[发明专利]一种用于制造高温合金空心叶片的型芯

说明书

技术领域

本发明涉及高温合金部件的精密铸造，具体是一种用于制造高温合金空心叶片的型芯及其压蜡模具和陶瓷模壳的设计。

背景技术

为了提高高温合金涡轮叶片的工作温度，人们将早期的实心叶片改进成空心叶片，利用空气通过叶片的复杂内腔达到冷却叶片的目的。叶片的复杂内腔是用陶瓷型芯在熔模铸造中形成。陶瓷型芯在压蜡时要承受高压、高速蜡液的冲击，在浇注和定向凝固过程中更要承受高温金属液的冲击和长时间的热应力。特别是在在刚性固定的榫头部位会出现切应力，成为陶瓷型芯的断裂的重要原因。减少型芯在压蜡和浇注凝固过程中的断裂，已成为提高空心叶片成品率的关键之一。

如图1～4所示，是现有技术制造高温合金空心叶片的型芯2、压蜡模具4和陶瓷模壳6的结构。空心叶片的型芯2除了是在叶片铸造时、形成叶片空腔的主要部分，在压蜡及制造陶瓷模壳6的过程中，也要通过型芯2的叶根芯头1和叶顶芯头3分别在压蜡模具4中和陶瓷模壳6中定位。现在通行的型芯2的叶根芯头1和叶顶芯头3部分都做得外形突出、尺寸较大，埋入压蜡模具4和陶瓷模壳6中很深，接触面积大，以保证型芯2的固定。具体的：现有的型芯2上端的叶根芯头1为横梁型，下端的叶顶芯头3则在垂直方向突出。如此设计，使得在压蜡过程中，横梁型的叶根芯头1横向两端埋入压蜡模具4中、叶顶芯头3垂直方向的突出部分埋入压蜡模具4中；在制作陶瓷模壳6时，横梁型的叶根芯头1横向两端埋入陶瓷模壳6中、叶顶芯头3垂直方向的突出部分埋入陶瓷模壳6中。

但是，这也往往造成了对型芯2本身伸缩的阻碍，易使型芯2在压蜡和浇注凝固过程中变形和断裂。虽然通过在叶根芯头1和叶顶芯头3的相应凸出部位设置间隙，使得叶根芯头1和叶顶芯头3在一定程度上成为自由端，但由于叶根芯头1和叶顶芯头3的结构原因，若间隙太小不能自由伸缩，太大则悬空、起不到固定型芯的作用，非常难控制。特别是对重型燃机用的大尺寸叶片，型芯2与压蜡模具4和陶瓷模壳6之间的伸缩更大，问题更加严重。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于制造高温合金空心叶片的型芯、压蜡模具和陶瓷模壳。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于制造高温合金空心叶片的型芯，所述型芯放置在压蜡模具中制作蜡模，使用包裹型芯的蜡模制作陶瓷模壳；所述型芯的叶顶芯头的前后两面的中心位置上设置有两个定位槽，该定位槽是内锥形的凹槽、两者的中心线重合；对应压蜡模具的叶顶位置上设置一对与之配合的凸销。

所述型芯的叶顶芯头前后两面上的两个定位槽的底部打通，形成一个贯通型芯、两端设置有锥形过渡导台的定位通孔。

所述型芯的叶根芯头为型芯的轴向外延、呈长方体状，压蜡模具内侧、对应型芯叶根芯头的四周设置有平头方销。

所述型芯叶根芯头的截面最大尺寸不大于型芯主体的截面最大尺寸。

本发明所产生的有益效果是：

本发明在型芯设计时，简化芯头部分的形状，消除叶根芯头的外露以减少与压蜡模具和与陶瓷模壳的牵连，大大减少型芯的变形和断裂，从而显著提高空心叶片的成品率。由于芯头部分形状的简化和尺寸的减小，也使制芯工作变得容易。本发明的型芯在陶瓷模壳内、进行高温合金空心叶片的定向凝固过程中，叶顶芯头具有一定的转动自由度，叶根芯头在垂直方向上能够完全自由伸缩。

附图说明

图1为现有的高温合金空心叶片的型芯结构示意图；

图2为现有的高温合金空心叶片的蜡模压制结构示意图；

图3为图2的侧视示意图；

图4为现有的高温合金空心叶片的陶瓷模壳结构示意图；

图5为本发明高温合金空心叶片的型芯结构示意图；

图6为本发明型芯叶顶芯头处的局部放大侧视示意图；

图7为本发明高温合金空心叶片的蜡模压制结构示意图；

图8为图7的侧视示意图；

图9为本发明高温合金空心叶片的陶瓷模壳结构示意图；

图10为本发明型芯叶顶芯头与模壳的结合处的局部放大侧视示意图；

图11为本发明的另一种具体实施方式的型芯叶顶芯头处的局部放大侧视示意图；

图12为本发明的另一种具体实施方式的型芯叶顶芯头与模壳的结合处的局部放大侧视示意图；