专利名称：一种防止高温合金整体涡轮叶轮的叶片欠铸的方法
技术领域：
本发明是一种防止高温合金整体涡轮叶 轮的叶片欠铸的方法，属于高温合金精密铸造技术领域。
背景技术：
燃气涡轮发动机已成为我国飞机乃至大飞机发展的重要前提和瓶颈。一直以来高温合金及其零件成型技术都被称为燃气涡轮的心脏而被用来制造燃气涡轮热端部件。随着近年我国直升机、无人机的需求不断的上升，中小型燃气涡轮发动机市场看好。中小型燃气涡轮的热端核心部件——“涡轮”常常采用高温合金整体涡轮叶轮结构。涡轮盘和叶片整体成型势必对铸件生产过程中的缺陷控制乃至合格率提出了更高的要求。在整体涡轮叶轮的制备过程中，叶片欠铸成为最常见的缺陷之一，而单一叶片的欠铸就会造成整个涡轮盘的报废，因此如何防止整体涡轮叶轮叶片欠铸逐渐引起人们的关注。目前，高温合金整体涡轮叶轮出现叶片欠铸问题的主要解决方案为提高合金浇注温度和壳型温度或离心铸造的方式。其缺点是第一、合金采用过高温度浇注造成铸件内部晶粒粗大，实际力学性能下降； 第二、壳型温度上升增加壳型漏钢几率；第三、壳型材料在高温熔体冲刷下容易脱落而产生非金属夹杂进入铸件；第四、有些铸件因叶片很薄即使采用极高的浇注温度和壳型温度组合甚至采用离心铸造，由于壳型内叶片端部“憋气”仍产生局部叶片欠铸的现象；第五、如采用离心铸造需要特殊的工装卡具，同时要求壳型具有更高的强度，增大了工艺难度。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的缺点而设计提供了一种防止高温合金整体涡轮叶轮叶片欠铸的方法，其目的是消除整体涡轮叶轮叶片欠铸，提高铸件合格率。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的该种防止高温合金整体涡轮叶轮的叶片欠铸的方法，该方法包括首先通过一体模压成型技术制作整体涡轮叶轮蜡模，该蜡模是由圆形盘体和圆形盘体周围均勻分布的叶片构成，随后对该整体涡轮叶轮叶片蜡模经过熔模精密铸造工艺制壳和脱蜡，其特征在于 对首先完成的整体涡轮叶轮蜡模，在叶片的叶尖部位粘接一段具有一定形状、尺寸的蜡片， 蜡片的形状、尺寸为厚度0. 5mm 3mm，宽5mm 30mm，长5mm 30mm，在完成对该整体涡轮叶轮蜡模制壳和脱蜡后，该蜡片在该整体涡轮叶轮型壳内形成一个与蜡片形状相同的 “储气囊，，壳型空腔。将高温合金在真空感应熔炼炉内重熔并浇注进壳型，形成的整体涡轮叶轮铸件的形状与图一中的蜡模相同，即圆形盘体和周围均勻分布的叶片以及叶尖部位的金属片，叶尖多余的金属片在后工序切除即可。本发明技术方案的优点是1.通过在整体涡轮叶轮型壳内形成一个“储气囊”壳型空腔结构，有效避免高温合金整体涡轮叶轮的叶片欠铸，提高铸件合格率；2.叶片尖端非金属夹杂更易进入“储气囊”壳型空腔，有利于改善铸件的夹杂情况；3.使铸件可以在相对较低的浇注温度和壳型温度下成型，提高铸件的综合性能， 同时降低壳型漏钢的危险；
图1为本发明方法中蜡片在叶片蜡模 上粘接的结构示意图
具体实施例方式以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述参见附图1所示，整体涡轮叶轮材料为铸造镍基高温合金K424。铸件最大外径为 400mm,叶片长度为IOmm 100mm，叶片进排气边最小厚度为0. 2mm 2mm。采用本发明所述防止高温合金整体涡轮叶轮的叶片欠铸的方法，该方法包括首先通过一体模压成型技术制作整体涡轮叶轮蜡模，该蜡模是由圆形盘体1和圆形盘体1周围均勻分布的叶片2构成，随后对该整体涡轮叶轮蜡模经过熔模精密铸造工艺制壳和脱蜡，其特征在于对首先完成的整体涡轮叶轮蜡模，在叶片2的叶尖部位粘接一段具有一定形状、尺寸的蜡片3，蜡片3 的形状、尺寸为厚度0. 