一种涡轮叶片气膜孔精密成形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110732637A(43)申请公布日2020.01.31(21)申请号201910913889.5C30B29/52(2006.01)(22)申请日2019.09.25C04B35/119(2006.01)C04B35/622(2006.01)(71)申请人西安交通大学C04B35/14(2006.01)地址710049陕西省西安市咸宁西路28号C04B35/057(2006.01)(72)发明人鲁中良李涤尘陈义苗恺C04B35/505(2006.01)(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人范巍(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)B22C7/02(2006.01)B22D27/04(2006.01)B22D29/00(2006.01)B22C9/24(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种涡轮叶片气膜孔精密成形方法(57)摘要本发明公开了一种涡轮叶片气膜孔精密成形方法，属于基于光固化成型技术快速铸造领域。包括：1)用光固化快速成型技术制造涡轮叶片树脂模具；2)通过凝胶注模法向涡轮叶片的树脂模具原型中浇注陶瓷浆料得到铸型坯体，实现气膜孔陶瓷芯的成型；3)真空冷冻干燥和高温烧结对气膜孔陶瓷芯进一步强化，实现不同陶瓷基气膜孔陶瓷芯的成型；4)针对不同类型陶瓷基的气膜孔陶瓷芯，结合定向凝固技术，可实现多种高温合金的气膜孔铸造成型，最后通过脱芯工艺去除残留在金属叶片及气膜孔内的陶瓷芯，实现铸造气膜孔高质量成型。本发明设计合理，操作简便，利用发明方法可实现高质量铸造气膜孔的成型。CN110732637ACN110732637A权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用光固化快速成型方法，成型出含气膜孔结构的涡轮叶片树脂模具原型，通过凝胶注模法向含气膜孔结构的涡轮叶片的树脂模具原型中浇注陶瓷浆料，得到铸型坯体，将铸型坯体进行真空冷冻干燥和高温烧结强化处理，得到含气膜孔陶瓷芯的叶片陶瓷铸型；2)在特定温度下，通过定向凝固法对含气膜孔陶瓷芯的叶片陶瓷铸型浇注高温合金，通过铸造方法实现涡轮叶片气膜孔的成形，最后经过脱芯处理，得到含气膜孔结构的涡轮叶片。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，涡轮叶片树脂模具原型的气膜孔、叶片陶瓷铸型的气膜孔陶瓷芯以及涡轮叶片的气膜孔的尺寸一致，最小尺寸小于0.5mm。3.根据权利要求1所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，叶片陶瓷铸型为氧化铝陶瓷铸型、氧化硅陶瓷铸型、氧化钙陶瓷铸型或氧化钇陶瓷铸型。4.根据权利要求3所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，步骤2)中，浇注的高温合金的材料由叶片陶瓷铸型材料决定。5.根据权利要求3所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，步骤2)中，定向凝固法操作过程中的特定温度由高温合金材料和叶片陶瓷铸型材料共同决定。6.根据权利要求1所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，涡轮叶片为空心涡轮叶片、双层壁叶片或级联叶片。7.根据权利要求1所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，气膜孔的形状为圆孔、楔形孔或异形孔。8.根据权利要求1所述的涡轮叶片气膜孔精密成形方法，其特征在于，步骤2)中，脱芯处理采用质量浓度为50％～70％的KOH溶液作为脱芯液，清除残留在金属叶片内的陶芯。2CN110732637A说明书1/4页一种涡轮叶片气膜孔精密成形方法技术领域[0001]本发明属于基于光固化成型技术的快速铸造领域，涉及一种涡轮叶片气膜孔精密成形方法。背景技术[0002]空心涡轮叶片高效气膜冷却技术是重型燃气轮机发展的核心技术之一，气膜孔向尺寸微细化、结构异形化、分布密集化的方向发展。目前，叶片气膜冷却孔采用后加工的方式实现。叶片铸件毛坯在经抛光修整确定工艺基准面后，采用激光打孔、电火花打孔、电液束打孔等方法实现气膜孔的加工。[0003]激光打孔技术是利用激光聚焦点处的高温，使叶片材料瞬时熔化、汽化，熔化和汽化物被爆炸性地喷射出来，但其加工的气膜孔表面粗糙度较低，圆度差。加工后不可避免会产生重熔层甚至微裂纹。电火花打孔技术是利用导电零件材料和工具电极间的放电产生势能将材料去除，该方法生产效率低。同时由于电火花加工属于热加工，会在加工表面生成一定厚度的重熔层，存在加工尺寸精度不可控，加工锥度不可控，表面粗糙度低，毛刺多，加工质量不高等问题。电液束加工气膜孔不会产生重熔层、微裂纹和热影响区，但其加工效率低，尺寸精度重复性差，只能加工一定尺寸范围的圆孔，不能加工异形孔及多角度斜孔。目前现有技术针对形状更为复杂的