一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备.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CN107855503A(43)申请公布日2018.03.30(21)申请号201711046049.0(22)申请日2017.10.31(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人朱伟军李涤尘鲁阳田国强鲁中良(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人闵岳峰(51)Int.Cl.B22D29/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备(57)摘要本发明公开了一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，主要包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器等单元。在空心涡轮叶片脱芯工作的中后期，冷却流道深处的型芯脱除速率较慢，主要原因是冷却流道深处的碱液运动困难，该处的脱芯产物不能依靠碱液运动冲刷从型芯表面脱落从而会覆盖在型芯表面，进而阻碍内部型芯材料与碱溶液的快速反应。本发明中的氮气发生器通过耐腐蚀细软管向冷却流道深处型芯附近输送氮气，产生气流搅拌效应。通过气流搅拌可引起流道深处的碱液运动，促进冷却流道深处的脱芯产物从型芯表面脱落。本发明用于解决氧化铝基陶瓷型芯常压碱煮脱芯过程中冷却流道深处型芯脱除速率较慢的问题。CN107855503ACN107855503A权利要求书1/1页1.一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，包括常压碱煮脱芯装置、氮气发生器(6)、耐腐蚀细软管(7)、排气管(9)；其中，常压碱煮脱芯装置包括反应腔(8)以及设置在反应腔(8)顶部的进气口和排气管(9)，工作时，氮气发生器(6)通过耐腐蚀细软管(7)与常压碱煮脱芯装置连通，反应腔(8)内装有脱芯液(4)，用于对空心涡轮叶片(2)内的型芯(3)进行脱除处理；氮气发生器(6)将氮气通过耐腐蚀细软管(7)输送到冷却流道深处型芯(3)的表面附近位置，对该处的脱芯液(4)进行气流搅拌，引起该处脱芯液(4)运动，从而促进型芯(3)表面脱芯反应产物的脱落，并通过排气管(9)将反应腔(8)中多余的气体排出。2.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，常压碱煮脱芯装置还包括设置在反应腔(8)底部的加热炉(1)。3.根据权利要求2所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，加热炉(1)选用包括温度自动控制功能的电加热炉，对反应腔(8)内脱芯液(4)的加热温度范围为120℃～250℃。4.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，脱芯液(4)为高温高浓度碱液，且高温高浓度碱液的质量浓度范围为50％～70％，由KOH溶于水配制而成。5.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，氮气发生器(6)出气口设置有控制气流大小的开关阀(5)，且提供的氮气纯度在99.99％以上。6.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，耐腐蚀细软管(7)由聚四氟乙烯材料制成，其管径范围为0.3mm～2mm，且有多路分支。7.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，空心涡轮叶片(2)内的型芯(3)为氧化铝基陶瓷型芯，且空心涡轮叶片的尺寸范围为50mm～300mm。8.根据权利要求1所述的一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备，其特征在于，反应腔(8)采用耐碱液腐蚀的蒙耐尔合金制成，用于保证在高温高浓度碱液工况下的工作寿命。2CN107855503A说明书1/3页一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备技术领域[0001]本发明属于空心涡轮叶片制造技术领域，具体涉及一种通过气流搅拌提高氧化铝基陶瓷型芯脱除速率的脱芯设备。背景技术[0002]现代航空发动机及燃气轮机均采用空心涡轮叶片，涡轮叶片工作环境极其恶劣，温度极高，单纯靠提高高温合金的耐温性已经不能满足叶片使用要求，必须靠在叶片内部制造冷却流道来满足工作要求。为制造叶片内部的冷却流道，需要制造和使用具有对应结构的陶瓷型芯。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及化学稳定性，因此在新一代高温合金叶片铸造过程中得到广泛应用。[0003]但是，与氧化硅基型芯相比，氧化铝基型芯脱除困难。目前，针对氧化铝基陶瓷型芯的主流脱除方法有两类，高温高压脱芯法及常压碱煮脱芯法。其中高温高压脱芯法脱芯速率较快，但脱芯反应产物易在型芯表面形成覆盖，难以保证高速脱芯的持续性，且高压设备存