一種航空發動機渦輪空心葉片陶瓷型芯脫芯方法技術

一種航空發動機渦輪空心葉片陶瓷型芯脫芯方法，包括一次脫芯、二次脫芯、三次脫芯和超聲波清洗四個步驟。三次脫芯使用的KOH堿液濃度依次為40％、30％、40％；每次脫芯堿液的溫度為160—200℃，堿液壓力在0.4—0.5MPa間波動，每隔6小時加一次水，浸泡48小時。該方法采取降低堿液濃度和每六小時補充一次水分，保證反應產生的鹽類充分溶解；48小時更換一次堿液，并使堿液濃度成階梯式變化，可保證化學反應有效進行；使堿液壓力脈沖式波動，可促進型芯開裂，增加堿液與型芯的反應界面，提高反應量。該方法可使陶瓷型芯脫芯周期由二十幾天縮短到六天；脫芯一次合格率高達90％以上。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及精密鑄造，特別是。
技術介紹
航空發動機渦輪葉片是目前國內結構最為復雜的空心葉片，其精密鑄造中陶瓷型芯的脫芯難度極大，是制約葉片批量生產的瓶頸之一。 根據化學反應Si02+2K0H — K2Si03+H20,陶瓷型芯普遍使用苛性鉀堿液進行脫芯。 基于化學反應的速度與堿液的濃度、溫度和壓力相關，傳動的脫芯工藝在一定的溫度和壓力下只注重通過提高堿液的濃度來加快反應速度。如最早使用熔融狀態的堿進行脫芯就是基于這一原理，因熔融態的堿對葉片損害嚴重，且存在安全性低、不易操作等缺點現已被淘汰。后續脫芯改用質量分數為70%的高濃度堿液，其對結構簡單的鑄件效果較好，但對型腔結構復雜的葉片，實驗發現堿液濃度過高并不利于反應的進行。究其原因是:高濃度堿液不能快速溶解反應生成的鹽類，導其在型腔內形成黏膠狀物質；這些黏膠狀物質受到復雜型腔的制約，無法從型腔內快速流出，最終覆蓋在陶瓷型芯與堿液的反應界面上，進而阻礙了陶瓷型芯與堿液化學反應的繼續進行。由此導致脫芯周期長達二十幾天，且脫芯質量差，易存殘芯，脫芯一次合格率不到50 %，不但造成資源的浪費和成本的提高，而且影響到發動機的研制與生產。
技術實現思路
基于以上發現，本專利技術的目的是克服上述傳統陶瓷型芯脫芯存在的技術偏見，為航空發動機空心葉片提供一種脫芯周期短、脫芯質量高的陶瓷型芯脫芯方法。 本專利技術提供的航空發動機渦輪空心葉片陶瓷型芯脫芯方法，包括以下步驟 (I) 一次脫芯 將空心葉片先置于濃度為40%的KOH堿液中；堿液溫度為160— 200°C ;堿液壓力在0.4—0.5MPa間波動，波動周期為15min ;每隔6小時按堿液總重量的30%?40%加一次水；反應至48小時后將葉片取出，置于預先通入硬氣(100°C高溫蒸汽)的干凈清水中進行清洗、保溫； (2) 二次脫芯 更換堿液，將經步驟(I) 一次脫芯的空心葉片置于濃度為30%的堿液中；按與步驟(I)相同的方法進行二次脫芯； (3)三次脫芯 更換堿液，將經步驟(2) 二次脫芯的空心葉片重新置于濃度為40%的苛性鉀堿液中；按與步驟(I)相同的方法進行三次脫芯； (4)超聲波清洗 將經步驟(3)三次堿液脫芯后的空心葉片置于超聲清洗槽中，采用70°C清水進行超聲波清洗。 