CN113857430A - 一种叶片变形控制方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及精密铸造和材料制备技术领域，具体为一种叶片变形控制方法和应用。叶片变形控制方法包括如下步骤：(1)设计蜡型胎膜，保证蜡件精度；(2)制备蜡件，放置到胎模中；(3)组合模组，固定蜡件，防止二次变形；(4)制造型壳，进行干燥、焙烧后测量尺寸；(5)浇注型壳，冷却、清理，制备出铸件，并测量铸件尺寸；(6)铸件室温下进行矫正；(7)退火处理，固定形状，冷却后进行三坐标检测。本发明能够切实有效地解决目前叶片类零件因变形而导致铸件合格率低、生产周期长以及成本增加等问题，具有较高的经济效益和长远的应用前景。

Description

一种叶片变形控制方法和应用
技术领域：
本发明涉及精密铸造和材料制备技术领域，具体为一种叶片变形控制方法和应用。
背景技术：
叶片是一种复杂结构的零件，叶身为弯扭曲面结构，许多叶片在铸造过程中发生变形，最终导致叶片铸件不合格，变形是叶片制造的主要问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种叶片变形控制方法和应用，适用于叶片的制备和生产，主要解决变形问题。
本发明的技术方案是：
一种叶片变形控制方法，包括如下步骤：
(1)设计蜡型胎膜，保证蜡型精度；
(2)制备蜡型，叶片蜡型制备工艺参数的设计范围：蜡料温度50～80℃，保压时间60～300s，注射压力1.0～3.0MPa；
(3)叶片蜡型检验合格后放入胎膜中，胎膜放置在18～25℃环境中，叶身压上1～5kg沙袋，时间2～48h；
(4)组合模组，固定蜡件，防止二次变形；
(5)在环境温度16～30℃、湿度30～50％条件下制造型壳，进行干燥、焙烧后测量尺寸；
(6)在1400～1600℃范围内浇注型壳，然后冷却、清理，制备出铸件，并测量铸件尺寸；
(7)铸件室温下进行矫正；
(8)退火处理，固定形状。
所述的叶片变形控制方法，步骤(1)中，依据叶片铸件外形按收缩率1.2～2.8％设计胎膜内腔，内腔形状与铸件外形完全一致。
所述的叶片变形控制方法，步骤(2)中，蜡型制备过程包括模料重熔、压制蜡型、检验蜡型工序，均在18～25℃温度下进行。
所述的叶片变形控制方法，步骤(4)中，叶片蜡型组合到浇注系统上，用加强筋固定，加强筋为圆杆状，直径5～20mm，一个叶片蜡型组焊一个加强筋，组焊在叶片上、下缘板的中间位置。
所述的叶片变形控制方法，步骤(7)中，根据铸件尺寸进行矫形，采用在室温下向下按压的方式，压力200～600MPa，次数1～5次。
所述的叶片变形控制方法，步骤(8)中，矫形后铸件进行退火处理，温度200～1000℃，时间2～5000h。
所述的叶片变形控制方法的应用，该方法适用于所有金属材料的铸造过程，特别适用于航空、航天领域应用的导向叶片的精密铸造过程。
本发明的设计思想是：
本发明依据蜡型变形规律，对叶片蜡型进行控制，提出蜡型矫形和铸件矫形两种技术措施，并通过室温矫正方式，对叶片毛坯进行冷矫形，解决叶片变形问题。从而，通过对整个铸造过程进行综合控制和整体考虑，实现了对叶片的铸造过程中变形问题的科学认识和有效管理。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明改善了叶片的铸造质量，节约铸造成本，缩短生产周期，提高铸件技术成熟度和产品质量稳定性，满足铸造行业发展需求。
2.本发明可以直接应用于生产实际，具有很大的实用性和可控性，有利于提高零件的质量和性能。
3.本发明还能够切实有效地解决目前一些其它领域应用的叶片类零件因变形而导致铸件合格率低、生产周期长以及成本增加等问题，具有较高的经济效益和长远的应用前景。
附图说明：
图1为蜡型在胎膜中的设计图。
图2为蜡型矫正图。
图3为实施例1中叶片的叶型图。
图4为实施例2中叶片的叶型图。
