RU2774510C1 - Method for manufacturing a large-sized wax model of a power plant turbine blade - Google Patents
Method for manufacturing a large-sized wax model of a power plant turbine blade Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774510C1 RU2774510C1 RU2022106374A RU2022106374A RU2774510C1 RU 2774510 C1 RU2774510 C1 RU 2774510C1 RU 2022106374 A RU2022106374 A RU 2022106374A RU 2022106374 A RU2022106374 A RU 2022106374A RU 2774510 C1 RU2774510 C1 RU 2774510C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- wax
- mold
- polymer mixture
- insert
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 210000003746 Feathers Anatomy 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007573 shrinkage measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии литейного производства и может найти применение при изготовлении крупногабаритных отливок, в частности, рабочих лопаток газотурбинной энергоустановки методом литья по выплавляемым моделям. The invention relates to the field of foundry technology and can be used in the manufacture of large-sized castings, in particular, the rotor blades of a gas turbine power plant by investment casting.
Известен способ получения выплавляемой модели тела вращения, включающий дозированную подачу материала выплавляемой модели в форму в виде тела вращения, и вращение формы до получения сформированной выплавляемой модели, при этом используют форму с внутренним радиусом не менее 30 мм, форму вращают относительно ее вертикальной оси со скоростью 6000-15000 об/мин, в качестве материала выплавляемой модели используют воскообразную модельную композицию в виде смеси порошка фракций не менее 0,4 мм и воды при следующем [Патент RU 2 755 313 C1, B22C 7/02, опубл. http://www1.fips.ru/Archive/PAT/2015FULL/2015.07.20/Index_ru.htm 11.03.2021].A known method for producing an investment model of a body of rotation, including a dosed supply of the material of the investment model into a mold in the form of a body of rotation, and rotation of the mold until a formed investment model is obtained, while using a mold with an inner radius of at least 30 mm, the mold is rotated about its vertical axis at a speed 6000-15000 rpm, as the material of the investment model, a waxy model composition is used in the form of a mixture of powder fractions of at least 0.4 mm and water in the following [
Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности, так как он предназначен для симметричных деталей, что не применимо к крупногабаритным лопаткам. The disadvantage of this method is its limited functionality, since it is designed for symmetrical parts, which is not applicable to large blades.
Известен способ получения восковых моделей лопаток турбин, обеспечивающий стабильные геометрические размеры восковой модели на габаритах до 400 мм [В.Н. Иванов, «Литье по выплавляемым моделям» 3-издание, 1984 год, 408 с.].A known method of obtaining wax models of turbine blades, providing stable geometric dimensions of the wax model on dimensions up to 400 mm [V.N. Ivanov, Investment casting, 3rd edition, 1984, 408 pp.].
Недостатком данного способа является то, что он не оптимизирован для литья тонкостенных крупногабаритных изделий (габарит свыше 400 мм). Также к недостатку данного способа можно отнести значительные усадки восковых моделей (коэффициенты усадки в зависимости от оси Z=0,8-1,2%, X=1-1.5%, Y=1-1,5%), что недопустимо для высокоточного литья крупногабаритных лопаток турбин.The disadvantage of this method is that it is not optimized for casting thin-walled large-sized products (over 400 mm). Also, the disadvantage of this method can be attributed to significant shrinkage of wax models (shrinkage coefficients depending on the axis Z=0.8-1.2%, X=1-1.5%, Y=1-1.5%), which is unacceptable for high-precision casting of large turbine blades.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ изготовления комбинированной выплавляемой модели с использованием пенополистироловой промвставки, включающий предварительное изготовление промвставки, установку и фиксацию ее в пресс-форму, запрессовывание модельной композиции в зазор между поверхностью промвставки и внутренней поверхностью пресс-формы, охлаждение и извлечение комбинированной модели. При этом перед запрессовкой модельной композиции в пресс-форму последнюю предварительно нагревают [Патент RU 2 116 862 C1, B22C 7/02, опубл. http://www1.fips.ru/Archive/PAT/2015FULL/2015.07.20/Index_ru.htm 10.08.1998].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method for manufacturing a combined investment model using a polystyrene foam insert, including preliminary manufacturing of the insert, installing and fixing it in a mold, pressing the model composition into the gap between the surface of the insert and the inner surface of the mold, cooling and extraction of the combined model. At the same time, before pressing the model composition into the mold, the latter is preheated [
Недостатком данного способа является использование пенополистироловой промвставки, которая не обеспечивает достаточную геометрическую точность (14 квалитет). Другим существенным недостатком пенополистирола является потеря точности при уплотнении восковой массы (0,25 МПа) из-за податливости пенополистирола.The disadvantage of this method is the use of a polystyrene foam insert, which does not provide sufficient geometric accuracy (14 quality). Another significant disadvantage of expanded polystyrene is the loss of accuracy when compacting the wax mass (0.25 MPa) due to the flexibility of expanded polystyrene.
