背景技術(shù):
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國(guó)內(nèi)單晶渦輪葉片在研制過程中,其榫頭進(jìn)氣窗口局部出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的表面結(jié)構(gòu)再結(jié)晶現(xiàn)象,導(dǎo)致單晶葉片力學(xué)性能急劇下降,尤其表面抗疲勞能力大大降低,從而造成葉片的失效概率達(dá)40~50%以上。相比之下,國(guó)外美、俄、英、法等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已掌握該項(xiàng)核心技術(shù),但高度壟斷,并嚴(yán)密封鎖。
目前,國(guó)內(nèi)企事業(yè)單位在單晶葉片研制過程中,一旦發(fā)現(xiàn)表面出現(xiàn)再結(jié)晶組織,該單晶葉片直接報(bào)廢,這導(dǎo)致零件生產(chǎn)成本倍增、合格概率極低,并給后續(xù)使用帶來安全隱患?,F(xiàn)有單晶葉片的再結(jié)晶消除措施主要集中在對(duì)原材料合金化,以及葉片制備工藝、熱處理溫度的控制等方面,迄今為止,這些措施都未解決單晶葉片榫頭進(jìn)氣窗口的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型的目的:為了解決單晶葉片毛坯在后續(xù)熱處理過程,其榫頭進(jìn)氣窗口出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶問題,本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、操作簡(jiǎn)單、再結(jié)晶易控制的單晶葉片榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
一種單晶渦輪葉片榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu),所述單晶渦輪葉片由葉身1、緣板2、伸根3和榫頭4組成,所述榫頭由榫頭外形5、內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)6組成,在所述榫頭4底面上設(shè)有進(jìn)氣窗口7和節(jié)流通孔8,所述進(jìn)氣窗口7的形狀以平行四邊形為基礎(chǔ),將平行四邊形的四個(gè)角修改為倒圓,并保留四邊的直線部分。
所述的一種單晶渦輪葉片榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu),所述倒圓的半徑R可調(diào),通過改變倒圓的半徑R,實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣窗口轉(zhuǎn)角形狀、尺寸的調(diào)控,從而降低了鑄造殘余應(yīng)力,改善了局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平與其分布形態(tài),消除了進(jìn)氣窗口的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶。
有益效果:
該結(jié)構(gòu)具有操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、成本低,葉片鑄件在后續(xù)熱處理?xiàng)l件下不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)再結(jié)晶組織,可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)榫頭進(jìn)氣窗口細(xì)節(jié)優(yōu)化后的葉片毛坯進(jìn)行熱處理對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,其最大鑄造殘余應(yīng)力下降30%以上,進(jìn)氣窗口的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶現(xiàn)象消除。
附圖說明:
圖1單晶渦輪葉片;
圖2葉片榫頭結(jié)構(gòu);
圖3葉片榫頭底截面圖;
圖4榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式:
本實(shí)用新型在單晶渦輪葉片內(nèi)腔冷卻方案的基礎(chǔ)上,結(jié)合無余量精密鑄造的工藝特點(diǎn),以降低榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)畸變區(qū)域的鑄造殘余應(yīng)力為目標(biāo),進(jìn)行榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì),確定了單晶葉片榫頭進(jìn)氣窗口不發(fā)生結(jié)構(gòu)再結(jié)晶時(shí)的進(jìn)氣窗口的關(guān)鍵尺寸參數(shù),然后采用精密鑄造成型,從而形成了消除單晶渦輪葉片榫頭進(jìn)氣窗口再結(jié)晶的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型單晶渦輪葉片榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)見圖1、圖2和圖3。所述單晶渦輪葉片由葉身1、緣板2、伸根3和榫頭4組成,所述榫頭由榫頭外形5、內(nèi)冷卻結(jié)構(gòu)6組成,其特征在于,在所述榫頭4底面上設(shè)有進(jìn)氣窗口7和節(jié)流通孔8,所述進(jìn)氣窗口7的形狀以平行四邊形為基礎(chǔ),將平行四邊形的四個(gè)角修改為倒圓,并保留四邊的直線部分。
該單晶渦輪葉片的榫頭進(jìn)氣窗口結(jié)構(gòu)見圖4,在減緩結(jié)構(gòu)應(yīng)力的榫頭進(jìn)氣窗口幾何尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)中,突出進(jìn)氣窗口倒角R的“可調(diào)性”,在保證其它幾何尺寸不變的情況下,通過改變轉(zhuǎn)角曲率半徑,實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣窗口轉(zhuǎn)角形狀、尺寸的調(diào)控,從而降低了鑄造殘余應(yīng)力,改善了局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平與其分布形態(tài),消除了進(jìn)氣窗口的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶。這種方法操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、質(zhì)量穩(wěn)定,并且更有利于冷氣流動(dòng),減小流阻,能滿足實(shí)際工程使用要求。