一种闭式叶轮蜡模制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密铸造技术领域，尤其是一种用于发动机的闭式叶轮的制造方法，特别涉及一种闭式叶轮蜡模制造方法。
【背景技术】
[0002]闭式叶轮，即具有型面复杂的封闭式气流通道的叶轮，因其具有减少叶轮叶尖气流损失，提高效率的特点，在燃气涡轮发动机的向心涡轮和离心压气机、活塞式发动机所用的进气增压器，离心式压缩机中得到越来越广泛应用。闭式叶轮的工作转速极高(20000r/min-40000r/min，甚至更高)，需要在承受强大的离心载荷等机械力和复杂的气动力的情况下，实现燃气的膨胀做功或者将空气压缩至设计压力，因此其通常采用精密铸造方式制造，且在零件毛坯制造过程中需严格保证铸造质量，不允许影响强度的铸造缺陷存在；同时要精确控制其流道面的尺寸在设计公差范围内。
[0003]图1为一种闭式叶轮的结构示意图，图2a为图1的A向投影示意图，图2b为图2a的剖视结构示意图，参见图l_2b所示，该闭式叶轮I由转轴11、轮盘12、外罩13(也称叶冠)以及连接所述轮盘12和所述外罩13的多个叶片14组成。所述外罩13的作用是可更好地分割每个叶片14两侧的气流通道15，也即是使所述气流通道15成为封闭式气流通道，从而减少所述叶片14的叶尖的气流损失，提高效率。所述外罩13的内表面131 (也称闭式转子的外流道面)和所述叶片14顶面相连，因此是以转动轴线为中心的回转面；所述外罩13的外表面132需要与机匣以小间隙配合，故同样为以转动轴线为中心的回转面。
[0004]图3为用于制造图1所示的闭式叶轮的毛坯件的结构示意图，参见图3所示，用于制造闭式叶轮I的毛坯件2具有多个封闭通道21 (与前述气流通道15的形状及尺寸一致)，其主要制造过程为:使用可熔(溶)材料制造熔模，熔模的形状及尺寸反映了所述闭式叶轮毛坯件2的形状及尺寸(也即是熔模的形状及尺寸与所述闭式叶轮毛坯件2的形状及尺寸一致)，熔模也称作蜡模；在蜡模的表面上涂料、撒砂、硬化、干燥，反复多次涂料、撒砂、硬化、干燥，制成模壳；熔出蜡模、清理模壳；高温焙烧模壳；浇入金属熔液；金属熔液冷却、凝固；去除模壳、浇帽口等多余物后即可获得毛坯。图4为现有的用于制造图3的毛坯件的整体式蜡模的结构示意图，图5a为图4的B向投影示意图，图5b为图5a的C-C旋转剖视结构示意图，参见图4-5b所示，现有的制造工艺中所用到的蜡模3为整体式结构，主要由蜡模主体31 (对应毛坯件2的形状及尺寸)，为了改善铸造性而附加的平衡通道32和附加的用于灌注金属熔液的浇口 33。其中平衡通道32的形状、数量、大小和位置的选取取决于具体工艺规范。在对所述整体式蜡模3的表面上涂料、散沙时，由于蜡模主体31中存在封闭的、细长的、弯扭的个不规则空腔310(与前述封闭通道21的形状及尺寸一致)，对这些空腔310的涂料、撒砂操作困难，因此这些空腔310的内表面的涂料、撒砂质量差，进而会造成制成的模壳表面质量差，从而强度存在缺陷。最终会导致铸造出的毛坯件的气流通道型面尺寸偏差大，表面质量差，经常出现麻点、胀包、凹坑等缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种闭式叶轮蜡模制造方法，以减少或避免前面所提到的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出了一种闭式叶轮蜡模制造方法。其用于制备用于精密铸造的闭式叶轮蜡模，其包括如下步骤:
[0007]步骤A，将所述闭式叶轮蜡模分为三部分分别进行制造，包括浇口蜡模、内部蜡模和外罩蜡模，所述浇口蜡模包括一个第一凹陷部，所述内部蜡模设置有第一中心杆，所述第一中心杆设置有一个与所述第一凹陷部对应的第一凸出部，一个中空通孔以及一个盘体部，所述盘体部设置有多个蜡模叶片，所述蜡模叶片组成半封闭的开放流道，所述外罩蜡模包括用于与所述第一中心杆对接的第二中心杆，所述第二中心杆连接有多个通道模体，所述通道模体连接有一个用于封闭所述开放流道的罩体；
[0008]步骤B，在所述内部蜡模上制成填充所述开放流道的通道模壳；
[0009]步骤C，将步骤A中的所述浇口蜡模和所述外罩蜡模与所述内部蜡模粘接，使所述罩体与所述开放流道固定连接，并保障所述罩体与所述开放流道形成的封闭腔体内填满步骤B中的通道模壳，完成所述闭式叶轮蜡模的制造。
[0010]优选地，在步骤B中，使用一个托架和一个顶盖对所述内部蜡模进行支撑以及型面保护，所述托架包括一个支撑盘和一个中心螺纹杆，所述顶盖包括多个用于保护所述蜡模叶片顶面的保护片。
[0011]优选地，在步骤B制备所述通道模壳的过程中，进一步使用整形片对所述开放流道进行整形，所述整形片设置有与所述开放流道底面的型面一致的片体以及一个与所述片体连接的提手部。
[0012]优选地，所述保护片端部固定连接有连接环。
[0013]优选地，所述保护片和所述连接环的厚度为3_5mm。
[0014]优选地，所述片体厚度为3_5mm。
