一种结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法.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CN107199311A(43)申请公布日2017.09.26(21)申请号201710427596.7B33Y10/00(2015.01)(22)申请日2017.06.08(71)申请人西安工业大学地址710021陕西省西安市未央区学府中路2号(72)发明人白瑀王永明曹岩石亚茹黄亮周源杨峰林张娜娜(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人李振文(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)B22C7/02(2006.01)B22C9/22(2006.01)B29C64/106(2017.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法(57)摘要本发明涉及一种结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法，包括根据涡轮叶片的外形设计型芯内部结构，利用空气的膨胀系数与快速成型材料膨胀系数不同的特点，在型芯的内部结构构建密闭小气室，利用支撑肋板同外部大气室连接，完成结构设级，同时生成数字文件；将涡轮叶片型芯的三维模型利用激光快速成型机打印出树脂材料的型芯实体，同时进行表面处理待用；将快速成型后的型芯结构进行沾浆、撒沙、干燥硬化处理得到型壳；将得到的型壳进行加热温度，在浇注口接通大气室与外界，快速高质量的得到符合要求的型壳。上述方案有效降低采用增材制造材料作为“蜡模”在熔失熔模中的陶瓷型壳胀破率过高的问题。CN107199311ACN107199311A权利要求书1/2页1.一种结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据涡轮叶片的外形设计型芯内部结构，利用空气的膨胀系数与快速成型材料膨胀系数不同的特点，在型芯的内部结构构建密闭小气室，利用支撑肋板同外部大气室连接，完成结构设级，同时生成数字文件；S2：将S1中的涡轮叶片型芯的三维模型利用激光快速成型机打印出树脂材料的型芯实体，同时进行表面处理待用；S3：将S2中快速成型后的型芯结构进行沾浆、撒沙、干燥硬化处理得到型壳；S4：将S3得到的型壳进行加热温度，在浇注口接通大气室与外界，保证大气室内空气与大气的连接实现加热过程中型芯内部的塌陷，快速高质量的得到符合要求的型壳。2.根据权利要求1所述的结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法，其特征在于，步骤S1的具体操作为：S11：设计涡轮叶片的外形，涡轮叶片的建模，分为叶冠、下缘板、伸根、榫头和叶身五部分；S12：涡轮叶片型芯的内部结构的设计，分为小气室和大气室，小气室的结构采用椭圆的形结构，小气室从上之下连贯且封闭，大气室被肋板隔断，但在每个肋板中留出气道，留出浇道焊接位置；S13：内部结构的建模，选取适当椭圆结构密度和大小，以及排列方式，已达到设计目的。3.根据权利要求1所述的结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法，其特征在于，步骤S2的具体操作为：S21：确定液态光敏树脂在光固化快速成形过程中的收缩率、浇注蜡模过程中温蜡的收缩率以及浇注熔液时钢的收缩率，通过UG的“缩放体”命令对涡轮叶片型芯三维模型进行放大；S22：涡轮叶片的三维模型在UG中另存为“STL”格式文件进行导出，并随后导入到3D打印前处理软件Cura中；S23：根据所使用的激光快速成形机的型号在Cura软件中添加相应的机器并设置打印机成型平台的大小，其次建立控制激光快速成形机的G代码初始文件；S24：在Cura软件中设置“基础参数”项：综合考虑涡轮叶片型芯树脂模型的打印精度和加工效率选择合适的层高及打印速度；根据层高和所使用的激光快速成型机的喷嘴直径确定外壳厚度及顶层、底层厚度；根据所选的液态光敏树脂型号设定相应的打印温度；设置相应的“支撑类型”及“平台附着类型”，并开启“回抽”以防打印头空移时产生拉丝现象；在Cura软件中设置“高级参数”项：设置首层层高、内/外层打印速度、喷嘴移动速度这些参数，并保持其他参数不变，完成光固化快速成形的参数设置；S25：根据设置的参数利用Cura软件对导入的涡轮叶片型芯的三维模型进行自动切片处理，在切片完成后信息将自动保存在所建立的G代码文件中，将该G代码文件导入到SD卡上，并将SD卡插入到激光快速成型机上即可快速打印出涡轮叶片型芯的树脂实体；S26：将涡轮叶片型芯的树脂实体先后进行酒精溶液擦洗、去支撑处理、水砂纸打磨表面、放入固化箱中进行紫外光照射的处理，得到符合要求型芯。2CN107199311A权利要求书2/2页4.根据权利要求1所述的结合面向涡轮叶片快速成型与熔模铸造的熔失熔模方法，其特征在于，步骤S3的具体操作为：S31：在涡轮叶片树脂型芯上利用烙铁得到连接通气孔，通气孔的位置位于型芯的大气室同时也