CN204247909U - 一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的是针对现有定向凝固叶片蜡模组合用底盘制备技术存在的不足,提供了一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘。该底盘为由直径相同的非金属圆盘和金属圆盘组成;非金属圆盘下表面均布6~36个圆柱型凸起,在非金属圆盘中心设有通孔;金属圆盘是一个直径与上述非金属圆盘直径相同的圆柱体,下表面设有6~36个花瓣状凹槽,圆环和加强筋,中心设有贯穿金属圆盘的螺纹,金属圆盘上还设有数个通孔。该定向凝固叶片蜡模组合用的底盘变形小、脱蜡快、环保、精益。此外由该底盘制备的型壳,在型壳装炉浇注前无须磨平型壳底部,能大幅提高操作效率且环保高效,同时型壳不涨壳、不易漏钢,能提高铸件浇注合格率。
Description
技术领域
本实用新型属于熔模铸造领域,特别涉及一种定向凝固叶片蜡模组合用金属与非金属镶嵌式底盘。
背景技术
为适应航空飞行器的发展需求,需不断提高航空发动机的推重比。目前的解决方式是提高航空发动机涡轮前燃气温度与改善叶片的冷却结构。叶片的制造从最初的等轴多晶叶片发展到具有复杂气冷通道的定向凝固柱晶叶片和单晶叶片。众所周知,我国现阶段的定向凝固叶片普遍采用HRS法进行制备,其过程简单叙述如下:将定向凝固叶片型壳放置在圆柱形水冷结晶器上,通过上移圆柱形水冷结晶器将型壳放入加热器内并加热到一定温度后进行浇注,静止一段时间后,通过下移圆柱形水冷结晶器,将型壳从加热器及挡板中移出至铸型室,取出铸型,脱壳后即可得到定向凝固叶片。通常在定向凝固叶片蜡模组合工序中进行蜡模组合时,采用的是由F102松香粉模料制备的实心底盘。该底盘存在很多缺点,如①该底盘都批量生产,存放时间长,易变形;②该底盘为F102松香粉模料制备的实心底盘,脱蜡时易出现涨壳现象。而定向凝固叶片陶瓷型壳底部平面正好由蜡模组合时使用的底盘的顶部平面形成,如果底盘顶部平面不平,则制备后的型壳的底部平面也会不平,此时底部不平的型壳放置在定向结晶炉的水冷结晶器上,就会产生间隙,浇注时,型壳容易漏钢。为了避免该情况的发生,生产现场在型壳装炉浇注前均要在研磨台上将型壳底部磨平,以达到将型壳安装在水冷结晶器上时型壳底部平面与水冷结晶器上表面间无间隙或小间隙。然而,该操作方法会对生产现场带来大量的粉尘,从而造成现场环境污染,倘若型壳底部研磨不到位时,小则损坏型壳大则浇注时经常出现漏钢,此外,定向凝固叶片的制造费用昂贵,任何一个小的细节出现问题,都会带来较大的经济损失,因此需要对现有定向凝固叶片蜡模组合的底盘进行创造性的技术改进。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有定向凝固叶片蜡模组合用底盘制备技术存在的不足,提供了一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘。该底盘为金属与非金属 镶嵌结构,并且制备方法简单易操作,使得定向凝固叶片蜡模组合用的底盘变形小、脱蜡快、环保、精益。此外由该底盘制备的型壳,在型壳装炉浇注前无须磨平型壳底部,能大幅提高操作效率且环保效,同时型壳不涨壳、不易漏钢,能提高铸件浇注合格率。
一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,为一个直径高8mm~15mm的圆柱体,该圆柱体由直径相同的非金属圆盘和金属圆盘组成;
其中,所述的非金属圆盘是一个直径高0.5mm~3mm的圆柱体;非金属圆盘上表面为平面,下表面靠近边缘15mm~25mm处、沿圆盘半径方向均布6~36个直径为高为4mm~6mm的圆柱型凸起,在非金属圆盘中心设有直径为的通孔;最优的是在圆柱型凸起与非金属圆盘下表面接合处倒圆角R0.5~R1;