Задачей изобретения является снижение коробления восковой модели тонкостенного протяженного пера лопатки газотурбинной энергоустановки, а также устранение усадочных дефектов массивного замка лопатки.The objective of the invention is to reduce warping of the wax model of a thin-walled extended blade feather of a gas turbine power plant, as well as to eliminate shrinkage defects in a massive blade lock.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества восковой модели рабочей лопатки турбины за счет внедрения восковой премодели, обеспечивающей уменьшение усадки и стабильность геометрических размеров.The technical result of the invention is to improve the quality of the wax model of the turbine blade due to the introduction of a wax pre-model, which reduces shrinkage and dimensional stability.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом изготовления крупногабаритной комбинированной восковой модели рабочей лопатки турбины энергоустановки, включающим изготовление литейной пресс-формы восковой модели, изготовление вставки, установку и фиксацию ее в литейной пресс-форме, обработку формообразующих поверхностей пресс-формы разделительным составом на основе органических масел, последующую ее сборку и запрессовку в предварительно нагретую пресс-форму в зазор между поверхностью вставки и внутренней поверхностью пресс-формы воско-полимерной смеси, извлечение полученной комбинированной модели и укладку ее в драйер для охлаждения, в котором в отличие от прототипа в качестве вставки изготавливают восковую премодель на дополнительной литейной пресс-форме премодели, в которую под давлением подают воско-полимерную смесь, и получают восковую премодель с поверхностью, эквидистантно повторяющей формообразующие поверхности основной восковой модели, и составляющую до 70% ее объема, которую извлекают и укладывают в специализированные пазы литейной пресс-формы основной модели, собирают пресс-форму, после чего запрессовывают в нее воско-полимерную смесь, полученную комбинированную восковую модель извлекают из пресс-формы и укладывают в драйер для калибровки модели и дальнейшего охлаждения до комнатной температуры.The problem is solved, and the technical result is achieved by a method for manufacturing a large-sized combined wax model of the working blade of a power plant turbine, including the manufacture of a casting mold of the wax model, the manufacture of an insert, its installation and fixation in a casting mold, the treatment of the shaping surfaces of the mold with a release agent on based on organic oils, its subsequent assembly and pressing into a preheated mold in the gap between the insert surface and the inner surface of the mold of the wax-polymer mixture, the extraction of the resulting combined model and its placement in a cooling dryer, in which, unlike the prototype , as an insert, a wax premodel is made on an additional casting mold of the premodel, into which a wax-polymer mixture is fed under pressure, and a wax premodel is obtained with a surface equidistantly repeating the shaping surfaces of the main wax model, and constituting up to 70% of its volume, which is extracted and placed in specialized grooves of the casting mold of the main model, the mold is assembled, after which the wax-polymer mixture is pressed into it, the resulting combined wax model is removed from the mold and placed in a dryer for calibration model and further cooling to room temperature.
Согласно изобретению перед калибровкой осуществляют нагрев восковой модели и драйера до температуры 40-50°С.According to the invention, before calibration, the wax model and the dryer are heated to a temperature of 40-50°C.
Согласно изобретению запрессовку премодели производят под давлением 10-15 бар.According to the invention, the pre-model is pressed in under a pressure of 10-15 bar.
Согласно изобретению запрессовку основной модели производят под давлением 5-8 бар.According to the invention, the main model is pressed in at a pressure of 5-8 bar.
Согласно изобретению подачу воско-полимерной смеси для запрессовки производят при температуре на 10-15% выше ее температуры каплепадения.According to the invention, the supply of the wax-polymer mixture for pressing is carried out at a temperature 10-15% higher than its dropping point.
