专利名称：一种空心叶片陶瓷型芯高效脱除设备的制作方法
技术领域：
本发明属于高温合金空心叶片制备领域，尤其涉及一种空心叶片陶瓷型芯脱除设备。
背景技术：
高温合金铸件特别是气冷空心叶片的铸造生产过程中，普遍采用陶瓷型芯来形成其复杂内腔结构，由于追求更高的气冷效果，空心叶片的内腔结构日益复杂，使得陶瓷型芯很难用化学方法使其脱除或脱除效率非常低。现有技术中一般采用三种方法脱除氧化铝基陶瓷型芯:一是将铸件浸入200-400°C的熔融氟盐中，发生如下化学反应:A1203+6F_ = 2AlF3+30_2，由于AlF3溶解于水而脱出型芯，或加以辅助高压水进行冲洗以加快脱芯速度，但这只适用于空腔结构简单的铸件，对于复杂内腔结构，效果非常有限；二是将铸件浸入到温度为400-500°C的KOH或NaOH或两者的混合熔液中脱芯，该介质对陶瓷型芯的腐蚀速度较快，在实际生产中发现铸件会受到相当程度的腐蚀，严重时铸件彻底报废；三是采用高浓度的碱溶液并附加较高的压力或者附加超声波进行振荡等，该类工艺对铸件表面的腐蚀性比较小，但存在脱芯时间长，效率低的问题。
发明内容
本发明的目的:提供了一种陶瓷型芯脱除设备，满足生产中空心叶片陶瓷型芯高效率脱除及叶片表面低损伤需求。
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本发明的技术方案:一种空心叶片陶瓷型芯高效脱除设备，结构主要包括:高压釜1、不锈钢筐3、压力泵5、储气室6、气泡盘7、加热体8、泄压阀9、安全阀10、升降机构11 ；所述高压釜1、气泡盘7采用不锈钢材料或镍基高温合金材料制备；气泡盘7位于高压釜I最底部，加热体8位于高压釜I外侧，压力泵5和储气室6通过导气管连接于高压釜I，泄压阀9和安全阀10设置于高压釜I顶部；不锈钢筐3设置于气泡盘7上方，空心叶片2放入不锈钢筐3中，空心叶片2和不锈钢筐3浸入高压釜I中的碱溶液4，升降机构11与不锈钢筐3连接。本发明中，气泡盘7上设有孔，单位面积内孔的数量为2-10个/厘米2，孔的直径为1-5毫米；本发明中，升降机构可以采用齿轮式，也可采用链条式或皮带式；本发明中，陶瓷型芯脱除化学介质为NaOH或KOH水溶液，其浓度为20-35% ；本发明中，碱溶液的加热温度控制在160°C _280°C之间以加快反应速度；本发明中，高压釜内的压力控制在1-5个大气压；本发明中，气泡鼓入高压釜的时间为10-30分钟，然后进行泄压至常压状态，然后不断重复直至陶瓷型芯脱除完毕为止；本发明中，陶瓷型芯为二氧化硅基陶瓷型芯或氧化铝基陶瓷型芯；
本发明中，叶片脱除型芯后采用浓度为2-10%盐酸溶液进行综合，然后采用水进行清洗。本发明的有益效果在于:采用本发明的陶瓷型芯脱除设备，相对于传统方法脱除陶瓷型芯的优点为，叶片表面损伤几乎可以不考虑，同时通过向碱液中吹入大量的微小气泡，使其穿过铸件中的各种孔隙而达到陶瓷型芯较深处，大大加快了陶瓷型芯脱除速度。
图1是本发明空心叶片陶瓷型芯高效脱除设备结构示意图。图2是采用本发明的陶瓷型芯脱除设备脱除的空心叶片。
具体实施例方式图1是本发明空心叶片陶瓷型芯高效脱除设备结构示意图，其中I是高压釜、2是空心叶片、3是不锈钢筐、4是碱溶液、5是压力泵、6是储气室、7是气泡盘、8是加热体、9是泄压阀、10是安全阀、11是升降机构；通过加压方式向碱溶液4中吹入大量的微小气泡，使其穿过空心叶片2铸件中的各种孔隙而达到陶瓷型芯较深处，利用气泡对固液界面反应层的高速冲刷作用，让反应产物快速扩散到碱溶液4中，时刻保证了碱溶液4与陶瓷型芯的接触并使反应正常进行，大大加快陶瓷型芯脱除速度。实施例1:在高压釜I内配制浓度为30%的NaOH碱溶液4，利用升降机构11将铸造后的空心叶片2放置在不锈钢筐3中，叶片用陶瓷型芯为二氧化硅基陶瓷型芯，对碱溶液4进行加热，加热温度为250°C，同时，开启压力泵5，将气泡鼓入高压釜I中，鼓入的时间为30分钟，高压釜I内压力升至4个大气压时，打开泄压阀9进行泄压至常压状态，然后重复以上过程10次，陶瓷型芯脱除完毕，空心叶片2脱除型芯后采用浓度为2-10%盐酸溶液进行综合，然后采用水进行清洗，脱除陶瓷型芯的空心叶片2见图2。由图2可以看出，采用本发明的设备，得到的空心叶片2脱芯效果良好，叶片表面无损伤，脱芯时间明显缩短，只需几个小时就可以完成脱芯工作；而采用传统生产中的设备脱芯则至少需要1-2天的时间才能脱芯完毕。