專利名稱：一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密鑄造領(lǐng)域，特別指一種高溫合金渦輪葉片鑄造工藝。
背景技術(shù)：
隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)渦輪前進(jìn)口溫度不斷提高，作為關(guān)鍵熱端部件的渦輪 葉片，其結(jié)構(gòu)與性能也隨之發(fā)生著巨大變化。目前，軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前進(jìn)口溫度接近 2200K，燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪前進(jìn)口溫度也在不斷提高。渦輪葉片僅靠材料自身抵抗高溫的能力 已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求，而各種復(fù)合冷卻方式的大量運(yùn)用使渦輪葉片承受較高溫度成為 可能，但這也使葉片的內(nèi)部冷卻通道異常復(fù)雜，制備葉片的比較困難，再加上為了提高裝配 精度而設(shè)計(jì)的雙聯(lián)或多聯(lián)空心渦輪葉片，則使制備葉片的難度更是加大。高溫合金渦輪葉片多采用精密鑄造方法制備?？招牡慕Y(jié)構(gòu)采用陶瓷型芯形成，在 多聯(lián)渦輪葉片的蠟?zāi)Ｖ苽涔ば蛑?，由于多個(gè)陶瓷型芯外形尺寸的不完全嚴(yán)格一致，尺寸精 度之間存在一定互相干擾，在蠟?zāi)３尚瓦^程中，由于極小的尺寸差別就可導(dǎo)致陶瓷型芯的 偏芯或斷裂，使蠟?zāi)３晒β史浅５?，甚至難以制備合適的蠟?zāi)６鵁o法制備渦輪葉片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，使制備多聯(lián)空心渦輪葉 片蠟?zāi)５墓に嚧蟠蠛?jiǎn)化，提高多聯(lián)空心葉片制備的效率和合格率。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于所述工藝包括 (1)將多聯(lián)葉片分解成多個(gè)葉片單元，制備各單元葉片的葉身蠟?zāi)＃渲腥~身帶有陶瓷 型芯；帶有陶瓷型芯的單元葉身蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏绞匠尚?，注射溫度?3°c -68°c，壓力 為0. 3-0. 5MPa,注射時(shí)間為10-30秒，保壓時(shí)間為10-30秒。(2)將各帶有陶瓷型芯的單元葉身蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)模具中注蠟一次成型，制得多聯(lián) 空心葉片蠟?zāi)＃?br> (3)多聯(lián)空心葉片蠟?zāi)＝?jīng)涂料、脫蠟、燒結(jié)、澆注、清理、脫芯工序，最后得到高溫合金多 聯(lián)空心渦輪葉片鑄件。所述陶瓷型芯采用氧化鋁基陶瓷型芯、二氧化硅基陶瓷型芯或鋯英石基陶瓷型芯 中的一種。所述涂料工序中的面層涂料采用320目的粉料與硅溶膠溶液，粉料與硅溶膠溶液 的質(zhì)量比為3. 0-3. 5:1 ；第一層撒砂料為80目砂；第二層為60目砂，第三層為32目砂，第 四-第七層為24目砂，最后封漿層采用面層涂料。所述粉料采用剛玉粉、鋯英粉、石英粉或上店粉中的一種。所述撒砂材料為剛玉砂、鋯英砂、石英砂或上店砂中的一種。脫蠟工序中，蠟?zāi)２捎谜羝摮?，蒸汽溫度?20°C -150°C，壓力為3-6個(gè)大氣 壓，時(shí)間為20-60分鐘。
模殼經(jīng)脫蠟工序后，將模殼放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為980°C，保溫時(shí)間 為3小時(shí)，隨爐冷卻后進(jìn)行清洗。高溫合金采用K441、K417、K418、K417G、K452 中的一種。脫芯工序中采用熔融NaOH與KOH將陶瓷型芯脫除，NaOH與KOH的質(zhì)量比為1 :1_1 2 ；或者采用NaOH或KOH的水溶液在120°C -200°C，壓力為0. 3-0. 5MPa，時(shí)間2_50小時(shí)脫 除；葉片上殘余堿液采用鹽酸水溶液進(jìn)行中和；干燥后得到成品葉片。通過本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施，可以使制作蠟?zāi)さ某晒β蚀蟠筇岣?，避免因多個(gè)陶 瓷型芯外形尺寸的不完全嚴(yán)格一致，尺寸精度之間存在一定互相干擾而導(dǎo)致的陶瓷型芯的 偏芯或斷裂，簡(jiǎn)化制作工藝。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的工藝原理是先制備各單元葉身蠟?zāi)?帶陶瓷型芯)，然后將制備好的各單元葉 身(帶陶瓷型芯)放入多聯(lián)蠟?zāi)Ｄ＞咧羞M(jìn)行再注蠟一次成型，制得多聯(lián)葉片蠟?zāi)?，最后?jīng)涂 料、脫蠟、燒結(jié)、澆注、清理、脫芯等工序得到多聯(lián)空心渦輪葉片鑄件。實(shí)施例1:
