一种带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法与流程

1.本技术属于铸造技术研究领域，特别涉及一种带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法。


背景技术：

2.航空发动机涡轮叶片尺寸控制是制约其铸造合格率的关键因素，尤其是带冠涡轮叶片在生产过程中极易发生扭转、弯曲变形，导致尺寸合格率波动较大，在铸造过程中，带冠涡轮叶片的防变形控制成为其铸造质量提升的瓶颈技术之一。


技术实现要素：

3.为了解决所述现有技术的不足，本技术提供了一种带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法，所述榫头端补缩块为弯头形状，所述榫头端补缩块一端与所述叶片主体蜡模相连，另一端设有第一连接面，所述第一连接面背对所述叶片主体蜡模设置；所述叶冠端补缩块一端与所述叶片主体蜡模相连，另一端设有第二连接面，所述第一连接面背对所述叶片主体蜡模设置；所述第一连接面与所述第二连接面共面，可防止在铸造过程中，叶片蜡模发生变形，进而防止铸造的带冠涡轮叶片发生变形，提高带冠涡轮叶片的良品率。
4.本技术提供一种带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法，所述方法包括：根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片蜡模，其中所述叶片蜡模包括叶片主体蜡模、榫头端补缩块和叶冠端补缩块，所述叶片主体蜡模、所述榫头端补缩块以及所述叶冠端补缩块一体成型，所述榫头端补缩块为弯头形状，所述榫头端补缩块一端与所述叶片主体蜡模相连，另一端设有第一连接面，所述第一连接面背对所述叶片主体蜡模设置；所述叶冠端补缩块一端与所述叶片主体蜡模相连，另一端设有第二连接面，所述第一连接面背对所述叶片主体蜡模设置；所述第一连接面与所述第二连接面共面。
5.进一步地，在所述叶片蜡模上选定两处受力点，根据叶片蜡模的形状以及所述受力点的位置制作形迹盘，将所述叶片蜡模放置在所述形迹盘。
6.进一步地，在所述叶片蜡模上选定第一受力点和第二受力点，所述第一受力点位于所述第二连接面，所述第二受力点位于所述榫头端补缩块上靠近榫头的位置。
7.进一步地，所述第一连接槽内设有第三连接面，所述第二连接槽内设有第四连接面，所述第三连接面与所述第四连接面共面；分别将所述第一连接面与所述第三连接面粘接，所述第二连接面与所述第四连接面粘接。
8.进一步地，所述将所述第一连接面与所述第三连接面粘接，所述第二连接面与所述第四连接面粘接，包括：分别将所述第一连接面放置在第一连接槽内，所述第二连接面放置在第二连接槽内，以分别让所述第一连接面与所述第三连接面接触，所述第二连接面与所述第四连接面接触；将液态蜡滴在所述第一连接面与所述第三连接面之间，以实现所述第一连接面与
所述第三连接面粘接；以及将液态蜡滴在所述第二连接面与所述第四连接面之间，以实现所述第二连接面与所述第四连接面粘接。
9.进一步地，所述的带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法还包括：根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片浇注系统蜡模，其中所述叶片浇注系统蜡模包括主浇道、第一浇道、第二浇道和固定件，所述第一浇道的悬臂端和所述第二浇道的悬臂端通过固定件相连；所述主浇道、所述第一浇道、所述第二浇道和所述固定件一体成型；将所述叶片蜡模与所述叶片浇注系统蜡模连接以获得组合蜡模，其中所述榫头端补缩块与所述第一浇道相连，所述叶冠端补缩块与所述第二浇道相连；根据所述组合蜡模制备型壳；将熔融的金属浇注到所述型壳，得到第一铸件，对所述第一铸件进行切割得到带冠涡轮叶片铸件。
10.进一步地，所述固定件为陶瓷棒。
11.进一步地，所述第一浇道设有第一连接槽，所述第二浇道设有第二连接槽，所述将所述叶片蜡模与所述叶片浇注系统蜡模连接以获得组合蜡模，其中所述榫头端补缩块与所述第一浇道相连，所述叶冠端补缩块与所述第二浇道相连，包括：将所述榫头端补缩块放置在所述第一连接槽内，所述叶冠端补缩块放置在所述第二连接槽内；通过液态蜡分别将所述榫头端补缩块与所述第一连接槽粘接，将所述叶冠端补缩块与所述第二连接槽粘接，以获得所述组合蜡模。
