缩率。减少工装返修与重制，降低叶片研制成本，提高叶片研制效率，而且叶片的结构、厚度、高度和弦宽均为叶片的外轮廓尺寸，易于测量的同时，对收缩率的影响较大，通过结构、厚度、高度和弦宽建立的试样铸件和叶片的相似度更高，收缩率更加接近，参考价值更高。
进一步的，根据不同的目标叶片的结构、厚度、高度和弦宽制造出的压制模具能够依次连通，依次浇注完成多个试样铸件的浇注，提升了整个制模速率。
进一步的，不同母合金制作的试样铸件模拟不同材质的叶片，能够测出不同合金对试样铸件的收缩率影响，得到不同合金不同工序的收缩率情况。
进一步的，收缩率的计算方法包括测量试样铸件的陶芯收缩、蜡模收缩、型壳收缩和合金凝固收缩之和得到试样铸件的收缩率，收集所有试验铸件的收缩率得到所有试验铸件的收缩率，考虑全面，测出的收缩率涉及范围更加完善。
本发明还提供一种叶片收缩率的确定方法，通过整合不同试样铸件的收缩率后，能够得到典型叶片的收缩率数据库，使得数据库中试样铸件归为不同的叶片大类，实际工装叶片时能够参考数据库，根据试样铸件的结构对应叶片的大类，接着根据实际测试待工装叶片的厚度方向收缩率、高度方向收缩率或弦宽方向收缩率情况，确定待工装叶片的厚度、高度或弦宽对应接近试样铸件的厚度、高度或弦宽，从而将当前试样铸件的收缩率作为待工装叶片的收缩率，叶片工装的工作效率得到提高，收缩率更加准确，提高叶片研制效率。
进一步的，涂叶片工装时直接参考典型叶片的收缩率数据库，方便快捷，工作效率更高。
附图说明
图1为带上缘板和下缘板的叶片结构示意图；
图2为带上缘板和下缘板的叶片侧视结构示意图；
图3为无上缘板叶片的结构示意图；
图4为无上缘板叶片的侧视结构示意图；
附图中：H为叶片厚度，L为叶片高度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种试样铸件收缩率的获取方法，设计不同典型叶片收缩率测试样，采用不同合金，检测叶片铸造过程收缩率情况，形成收缩率数据库，便于在设计不同叶片的工装时，能够准确给定收缩率。减少工装返修与重制，降低叶片研制成本，提高叶片研制效率。
具体的，包括以下步骤：步骤1：采集不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽；
步骤2：根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽分别制造试样铸件；
步骤21：根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽制造不同的试样铸件的压制模具；
步骤22：对试样铸件的压制模具依次进行浇注、脱壳、切割和修整内浇口得到试样铸件。
在本步骤中，还能将不同的试样铸件的压制模具连通组成试样铸件的压制模组，对压制模组依次进行浇注、脱壳、切割和修整内浇口得到多个试样铸件；
步骤3：计算并记录所有试样铸件的收缩率，得到不同试样铸件的收缩率；
步骤31：收集不同试样铸件的收缩率，得到典型叶片的收缩率数据库，典型叶片的收缩率数据库中试样铸件为叶片的不同大类；
步骤32：根据待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽对比典型叶片的收缩率数据库中试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽，待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽最接近当前试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽则当前试样铸件的收缩率为待工装叶片的收缩率。
具体的，确定待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽最接近的试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽时，首先根据待工装叶片的结构对比试样铸件的结构，得到工装叶片的结构大类，接着基于待工装叶片的厚度方向、高度方向或弦宽方向的收缩率测试，根据待工装叶片的厚度、高度或弦宽对比试样铸件的厚度、高度或弦宽，确定待工装叶片最接近的试样铸件，以此试样铸件的收缩率作为待工装叶片的收缩率；具体的，当需要确定待工装叶片厚度方向收缩率，通过待工装叶片的厚度确定最接近试样铸件的厚度，以此试样铸件的收缩率作为待工装叶片的收缩率。
步骤4：根据待工装叶片的收缩率作为参考数据，对待工装叶片进行涂叶片工装。
在本实施例中，步骤3中的收缩率的计算过程如下：测量试样铸件的陶芯收缩、蜡模收缩、型壳收缩和合金凝固收缩之和得到试样铸件的收缩率，收集所有试验铸件的收缩率得到所有试验铸件的收缩率。其中收缩率的计算还需要考虑如下因素：根据压型参数对试样铸件收缩率的影响、叶片厚度对试样铸件收缩率的影响、叶片长度对试样铸件收缩率的影响、叶片有无上缘板(结构约束)对试样铸件收缩率的影响，同时，还需要考虑不同合金对试样铸件的收缩率的影响，本实施例中，采用母合金作为浇注料，优选的，母合金包括等轴晶合金、定向柱晶合金或单晶合金等不同母合金进行工艺过程试验，检测不同工序的收缩率情况，形成收缩率数据库，便于在设计不同叶片的工装时，能够准确给定收缩率。减少工装返修与重制，降低叶片研制成本，提高叶片研制效率。
具体的，试样铸件的制作过程如下：
设计两种结构、不同高度(厚度)的收缩率测试试样。
设计制造蜡模试样压制模具；
制造试样蜡模，测量典型尺寸并记录后，将试样组合成模组，完成制壳、脱蜡、模壳准备等；
采用与叶片同样的合金浇注试样模组，后进行脱壳、切割、修整内浇口等；
