CN115055645A - 导向器叶片毛坯的浇注系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种导向器叶片毛坯的浇注系统，属于导向器叶片毛坯制作工艺的技术领域，解决现有技术的产品浇注形成毛坯效率较低的技术问题。包括浇口杯、叶片零件和与所述浇口杯连通的直浇道结构，所述直浇道结构包括一体式结构设置的直浇道上段、直浇道下段和底部横浇道，其中：所述直浇道上段通过顶部底部横浇道与叶片大缘板内浇口连通，所述叶片大缘板内浇口与所述叶片零件顶端连通；所述底部横浇道通过叶片小缘板内浇口与所述叶片零件底端连通，且，叶片小缘板内浇口的截面面积大于所述顶部底部横浇道的截面面积；所述底部横浇道的截面面积大于所述直浇道上段的截面面积。本发明以右下二上的方式进行浇注，降低次品的形成率，提高导向器叶片的成品率。

Description

导向器叶片毛坯的浇注系统

技术领域

本发明属于导向器叶片毛坯制作工艺的技术领域，尤其涉及一种导向器叶片毛坯的浇注系统。

背景技术

先进的航空发动机动力设计是体现一个国家军事实力及科技实力的标志之一，而叶片制造技术是航空发动机的关键所在。目前，国内航空发动机导向器叶片毛坯主要为等轴晶，其浇注系统设计种类也非常之多，但基本为4件/组，这大大制约了叶片的生产效率。

现有等轴晶浇注系统是由上向下的方式向模具浇注金属液或向铸型里浇注，金属液在充型时为紊流，避渣效果很差，易产生夹渣、疏松、欠铸等冶金缺陷，效率较低。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导向器叶片毛坯的浇注系统，解决现有技术的产品浇注形成毛坯效率较低的技术问题。本案的技术方案有诸多技术有益效果，见下文介绍：

提供一种导向器叶片毛坯的浇注系统，包括浇口杯、叶片零件和与所述浇口杯连通的直浇道结构，所述直浇道结构包括一体式结构设置的直浇道上段、直浇道下段和底部横浇道，其中：

所述直浇道上段通过顶部底部横浇道与叶片大缘板内浇口连通，所述叶片大缘板内浇口与所述叶片零件顶端连通；所述底部横浇道通过叶片小缘板内浇口与所述叶片零件底端连通，且，叶片小缘板内浇口的截面面积大于所述顶部底部横浇道的截面面积；

所述底部横浇道的截面面积大于所述直浇道上段的截面面积。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：

本案所提供的浇注系统，改变传统浇注的模式，使用由下而上的方式在叶片零件中进行浇注，避免紊流致使产生残渣的情况出现，并且在浇注过程中在叶片零件内的空气进行驱赶，且在浇注成型过程对叶片零件进行热补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为发明结构整体的示意图。

1、浇口杯；2、直浇道上段；3、直浇道下段；4、底部横浇道；5、叶片小缘板内浇口；6、叶片零件；7、叶片大缘板内浇口；8、顶部底部横浇道。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

目前，国内航空发动机导向器叶片毛坯主要为等轴晶，其浇注系统设计种类也非常之多，但基本为4件/组，这大大制约了叶片的生产效率；同时现有浇注系统金属液充型时为紊流，避渣效果很差，易产生夹渣、疏松、欠铸等冶金缺陷，针对上述缺陷，本案提供一种由下而上的浇注装置，避免金属液的“热胀冷缩”特性因无法热补偿致使浇注的导向器叶片毛坯易出现紊流，易产生夹渣和疏松等的情况出现。

如图1所示的导向器叶片毛坯的浇注系统，包括浇口杯1、叶片零件和与浇口杯1连通的直浇道结构。浇口杯1，优选的，以锥形结构设置。叶片零件为现有技术中的模具，包括由上而下一体式设置的叶片大缘板模型、叶身模型和叶片小缘板模型。直浇道结构包括一体式结构设置且依次连通的直浇道上段2、直浇道下段3和底部横浇道4，具体的：

