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(fā)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(xù)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(jié)成型；最后置于數(shù)控電解機(jī)床內(nèi)進(jìn)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(chǎn)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(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于合金模芯的生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是關(guān)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(shù)】
[0002] 在現(xiàn)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(xué)性質(zhì)極不活潑，在精密鑄造成型后，模芯的去除成了制約產(chǎn)品設(shè) 計(jì)、制造工藝中的不可逾越的一道鴻溝。
[0003] 同時(shí)，由于陶瓷是硬脆材料，且現(xiàn)有的空芯葉片內(nèi)型腔的設(shè)計(jì)越來越薄，因此加工 超薄的陶瓷模芯具有極大的挑戰(zhàn)。在鑄造成品時(shí)，合金模芯的脫模步驟的報(bào)廢率高，使得其 成品率低，使得空芯渦輪葉片的實(shí)際生產(chǎn)成本增加。因此有必要加以改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)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(shè)備內(nèi)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(jié)成型； 步驟7)將真空熱壓燒結(jié)后的工件置于數(shù)控電解磨床內(nèi)進(jìn)行精密電解加工，獲得合金模 芯。
[0006] 根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明，步驟1)的金屬粉末與非金屬粉末混合后，攪拌1小時(shí)，接著干燥3小 時(shí)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，步驟2)的濕混時(shí)間為4小時(shí)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，步驟6)的真空爐的溫度為1600°C，熱壓燒結(jié)時(shí)間為lOmin。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，步驟7)的數(shù)控電解磨床內(nèi)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(fā)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(xiàn)在： 1、 采用真空熱壓燒結(jié)工藝，將模芯配料熱壓燒結(jié)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(xué)加工法快速無殘留去除模芯料而 不會(huì)影響內(nèi)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(jié)構(gòu)，高溫變形小，精鑄時(shí)變形十分微 小，可保證葉片內(nèi)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(jié)構(gòu)鑲件，將氣膜孔依次精鑄成型，可免去 后續(xù)的氣膜孔穿孔工藝帶來的重熔層的應(yīng)力問題，并可做出各種復(fù)雜的異型孔。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明的高溫合金單晶葉片精鑄用合金模芯的制備工藝 作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0015] 以下實(shí)施例中所使用的技術(shù)，包括攪拌設(shè)備的攪拌、真空爐的熱壓燒結(jié)等技術(shù)，除 非特別說明，均為本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員已知的常規(guī)技術(shù);所使用的儀器設(shè)備等，除非是本說 明書特別注明，均為一般本領(lǐng)域的研究和技術(shù)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(shè)備內(nèi)； 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(jié)成型； 步驟7)將真空熱壓燒結(jié)后的工件置于數(shù)控電解加工機(jī)床內(nèi)進(jìn)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(shí)間為1小時(shí)，干燥時(shí)間為3小時(shí)。 [0020] 步驟2 )的濕混時(shí)間為4小時(shí)。
[0021]步驟6)的真空爐的溫度為1600°C，熱壓燒結(jié)時(shí)間為lOmin。
[0022] 步驟7)的電解磨床內(nèi)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(shí)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(jì)方
按上述配方，將金屬粉末和非金屬粉末置于干燥攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢?小時(shí)，并置于干燥 機(jī)內(nèi)干燥3小時(shí)； 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(shí)； 接著，將濕混后的原料置于烤箱內(nèi)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(dòng)壓力機(jī)，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(jìn)行切削加工，然后 將模坯放入CNC設(shè)備內(nèi)； 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(jìn)行熱壓燒結(jié)成型； 最后，將真空熱壓燒結(jié)后的工件置于數(shù)控電解磨床內(nèi)進(jìn)行精密電解磨削，獲得合金模 芯。
[0024] 將實(shí)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(jìn)行對比，見表2。 表2模芯的性能對比
[0025] 結(jié)論:采用本實(shí)施例的方法獲得的合金模芯耐高溫，且產(chǎn)品合格率高、韌性好。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(shè)備內(nèi)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(jié)成型； 步驟7)將真空熱壓燒結(jié)后的工件置于數(shù)控電解磨床內(nèi)進(jìn)行精密電解磨削，獲得合金模 芯。2. 如權(quán)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(quán)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(quán)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(shí)間為1小時(shí)，干燥時(shí)間為3小時(shí)。5. 如權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟2)的濕混時(shí)間為4小時(shí)。6. 如權(quán)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(jié)時(shí)間為lOmin。7. 如權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟7)的數(shù)控電解磨床內(nèi)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(fā)明人】李慶
【申請人】李慶