12.进一步地，所述第一连接槽的形状与所述第二连接槽的形状不相同，所述榫头端补缩块形状与所述第一连接槽形状相适配，所述叶冠端补缩块与所述第二连接槽形状相适配。
13.进一步地，所述第一连接槽的形状为椭圆，所述第二连接槽形状为圆。
14.进一步地，将所述榫头端补缩块放置在所述第一连接槽内时，所述榫头端补缩块周侧与所述第一连接槽的间隙为0.5-2mm；将所述叶冠端补缩块放置在所述第二连接槽内时，所述叶冠端补缩块周侧与所述第二连接槽的间隙为0.5-2mm。
15.与现有技术相比，本技术的有益效果是：根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片蜡模，其中所述叶片蜡模包括叶片主体蜡模、榫头端补缩块和叶冠端补缩块，所述叶片主体蜡模、所述榫头端补缩块以及所述叶冠端补缩块一体成型，所述榫头端补缩块为弯头形状，所述榫头端补缩块一端与所述叶片主体蜡模相连，另一端设有第一连接面，所述第一连接面背对所述叶片主体蜡模设置；所述叶冠端补缩块一端与所述叶片主体蜡模相连，另一端设有第二连接面，所述第一连接面背对所述叶片主体蜡模设置；所述第一连接面与所述第二连接面共面。所述第一连接面与所述第二连接面共面，可使叶片蜡模竖立在叶片浇注系统蜡模上， 可防止叶片蜡模发生变形，进而防止铸造的带冠涡轮叶片发生变形，提高带冠涡轮叶片的良品率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术中叶片蜡模的结构示意图；图2为本技术中叶片浇注系统蜡模的结构示意图；图3为本技术中所述叶片蜡模与所述叶片浇注系统蜡模连接的结构示意图；图4为本技术中所述形迹盘的结构示意图；图5为本技术中所述叶片蜡模放置在所述形迹盘时的结构示意图；图6为本技术中所述叶片蜡模放置在所述形迹盘时的局部结构示意图。
18.附图符号说明：1、叶片蜡模；11、叶片主体蜡模；12、榫头端补缩块；121、第一连接面；13、叶冠端补缩块；131、第二连接面；14、榫头；2、叶片浇注系统蜡模；21、主浇道；22、第一浇道；221、第一浇道的悬臂端；222、第一连接槽；23、第二浇道；231、第二浇道的悬臂端；232、第二连接槽；24、固定件；3、形迹盘；31、支撑部。
具体实施方式
19.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.航空发动机带冠涡轮叶片尺寸控制是提高铸造合格率的关键因素，带冠涡轮叶片的防变形控制成为其铸造质量提升的瓶颈技术之一。特别是细长实心薄壁带冠涡轮叶片在生产过程中极易发生扭转、弯曲变形，导致尺寸合格率波动较大，防变形控制在铸造过程中显得尤为重要。本技术针对带冠涡轮叶片在铸造过程发生变形的情况，提出一种带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法，通过在叶片浇注系统蜡模2上设置固定件24，防止在铸造过程中，叶片浇注系统蜡模2发生变形，进而防止铸造的带冠涡轮叶片发生变形，提高带冠涡轮叶片的良品率。
21.下面结合附图，详细说明本技术的各种非限制性实施方式。
22.本实施例中带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法，所述方法包括：s01：根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片蜡模1，其中，如附图1所示，所述叶片蜡模1包括叶片主体蜡模11、榫头端补缩块12和叶冠端补缩块13，所述叶片主体蜡模11、所述榫头端补缩块12以及所述叶冠端补缩块13一体成型。在本实施例中，所述榫头端补缩块12为弯头形状，所述榫头端补缩块12一端与所述叶片主体蜡模11相连，另一端设有第一连接面121，所述第一连接面121背对所述叶片主体蜡模11设置，具体地，榫头端补缩块12先沿带冠涡轮叶片的榫头14底端方向延伸并最终以90
°