本專利技術克服了傳統陶瓷型芯脫芯速度取決于堿液濃度的技術偏見，采取降低堿液濃度、每六小時加水補充由于堿液沸騰而蒸發的水分，保證反應產生的鹽類物質能夠充分溶解；每48小時更換一次堿液，并使堿液濃度成高一低一高梯度式變化，使苛性鉀反應到一定程度時得到及時更新，保證化學反應的有效進行；使堿液的壓力在0.4-0.5MPa間保持脈沖式波動，基于不同壓力下堿液沸點的變化，在壓力由0.5MPa降到0.4MPa的過程中，堿液劇烈沸騰，對型腔內部進行有效沖刷，在壓力由0.4MPa急速降到0.4MPa的過程中，型芯內外部形成巨大壓力差，產生由內向外的推力，促進型芯開裂，增大堿液與型芯的反應界面，提高反應量；最后將經三次堿液脫芯后的空心葉片進行超聲波清洗，確保型腔內無殘 &3甶O 實踐證明，航空發動機渦輪空心葉片采用本專利技術方法進行陶瓷型芯脫芯，脫芯周期大大縮短，由原來的二十幾天縮短到六天；脫芯質量一次合格率高達90%以上。這一脫芯方法對減少資源浪費、節約生產成本、保證葉片研制和生產的順利起到重大作用。 【具體實施方式】 以下結合實施例對本專利技術作進一步說明。 本實施例為采用本專利技術脫芯方法對某型航空發動機渦輪空心葉片進行脫芯。其步驟是: (I) 一次脫芯 將裝有葉片的料筐置于盛有濃度40%苛性鉀堿液的脫芯釜中；壓力設定為0.50.5MPa，內膽溫度設定為200°C，外膽溫度設定為480°C ;保壓狀態壓力變化為0.4—0.5MPa，排氣周期穩定在15min ;每隔6小時按堿液總重量的30%—次水；反應至48小時后將葉片取出，將裝有葉片的料筐置于預先通入硬氣的干凈清水中，進行清洗、保溫； (2) 二次脫芯 將脫芯釜中的堿液更換為濃度30%的堿液，將經一次脫芯后的空心葉片連同料筐置于其中，按與一次脫芯相同的方法進行二次脫芯； (3)三次脫芯 將脫芯釜中的堿液重新更換為濃度40%的堿液，將經步驟(2) 二次脫芯的空心葉片連同料筐置于其中，按與步驟(I)相同的方法進行三次脫芯； (4)超聲波清洗 將經上述三次堿液脫芯后的空心葉片連同料筐置于超聲清洗槽中，采用70°C清水進行超聲波清洗30分鐘。 經超聲波清洗后的葉片采用X射線透視，型腔內無殘余型芯，一次脫芯合格。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種航空發動機渦輪空心葉片陶瓷型芯脫芯方法，其特征在于包括以下步驟：(1)一次脫芯將空心葉片先置于濃度為40％的KOH堿液中；堿液溫度為160—200℃；堿液壓力在0.4—0.5MPa間波動，波動周期為15min；每隔6小時按堿液總重量的30％～40％加一次水；反應至48小時后將葉片取出，置于預先通入硬氣的干凈清水中進行清洗、保溫；(2)二次脫芯更換堿液，將經步驟(1)一次脫芯的空心葉片置于濃度為30％的堿液中；按與步驟(1)相同的方法進行二次脫芯；(3)三次脫芯更換堿液，將經步驟(2)二次脫芯的空心葉片重新置于濃度為40％的苛性鉀堿液中；按與步驟(1)相同的方法進行三次脫芯；(4)超聲波清洗將經步驟(3)三次堿液脫芯后的空心葉片置于超聲清洗槽中，采用70℃清水進行超聲波清洗。

【技術特征摘要】
1.一種航空發動機渦輪空心葉片陶瓷型芯脫芯方法，其特征在于包括以下步驟: (1)一次脫芯 將空心葉片先置于濃度為40%的KOH堿液中；堿液溫度為160— 200°C ;堿液壓力在0.4—0.5MPa間波動，波動周期為15min ;每隔6小時按堿液總重量的30%?40%加一次水；反應至48小時后將葉片取出，置于預先通入硬氣的干凈清水中進行清洗、保溫； (2)二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龐運陽，王石磊，栗金龍，馬奔，孫寶才，
申請(專利權)人：沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21