所述的金属圆盘是直径与上述非金属圆盘直径相同、高6.5mm~12mm的圆柱体;金属圆盘上表面为平面,下表面设有6~36个花瓣状凹槽,凹槽外侧为外径与金属圆盘直径相同的圆环,圆环宽度10mm~14mm,相邻凹槽间为加强筋,加强筋宽度5mm~7mm、高度6mm~7mm,最优的方式是在加强筋与圆环的相交处以及相邻加强筋的相交处倒圆角R1~R5;金属圆盘中心设有贯穿圆盘的M6~M10螺纹,金属圆盘上还设有数个通孔,通孔的直径、个数和位置与上述非金属圆盘的圆柱型凸起的直径、个数和位置相对应,最优的是所述通孔在金属圆盘上表面有倒圆角,且倒圆角角度与上述圆柱型凸起与非金属圆盘下表面接合处倒圆角角度相同;
所述非金属圆盘通过下表面的圆柱型凸起从所述金属圆盘的上表面嵌入通孔中,使二者相结合;
其中,所述的非金属圆盘的材料为F28-44B、F102松香粉模料、66#、62#、58#、60#、52#等填充蜡;
所述的金属圆盘的材料为所述金属材料为铝合金系列、镁合金系列及铝镁合金系列等轻金属,如工业纯铝:1A99、1A97、1A95、1A80、1A50;防锈铝合金5A02、5A03、5A05、5A30;硬铝:2A01、2A11、2A12、2B16;锻铝:LD2(6A02)、LD2-1(6B02)、LD2-2(6070)、LD30(6061)、LD31(6063)、LD11(4A11)、LD9(2A90)、LD8(2A80)、LD7(2A70)、LD10(2A14)、LD5(2A50)等;超硬铝7A09;铸造铝合金:ZAlSi7Mn、ZAlSi12、ZAlSi2Cu2Mg1、ZAlSi5Cu1Mg、ZAlCu5Mn、ZAlCu5MnCdVA、ZAlMg10、ZAlMg5Si;Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Re 系合金,如铸造镁合金:ZM2、ZM5、ZM6等;以及变形镁合金和镁基复合材料,其牌号和化学成分同国家标准GB/T5153-2003记载。
本实用新型还提供了一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘的制备方法,包括如下步骤:
1、将由金属材料经精密加工后的上述结构的金属圆盘放置在注蜡模具中,并将模具预热到25℃~35℃,注蜡模具内壁尺寸为直径高8mm~15mm;
2、将填充蜡放入压蜡机的储蜡罐中加热到75℃~85℃,搅拌均匀,并将压蜡机压制蜡模的工艺参数设定为:合模压力为4MPa~5MPa、模板预热温度为31℃~34℃、注蜡温度为68℃~80℃、注射压力为0.6MPa~2.0MPa、保压时间为50s~100s;
3、将注蜡模具安放在压蜡机的模板上,压蜡机将填充蜡注射到注蜡模具中的金属圆盘的上表面及6~36个通孔中,并避免将填充蜡填充到金属圆盘底部、侧面及中部带有螺纹部分,填充结束开始保压;待达到设定的保压时间后,取出金属圆盘及压制在其上的蜡模,即可得到上述的定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,蜡模即是底盘的非金属圆盘部分;
其中,所述金属材料为铝合金系列、镁合金系列及铝镁合金系列等轻金属,如工业纯铝:1A99、1A97、1A95、1A80、1A50;防锈铝合金5A02、5A03、5A05、5A30;硬铝:2A01、2A11、2A12、2B16;锻铝:LD2(6A02)、LD2-1(6B02)、LD2-2(6070)、LD30(6061)、LD31(6063)、LD11(4A11)、LD9(2A90)、LD8(2A80)、LD7(2A70)、LD10(2A14)、LD5(2A50)等;超硬铝7A09;铸造铝合金:ZAlSi7Mn、ZAlSi12、ZAlSi2Cu2Mg1、ZAlSi5Cu1Mg、ZAlCu5Mn、ZAlCu5MnCdVA、ZAlMg10、ZAlMg5Si;Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Re系合金,如铸造镁合金:ZM2、ZM5、ZM6等;以及变形镁合金和镁基复合材料,其牌号和化学成分同国家标准GB/T5153-2003记载;填充蜡为F28-44B、F102松香粉模料、66#、62#、58#、60#、52#等中温蜡、高温蜡。
附图说明
图1为定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘的立体示意图;
其中,1.非金属圆盘,2.金属圆盘;