陶瓷型芯采用二氧化硅基陶瓷型芯，各單元葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏绞?成形，注射溫度為65°C，壓力為0. 5MPa，注射時(shí)間為20秒，保壓時(shí)間為10秒；將各葉片單元 葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)蠟?zāi)Ｄ＞邇?nèi)進(jìn)行整體成型，制得多聯(lián)蠟?zāi)Ｃ?；將多?lián)蠟 模摸具進(jìn)行涂料制殼，面層涂料采用剛玉粉(320目)與硅溶膠溶，剛玉粉與硅溶膠溶的質(zhì) 量比為3. 5:1;第一層撒砂料為80目剛玉砂，第二層為60目剛玉砂，第三層為32目剛玉 砂，第四-第七層為24目剛玉砂，最后封漿層采用面層涂料；蠟?zāi)２捎谜羝摮?，蒸汽?度為150°C，時(shí)間為30分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為980°C， 保溫時(shí)間為3小時(shí)，隨爐冷卻并進(jìn)行清洗；鑄造合金采用K441高溫合金；鑄造完畢后的陶 瓷型芯采用熔融NaOH與KOH脫除，NaOH與KOH的質(zhì)量比為1 :1，溫度為450°C，時(shí)間2小時(shí) 脫除；葉片上殘余堿液采用鹽酸水溶液進(jìn)行中和，干燥后得到成品葉片。實(shí)施例2:
陶瓷型芯采用二氧化硅基陶瓷型芯，各單元葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏绞?成形，注射溫度為65°C，壓力為0. 5MPa，注射時(shí)間為10秒，保壓時(shí)間為30秒；將各葉片單元 葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)蠟?zāi)Ｄ＞邇?nèi)進(jìn)行整體成型，制得多聯(lián)蠟?zāi)Ｃ?；將多?lián)蠟 模摸具進(jìn)行涂料制殼，面層涂料采用剛玉粉(320目)與硅溶膠溶液，剛玉粉與硅溶膠溶液 質(zhì)量比為3.3:1 ；第一層撒砂料為80目剛玉砂，第二層為60目剛玉砂，第三層為32目剛玉 砂，第四-第七層為24目剛玉砂，最后封漿層采用面層涂料；蠟?zāi)２捎谜羝摮?，蒸汽?度為120°C，時(shí)間為30分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為950°C， 保溫時(shí)間為2小時(shí)，隨爐冷卻并進(jìn)行清洗；鑄造合金采用K417高溫合金；鑄造完畢后的陶 瓷型芯采用25%質(zhì)量濃度的NaOH水溶液在180°C，壓力為0. 3MPa,時(shí)間20小時(shí)脫除；葉片 上殘余堿液采用鹽酸水溶液進(jìn)行中和；干燥后得到成品葉片。實(shí)施例3:
陶瓷型芯采用三氧化二鋁基陶瓷型芯，各單元葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏?式成形，注射溫度為68°C，壓力為0. 4MPa,注射時(shí)間為20秒，保壓時(shí)間為20秒；將各葉片 單元葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)蠟?zāi)Ｄ＞邇?nèi)進(jìn)行整體成型，制得多聯(lián)蠟?zāi)Ｃ?；將多?lián)蠟?zāi)Ｃ哌M(jìn)行涂料制殼，面層涂料采用剛玉粉(320目)與硅溶膠溶液，剛玉粉與硅溶膠 溶液的質(zhì)量比為3. 0-3. 5:1 ；第一層撒砂料為80目剛玉砂；第二層為60目剛玉砂，第三層 為32目剛玉砂，第四-第七層為24目剛玉砂，最后封漿層采用面層涂料；蠟?zāi)２捎谜羝?脫除，蒸汽溫度為150°C，時(shí)間為20分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒 溫度為950°C，保溫時(shí)間為3小時(shí)，隨爐冷卻并進(jìn)行清洗；鑄造合金采用K452高溫合金；鑄 造完畢后的陶瓷型芯采用30%質(zhì)量濃度的KOH的水溶液在200°C，壓力為0. 5MPa,時(shí)間20 小時(shí)脫除；葉片上殘余堿液采用鹽酸水溶液進(jìn)行中和；干燥后得到成品葉片。
實(shí)施例4
陶瓷型芯采用三氧化二鋁陶瓷型芯，各單元葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏绞?成形，注射溫度為68°C，壓力為0. 3MPa,注射時(shí)間為10秒，保壓時(shí)間為30秒；將各葉片單 元葉身(帶陶瓷型芯)蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)蠟?zāi)Ｄ＞邇?nèi)進(jìn)行整體成型，制得多聯(lián)蠟?zāi)Ｃ?；將多?lián) 蠟?zāi)Ｃ哌M(jìn)行涂料制殼，面層涂料采用剛玉粉(320目)與硅溶膠溶液，剛玉粉與硅溶膠溶 液質(zhì)量比為(3.0-3.5) 1 ；第一層撒砂料為80目剛玉砂，第二層為60目剛玉砂，第三層為 32目剛玉砂，第四-第七層為24目剛玉砂，最后封漿層采用面層涂料；蠟?zāi)２捎谜羝?除，蒸汽溫度為150°C，時(shí)間為20分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫 度為960°C，保溫時(shí)間為4小時(shí)，隨爐冷卻并進(jìn)行清洗；鑄造合金可采用K417G高溫合金；鑄 造完畢后的陶瓷型芯采用20%質(zhì)量濃度NaOH的水溶液在200°C，壓力為0. 4MPa,時(shí)間40小 時(shí)脫除干凈；葉片上殘余堿液采用鹽酸水溶液進(jìn)行中和；干燥后得到成品葉片。
