RU2126308C1 - Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий - Google Patents
Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126308C1 RU2126308C1 RU98101354A RU98101354A RU2126308C1 RU 2126308 C1 RU2126308 C1 RU 2126308C1 RU 98101354 A RU98101354 A RU 98101354A RU 98101354 A RU98101354 A RU 98101354A RU 2126308 C1 RU2126308 C1 RU 2126308C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- ceramic
- main
- additional
- core
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья полых изделий, в частности газотурбинных лопаток. Изготавливают основной стержень путем прессования керамической массы и осуществляют высокотемпературный обжиг его. Путем штамповки или прокатки изготавливают дополнительный стержень в форме плоской заготовки с поверхностным рельефом. Затем производят профилирование этой заготовки по контуру основного стержня. Соединяют стержни и производят высокотемпературный обжиг. Обеспечивается уменьшение брака по геометрической точности стержня, повышение выхода годного. 4 ил.
Description
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья полых изделий с проникающим охлаждением, в частности газотурбинных лопаток.
Известен способ изготовления керамических стержней для отливки двустенных полых изделий с проникающим охлаждением [1]. Этот способ включает изготовление основного керамического стержня и дополнительного стержня в виде тонкой кварцевой пластины, соединенных вместе при помощи кварцевых шпилек.
Применение такого стержня позволяет отлить полое изделие, в стенках которого тонкая керамическая пластина формирует узкую щель, повторяющую профиль изделия, а шпильки оформляют дозирующие отверстия для входа и выхода охлаждающего воздуха. Описанный способ имеет ряд существенных технологических недостатков. Во-первых, тонкие кварцевые пластины мало пригодны для отливки монокристальных изделий из-за низкой прочности кварца при высоких температурах заливки расплавом никелевых жаропрочных сплавов. Во-вторых, формование плоских кварцевых пластин по профилю изделия осуществляется методом крипа в фасонных пресс-формах, что является трудно регулируемым процессом при высоких температурах. В-третьих, фиксация и соединение кварцевой пластины с основным стержнем при помощи кварцевых шпилек, устанавливаемых в многочисленных отверстиях и гнездах, просверленных или изготовленных лазерным методом, является чрезвычайно трудоемкой и дорогостоящей операцией.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения составного керамического стержня, состоящего из основного и тонкостенного дополнительного стержня [2]. Основной керамический стержень изготавливают путем прессования керамической массы, состоящей из смеси порошков корунда заданного гранулометрического состава и пластификатора, с последующим высокотемпературным обжигом.
Дополнительный стержень формируют методом прессования из той же керамической массы в виде плоской заготовки с поверхностным рельефом, затем ее изгибают по профилю основного стержня и подвергают высокотемпературному обжигу. Полученный таким образом дополнительный стержень устанавливают на основной стержень и соединяют их вместе. При практической реализации указанного способа возникли значительные трудности.
Во-первых, прессование тонких дополнительных стержней предполагает использование больших давлений, что существенно увеличивает износ пресс-формы. Наряду с этим прессованием практически невозможно получить тонкие длинномерные дополнительные стержни, что ограничивает номенклатуру изготавливаемых составных керамических стержней. Во-вторых, при съеме тонкого дополнительного стержня криволинейной формы с основного стержня и последующем обжиге происходит коробление дополнительного стержня, в результате чего увеличивается вероятность появления брака по геометрии.
Технической задачей данного изобретения является разработка надежного и экономичного способа получения составного керамического стержня, обеспечивающего повышение выхода годного и уменьшение брака по геометрии. Для достижения поставленной задачи был предложен способ получения составного керамического стержня, включающий изготовление основного стержня путем прессования керамической массы и высокотемпературного обжига, изготовление дополнительного стержня путем формования керамической массы в плоскую заготовку с поверхностным рельефом, профилирования заготовки по контуру основного стержня, установки дополнительного стержня на основной и их соединения, причем дополнительный стержень формуют методом прокатки или штамповки керамической массы, а высокотемпературный обжиг дополнительного стержня проводят после его соединения с основным стержнем. Кроме того, формование дополнительного стержня в предлагаемом изобретении осуществляется в две стадии: сначала прокатывают плоскую заготовку из керамической массы, а затем штамповкой или прокаткой наносят поверхностный рельеф.