图2为定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘的结构图;
其中,a为底盘的俯视图;b为底盘的仰视图;
图3为图2中图a底盘的俯视图沿E-E方向的剖视图;
图4为图2中图b底盘的仰视图沿F-F方向的剖视图;
图5为非金属圆盘的结构图;
其中,c为非金属圆盘的俯视图;d为非金属圆盘的仰视图;
3.圆柱型凸起,4.中央通孔;
图6为图5中图c非金属圆盘的俯视图沿C-C方向的剖视图;
图7为图5中图d非金属圆盘的仰视图沿D-D方向的剖视图;
图8为金属圆盘的结构图;
其中,e为金属圆盘的俯视图;f为金属圆盘的仰视图;
5.凹槽,6.圆环,7.加强筋,8.中心螺纹,9.通孔;
图9为图8中图e金属圆盘的俯视图沿A-A方向的剖视图;
图10为图8中图e金属圆盘的仰视图沿B-B方向的剖视图;
图11为金属圆盘的立体示意图。
具体实施方式
实施例中所用的压蜡机为美国MPI公司生产,型号MPI 55Series,55-40-30。
实施例1
一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,为一个直径高8mm~15mm的圆柱体,该圆柱体由直径相同的非金属圆盘1和金属圆盘2组成;
其中,所述的非金属圆盘1是直径高0.5mm~3mm的圆柱体;非金属圆盘上表面为平面,下表面靠近边缘15mm~25mm处、沿圆盘半径方向均布6~36个直径为高为4mm~6mm的圆柱型凸起3,在非金属圆盘1中心设有直径为的中央通孔4,在圆柱型凸起3与非金属圆盘下表面接合处倒圆角R0.5~R1;
所述的金属圆盘2是直径与非金属圆盘1直径相同、高6.5mm~12mm的圆柱体;金属圆盘上表面为平面,金属圆盘下表面有6~36个花瓣状凹槽5,凹槽5外侧为外径与金属圆盘2直径相同的圆环6,圆环6的宽度10mm~14mm,相邻凹槽间为加强筋7,加强筋7的宽度5mm~7mm、高度6mm~7mm,在加强筋7与圆环6的相交处以及相邻加强筋的相交处倒圆角R1~R5;金属圆盘2中心设有贯穿金属圆盘的M6~M10中心螺纹8,金属圆盘上还设有数个通孔9,通孔的直径、个数和 位置与非金属圆盘1的圆柱型凸起3的直径、个数和位置相对应,通孔9在金属圆盘2的上表面处有倒圆角,且倒圆角角度与上述圆柱型凸起3与非金属圆盘1下表面接合处倒圆角角度相同;
所述非金属圆盘1通过下表面的圆柱型凸起3从所述金属圆盘2的上表面嵌入通孔9中,使二者相结合;
所述的非金属圆盘的材料为F28-44B、F102松香粉模料、66#、62#、58#、60#、52#等填充蜡;
所述的金属圆盘的材料为所述金属材料为铝合金系列、镁合金系列及铝镁合金系列等轻金属,如工业纯铝:1A99、1A97、1A95、1A80、1A50;防锈铝合金5A02、5A03、5A05、5A30;硬铝:2A01、2A11、2A12、2B16;锻铝:LD2(6A02)、LD2-1(6B02)、LD2-2(6070)、LD30(6061)、LD31(6063)、LD11(4A11)、LD9(2A90)、LD8(2A80)、LD7(2A70)、LD10(2A14)、LD5(2A50)等;超硬铝7A09;铸造铝合金:ZAlSi7Mn、ZAlSi12、ZAlSi2Cu2Mg1、ZAlSi5Cu1Mg、ZAlCu5Mn、ZAlCu5MnCdVA、ZAlMg10、ZAlMg5Si;Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Re系合金,如铸造镁合金:ZM2、ZM5、ZM6等;以及变形镁合金和镁基复合材料,其牌号和化学成分同国家标准GB/T5153-2003记载。