Согласно изобретению пресс-форму основной восковой модели перед запрессовкой разогревают до температуры на 10-30% ниже температуры каплепадения воско-полимерной смеси.According to the invention, the mold of the main wax model is heated to a temperature 10-30% below the drop point of the wax-polymer mixture before pressing.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему:The technical result of the invention is achieved due to the following:
- премодель эквидистантно повторяет формообразующие поверхности основной восковой модели, что позволяет уменьшить коробление тонкостенной части модели (пера лопатки), эквидистантный зазор составляет 0,1-0,5 мм для различных частей модели;- the pre-model equidistantly repeats the shaping surfaces of the main wax model, which makes it possible to reduce warping of the thin-walled part of the model (blade blade), the equidistant gap is 0.1-0.5 mm for different parts of the model;
- премодель составляет до 70% объема исходной модели, что позволяет снизить количество смеси, единовременно отверждаемой в пресс-форме модели, это в совокупности с конструкцией премодели обеспечивает условия уменьшения усадочных процессов в два и более раза;- the pre-model is up to 70% of the volume of the original model, which makes it possible to reduce the amount of the mixture cured at the same time in the mold of the model, this, together with the design of the pre-model, provides conditions for reducing shrinkage processes by two or more times;
- использование одинакового материала при изготовлении премодели и основной модели обеспечивает допустимый уровень адгезии при формировании основной модели, а также предотвращает последующее расслоение при отвержении внешнего слоя.- the use of the same material in the manufacture of the pre-model and the main model provides an acceptable level of adhesion during the formation of the main model, and also prevents subsequent delamination when the outer layer is rejected.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена разнесенная пресс-форма основной восковой модели с вложенной в нее восковой премоделью, на фиг.2 - разнесенная пресс-форма премодели, на фиг.3 - комбинированная восковая модель с расположенной в ней премоделью.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where figure 1 shows an exploded mold of the main wax model with a wax premodel embedded in it, figure 2 - an exploded mold of the premodel, figure 3 - a combined wax model with a premodel located in it .
На фиг.1 обозначено:In Fig.1 marked:
1 - полуформа пресс-формы премодели нижняя;1 - lower mold half of the pre-model;
2 - полуформа пресс-формы премодели верхняя;2 - half-mould of the pre-model upper mold;
3 - восковая премодель.3 - wax premodel.
На фиг.2 обозначено:Figure 2 indicates:
4 - полуформа пресс-формы основной модели нижняя;4 - lower half mold of the main model;
5 - полуформа пресс-формы основной модели верхняя;5 - upper half mold of the main model;
6 - основная восковая модель.6 - the main wax model.
На фиг.3 обозначено:Figure 3 indicates:
6 - основная восковая модель;6 - main wax model;
3 - восковая премодель.3 - wax premodel.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Полуформы пресс-формы премодели 1 и 2 изготавливают методом сложнопрофильной многоосевой фрезеровки, при этом формообразующие поверхности разрабатывают с учетом эквидистантного зазора в 2-7 мм. Далее пресс-формы 1 и 2 собирают, устанавливают на шприц-автомат, центрируют относительно запрессовочного сопла и подают воско-полимерную смесь под давлением 10-15 бар в течение 30 секунд при температуре на 10-15% выше температуры каплепадения, после этого премодель выдерживается в пресс-форме до температуры на 10-12°С выше температуры окружающей среды. Далее полученную премодель 3 извлекают из пресс-формы и укладывают в драйер до полного остывания до комнатной температуры.The mold halves of
Полуформы пресс-формы основной модели 4 и 5, изготовленные методом сложнопрофильной многоосевой фрезеровки, устанавливают на шприц-автомат, центрируют относительно запрессовочного сопла, нагревают до температуры на 10-30% ниже температуры каплепадения воско-полимерной смеси. Далее в пресс-форму устанавливают восковую премодель 3, центрируя по посадочным пазам, и подают воско-полимерную смесь под давлением 5-8 бар в течение 20 секунд при температуре на 10-15% выше температуры ее каплепадения, после этого полученную комбинированную восковую модель 6 выдерживают в пресс-форме до температуры на 5-7°С выше температуры окружающей среды. Далее модель 7 извлекают из пресс-формы и укладывают в драйер до полного отверждения. Mold halves of the
ПримерExample
В соответствии с заявленным изобретением была изготовлена опытная партия крупногабаритных высокоточных рабочих лопаток газотурбинной энергоустановки из жаропрочного никелевого сплава длиной более 800 мм.In accordance with the claimed invention, a pilot batch of large-sized high-precision working blades of a gas turbine power plant was made from a heat-resistant nickel alloy with a length of more than 800 mm.
Процесс получения восковых моделей для последующего литья по выплавляемым моделям осуществлялся по способу, описанному выше. В результате исследования полученных комбинированных восковых моделей выявлено снижение влияния усадочных процессов при отверждении воско-полимерной смеси. The process of obtaining wax models for subsequent investment casting was carried out according to the method described above. As a result of the study of the obtained combined wax models, a decrease in the influence of shrinkage processes during the curing of the wax-polymer mixture was revealed.
Результаты замера усадки представлены в таблице:The results of shrinkage measurement are presented in the table:
Как следует из таблицы, величина усадки восковой модели при ее отверждении с использование премодели значительно ниже по сравнению без использования премодели, что обеспечивает стабильность геометрических размеров комбинированной восковой модели.As follows from the table, the amount of shrinkage of the wax model during its curing with the use of the pre-model is much lower than without the use of the pre-model, which ensures the stability of the geometric dimensions of the combined wax model.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить качество восковой модели рабочей лопатки турбины за счет использования при ее изготовлении восковой премодели, обеспечивающей уменьшение величины усадки и стабильность геометрических размеров, что позволяет получать крупногабаритные высокоточные отливки рабочих лопаток газотурбинной энергоустановки.Thus, the proposed invention makes it possible to improve the quality of the wax model of the turbine blade due to the use of a wax pre-model in its manufacture, which ensures a reduction in shrinkage and stability of geometric dimensions, which makes it possible to obtain large-sized high-precision castings of the rotor blades of a gas turbine power plant.