Существенными отличительными признаками предлагаемого изобретения являются изменение способа формования дополнительного стержня и перемена последовательности проведения операции высокотемпературного обжига. Предлагаемый способ формования дополнительного стержня заключается в прокатке или штамповке керамической массы, а высокотемпературный обжиг проводят после установки дополнительного стержня на поверхность основного стержня и их соединения, тогда как в прототипе дополнительный стержень формуют прессованием, а обжиг предшествует установке на основной стержень.
Изготовленная таким образом заготовка в необожженном состоянии обладает достаточно хорошей гибкостью. Минимальный радиус кривизны изгиба без появления трещин и надрывов определяется толщиной заготовки, плотностью нанесения элементов рельефа. Гибкость заготовки позволяет профилировать ее по сложному контуру основного стержня с обеспечением плотного контакта и соединения элементов рельефа с криволинейной поверхностью основного стержня. Эта операция осуществляется в обжимном штампе по всей поверхности основного стержня, либо в определенных местах. Во избежание повреждения выступающих элементов рельефа при изгибе заготовки в обжимном штампе предварительно изготавливают промежуточную модель на основном стержне. Этим достигается постоянство зазора /0,5-0,8 мм/ между основным и дополнительным стержнем, что гарантирует получение необходимой геометрии составного стержня с заданной точностью.
В процессе совместного высокотемпературного обжига основного стержня и соединенной с ним заготовки происходит выгорание связующего, спекание порошков частиц и превращение заготовки в керамический дополнительный стержень. При обжиге происходит также спекание дополнительного стержня с основным стержнем в местах контакта элементов рельефа с поверхностью последнего. Прочное соединение возможно только в том случае, если коэффициенты термического линейного расширения и усадка обоих элементов составного стержня близки. Обжиг следует проводить в керамическом драйере для обеспечения стабильности размеров и формы составного стержня.
На фиг. 1 показан общий вид заготовки из керамической массы с поверхностным рельефом в виде двусторонних штырьков 1 и отверстий 2.
На фиг. 2 показана конструкция обжимного штампа для профилирования рельефной заготовки по контуру основного стержня, где 3 - основной керамический стержень; 4 - заготовка с поверхностным рельефом; 5 - промежуточная модель; 6 - места склейки.
На фиг. 3 показан составной керамический стержень для отливки трубки, где 1 - штырьки; 2 - отверстия; 3 - основной керамический стержень; 4 - заготовка с поверхностным рельефом; 6 - места склейки.
На фиг. 4 показан составной керамический стержень для отливки лопатки ГТД с проникающим охлаждением, где 1 - штырьки; 2 - отверстия; 3 - основной керамический стержень; 4 - заготовка с поверхностным рельефом.
Примеры получения составных керамических стержней.
Пример 1. Составной керамический стержень для отливки двустенной трубки из никелевого жаропрочного сплава с равноосной структурой. Основной стержень 3 изготавливали по общепринятой технологии, включающей приготовление керамической массы из смеси огнеупорных порошков Al2O3 заданного гранулометрического состава, термопластификацию указанной смеси сплавом парафина с полиэтиленом при температуре 150-160oC, прессование полученной керамической массы в расплавленном состоянии в металлической форме при давлении 30 кгс/см2 и обжиг в засыпке глинозема при температуре 1350-1400oC. Дополнительный стержень изготавливали по двустадийной технологии:
прокаткой получали гладкую ленту из смеси порошков Al2O3 гранулометрического состава и полимерного связующего;
наносили двусторонний рельеф и прошивали отверстия в ленте методом штамповки. В данном случае элементы рельефа имели вид штырьков 1 высотой 0,9 мм и диаметром 0,8 мм, толщина ленты 0,7 мм, а диаметр отверстий 2 равнялся 0,9 мм. Далее изготавливали промежуточную восковую модель 5 на основном стержне, а затем необожженную заготовку 4 огибали вокруг промежуточной модели с использованием обжимного штампа, предварительно покрыв торцы 6 штырьков соприкасающиеся с поверхностью основного стержня, клеящей суспензией. После отверждения суспензии составной стержень вынимали из штампа, удаляли модельную массу по стандартной технологии и проводили обжиг при 1300oC в вертикальном положении. Готовый составной стержень показан на фиг. 3
Пример 2. Составной керамический стержень для отливки из никелевого жаропрочного сплава пустотелой лопатки с монокристаллической структурой и проникающим охлаждением.
