精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋，用于解决现有精密铸造单晶涡轮叶片模型强度差的技术问题。技术方案是工艺筋共三条，所述第一条工艺筋、第二条工艺筋和第三条工艺筋均呈半框形，三条工艺筋添加在精密铸造单晶涡轮叶片模型上，其中第一条工艺筋位于叶盆一侧，第二条工艺筋及第三条工艺筋位于叶背一侧，靠近缘板左端的是第二条工艺筋，靠近缘板右端的是第三条工艺筋。位于叶盆一侧的第一条工艺筋与缘板中间部位相连，第一条工艺筋沿垂直于缘板边缘的方向延伸；浇注完成后通过机械加工将三条工艺筋、叶尖引晶段和浇注系统去除。由于增加了三条工艺筋，提高了精密铸造单晶涡轮叶片模型的强度。
【专利说明】精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工艺筋，特别是涉及一种精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋。
【背景技术】
[0002]航空发动机上的单晶涡轮叶片一般采用定向凝固技术铸造而成，在金属液凝固过程中，由于受到自身凝固速率差异和外部阻碍的影响，铸件必定会产生一定的铸造应力，在铸件铸造成型之后就成为铸件内部残余应力。针对航空发动机涡轮叶片这种具有复杂结构的薄壁件来说，残余应力过大主要会导致叶片局部结构发生变形，尺寸超差，尤其对涡轮叶片这种空心薄壁件，残余应力过大会导致局部尖角、叶根与缘板过渡处产生应力集中，降低叶片的使用寿命。另一方面，残余应力分布不均会造成叶片局部残余应力过大，特别是残余应力有可能在短期内不会造成裂纹，但在后续热加工过程或使用中会突然产生裂纹，会造成不堪设想的后果。
[0003]参考图1，文献“高温合金定向凝固界面换热系数逆向求解算法与应用，《铸造技术》2012年2月出版，第177页”公开了一种精密铸造单晶涡轮叶片模型，该模型除激冷铜盘9夕卜，各部分都由蜡制成，浇注系统I与叶片的榫头2连接，叶片末端为叶尖引晶段6，叶尖引晶段6与螺旋选晶器7相连，螺旋选晶器7下方为启晶段8，启晶段8与激冷铜盘9相连。在单晶叶片定向凝固实验中使用的为典型的模型，浇注系统通过浇道与叶片蜡模的榫头部位连接，叶片蜡模底部为叶尖引晶段，叶尖引晶段下方依次为螺旋选晶器和激冷铜盘，对该模型进行浇注后通过机械加工去掉浇注系统和叶尖引晶段即可得到单晶涡轮叶片。该传统模型中，叶片和缘板连接处存在截面突变，存在较大的应力集中，缘板处容易产生裂纹。
[0004]在铸造生产中，常常采用添加工艺筋的手段来改善薄壁件充型、排气条件，防止产生浇不足以及裂纹变形等缺陷。然而对于单晶涡轮叶片这种具有复杂结构的空心薄壁件，在精密铸造模型中尚未存在工艺筋的使用。
【发明内容】
[0005]为了克服现有精密铸造单晶涡轮叶片模型强度差的不足，本发明提供一种精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋。该工艺筋共三条，所述第一条工艺筋、第二条工艺筋和第三条工艺筋均呈半框形，三条工艺筋添加在精密铸造单晶涡轮叶片模型上，其中第一条工艺筋位于叶盆一侧，第二条工艺筋及第三条工艺筋位于叶背一侧，靠近缘板左端的是第二条工艺筋，靠近缘板右端的是第三条工艺筋。位于叶盆一侧的第一条工艺筋与缘板中间部位相连，第一条工艺筋沿垂直于缘板边缘的方向延伸；浇注完成后通过机械加工将三条工艺筋、叶尖引晶段和浇注系统去除。由于增加了三条工艺筋，提高了精密铸造单晶涡轮叶片模型的强度。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋，其特点是所述工艺筋共三条，第一条工艺筋10、第二条工艺筋11和第三条工艺筋12均呈半框形，三条工艺筋添加在精密铸造单晶涡轮叶片模型上，其中第一条工艺筋10位于叶盆5 —侧，第二条工艺筋11及第三条工艺筋12位于叶背4 一侧，靠近缘板3左端的是第二条工艺筋11，靠近缘板3右端的是第三条工艺筋12。位于叶盆5 —侧的第一条工艺筋10与缘板3中间部位相连，第一条工艺筋10沿垂直于缘板3边缘的方向延伸；位于叶背4 一侧的第二条工艺筋11与缘板3左端相连，第二条工艺筋11沿垂直于缘板3边缘的方向延伸；位于叶背4 一侧的第三条工艺筋12与缘板3右端相连，第三条工艺筋12沿垂直于缘板3边缘的方向延伸。同时，位于叶盆5 —侧的第一条工艺筋10与叶尖引晶段6中间部位相连，从该处弧线的法向引出；位于叶背4 一侧的第二条工艺筋11与叶尖引晶段6左端相连，从该处弧线的法向引出；位于叶背4 一侧的第三条工艺筋12与叶尖引晶段6右端相连，从该处弧线的法向引出。三条工艺筋均不与除缘板3和叶尖引晶段6之外的其他部位接触。
