大尺寸渦輪導向葉片防變形制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫合金技術領域，特別涉及精密鑄造渦輪導向葉片制備技術。
【背景技術】
[0002]導向葉片是燃氣輪機中受熱沖擊最大的熱端零件，其結構比較復雜。渦輪導向葉片由葉身和上、下緣板構成，緣板具有空間曲面且尺寸大的特點，見圖1。導向葉片通常采用精密鑄造方法制備，由于無余量熔模精密鑄造流程復雜，要通過制模、制殼、澆注、后處理等工序后才能得到最終的鑄件，鑄件外型尺寸很難保證，特別是上、下緣板在凝固和冷卻過程中會產生較大的熱應力，導致變形嚴重，葉片報廢率高。
[0003]通常，渦輪導向葉片在鑄造過程中的尺寸變化通過預先補償或校正等方法以保證最終鑄件的尺寸精度，如模具預先校正、蠟模反變形等措施。盡管這些措施在實際生產中起到了一定作用，但由于陶瓷模殼材料組成的復雜性及在高溫下容易發(fā)生蠕變現(xiàn)象，仍然有相當數(shù)量的渦輪導向葉片在緣板處發(fā)生非規(guī)律性變形，特別是在緣板的邊角處，影響葉片的合格率，使鑄件的成本大大提高。

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種大尺寸渦輪導向葉片防變形制備工藝，其目的是解決以往所存在的問題，滿足實際渦輪葉片生產需要。
[0005]技術方案:
大尺寸渦輪導向葉片防變形制備工藝，其特征在于:本發(fā)明的具體工藝如下:(1)、采用精密鑄造工藝制備葉片模殼；(2)、采用具有良好抗高溫蠕變性能的支撐柱對緣板模殼的邊角處進行抗高溫蠕變處理；(3 )、對處理后的模殼進行鑄造，鑄造后隨殼清除支撐柱。
[0006]本發(fā)明工藝中，采用傳統(tǒng)的精密鑄造工藝制備葉片模殼，具體:面層涂料采用剛玉粉與硅溶膠溶液配制，粉液比(質量比)為3-3.9:1，第一層涂料后在室溫(22°C_26°C)條件下進行干燥，干燥時間4-8小時；第二層涂料后撒砂，撒砂料為80目剛玉砂，干燥時間4-8小時；第三層涂料后撒砂材料為60目剛玉砂，干燥時間為4-8小時；第四層涂料后撒砂材料為32目剛玉砂，干燥時間為4-8小時；第五-第七層為涂料后撒砂材料為24目剛玉砂，干燥時間為4-8小時，最后封漿層采用面層涂料，干燥時間為2-8小時；
之后，采用蒸汽法脫除蠟模，蒸汽溫度為150°C _170°C，時間為10-20分鐘；
模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進行焙燒，焙燒溫度為850-1200 °C，保溫時間為2-6小時，爐冷至室溫并進行清洗；
在葉片上、下緣板模殼的對應邊角處采用具有良好的抗高溫蠕變性能的柱(棒)材料進行支撐，支撐處采用粘接劑進行粘接處理；
支撐柱與上、下緣板模殼每次粘接后需在室溫下干燥4-10小時，再進行二次粘接并干燥，重復該過程4-8次即可；
鑄造后支撐柱隨殼清除。
[0007]葉片上、下緣板模殼之間的支撐點可選擇四個角、四個邊或四個角及四個邊的其中之幾，邊的支柱位于邊的中間位置。
[0008]葉片上、下緣板模殼之間的支撐柱為氧化鋁柱或石英玻璃管柱，支撐柱的直徑為2-10毫米，柱的長度小于上、下緣板間預支撐長度2-5毫米。
[0009]支撐柱離相應緣板的邊界處最近距離為5-10毫米。
[0010]支撐柱與上、下緣板模殼的連接處采用的粘接劑為剛玉粉與硅溶膠的混合物，剛玉粉與硅溶膠的質量比例為3.5-5:1，剛玉粉的粒度為150-300目。
[0011]優(yōu)點及效果:本發(fā)明提供一種大尺寸渦輪導向葉片防變形制備工藝，本發(fā)明通過提高緣板邊角處的抗高溫蠕變性能的方法來提高整體緣板的抗蠕變能力，使緣板的整體抗尚溫變形能力，進而提尚鑄件的合格率。
【附圖說明】
[0012]圖1為渦輪導向葉片示意圖；
圖2為本發(fā)明顯示支撐柱位置的示意圖。
