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帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法

文檔序號(hào):3418694閱讀:220來源:國知局
專利名稱:帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種帶有異型氣膜孔的空心渦 輪葉片制造方法。
背景技術(shù)
氣膜冷卻作為高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)空心渦輪葉片冷卻的關(guān)鍵技術(shù)之一,其 發(fā)展歷程已有數(shù)十年,并且隨著燃?xì)鉁囟鹊牟粩嗵岣?,氣膜冷卻技術(shù)也在不 斷的發(fā)展改進(jìn),由最初的低吹風(fēng)比的應(yīng)用發(fā)展到高吹風(fēng)比的應(yīng)用,氣膜孔形 也由最初的圓柱形孔向非圓柱形孔演變。首先發(fā)展為出口擴(kuò)張的孔形,這種 孔形以扇形孔為代表,隨后提出了一種收縮-擴(kuò)張形孔,使氣膜更好地貼附于 壁面,氣膜冷卻效率更高。
現(xiàn)有的激光加工或高速電火花加工能夠進(jìn)行圓柱形氣膜孔的加工,而對 于非圓柱形孔,如收縮-擴(kuò)張氣膜孔入口為橢圓形截面,出口為方形截面,在 側(cè)視上收縮,在俯視上擴(kuò)張,且截面積由入口到出口逐漸減小的結(jié)構(gòu),無法 用激光或高速電火花加工成型。而且采取激光加工或高速電火花加工后氣膜 孔的孔壁一般存在數(shù)十微米厚的再鑄層,再鑄層內(nèi)通常也存在微裂紋,有的 甚至進(jìn)入基體。這些缺陷的存在直接影響葉片的疲勞壽命,更嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致 葉片在工作中疲勞斷裂,造成非常嚴(yán)重的后果,因此,設(shè)計(jì)部門提出了小孔 孔壁無再鑄層、無微裂紋的技術(shù)要求,但目前氣膜孔加工技術(shù)及工藝水平尚 不能滿足以上技術(shù)要求
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于,提供一種帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法, 該方法通過制造包含有內(nèi)、外型芯的陶瓷鑄型,直接將異型氣膜孔精密鑄造 出來,解決異型氣膜孔難以加工成型的問題,同時(shí)鑄造出渦輪葉片內(nèi)部冷卻 通道。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù),本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
1) 首先,利用光固化成型技術(shù)制造出包含有異型氣膜孔空心渦輪葉片原 型的樹脂模具,然后將有機(jī)物溶于去離子水中,隨后依次加入分散劑和混合 均勻的陶瓷粉末與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加入引發(fā)劑和催化劑, 混合均勻;
所說的陶瓷粉末采用粒徑為1 60//附的電熔剛玉粉末; 礦化劑粉末采用粒徑為1 5//m的按1: 1 1: 2的質(zhì)量比混合的氧化鎂 和氧化釔,礦化劑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的2% 15%;
陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的50% 60%,余量為去 離子水;
分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的2. 0% 3. 0%;
有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N, N'-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1: (1/20 1《24): (1/5 1/2)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì) 量濃度為10% 50%;
引發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入 量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的0. 2% 2%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的 0. 02% 0. 2%;
2) 其次,把陶瓷漿料灌注到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔中,填充 空心渦輪葉片原型樹脂模具表面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu),陶瓷漿料原位固化成型為陶瓷坯體,再經(jīng)干燥、燒失樹
脂模具、燒結(jié)后,獲得包含有內(nèi)、外型芯的陶瓷鑄型;
