本发明属于空心涡轮叶片陶瓷型芯快速脱除技术领域，具体涉及一种可提高陶瓷型芯脱芯效率的方法及设备，适用于具有复杂内腔结构的空心涡轮叶片氧化铝基陶瓷型芯的快速脱除。
背景技术：
现代航空发动机及燃气轮机均采用空心涡轮叶片，涡轮叶片工作温度极高，必须靠优化内部冷却流道来满足工作温度要求，所以空心涡轮叶片内部的冷却通道越来越复杂。为成形叶片内部复杂结构冷却通道，需要制造和使用具有对应复杂结构的陶瓷型芯。目前，陶瓷型芯材料主要为氧化铝和氧化硅，与氧化硅基型芯相比，氧化铝基陶瓷型芯具有更高的抗高温蠕变性，并且不与高温金属液发生反应，因此在新一代高温合金叶片铸造过程中得到广泛应用。
目前，针对氧化铝基陶瓷型芯的主流脱芯方法为常压碱煮脱芯。但是，由于氧化铝的化学稳定性极高，常压碱煮条件下脱芯速率较慢。高温高压脱芯是提高型芯脱除速率的一种有效方法，但是在高温高压情况下脱芯反应产物常会附着在型芯表面阻碍脱芯反应的进一步进行。因此，研究能自动清除脱芯反应产物的高温高压脱芯方法及设备具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供了一种能提高陶瓷型芯脱芯效率的方法及设备。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
一种可提高陶瓷型芯脱芯效率的设备，包括承压腔、碱液腔和清水腔；其中，
承压腔内设置有用于放置空心涡轮叶片的反应腔，碱液腔和清水腔均设置在承压腔的顶部，碱液腔与反应腔相连通，用于提供和抽取反应腔中的脱芯液，清水腔与反应腔相连通，用于提供和抽取反应腔中的清水；承压腔外还设置有与其相连通的稳压气泵。
本发明进一步的改进在于，脱芯液为碱液，其质量浓度范围为50％～70％。
本发明进一步的改进在于，碱液由koh溶于水配制而成。
本发明进一步的改进在于，空心涡轮叶片内的型芯为氧化铝基陶瓷型芯，空心涡轮叶片的尺寸为50mm～250mm。
本发明进一步的改进在于，还包括真空气泵，其通过电磁换向阀分别与碱液腔和清水腔相连通。
本发明进一步的改进在于，碱液腔与反应腔相连通的管道上设置有碱液腔电磁阀，清水腔与反应腔相连通的管道上设置有清水腔电磁阀。
本发明进一步的改进在于，承压腔的侧壁上还设置有放气电磁阀。
本发明进一步的改进在于，反应腔、碱液腔和清水腔及三个腔体之间连接的管道均由耐碱液腐蚀性强的蒙耐尔合金制成，以保证三者在高温高浓度碱液工况下的工作寿命。
本发明进一步的改进在于，反应腔的底部设置有与碱液腔和清水腔下部的管道相配合的凹槽。
一种可提高陶瓷型芯脱芯效率的方法，该方法基于上述一种可提高陶瓷型芯脱芯效率的设备，包括以下步骤：
1)首先将脱芯液通入到反应腔中并加热到指定温度范围，将承压腔内的压力维持在指定范围内；
2)脱芯液和空心涡轮叶片的型芯反应一段时间后，对承压腔进行泄压，将脱芯液抽出并通入清水，清水沸腾，冲刷型芯表面的脱芯反应产物；
3)将清水抽出，将碱液通入反应腔中，并再次将承压腔内压力升高至指定范围内；
4)重复上述步骤直至空心涡轮叶片的型芯脱除干净。
本发明具有如下的优点：
本发明提供的一种可提高陶瓷型芯脱芯效率的设备，能够实现型芯的快速脱除，这是因为本发明通过自动交替通入高温碱液和清水，靠高温碱液提高型芯溶失速率，靠清水的沸腾力清除附着在型芯表面的脱芯产物，消除脱芯产物覆盖导致的反应速率降低的现象。本发明可缩短传统高温高压法脱芯过程中的无用功时间，提高脱芯工作的效率，这是因为本发明免去了常规高温高压脱芯法中反应一段时间后需将叶片取出以清理脱芯产物的工作。本发明可提高设备运行的安全性，这是因为传统高温高压脱芯过程中反应腔内侧承受较高压力，同时反应腔受碱液腐蚀，当反应腔内壁在长期腐蚀过程中产生缺陷后其安全性降低；而本发明采用承压腔与反应腔分离的设计方案，承压腔仅内壁承受压力但不接触碱液，因而不会因腐蚀产生缺陷，因此承压腔安全性得到保证；而反应腔即使因接触碱液受损，但由于其双侧受压平衡，消除了常规高温高压脱芯设备中因反应腔内部单侧受压导致的潜在的反应腔体爆炸等安全隐患。
进一步，本发明的脱芯液采用高温高浓度的碱液，能实现碱液与型芯快速反应，这是因为高温高浓度情况下碱液与型芯反应速度较快。
进一步，本发明主要解决氧化铝基陶瓷型芯的脱除问题，这是因为氧化铝型芯化学稳定性高，脱除困难。
