CN115889687B - 一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法 - Google Patents
一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，通过叶片的本身结构，从而制备引晶条，将引晶条分区域并分步骤设计，通水通过快速成型的方案制备辅助工装，将叶片和辅助工装放置好后，弯曲设计好的叶片，使引晶条与辅助工装贴合，再放置选晶器与引晶条的底部连接，完成叶片缘板引晶的主体方案浇注系统组合，达到叶片与引晶条蜡模竖直组焊后效果，本发明的优点是：本专方法可有效减少叶身部位杂晶几率，实现单晶联体导向叶片研制初期快速迭代，提高叶片合格率，降低叶片研制成本。
Description
技术领域
本发明涉及单晶叶片铸造领域，特别是涉及单晶联体导向叶片进气边引晶的组合方法。
背景技术
单晶联体导向叶片在制备过程中，引晶的路径与叶片生长过程中多次枝晶的生长密切相关，一定程度上决定了拉晶过程中因局部过冷引起的异向形核。为了使浇注系统整体生长路径与纵向单一热流方向基本一致，需有效控制叶身部位蜡模组焊引晶条的位置及角度。特别是在研制初期，需采取必要的控制措施保证引晶条组焊的准确性和一致性，降低人为因素影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法。
具体技术方案如下：
一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，包括叶片和选晶器，所述叶片结构包括第一叶身、第二叶身、上缘板、下缘板，每个所述叶身包括叶盆、叶背、排气边、进气边，包括以下步骤：
步骤1)：用厚度4毫米的蜡片纸裁剪引晶条外廓形状，制成引晶条，所述引晶条的结构A处为所述叶片上缘板叶背一侧靠进气边一端的缘板外轮廓形状，B处为所述叶片下缘板叶背一侧靠近进气边一端的缘板外轮廓形状，C处为所述引晶条与所述螺旋选晶器连接部位，D 处为所述引晶条中间三角形部位与第二叶身进气边连接处；
步骤2)：将步骤1)中制成的引晶条的两端，即A处和B处，组焊粘贴至所述叶片上缘板靠进气边一端的叶背侧，所述引晶条的中间三角形部位处端面暂时与所述第二叶身的进气边部位分离；
步骤3)：利用快速成型烧纸辅助工装；
步骤4)：将所述叶片与步骤4)中的辅助工装相对位置摆放，将所述引晶条放入所述辅助工装表面上，并根据叶片的结构弯曲所述引晶条的形状，接着组焊与所述叶片进气边分离的中间引晶条三角形的部位；
步骤5)：连接所述引晶条与所述选晶器，最后达到所述叶片与所述引晶条竖直组焊的效果；
步骤6)：通过浇注验证，调整引晶方案，并按照该调整后方案通过快速成型重新烧制辅助工装，进行组合角度等细节工艺优化迭代，直到获得相对合理的工艺方案。
所述引晶条的结构还包括E、F、G处，所述E处为所述引晶条中间三角形部位底端根部弯曲折痕处，F处为所述引晶条与叶片的上缘板叶背一侧靠进气边一端连接部位的弯曲折痕处，G处为所述引晶条与叶片的下缘板叶背一侧靠进气边一端连接部位的弯曲折痕处。
所述辅助工装包括a、b、c、d、e、f、g、h区域，所述a区域为所述辅助工装与所述叶片上缘板贴合面，所述b区域为所述辅助工装与叶片下缘板贴合面，所述c区域为辅助工装底部平台，所述d区域为辅助工装与引晶条弯曲后贴合面，所述f区域为辅助工装与引晶条三角形部位贴合面，所述g区域为引晶条中间三角形部位凸台限位，所述引晶条中间三角形部位根部与弯辅助工装弯曲贴合处，所述h区域为螺旋选晶器定位凹槽。
所述辅助工装设置叶片上缘板一侧的加强筋，所述辅助工装设置叶片下缘板一侧的加强筋。