[0015]优选地，在步骤C中，所述外罩蜡模与所述内部蜡模粘接后，在被封闭的所述开放流道的两端，所述蜡模叶片的露出部粘结有弧形的加强蜡片。
[0016]优选地，加强蜡片的厚度为l_3mm。
[0017]优选地，所述第一凹陷部的厚度hi为所述第一凸出部直径dl的1/3至1/5。
[0018]优选地，所述顶盖设置有与所述保护片固定连接的导向片。
[0019]本发明所提供的闭式叶轮蜡模制造方法，将现有整体式蜡模的结构进行拆分优化，分为三部分制造，从而可使得封闭的气流通道在制造过程中先保持半封闭状态，这样既可先制成对应封闭的气流通道的模壳，然后再将分体结构组合为一个整体，继续制作外部型面的模壳，这样就可确保用于形成封闭的气流通道的模壳的质量。
【附图说明】
[0020]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0021]图1为一种闭式叶轮的结构示意图；
[0022]图2a为图1的A向投影示意图；
[0023]图2b为图2a的剖视结构示意图；
[0024]图3为用于制造图1所示的闭式叶轮的毛坯件的结构示意图；
[0025]图4为现有的用于制造图3的毛坯件的整体式蜡模的结构示意图；
[0026]图5a为图4的B向投影示意图；
[0027]图5b为图5a的C_C旋转剖视结构示意图；
[0028]图6a为根据本发明的一个具体实施例的一种闭式叶轮蜡模制造方法的浇口蜡模的剖视结构示意图；
[0029]图6b为图6a的浇口蜡模的左视投影示意图；
[0030]图7a为与图6a对应的内部蜡模的结构示意图；
[0031]图7b为图7a的Cl-Cl剖视结构示意图；
[0032]图8a为与图7a对应的外罩蜡模的结构示意图；
[0033]图8b为图8a的C2-C2剖视结构示意图；
[0034]图9a为根据本发明的一个具体实施例的一种闭式叶轮蜡模制造方法的顶盖的结构示意图；
[0035]图9b为图9a的C3-C3剖视结构示意图；
[0036]图10为与图9a对应的整形片的结构示意图；
[0037]图1la为图7a的内部蜡模的通道模壳的制造原理示意图；
[0038]图1lb为图1la的C4-C4旋转剖视结构示意图；
[0039]图12a为图6a的浇口蜡模、图7a的内部蜡模以及图8a的外罩蜡模的总装结构示意图；
[0040]图12b为图12a的D处放大示意图；
[0041]图12c为图12a的C5-C5旋转剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。其中，相同的部件采用相同的标号。
[0043]正如【背景技术】部分所述，现有的制造工艺中，为了精密铸造闭式叶轮，通常先制成一个整体式蜡模，然后在通过该整体式蜡模进行模壳制造，因而导致铸造出的毛坯件的气流通道型面尺寸偏差大，表面质量差，经常出现麻点、胀包、凹坑等缺陷。本发明提供了一种闭式叶轮蜡模制造方法来解决现有技术的缺陷。
[0044]图6a为根据本发明的一个具体实施例的一种闭式叶轮蜡模制造方法的浇口蜡模的剖视结构示意图；图6b为图6a的浇口蜡模的左视投影示意图；图7a为与图6a对应的内部蜡模的结构示意图；图7b为图7a的Cl-Cl剖视结构示意图；图8a为与图7a对应的外罩蜡模的结构示意图；图813为图8a的C2-C2剖视结构示意图；图12a为图6a的浇口蜡模、图7a的内部蜡模以及图8a的外罩蜡模的总装结构示意图；图12b为图12a的D处放大示意图；图12c为图12a的C5-C5旋转剖视结构示意图。参见图6a_8b、12a、12c所示，本发明提出的一种闭式叶轮蜡模制造方法。其用于制备用于精密铸造的闭式叶轮蜡模4，其包括如下步骤:
[0045]步骤A，将所述闭式叶轮蜡模4分为三部分分别进行制造，包括浇口蜡模41、内部蜡模42和外罩蜡模43，所述浇口蜡模41包括一个第一凹陷部411，所述内部蜡模42设置有第一中心杆421，所述第一中心杆421设置有一个与所述第一凹陷部411对应的第一凸出部422，一个中空通孔423以及一个盘体部424，所述盘体部424设置有多个蜡模叶片425，所述蜡模叶片425组成半封闭的开放流道426，所述外罩蜡模43包括用于与所述第一中心杆421对接的第二中心杆431，所述第二中心杆431连接有多个通道模体432，所述通道模体432连接有一个用于封闭所述开放流道426的罩体433 ;
[0046]步骤B，在所述内部錯模42上制成填充所述开放流道426的通道模壳44 ；
[0047]步骤C，将步骤A中的所述浇口蜡模41和所述外罩蜡模43与所述内部蜡模42粘接，使所述罩体433与所述开放流道426固定连接，并保障所述罩体433与所述开放流道426形成的封闭腔体内填满步骤B中的通道模壳44，完成所述闭式叶轮蜡模4的制造。
[0048]图1为一种闭式叶轮的结构示意图，图2a为图1的A向投影示意图，图2b为图2a的剖视结构示意图，图4为现有的用于制造图3的毛坯件的整体式蜡模的结构示意图；图5a为图4的B向投影示意图；图5b为图