重型燃机涡轮叶片精铸工艺研究.pdf

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1、ADr．2017VOI．66NO．4垂篙呲煮·377·重型燃机涡轮叶片精铸工艺研究谭巍1，金文光2(1．海军航空兵学院飞行理论系，辽宁葫芦岛125001；2冲国航发沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司，辽宁沈阳110043)摘要：浇不足、疏松和夹渣等缺陷是铸件浇注时常出现的问题。针对这一问题，以某重型燃机I级涡轮叶片无余量精铸工艺作为研究对象，介绍了陶瓷型芯制备与烧结工艺、蜡模与组合方案设计、陶瓷型壳制备工艺和铸件浇注工艺、铸件脱芯工艺等几个关键方面，较好地解决了此类问题。在此基础上，制备出了符合设计要求的合

2、格叶片铸件，并通过了试车考核。关键词：熔模铸造；燃机叶片；无余量中图分类号：TG249．5文献标识码：B文章编号：1001—4977(2017)04—0377—05ReSearChOnHeaVyEngineTUrbineBIadelnVeStmentCaStingPrOCessTANweil，JINwen—guan矿(1．FlightTheoryDepartmentofNavalAviationAcademy’Huluda0125001，Liaonillg，China；2．AECCShenyangLimingA

3、reo-EngineGroupCo．，Ltd．，Shenyan9110043，Liaoning，China)Abs昀ct：Metallurgicaldefectsofshortm，porositiesandinclusionsarecommonpmbl锄sdWingcastingproduction．Thispaperaimsattheproblemstoresearchusillgnoa110wancecastingprocessofIstageturbinebladeasresearchobject．The

4、processofpreparationofceramiccoreandbakin品waxpattemandconlbinationdesigIl，ceramicsheUpreparationtechn0109y'po嘶ngtecllIl0109y，andcoreremovingtechn0109ywereintroduced．ThesekeyaspectswereanalyZedandresearche吐anddefectsproblemwassettled．0nthisbasis，qualifiedblad

5、ecastingwasprepared'andpassedtest．1研wo重ds：inves仃nemcasting；hea、Ⅳengineblade；noallowance涡轮叶片作为重型燃机的核心热端部件，是燃机的动力来源，在高温高应力下长期工作，承受高温燃气的冲刷，对涡轮叶轮的冶金质量和尺寸精度要求很高，其制造技术是重型燃机技术中难度最大的部分㈣。国外一直将复杂高温合金精密铸造技术作为对航空发动机性能的提升和竞争力的支撑，在JT90D、Pw4000、EJ200等多种航空发动机中应用了大量的精密铸件嗍，20

6、世纪80年代以来，国外对发动机关键件一涡轮叶片与涡轮导向叶片的结构、材料及制造工艺技术进行了广泛深入的研究，相继研制出了具有高效冷却效果的叶片气冷系统，改进了材料和制造技术网。20世纪90年代中后期，AL．1ision公司开发出多孔层板冷却孔制造和精密铸造与材料技术，铸造出具有高效冷却效果的单晶La—milloy合金涡轮叶片啊。俄罗斯在航空发动机高压涡轮叶片壁上通过添加冷却通道，在高效气冷单晶空心叶片的精密铸造技术上取得很大的进展圈。我国在20世纪七八十年代，通过对航空发动机关键件的研发，在熔模铸造工艺方面展开

7、了多层次的系统研究，取得了很多成果网。沈阳铸造研究所刘孝福以AsM—Cr作为矿化剂的莫来石结合刚玉型壳，以电熔刚玉做耐火粉料，以低钠硅溶胶做粘结剂，在烧结过程中于型壳内形成AsM—Cr20，固溶体，因此促进了烧结，在一定程度上改善了型壳的力学性能【埘。许庆彦等在CA模型、枝晶生长机理和基本的传质、传热模型基础上，提出了定向凝固单晶叶片三维数值模型，模拟了在不同抽拉速度下的叶片内部温度梯度分布，并且模拟了叶片的微观组织演变，在一定程度上优化了工艺[1l】。但是对于重型燃机涡轮叶片来讲，在铸造工艺上与国外还有着很大

8、的差距[121。本文以某燃机I涡轮叶片为研究对象，该叶片采用K488铸造高温合金无余量精密铸造而成，由于其尺寸大，结构复杂，陶瓷型芯、型壳成形困难。浇注时合金液的流通及补缩通道小，容易出现浇不足、疏松、夹渣等冶金缺陷，铸造难度很大。通过对该涡轮叶片的制芯、制壳及浇注工艺的研究，制备出合格的涡轮叶片，在一定程度上为重型燃机涡轮叶片精铸工艺提供了一个发展思路。收稿日期：2016_09—18