该底盘的使用方法与普通蜡模底盘相同,将定向凝固叶片蜡模的起晶段按照实施例1中底盘下表面均布的通孔的个数均布在底盘上,然后将起晶段焊接在底盘的非金属圆盘上表面上,起晶段的底部位置必须在通孔的正上方或邻近通孔的上方,叶片模组的另一端焊上相应的浇道和浇口杯蜡模,即组合成一组定向凝固叶片用蜡模模组,然后进行模组清洗除油,最后进行定向凝固叶片型壳制造工序,涂制型壳时,只涂制底盘的非金属圆盘上表面部分,不涂制底盘的金属圆盘部分。型壳制备完成后,进行脱蜡,此时底盘的非金属部分因融化而脱除,同时金属部分因非金属部分脱除从而和型壳产生间隙,亦一并脱落而取出,底盘的金属圆盘部分取出后可重复使用。最后将型壳的底部直接放置在水冷结晶器上,通过上移圆柱形水冷结晶器将型壳放入加热器内并加热到一定温度后进行浇注,静止一段时间后,通过下移圆柱形水冷结晶器,将型壳从加热器及挡板中移出至铸型室,取出铸型,脱壳后即可得到定向凝固叶片。由于型壳是在变相非常小的底盘上制成的,因此型壳底部平面也是平的,置于水冷结晶器上时无产生间隙,不必进行常规的在研磨台磨平型壳底部的操作,而且浇注时,型壳不会漏钢。
实施例2
实施例1的定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘的制备方法为:
1、将由锻铝LD8经精密加工后的金属圆盘1放置在注蜡模具中,并将模具预热到25℃~35℃,注蜡模具内壁尺寸为直径高8mm~15mm;
2、将填充蜡F28-44B放入MPI压蜡机储蜡罐中加热到75℃~85℃,搅拌均匀,并将MPI压蜡机压制蜡模的工艺参数设定为:合模压力为4MPa~5MPa、模板预热温度为31℃~34℃、注蜡温度为68℃~80℃、注射压力为0.6MPa~2.0MPa、保压时间为50s~100s;
3、用纱布或毛刷浸以适量的甲基硅油分型剂,均匀涂擦在注蜡模具的内表面上,金属圆盘1外表面及均布的通孔内表面不要刷甲基硅油分型剂;将注蜡模具安放在MPI压蜡机的模板上,压蜡机将填充蜡注射到注蜡模具中的金属圆盘的上表面及6~36个通孔中,并避免将填充蜡填充到金属圆盘底部、金属圆盘侧面及中部带有螺纹部分,填充结束开始保压;待达到设定的保压时间后,取出金属圆盘及压制在其上的蜡模,即可得到上述的定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,蜡模即是底盘的非金属圆盘部分。
实施例3
1、将由铸造镁合金ZM5经精密加工后的直径高12mm的金属圆盘放置在注蜡模具中,并将模具预热到25℃~28℃,注蜡模具内壁尺寸为直径 高15mm;
2、将填充蜡F102松香粉模料放入MPI压蜡机储蜡罐中加热到75℃~80℃,搅拌均匀,并将MPI压蜡机压制蜡模的工艺参数设定为:合模压力为5MPa、模板预热温度为31℃~32℃、注蜡温度为68℃~75℃、注射压力为1.5MPa~2.0MPa、保压时间为50s;
3、用纱布或毛刷浸以适量的甲基硅油分型剂,均匀涂擦在注蜡模具的内表面上,金属圆盘外表面及均布的通孔内表面不要刷甲基硅油分型剂;将注蜡模具安放在MPI压蜡机的模板上,压蜡机将填充蜡注射到注蜡模具中的金属圆盘的上表面及6~36个通孔中,并避免将填充蜡填充到金属圆盘底部、侧面及中部带有螺纹部分,填充结束开始保压;待达到设定的保压时间后,取出金属圆盘及压制在其上的蜡模,即可得到上述的定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,蜡模即是底盘的非金属圆盘部分。
实施例4
1、将由铸造铝合金ZAlSi7Mn经精密加工后的直径高7mm的金属圆盘放置在注蜡模具中,并将模具预热到32℃~35℃,注蜡模具内壁尺寸为直径 高8mm;
2、将填充蜡58#放入MPI压蜡机储蜡罐中加热到80℃~85℃,搅拌均匀,并将MPI压蜡机压制蜡模的工艺参数设定为:合模压力为4MPa、模板预热温度为33℃~34℃、注蜡温度为75℃~80℃、注射压力为0.6MPa~1.0MPa、保压时间为100s;
3、用纱布或毛刷浸以适量的甲基硅油分型剂,均匀涂擦在注蜡模具的内表面上,金属圆盘外表面及均布的通孔内表面不要刷甲基硅油分型剂;将注蜡模具安放在MPI压蜡机的模板上,压蜡机将填充蜡注射到注蜡模具中的金属圆盘的上表面及6~36个通孔中,并避免将填充蜡填充到金属圆盘底部、侧面及中部带有螺纹部分,填充结束开始保压;待达到设定的保压时间后,取出金属圆盘及压制在其上的蜡模,即可得到上述的定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,蜡模即是底盘的非金属圆盘部分。
