一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法.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CN108971438A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810948495.9(22)申请日2018.08.20(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人孟杰张朝威周亦胄孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.B22C9/10(2006.01)B22C9/04(2006.01)B22C9/24(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法(57)摘要本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法。在制作叶片蜡件的过程中，采用榫头延伸段外侧作为榫头延伸段固定端，并在榫头延伸段固定端处设置定位孔用于固定轴向位置，排气边延伸段做自由端、叶尖延伸段做自由端的方法，型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置完全对称。本发明方法具有定位结构稳定、叶片成型率高的特点，尤其是对复杂内腔结构的单晶涡轮工作叶片，可大幅提高铸件的完整性。本发明可以降低后期铸造过程中的偏芯、断芯缺陷，减少叶片铸件壁厚的偏差，提高单晶高温合金铸件的成品率。CN108971438ACN108971438A权利要求书1/1页1.一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，在制作叶片蜡件的过程中，采用榫头延伸段外侧作为榫头延伸段固定端，模具设计时在榫头延伸段固定端处设置定位孔，作为榫头延伸段固定端用于固定轴向位置，其它方向由榫头的延伸段做固定端，排气边延伸段和叶尖延伸段做自由端，型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置完全对称；或者，在制作叶片蜡件的过程中，采用榫头延伸段外侧作为榫头延伸段固定端，模具设计时在榫头延伸段固定端处设置定位孔，作为榫头延伸段固定端用于固定轴向位置，其它方向由榫头的延伸段做固定端，叶尖延伸段做自由端，型芯叶盆与叶背定位方法相同，定位点位置完全对称，排气边无排气通道，为封闭通道。2.按照权利要求1所述的单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，叶片榫头的宽度为15～100mm，榫头的高度为10～100mm，榫头延伸段固定端沿高度方向尺寸为10～40mm，宽度为10～70mm，定位孔的直径为3～20mm。3.按照权利要求1所述的单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，叶片排气边延伸段自由端宽度为1.5～20mm，排气边延伸段均匀刷蜡1～2mm，定位点的直径为1～15mm，定位点的间距为5～90mm，盆背两侧对称分布，定位点位置均匀刷漆0.02～0.1mm。4.按照权利要求1所述的单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法，其特征在于，叶片叶尖延伸段自由端宽度为10～100mm，长度为5～20mm，叶尖延伸段外型由叶身型面延伸形成，自由端定位点的直径为2～15mm，定位点的间距为5～30mm，盆背两侧对称分布，定位点位置均匀刷漆0.02～0.1mm。2CN108971438A说明书1/5页一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法技术领域[0001]本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种单晶涡轮工作叶片陶瓷型芯的定位方法。背景技术[0002]为了满足航空发动机不断提高的推力和工作温度的需求，镍基单晶高温合金仍是叶片的首选材料。但单晶合金的承温能力不超过1150℃，而涡轮进口的燃气温度可达1500℃以上。除了在叶片表面涂覆涂层，设计复杂内腔冷却结构也是一种有效的方法。因此，复杂内腔结构的单晶叶片已成为先进航空发动机的标志。但由此也增加了铸造的工艺难度，尤其是叶片成型和壁厚尺寸的控制问题。[0003]在单晶高温合金叶片的生产和使用过程中，通过型芯和型壳的空腔中浇注的合金定向凝固获得单晶铸件。国内常用的型芯为氧化硅，而型壳为氧化铝，这就造成在高温下型壳型芯膨胀系数的不匹配，进而影响成型。为了解决这一问题，采用设置型芯在型壳中的定位技术，实现空心单晶叶片的成型。因此，陶瓷型芯的定位方法对于单晶叶片至关重要，直接决定单晶叶片的成型率及壁厚合格率。[0004]经过专利文献检索，已有对单晶叶片陶瓷型芯定位方法的报道。中国发明专利申请(公开号CN103286275A)则提出单晶导向叶片型芯的定位方法，型芯的小端做为固定端不刷蜡，而型芯的大端设计为方形，刷蜡后在四个面均制作底面直径为3mm的锥形定位点，同时在长度方向上刷1～2mm厚的蜡做为自由端，后腔的排气边也均匀刷蜡并局部做方形槽刷涂料做为自由端。该方法更适用于单晶导向叶片陶瓷型芯的定位，不能用于单晶工作叶片陶芯的定位。中国发明专利申请(公开号CN101695741A)给出一种适用于空心