прокаткой получали гладкую ленту из смеси порошков Al2O3 гранулометрического состава и полимерного связующего;
наносили двусторонний рельеф и прошивали отверстия в ленте методом штамповки. В данном случае элементы рельефа имели вид штырьков 1 высотой 0,9 мм и диаметром 0,8 мм, толщина ленты 0,7 мм, а диаметр отверстий 2 равнялся 0,9 мм. Далее изготавливали промежуточную восковую модель 5 на основном стержне, а затем необожженную заготовку 4 огибали вокруг промежуточной модели с использованием обжимного штампа, предварительно покрыв торцы 6 штырьков соприкасающиеся с поверхностью основного стержня, клеящей суспензией. После отверждения суспензии составной стержень вынимали из штампа, удаляли модельную массу по стандартной технологии и проводили обжиг при 1300oC в вертикальном положении. Готовый составной стержень показан на фиг. 3
Пример 2. Составной керамический стержень для отливки из никелевого жаропрочного сплава пустотелой лопатки с монокристаллической структурой и проникающим охлаждением.
Основной керамический стержень 3 изготавливали таким же способом, как и в примере 1.
Дополнительный стержень изготавливали по двустадийной технологии:
-прокаткой получали гладкую ленту из смеси порошков Al2O3 заданного гранулометрического состава и полимерного связующего.
-прокаткой получали гладкую ленту из смеси порошков Al2O3 заданного гранулометрического состава и полимерного связующего.
-наносили двусторонний рельеф 1 и прошивали отверстия 2 в ленте методом прокатки в фигурных валках. Рельеф был такой же формы, как и в примере 1. Далее раскраивали ленту на отдельные заготовки, соответствующие форме и размерам дополнительного стержня и изготавливали промежуточную восковую модель 5. Профилировали необожженную заготовку 4 по контуру входной кромки основного стержня с использованием обжимного штампа, предварительно покрыв торцы штырьков, прилегающие к основному стержню, суспензией. После отверждения суспензии стержень вынимали из штампа, удаляли восковую модель и обжигали составной стержень на керамическом драйере при температуре 1300-1350oC. Общий вид составного стержня, полученного таким образом, показан на фиг. 4. Выход годного составил 75-85%, тогда как в прототипе не более 30%.
Таким образом, предложенный способ позволяет изготавливать составные керамические стержни для литья полых изделий с проникающим охлаждением с высоким выходом годной продукции и низким процентом брака по геометрии. Учитывая высокую стоимость монокристальных лопаток с эффективным проникающим охлаждением для авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и стационарных газотурбинных установок (ГТУ) предложенный способ обеспечивает создание экономичной технологии производства таких лопаток.
Источники информации
1. Патент США N 5295530, B 22 C 9/00, B 22 D 39/06 22.03. 1994 г. Single-cast high temperature thin wall stratures and method of making the same. K.F.O Conner, G.P. Hoff, D.G. Frasier.
1. Патент США N 5295530, B 22 C 9/00, B 22 D 39/06 22.03. 1994 г. Single-cast high temperature thin wall stratures and method of making the same. K.F.O Conner, G.P. Hoff, D.G. Frasier.
2. Заявка N 95121467/02 от 28.12.95 r. Составной керамический стержень. Герасимов В.В., Каблов Е.Н., Светлов И.Л.