拐向叶片排气边方向延伸；所述叶冠端补缩块13一端与所述叶片主体蜡模11相连，另一端设有第二连接面131，所述第一连接面121背对所述叶片主体蜡模11设置，所述叶冠端补缩块13沿排气边方向延伸；所述第一连接面121与所述第二连接面131共面，可使叶片蜡模1竖立在叶片浇注系统蜡模2上。
23.根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作蜡模模具，所述蜡模模具压制所述叶片蜡模1，所述叶片主体蜡模11的形状和尺寸与所述带冠涡轮叶片的形状和尺寸一样。
24.进一步地，所述根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片蜡模1，包括：可以获取带冠涡轮叶片的尺寸数据；然后，根据所述尺寸数据制作所述叶片蜡模1；再然后，在所述叶片蜡模1上选定至少两处受力点；紧接着，根据叶片蜡模1的形状以及所述受力点的位置制作形迹盘3；再紧接着，将所述叶片蜡模1放置在所述形迹盘3。
25.在叶片蜡模1制作完成后，需要将叶片蜡模1放置在形迹盘3，便于工序流转，形迹盘3包括多个摆放形迹，一个摆放形迹放置一个叶片蜡模1。为了叶片蜡模1在在形迹盘3摆放时，不因重力的作用下发生变形，需要在所述叶片蜡模1上选定至少两处受力点，根据受力点设计形迹盘3，使形迹盘3有能够支撑受力点的支撑部31，支撑点支撑受力点，防止叶片蜡模1放置在所述形迹盘3上因重力的作用而发生变形。
26.进一步地，在所述叶片蜡模1上选定第一受力点和第二受力点，所述第一受力点位于所述第二连接面131，所述第二受力点位于所述榫头端补缩块12上靠近榫头14的位置，即所述第二受力点位于所述榫头端补缩块12与所述叶冠端补缩块13之间。所述榫头端补缩块12与所述叶冠端补缩块13之间的叶片主体蜡模11长度较长，如果没有设计受力点，叶片主体蜡模11长时间悬空，容易造成叶片主体蜡模11下塌而变形，在所述榫头端补缩块12与所述叶冠端补缩块13之间设置第二受力点，防止叶片主体蜡模11变形，进而保证铸造的带冠涡轮叶片的尺寸精度，提高带冠涡轮叶片的良品率。
27.进一步地，所述第一连接槽222内设有第三连接面，所述第二连接槽232内设有第四连接面，所述第三连接面与所述第四连接面共面；分别将所述第一连接面121与所述第三连接面粘接，所述第二连接面131与所述第四连接面粘接。第三连接面和第四连接面共面，保证第一连接面121和第二连接面131不出现偏移错位，从而保证叶片蜡模1竖立于所述叶片浇注系统蜡模2上，不发生位置的偏移。
28.进一步地，所述将所述第一连接面121与所述第三连接面粘接，所述第二连接面131与所述第四连接面粘接，包括：可以分别将所述第一连接面121放置在第一连接槽222内，所述第二连接面131放置在第二连接槽232内，以分别让所述第一连接面121与所述第三连接面接触，所述第二连接面131与所述第四连接面接触；然后，将液态蜡滴在所述第一连接面121与所述第三连接面之间，以实现所述第一连接面121与所述第三连接面粘接；以及将液态蜡滴在所述第二连接面131与所述第四连接面之间，以实现所述第二连接面131与所述第四连接面粘接。
29.本实施例中，所述带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法，还包括如下步骤：s02：根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片浇注系统蜡模2，其中，如附图2所示，所述叶片浇注系统蜡模2包括主浇道21、第一浇道22、第二浇道23和固定件24，所述第一浇道的悬臂端221和所述第二浇道的悬臂端231通过固定件24相连；所述主浇道21、所述第一浇道22、所述第二浇道23和所述固定件24一体成型。
30.根据带冠涡轮叶片的尺寸数据设计浇注带冠涡轮叶片的浇注口，以制作叶片浇注系统蜡模2，便于制作浇注带冠涡轮叶片的浇道型壳。主浇道21分别和第一浇道22、第二浇道23相连，第一浇道22和第二浇道23相隔一定的距离，便于从不同的浇注口浇注带冠涡轮叶片，第一浇道22和第二浇道23在失蜡制成型壳后形成有浇注口，浇注口相隔一定的距离，便于熔融的金属从第一浇道22腔的浇注口和第二浇道23腔的浇注口进入形成带冠涡轮叶片的型壳内，且型壳中每个点距离最近的浇注口的距离不会相差太大，避免液态金属浇注