3)最后,把高溫金屬液澆注到陶瓷鑄型中,待金屬凝固成型冷卻后,清 除陶瓷鑄型,得到所需的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片。
本發(fā)明的空心渦輪葉片原型是指渦輪葉片外表面有一個(gè)或多個(gè)異型氣膜 孔,內(nèi)部至少有一條冷卻通道,異型氣膜孔與冷卻通道相互連通或不連通的 空心渦輪葉片;異型氣膜孔是指所有非圓柱形孔,包括扇形孔或收縮-擴(kuò)張形 孔;樹脂模具采用的是光敏樹脂制備;陶瓷漿料的粘度小于1P"S;陶瓷槳 料在干燥過程中線性收縮率小于0. 5%;干燥是指真空干燥或真空冷凍干燥; 燒失樹脂模具和燒結(jié)是采取先慢速升溫后快速升溫的加熱方式,在無壓無氣 體保護(hù)下,以每小時(shí)5r 3(TC升溫至300。C 36CrC,保溫1 2小時(shí),隨后 以每小時(shí)300。C 600。C升溫至1350°C 1600°C;保溫2 6小時(shí);隨爐冷卻 至室溫;陶瓷鑄型用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在3(TC烘箱中干 燥2 6小時(shí),通入氨氣硬化30min;陶瓷鑄型預(yù)熱到1550。C左右,保溫30min 60min后澆注高溫金屬。
本發(fā)明利用光固化成型技術(shù)制造出包含有異型氣膜孔空心渦輪葉片原型 的樹脂模具,并把陶瓷粉末、礦化劑粉末、分散劑、去離子水和有機(jī)物等混 合均勻,配制成低粘度、低收縮率的陶瓷漿料,其次,把陶瓷漿料灌注到樹 脂模具型腔中,填充空心渦輪葉片表面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空 心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu),在催化劑和引發(fā)劑的作用下陶瓷漿料原位固化成 型,形成陶瓷坯體,再經(jīng)干燥、燒失樹脂模具、燒結(jié)后,獲得包含有內(nèi)、外 型芯的陶瓷鑄型,最后把高溫金屬液澆注到陶瓷鑄型中,待金屬凝固成型冷 卻后,清除陶瓷鑄型,得到帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片精密鑄件。本發(fā)明主要適用于帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片精密鑄件生產(chǎn),解決異型氣膜
孔難以加n;成型的問題,也為表面帶有異型孔的精密鑄件提供制造方法。


圖i是樹脂模具示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)分別表示i、陶瓷漿料澆注系統(tǒng)原 型,2、帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片原型,3、金屬澆注系統(tǒng)原型,4、模
具型腔;
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)話例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實(shí)施例l,參見圖l, 1)制造樹脂模具
本實(shí)施例中樹脂模具主要有四部分組成,包括陶瓷漿料注入系統(tǒng)原型1、 帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片原型2、金屬澆注系統(tǒng)原型3和模具型腔4。 帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片原型2內(nèi)部具有復(fù)雜冷卻結(jié)構(gòu),外表面有多 個(gè)異型氣膜孔。通過陶漿澆注系統(tǒng)原型1將陶瓷漿料平穩(wěn)地填充到模具型腔4 和空心渦輪葉片原型2內(nèi)部冷卻通道和以及外表面異型氣膜孔中。模具型腔4 是陶瓷鑄型的型殼,它尺寸控制在6 8mm之間,避免過于厚大而影響陶瓷鑄 型的冶金工藝性能,影響精密鑄件質(zhì)量。金屬澆注系統(tǒng)原型3將在后續(xù)工序 將燒蝕掉,從而獲得陶瓷型澆注系統(tǒng),引導(dǎo)高溫金屬液充滿包含有內(nèi)、外型 芯的陶瓷鑄型中,鑄造出金屬空心渦輪葉片。
本發(fā)明中利用光固化快速成形技術(shù)制造樹脂模具,首先利用商用三維軟 件設(shè)計(jì)出樹脂模具CAD模型,將樹脂模具CAD模型轉(zhuǎn)換成為STL文件,導(dǎo)入 快速成型系統(tǒng)(陜西恒通智能機(jī)器有限公司SPS450型)中,生成分層厚度為 0. lmm的二維切片文件,在切片文件控制下快速、自動(dòng)制造出樹脂模具光固化 原型,SL樹脂模具制造完畢后,用丙酮清除其表面多余的液態(tài)樹脂,再用堿液和自來水依次清洗,晾干。所制造的樹脂模具精度高,剛度大,表面質(zhì)量 好,完全可以作為陶瓷坯體成型模具。
2) 準(zhǔn)備陶瓷漿料