5mm 3mm，宽5mm 30mm，长5mm 30mm，在完成对该整体涡轮叶轮蜡模制壳和脱蜡后，该蜡片3在该整体涡轮叶轮型壳内形成一个与蜡片形状相同的“储气囊”壳型空腔。具体实例1整体涡轮叶轮材料为铸造镍基高温合金K424，铸件外径为240mm，叶片长度为 26mm,叶片进排气边最小厚度为0. 6mm。在整体涡轮叶轮蜡模1的叶片2的叶尖部位粘接形状相仿的蜡片3的形状、尺寸为厚度1mm，宽10mm，长10mm。具体实例2整体涡轮叶轮材料为铸造镍基高温合金K424。铸件外径为380mm，叶片长度为 50mm,叶片进排气边最小厚度为0. 52mm。在整体涡轮叶轮蜡模1的叶片2的叶尖部位粘接形状相仿的蜡片3的形状、尺寸为厚度1mm，宽25mm，长20mm。具体实例3整体涡轮叶轮材料为铸造镍基高温合金K424。铸件外径为240mm，叶片长度为 26mm,叶片进排气边最小厚度为0. 6mm。在整体涡轮叶轮蜡模1的叶片2的叶尖部位粘接形状相仿的蜡片3的形状、尺寸为厚度2mm，宽10mm，长8mm。具体实例4整体涡轮叶轮材料为铸造镍基高温合金K424。铸件外径为380mm，叶片长度为 50mm,叶片进排气边最小厚度为0. 52mm。在整体涡轮叶轮蜡模1的叶片2的叶尖部位粘接形状相仿的蜡片3的形状、尺寸为厚度1. 5mm，宽25mm，长18mm。与现有技术相比，该“储气囊”结构可有效防止叶片部位欠铸，特别是叶身尺寸较薄的排气边欠铸。此外叶片尖端非金属夹杂更易进入“储气囊”壳型空腔，有利于改善铸件的夹杂情况。还可使铸件可以在相对较低的浇注温度和壳型温度下成型，提高铸件的综合性能，同时降低壳型漏钢的危险。实施例证明，铸件合格率提高了 2倍以上；成本下降了 50%以上。
权利要求
1. 一种防止高温合金整体涡轮叶轮的叶片欠铸的方法，该方法包括首先通过一体模压成型技术制作整体涡轮叶轮蜡模，该蜡模是由圆形盘体(1)和圆形盘体(1)周围均勻分布的叶片(2)构成，随后对该整体涡轮叶轮蜡模经过熔模精密铸造工艺制壳和脱蜡，其特征在于对首先完成的整体涡轮叶轮蜡模，在叶片(2)的叶尖部位粘接一段具有一定形状、 尺寸的蜡片(3)，蜡片(3)的形状、尺寸为厚度0. 5mm 3mm，宽5mm 30mm，长5mm 30mm， 在完成对该整体涡轮叶轮蜡模制壳和脱蜡后，该蜡片(3)在该整体涡轮叶轮型壳内形成一个与蜡片(3)形状相同的“储气囊”壳型空腔。
全文摘要
本发明是一种防止高温合金整体涡轮叶轮的叶片欠铸的方法，该方法包括首先通过一体模压成型技术制作整体涡轮叶轮蜡模，该蜡模是由圆形盘体和圆形盘体周围均匀分布的叶片构成，随后对该整体涡轮叶轮蜡模经过熔模精密铸造工艺制壳和脱蜡，其特征在于对首先完成的整体涡轮叶轮蜡模，在叶片的叶尖部位粘接一段具有一定形状、尺寸的蜡片，蜡片的形状、尺寸为厚度0.5mm～3mm，宽5mm～30mm，长5mm～30mm，在完成对该整体涡轮叶轮蜡模制壳和脱蜡后，该蜡片在该整体涡轮叶轮型壳内形成一个“储气囊”壳型空腔。与现有技术相比，该“储气囊”结构可有效防止叶片部位欠铸，特别是叶身尺寸较薄的排气边欠铸。此外叶片尖端非金属夹杂更易进入“储气囊”壳型空腔，有利于改善铸件的夹杂情况。实施例证明，铸件合格率提高了2倍以上；成本下降了50％以上。
文档编号B22C9/04GK102441642SQ20111040294
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者唐定中, 汤鑫, 肖程波, 郑亮, 韩波 申请人:中国航空工业集团公司北京航空材料研究院