一种解决复杂空心单晶叶片壁厚的方法与流程

1.本发明涉及精密铸造技术领域，尤其是指一种解决复杂空心单晶叶片壁厚的方法。


背景技术：

2.单晶叶片主要服役于航空发动机或工业燃气轮机，其壁厚控制精度对整机寿命有着极为重要的影响。复杂空心单晶叶片在制备过程中壁厚易出现超差情况，壁厚超差会降低整机寿命，降低效率。
3.目前的精密铸造复杂空心单晶叶片的壁厚都会存在超差情况，目前解决方案是采用芯头定位、芯撑方法来解决，但是陶芯芯头处相比陶芯其他区域更为厚大，烧结收缩大，因而也最容易变形，极易造成陶芯位置出现偏差，进而蜡模壁厚超差而报废。
4.陶芯贴芯撑方案一定程度上可获得合格的铸件，但是芯撑由操作工手动添加，一致性较差；注蜡过程中芯撑融化导致蜡模壁厚超差；芯头处变形不一致也会导致芯撑失去作用，因此陶芯贴芯撑不能从根本上解决复杂空心单晶叶片的壁厚问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种解决复杂空心单晶叶片壁厚的方法，采用支承定位点定位确保陶芯在蜡模模具型腔内的位置更加接近理论位置，铸造出壁厚合格的蜡模。底部浇注的方式降低合金液对陶芯的冲击，降低陶芯偏移、壁厚超差的几率。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种解决复杂空心单晶叶片壁厚的方法，包括如下步骤：
7.s1：蜡模压制：将陶芯放入模具，在模具中设置支承定位点以限制陶芯自由度，通过注射成型的工艺方法，用压蜡机将熔融状态的蜡液注射到蜡模模具内，得到成型蜡模，将成型蜡模从蜡模模具中取出并定型；
8.s2：x射线检测：对压制后的蜡模进行x射线检测；
9.s3：壁厚检测：对x射线检测合格的蜡模进行壁厚检测；
10.s4：蜡模组树：采用底注式浇注方案进行组树；
11.s5：浇注：将模壳放入单晶室内进行浇注。
12.在本发明的一种实施方式中，步骤s1中，模具中使用圆棒对陶芯进行定位支承。
13.在本发明的一种实施方式中，步骤s1中，设置六个支承定位点以限制陶芯的多个自由度，所述六个支承定位点包括第一支承定位点、第二支承定位点、第三支承定位点、第四支承定位点、第五支承定位点和第六支承定位点，所述第一支承定位点、第二支承定位点、第三支承定位点控制陶芯y方向位置，所述第四支承定位点、第五支承定位点控制陶芯x方向位置，所述第六支承定位点控制陶芯z方向位置。
14.在本发明的一种实施方式中，所述述第一支承定位点位于芯头叶背侧位置，所述第二支承定位点位于排气边位置，所述第三支承定位点位于榫头叶背侧位置，所述第四支
承定位点位于进气边榫头侧位置，所述第五支承定位点位于芯头进气边侧，所述第六支承定位点位于芯头顶部位置。
15.在本发明的一种实施方式中，所述圆棒的材质为硬质合金。
16.在本发明的一种实施方式中，所述圆棒的直径为3mm。
17.在本发明的一种实施方式中，步骤s1中，注射成型的参数为：压蜡温度70℃-80℃，注射压力5-15mpa，注射流量150-300cc/sec。
18.在本发明的一种实施方式中，步骤s4中，组树方式为底注式，榫头朝上。
19.在本发明的一种实施方式中，步骤s5中，浇注方式采用热模壳浇注。
20.在本发明的一种实施方式中，热模壳浇注的浇注温度为1500～1520℃。
21.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
22.本发明所述的一种解决复杂空心单晶叶片壁厚的方法，该方法操作简单，通过陶芯六点定位获得合格的蜡模；底注式浇注降低合金液对陶芯的冲击，降低陶芯偏移、壁厚超差的几率，并最终提高复杂空心单晶铸件的合格率。本发明相比传统方法上的芯头定位以及调整蜡模芯撑工序，可有效提高复杂空心单晶叶片铸件的生产效率。
附图说明
