大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模及其制造方法

摘要

一种大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模及其制造方法，蜡模包括铸件蜡模和浇道蜡模，铸件蜡模内设有型芯，铸件蜡模的顶部设有叶冠内浇口，底部设有榫头内浇口，浇道蜡模包括第一球形冒口的底部粘结于叶冠内浇口的顶部，顶部连接于第一横浇道的一端，第一横浇道的另一端连接于直浇道，直浇道的顶部粘结有浇口杯，底部连接于第二球形冒口，第二球形冒口粘结于榫头内浇口，第二球形冒口连接于第二横浇道的一端，第二横浇道的另一端连接于铸件蜡模。本发明合理设计球形冒口及相应浇道可以对铸件进行平稳充型和有效补缩并减小应力，用于生产大尺寸、空心带冠、结构复杂的叶片，降低浇注难度，避免铸件产生断芯、疏松、裂纹等缺陷，提高产品合格率。

说明书

技术领域

本发明涉及熔模铸造技术领域，特别是涉及一种大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡 模及其制造方法。

背景技术

燃机动力涡轮叶片多为大尺寸叶片，其中有许多高温合金涡轮工作叶片，带冠、空心、 结构复杂，技术难度大，制造大尺寸叶片通常是采用熔模铸造的方法，先压制出铸件蜡模， 并在铸件蜡模的上方和下方分别设置内浇口，浇口杯设于直浇道的顶部，直浇道的一侧连接 有横浇道分别连接于内浇口，在浇注钢水时钢水顺着横浇道流入铸件型壳内，形成叶片，但 生产的铸件由于补缩或充型不合理等原因会产生断芯、疏松、裂纹等缺陷，导致废品率很高， 合格率低，且由于叶片尺寸大，浇注难度大。

因此，有必要设计一种更好的大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模及其制造方法， 以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种通过球形冒口补缩，避免断芯、疏松、裂纹 等缺陷的大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模，包括铸件蜡模和浇道蜡模，所述铸件蜡 模内设有型芯，所述铸件蜡模的顶部设有叶冠内浇口，底部设有榫头内浇口，所述浇道蜡模 包括浇口杯、直浇道、第一横浇道、第二横浇道、第一球形冒口及第二球形冒口，所述第一 球形冒口的底部粘结于所述叶冠内浇口的顶部，所述第一球形冒口的顶部连接于所述第一横 浇道的一端，所述第一横浇道的另一端连接于所述直浇道，所述直浇道的顶部粘结有浇口杯， 所述直浇道的底部连接于所述第二球形冒口，所述第二球形冒口粘结于所述榫头内浇口，所 述第二球形冒口连接于所述第二横浇道的一端，所述第二横浇道的另一端连接于所述铸件蜡 模。

进一步，所述第二横浇道设有两条，分别位于所述第二球形冒口与所述榫头内浇口连接 部位的相对两侧。

进一步，所述直浇道上设有缩颈。

进一步，所述第一横浇道与所述浇口杯之间连接有加强筋，所述加强筋的一端粘结于所 述第一横浇道与所述第一球形冒口连接的一端，所述加强筋的另一端粘结于所述浇口杯的翻 沿。

进一步，所述第一球形冒口的上下两侧设为平面，分别与所述第一横浇道及所述叶冠内 浇口粘结。

进一步，所述型芯的侧缘具有排气边，所述排气边露出所述铸件蜡模，所述型芯的上端 具有芯头露出所述叶冠内浇口，所述排气边及所述芯头的两侧表面涂设0.1mm～0.2mm的白 石蜡，所述排气边远离所述铸件蜡模的端面涂设0.5mm～1.0mm的白石蜡，所述芯头远离所 述叶冠内浇口的端面涂设0.3mm～0.6mm的白石蜡，所述芯头的上端面涂设0.5mm～1.0mm 的白石蜡。

一种基于上述大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模的制造方法，包括：

步骤一：压制出所述蜡模，根据铸件结构分别压制出所述铸件蜡模、所述叶冠内浇口、 所述榫头内浇口、所述第一球形冒口、所述第二球形冒口、所述第一横浇道、所述第二横浇 道、所述直浇道及所述浇口杯；

