[发明专利]带气膜孔的空心涡轮叶片的铸造方法

说明书

本发明公开了一种带气膜孔的空心涡轮叶片的铸造方法，涉及航空发动机涡轮叶片生产制造领域，解决的技术问题是提供一种空心涡轮叶片在铸造过程中直接形成气膜孔的铸造方法，采用的技术方案是：带气膜孔的空心涡轮叶片的铸造方法，首先，建立带气膜孔的空心涡轮叶片的三维模型；然后，根据三维模型制造陶瓷型芯，陶瓷型芯包括基体部分和加厚部分，基体部分与空心涡轮叶片的内腔的形状及大小一致，基体部分在对应于空心涡轮叶片设置气膜孔的区域设置加厚部分，加厚部分的内部设置浇铸腔，浇铸腔外侧的加厚部分为保护层；最后，利用陶瓷型芯制造空心涡轮叶片。本发明适用于在空心涡轮叶片的浇铸过程中直接形成气膜孔，可缩短制造周期，降低制造成本。

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮叶片生产制造领域，具体涉及一种带气膜孔的空心涡轮叶片的铸造方法。

背景技术

空心涡轮叶片设置气膜孔，气膜孔喷出的低温气体粘附在涡轮叶片的壁面附近形成冷气层，起到良好的高温隔离作用，避免涡轮叶片被高温燃气烧蚀。

目前，带气膜孔的涡轮叶片的制造方法为：先铸造出不带气膜孔的涡轮叶片，再采用激光、电火花、电液束或复合加工方式加工出气膜孔。其中，前两种加工方式属于热熔加工，会在孔壁产生重熔层和微裂纹，导致涡轮叶片材料性能和安全使用寿命下降。另外，涡轮叶片内部结构复杂，气膜孔加工过程中容易出现偏差，使气膜孔打到其他腔室或打到隔板上，即出现气膜孔实际位置偏离设计位置的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空心涡轮叶片在铸造过程中直接形成气膜孔的铸造方法。

本发明采用的技术方案是：带气膜孔的空心涡轮叶片的铸造方法，包括以下步骤：

S1、建立带气膜孔的空心涡轮叶片的三维模型。

S2、根据三维模型制造陶瓷型芯：陶瓷型芯包括基体部分和加厚部分，基体部分的形状及大小与空心涡轮叶片的内腔的形状及大小一致，基体部分在对应于空心涡轮叶片设置气膜孔的区域设置加厚部分，基体部分和加厚部分为一个整体，加厚部分的厚度大于对应位置的空心涡轮叶片的厚度，加厚部分的内部设置浇铸腔，浇铸腔的形状与空心涡轮叶片设置气膜孔的部分的形状一致，浇铸腔外侧的加厚部分为保护层。

具体的：步骤S1中，气膜孔为圆形孔或异形孔。

具体的：步骤S2中，陶瓷型芯为氧化铝基、氧化硅基、氧化钙基或氧化钇基型芯。

进一步的是：步骤S2中，由3D打印方式制得陶瓷型芯，或者制造陶瓷型芯的步骤如下：

S2.1预制临时充填体，临时充填体的形状与浇铸腔的形状一致。例如，临时充填体为尿素或水溶性蜡料材质。

S2.2压制陶瓷型芯，其中陶瓷型芯对应于浇铸腔的部分预置临时充填体。

S2.3去除陶瓷型芯的临时充填体。例如，通过溶解方式去除临时充填体。

S2.4烧制陶瓷型芯。

S3、利用S2制得的陶瓷型芯制造空心涡轮叶片。

进一步的是：步骤S1中，三维模型包括本体部分和金属层，其中本体部分与空心涡轮叶片的形状及大小一致，金属层设置于本体部分对应于设置气膜孔的区域的外部，金属层与本体部分之间形成外层间隙；外层间隙的宽度与步骤S2中保护层的厚度一致；

并且，步骤S3之后还包括：S4、将S3制造得到的空心涡轮叶片外侧的金属层去除，得到带气膜孔的空心涡轮叶片。

进一步的是：步骤S1中，金属层的边缘与本体部分连续连接或不连续连接。

进一步的是：步骤S1中，外层间隙的最小宽度为1.0mm，最大宽度为空心涡轮叶片的叶身中部叶型最大内切圆半径。

具体的：步骤S1中，金属层的厚度为0.5～1.0mm。