23.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
24.图1是本发明陶芯六点的位置分布图。
25.图2是本发明蜡模组树示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
27.参照图1所示，本发明的一种解决复杂空心单晶叶片壁厚的方法，包括如下步骤：
28.s1：蜡模压制：将陶芯放入模具，在模具中设置支承定位点以限制陶芯自由度，通过注射成型的工艺方法，用压蜡机将熔融状态的蜡液注射到蜡模模具内，得到成型蜡模，将成型蜡模从蜡模模具中取出并定型；
29.s2：x射线检测：对压制后的蜡模进行x射线检测；
30.s3：壁厚检测：对x射线检测合格的蜡模进行壁厚检测；
31.s4：蜡模组树：采用底注式浇注方案进行组树；
32.s5：浇注：将模壳放入单晶室内进行浇注。
33.具体地，步骤s1中，模具中使用圆棒对陶芯进行定位支承，通过圆棒架设在模具和陶芯之间，方便进行定位。
34.具体地，步骤s1中，设置六个支承定位点以限制陶芯的多个自由度，所述六个支承定位点包括第一支承定位点、第二支承定位点、第三支承定位点、第四支承定位点、第五支承定位点和第六支承定位点，所述第一支承定位点、第二支承定位点、第三支承定位点控制陶芯y方向位置，所述第四支承定位点、第五支承定位点控制陶芯x方向位置，所述第六支承定位点控制陶芯z方向位置。
35.具体地，所述述第一支承定位点位于芯头叶背侧位置，所述第二支承定位点位于排气边位置，所述第三支承定位点位于榫头叶背侧位置，所述第四支承定位点位于进气边榫头侧位置，所述第五支承定位点位于芯头进气边侧，所述第六支承定位点位于芯头顶部位置。通过选择上述六个定位支承点，确保陶芯在蜡模模具型腔内的位置更加接近理论位置，防止陶芯变形，从而获得合格的蜡模。
36.具体地，所述圆棒的材质为硬质合金，所述圆棒的直径为3mm。
37.具体地，步骤s1中，注射成型的参数为：压蜡温度70℃-80℃，注射压力5-15mpa，注射流量150-300cc/sec。
38.具体地，步骤s4中，组树方式为底注式，榫头朝上。
39.具体地，步骤s5中，浇注方式采用热模壳浇注，热模壳浇注的浇注温度为1500～1520℃。由于底注式浇注能够使得合金液从底部缓慢进入缓慢浸没陶芯，因此采用底注式浇注降低合金液对陶芯的冲击，降低陶芯偏移、壁厚超差的几率，并最终提高复杂空心单晶铸件的合格率。
40.如图2所示，本实施例中，利用六个定位支承点限制陶芯的六个自由度，a1点、a2点、a3点控制y方向位置，b4点、b5点控制x方向位置，c6点控制z方向位置，其中各个点的位置分布如下：a1：芯头叶背侧；a2：排气边；a3：榫头叶背侧；b4：进气边榫头侧：b5：芯头进气边侧；c6：芯头顶部。在相同浇注方式下，通过芯头定位的方式与本发明的六点定位方式分别得到蜡膜壁厚，如表一所示(表中数值单位为：mm)。其中，选择五个检测点(d1-d5)进行检测，名义值为理论的蜡模壁厚值，上公差带和下公差带表示蜡模壁厚值误差范围。
41.根据表一可知，采用本发明的六点定位保证复杂空心单晶叶片的壁厚，底注式浇注确保获得合格的铸件。相比传统的芯头定位以及调整蜡模芯撑工序，可有效提高复杂空心单晶叶片铸件的生产效率。铸件合格率可提高40～50％，生产效率可提高30～40％。
42.表一：芯头定位与六点定位结果
43.测量位置d1d2d3d4d5名义值1.070.850.850.810.73上公差带0.160.160.160.160.16下公差带-0.16-0.16-0.16-0.16-0.16芯头定位壁厚0.881.051.030.980.76六点定位壁厚1.120.890.880.940.78
44.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。