步骤二：组合所述蜡模，先将所述叶冠内浇口及所述榫头内浇口分别居中粘结到所述铸 件蜡模的上、下两端，然后将所述第一球形冒口对正所述叶冠内浇口粘结，所述第二球形冒 口对正所述榫头内浇口粘结，将粘结好的所述蜡模竖起，量好长度后分别粘结所述第一横浇 道、所述第二横浇道及所述直浇道，然后粘结所述浇口杯。

进一步，在步骤一与步骤二之间，给所述型芯涂自由端，所述型芯的侧缘具有排气边， 所述排气边露出所述铸件蜡模，所述型芯的上端具有芯头露出所述叶冠内浇口，在所述芯头 及所述排气边的两侧表面涂上0.1mm～0.2mm的白石蜡，在所述芯头远离远离所述叶冠内浇 口的端面涂上0.3mm～0.6mm的白石蜡，在所述芯头的上端面涂上0.5mm～1.0mm的白石蜡， 并在所述排气边远离所述铸件蜡模的端面涂上0.5mm～1.0mm的白石蜡。

进一步，在粘结所述第一球形冒口和所述第二球形冒口前，先将所述第一球形冒口和所 述第二球形冒口上待粘结的表面烫成平面。

进一步，粘结所述浇口杯之后，在所述浇口杯与所述第一横浇道之间粘结加强筋，所述 加强筋的一端粘结于所述第一横浇道与所述第一球形冒口连接的一端，所述加强筋的另一端 粘结于所述浇口杯的翻沿。

本发明的有益效果：

第一球形冒口的底部粘结于叶冠内浇口的顶部，第一球形冒口的顶部连接于第一横浇道， 第二球形冒口的顶部连接于直浇道的底部，第二球形冒口的侧部粘结于榫头内浇口，本发明 合理设计球形冒口及相应浇道可以对铸件进行平稳充型和有效补缩并减小应力。采用本发明 浇注系统的蜡模用于生产大尺寸、空心带冠、结构复杂的叶片，降低浇注难度，避免铸件产 生断芯、疏松、裂纹等缺陷，提高产品合格率。

附图说明

图1为本发明大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模的结构示意图；

图中，1—铸件蜡模、2—叶冠内浇口、3—榫头内浇口、4—排气边、5—芯头、6—第一 球形冒口、7—第一横浇道、8—直浇道、9—缩颈、10—浇口杯、11—加强筋、12—第二球形 冒口、13—第二横浇道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用 于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该 特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示 或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二” 的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图1，本发明提供一种大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模包括铸件蜡模1和浇 道蜡模，两者组合合形成浇注系统的蜡模，本发明浇注系统适用于K465、K428、K488等高温 合金，用以制作大尺寸空心带叶冠的叶片。

铸件蜡模1的顶部设有叶冠内浇口2，底部设有榫头内浇口3，铸件蜡模1内设有型芯， 型芯部分露出铸件蜡模1，型芯的侧缘具有排气边4侧向露出铸件蜡模1，排气边4的盆、背 两侧表面涂设有0.1mm～0.2mm的白石蜡，排气边4远离铸件蜡模1的端面涂设0.5mm～1.0mm 的白石蜡，型芯的上端具有芯头5露出叶冠内浇口2，芯头5的盆、背两侧表面涂设有0.1mm～ 0.2mm的白石蜡，芯头5远离叶冠内浇口2的端面涂设0.3mm～0.6mm的白石蜡，芯头5的上 端面涂设0.5mm～1.0mm的白石蜡。

浇道蜡模包括浇口杯10、直浇道8、第一横浇道7、第二横浇道13、第一球形冒口6、 第二球形冒口12及加强筋11。第一球形冒口6的上下两侧设为平面，分别与第一横浇道7 及叶冠内浇口2粘结，第一球形冒口6的底部粘结于叶冠内浇口2的顶部，第一球形冒口6 的顶部粘结于第一横浇道7的一端，第一横浇道7的另一端连接于直浇道8，直浇道8竖立 放置，直浇道8的顶部粘结有浇口杯10，浇口杯10与第一横浇道7之间连接有加强筋11， 加强筋11的一端粘结于第一横浇道7与第一球形冒口6连接的一端，另一端粘结于浇口杯 10的翻沿，通过加强筋11可以加强第一横浇道7与浇口杯10的强度，且起到排气的作用。 直浇道8的中部设有缩颈9，利用缩颈9可以使直浇道8的收缩应力集中于此处，减小对铸 件的影响。直浇道8的底部连接于第二球形冒口12，第二球形冒口12的侧边粘结于榫头内 浇口3，第二球形冒口12的两侧分别连接于第二横浇道13的一端，第二横浇道13的另一端 连接于铸件蜡模1，第二横浇道13设有两条，分别位于第二球形冒口12与榫头内浇口3连 接部位的相对两侧，第二球形冒口12与直浇道8、榫头内浇口3及第二横浇道13粘结的表 面均设为平面，以便于粘结。

