空心涡轮叶片陶瓷铸型微细结构负压吸注充型工艺研究  被引量:3

Gelcasting Filling for Small Structure of Hollow Turbine Blade Ceramic Mold

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作  者:杨强[1,2] 鲁中良[1,3] 李振发[1] 苗恺[1,3] 李涤尘[1,2] 

机构地区:[1]西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安710049 [2]西安交通大学高端制造装备协同创新研究中心,西安710049 [3]北京航空航天大学先进航空发动机协同创新中心,北京100191

出  处:《西安交通大学学报》2016年第10期147-152,160,共7页Journal of Xi'an Jiaotong University

基  金:国家"973计划"资助项目(2013CB035703)

摘  要:为了提高在基于光固化成型技术的空心涡轮叶片型芯、型壳一体化陶瓷铸型制造方法中陶瓷浆料对微细复杂结构的充型能力和铸型结构的完整性,提出了负压吸注凝胶注模工艺方法。以某型号空心涡轮叶片的冷却通道微孔为研究对象,利用细长管道充型原理,分析了凝胶注模工艺制造陶瓷铸型的充型行为。采用仿真分析的方法,在不同进出口压力差下,对冷却通道微孔简化模型负压吸注的充型情况进行模拟仿真,得到合理的负压吸注进出口压力差参考值,通过负压吸注实验和工业微米X射线成相系统检测对仿真结果进行验证。最后,分析了负压吸注工艺对陶瓷铸型性能的影响。研究结果表明:当氧化铝基陶瓷浆料固相体积分数为60%、负压吸注的进出口压力差为0.03 MPa时,可实现空心涡轮叶片冷却流道微孔结构的凝胶注模完整无缺陷充型,并且可以提高陶瓷铸型坯体的致密度和强度。To improve the filling capacity of slurry and integrity of ceramic mold in process of fabricating the integral ceramic mold based on stereolithography, a negative pressure injection method is proposed, which focuses on small cooling holes of hollow turbine blade. The gelcasting filling process is investigated following the filling principle for a tong and thin tube. A numerical simulation is carried out to reveal the effect of negative pressure injection on the mold filling capacity of slurry in small and complex structures, and the suitable pressure difference between the import and export is obtained. The negative pressure injection experiment and industrial CT detection are performed to verify the simulation results. The effect of negative pressure injection on the performance of ceramic mold is analyzed. It is found that the small cooling holes of hollow turbine blade can be duplicated without defects when the solid loading of alumina ceramic slurry possesses 60 % and the pressure difference between the import and export reaches 0.03 MPa, and the density and strength of the green ceramic mold can be improved.

关 键 词:光固化成型技术 空心涡轮叶片 冷却微孔 负压吸注 陶瓷铸型 

分 类 号:V254.2[一般工业技术—材料科学与工程] TG221[航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]

 

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