直浇道上段2通过顶部底部横浇道与叶片大缘板内浇口7连通，叶片大缘板内浇口7与叶片零件顶端(叶片大缘板模型)连通。直浇道上段2为正八面型柱体结构设置且与浇口杯1相连通，直浇道上段2能够作为缓冲区，作用一是：缓冲浇注液体或金属液流入直浇道下段3的流速，驱赶直浇道下段3内的空气，以停留在直浇道下段3；二是叶片零件内的金属液再以由下而上的方式填充后，对叶片零件6内的进行热补偿，且被驱赶的空气通过叶片大缘板内浇口7被排出，驱赶至直浇道上段2中，有效利用空气的比热容进行保温；三是有效避免了叶片零件6内收缩应力过大，导致叶片变形，并减小了热量堆积避免了热量过大产生的收缩应力使叶片叶身与大缘板连接处断裂。其次，叶片大缘板内浇口7在浇注过程中热量最大的部件，根据重力凝固特点，其上部热量最高，可以最大化的持续给整个叶片提供金属液，增加叶片补缩，解决叶片叶身疏松的问题。

底部横浇道4通过叶片小缘板内浇口5与叶片零件底端(叶片小缘板模型)连通，且，叶片小缘板内浇口5的截面面积大于顶部底部横浇道的截面面积，具体的：叶片小缘板内浇口5是向叶片零件内注入金属液的主要来源，将以往由上而下的浇注方式修改为由下而上的浇注方式，避免等轴式的浇注系统因无法热补偿，金属液充型时易出现紊流，致使导向器叶片毛坯避渣效果很差，易产生夹渣、疏松、欠铸等冶金缺陷的情况出现。叶片小缘板内浇口5为内窄外宽。外侧顺滑的扇形结构，可使金属液平缓充型，并在充型时使金属液持续冲刷叶片小缘板，让渣子五法在小缘板内侧面上富集并顺利上浮到浇道中去。

由下而上的浇注方式所形成一个完整顺畅的浮渣通道，让渣子(密度较低)有充足的时间上浮到叶片大缘板内浇口7中去，从而避免渣子残留在叶片中导致叶片报废。

依靠上述的系统提供一种浇注系统进行叶片零件的浇注，金属液由浇口杯进行灌注，并经所述叶片小缘板内浇口进入叶片零件内，金属液以由下向上的方式进行叶片零件的充型。

需要指出的是，底部横浇道4的截面面积大于直浇道上段2的截面面积。底部横浇道4也为正八面型柱体，即为，底部横浇道4与直浇道上段2形状相同，且水平截面面积大于直浇道上段2的水平截面面积，底部横浇道4体积的增大，能够增加底部热量，利于导向器叶片叶片零件6在完全填充金属液后的补缩，即为，热补偿，避免叶片零件6内温度下降过快，产生疏松。

上述的方案中，由于采用由下而上的浇注方式，避免紊流的产生，直浇道结构连通可连通多个叶片零件6，传统4件/组可增加至8件/组(连通8个叶片零件6)，在满足设计要求的同时，大大提高了导向器叶片毛坯的生产效率。

作为本案所提供的具体实施方式，直浇道下段3以变截面结构设置，且近邻底部横浇道4的截面逐渐变小，例如，直浇道下段3为中空圆柱体结构设置且拔模斜度1°-3°，用以加速金属液充型，优选的，拔模斜度2°，目的是：增大直浇道下段3的金属液流速，流速的增加对于高温的金属液能够产生部分旋流，快速排出金属液内残存的空气，排放至直浇道上段2中，避免由下而上方式向叶片零件6内浇注金属液时，紊流的产生。同时，加速金属液充型，保证金属液充型平稳，减少金属液散失。

上述对整体热补偿进行改进，避免紊流作用降低导向器叶片毛坯生产效率的情况出现，以下对局部进行改机，增大补缩效果，具体的：

叶片小缘板内浇口5，根据叶片小缘板结构设计，将内端面与小缘板高度保持一致，外侧面高度高于小缘板高度，增加了对叶片小缘板的补缩效果。

叶片大缘板内浇口7，根据大缘板结构设计，针对大缘板两处厚大部位，设计随型内浇口，同时为了增加对整个叶片的补缩，整个内浇口增设了大立方体，最大程度上增加了整个内浇口的热量。