[0013]【具體實施方式】:
下面對本發(fā)明做進一步說明:
實施例1
采用傳統(tǒng)的精密鑄造工藝制備葉片模殼，面層涂料采用320目剛玉粉與硅溶膠溶液配制，粉液比為3.5:1，第一層涂料后在室溫條件下進行干燥，干燥時間4小時；第二層涂料后撒砂，撒砂料為80目剛玉砂，干燥時間4小時；第三層涂料后撒砂材料為60目剛玉砂，干燥時間為4小時；第四層涂料后撒砂材料為32目剛玉砂，干燥時間為4小時；第五-第七層為涂料后撒砂材料為24目剛玉砂，干燥時間為4小時，最后封漿層采用面層涂料，干燥時間為2小時；采用蒸汽法脫除蠟模，蒸汽溫度為170°C，時間為10分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進行焙燒，焙燒溫度為850°C，保溫時間為2小時，爐冷至室溫并進行清洗；對葉片上、下緣板模殼的對應邊處采用氧化鋁柱進行支撐，支撐點選擇四個邊，邊的支柱位于邊的中間位置，支撐柱的直徑為2毫米，柱的長度小于上、下緣板間預支撐長度2毫米，柱離緣板最外邊處5毫米；支撐柱與上、下緣板模殼的連接處采用的粘接劑為剛玉粉與硅溶膠的混合物，剛玉粉與硅溶膠的質量比例為3.5:1，剛玉粉的粒度為150目。支撐柱與上、下緣板模殼每次粘接后需在室溫下干燥4小時，再進行二次粘接并干燥，重復該過程4次。對進行支撐后的模殼進行澆注，清除模殼及支撐柱，鑄件合格率提高了 18%。
[0014]實施例2
采用傳統(tǒng)的精密鑄造工藝制備葉片模殼，面層涂料采用320目剛玉粉與硅溶膠溶液配制，粉液比為3.5:1，第一層涂料后在室溫條件下進行干燥，干燥時間4小時；第二層涂料后撒砂，撒砂料為80目剛玉砂，干燥時間4小時；第三層涂料后撒砂材料為60目剛玉砂，干燥時間為4小時；第四層涂料后撒砂材料為32目剛玉砂，干燥時間為4小時；第五-第七層為涂料后撒砂材料為24目剛玉砂，干燥時間為4小時，最后封漿層采用面層涂料，干燥時間為2小時；采用蒸汽法脫除蠟模，蒸汽溫度為170°C，時間為10分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進行焙燒，焙燒溫度為1000°C，保溫時間為6小時，爐冷至室溫并進行清洗；對葉片上、下緣板模殼的對應邊角處采用氧化鋁棒進行支撐，支撐點選擇四個角及四個邊，邊的支柱位于邊的中間位置，支撐柱的直徑為2毫米，柱的長度小于上、下緣板間預支撐長度2毫米，柱離緣板最外邊處8毫米；支撐柱與上、下緣板模殼的連接處采用的粘接劑為剛玉粉與硅溶膠的混合物，剛玉粉與硅溶膠的質量比例為3.5:1，剛玉粉的粒度為150目。支撐柱與上、下緣板模殼每次粘接后需在室溫下干燥4小時，再進行二次粘接并干燥，重復該過程4次即可。對進行支撐后的模殼進行澆注，清除模殼及支撐柱，鑄件合格率提尚了 38%。
[0015]實施例3:
采用傳統(tǒng)的精密鑄造工藝制備葉片模殼，面層涂料采用320目剛玉粉與硅溶膠溶液配制，粉液比為3.9:1，第一層涂料后在室溫條件下進行干燥，干燥時間5小時；第二層涂料后撒砂，撒砂料為80目剛玉砂，干燥時間5小時；第三層涂料后撒砂材料為60目剛玉砂，干燥時間為4小時；第四層涂料后撒砂材料為32目剛玉砂，干燥時間為4小時；第五-第七層為涂料后撒砂材料為24目剛玉砂，干燥時間為4小時，最后封漿層采用面層涂料，干燥時間為2小時；采用蒸汽法脫除蠟模，蒸汽溫度為170°C，時間為15分鐘；模殼脫蠟后將模殼放入焙燒爐中進行焙燒，焙燒溫度為1200°C，保溫時間為2小時，爐冷至室溫并進行清洗；對葉片上、下緣板模殼的對應邊角處采用石英玻璃管進行支撐，支撐點選擇四個角、四個邊，邊的支柱位于邊的中間位置，支撐柱的直徑為5毫米，柱的長度小于上、下緣板間預支撐長度2毫米，柱離緣板最外邊處皆為5毫米；支撐柱與上、下緣板模殼的連接處采用的粘接劑為剛玉粉與硅溶膠的混合物，剛玉粉與硅