首先將有機(jī)物溶于去離子水中,依次加入分散劑和混合均勻的陶瓷粉末 與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加入引發(fā)劑和催化劑,混合均勻同時(shí)抽 真空除去陶瓷槳料中氣泡,制成粘度小于1Pa S,線性收縮率小于0. 5%的陶 瓷漿料;通過澆注系統(tǒng)將陶瓷漿料灌注到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔 中,填充空心渦輪葉片原型樹脂模具表面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制 空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu);
其中陶瓷粉末采用粒徑為1 60//m的電熔剛玉粉末;
礦化劑粉末采用粒徑為1 5;/w的按1: 1的質(zhì)量比混合的氧化鎂和氧化 釔,礦化刑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的8%;
陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的60%,余量為去離子
水;
分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的2. 8%; 有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N, N'-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1: (1/20): (1/3)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì)量濃度為25%;
引發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入
量為丙烯噴胺單體質(zhì)量的0.8%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的
0. 05%;
3) 坯體干燥
待陶瓷漿料固化原位成型后,用金屬切割工具除去陶瓷漿料澆注系統(tǒng)和 樹脂模具外圍結(jié)構(gòu),將陶瓷坯體轉(zhuǎn)入真空干燥箱中,控制真空度在10pa lOOpa之間.,根據(jù)坯體大小控制干燥時(shí)間, 一般干燥4 12小時(shí),待坯體干透 后取出;
4) 燒失樹脂模具和燒結(jié)
樹脂模具是一種可燒失性樹脂,其熱解后殘留灰分低,殘留物中不存在 影響鑄件質(zhì)量的元素,本發(fā)明通過緩慢加熱的方法將樹脂模具燒失,同時(shí)燒 失掉陶瓷坯體中有機(jī)物,因?yàn)橛袡C(jī)物含量較少,僅占陶瓷漿料重量的5.6%, 在燒失樹脂模具的同時(shí)能夠較容易地?zé)?;考慮到后續(xù)精密鑄造過程中高溫 金屬液對啕瓷鑄型會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊力和靜壓力,陶瓷鑄型應(yīng)具有一定的室 溫抗彎強(qiáng)度和高溫抗彎強(qiáng)度,本發(fā)明中通過高溫?zé)Y(jié),在礦化劑氧化鎂和氧 化釔的作用下,使電熔剛玉陶瓷細(xì)顆粒一定程度地熔結(jié),作為連接劑;
燒失樹脂模具和燒結(jié)工藝具體如下,加熱設(shè)備選擇鐘罩式加熱爐,無需 氣氛保護(hù)、常壓,陶瓷鑄型坯體10(TC入爐以每小時(shí)2(rC升溫至32(rC,保溫 1. 8小時(shí);接著以每小時(shí)40(TC升溫至1500°C,保溫3小時(shí);隨爐冷卻至室溫, 出爐,用大于0.2MPa壓縮空氣,吹凈陶瓷鑄型內(nèi)樹脂熱解后的殘留灰分,再 把陶瓷鑄M用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在3(TC烘箱中千燥2 6 小時(shí),通入氨氣硬化30min。
5) 精密鑄造
將陶瓷鑄型預(yù)熱到150(TC左右,保溫30min 60min,澆注高溫金屬,填 充帶有內(nèi)外型芯的陶瓷鑄型,待鑄件冷卻后,用機(jī)械方法或化學(xué)方法或者兩 者相結(jié)合的方法清理陶瓷鑄型,獲得帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片。
實(shí)施例2:本實(shí)施例中準(zhǔn)備陶瓷漿料首先將有機(jī)物溶于去離子水中,依 次加入分熬劑和混合均勻的陶瓷粉末與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加 入引發(fā)劑和催化劑,混合均勻同時(shí)抽真空除去陶瓷漿料中氣泡,制成粘度小于lPa S,線性收縮率小于0. 5%的陶瓷槳料;通過澆注系統(tǒng)將陶瓷漿料灌注 到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔中,填充空心渦輪葉片原型樹脂模具表 面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu);
其中陶瓷粉末采用粒徑為1 60//m的電熔剛玉粉末;
礦化劑粉末采用粒徑為1 5;^的按1: 2的質(zhì)量比混合的氧化鎂和氧化 釔,礦化劑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的12%;
陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的55%,余量為去離子
