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CN113976824B - 一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法 - Google Patents

一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于熔模铸造单晶叶片领域，具体涉及一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法。本发明的技术方案如下：一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，蜡模制备过程中，在型芯自由端设置引晶三角蜡片补贴，脱蜡后形成型芯自由端与叶片小缘板侧端面之间的合金液流道。本发明提供的防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，解决联体单晶导向叶片刷蜡型芯自由端涂制导致的缘板杂晶问题，提高联体单晶导向叶片制备的合格率。

Description

一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法
技术领域
本发明属于熔模铸造单晶叶片领域，具体涉及一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法。
背景技术
航空发动机用联体单晶导向叶片多数为叶身与缘板呈一定角度的工字形结构。联体单晶导向叶片制备工艺目前主要采用熔模精密铸造，即我们通常所说的失蜡法，在叶片蜡模形成的模组上涂挂涂料和撒砂，经过干燥硬化后形成型壳，再经过脱蜡、焙烧，形成叶片空腔形状的陶瓷型壳，在浇注合金液后经定向拉晶形成联体单晶导向叶片。空心导向叶片的叶身内部空腔通常由陶瓷型芯形成。为避免型芯在高温状态下与型壳之间的缩胀程度不同导致型芯开裂，通常将型芯两端分别设为固定端和自由端。固定端作用是确保在金属液充入型壳过程中型芯不发生位移偏摆。自由端作用为避免型芯在高温拉晶过程中产生二次烧结时，型壳阻碍其收缩而导致型芯薄弱位置开裂。自由端设置通常采用刷蜡方式进行，从而在型壳脱蜡焙烧后形成刷蜡厚度相当的间隙，给型芯留有一定的退让间隙。但同时这也会导致合金液浇注过程中充入到该间隙位置。随着模壳在定向拉晶当中逐渐下降到冷区，形成对合金液至下而上的顺序凝固，自由端的薄壁凸起位置在靠近冷区时会率先产生横向散热，过早达到形核过冷度而凝固，破坏了单晶叶片在拉晶过程中的单一纵向温度梯度，从而使叶片小缘板产生与叶身部位单晶取向不同的晶粒，即通常所说的杂晶，导致叶片单晶完整性不符合标准要求，叶片的报废率较高，增加了叶片的制造成本。
发明内容
本发明提供一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，解决联体单晶导向叶片刷蜡型芯自由端涂制导致的缘板杂晶问题，提高联体单晶导向叶片制备的合格率。
本发明的技术方案如下：
一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，蜡模制备过程中，在型芯自由端设置引晶三角蜡片补贴，脱蜡后形成型芯自由端与叶片小缘板侧端面之间的合金液流道。
进一步地，所述的防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，具体包括如下步骤：
步骤一、型芯自由端及固定端均为长方体结构，叶片小缘板一侧为型芯自由端，叶片大缘板一侧为型芯固定端，型芯固定端设有凹槽；
步骤二、在蜡模修整时，将型芯自由端表面刷蜡，在型芯自由端各面几何中心设置点定位；
步骤三、在型芯自由端最低点，沿着竖直向下方向，设置引晶三角蜡片补贴；
步骤四、制成型壳，脱蜡后，形成型芯自由端与叶片小缘板侧端面之间的合金液流道。
本发明的有益效果为：本发明的方法，在蜡模制备过程中，在型芯自由端设置引晶三角蜡片补贴，脱蜡后形成型芯自由端与叶片小缘板侧端面之间的合金液流道。在合金液充入该合金液流道时，给予横向散热的凸起部位纵向的导热路径，保持自由端沿着三角片单一热流方向，形成至下而上顺序凝固，避免凸起部位外沿由于过冷产生异向形核，破坏叶片的单晶完整性。同时采用三角片补贴的引晶方式，蜡模修整操作简便，型壳涂料易于干燥，铸件修整相对容易，适用于单晶叶片的规模化生产。
附图说明
图1为联体单晶导向叶片示意图；图中：1为叶身一，2为叶身二，3为叶片小缘板，4为叶片大缘板，5为叶身一内腔，6为叶身二内腔；
图2为型芯结构示意图；
图3为引晶三角蜡片安装状态示意图。
具体实施方式
如图1-3所示，一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，包括如下步骤：
步骤一、型芯自由端7及固定端8均为长方体结构，叶片小缘板3一侧为型芯自由端7，叶片大缘板4一侧为型芯固定端8，型芯固定端8设有凹槽10；型芯固定端8长方形横截面大小，按叶片的叶身一内腔5、叶身二内腔6靠叶片大缘板4一侧出口横截面大小设置，以型芯固定端8的长方形横截面内接于叶片大缘板4一侧内腔出口横截面为宜，型芯固定端8伸出叶身长度为30～40mm；凹槽10为长方形，边缘距离陶瓷型芯固定端8边缘距离大于5mm，深度不超过整个陶瓷型芯固定端8厚度的1/3；陶瓷型芯自由端7长方形横截面大小按叶片的叶身一内腔5、叶身二内腔6靠叶片小缘板3一侧出口横截面大小设置，型芯自由端7的长方形横截面内接于叶片小缘板3一侧内腔出口横截面，型芯自由端7伸出叶身长度为15～20mm；
步骤二、在蜡模修整时，将型芯自由端7表面刷蜡，厚度0.5mm，在型芯自由端7各面几何中心设置点定位11，即在各面几何中心位置扣取凹坑，深度至陶瓷型芯表面，直径为2mm，点定位11位置涂抹甲基蓝，涂抹厚度为0.1mm；
步骤三、在型芯自由端7最低点，沿着竖直向下方向(即竖直拉晶方向)，使用粘接蜡设置引晶三角蜡片9补贴；引晶三角蜡片9补贴的底部夹角均设置为30度，引晶三角蜡片9补贴的外侧与型芯自由端7外侧齐平，厚度为2mm；引晶三角蜡片9补贴与叶片蜡模连接位置均采取刷蜡方式过渡，保证光顺转接，转接圆角大小R为1-1.5mm；
步骤四、制成型壳，脱蜡后，形成型芯自由端7与叶片小缘板3侧端面之间的合金液流道。

