空心无余量叶片制造技术研究

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1、大连理1=大学专业学位硕士学位论文摘要基于对空心涡轮叶片精密铸造过程中存在的问题进行深入分析,应用金属铸造和结晶理论及材料(主要是型芯材料)物理、化学特性等相关技术,研究了蜡模制造及叶片浇注过程中影响质量的关键因素,给出了空心涡轮叶片精密铸造的解决方案,解决了叶片铸造过程中出现的模具加工误差、型芯热应力及脱芯困难、蜡模变形和叶片壁厚测量等问题。涡轮叶片是整个航空发动机的心脏,是决定飞机性能的关键零件之一。通常采用熔模精密铸造方法成型。其工艺过程为先用易熔材料制作模型,再将模型浸涂上特制的耐火涂层,经干燥硬化、脱模和高温焙烧后形成一个坚硬的整体型壳,

2、型壳的内腔具有零件所要求的几何形状和尺寸精度,最后将熔融金属液浇注入型壳内腔,经冷却凝固和脱模,即可获得精密铸件。在空,tl,涡轮叶片精密铸造中,蜡模的制造精度对成型叶片的尺寸与形状精度影响很大。为提高叶片蜡模的制造精度,通过对模具加工过程的深入研究和分析以及合理使用工装,解决了影响模具加工精度问题,找出了模具加工中引起模具变形的主要原因,保证了叶片蜡模制造质量。叶片精密铸造用的型芯常用氧化硅系列陶瓷材料。这种陶瓷型芯工作时易引发内部产生微裂纹,严重影响型芯强度。为解决这一问题,提出用氧化铝基材料代替硅基材料制造型芯,有效地避免了型芯内应力,提高了

3、叶片浇注温度,使叶片浇注过程满足单晶结构的形成条件,实现了单晶叶片的浇注成型。同时,通过使用混合脱芯剂,解决了铝基型芯无法脱芯的难题。针对蜡模壁厚检测中采用“热探针法”存在的精度低、速度慢等问题,通过采用工业CT测量方法,较好地解决了蜡模壁厚测量精度和质量问题,并提高了测量速度。本文通过对蜡模制造及叶片浇注过程的深入分析与研究,成功解决了单晶无余量空心涡轮叶片蜡模制造及浇注成型工艺问题,保证了发动机叶片的浇注质量。为制造质量合格、性能优异的航空发动机提供了有力的技术支持。关键词:空心涡轮叶片;精密铸造;蜡模空心无余量叶片制造技术研究Research

4、ofManufacturingTechnologyForHollowNon—clearanceBladeAbstractThisthesisiSbasedonthedeepanalysisofthehollowturbinebladeintheprocessofprecisioncasting,Itappliesmetalcastingtechnology,crystaltheory、material(mainlyincorematerial)physics,chemistrycharacteristicrelatedtechnologyetc,I

5、tstudiesthekeyproblemthataffectthequalityaboutwaxmoldmanufacturingandcastingprocess,thengivesresolvingmeasuresaboutblankturbinebladeprecisioncasting,alsothethesissolvesseveralproblems,suchasmoldmanufacture,coreheatstress,fallingofthemold,deformationofthewaxmold、bladethicknessm

6、easuringetc.Aeroengineturbinebladeisregardastheheartoftheaeroengine,itiskeyelementaboutthecapabilityofaircraft.Itappliesmeltingmoldprecisioncastingmethodtomolding.ItuseseasilyfusiblematerialtOmakemold.thenthemoldcoatspecialfireresistantcoatinglayer,throughdryingtobecomehard,fa

7、llingofthemoldandformingthehardmodelshell,theinnercavityofthemodelshellpossessespartgeometryshapeanddimension,finallypourmeltingmetalliquidintotheinnercavity,throughcoolingtobecomesolidandfallingofthemoldthenobtainprecisioncastingpart.Intheprocessofprecisioncastingofhollowturb

8、inebladepart,Waxmoldprecisionaffectsdeformationdimensionandsh

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