水;
分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的2. 2%; 有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N, N'-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1: (1/23): (,1/4)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì)量濃度為40%; 引發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入
量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的1. 2%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的0. 1%;
燒失樹脂模具和燒結(jié)工藝具體如下,加熱設(shè)備選擇鐘罩式加熱爐,無需
氣氛保護(hù)、常壓,陶瓷鑄型坯體io(rc入爐以每小時(shí)i5x:升溫至35(rc,保溫
1. 3小時(shí);接著以每小時(shí)60(TC升溫至1350°C,保溫6小時(shí);隨爐冷卻至室溫, 出爐,用大于0.2MPa壓縮空氣,吹凈陶瓷鑄型內(nèi)樹脂熱解后的殘留灰分,再 把陶瓷鑄犁用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在3(TC烘箱中干燥2 6 小時(shí),通入氨氣硬化30min。其它工藝過程同實(shí)施例l。
實(shí)施例3:本實(shí)施例中準(zhǔn)備陶瓷漿料首先將有機(jī)物溶于去離子水中,依 次加入分散劑和混合均勻的陶瓷粉末與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加 入引發(fā)劑和催化劑,混合均勻同時(shí)抽真空除去陶瓷漿料中氣泡,制成粘度小 于1Pa S,線性收縮率小于0. 5%的陶瓷漿料;通過澆注系統(tǒng)將陶瓷漿料灌注到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔中,填充空心渦輪葉片原型樹脂模具表
面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu);
其中陶瓷粉末采用粒徑為1 60//m的電熔剛玉粉末;
礦化劑粉末采用粒徑為1 5//m的按1: 1. 5的質(zhì)量比混合的氧化鎂和氧 化釔,礦化劑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的5%;
陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的57%,余量為去離子
水;
分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的3. 0%; 有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N, N'-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1:
(1/21): (1/2)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì)量濃度為25、 40、 10、 30、 50%;
引發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入 量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的1.5%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的
0. 15%;
燒失樹脂模具和燒結(jié)工藝具體如下,加熱設(shè)備選擇鐘罩式加熱爐,無需
氣氛保護(hù)、常壓,陶瓷鑄型坯體ioo。c入爐以每小時(shí)5nc升溫至30(rc,保溫
2小時(shí);接著以每小時(shí)30(TC升溫至160(TC,保溫2小時(shí);隨爐冷卻至室溫, 出爐,用大于0.2MPa壓縮空氣,吹凈陶瓷鑄型內(nèi)樹脂熱解后的殘留灰分,再 把陶瓷鑄型用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在30。C烘箱中干燥2 6 小時(shí),通入氨氣硬化30min。其它工藝過程同實(shí)施例l。
實(shí)施例4:本實(shí)施例中準(zhǔn)備陶瓷漿料首先將有機(jī)物溶于去離子水中,依 次加入分散劑和混合均勻的陶瓷粉末與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加 入引發(fā)劑和催化劑,混合均勻同時(shí)抽真空除去陶瓷漿料中氣泡,制成粘度小于lPa,S,線性收縮率小于0. 5%的陶瓷漿料;通過澆注系統(tǒng)將陶瓷漿料灌注 到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔中,填充空心渦輪葉片原型樹脂模具表 面異型氣購孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu); 其中陶瓷粉末采用粒徑為1 60戶的電熔剛玉粉末;
