一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法
【專利摘要】本發明提出了一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，在高壓渦輪導向葉片毛坯設計過程中增加了工藝筋，工藝筋處于高壓渦輪導向葉片的葉背一側，且位于距葉片進氣邊距離最大的葉片緣板懸臂邊緣部位；工藝筋兩端分別與葉片上緣板和葉片下緣板連接；工藝筋長度為葉片上緣板與葉片下緣板的設計距離L減去葉片緣板變形量ΔX。本發明提出的防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，在葉片毛坯設計過程中就通過增加工藝筋，對葉片緣板的變形進行反向補償，從而從源頭上減小了渦輪葉片大緣板變形，極大的提高了產品合格率。
【專利說明】一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及葉片精鑄【技術領域】，具體為一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法。
【背景技術】
[0002]新型航空發動機核心部件高壓渦輪導向葉片目前主要采用熔模精鑄工藝整體鑄造。該高壓渦輪導向葉片為大緣板結構，對角尺寸達170mm，懸臂達55mm，在精鑄后極易變形。因此為了保證導向葉片尺寸符合設計要求，需要在生產過程中采取緣板防變形措施。防止緣板變形也成為該導向葉片是否能成功研制的關鍵。
[0003]為滿足該葉片設計圖紙尺寸的要求，傳統的做法是蠟模壓注成型后人工焊接直徑3_的細蠟棒防止熔化澆注過程的變形，澆注后對葉片緣板進行校正，雖然該方法可以解決部分導向葉片緣板變形問題，但每批次的一致性差，而且校正很容易在葉片表面留下表面缺陷和校正應力，導致葉片疲勞強度降低，這樣實際葉片的性能就遠低于設計性能，這也是造成葉片“壽命短、可靠性差”的原因之一。傳統的校正方法已經無法應用在新型航空發動機高壓渦輪導向葉片大緣板結構。
【發明內容】
[0004]要解決的技術問題
[0005]為了從源頭抑制高壓渦輪導向葉片緣板在澆注冷卻過程中的變形，本發明提出了一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，在進行毛坯設計時就在葉片精鑄毛坯上下緣板間設計工藝筋，在葉片精鑄過程中抑制緣板的變形，獲得尺寸精確、無表面缺陷、無校正應力的合格葉片。
[0006]技術方案
[0007]本發明的技術方案為:
[0008]所述一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，其特征在于:采用以下步驟:
[0009]步驟1:根據待加工的高壓渦輪導向葉片設計高壓渦輪導向葉片毛坯，其中在毛坯中設計有工藝筋，所述工藝筋處于高壓渦輪導向葉片的葉背一側，且位于距葉片進氣邊距離最大的葉片緣板懸臂邊緣部位；工藝筋兩端分別與葉片上緣板和葉片下緣板連接；工藝筋長度為葉片上緣板與葉片下緣板的設計距離L減去葉片緣板變形量ΛΧ，其中AX=L(oh-l)(ez-ee), σ h為葉片材料鑄造綜合收縮率、ε z為葉片材料的定向凝固合金彈性伸長量、ε e為葉片材料的等軸晶合金彈性伸長量；
[0010]步驟2:根據步驟I的高壓渦輪導向葉片毛坯設計結果加工高壓渦輪導向葉片毛坯；
[0011]步驟3:將高壓渦輪導向葉片毛坯精鑄成形，而后將工藝筋分別沿上下緣板表面切除。
[0012]所述一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，其特征在于:所述工藝筋的橫截面為四角圓弧過渡的等腰梯形結構。
[0013]有益效果
[0014]本發明提出的防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，在葉片毛坯設計過程中就通過增加工藝筋，對葉片緣板的變形進行反向補償，從而從源頭上減小了渦輪葉片大緣板變形，極大的提聞了廣品合格率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1:某高壓渦輪導向葉片精鑄毛坯示意圖；
[0016]圖2:工藝筋橫截面示意圖；
[0017]其中:1.渦輪導向葉片；2.葉背；3.進氣邊；4.上緣板；5.下緣板；6.工藝筋
7.工藝筋內側；8.工藝筋外側。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例描述本發明:
[0019]本實施例對某機高壓渦輪定向凝固導向葉片進行加工，采用以下步驟:
[0020]步驟1:根據待加工的高壓渦輪導向葉片設計高壓渦輪導向葉片毛坯，其中在毛坯中設計有工藝筋6，防止緣板的變形，所述工藝筋處于高壓渦輪導向葉片I的葉背2—側，且位于距葉片進氣邊3距離最大的葉片緣板懸臂邊緣部位；工藝筋兩端分別與葉片上緣板和葉片下緣板連接；工藝筋長度為葉片上緣板與葉片下緣板的設計距離L減去葉片緣板變形量ΛΧ，其中AX=L(oh-l)(ez-ee)，oh為葉片材料鑄造綜合收縮率、ε z為葉片材料的定向凝固合金彈性伸長量、ε e為葉片材料的等軸晶合金彈性伸長量；本實施例中葉片緣板變形量ΛΧ為0.76 ε e。
[0021]參照附圖2，工藝筋的橫截面為四角圓弧過渡的等腰梯形結構，其內側(上底7)長6mm、外側(下底8)長9mm、高3臟，工藝筋外側面8與上緣板4和下緣板5表面共面，工藝筋四角以Rl (mm)圓弧轉接.[0022]步驟2:根據步驟I的高壓渦輪導向葉片毛坯設計結果加工高壓渦輪導向葉片毛坯；
[0023]步驟3:將高壓渦輪導向葉片毛坯精鑄成形，而后將工藝筋分別沿上下緣板表面切除。
[0024]本實施例中采用防變形工藝筋使得葉片大緣板的變形量大大減小。通過對比試驗:兩件未加防變形工藝筋其中一件葉片12個測量點全部超差，超差量最小0.32mm，最大
0.68_，另外一件葉片12個測量點的超差量最小0.37_，最大0.72mm ;而使用防變形工藝筋的兩個葉片其中一件2點超差其余點全部合格，I點超差0.0lmmU點超差0.03mm。另外一件僅I點超差，超差0.03mm。
【權利要求】
1.一種防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，其特征在于:采用以下步驟: 步驟1:根據待加工的高壓渦輪導向葉片設計高壓渦輪導向葉片毛坯，其中在毛坯中設計有工藝筋，所述工藝筋處于高壓渦輪導向葉片的葉背一側，且位于距葉片進氣邊距離最大的葉片緣板懸臂邊緣部位；工藝筋兩端分別與葉片上緣板和葉片下緣板連接；工藝筋長度為葉片上緣板與葉片下緣板的設計距離L減去葉片緣板變形量ΛΧ，其中AX=L(oh-l)(ez-ee), σ h為葉片材料鑄造綜合收縮率、ε z為葉片材料的定向凝固合金彈性伸長量、ε e為葉片材料的等軸晶合金彈性伸長量； 步驟2:根據步驟I的高壓渦輪導向葉片毛坯設計結果加工高壓渦輪導向葉片毛坯； 步驟3:將高壓渦輪導向葉片毛坯精鑄成形，而后將工藝筋分別沿上下緣板表面切除。
2.根據權利要求1所述防止高壓渦輪導向葉片變形的精鑄方法，其特征在于:所述工藝筋的橫截面為四角圓弧過渡的等腰梯形結構。
【文檔編號】B22D25/02GK103537652SQ201310478881
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】彭穎, 李昕艷, 謝國印, 梁養民, 李長青, 劉波 申請人:西安航空動力股份有限公司