一种耐高温钛合金航空发动机叶片的制作方法

文档序号:15333453发布日期:2018-09-04 21:15阅读:342来源:国知局

本发明涉及航空发动机结构元件技术领域,具体的说是涉及一种耐高温钛合金航空发动机叶片。



背景技术:

航空发动机叶片是航空发动机中用以引导流体按一定方向流动,并推动转子旋转的重要部件;现有技术中,组装时需要将若干叶片呈环形环绕在转子上,并推动转子旋转的重要部件。组装时需要将若干叶片呈环形环绕在转子上,而组装时常常发生动叶片辐射线不在同一平面的现象,从而影响汽轮机的发电效率,风吹日晒后容易被发烫发热造成发动机的大负荷工作而导致发动机的整体损坏,为改善这一现状,本发明提出了一种耐高温钛合金航空发动机叶片。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温钛合金航空发动机叶片,不仅提高了工作效率,而且降低了生产成本,安装步骤简单,方便操作。

本发明解决以上技术问题的技术方案是:

一种耐高温钛合金航空发动机叶片,包括叶身、叶冠以及叶根,沿叶身边端的一侧均匀分布有通气槽,通气槽沿叶身宽度设置且逐渐变窄;叶身的顶端连接设有叶冠,叶冠的内径向面开设有可嵌合v形凸台凹槽,且叶冠的背径向面开设有配合叶冠内径向面的v形凸台,叶冠的顶端垂直向上设置有一根铆钉头,铆钉头用于与加强筋相锁紧卡扣;叶身的底端连接设有叶根,叶根连接叶身底端的一面设有圆柱形凸台,且叶身底端设有配合圆柱形凸台的凹槽,圆柱形凸台两侧设有弹簧卡设件。

本发明进一步限定的技术方案是:

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,叶身沿其长度方向由上到下厚度逐渐变厚。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,叶身顶部与底部采用截面成型设计。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:3.35-4.56%%,mn:1.45-2.33%,mo:1.25-2.87%,p:3.45-4.13%,ca:3.36-3.98%,al:2.12-4.13%,ti:5.98-6.78%,c:11-12%,o:4.16-5.66%,稀土:1.24-1.55%,其余为n和其他杂质;

稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:1.23-2.45%,zn:2.56-3.14%,cu:1.56-1.89%,mo:2.22-2.98%,pd:2.69-4.13%,ce:3.15-3.98%,sc:0.09-0.56%,la:2.78-4.16%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度600-700℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:700-750℃之间,充型速度:13-18cm/s,充型时间:60-70s;增压压力:1-1.2kpa,保压压力:0.3-0.9kpa,保压时间:750-850s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,树脂砂的粒度为2-4筛,树脂砂中的二氧化硅含量≥92%,含泥量<2%,水分<6%。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,在步骤(三)金属溶液进行浇注前向模具中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及球化剂静止22-30min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:3.35%%,mn:1.45%,mo:1.25%,p:3.45%,ca:3.36%,al:2.12%,ti:5.98%,c:11%,o:4.16%,稀土:1.24%,其余为n和其他杂质;

稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:1.23%,zn:2.56%,cu:1.56%,mo:2.22%,pd:2.69%,ce:3.15%,sc:0.09%,la:2.78%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度600℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:700℃之间,充型速度:13cm/s,充型时间:60s;增压压力:1kpa,保压压力:0.3kpa,保压时间:750s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:4.56%%,mn:2.33%,mo:2.87%,p:4.13%,ca:3.98%,al:4.13%,ti:6.78%,c:12%,o:5.66%,稀土:1.55%,其余为n和其他杂质;

稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:2.45%,zn:3.14%,cu:1.89%,mo:2.98%,pd:4.13%,ce:3.98%,sc:0.56%,la:4.16%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度700℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:750℃之间,充型速度:18cm/s,充型时间:70s;增压压力:1.2kpa,保压压力:0.9kpa,保压时间:850s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料。