權(quán)利要求
一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于所述工藝包括(1)將多聯(lián)葉片分解成多個(gè)葉片單元，制備各單元葉片的葉身蠟?zāi)＃渲腥~身帶有陶瓷型芯；帶有陶瓷型芯的單元葉身蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏绞匠尚?，注射溫度?3℃ 68℃，壓力為0.3 0.5MPa,注射時(shí)間為10 30秒,保壓時(shí)間為10 30秒；(2)將各帶有陶瓷型芯的單元葉身蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)模具中注蠟一次成型，制得多聯(lián)空心葉片蠟?zāi)＃?3)多聯(lián)空心葉片蠟?zāi)＝?jīng)涂料、脫蠟、燒結(jié)、澆注、清理、脫芯工序，最后得到高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于所 述陶瓷型芯采用氧化鋁基陶瓷型芯、二氧化硅基陶瓷型芯或鋯英石基陶瓷型芯中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于所 述涂料工序中的面層涂料采用320目的粉料與硅溶膠溶液，粉料與硅溶膠溶液的質(zhì)量比為 3. 0-3.5:1 ；第一層撒砂料為80目砂；第二層為60目砂，第三層為32目砂，第四-第七層為 24目砂，最后封漿層采用面層涂料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于所 述粉料采用剛玉粉、鋯英粉、石英粉或上店粉中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于所 述撒砂材料為剛玉砂、鋯英砂、石英砂或上店砂中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于脫 蠟工序中，蠟?zāi)２捎谜羝摮?，蒸汽溫度?20°C -150°C，壓力為3-6個(gè)大氣壓，時(shí)間為 20-60分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于模 殼經(jīng)脫蠟工序后，將模殼放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為980°C，保溫時(shí)間為3小時(shí)，隨 爐冷卻后進(jìn)行清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于高 溫合金采用 K441、K417、K418、K417G、K452 中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，其特征在于脫 芯工序中采用熔融NaOH與KOH將陶瓷型芯脫除，NaOH與KOH的質(zhì)量比為1 :1_1 2 ；或者采 用NaOH或KOH的水溶液在120°C -200°C，壓力為0. 3-0. 5MPa，時(shí)間2-50小時(shí)脫除；葉片上 殘余堿液采用鹽酸水溶液進(jìn)行中和；干燥后得到成品葉片。
全文摘要
一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，包括(1)將多聯(lián)葉片分解成多個(gè)葉片單元，制備各單元葉片的葉身蠟?zāi)?，其中葉身帶有陶瓷型芯；帶有陶瓷型芯的單元葉身蠟?zāi)２捎米⑸涑尚畏绞匠尚危⑸錅囟葹?3℃-68℃，壓力為0.3-0.5MPa,注射時(shí)間為10-30秒,保壓時(shí)間為10-30秒。(2)將各帶有陶瓷型芯的單元葉身蠟?zāi)７湃攵嗦?lián)模具中注蠟一次成型，制得多聯(lián)空心葉片蠟?zāi)＃?3)多聯(lián)空心葉片蠟?zāi)＝?jīng)涂料、脫蠟、燒結(jié)、澆注、清理、脫芯工序，最后得到高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片鑄件。
文檔編號(hào)B22C9/24GK101992268SQ20101055150
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月20日
發(fā)明者劉正, 劉鳴, 姜衛(wèi)國, 毛萍莉, 王國欣, 董媛 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)