本发明的优点是：本方法可有效减少叶身部位杂晶几率，实现单晶联体导向叶片研制初期快速迭代，提高叶片合格率，降低叶片研制成本。
附图说明
图1为单晶联体导向叶片结构示意图；
图2为图1的A-A向截面示意图；
图3为单晶联体导向叶片引晶条结构示意图；
图4为引晶条与叶片连接示意图；
图5为引晶条弯曲辅助工装结构示意图；
图6为叶片与辅助工装位置关系示意图；
图7引晶条与辅助工装位置关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明，如图1、图2所示，一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，包括叶片和选晶器13，所述叶片10结构包括第一叶身1、第二叶身2、上缘板3、下缘板4，每个所述叶身包括叶盆5、叶背6、排气边7、进气边8，包括以下步骤：
步骤1)：用厚度4毫米的蜡片纸裁剪引晶条14外廓形状，制成引晶条14，所述引晶条14的结构A处为所述叶片上缘板叶背一侧靠进气边一端的缘板外轮廓形状，B处为所述叶片下缘板叶背一侧靠近进气边一端的缘板外轮廓形状，C处为所述引晶条与所述螺旋选晶器连接部位，D处为所述引晶条中间三角形部位与第二叶身进气边连接处；所述D处的三角形部位可设计为等边三角形，边长为叶片进气边部位上、下缘板流道面间距离的1/3，以某叶片为例，进气边部位上、下缘板流道面间距离为180mm，三角片的边长设为60mm；所述C处的引晶条下端的宽度为选晶器的螺旋段直径；
步骤2)：将步骤1)中制成的引晶条的两端，即A处和B处，组焊粘贴至所述叶片上缘板靠进气边一端的叶背侧，所述引晶条的中间三角形部位处端面暂时与所述第二叶身的进气边部位分离,如图4所示；
步骤3)：利用快速成型烧纸辅助工装15，所述快速成型方法可采用激光快速成型烧制本辅助工装，所述辅助工装用于将所述引晶条弯曲到工艺方案所需角度，控制叶片与引晶条粘接的部位；如图5所示，在设计的过程中，首先设计辅助工装底板部位与叶片上、下缘板接触定位面，从而确定叶片与辅助工装的相对位置，接着设计辅助工装弯曲引晶条左右两端的工作面，弯曲引晶条三角形部位的工作面，引晶条三角形部位通过凸台限位，再设计辅助工装底部平台并限位上、下缘板流道面(图1中标号11、12)，避免辅助工装底部平台，(即图5 的c处)过长与第二叶身排气边干涉，最后设计连接引晶条底端的选晶器定位凹槽(图5的h处)及连接底部平台的加强筋(图5中标号i、 g处)，之后利用激光快速成型按照设计三维造型烧制蜡模制作辅助工装；
步骤4)：将所述叶片与步骤4)中的辅助工装相对位置摆放，如图6所示，将所述引晶条放入所述辅助工装表面上，使引晶条与所述辅助工装工作面贴合(图5的d、e两处)，并根据叶片的结构弯曲所述引晶条的形状，接着组焊与所述叶片进气边分离的中间引晶条三角形的部位；
步骤5)：将选晶器13组焊到引晶条下端(图3中标号C处)，完成叶片缘板引晶的主体方案浇注系统组合，达到叶片与引晶条蜡模竖直组焊后效果；
步骤6)：通过浇注验证，调整引晶方案，并按照该调整后方案通过快速成型重新烧制辅助工装，进行组合角度等细节工艺优化迭代，直到获得相对合理的工艺方案。
所述引晶条的结构还包括E、F、G处，所述E处为所述引晶条中间三角形部位底端根部弯曲折痕处，F处为所述引晶条与叶片的上缘板叶背一侧靠进气边一端连接部位的弯曲折痕处，G处为所述引晶条与叶片的下缘板叶背一侧靠进气边一端连接部位的弯曲折痕处。
所述辅助工装包括a、b、c、d、e、f、g、h区域，所述a区域为所述辅助工装与所述叶片上缘板贴合面，所述b区域为所述辅助工装与叶片下缘板贴合面，所述c区域为辅助工装底部平台，所述d区域为辅助工装与引晶条弯曲后贴合面，所述f区域为辅助工装与引晶条三角形部位贴合面，所述g区域为引晶条中间三角形部位凸台限位，所述引晶条中间三角形部位根部与弯辅助工装弯曲贴合处，所述h区域为螺旋选晶器定位凹槽。