前述的耐高温钛合金航空发动机叶片,钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:4.12%,mn:2.11%,mo:2.45%,p:3.89%,ca:3.76%,al:3.78%,ti:6.12%,c:11.5%,o:5.12%,稀土:1.36%,其余为n和其他杂质;

稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:2.15%,zn:2.78%,cu:1.78%,mo:2.22-2.98%,pd:3.96%,ce:3.78%,sc:0.42%,la:3.78%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度650℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:720℃之间,充型速度:15cm/s,充型时间:65s;增压压力:1.1kpa,保压压力:0.5kpa,保压时间:800s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料。

采用本发明的技术方案有益效果是:本发明中叶身边端的一侧设有通气槽,可将冲击到汽轮机叶片上的分散的高温高压蒸汽汇聚到一点,从而使蒸气的作用增强,提高了工作效率,叶冠的内径向面开设有可嵌合v形凸台凹槽,且叶冠的背径向面开设有配合叶冠内径向面的v形凸台,并且叶根连接叶身底端的一面设有圆柱形凸台,凸台上设有弹簧卡设件,加固了汽轮机动叶片各个零件间的连接,减小了报废率,各叶片呈环形环绕在转子上,叶片端部设有一加强筋,加强筋上开与叶片铆钉头对应的孔,通过叶片的铆钉头与加强筋连接固定,保证其辐射线稳定在同一平面,提高叶片运行稳定性,并且该发动机叶片为钛合金成分,其中含有少量的碳以及稀土元素,大大的增加了该叶片的耐高温性能,提高了该叶片的利用率,降低了报废率,省时省力,高效节能,减小了生产成本。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的结构示意图;

其中:1-叶身,2-叶冠,3-叶根,4-通气槽,5-铆钉头,6-加强筋,7-圆柱形凸台,8-弹簧卡设件。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种耐高温钛合金航空发动机叶片,包括叶身1、叶冠2以及叶根3,沿叶身1边端的一侧均匀分布有通气槽4,通气槽4沿叶身1宽度设置且逐渐变窄,叶身1沿其长度方向由上到下厚度逐渐变厚,叶身1顶部与底部采用截面成型设计;叶身1的顶端连接设有叶冠2,叶冠2的内径向面开设有可嵌合v形凸台凹槽,且叶冠2的背径向面开设有配合叶冠2内径向面的v形凸台,叶冠2的顶端垂直向上设置有一根铆钉头5,铆钉头5用于与加强筋6相锁紧卡扣;叶身1的底端连接设有叶根3,叶根3连接叶身1底端的一面设有圆柱形凸台7,且叶身1底端设有配合圆柱形凸台7的凹槽,圆柱形凸台7两侧设有弹簧卡设件8;

钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:3.35%%,mn:1.45%,mo:1.25%,p:3.45%,ca:3.36%,al:2.12%,ti:5.98%,c:11%,o:4.16%,稀土:1.24%,其余为n和其他杂质;

稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:1.23%,zn:2.56%,cu:1.56%,mo:2.22%,pd:2.69%,ce:3.15%,sc:0.09%,la:2.78%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度600℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:700℃之间,充型速度:13cm/s,充型时间:60s;增压压力:1kpa,保压压力:0.3kpa,保压时间:750s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料;

树脂砂的粒度为2筛,树脂砂中的二氧化硅含量≥92%,含泥量<2%,水分<6%;在步骤(三)金属溶液进行浇注前向模具中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及球化剂静止22-30min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣。

实施例2

本实施例提供一种耐高温钛合金航空发动机叶片,包括叶身1、叶冠2以及叶根3,沿叶身1边端的一侧均匀分布有通气槽4,通气槽4沿叶身1宽度设置且逐渐变窄,叶身1沿其长度方向由上到下厚度逐渐变厚,叶身1顶部与底部采用截面成型设计;叶身1的顶端连接设有叶冠2,叶冠2的内径向面开设有可嵌合v形凸台凹槽,且叶冠2的背径向面开设有配合叶冠2内径向面的v形凸台,叶冠2的顶端垂直向上设置有一根铆钉头5,铆钉头5用于与加强筋6相锁紧卡扣;叶身1的底端连接设有叶根3,叶根3连接叶身1底端的一面设有圆柱形凸台7,且叶身1底端设有配合圆柱形凸台7的凹槽,圆柱形凸台7两侧设有弹簧卡设件8;