礦化劑粉末采用粒徑為1 5;/m的按1: 1.3的質(zhì)量比混合的氧化鎂和氧 化釔,礦化劑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的2%;
陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的53%,余量為去離子
水;
分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的2. 5%; 有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N, N'-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1: (1/24): (1/5)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì)量濃度為30%;
引發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入
量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的0.2%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的
0. 02%;
燒失樹脂模具和燒結(jié)工藝具體如下,加熱設(shè)備選擇鐘罩式加熱爐,無需
氣氛保護(hù)、常壓,陶瓷鑄型坯體ioo'c入爐以每小時(shí)i(rc升溫至34(rc,保溫
1. 5小時(shí);揆著以每小時(shí)500。C升溫至1400°C,保溫5小時(shí);隨爐冷卻至室溫, 出爐,用大于0.2MPa壓縮空氣,吹凈陶瓷鑄型內(nèi)樹脂熱解后的殘留灰分,再 把陶瓷鑄型用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在3(TC烘箱中干燥2 6 小時(shí),通入氨氣硬化30min。其它工藝過程同實(shí)施例l。
實(shí)施例5:本實(shí)施例中準(zhǔn)備陶瓷漿料首先將有機(jī)物溶于去離子水中,依 次加入分散劑和混合均勻的陶瓷粉末與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加 入引發(fā)劑和催化劑,混合均勻同時(shí)抽真空除去陶瓷漿料中氣泡,制成粘度小于lPa S,線性收縮率小于0. 5%的陶瓷漿料;通過澆注系統(tǒng)將陶瓷漿料灌注 到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔中,填充空心渦輪葉片原型樹脂模具表 面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu);
其中陶瓷粉末采用粒徑為1 6(^附的電熔剛玉粉末;
礦化劑粉末采用粒徑為1 5//附的按1: 1.8的質(zhì)量比混合的氧化鎂和氧
化釔,礦化劑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的15%;
陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的50%,余量為去離子
水;
分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的2. 0%; 有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N, N'-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1: (1/22): (1/3)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì)量濃度為50%;
弓I發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入
量為丙烯賊胺單體質(zhì)量的2%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的0. 2%;
燒失樹脂模具和燒結(jié)工藝具體如下,加熱設(shè)備選擇鐘罩式加熱爐,無需
氣氛保護(hù)、常壓,陶瓷鑄型坯體ioo'c入爐以每小時(shí)3(rc升溫至36(rc,保溫
l小時(shí);接著以每小時(shí)45(TC升溫至145(TC,保溫4小時(shí);隨爐冷卻至室溫, 出爐,用大于0.2MPa壓縮空氣,吹凈陶瓷鑄型內(nèi)樹脂熱解后的殘留灰分,再 把陶瓷鑄型用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在30。C烘箱中干燥2 6 小時(shí),通入氨氣硬化30min。其它工藝過程同實(shí)施例l。
權(quán)利要求
