一種高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝,所述合金模芯的原料包括金屬粉末和非金屬粉末,所述金屬粉末主要由鑄鐵纖維、鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳粉混合配置而成,所述非金屬粉末主要由、石墨粉、亞胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二撐二硬脂酸酰胺混合配置而成,所述合金模芯的制備工藝包括如下步驟:將所述金屬粉末與非金屬粉末按5:2混合;然后投入丙酮溶液中;加熱去除丙酮溶劑;繼續加熱至130℃,送入模具中壓制成型;接著,將加工好的模坯放入真空爐中脫脂,并通過熱壓燒結成型;最后置于數控電解機床內進行精密電解加工,獲得合金模芯。采用上述方法獲得的合金模芯,其成品合格率高,且產品耐高溫。
【專利說明】
一種高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝
技術領域
[0001] 本發明屬于合金模芯的生產加工技術領域,具體的說,是關于一種高溫合金單晶 葉片精鑄用合金模芯的制備工藝。
【背景技術】
[0002] 在現有的高溫合金空心渦輪葉片的精密鑄造工藝中,普遍采用耐高溫的陶瓷材料 制造模芯。由于陶瓷的化學性質極不活潑,在精密鑄造成型后,模芯的去除成了制約產品設 計、制造工藝中的不可逾越的一道鴻溝。
[0003] 同時,由于陶瓷是硬脆材料,且現有的空芯葉片內型腔的設計越來越薄,因此加工 超薄的陶瓷模芯具有極大的挑戰。在鑄造成品時,合金模芯的脫模步驟的報廢率高,使得其 成品率低,使得空芯渦輪葉片的實際生產成本增加。因此有必要加以改進。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服上述現有技術的不足,提供一種高溫合金單晶葉片精鑄用 合金模芯的制備工藝,所獲得的合金模芯脫模方便,成品合格率高。
[0005] 為實現上述目的,本發明采用以下技術方案: 一種高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝,所述合金模芯的原料包括金屬粉 末和非金屬粉末,所述金屬粉末主要由鑄鐵纖維、鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳粉混合配置而 成,所述非金屬粉末主要由石墨粉、亞胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二撐二硬脂酸酰胺混合配 置而成,所述合金模芯的制備工藝包括如下步驟: 步驟1)將所述金屬粉末與非金屬粉末按5:2混合; 步驟2)濕混:將金屬粉末和非金屬粉末投入丙酮溶液中; 步驟3)加熱去除丙酮溶劑;丙酮溶劑去除后,加熱至原料溫度為130°C; 步驟4)將步驟3)的原料送入帶有加溫裝置的模具中壓制成型; 步驟5 )將工件從模具中取出放入CNC設備內切削加工; 步驟6)將加工好的模坯放入真空爐中脫脂,并通過熱壓燒結成型; 步驟7)將真空熱壓燒結后的工件置于數控電解磨床內進行精密電解加工,獲得合金模 芯。
[0006] 根據本發明,所述鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳粉按1:1.5:1:2的比例混合而成。
[0007] 根據本發明,所述鑄鐵纖維、石墨粉、亞胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二撐二硬脂酸 酰胺按1:2:1:1:1:3的比例混合。
[0008] 根據本發明,步驟1)的金屬粉末與非金屬粉末混合后,攪拌1小時,接著干燥3小 時。
[0009] 根據本發明,步驟2)的濕混時間為4小時。
[0010]根據本發明,步驟6)的真空爐的溫度為1600°C,熱壓燒結時間為lOmin。
[0011]根據本發明,步驟7)的數控電解磨床內的電解液主要由鎢粉、鉬粉、球墨鑄鐵纖 維、銅粉、水按3-5:2-3:3:2-3:10的比例混合配置而成。
[0012] 本發明的高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝,其有益效果是:合金模 芯脫t旲方便,脫t旲成功率尚,成品合格率尚,具體體現在: 1、 采用真空熱壓燒結工藝,將模芯配料熱壓燒結成型,所獲得的工件精度高,且采用該 方法,其成型成本低; 2、 模芯坯料采用精密電解加工及精密電火花加工成型,可做任意3D型腔、型面的成型 加工,模芯成型精度高; 3、 高溫合金空心渦輪葉片無余量精鑄后,采用電化學加工法快速無殘留去除模芯料而 不會影響內型腔尺寸精度; 4、 該合金模芯可耐3450°C高溫,由于合金的骨架結構,高溫變形小,精鑄時變形十分微 小,可保證葉片內腔的尺寸精度; 5、 由于合金模芯的韌性極好,可加工成針狀結構鑲件,將氣膜孔依次精鑄成型,可免去 后續的氣膜孔穿孔工藝帶來的重熔層的應力問題,并可做出各種復雜的異型孔。
[0013]
【具體實施方式】
[0014] 以下結合具體實施例,對本發明的高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝 作進一步詳細說明。應理解,以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。