所述辅助工装设置叶片上缘板一侧的加强筋i，所述辅助工装设置叶片下缘板一侧的加强筋j。
本发明的有益效果是：本发明为解决单晶联体导向叶片进气边引晶方式浇注系统中引晶条的蜡模组焊位置及角度问题，减少叶身杂晶产生几率，从而提高叶片铸造合格率。通过蜡片纸裁剪引晶条外轮廓，选取叶身进气边的中间最底端做为中部三角形引晶条的蜡模组焊部位，应用快速成型烧制辅助工装调整引晶条弯曲程度，保证引晶条相对叶身的组焊位置及角度，适用于联体单晶导向叶片研制。
Claims (4)
1.一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，包括叶片和选晶器，所述叶片包括第一叶身、第二叶身、上缘板、下缘板，每个所述叶身包括叶盆、叶背、排气边、进气边，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）：用厚度4毫米的蜡片纸裁剪引晶条外廓形状，制成引晶条，所述引晶条的结构A处为所述叶片上缘板叶背一侧靠进气边一端的缘板外轮廓形状，B处为所述叶片下缘板叶背一侧靠近进气边一端的缘板外轮廓形状，C处为所述引晶条与螺旋选晶器连接部位，D处为所述引晶条中间三角形部位与第二叶身进气边连接处；
步骤2）：将步骤1）中制成的引晶条的两端，即A处和B处，组焊粘贴至所述叶片上缘板靠进气边一端的叶背侧，所述引晶条的中间三角形部位处端面暂时与所述第二叶身的进气边部位分离；
步骤3）：利用快速成型烧纸辅助工装；
步骤4）：将所述叶片与步骤4）中的辅助工装相对位置摆放，将所述引晶条放入所述辅助工装表面上，并根据叶片的结构弯曲所述引晶条的形状，接着组焊与所述叶片进气边分离的中间引晶条三角形的部位；
步骤5）：连接所述引晶条与所述选晶器，最后达到所述叶片与所述引晶条竖直组焊的效果；
步骤6）：通过浇注验证，调整引晶方案，并按照该调整后方案通过快速成型重新烧制辅助工装，进行组合角度细节工艺优化迭代，直到获得相对合理的工艺方案。
2.根据权利要求1所述的单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，其特征在于：所述引晶条的结构还包括E、F、G处，所述E处为所述引晶条中间三角形部位底端根部弯曲折痕处，F处为所述引晶条与叶片的上缘板叶背一侧靠进气边一端连接部位的弯曲折痕处，G处为所述引晶条与叶片的下缘板叶背一侧靠进气边一端连接部位的弯曲折痕处。
3.根据权利要求1所述的单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，其特征在于：所述辅助工装包括a、b、c、d、e、f、g、h区域，所述a区域为所述辅助工装与所述叶片上缘板贴合面，所述b区域为所述辅助工装与叶片下缘板贴合面，所述c区域为辅助工装底部平台，所述d区域为辅助工装与引晶条弯曲后贴合面，所述f区域为辅助工装与引晶条三角形部位贴合面，所述g区域为引晶条中间三角形部位凸台限位，所述引晶条中间三角形部位根部与弯辅助工装弯曲贴合处，所述h区域为螺旋选晶器定位凹槽。
4.根据权利要求3所述的单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法，其特征在于：所述辅助工装设置叶片上缘板一侧的加强筋，所述辅助工装设置叶片下缘板一侧的加强筋。
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