[发明专利]用于闭式离心叶轮精铸的蜡模模具及蜡模制造方法

说明书

本发明公开了一种用于闭式离心叶轮精铸的蜡模模具，包括用于整个模具支撑和定位的底板，底板上设有用于底部蜡模成型的下模、用于所有气流通道整体充型的组合型芯和用于上部蜡模和侧向蜡模成型的组合上模，下模、组合型芯和组合上模围合形成用于注入蜡模和蜡模成型的蜡模容腔，组合型芯由多个用于单个气流通道充型的型芯单元沿环周向紧靠拼合形成完整的环圈形结构，型芯单元通过用于型芯单元定中和定位的定中定位机构拼装成组合型芯。整个蜡模模具的装配、检查、更换以及蜡模压制工艺，定位可靠，型芯单元的替换操作简单易实施，大大降低了蜡模制作工艺的难度，省去了另外制作型芯定位夹具以及型芯整体移动的工艺步骤，提高了工艺效率。

技术领域

本发明涉及航空发动机零件精密铸造技术领域，特别地，涉及一种用于闭式离心叶轮精铸的蜡模模具。此外，本发明还涉及一种用于闭式离心叶轮的蜡模制造方法。

背景技术

闭式离心叶轮是燃气轮机的关键零件之一，是燃气轮机的离心式压气机的关键与核心部分，对燃气轮机的性能和结构完整性有着直接影响。此类零件的工作转速极高(20000r/min至40000r/min)，需要在承受强大的离心载荷等机械力和复杂的气动力的情况下，将空气压缩至设计压力，同时具有较高的效率。

闭式离心叶轮具有型面复杂的封闭式气流通道，毛坯的22个封闭气流通道需采用特种铸造一次成型。该毛坯的制造使用熔模精密铸造的方法进行生产，为了得到22个封闭的气流通道，通常有可溶型芯与陶瓷型芯两种途径。

若采用可溶型芯成型气流通道，其主要过程为：采用型芯模具压制22个单个的可溶型芯，通过拼装夹具将22个单个的可溶型芯拼成一个整环，再将整环放入蜡模模具中压制蜡模；压制完蜡模后，将含有可溶型芯的蜡模放入弱酸中，可溶型芯与弱酸反应而脱除，得到空腔的蜡模；蜡模组合浇注系统，得到模组数；在模组数的表面上涂料、撒砂、硬化、干燥，反复多次涂料、撒砂、硬化、干燥，制成模壳；通过高温高压的水汽等方式脱除蜡模、清理模壳；高温焙烧模壳；浇入金属熔液；熔液冷却、凝固；去除模壳、浇冒口后即可获得毛坯。

通过夹具拼装完成后，放入蜡模模具前，整环的可溶型芯胶结、固定难度大，固定后仍易窜动；将整环可溶型芯放入蜡模模具时，由于单个可溶型芯与蜡模有相应的角向关系，为保证该角度，整环放入难度极大，同时，可溶型芯的强度较差，放置时用力不当也易导致型芯损坏。整环的可溶型芯若损坏其中的一个，也需更换损坏的型芯并重新拼装、胶结，费时费力，操作难度大。

发明内容

本发明提供了一种用于闭式离心叶轮精铸的蜡模模具及蜡模制造方法，以解决闭式离心叶轮蜡模，因在外部拼装整环可溶型芯，在重新定位可溶型芯时容易导致可溶型芯断裂、损坏的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于闭式离心叶轮精铸的蜡模模具，包括用于整个模具支撑和定位的底板，底板上设有用于底部蜡模成型的下模、用于所有气流通道整体充型的组合型芯和用于上部蜡模和侧向蜡模成型的组合上模，下模、组合型芯和组合上模围合形成用于注入蜡模和蜡模成型的蜡模容腔，组合型芯由多个用于单个气流通道充型的型芯单元沿环周向紧靠拼合形成完整的环圈形结构，型芯单元通过用于型芯单元定中和定位的定中定位机构拼装成组合型芯。

进一步地，型芯单元包括上拼接段、充型段和下拼接段；定中定位机构包括处于底板上用于型芯单元的下拼接段支靠和角向定位的型芯定位板、处于下模中轴上用于型芯单元的上拼接段支靠、高度定位和与模具中心相对位置定位的定位钢芯以及套设于拼接成环圈形的组合型芯上部用于组合型芯上部整体固定的顶部固定环；型芯定位板、定位钢芯和顶部固定环同轴布设。