[0015] 以下實施例中所使用的技術,包括攪拌設備的攪拌、真空爐的熱壓燒結等技術,除 非特別說明,均為本領域內的技術人員已知的常規技術;所使用的儀器設備等,除非是本說 明書特別注明,均為一般本領域的研究和技術人員可以通過公共途徑獲得的。
[0016] -種高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝,所述合金模芯的原料包括金 屬粉末和非金屬粉末,所述金屬粉末主要由鑄鐵纖維、鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳粉混合配置 而成,所述非金屬粉末主要由石墨粉、亞胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二撐二硬脂酸酰胺混合 配置而成,所述合金模芯的制備工藝包括如下步驟: 步驟1)將所述金屬粉末與非金屬粉末按5:2合; 步驟2)濕混:將金屬粉末和非金屬粉末投入丙酮溶液中; 步驟3)加熱去除丙酮溶劑;丙酮溶劑去除后,加熱至原料溫度為130°C; 步驟4)將步驟3)的原料送入帶有加溫裝置的模具中壓制成型; 步驟5)將工件從模具中取出,切削加工,接著,將模坯放入CNC設備內; 步驟6)將加工好的模坯放入真空爐中脫脂,并通過熱壓燒結成型; 步驟7)將真空熱壓燒結后的工件置于數控電解加工機床內進行精密電解加工,獲得合 金模芯。
[0017] 所述鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳粉按1:1.5:1:2的比例混合而成。
[0018] 所述鑄鐵纖維、石墨粉、亞胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二撐二硬脂酸酰胺按1:2:1: 1:1:3的比例混合。
[0019]步驟1)的金屬粉末與非金屬粉末混合后,攪拌時間為1小時,干燥時間為3小時。 [0020] 步驟2 )的濕混時間為4小時。
[0021]步驟6)的真空爐的溫度為1600°C,熱壓燒結時間為lOmin。
[0022] 步驟7)的電解磨床內的電解液主要由鎢粉、鉬粉、球墨鑄鐵纖維、銅粉、水按3-5: 2-3:3:2-3:10的比例混合配置而成。
[0023] 實施例1-3金屬粉末與非金屬粉末的配方見表1 我1金潠粉末乓黎金厲粉末的紀方
按上述配方,將金屬粉末和非金屬粉末置于干燥攪拌機中充分攪拌1小時,并置于干燥 機內干燥3小時; 接著,將充分干燥及攪拌后的粉末投入丙酮溶液中,濕混4小時; 接著,將濕混后的原料置于烤箱內加熱去除丙酮溶劑,丙酮溶劑去除后,將去除溶劑后 的原料放置于料斗中,加熱至原料溫度為130°C ; 接著,將有130°C的原料通過送料裝置送入有加溫裝置的模具中; 接著,啟動壓力機,壓制成型; 接著,將成型的工件從模具中取出,由于工件具有一定溫度,可以進行切削加工,然后 將模坯放入CNC設備內; 接著,將加工好的工件坯件放入真空爐中脫脂,并在l〇〇MPa進行熱壓燒結成型; 最后,將真空熱壓燒結后的工件置于數控電解磨床內進行精密電解磨削,獲得合金模 芯。
[0024] 將實施例1-3所述的合金模芯與其它市售的陶瓷模芯的性能進行對比,見表2。 表2模芯的性能對比
[0025] 結論:采用本實施例的方法獲得的合金模芯耐高溫,且產品合格率高、韌性好。
【主權項】
1. 一種高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝,其特征在于,所述合金模芯的 原料包括金屬粉末和非金屬粉末,所述金屬粉末主要由鑄鐵纖維、鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳 粉混合配置而成,所述非金屬粉末主要由石墨粉、亞胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二撐二硬脂 酸酰胺混合配置而成,所述合金模芯的制備工藝包括如下步驟: 步驟1)將所述金屬粉末與非金屬粉末按5:2混合; 步驟2)濕混:將金屬粉末和非金屬粉末投入丙酮溶液中; 步驟3)加熱去除丙酮溶劑;丙酮溶劑去除后,加熱至原料溫度為130Γ; 步驟4)將步驟3)的原料送入帶有加溫裝置的模具中壓制成型; 步驟5 )將工件從模具中取出,將工件放入CNC設備內切削加工; 步驟6)將加工好的模坯放入真空爐中脫脂,并通過熱壓燒結成型; 步驟7)將真空熱壓燒結后的工件置于數控電解磨床內進行精密電解磨削,獲得合金模 芯。2. 如權利要求1所述的制備工藝,其特征在于,所述鎢粉、鎳粉、鉬粉、硫化錳粉按1: 1.5:1:2的比例混合而成。3. 如權利要求1所述的制備工藝,其特征在于,所述鑄鐵纖維、石墨粉、亞胺、聚乙二醇、 聚乙烯醇、乙二撐二硬脂酸酰胺按1:2:1:1:1:3的比例混合。4. 如權利要求1所述的制備工藝,其特征在于,步驟1)的金屬粉末與非金屬粉末混合 后,攪拌時間為1小時,干燥時間為3小時。5. 如權利要求1所述的制備工藝,其特征在于,步驟2)的濕混時間為4小時。6. 如權利要求1所述的制備工藝,其特征在于,步驟6)的真空爐的溫度為1600°C,熱壓 燒結時間為lOmin。7. 如權利要求1所述的制備工藝,其特征在于,步驟7)的數控電解磨床內的電解液主要 由鎢粉、鉬粉、球墨鑄鐵纖維、銅粉、水按3-5:2-3:3:2-3:10的比例混合配置而成。
【文檔編號】B22F5/00GK106001553SQ201610380030
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】李慶
【申請人】李慶