[0007]本发明的有益效果是:该工艺筋共三条，所述第一条工艺筋、第二条工艺筋和第三条工艺筋均呈半框形，三条工艺筋添加在精密铸造单晶涡轮叶片模型上，其中第一条工艺筋位于叶盆一侧，第二条工艺筋及第三条工艺筋位于叶背一侧，靠近缘板左端的是第二条工艺筋，靠近缘板右端的是第三条工艺筋。位于叶盆一侧的第一条工艺筋与缘板中间部位相连，第一条工艺筋沿垂直于缘板边缘的方向延伸；浇注完成后通过机械加工将三条工艺筋、叶尖引晶段和浇注系统去除。由于增加了三条工艺筋，提高了精密铸造单晶涡轮叶片模型的强度。
[0008]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是【背景技术】精密铸造单晶涡轮叶片模型(含浇注系统和激冷铜盘)的结构示意图。
[0010]图2是本发明精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋的结构示意图。
[0011]图3是本发明精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋的顶部视图。
[0012]图4是本发明精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋的底部视图。
[0013]图5是本发明叶盆一侧第一根工艺筋自缘板中间部位引出的结构示意图。
[0014]图6是本发明叶盆一侧第一根工艺筋自叶尖引晶段引出的结构示意图。
[0015]图7是本发明叶背一侧第二、第三根工艺筋自缘板两端部位引出的结构示意图。
[0016]图8是本发明叶背一侧第二、第三根工艺筋自叶尖引晶段引出的结构示意图。
[0017]图中，1-浇注系统，2-榫头，3-缘板，4-叶背，5-叶盆，6_叶尖弓I晶段，7_螺旋选晶器，8-启晶段，9-激冷铜盘，10-第一条工艺筋，11-第二条工艺筋，12-第三条工艺筋。
【具体实施方式】
[0018]以下实施例参照图2?8。
[0019]本发明精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋共三条，每条工艺筋呈半框形，三条工艺筋添加在原精密铸造单晶涡轮叶片模型上，其中第一条工艺筋10位于叶盆5 —侧，第二条工艺筋11及第三条工艺筋12位于叶背4 一侧，靠近缘板3左端的是第二条工艺筋11，靠近缘板3右端的是第三条工艺筋12。
[0020]位于叶盆5 —侧的第一条工艺筋10与缘板3中间部位相连，第一条工艺筋10沿垂直于缘板3边缘的方向延伸；位于叶背4 一侧的第二条工艺筋11与缘板3左端相连，工艺筋11沿垂直于缘板3边缘的方向延伸；位于叶背4 一侧的第三条工艺筋12与缘板3右端相连，工艺筋12沿垂直于缘板3边缘的方向延伸。
[0021]位于叶盆5—侧的第一条工艺筋10与叶尖引晶段6中间部位相连，从该处弧线的法向引出；位于叶背4 一侧的第二条工艺筋11与叶尖引晶段6左端相连，从该处弧线的法向引出；位于叶背4 一侧的第三条工艺筋12与叶尖引晶段6右端相连，从该处弧线的法向引出。三条工艺筋均不与除缘板3和叶尖引晶段6之外的其他部位接触。
[0022]进行生产时，将三条工艺筋蜡模添加在原精密铸造单晶涡轮叶片的蜡模上，得到新的蜡模，然后涂上耐火材料和泥浆，晾干后进行焙烧即可得到模型，然后便可进行浇注，浇注完成后通过机械加工将三条工艺筋、叶尖引晶段6和浇注系统I去除。
【权利要求】
1.一种精密铸造单晶涡轮叶片模型工艺筋，其特征在于:所述工艺筋共三条，第一条工艺筋(10)、第二条工艺筋(11)和第三条工艺筋(12)均呈半框形，三条工艺筋添加在精密铸造单晶涡轮叶片模型上，其中第一条工艺筋(10)位于叶盆(5) —侧，第二条工艺筋(11)及第三条工艺筋(12)位于叶背(4) 一侧，靠近缘板(3)左端的是第二条工艺筋(11)，靠近缘板(3)右端的是第三条工艺筋(12);位于叶盆(5) —侧的第一条工艺筋(10)与缘板(3)中间部位相连，第一条工艺筋(10)沿垂直于缘板(3)边缘的方向延伸；位于叶背(4) 一侧的第二条工艺筋(11)与缘板(3)左端相连，第二条工艺筋(11)沿垂直于缘板(3)边缘的方向延伸；位于叶背(4) 一侧的第三条工艺筋(12)与缘板(3)右端相连，第三条工艺筋(12)沿垂直于缘板(3)边缘的方向延伸；同时，位于叶盆(5) —侧的第一条工艺筋(10)与叶尖引晶段(6)中间部位相连，从该处弧线的法向引出；位于叶背(4) 一侧的第二条工艺筋(11)与叶尖引晶段(6)左端相连，从该处弧线的法向引出；位于叶背(4) 一侧的第三条工艺筋(12)与叶尖引晶段(6)右端相连，从该处弧线的法向引出；三条工艺筋均不与除缘板(3)和叶尖引晶段(6)之外的其他部位接触。
【文档编号】B22C9/22GK104368764SQ201410647291
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】卜昆, 刘洋, 邱飞, 张磊, 高斌, 张现东, 王海丞, 周世平, 张雅丹, 宋金辉, 慕文龙 申请人:西北工业大学