的压力不够到达型壳的角落，以及避免浇注到型壳每个点的液态金属的冷却速度相差太大，会造成铸件缺口、裂开等缺陷。第一浇道22中间连接主浇道21，两端悬空，同样的，第二浇道23中间连接主浇道21，两端悬空，这样的叶片浇注系统蜡模2其形状是不稳的，第一浇道22和第二浇道23容易发生变形，从而造成浇注出来的带冠涡轮叶片是变形的。第一浇道22和第二浇道23相隔一定的距离，需要保证第一浇道22上每一点到第二浇道23的距离是相等的，铸造出来的带冠涡轮叶片的尺寸才是合格的。因为多个叶片蜡模1分别连接第一浇道22和第二浇道23，且位于第一浇道22和第二浇道23之间，第一浇道22和第二浇道23之间的距离变化会影响带冠涡轮叶片的尺寸。为了防止第一浇道22和第二浇道23之间的距离发生改变，在所述第一浇道的悬臂端221和所述第二浇道的悬臂端231通过固定件24相连。第一浇道22中间连接主浇道21，第一浇道22两端的第一浇道的悬臂端221连接固定件24，第一浇道22上有三处地方进行了固定，分别是中部和两端，可以说第一浇道22的形状是稳固的，在失蜡或是浇注时，不会发现变形，从而保证浇注的带冠涡轮叶片不会发生变形。同样的，第二浇道23中间连接主浇道21，第二浇道23两端的第二浇道的悬臂端231连接固定件24，第二浇道23上有三处地方进行了固定，分别是中部和两端，可以说第二浇道23的形状是稳固的，在失蜡或是浇注时，不会发现变形。固定件24设置在第一浇道22和第二浇道23之间可防止第一浇道22和第二浇道23的距离发生变化，可进一步防止第一浇道22和第二浇道23发生变形，进而防止浇注的带冠涡轮叶片发生形变。
31.为了进一步防止第一浇道22和第二浇道23发生变形，所述固定件24为陶瓷棒，所述陶瓷棒的耐热性较好，且不容易变形，陶瓷棒的直径为5mm。
32.s03：将所述叶片蜡模1与所述叶片浇注系统蜡模2连接以获得组合蜡模，其中所述榫头端补缩块12与所述第一浇道22相连，所述叶冠端补缩块13与所述第二浇道23相连。
33.所述叶片蜡模1与所述叶片浇注系统蜡模2连接以获得组合蜡模，组合蜡模失蜡制作的型壳，型壳包括了浇道和带冠涡轮叶片型腔，将液态金属从浇道浇注到带冠涡轮叶片型腔，冷却形成带冠涡轮叶片型腔铸件。榫头端补缩块12与所述第一浇道22相连，所述叶冠端补缩块13与所述第二浇道23相连，榫头端补缩块12和叶冠端补缩块13失蜡后分别形成型壳的榫头端冒口和叶冠端冒口，第一浇道22失蜡后形成型壳的第一浇道22腔，第二浇道23失蜡后形成型壳的第二浇道23腔，液态金属从第一浇道22腔进入榫头端冒口后再进入带冠涡轮叶片型腔。同样的，液态金属从第二浇道23腔进入叶冠端冒口后再进入带冠涡轮叶片型腔，液态金属从榫头端冒口和叶冠端冒口进入且填满的带冠涡轮叶片型腔。
34.在本实施例中，所述第一浇道22设有第一连接槽222，槽深0.5mm，所述第二浇道23设有第二连接槽232，槽深0.5mm，所述将所述叶片蜡模1与所述叶片浇注系统蜡模2连接以获得组合蜡模，其中所述榫头端补缩块12与所述第一浇道22相连，所述叶冠端补缩块13与所述第二浇道23相连，包括：可以将所述榫头端补缩块12放置在所述第一连接槽222内，所述叶冠端补缩块13放置在所述第二连接槽232内；然后，通过液态蜡分别将所述榫头端补缩块12与所述第一连接槽222粘接，将所述叶冠端补缩块13与所述第二连接槽232粘接，以获得所述组合蜡模。
35.由于所述叶片蜡模1和所述叶片浇注系统蜡模2的形状是比较不规则的，难以压制出一体成型的所述叶片蜡模1和所述叶片浇注系统蜡模2，且一体成型的所述叶片蜡模1和所述叶片浇注系统蜡模2容易因为形状复杂，压制出来的组合蜡模的良品率低。所述叶片蜡
模1和所述叶片浇注系统蜡模2是分开制作的，再将所述叶片蜡模1和所述叶片浇注系统蜡模2进行连接成组合蜡模，使制作组合蜡模的变得简单，且提高良品率。
36.在所述第一浇道22设有第一连接槽222，所述第二浇道23设有第二连接槽232，所述第一连接槽222和所述第二连接槽232便于所述榫头端补缩块12和所述叶冠端补缩块13的定位。当组合蜡模失蜡形成型壳时，第一连接槽222形成第一浇道22腔的浇注口，第二连接槽232形成第二浇道23腔的浇注口。