Claims (6)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774510C1 true RU2774510C1 (en) | 2022-06-21 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA950636A (en) * | 1970-06-30 | 1974-07-09 | Imperial Chemical Industries Limited | Mould treatment |
SU475211A1 (en) * | 1972-05-15 | 1975-06-30 | Предприятие П/Я В-2946 | Method of making a combined model |
SU1154028A1 (en) * | 1983-08-04 | 1985-05-07 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности | Method of making intermediate pattern |
SU1210951A1 (en) * | 1983-03-15 | 1986-02-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности | Method of producing master patterns |
RU2048955C1 (en) * | 1992-02-04 | 1995-11-27 | Юрий Апполинарьевич Караник | Method of making castings of ferrous and non-ferrous metals |
RU2055676C1 (en) * | 1992-07-15 | 1996-03-10 | Научно-исследовательский институт металлургической технологии | Method of making investment patterns in split press-mold |
RU2116862C1 (en) * | 1996-01-29 | 1998-08-10 | Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет | Method for manufacturing combined investment pattern |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA950636A (en) * | 1970-06-30 | 1974-07-09 | Imperial Chemical Industries Limited | Mould treatment |
SU475211A1 (en) * | 1972-05-15 | 1975-06-30 | Предприятие П/Я В-2946 | Method of making a combined model |
SU1210951A1 (en) * | 1983-03-15 | 1986-02-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности | Method of producing master patterns |
SU1154028A1 (en) * | 1983-08-04 | 1985-05-07 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности | Method of making intermediate pattern |
RU2048955C1 (en) * | 1992-02-04 | 1995-11-27 | Юрий Апполинарьевич Караник | Method of making castings of ferrous and non-ferrous metals |
RU2055676C1 (en) * | 1992-07-15 | 1996-03-10 | Научно-исследовательский институт металлургической технологии | Method of making investment patterns in split press-mold |
RU2116862C1 (en) * | 1996-01-29 | 1998-08-10 | Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет | Method for manufacturing combined investment pattern |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10357819B2 (en) | Investment casting of hollow components | |
RU2461439C2 (en) | Method and device for making ceramic mould cores for gas turbine engine blades | |
CN109047660B (en) | Impeller investment casting process, impeller and centrifugal compressor | |
CN112548035B (en) | Cast hollow blade wall thickness control method based on core self-adaptive positioning | |
CN106111943B (en) | Large-scale impeller low-pressure casting method and cooling control technique and exhaust system | |
CN103252451B (en) | A kind of manufacture method of low pressure guiding triplet hollow blade | |
US20110094698A1 (en) | Fugitive core tooling and method | |
US20200276634A1 (en) | Method for producing a ceramic core for the production of a casting having hollow structures and a ceramic core | |
US20200338630A1 (en) | Method for producing a ceramic core for the production of a casting having hollow structures and ceramic core | |
RU2532783C2 (en) | Manufacturing method of system containing many blades installed in platform | |
KR20170079937A (en) | Method of casting by 3D printing mold | |
CN105855472A (en) | Manufacturing method for hollow ceramic core | |
CN107096882A (en) | Preparation method based on the casting molds of 3D printing and the mould | |
RU2774510C1 (en) | Method for manufacturing a large-sized wax model of a power plant turbine blade | |
CN110328359B (en) | Forming method of narrow intermittent, twisted and multi-blade densely distributed cascade parts | |
Balyakin et al. | Rapid prototyping technology for manufacturing GTE turbine blades | |
CN111097875A (en) | Casting process of inner chill for accelerated solidification and cooling of thick and large investment castings | |
Balyakin et al. | Application of additive technologies for manufacturing turbine stator parts in aircraft engines | |
CN106001553B (en) | A kind of preparation process of high temperature alloy single crystal blade essence casting alloy mold core | |
CN112881137B (en) | Ceramic core shrinkage rate testing mold and method for turbine blade | |
CN214844305U (en) | Ceramic core shrinkage rate test die for turbine blade | |
US20120285652A1 (en) | Liner for a Die Body | |
US10583478B2 (en) | Method of providing a fixture for a ceramic article, a method of machining a ceramic article and a method of investment casting using a ceramic article | |
JPH11156484A (en) | Manufacture of metallic mold for forming and gypsum mold used for it | |
EP4037850B1 (en) | Method for producing flexible tooling for casting a ceramic core |