具体实施方式：
在具体实施过程中，本发明叶片变形控制方法和应用包括如下过程：
首先，依据叶片铸件外形按收缩率1.2～2.8％设计胎膜内腔，内腔形状与铸件外形完全一致；
然后，在18～25℃温度内按设计工艺参数进行叶片蜡型制备，工艺参数控制在：蜡料温度50～80℃，保压时间60～300s，注射压力1.0～3.0MPa；蜡型检验合格后，放入胎膜中，要求：在18～25℃环境中，叶身压上1～5Kg沙袋，时间2～48h，其作用是防止叶片蜡型在凝固过程中发生翘曲；
再后，将叶片蜡型组合到浇注系统上，用加强筋固定，加强筋为圆杆状，尺寸要求：直径5～20mm，高度10～30mm，一个叶片蜡型组焊一个加强筋，组焊在叶片叶冠下端10～40mm位置和叶根上端20～50mm位置；
而后，在环境温度16～30℃、湿度30～50％条件下制造型壳，进行干燥、焙烧后测量型壳尺寸，并且在1400～1600℃范围内浇注型壳，冷却、清理，制备出铸件，并测量铸件尺寸；
最后，对铸件进行矫形，采用在室温下向下按压的方式，压力200～600MPa，次数1～5次，矫形后铸件需要进行退火处理，温度200～1000℃，时间2～5000h(优选的，温度300～600℃，时间100～500h)；冷却后进行三坐标检测。
下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，叶片变形控制方法如下：
铸造一种K418合金的叶片毛坯，形状细长，重量300～700g，按收缩率1.2％设计胎膜内腔，内腔形状与铸件外形完全一致，见图1。在18～25℃温度内按设计工艺参数进行叶片的蜡型制备，工艺参数：蜡料温度70℃，保压时间69s，注射压力3.0MPa；如图2所示，蜡型检验合格后，将蜡型放入胎膜中进行矫正，要求：在18～25℃环境中，叶身压上1kg沙袋，时间2h。
将蜡型组合到浇注系统上，用加强筋固定，加强筋为圆杆状，加强筋尺寸要求：直径5mm，高度10～30mm，一个叶片蜡型组焊一个加强筋，组焊在叶片叶冠下端10～40mm位置和叶根上端20～50mm位置；在环境温度20℃、湿度40％条件下制造型壳，进行干燥、焙烧后测量型壳尺寸，并且在1490℃温度下浇注型壳，冷却、清理，制备出铸件，并测量铸件尺寸。
对铸件进行矫形，采用在室温下向下按压的方式，压力200MPa，次数4次，矫形后铸件需要进行退火处理，温度400℃，时间240h。出炉冷却后进行三坐标检测。如图3所示，为实施例1铸造叶片型面轮廓度，在要求范围内。
实施例2
本实施例中，叶片变形控制方法如下：
采用其他工艺参数铸造同种K418合金的叶片毛坯，按收缩率1.2％设计胎膜内腔，内腔形状与铸件外形完全一致，见图1。在18～25℃温度内按设计工艺参数进行叶片的蜡型制备，工艺参数：蜡料温度72℃，保压时间71s，注射压力2.0MPa；蜡型检验合格后，将蜡型放入胎膜中进行矫正，要求：在18～25℃环境中，叶身压上2kg沙袋，时间2h。
将蜡型组合到浇注系统上，用加强筋固定，加强筋为圆杆状，加强筋尺寸要求：直径3mm，高度10～30mm，一个叶片蜡型组焊一个加强筋，组焊在叶片叶冠下端10～40mm位置和叶根上端20～50mm位置；在环境温度25℃、湿度50％条件下制造型壳，进行干燥、焙烧后测量型壳尺寸，并且在1430℃温度下浇注型壳，冷却、清理，制备出铸件，并测量铸件尺寸。
对铸件进行矫形，采用在室温下向下按压的方式，压力600MPa，次数2次，矫形后进行退火处理，温度400℃，时间240h。出炉冷却后进行三坐标检测。如图4所示，为实施例2铸造叶片型面轮廓度，在要求范围内。
实施例结果表明，本发明叶片变形控制措施应用于精密铸造行业，适用于叶片的制造过程，亦可推广到所有金属材料的铸造过程，也能够切实有效地解决目前一些其它领域应用的叶片类零件因变形而导致铸件合格率低、生产周期长以及成本增加等问题，具有较高的经济效益和长远的应用前景。