Claims (1)
- Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий, включающий изготовление основного стержня путем прессования керамической массы, высокотемпературный обжиг его, изготовление дополнительного стержня путем формования из керамической массы плоской заготовки с поверхностным рельефом и профилирования заготовки по контуру основного стержня, высокотемпературный обжиг его, установку дополнительного стержня на основой и соединение их, отличающийся тем, что формование плоской заготовки осуществляют прокаткой, поверхностный рельеф на заготовку наносят прокаткой или штамповкой, а высокотемпературный обжиг дополнительного стержня проводят после его соединения с основным стержнем.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98101354A RU2126308C1 (ru) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98101354A RU2126308C1 (ru) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2126308C1 true RU2126308C1 (ru) | 1999-02-20 |
RU98101354A RU98101354A (ru) | 1999-04-27 |
Family
ID=20201567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98101354A RU2126308C1 (ru) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2126308C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004087350A3 (de) * | 2003-03-28 | 2004-12-02 | Rwth Aachen | Formverfahren für ein bauteil mit mikrostruktur-funktionselement |
RU2706256C2 (ru) * | 2014-12-17 | 2019-11-15 | Сафран Эркрафт Энджинз | Способ изготовления лопатки газотурбинного двигателя, содержащей вершину со сложной полостью |
-
1998
- 1998-01-23 RU RU98101354A patent/RU2126308C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004087350A3 (de) * | 2003-03-28 | 2004-12-02 | Rwth Aachen | Formverfahren für ein bauteil mit mikrostruktur-funktionselement |
US7681627B2 (en) | 2003-03-28 | 2010-03-23 | Grohno-Guss Gmbh | Primary shaping method for a component comprising a microstructured functional element |
RU2706256C2 (ru) * | 2014-12-17 | 2019-11-15 | Сафран Эркрафт Энджинз | Способ изготовления лопатки газотурбинного двигателя, содержащей вершину со сложной полостью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6347660B1 (en) | Multipiece core assembly for cast airfoil | |
EP1930098B1 (en) | Ceramic cores, methods of manufacture thereof and articles manufactured from the same | |
US5394932A (en) | Multiple part cores for investment casting | |
EP2511024B1 (en) | Contoured metallic casting core | |
EP1144141B1 (en) | Multipiece core assembly | |
US20040159985A1 (en) | Method for making ceramic setter | |
RU2126308C1 (ru) | Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий | |
CN107008857A (zh) | 可消除变截面零件铸造热裂缺陷的陶瓷模壳及其成型方法 | |
EP3002070B1 (en) | Casting of engine parts | |
KR100528085B1 (ko) | 브이형상의 프리폼을 이용한 선박용 크랭크쓰로우의제조방법 | |
RU2319574C1 (ru) | Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий | |
CN110560636A (zh) | 一种降低熔模铸造过程中型壳开裂的方法 | |
JPH0818116B2 (ja) | 連続鋳造鋳片の製造方法 | |
RU2252109C1 (ru) | Способ литья полых охлаждаемых изделий и литое полое охлаждаемое изделие | |
JPH0970642A (ja) | 鋳型の製造方法及びこの鋳型を用いた精密鋳造品の製造方法 | |
RU2676721C1 (ru) | Способ изготовления составного керамического стержня для литья полых изделий | |
CN115042301B (zh) | 基于光固化面曝光成形的一体化陶瓷铸型制备方法 | |
CN107584084A (zh) | 空心叶片精铸用陶瓷模壳成型方法 | |
JPH08174150A (ja) | 包囲鋳造用の多部品コア部 | |
CN118180328A (zh) | 一种制造高退让性高温合金熔模的模壳及模壳的制造方法 | |
JPH0749131B2 (ja) | ハニカム構造体の製造方法 | |
JPS61293628A (ja) | プレス金型の製造方法 | |
SU929324A1 (ru) | Способ изготовлени изделий из ферритового материала | |
CN116571610A (zh) | 一种用于飞机钛合金ta32隔框的成形方法及模具 | |
KR20040033477A (ko) | 수축 및 변형 방지를 위한 왁스 모형 제조 방법 |