进一步，本发明可实现碱液与清水周期性交替通入反应腔中，交替间隔及相应动作可由外接控制器、相应电磁阀及真空气泵配合完成。
进一步，本发明中承压腔设置有放气电磁阀，其自动开闭动作由外接控制器进行控制，与碱液及清水通入的周期相对应，以保证流通顺利，并与稳压气泵配合保证脱芯反应时系统内的压力。
进一步，本发明中的反应腔、清水腔及碱液腔均采用蒙乃尔合金材料制造，可保证三者在高温高浓度碱液工况下的工作寿命，这是因为蒙乃尔合金具有较强的耐高温和耐碱液腐蚀能力。
进一步，本发明可在碱液-清水交替循环过程中较为彻底地抽吸碱液或者清水，这是因为反应腔的底部开设有与清水腔及碱液腔下部管道相配合的凹槽，保证抽吸后期碱液或者清水汇集至凹槽位置，从而实现碱液或清水被较为彻底地抽吸干净。
本发明提供的一种可提高陶瓷型芯脱芯效率的方法，先将待脱芯叶片放置在反应腔中，并将碱液腔中的碱液通入反应腔中，接下来通过包裹在反应腔外部的加热炉丝对整个系统进行加热，到达指定温度后，靠外接的稳压气泵调节系统内的压力，使压力保持在指定范围内，此时脱芯反应开始进行。反应一段时间后，将放气电磁阀打开以对系统进行泄压，并通过真空气泵及相应电磁阀联动将碱液吸回到碱液腔内，然后将清水通入到反应腔中，此时清水处于沸腾状态，靠其沸腾力冲刷型芯表面的脱芯反应产物，以使新的型芯表面暴露出来。然后将清水吸回到清水腔并再次通入碱液，循环上述步骤数次直至陶瓷型芯脱除干净。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、电磁换向阀；2、真空气泵；3、碱液腔；4、碱液腔电磁阀；5、放气电磁阀；6、承压腔；7、稳压气泵；8、反应腔；9、清水腔电磁阀；10、清水腔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例：
如图1所示，本发明提出的一种能提高陶瓷型芯脱芯效率的方法及设备，其中设备包括：电磁换向阀1、真空气泵2、碱液腔3、碱液腔电磁阀4、放气电磁阀5、承压腔6、稳压气泵7、反应腔8、清水腔电磁阀9和清水腔10，具体结构如下：
1)承压容器为承压腔6，腔体设置有放气口及放气电磁阀5，顶部开盖可取放叶片；承压腔6与稳压气泵7连通。
2)反应腔8置于承压腔6内，反应腔8底部有两处凹槽分别与清水腔10和碱液腔3下的管道相配合，用于把反应腔8内的液体尽量吸干净，反应腔8外设置有加热炉丝对反应腔8进行加热。
3)在承压腔6上面设置清水腔10和碱液腔3，两个腔体底部均有管道通入反应腔8底部对应的凹槽内，两条管道上分别设置有碱液腔电磁阀4和清水腔电磁阀9；清水腔10和碱液腔3上部与真空气泵2连接，用于抽取各自腔体中的液体。
工作时，先将待脱芯叶片放置在反应腔中，并将碱液腔中的碱液通入反应腔中，接下来通过包裹在反应腔外部的加热炉丝对整个系统进行加热，到达指定温度后，靠外接的稳压气泵调节系统内的压力，使压力保持在指定范围内，此时脱芯反应开始进行。反应一段时间后，将放气电磁阀打开以对系统进行泄压，并通过真空气泵及相应电磁阀联动将碱液吸回到碱液腔内，然后将清水通入到反应腔中，此时清水处于沸腾状态，靠其沸腾力冲刷型芯表面的脱芯反应产物，以使新的型芯表面暴露出来。然后将清水吸回到清水腔并再次通入碱液，循环上述步骤数次直至陶瓷型芯脱除干净。
以下是一个具体的实施例。
1)将待脱芯的某型号叶片放置入反应腔8中，在清水腔10和碱液腔3中分别注入清水和70％质量浓度的强碱液，然后使设备密封。
2)打开碱液腔电磁阀4，调整电磁换向阀1，使碱液腔3中的碱液通入反应腔8中，打开加热及稳压气泵7，使系统内压力保持在3±0.5mpa范围内。
3)待系统内温度升到380℃后，开始保温，反应3小时后，关闭稳压气泵7并打开放气电磁阀5对系统进行泄压，然后由真空气泵2将反应腔8内的碱液全部吸回碱液腔3内；接下来关闭碱液腔电磁阀4，同时使电磁换向阀1换向，打开清水腔电磁阀9，使清水通入反应腔8中，此时清水会剧烈沸腾，沸腾力可将陶瓷型芯表面覆盖的脱芯反应产物冲刷干净；10分钟后将清水吸回到清水腔10中，关闭清水腔电磁阀9，然后使电磁换向阀1换向，打开碱液腔电磁阀4使碱液再次通入反应腔8中，关闭放气电磁阀5并打开稳压气泵7使系统内压力再次回到指定压力范围并保持恒定，脱芯反应继续进行。
4)重复上述步骤，直至陶瓷型芯全部脱除干净，对系统泄压，降温，然后取出叶片即可。