实际浇注过程中，以8件叶片为一组的模组为例，将现有浇注系统中叶片叶身大平面正对直浇道改进为侧对，极大减小了整个模组的体积，增加了熔炼设备的可选择性(可使用炉膛更小的真空炉进行熔炼浇注)；体积小更利于手工操作，同时叶片侧对，在制壳时叶片的叶盆和叶背均便于涂挂；

效果二，将现有浇注系统的同时顶注式加底注式改进为单纯底注式，解决了现有浇注系统金属液充型时紊流的现象，同时避免了现有浇注系统金属液充型时于叶片叶身近大缘板处交汇导致的叶片欠铸；

效果三，本浇注系统形成了一个完整顺畅的浮渣通道(金属液由浇口杯1进入型腔，流经直浇道上段2、直浇道下段3、底部横浇道4、叶片小缘板内浇口5，进入结叶片零件6，最后进入叶片大缘板内浇口7，与最后漫进顶部底部横浇道的金属液交汇)，使金属液中的夹渣从叶片上浮到浇道叶片大缘板内浇口7中，有效避免了叶片夹渣。

效果四，小缘板内浇口设计为内窄外宽、外侧顺滑的扇形结构，可使金属液平缓充型，同时充型时能使金属液持续冲刷叶片小缘板，有效解决了小缘板易富集渣子的问题；

效果五，整个浇注系统将叶片大缘板内浇口7设计为热量最大的部位，根据重力凝固特点，上部热量最高，极大地利于整个叶片的补缩，解决了叶片叶身疏松问题；

效果六，设计有顶部底部横浇道，完美地使整个模组连接起来，增加了模组蜡模组合时的可操作性，增加了整个模组的稳故性，有效防止了叶片变形；同时顶部底部横浇道设计为小体积柱状，减小了热量在叶片大缘板内浇口7上的堆积，避免了热量过大产生的收缩应力使叶片叶身与大缘板连接处断裂。

以上对本发明所提供的产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明创造原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种导向器叶片毛坯的浇注系统，其特征在于，包括浇口杯、叶片零件和与所述浇口杯连通的直浇道结构，所述直浇道结构包括一体式结构设置的直浇道上段、直浇道下段和底部横浇道，其中：

所述直浇道上段通过顶部底部横浇道与叶片大缘板内浇口连通，所述叶片大缘板内浇口与所述叶片零件顶端连通；所述底部横浇道通过叶片小缘板内浇口与所述叶片零件底端连通，且，叶片小缘板内浇口的截面面积大于所述顶部底部横浇道的截面面积；

所述底部横浇道的截面面积大于所述直浇道上段的截面面积。

2.根据权利要求1所述的浇注系统，其特征在于，所述直浇道结构连通八件所述叶片零件。

3.根据权利要求1所述的浇注系统，其特征在于，所述直浇道下段以变截面结构设置，且近邻所述底部横浇道的截面逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的浇注系统，其特征在于，所述直浇道下段为中空圆柱体结构设置且拔模斜度1°-3°，用以加速金属液充型。

5.根据权利要求1所述的浇注系统，其特征在于，所述直浇道上段为正八面型柱体结构设置。

6.根据权利要求1所述的浇注系统，其特征在于，所述部底部横浇道均为正八面型柱体结构设置。

7.根据权利要求1所述的浇注系统，其特征在于，叶片小缘板内浇口，根据叶片小缘板结构设计，内端面与小缘板高度一致，外侧面高度高于小缘板高度，增加了对叶片小缘板的补缩效果。

8.根据权利要求1所述的浇注系统，其特征在于，叶片大缘板内浇口，根据大缘板结构设计，针对大缘板两处厚大部位，设计随型内浇口，同时为了增加对整个叶片的补缩，整个内浇口增设了大立方体，最大程度上增加了整个内浇口的热量。

9.一种导向器叶片毛坯的浇注方法，其特征在于，适用于如权利要求1至8任意一项所述的浇注系统进行叶片零件的浇注，所述方法包括：

金属液由浇口杯进行灌注，并经所述叶片小缘板内浇口进入叶片零件内，金属液以由下向上的方式进行叶片零件的充型。

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