Claims (1)

1.一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法，其特征在于，蜡模制备过程中，在型芯自由端设置引晶三角蜡片补贴，脱蜡后形成型芯自由端与叶片小缘板侧端面之间的合金液流道；具体包括如下步骤：
步骤一、型芯自由端及固定端均为长方体结构，叶片小缘板一侧为型芯自由端，叶片大缘板一侧为型芯固定端，型芯固定端设有凹槽；型芯固定端长方形横截面大小，按叶片的叶身一内腔、叶身二内腔靠叶片大缘板一侧出口横截面大小设置，型芯固定端的长方形横截面内接于叶片大缘板一侧内腔出口横截面，型芯固定端伸出叶身长度为30~40mm；型芯自由端长方形横截面大小按叶片的叶身一内腔、叶身二内腔靠叶片小缘板一侧出口横截面大小设置，型芯自由端的长方形横截面内接于叶片小缘板一侧内腔出口横截面，型芯自由端伸出叶身长度为15~20mm；
步骤二、在蜡模修整时，将型芯自由端表面刷蜡，在型芯自由端各面几何中心设置点定位；
步骤三、在型芯自由端最低点，沿着竖直向下方向，设置引晶三角蜡片补贴；引晶三角蜡片补贴的底部夹角均设置为30度，引晶三角蜡片补贴的外侧与型芯自由端外侧齐平；引晶三角蜡片补贴与叶片蜡模连接位置均采取刷蜡方式过渡，保证光顺转接；
步骤四、制成型壳，脱蜡后，形成型芯自由端与叶片小缘板侧端面之间的合金液流道，在合金液充入该合金液流道时，给予横向散热的凸起部位纵向的导热路径，保持自由端沿着三角片单一热流方向，形成至下而上顺序凝固，避免凸起部位外沿由于过冷产生异向形核。
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