Claims (7)

1.一种叶片变形控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)设计蜡型胎膜，保证蜡型精度；
(2)制备蜡型，叶片蜡型制备工艺参数的设计范围：蜡料温度50～80℃，保压时间60～300s，注射压力1.0～3.0MPa；
(3)叶片蜡型检验合格后放入胎膜中，胎膜放置在18～25℃环境中，叶身压上1～5kg沙袋，时间2～48h；
(4)组合模组，固定蜡件，防止二次变形；
(5)在环境温度16～30℃、湿度30～50％条件下制造型壳，进行干燥、焙烧后测量尺寸；
(6)在1400～1600℃范围内浇注型壳，然后冷却、清理，制备出铸件，并测量铸件尺寸；
(7)铸件室温下进行矫正；
(8)退火处理，固定形状。
2.根据权利要求1所述的叶片变形控制方法，其特征在于，步骤(1)中，依据叶片铸件外形按收缩率1.2～2.8％设计胎膜内腔，内腔形状与铸件外形完全一致。
3.根据权利要求1所述的叶片变形控制方法，其特征在于，步骤(2)中，蜡型制备过程包括模料重熔、压制蜡型、检验蜡型工序，均在18～25℃温度下进行。
4.根据权利要求1所述的叶片变形控制方法，其特征在于，步骤(4)中，叶片蜡型组合到浇注系统上，用加强筋固定，加强筋为圆杆状，直径5～20mm，一个叶片蜡型组焊一个加强筋，组焊在叶片上、下缘板的中间位置。
5.根据权利要求1所述的叶片变形控制方法，其特征在于，步骤(7)中，根据铸件尺寸进行矫形，采用在室温下向下按压的方式，压力200～600MPa，次数1～5次。
6.根据权利要求1所述的叶片变形控制方法，其特征在于，步骤(8)中，矫形后铸件进行退火处理，温度200～1000℃，时间2～5000h。
7.一种权利要求1至6之一所述的叶片变形控制方法的应用，其特征在于，该方法适用于所有金属材料的铸造过程，特别适用于航空、航天领域应用的导向叶片的精密铸造过程。
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Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4043379A (en) * 1976-04-12 1977-08-23 Trw Inc. Method of making a mold
KR19980029588A (ko) * 1996-10-26 1998-07-25 김정국 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법
JP2001254626A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Hmy Ltd 過給機用羽根車の製造方法
CN101480696A (zh) * 2008-01-11 2009-07-15 中国科学院金属研究所 一种高温合金薄壁铸件的制备方法
CN104001857A (zh) * 2014-06-06 2014-08-27 哈尔滨鑫润工业有限公司 一种燃气轮机涡轮导叶片及其精铸工艺
CN104399888A (zh) * 2014-11-07 2015-03-11 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法
CN104525853A (zh) * 2014-11-11 2015-04-22 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法
US20150231692A1 (en) * 2011-09-27 2015-08-20 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Mold designing method and mold
CN105290327A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种控制大型复杂整铸机匣蜡模变形的方法
CN108326236A (zh) * 2017-11-15 2018-07-27 中国科学院金属研究所 一种轮体整体精密铸造方法及其应用
CN109202018A (zh) * 2018-09-20 2019-01-15 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 一种铸件的熔模精密铸造变形控制工艺及其模具
CN109317613A (zh) * 2018-11-16 2019-02-12 中国科学院金属研究所 一种防止定向试棒弯曲变形的型壳制备方法
CN109465385A (zh) * 2018-12-04 2019-03-15 沈阳航发精密铸造有限公司 一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装
CN113042682A (zh) * 2021-03-16 2021-06-29 安徽应流航源动力科技有限公司 一种航空叶片用陶瓷型芯蜡坯矫正工装及矫正方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4043379A (en) * 1976-04-12 1977-08-23 Trw Inc. Method of making a mold
KR19980029588A (ko) * 1996-10-26 1998-07-25 김정국 진공정밀 주조법을 이용한 터보차져용 터빈블레이드 제작방법
JP2001254626A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Hmy Ltd 過給機用羽根車の製造方法
CN101480696A (zh) * 2008-01-11 2009-07-15 中国科学院金属研究所 一种高温合金薄壁铸件的制备方法
US20150231692A1 (en) * 2011-09-27 2015-08-20 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Mold designing method and mold
CN104001857A (zh) * 2014-06-06 2014-08-27 哈尔滨鑫润工业有限公司 一种燃气轮机涡轮导叶片及其精铸工艺
CN104399888A (zh) * 2014-11-07 2015-03-11 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法
CN104525853A (zh) * 2014-11-11 2015-04-22 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法
CN105290327A (zh) * 2015-11-11 2016-02-03 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种控制大型复杂整铸机匣蜡模变形的方法
CN108326236A (zh) * 2017-11-15 2018-07-27 中国科学院金属研究所 一种轮体整体精密铸造方法及其应用
CN109202018A (zh) * 2018-09-20 2019-01-15 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 一种铸件的熔模精密铸造变形控制工艺及其模具
CN109317613A (zh) * 2018-11-16 2019-02-12 中国科学院金属研究所 一种防止定向试棒弯曲变形的型壳制备方法
CN109465385A (zh) * 2018-12-04 2019-03-15 沈阳航发精密铸造有限公司 一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装
CN113042682A (zh) * 2021-03-16 2021-06-29 安徽应流航源动力科技有限公司 一种航空叶片用陶瓷型芯蜡坯矫正工装及矫正方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张士宏等: "航空航天复杂曲面构件精密成形技术的研究进展", 南京航空航天大学学报, vol. 52, no. 1, pages 1 - 11 *
韩伟;于望生;孔胜国;吴剑涛;李俊涛;马章林;赵明汉;: "大型涡轮叶片精密铸造尺寸精度控制研究――反变形技术", 铸造, no. 11, pages 1108 - 1111 *

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