测量试样铸件的典型尺寸，计算不同叶片结构、尺寸、合金的收缩率。
实施例1
如图1和图2和图3和图4所示，步骤1：设计有上下缘板、无上缘板有下缘板，叶片高度L为50mm，叶片厚度H为3mm的收缩率测试试样。
步骤2：设计制造蜡模试样压制模具；
步骤3：制造试样蜡模，测量典型尺寸并记录后，将试样组合成模组，完成制壳、脱蜡、模壳准备等；
步骤4：采用与叶片同样的合金浇注试样模组，后进行脱壳、切割、修整内浇口等；
步骤5：测量试样铸件的典型尺寸，计算不同叶片结构、尺寸、合金的收缩率。
实施例2
如图1和图2和图3和图4所示，设计有上下缘板、无上缘板有下缘板、叶片高度L为150mm，叶片厚度为9mm的收缩率测试试样。
设计制造蜡模试样压制模具；
制造试样蜡模，测量典型尺寸并记录后，将试样组合成模组，完成制壳、脱蜡、模壳准备等；
采用与叶片同样的合金浇注试样模组，后进行脱壳、切割、修整内浇口等；
测量试样铸件的典型尺寸，计算不同叶片结构、尺寸、合金的收缩率。
实施例3
如图1和图2和图3和图4所示，设计有上下缘板、无上缘板有下缘板、高度300mm，厚度15mm的收缩率测试试样设计制造蜡模试样压制模具；
制造试样蜡模，测量典型尺寸并记录后，将试样组合成模组，完成制壳、脱蜡、模壳准备等；
采用与叶片同样的合金浇注试样模组，后进行脱壳、切割、修整内浇口等；
测量试样铸件的典型尺寸，计算不同叶片结构、尺寸、合金的收缩率。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽；
根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽分别制造试样铸件；
计算并记录所有试样铸件的收缩率，得到不同试样铸件的收缩率。
2.根据权利要求1所述的一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽分别制造试样铸件的具体步骤如下：
根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽制造不同的试样铸件的压制模具；
对试样铸件的压制模具依次进行浇注、脱壳、切割和修整内浇口得到试样铸件。
3.根据权利要求2所述的一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，根据不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽制造不同的试样铸件的压制模具后还包括，将不同的试样铸件的压制模具连通组成试样铸件的压制模组。
4.根据权利要求2所述的一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，对试样铸件的压制模具进行浇注的物料采用母合金。
5.根据权利要求4所述的一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，所述母合金包括等轴晶合金、定向柱晶合金或单晶合金。
6.根据权利要求1所述的一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，所有试样铸件的收缩率计算过程如下：
测量试样铸件的陶芯收缩、蜡模收缩、型壳收缩和合金凝固收缩之和得到试样铸件的收缩率，收集所有试验铸件的收缩率得到所有试验铸件的收缩率。
7.根据权利要求1所述的一种试样铸件收缩率的获取方法，其特征在于，采集不同叶片的结构、厚度、高度和弦宽中叶片的结构不同在于叶片有无上缘板。
8.一种叶片收缩率的确定方法，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的一种试样铸件收缩率的确定方法，得到不同试样铸件的收缩率后；
收集不同试样铸件的收缩率，得到典型叶片的收缩率数据库；
根据待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽对比典型叶片的收缩率数据库中试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽，待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽最接近当前试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽则当前试样铸件的收缩率为待工装叶片的收缩率。
9.根据权利要求8所述的一种叶片收缩率的确定方法，其特征在于，确定待工装叶片的结构、厚度、高度或弦宽最接近的试样铸件的结构、厚度、高度或弦宽时，
首先根据待工装叶片的结构对比试样铸件的结构，
接着基于待工装叶片的厚度方向、高度方向或弦宽方向的收缩率测试，根据待工装叶片的厚度、高度或弦宽对比试样铸件的厚度、高度或弦宽，确定待工装叶片的厚度、高度或弦宽最接近的试样铸件的厚度、高度或弦宽，得到待工装叶片最接近的试样铸件，最接近的试样铸件的收缩率为待工装叶片的收缩率。
10.根据权利要求8所述的一种叶片收缩率的确定方法，其特征在于，根据典型叶片的收缩率数据库得到待工装叶片的收缩率后，还包括，根据待工装叶片的收缩率作为参考数据，对待工装叶片进行涂叶片工装。
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卜昆等: "精铸涡轮叶片非线性收缩率计算方法的研究", 《西北工业大学学报》 *
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