金属圆盘的金属材料还可以为其他铝合金系列、镁合金系列及铝镁合金系列等轻金属,如工业纯铝:1A99、1A97、1A95、1A80、1A50;防锈铝合金5A02、5A03、5A05、5A30;硬铝:2A01、2A11、2A12、2B16;锻铝:LD2(6A02)、LD2-1(6B02)、LD2-2(6070)、LD30(6061)、LD31(6063)、LD11(4A11)、LD9(2A90)、LD7(2A70)、LD10(2A14)、LD5(2A50)等;超硬铝7A09;铸造铝合金:ZAlSi12、ZAlSi2Cu2Mg1、ZAlSi5Cu1Mg、ZAlCu5Mn、ZAlCu5MnCdVA、ZAlMg10、ZAlMg5Si;Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Re系合金,如铸造镁合金:ZM2、ZM6等;以及变形镁合金和镁基复合材料,其牌号和化学成分同国家标准GB/T5153-2003记载;
填充蜡还可以为66#、62#、60#、52#等中温蜡、高温蜡。
Claims (8)
1.一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,该底盘为一个圆柱体,该圆柱体由直径相同的非金属圆盘和金属圆盘组成;
其中,所述的非金属圆盘是一个圆柱体;非金属圆盘上表面为平面,下表面靠近边缘处、沿圆盘半径方向均布数个圆柱型凸起,并在非金属圆盘中心设有通孔;
所述的金属圆盘是一个直径与上述非金属圆盘直径相同的圆柱体;金属圆盘上表面为平面,下表面设有6~36个花瓣状凹槽,凹槽外侧为外径与金属圆盘直径相同的圆环,相邻凹槽间为加强筋;在金属圆盘中心设有贯穿圆盘的螺纹;金属圆盘上还设有数个通孔;
所述非金属圆盘通过下表面的圆柱型凸起从所述金属圆盘的上表面嵌入通孔中,使二者相结合。
2.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,所述底盘的尺寸为直径高8mm~15mm;所述非金属圆盘尺寸为直径高0.5mm~3mm;所述金属圆盘尺寸为直径高6.5mm~12mm。
3.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,所述的非金属圆盘上的圆柱型凸起为6~36个,靠近边缘的距离为15mm~25mm,其尺寸为直径高4mm~6mm;所述的非金属圆盘中心的通孔直径为
4.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,所述的金属圆盘上的圆环宽度为10mm~14mm;加强筋宽度5mm~7mm、高度6mm~7mm。
5.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,所述金属圆盘中心的螺纹为M6~M10;所述金属圆盘上的通孔与上述非金属圆盘的圆柱型凸起相对应。
6.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,在所述的圆柱型凸起与非金属圆盘下表面接合处倒圆角R0.5~R1;所述的金属圆盘上的通孔在金属圆盘上表面有倒圆角,且倒圆角角度与上述圆柱型凸起与非金属圆盘下表面接合处倒圆角角度相同。
7.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,在所述的加强筋与圆环的相交处以及相邻加强筋的相交处倒圆角R1~R5。
8.根据权利要求1所述的一种定向凝固叶片蜡模组合用镶嵌式底盘,其特征在于,所述金属圆盘的材料为铝合金系列、镁合金系列或铝镁合金系列的轻金属;所述非金属圆盘的材料为F28-44B、F102松香粉模料、66#、62#、58#、60#或52#填充蜡。
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GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20150408 Effective date of abandoning: 20160629 |
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