在本实施例中，将榫头内浇口3朝下设置，位于蜡模铸件1的底部，且在蜡模铸件1顶 部的叶冠内浇口2上粘结第一球形冒口6，在蜡模铸件1底部的榫头内浇口3粘结第二球形 冒口12。合理设计了球形冒口及相应浇道，其中第一球形冒口6起到补缩作用，第二球形冒 口12起到补缩并对钢水浇注的冲击具有缓冲作用。采用本发明浇注系统的蜡模用于生产大尺 寸、空心带冠、结构复杂的叶片，可使铸件平稳充型和有效补缩并减小应力，降低浇注难度， 避免铸件产生断芯、疏松、裂纹等缺陷，提高产品合格率。

上述大尺寸空心带冠叶片铸件浇注系统的蜡模的制造方法如下：

先设计浇注系统，分别设计浇口杯10、直浇道8、第一横浇道7、第二横浇道13、第一 球形冒口6、第二球形冒口12、叶冠内浇口2、榫头内浇口3及加强筋11等部分。然后按照 浇注系统设计并制造模具。按照上述浇注系统，并利用模具压制蜡模，根据铸件结构分别压 制出铸件蜡模1、叶冠内浇口2、榫头内浇口3、第一球形冒口6、第二球形冒口12、第一横 浇道7、第二横浇道13、直浇道8、浇口杯10及加强筋11的蜡模。

完成蜡模压制后，需要给型芯涂自由端，将型芯露出叶冠内浇口2的芯头5的盆、背两 侧表面涂上0.1mm～0.2mm的白石蜡，芯头5远离叶冠内浇口2的端面涂上0.3mm～0.6mm的 白石蜡，芯头5的上端面涂上0.5mm～1.0mm的白石蜡，将型芯露出铸件蜡模1侧边的排气 边4的盆、背两侧表面涂上0.1mm～0.2mm的白石蜡，排气边4远离铸件蜡模的端面涂上 0.5mm～1.0mm的白石蜡。

然后组合蜡模，先将叶冠内浇口2及榫头内浇口3分别居中粘结到铸件蜡模1的上、下 两端，内浇口高度为15～35mm，宽度小于露出的型芯宽度，厚度需要根据铸件蜡模的尺寸确 定，一般为10～30mm，其中榫头内浇口3要粘结到铸件蜡模1的背部。然后将第一球形冒口 6和第二球形冒口12上待粘结的表面烫成平面，以便于粘结，将第一球形冒口6对正叶冠内 浇口2粘结，第二球形冒口12对正榫头内浇口3粘结，第一球形冒口6与第二球形冒口12 的直径根据铸件蜡模1的尺寸确定，一般为￠40mm～80mm。将粘结好的蜡模竖起，量好长度 后分别粘结第一横浇道7、第二横浇道13及直浇道8，然后在直浇道8的顶部粘结浇口杯10。 最后在浇口杯8与第一横浇道7之间粘结加强筋11，加强筋11的一端粘结于第一横浇道7 与第一球形冒口6连接的一端，加强筋11的另一端粘结于浇口杯10的翻沿上。

蜡模制作完成后制作型壳，然后进行钢水浇注，形成铸件，本发明的蜡模采用第一球形 冒口6和第二球形冒口12，可以对铸件进行平稳充型和充分补缩，而且减小收缩应力，避免 铸件产生断芯、疏松、裂纹的缺陷，提高产品合格率。且在第一横浇道7与浇口杯10之间粘 结加强筋11，加强蜡模强度，且起到排气作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行 了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。