1、一種帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其特征在于1)首先,利用光固化成型技術(shù)制造出包含有異型氣膜孔空心渦輪葉片原型的樹脂模具,然后將有機(jī)物溶于去離子水中,隨后依次加入分散劑和混合均勻的陶瓷粉末與礦化劑粉末制成陶瓷漿料,灌注前加入引發(fā)劑和催化劑,混合均勻;所說的陶瓷粉末采用粒徑為1~60μm的電熔剛玉粉末;礦化劑粉末采用粒徑為1~5μm的按1∶1~1∶2的質(zhì)量比混合的氧化鎂和氧化釔,礦化劑粉末占陶瓷粉末質(zhì)量的2%~15%;陶瓷漿料中陶瓷粉末和礦化劑粉末占混合物體積的50%~60%,余量為去離子水;分散劑為聚丙烯酸鹽,其加入量是陶瓷粉末質(zhì)量的2.0%~3.0%;有機(jī)物為丙烯酰胺單體、N,N′-亞甲基二丙烯酰胺和聚亞酰胺按1∶(1/20~1/24)∶(1/5~1/2)的質(zhì)量比的混合物,有機(jī)物在去離子水中的質(zhì)量濃度為10%~50%;引發(fā)劑和催化劑為過硫酸銨水溶液和四甲基乙二胺,其中引發(fā)劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的0.2%~2%,催化劑的加入量為丙烯酰胺單體質(zhì)量的0.02%~0.2%;2)其次,把陶瓷漿料灌注到空心渦輪葉片原型樹脂模具的型腔中,填充空心渦輪葉片原型樹脂模具表面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu),陶瓷漿料原位固化成型為陶瓷坯體,再經(jīng)干燥、燒失樹脂模具、燒結(jié)后,獲得包含有內(nèi)、外型芯的陶瓷鑄型;3)最后,把高溫金屬液澆注到陶瓷鑄型中,待金屬凝固成型冷卻后,清除陶瓷鑄型,得到所需的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其特征在于所說的空心渦輪葉片原型是指渦輪葉片外表面有一個(gè)或多個(gè)異型 氣膜孔,內(nèi)部至少有一條冷卻通道,異型氣膜孔與冷卻通道相互連通或不連 通的空心渦輪葉片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其特征在于所說的異型氣膜孔是指所有非圓柱形孔,包括扇形孔或收縮-擴(kuò)張 形孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其 特征在于所說的樹脂模具采用的是光敏樹脂制備。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其 特征在于所說的陶瓷漿料的粘度小于1Pa S。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其特征在于所說的陶瓷漿料在干燥過程中線性收縮率小于0. 5%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其 特征在于所說的干燥是指真空干燥或真空冷凍干燥。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其特征在于所說的燒失樹脂模具和燒結(jié)是采取先慢速升溫后快速升溫的加熱方式,在無壓無氣體保護(hù)下,以每小時(shí)5。C 30。C升溫至300°C 360°C,保 溫1 2小時(shí),隨后以每小時(shí)30(TC 60(rC升溫至135(rC 160(rC;保溫2 6 小時(shí);隨爐冷卻至室溫。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,其特征在于所說的陶瓷鑄型用濃度為30%硅溶膠浸泡40min 60min,在30°C 烘箱中干燥2 6小時(shí),通入氨氣硬化30min。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法, 其特征在于所說的陶瓷鑄型預(yù)熱到155(TC,保溫30min 60min后澆注高溫 金屬。
全文摘要
一種帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片制造方法,利用光固化成型技術(shù)制造出包含有異型氣膜孔空心渦輪葉片原型的樹脂模具,把陶瓷漿料灌注到樹脂模具型腔中,填充空心渦輪葉片表面異型氣膜孔和內(nèi)部冷卻通道,復(fù)制空心渦輪葉片原型內(nèi)外結(jié)構(gòu),在催化劑和引發(fā)劑的作用下陶瓷漿料原位固化成型,形成陶瓷坯體,再經(jīng)干燥、燒失樹脂模具、燒結(jié)后,獲得包含有內(nèi)、外型芯的陶瓷鑄型,最后把高溫金屬液澆注到陶瓷鑄型中,待金屬凝固成型冷卻后,清除陶瓷鑄型,得到帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片精密鑄件。本發(fā)明主要適用于帶有異型氣膜孔的空心渦輪葉片精密鑄件生產(chǎn),解決異型氣膜孔難以加工成型的問題,也為表面帶有異型孔的精密鑄件提供制造方法。
文檔編號(hào)B22D25/00GK101306465SQ20081015015
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者吳海華, 博 孫, 崔峰錄, 徐東陽, 李滌塵, 郭楠楠 申請人:西安交通大學(xué)
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