一种涡轮叶片定向凝固充型装置及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN105772633B(45)授权公告日2018.05.11(21)申请号201511000487.4B22C9/08(2006.01)(22)申请日2015.12.28(56)对比文件(65)同一申请的已公布的文献号CN104259442A,2015.01.07,申请公布号CN105772633ACN104384449A,2015.03.04,CN101537484A,2009.09.23,(43)申请公布日2016.07.20CN104308082A,2015.01.28,(73)专利权人浙江亚辰新材料科技有限公司CN104439076A,2015.03.25,地址313000浙江省湖州市经济技术开发CN103252448A,2013.08.21,区山右路505号CN101629272A,2010.01.20,专利权人江苏大学KR101350431B1,2014.01.15,(72)发明人孙少纯徐维台刘明明崔万里CN104999032A,2015.10.28,石南起赵玉涛审查员康磊(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人卢亚丽(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法(57)摘要本发明属于熔模铸造定向凝固领域，特指一种涡轮叶片定向凝固充型装置及制备方法。该结构包括球形模头蜡模、涡轮叶片蜡模。涡轮叶片蜡模在球形模头上均匀分散组装，使制壳完成后，各个涡轮叶片型腔外部仍保持完全分离。制壳过程中，通过控制模壳厚度，使每个涡轮叶片型腔内部在金属液浇注充型后形成沿径向的温度梯度，使金属晶体沿径向定向生长，形成柱状晶。CN105772633BCN105772633B权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法，其特征在于采用如下方法制备：(1)应用精密铸造蜡模组装方法，将各个涡轮叶片蜡模均匀、分散地组装在球形模头蜡模的球面上，各个涡轮叶片蜡模之间的距离应足够大，以确保在制壳后各个涡轮叶片型腔外部仍保持完全分离；(2)制备模壳，通过制壳过程中模壳厚度的控制，封闭每个涡轮叶片叶身以及中心轴部位的散热通道，同时在涡轮叶片叶缘部位建立快速散热通道，使热量只能由中心轴沿径向通过叶身向叶缘流动，并通过叶缘辐射到外部，从而迫使金属晶体沿热流逆方向生长，形成柱状晶粒，消除横向晶界；(3)模壳达到相应厚度后，实施脱蜡、焙烧；所述制壳过程中模壳厚度的控制，是指在常规浆料涂挂、淋砂程序中，添加包括保留浮砂、中间层灌浆加厚在内的特殊工序，增加涡轮叶片叶身与中心轴表面的模壳厚度，最终使中心轴与叶身部位的模壳分别达到9mm和6.5mm；通过除尽浮砂，刮除背层模壳的方法，降低涡轮叶片叶缘部位模壳厚度，最终使叶缘部位模壳厚度减少到2mm，扩大叶片叶缘部位与叶片叶身与中心轴表面的模壳的厚度差；模壳材料选用刚玉，莫来石耐火材料，高温下厚度是模壳散热能力的最大影响因素。2.如权利要求1所述的一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法，其特征在于所述的将各个涡轮叶片蜡模均匀、分散地组装在球形模头蜡模的球面上指：将数个涡轮叶片蜡模按圆柱形浇道的中心轴对称组装在球形模头的球面上，根据涡轮叶片大小确定组装数量。3.如权利要求1所述的一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法，其特征在于：所述涡轮叶片蜡模与球形模头蜡模之间，使用直浇道相连，直浇道的两端分别焊接在球形模头蜡模的球面以及涡轮叶片蜡模的中心轴上。4.如权利要求1所述的一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法，其特征在于：所述球形模头蜡模外观呈球形，顶端设有圆柱状浇道；球形模头能够提高模头在单位体积上组装涡轮叶片蜡模的数量，提高收得率(即金属利用率)；同时，球形模头形成的球形型腔体积较小，可以在金属液浇注充型时，为各个涡轮叶片型腔提供相近的充型压力；此外，生产涡轮叶片一般采用真空熔炼，球形模头可以提高空间利用率，降低熔炼设备真空室的体积，降低成本。5.如权利要求1所述的一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法，其特征在于：所述制壳过程，是指常规精密铸造模壳制备工艺：①浆料涂挂：将模组浸入浆料桶中，使浆料与模组润湿；②淋砂：将涂挂好的模组在淋砂机中淋砂；③重复①、②，直至模组的模壳达到相应厚度。2CN105772633B说明书1/3页一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法技术领域[0001]本发明属于熔模铸造定向凝固领域，特指一种涡轮叶片精密铸造定向凝固方法。背景技术[0002]涡轮增压器广泛应用于内燃机，其中涡轮叶片在高温高速尾气的直接推动下旋转并带动同轴的压气机工作，承受较高的径向热应力，是典型的耐热部件。[0003]涡轮叶片通常采用高温合金精密铸造法制备，形成等轴晶；等轴晶的