一种涡轮空心叶片用脱芯工装的制作方法

本发明属于高温合金精密铸造领域，涉及一种涡轮空心叶片用脱芯工装。

背景技术：

随着航空发动机涡轮前温度的不断提升，涡轮空心叶片成为高性能航空发动机的必选构件。在涡轮空心叶片的制备过程中，预制陶瓷型芯的脱芯是一道必不可少的工序。目前国内外最常用的脱芯方法是高温碱溶液法，其配套脱芯设备为高温压力脱芯釜，具体利用160℃～200℃的高浓度KOH或NaOH溶液与陶瓷型芯中的SiO₂发生化学反应，生成可溶于热水的硅酸盐络合物，从而将型芯从铸件型腔中脱出。使用脱芯釜脱芯前，需要将空心叶片手动摆放在脱芯筐内，再将脱芯筐吊装进脱芯釜内，以完成后序自动脱芯过程。目前的脱芯筐是一个金属编织筐，涡轮空心叶片在脱芯筐内无序堆放。其缺点是：第一、经常叶片磕碰、划伤等问题，引起叶片特别是单晶高温合金叶片表面再结晶，甚至导致叶片报废；第二、由于叶片无序堆放，导致复杂内腔结构空心叶片的脱芯周期长，内腔残芯率高。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种涡轮空心叶片用脱芯工装，以便防止发生叶片磕碰、划伤等问题，避免单晶高温合金叶片表面因磕碰、划伤而引起的再结晶；提高复杂结构陶瓷型芯的脱出率，降低涡轮空心叶片的残芯率。

本发明的技术解决方案是：一种涡轮空心叶片用脱芯工装，其特征在于：该工装为筛网结构，脱芯工装4由矩形或者圆形的筛底4b和围绕筛底4b的周边并与筛底4b垂直连接的筛壁4a组成，在筛壁4a上均匀分布着筛壁孔4d，筛壁孔4d的开孔率为不小于50％，在筛底4b上有一列至3列相互平行、间隔相等的长方形筛底孔4c，相邻两个筛底孔4c的间隔不小于3mm，筛底孔4c的宽度W不小于叶片1上缘板2的厚度t，筛底孔4c的长度L1大于叶片1上缘板2的长度L，每列筛底孔4c的数量不少于10个，筛壁4a的高度H1大于叶片1上缘板2的高度H至少10mm。

本发明的优点是：提供了一种涡轮空心叶片用脱芯工装，防止了发生叶片磕碰、划伤等问题，避免了单晶高温合金叶片表面因磕碰、划伤而引起的再结晶；提高了复杂结构陶瓷型芯的脱出率，降低了涡轮空心叶片的残芯率。

附图说明

图1是叶片榫头的结构示意图。

图2是本发明实施例1的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，一种涡轮空心叶片用脱芯工装，其特征在于：该工装为筛网结构，脱芯工装4由矩形或者圆形的筛底4b和围绕筛底4b的周边并与筛底4b垂直连接的筛壁4a组成，在筛壁4a上均匀分布着筛壁孔4d，筛壁孔4d的开孔率为不小于50％，在筛底4b上有一列至3列相互平行、间隔相等的长方形筛底孔4c，相邻两个筛底孔4c的间隔不小于3mm，筛底孔4c的宽度W不小于叶片1上缘板2的厚度t，筛底孔4c的长度L1大于叶片1上缘板2的长度L，每列筛底孔4c的数量不少于10个，筛壁4a的高度H1大于叶片1上缘板2的高度H至少10mm。

为了便于脱芯工装4的叠放，在脱芯工装4上设置有叠放定位装置，叠放定位装置为下述结构之一：

1、在筛壁4a的外表面上有沿周边均布的定位块4e，当筛底4b为矩形时，在筛壁4a的每个筛壁面的中部设置一个定位块4e；当筛底4b为圆形时，在筛壁4a的外圆柱面上至少有3个定位块4e；所有定位块4e的下表面共面，定位块4e的下表面低于筛底4b的下表面，定位块4e的上表面低于筛壁4a的上表面；

