一种燃气轮机用双联涡轮导向叶片的铸造方法与流程

本发明涉及精密铸造技术领域，具体涉及一种燃气轮机用双联涡轮导向叶片的铸造方法。

背景技术：

燃气轮机涡轮导向叶片尺寸较航空发动机导向叶片大很多，制备难度较大，而双联导向叶片对生产工艺要求更高，双联叶片中的任意一个叶片出现问题，整个叶片就将报废。目前，燃气轮机涡轮导向叶片制造的核心技术还一直被美、英、日等发达国家所垄断，国内发展缓慢。由于国内大尺寸双联叶片制备技术还不够成熟，叶片上的冶金缺陷控制仍然是国内需要突破的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种燃气轮机用双联涡轮导向叶片的铸造方法，以解决燃气轮机涡轮导向叶片冶金缺陷问题。

本发明的技术方案为：

一种燃气轮机用双联涡轮导向叶片的铸造方法，该方法包括以下步骤：

(1)涡轮叶片蜡模制备：选用中温蜡料，通过模具压制双联叶片蜡件及浇注系统，再将双联叶片蜡件与浇注系统组合成蜡模；

(2)模壳制备：使用模壳材料对蜡模进行包裹，形成八层结构的模壳；其中：第一层为细化层，所用涂料是由氧化钴粉、氧化锆粉与硅熔胶混合而成；第二层所用涂料为刚玉粉，撒刚玉砂60#，第三层所用涂料为刚玉粉，撒上店砂36#，第四层到第七层所用涂料为铝矾土粉，撒上店砂24#，第八层所用涂料为铝矾土粉，不挂砂；将模壳进行风干，然后进行脱蜡处理；

(3)模壳造型：在模壳外放置冷却块，并用镍丝固定，之后用保温棉包裹模壳，并在保温棉上对应于冷却块的位置开一个矩形窗口；

(4)合金浇注：导向叶片材料选用k452，对合金进行精炼，精炼温度1550～1570℃，精炼时间5分钟，真空度≤3pa；待合金熔体温度降到1500℃时带电浇注，之后破真空取出模壳进行冷却后，即获得所述燃气轮机用双联涡轮导向叶片。

上述步骤(1)中，所述浇注系统采用底注方式，一套蜡模中包含2组双联导向叶片。

上述步骤(2)中，细化层所用涂料中，氧化钴粉与氧化锆粉的重量比例为3：7，氧化钴粉与氧化锆粉的总重量与硅溶胶的比例为3：1。

上述步骤(3)中，所述冷却块的材质选用镍基高温合金，冷却块尺寸为长度65～80mm、宽度25mm、高度30mm，其形状与模壳叶背大转接r接触面相吻合；冷却块摆放位置要完全覆盖模壳大缘板叶背对应转接r处。

上述步骤(4)中，在浇注前，模壳先进行预热，预热温度为1010～1030℃，保温时间大于4小时。

上述步骤(4)中，带电浇注功率为24～26kw。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过放置冷却块，能够有效解决大尺寸双联导向叶片缘板与叶身转接r处疏松问题。由于冷却块采用高温合金材质，能够多次重复使用。

2、本发明燃气轮机涡轮双联导向叶片一次浇注可获得2组双联导向叶片，极大地提高了生产效率，实现了该种双联导向叶片的批量生产。

附图说明

图1本发明燃气轮机涡轮双联导向叶片蜡模结构示意图。

图2本发明冷却块结构示意图和摆放位置示意图；其中：(a)冷却块结构；(b)冷却块摆放位置。

图3本发明燃气轮机涡轮双联导向叶片缘板与叶身转接r处疏松情况；其中：(a)一种叶片大缘板与叶身转r位置；(b)大缘板与叶身转r位置探伤结果：合格。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述实施例。

实施例1：

本实施例为燃气轮机第三级双联涡轮导向叶片铸造方法，具体步骤为：

(1)涡轮叶片蜡模制备：选用中温蜡料，通过模具压制双联叶片蜡件及浇注系统，再将双联叶片蜡件与浇注系统按照图1所示组合成蜡模。浇注系统采用底注方式，一套蜡模中包含2组双联导向叶片。

(2)模壳制备：使用模壳材料对蜡模进行包裹，形成八层结构的模壳；其中：第一层为细化层，所用涂料是由氧化钴粉、氧化锆粉与硅熔胶混合而成，氧化钴粉与氧化锆粉的重量比例为3：7，氧化钴粉与氧化锆粉的总重量与硅溶胶的比例为3：1；第二层所用涂料为刚玉粉，撒刚玉砂60#，第三层所用涂料为刚玉粉，撒上店砂36#，第四层到第七层所用涂料为铝矾土粉，撒上店砂24#，第八层所用涂料为铝矾土粉，不挂砂；将模壳进行风干，然后进行脱蜡处理。

(3)模壳造型：在模壳外放置冷却块，其结构示意图如图2所示。冷却块的材质选用k452合金，尺寸为65mm长、25mm宽、30mm高，其形状与模壳叶背大转接r接触面相吻合。冷却块摆放位置完全覆盖模壳大缘板叶背对应转接r处，并用镍丝固定。之后用保温棉包裹模壳，并在冷却块位置开50mm×50mm矩形窗口。

(4)合金浇注：在浇注前，模壳先进行预热，预热温度为1020℃±10℃，保温时间大于4小时。导向叶片材料选用k452，对合金进行精炼，精炼温度1560℃±10℃，精炼时间5分钟，真空度≤3pa，待温度降到1500℃时带电迅速浇注，带电浇注功率为25kw。之后破真空取出模壳进行冷却。

所制备的燃气轮机第三级涡轮导向双联叶片缘板与叶身转接r处无疏松，如图3所示。其它部位疏松情况也均满足指标要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种燃气轮机用双联涡轮导向叶片的铸造方法，属于精密铸造技术领域。该工艺包括：涡轮叶片蜡模制备；模壳制备；模壳造型：在模壳外放置冷却块，并用镍丝固定，之后用保温棉包裹模壳，并在保温棉上对应于冷却块的位置开一个矩形窗口；合金浇注。本发明通过放置冷却块，能够有效解决大尺寸双联导向叶片缘板与叶身转接R处疏松问题。由于冷却块采用高温合金材质，能够多次重复使用。

技术研发人员：楼琅洪;相会来;任建军;苗卿
受保护的技术使用者：沈阳中科三耐新材料股份有限公司
技术研发日：2018.07.27
技术公布日：2018.12.07