[发明专利]一种航空发动机钛合金铸件内的陶瓷型芯的常压脱除方法

说明书

本发明涉及一种航空发动机钛合金铸件内的陶瓷型芯的常压脱除方法，包括该方法包括如下步骤：步骤一、脱芯液的配置：脱芯液包含如下质量分数的化学成分：10％～40％的NaOH或KOH或其混合溶液、3％～5％的渗透剂、3％～5％的分散剂、3％～5％的助剂，其余为水；步骤二、超声、加热辅助的常压脱芯：将待处理的钛合金铸件放入步骤一的脱芯液中，脱芯液温度为70℃～90℃，间歇式施加超声波；步骤三、酸液中和与清洗，将步骤二的钛合金铸件放置在伴有压缩空气搅拌的0.01M的稀盐酸或柠檬酸溶液中，放置20～40分钟后，取出钛合金铸件并将其置于清水中清洗10～30分钟。本发明的常压脱除方法有以下优点：所需原料价格低、工艺流程简单、脱除过程在常压下进行和能量损耗少。

技术领域

本发明涉及航空发动机空心叶片脱除技术领域，特别涉及一种航空发动机钛合金铸件内的陶瓷型芯的常压脱除方法。

背景技术

随着航空用燃气轮机技术的发展，新型涡轮发动机需要更高的燃气进口温度来增加燃气轮机的效率和使用寿命，这就要求高温合金涡轮机叶片具有更强的承温能力。单纯依靠材料改性已无法满足上述需求，因此通过在铸模过程中预置陶瓷型芯来生产具有气冷内通道的钛合金涡轮机空心叶片，改善叶片的冷却条件，提高叶片的承温能力。随着高温合金涡轮机叶片冷却方式的不断改进，要求其内腔形状日趋复杂和薄壁。为实现高精度铸造，需要采用高强度陶瓷型芯，且其结构也日趋复杂。此外，高温铸造过程还需要陶瓷型芯具有高稳定性(如耐热、不易形变，且常温下难以腐蚀等)，因此常以二氧化硅或氧化铝基陶瓷型芯用于钛合金涡轮机空心气冷叶片的铸造。

高温合金涡轮机叶片冷却成型后，需要去除其内部的陶瓷型芯来形成空气通道，但由于陶瓷型芯往往强度较高、化学性能稳定、结构复杂，在常温下不与酸碱液发生反应，且复杂结构的陶瓷型芯的脱除通常需要繁琐、耗时的工艺规程才能完成，极大地制约了高温合金涡轮机空心叶片的生产效率。现有技术中为了克服这一难题，主要有两种方法，一是对陶瓷型芯的材料进行改性，制造出水溶性的陶瓷型芯，或者合成高气孔率陶瓷型芯并进行水爆脱芯，但这几种型芯缺点在于稳定性较差，易造成铸件表面粗糙。另一种思路是通过化学以及机械力学的方式直接尝试对未改性的陶瓷型芯进行脱芯处理。例如，通过高温高压下使碱液沸腾渗透陶瓷型芯内部；通过使用熔融的碱液浸没铸件进行碱爆脱芯。此外，检索现有专利发现，中国专利(公开号CN103752810A)公开一种压力搅拌脱芯法，脱芯液为KOH、NaOH或两者的混合液，通过高温和交替升降压力使碱液沸腾和叶片空腔内的反应产物排出。此外，中国专利(公开号101229975A和CN10297476A)分别采用熔融碱液和高压以及真空脱气加碱液处理等方式进行型芯脱除。上述方法虽然可以较快脱芯，但存在着工艺流程复杂、资源损耗过高、易破坏铸件本身等一系列问题。

提高陶瓷型芯脱除效率的根本问题在于脱芯液对陶瓷型芯的渗透性、与陶瓷型芯的反应性能以及反应界面的更新速度等方面的提升。目前对脱芯液的配方、脱芯工艺和设备等的应用和研究已有一些经验积累，但尚存在脱芯液渗透和反应界面更新速度、需要高压环境以及设备工艺参数控制困难等问题，因此还需要探索其他更为简便、安全、高效的陶瓷型芯的脱除方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空发动机钛合金铸件内的陶瓷型芯的常压脱除方法，以较少的资源、较快的速度和安全的工艺进行陶瓷型芯的高效脱除，同时减少对铸件本身造成损害。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种航空发动机钛合金铸件内的陶瓷型芯的常压脱除方法，包括该方法包括如下步骤：

步骤一、脱芯液的配置：脱芯液包含如下质量分数的化学成分：10％～40％的NaOH或KOH或其混合溶液、3％～5％的渗透剂、3％～5％的分散剂、3％～5％的助剂，其余为水；

步骤二、超声、加热辅助的常压脱芯：将待处理的钛合金铸件放入步骤一的脱芯液中，脱芯液温度为70℃～90℃，间歇式施加超声波；