2、在筛壁4a的上表面上有内止口，在筛壁4a的下表面上有外止口，上述内止口的尺寸与上述外止口的尺寸相配合；

3、当筛底4b为矩形时，在筛壁4a的每个直角位置设置一个定位角块；所有定位角块的下表面共面，定位角块的下表面低于筛底4b的下表面，定位角块4e的上表面低于筛壁4a的上表面。

为了提高抗腐蚀能力，脱芯工装4由厚度不小于3mm的316L不锈钢或厚度不小于5mm的304钢制造。

本发明的工作原理是：涡轮空心叶片的摆放方式对脱芯效率有很大影响。叶片榫头开口水平放置时，有利于脱芯反应产生的固体、气体产物的排除，能及时暴露新鲜的型芯表面，增加碱液与型芯的化学反应面积，因此叶片平放的脱芯效率最快；榫头开口向上摆放次之，榫头开口向下摆放的效率最低。本发明提供的脱芯工装就是利用叶片水平摆放的原理来提高复杂结构型芯的脱出率，同时利用筛底4b上的筛底孔4c来固定叶片，避免叶片之间的磕碰、划伤等问题。具体操作过程中，将第一个叶片的缘板2超出叶身1部分卡入筛底4b的筛底孔4c中，后续叶片按照相同的方式紧挨第一个叶片水平摆放成一排；按照相同的方式摆放第二排、第三排……直至将整个脱芯工装4摆满。

实施例1

涡轮空心叶片用脱芯工装的尺寸为35cm*30cm*8cm，其示意图如图2所示。脱芯工装由矩形筛底围绕筛底的周边并与筛底垂直连接的筛壁组成，在筛壁上均匀分布着矩形的筛壁孔，筛壁孔的开孔率为50％，在筛底上有2～3列相互平行、间隔相等的长方形筛底孔，相邻两个筛底孔的间隔为5mm，筛底孔的宽度10mm，筛底孔的长度32cm，每列筛底孔的数量为18个，筛壁高度为8cm。在筛壁的每个筛壁面的中部设置一个定位块，所有定位块的下表面共面，定位块的下表面低于筛底的下表面，定位块的上表面低于筛壁的上表面；

具体操作过程中，将第一个叶片的缘板超出叶身部分卡入筛底的筛底孔中，后续叶片按照相同的方式紧挨第一个叶片水平摆放成一排；按照相同的方式摆放第二排、第三排……直至将整个脱芯工装摆满。

该方底脱芯工装适用于长度8～25cm的叶片的脱芯过程。

实施例2

涡轮空心叶片用脱芯工装的尺寸为35cm*30cm*8cm，其示意图如图2所示。脱芯工装由矩形筛底围绕筛底的周边并与筛底垂直连接的筛壁组成，在筛壁上均匀分布着矩形的筛壁孔，筛壁孔的开孔率为50％，在筛底上有2～3列相互平行、间隔相等的长方形筛底孔，相邻两个筛底孔的间隔为5mm，筛底孔的宽度10mm，筛底孔的长度32cm，每列筛底孔的数量为18个，筛壁高度为8cm。在筛壁的每个直角位置设置一个定位角块；所有定位角块的下表面共面，定位角块的下表面低于筛底的下表面，定位角块的上表面低于筛壁的上表面。

实施例3

涡轮空心叶片用脱芯工装的尺寸为Φ30cm*8cm。脱芯工装由圆形筛底围绕筛底的周边并与筛底垂直连接的筛壁组成，在筛壁上均匀分布着圆形的筛壁孔，筛壁孔的开孔率为60％，在筛底上有2列相互平行、间隔相等的长方形筛底孔，相邻两个筛底孔的间隔为5mm，筛底孔的宽度10mm，筛底孔的长度因在圆形筛底的分布位置不同而长度不同，其长度范围为5～12cm，每列筛底孔的数量为15个，筛壁高度为8cm。在筛壁的上表面上有内止口，在筛壁的下表面上有外止口，上述内止口的尺寸与上述外止口的尺寸相配合。

该方底脱芯工装适用于长度不大于5cm的小型叶片的脱芯过程。