所述的钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:4.56%%,mn:2.33%,mo:2.87%,p:4.13%,ca:3.98%,al:4.13%,ti:6.78%,c:12%,o:5.66%,稀土:1.55%,其余为n和其他杂质;

所述的稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:2.45%,zn:3.14%,cu:1.89%,mo:2.98%,pd:4.13%,ce:3.98%,sc:0.56%,la:4.16%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度700℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:750℃之间,充型速度:18cm/s,充型时间:70s;增压压力:1.2kpa,保压压力:0.9kpa,保压时间:850s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料;

树脂砂的粒度为4筛,树脂砂中的二氧化硅含量≥92%,含泥量<2%,水分<6%;在步骤(三)金属溶液进行浇注前向模具中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及球化剂静止30min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣。

实施例3

本实施例提供一种耐高温钛合金航空发动机叶片,包括叶身1、叶冠2以及叶根3,沿叶身1边端的一侧均匀分布有通气槽4,通气槽4沿叶身1宽度设置且逐渐变窄,叶身1沿其长度方向由上到下厚度逐渐变厚,叶身1顶部与底部采用截面成型设计;叶身1的顶端连接设有叶冠2,叶冠2的内径向面开设有可嵌合v形凸台凹槽,且叶冠2的背径向面开设有配合叶冠2内径向面的v形凸台,叶冠2的顶端垂直向上设置有一根铆钉头5,铆钉头5用于与加强筋6相锁紧卡扣;叶身1的底端连接设有叶根3,叶根3连接叶身1底端的一面设有圆柱形凸台7,且叶身1底端设有配合圆柱形凸台7的凹槽,圆柱形凸台7两侧设有弹簧卡设件8;

钛合金航工发动机叶片整体采用钛合金材质,其重量百分比为:si:4.12%,mn:2.11%,mo:2.45%,p:3.89%,ca:3.76%,al:3.78%,ti:6.12%,c:11.5%,o:5.12%,稀土:1.36%,其余为n和其他杂质;

稀土为镧系稀土,按重量百分比包含以下组分:ni:2.15%,zn:2.78%,cu:1.78%,mo:2.22-2.98%,pd:3.96%,ce:3.78%,sc:0.42%,la:3.78%,余量为pm;

(一)制芯:利用树脂砂根据叶片形状制出砂芯;然后在制得的砂芯表面刷专用耐火涂料并做点燃处理;最后将砂芯送入干燥箱,固化温度650℃;

(二)合模:首先将一对金属外模前后合模并放置在底座上,使得金属外模内的直浇道底部与底座上浇口对应,该金属外模内设置有直浇道、横浇道和內浇口;然后将砂芯放置在金属外模内,该砂芯与金属外模配合形成四个沿砂芯外侧壁轴向依次分布的铸型型腔,最后合上模盖;

(三)浇注:将步骤(二)中合模后的模具放置到铸铁坩埚熔炉上进行低压浇注,浇注温度:720℃之间,充型速度:15cm/s,充型时间:65s;增压压力:1.1kpa,保压压力:0.5kpa,保压时间:800s;卸压时须缓慢地进行,切勿不能快速卸压;

(四)开箱清理:自然冷却2小时后开箱,开箱时依次打开模盖、金属外模,然后打碎砂芯,取出叶片毛坯并清理合模处的废边;

(五)割除浇口:机架工割除叶片毛坯的浇口处的废料;

树脂砂的粒度为3筛,树脂砂中的二氧化硅含量≥92%,含泥量<2%,水分<6%;在步骤(三)金属溶液进行浇注前向模具中依次加入以钡为主、镧为辅的预处理剂及球化剂静止26min后再金属溶液的表面上撒布珍珠岩造渣以净化金属溶液并立刻扒渣。

除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。

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