实施例2:在高压釜I内配制浓度为35%的KOH碱溶液4，利用升降机构11将铸造后的空心叶片2放置在不锈钢筐3中，叶片用陶瓷型芯为二氧化硅基陶瓷型芯，对碱溶液4进行加热，加热温度为170°C，同时，开启空气压力泵5，将气泡鼓入高压釜I中，鼓入的时间为25分钟，高压釜I内压力升至4个大气压实，大开泄压阀9进行泄压至常压状态，然后不断重复以上过程，直至陶瓷型芯脱除完毕为止，叶片脱除型芯后采用浓度为3%盐酸溶液进行综合，然后采用水进行清洗，最后得到脱除型芯后的铸件。实施例3:在高压釜I内配制浓度为30%的KOH碱溶液4，利用升降机构11将铸造后的空心叶片2放置在不锈钢筐3中，叶片用 陶瓷型芯为二氧化硅基陶瓷型芯，对碱溶液4进行加热，加热温度为230°C，同时，开启空气压力泵5，将气泡鼓入高压釜I中，鼓入的时间为20分钟，高压釜I内压力升至3个大气压实，大开泄压阀9进行泄压至常压状态，然后不断重复以上过程，直至陶瓷型芯脱除完毕为止，叶片脱除型芯后采用浓度为3%盐酸溶液进行综合，然后采用水进行清洗，最后得到脱除型芯后的铸件。实施例4:在高压釜内I配制浓度为35%的KOH碱溶液4，利用升降机构11将铸造后的空心叶片2放置在不锈钢筐3中，叶片用陶瓷型芯为氧化铝基陶瓷型芯，对碱溶液4进行加热，加热温度为270°C，同时，开启空气压力泵5，将气泡鼓入高压釜I中，鼓入的时间为35分钟，高压釜I内压力升至4个大气压实，大开泄压阀9进行泄压至常压状态，然后不断重复以上过程，直至陶瓷型芯脱除完毕为止，叶片脱除型芯后采用浓度为3%盐酸溶液进行综合，然后采用水进行清洗，最后得到脱除型芯后的铸件。以上4个实施例，采用本发明的设备后，都得到了良好的脱芯效果，叶片表面基本无损伤，且脱芯时间大大缩短，提高了脱芯效率2倍以上。以上所述 仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请范围；凡其他未脱离本发明所揭示的实质下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种空心叶片陶瓷型芯脱除设备，其特征在于结构主要包括高压釜(I)、不锈钢筐(3)、压力泵(5)、储气室(6)、气泡盘(7)、加热体(8)、泄压阀(9)、安全阀(10)、升降机构(11);所述气泡盘(7)位于高压釜⑴最底部；加热体⑶位于高压釜⑴外侧；压力泵(5)和储气室(6)通过导气管连接于高压釜(I);泄压阀(9)和安全阀(10)设置于高压釜(I)顶部；不锈钢筐(3)设置于气泡盘(7)上方；升降机构(11)与不锈钢筐(3)连接；使用过程中，空心叶片(2)放入不锈钢筐(3)内，并且空心叶片(2)和不锈钢筐(3)浸入高压釜(I)中的碱溶液⑷。
2.根据权利要求I所述的空心叶片陶瓷型芯脱除设备，其特征在于所述高压釜(I)、气泡盘(7)采用不锈钢材料或镍基高温合金材料制备。
3.根据权利要求I或2所述的空心叶片陶瓷型芯脱除设备，其特征在于所述气泡盘(7)上设有孔，单位面积内孔的数量为2-10个/厘米2，孔的直径为1-5毫米。
4.根据权利要求3所述的空心叶片陶瓷型芯脱除设备，其特征在于所述升降机构(II)可以采用齿轮式，也可采用链条式或皮带式。
5.根据权利要求4所述的空心叶片陶瓷型芯脱除设备的使用方法，其特征在于所述碱溶液⑷的加热温度控制在160°C _280°C之间；高压釜⑴内的压力控制在1-5个大气压；气泡鼓入高压釜(I)的时间为10-30分钟时，然后进行泄压至常压状态，不断重复直至陶瓷型芯脱除完毕为止。
全文摘要
本发明提供了一种陶瓷型芯脱除设备，结构主要包括高压釜1、不锈钢筐3、压力泵5、储气室6、气泡盘7、加热体8、泄压阀9、安全阀10、升降机构11；使用过程中通过加压方式向碱溶液4中吹入大量的微小气泡，使其穿过空心叶片2中的各种孔隙而达到陶瓷型芯较深处，利用气泡对固液界面反应层的高速冲刷作用，让反应产物快速扩散到碱溶液中，时刻保证了碱液与陶瓷型芯的接触并使反应正常进行，大大加快陶瓷型芯脱除速度。
文档编号B22D29/00GK103252477SQ20121003315
公开日2013年8月21日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者姜卫国, 楼琅洪, 韩汾汾, 王莉, 郝红全, 刘涛 申请人:中国科学院金属研究所