形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物、铸模和补缩方法

摘要

本发明公开了一种用于形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物、铸模和补缩方法，在该补缩方法中，通过在叶片的下叶冠的最高点旁设置侧补贴，并在侧补贴和下叶冠顶部设置叶冠补缩冒口，实现叶片在精铸过程中对下叶冠进行补缩，并且通过使叶片的直浇口设置在上叶冠上，并使直浇口的顶部连通至上圆板，实现对上叶冠进行补缩。在本发明中，通过加强对下叶冠补缩，保证了下叶冠组织致密无疏松，通过加强对上叶冠进行补缩，在保证上叶冠组织致密无疏松的同时，组合简单方便。

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机的带冠类型的定向结晶涡轮叶片的精铸，尤其涉及一种用于形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物、铸模和带冠定向结晶涡轮叶片的补缩方法。

背景技术

20世纪70年代中期，美、英、日等发达国家首先将定向柱晶叶片技术用于生产。定向柱晶涡轮叶片与传统的等轴晶叶片相比，由于消除了横向晶界，晶体沿特定方向生长，能大幅度提高性能、寿命以及使用温度，已成为航空发动机涡轮叶片研究和发展的重要方向。

带冠定向结晶涡轮叶片与以往定向结晶涡轮叶片相比，区别在于两头均带叶冠，叶冠的面积和倾斜度大，按传统精铸方案和工艺定向凝固，叶冠补缩困难，无法生产出合格的带冠定向结晶涡轮叶片。

因此，须针对带冠定向结晶涡轮叶片问题，设计专门的补缩方案，增加精铸方案叶冠补缩能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物，由该凝固物获得的涡轮叶片克服了叶冠组织疏松的问题。

本发明的另一目的在于提供一种带冠定向结晶涡轮叶片的铸模，该铸模的型腔的形状与上述凝固物的形状相吻合。

本发明的目的还在于提供一种带冠定向结晶涡轮叶片的补缩方法，以解决叶片在精铸时的叶冠疏松问题。

为此，本发明一方面提供了一种用于形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物，该凝固物包括：浇冒口；直接与浇冒口相连的上圆板；与上圆板间隔设置的下圆板；在上圆板和下圆板之间沿圆周排列的若干叶片单元，其中，各叶片单元包括叶片、设置在叶片的上叶冠上的与上圆板相连的直浇口、以及设置在叶片的榫头的底部的与下圆板相连的引晶端；以及在叶片的下叶冠的最高点旁设置的侧补贴及在下叶冠的最高点和侧补贴的顶部设置的叶冠补缩冒口。

进一步地，上述凝固物还包括位于浇冒口和上圆板之间的沿圆周排列的若干焊条。

进一步地，上述叶冠补缩冒口和下叶冠之间圆弧过渡连接。

进一步地，上述叶片单元为6～9个。

进一步地，上述侧补贴的宽度为2～5mm。

根据本发明的另一方面，提供了一种带冠定向结晶涡轮叶片的铸模，其具有与上述凝固物形状相对应的型腔。

本发明还提供了一种带冠定向结晶涡轮叶片的补缩方法，在叶片的下叶冠的最高点旁设置侧补贴，并在侧补贴和下叶冠顶部设置叶冠补缩冒口，以在叶片精铸过程中对叶片的下叶冠进行补缩。

进一步地，在上述补缩方法中，还使叶片的直浇口设置在上叶冠上，并使直浇口的顶部连通至上圆板，其中，该上圆板的顶部中央设置有浇冒口。

进一步地，在上述补缩方法中，还使叶片的榫头的底部形成引晶端，并使引晶端的底部汇聚至下圆板。

进一步地，在上述补缩方法中，还使浇冒口和上圆板的外周边缘之间形成排气通道。

在本发明中，通过下叶冠补缩冒口和侧补贴可以加强对下叶冠补缩，保证下叶冠组织致密无疏松，通过直浇口和上圆板对厚大的上叶冠进行补缩，在保证上叶冠组织致密无疏松的同时，组合简单方便。

除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中：

图1示出了根据本发明的用于形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物的结构示意图；

图2示出了图1所示凝固物中的叶片的局部放大图；以及

图3示出了图2所示叶片的A-A剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1至图3示出了在根据本发明的用于形成带冠定向结晶涡轮叶片的凝固物的结构示意图。

本领域技术人员容易理解，根据该凝固物，可分割出相应的叶片，同时也可以设计出相应的铸模，因为凝固物的形状与铸模的型腔的形状相对应。

如图1所示，该凝固物包括浇冒口1、直接与浇冒口1相连的上圆板2、与上圆板2间隔设置的下圆板7、在上圆板2和下圆板7之间圆周排列的若干叶片单元10(图中仅示出一个叶片单元10)。在本发明中，上圆板2和下圆板7之间可圆周均布6～9个叶片单元10。

此外，在浇冒口1和上圆板2之间设置有若干焊条3，该若干焊条3对应的型腔的作用是在精铸过程中进行排气。

各叶片单元10包括叶片5、设置在各叶片5的上叶冠52上的与上圆板2相连的直浇口4、以及设置在叶片5的榫头56的底部的与下圆板7相连的引晶端6。

各叶片5包括叶身51、上叶冠52、下叶冠53、榫头56、组合于下叶冠53的最高点旁的侧补贴55、以及叶冠补缩冒口54。该侧补贴55的宽度可选择为2～5mm。该叶冠补缩冒口54的一部分设置在下叶冠53的最高点上，另一部分设置在侧补贴55上，叶冠补缩冒口54与下叶冠53之间最好用圆弧转接过渡，例如R1～R3的圆弧，以避免精铸时应力集中。

本领域技术人员可以理解，通过分割铸模中的凝固物，即可获得相应的叶片5。

本发明的带冠定向结晶涡轮叶片的补缩方法是这样实现的：在叶片的下叶冠的最高点旁设置侧补贴，并在侧补贴和下叶冠顶部设置叶冠补缩冒口，如此，在叶片精铸过程中可对叶片的下叶冠进行补缩。

优选地，在上述补缩方法中，还使叶片的直浇口设置在上叶冠上，并使直浇口的顶部连通至上圆板，以加强对上叶冠的补缩。

优选地，在上述补缩方法中，还使叶片的榫头的底部形成引晶端，并使引晶端的底部汇聚至下圆板，该下圆板作用主要是方便壳型定位于水冷结晶器上。

优选地，在上述补缩方法中，还使浇冒口和上圆板的外周边缘之间形成排气通道。

本发明优点如下：通过下叶冠补缩冒口和侧补贴可以加强对下叶冠补缩，保证下叶冠组织致密无疏松；通过直浇口和上圆板对厚大的上叶冠进行补缩，在保证上叶冠补缩的同时，组合简单方便。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。