37.在本实施例中，为了防止将所述榫头端补缩块12和所述叶冠端补缩块13的错位连接，本实施例中将所述第一连接槽222的形状与所述第二连接槽232的形状设置为不相同，所述榫头端补缩块12形状与所述第一连接槽222形状相适配，所述叶冠端补缩块13与所述第二连接槽232形状相适配。
38.进一步地，所述第一连接槽222的形状为椭圆，所述第二连接槽232形状为圆。当组合蜡模失蜡形成型壳时，第一连接槽222形成第一浇道22腔的浇注口，第二连接槽232形成第二浇道23腔的浇注口，浇注口为椭圆或圆形时，浇注时椭圆或圆形的浇注口的侧边受到的力较为均匀，不会因浇注的压力大而崩裂。
39.在本实施例中，将所述榫头端补缩块12放置在所述第一连接槽222内时，所述榫头端补缩块12周侧与所述第一连接槽222的间隙为0.5-2mm，这样设计可较容易将所述榫头端补缩块12放置在所述第一连接槽222内，间隙的大小也不影响所述榫头端补缩块12与所述第一连接槽222的连接，用液态蜡将间隙填补。同样地，将所述叶冠端补缩块13放置在所述第二连接槽232内时，所述叶冠端补缩块13与所述第二连接槽232的间隙为0.5-2mm，这样设计可较容易将所述叶冠端补缩块13放置在所述第二连接槽232内，间隙的大小也不影响所述叶冠端补缩块13与所述第二连接槽232的连接，用液态蜡将间隙填补。
40.s04：根据所述组合蜡模制备型壳。
41.型壳的制备可根据将组合蜡模浸涂耐火涂料后，撒上料状耐火材料，再经干燥、硬化，在组合蜡模外表形成了型壳，将型壳停放一段时间，使型壳充分硬化，然后熔失组合蜡模，便得到所述型壳，型壳包括了浇道和带冠涡轮叶片型腔，所述型壳的带冠涡轮叶片型腔的形状和带冠涡轮叶片的形状一模一样。型壳的制作方法具有多种，可根据实际情况去选择，本发明不限定型壳的制备方法和步骤。
42.s05：将熔融的金属浇注到所述型壳，得到第一铸件，对所述第一铸件进行切割得到带冠涡轮叶片铸件。
43.在真空熔铸炉内采用高温对金属进行熔炼，浇注熔融的金属浇注到所述型壳内，带冠涡轮叶片型腔内的液态金属冷却变为固体金属，该固体金属即为第一铸件，所述第一铸件包括带冠涡轮叶片铸件、榫头端补缩块12和叶冠端补缩块13，对所述第一铸件进行切割，将榫头端补缩块12和叶冠端补缩块13切割去掉，得到带冠涡轮叶片铸件。
44.本技术带冠涡轮叶片铸造的防变形控制方法，可以根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片蜡模1，其中所述叶片蜡模1包括叶片主体蜡模11、榫头端补缩块12和叶冠端补缩块13，所述叶片主体蜡模11、所述榫头端补缩块12以及所述叶冠端补缩块13一体成型；然后，根据带冠涡轮叶片的尺寸数据制作叶片浇注系统蜡模2，其中所述叶片浇注系统蜡模2包括主浇道21、第一浇道22、第二浇道23和固定件24，所述第一浇道的悬臂端221和所述第二浇道的悬臂端231通过固定件24相连；所述主浇道21、所述第一浇道22、所述第二浇道23
和所述固定件24一体成型；再然后，将所述叶片蜡模1与所述叶片浇注系统蜡模2连接以获得组合蜡模，其中所述榫头端补缩块12与所述第一浇道22相连，所述叶冠端补缩块13与所述第二浇道23相连；紧接着，根据所述组合蜡模制备型壳；再紧接着，将熔融的金属浇注到所述型壳，得到第一铸件，对所述第一铸件进行切割得到带冠涡轮叶片铸件。通过在叶片浇注系统蜡模2上设置固定件24，防止在铸造过程中，叶片浇注系统蜡模2发生变形，进而防止铸造的带冠涡轮叶片发生变形，提高带冠涡轮叶片的良品率。
45.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本技术实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本技术实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本技术实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本技术实施例技术方案的范围。