快速铸造收缩!扩张形气膜孔空心涡轮叶片.pdf

第 卷第 期 材料科学与工艺 年 月 快速铸造收缩扩张形气膜孔空心涡轮叶片 吴海华李涤尘邢建东 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室西安 摘 要 本文将光固化成形技术和凝胶注模成形技术集成在一起间接自由成形了带有收缩扩张形气膜 孔空心涡轮叶片整体式陶瓷铸型通过建立收缩扩张形气膜孔型芯干燥收缩受阻模型推导了临界干燥收 缩率计算公式实验研究了凝胶注模成型坯体冻干特性结果表明冻干收缩率随着失水程度增加而增大在 失去约水分之后干燥收缩停止预冻温度越低冻干收缩率越小采取合理的冻干工艺对干燥收缩率 进行控制保证陶瓷铸型结构的完整性快速铸出涡轮叶片验证了新工艺的可行性和有效性 关键词 空心涡轮叶片快速铸造冷冻干燥临界收缩率凝胶注模成型 中图分类号 文献标志码 文章编号 空心涡轮叶片是热动力装备的关键零部件 则是由于合金材料的发展及铸造技术的进 其高温工作能力直接影响着涡轮进口温度和发动 步 必威体育精装版研究表明叶身上气膜孔的几何形状 机的综合性能据统计在过去的 年里涡轮进 对叶片的冷却效率及流动特性有重大影响圆柱 口温度提高了 其中归功于采用了高 形气膜孔射流法向动量大而集中冷却效率最低 效的气冷技术特别是涡流冷却和气膜冷却 而扇形簸箕形锥形等气膜孔减弱了射流的法向 动量增大了展向速度使冷却效率得以提高收 缩扩张形气膜孔减小了射流的流向厚度增大 收稿日期 基金项目 国家重点基础研究发展计划资助项目 中 了射流的展向宽度且产生了更大的展向速度扩 国博士后科学基金资助项目 大了射流的覆盖区域形成了与圆形孔射流相比 作者简介 吴海华 男副教授 作用相反的耦合涡气膜更好地贴附于壁面具有 李涤尘 男教授博士生导师 邢建东 男教授博士生导师 更高的冷却效率相对于圆柱形气膜孔和扇形气 材料科学与工艺第 卷 膜孔收缩扩张形气膜孔的平均气膜冷却效率 本文将真空冷冻干燥技术应用于厚大陶瓷铸型坯 分别提高了约和 在吹风比为 时 体脱水处理降低干燥收缩率减小形成裂纹的可 带有扩张收缩形气膜孔的涡轮叶片只需少量的 能性保证叶片整体式陶瓷铸型坯体结构的完 冷却空气即可获得较佳的冷却效果更多的空气 整性 将流入燃烧室这有助于提高燃烧效率和发动机 推重比 图 为空心涡轮叶片模型及扩 张收缩形气膜孔结构示意图冷却空气从椭圆 形入口流入从矩形出