本發(fā)明屬于陶瓷型殼背層漿料檢測，具體涉及一種陶瓷型殼背層漿料流動性與堆積性一體化檢測方法。

背景技術：

1、眾所周知，航空發(fā)動機用渦輪葉片被譽為現代工業(yè)皇冠上的明珠，渦輪葉片的材料從最初的等軸晶鑄造高溫合金發(fā)展到定向凝固柱晶高溫合金，現在已發(fā)展到單晶高溫合金。單晶高溫合金渦輪葉片采用精密鑄造工藝制備而成，其制備工序較多，制備流程較長。陶瓷型殼作為單晶高溫合金渦輪葉片定向凝固的容器，其需要在1500℃以上、高溫合金液載荷下服役1-3h，服役過程中需保證足夠的強度和穩(wěn)定的溫度場，以滿足單晶葉片定向生長的需求。

2、陶瓷型殼由漿料與砂料逐層涂覆而成，其中面層漿料是陶瓷型殼內表面質量的關鍵影響因素，大量的(也即多層)背層漿料是陶瓷型殼厚度均勻性的關鍵影響因素。由于葉片蠟模結構的多樣性，所以陶瓷型殼背層漿料在葉片蠟模上涂掛的厚度并不一致，從而導致最終制成的陶瓷型殼厚度在不同結構處不均勻。一般而言，葉片的排氣邊、緣板等位置不易涂掛漿料，對應位置的型殼往往偏薄，同時緣板作為單晶工作葉片定向凝固過程中容易提前形核的位置，此位置型殼偏薄會加劇該位置提前凝固，從而導致緣板產生雜晶，加劇報廢，可見陶瓷型殼背層漿料厚度均勻性的控制對單晶葉片的定向凝固具有重要意義。

3、陶瓷型殼的厚度是由陶瓷型殼漿料與砂料逐層累積決定的，而漿料作為陶瓷型殼涂掛的直接材料，每一層涂掛厚度的均勻性都會對陶瓷型殼的整體厚度產生影響。陶瓷型殼背層漿料的常規(guī)檢測包括粘度、ph值、板重、固含量等，這些檢測指標對陶瓷型殼背層漿料的過程一致性與穩(wěn)定性具備很好的表征能力，其中粘度和板重可以整體宏觀地表征背層漿料的涂掛特點。粘度是指漿料通過標準流杯的流出時間，流出時間越短，漿料流動性越好；板重是指漿料在標準試板上的涂掛重量，可表征漿料涂掛的整體平均厚度。但是在生產實踐中發(fā)現，即使在相同的粘度下，漿料的流動性也有顯著差別，尤其是陶瓷型殼背層漿料，其在上一層漿料/砂料上的流動性難以定量評估，經常出現局部堆料、局部過薄等不均勻問題，因此亟需開發(fā)一種陶瓷型殼背層漿料流動性與堆積性一體化檢測方法，通過該方法能夠直觀、定量的檢測背層漿料的流動性與堆積性。

技術實現思路

1、為解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種陶瓷型殼背層漿料流動性與堆積性一體化檢測方法，所述一體化檢測方法按照先后順序包括以下步驟：

2、步驟一：使用壓蠟機壓制若干個正方形板狀蠟模，待壓制結束后，使用蠟模專用清洗劑將正方形板狀蠟模清洗干凈，并干燥備用；

3、步驟二：配制陶瓷型殼面層漿料，并對正方形板狀蠟模進行沾漿、控漿、淋砂、干燥四個面層涂覆工序，待面層涂覆工序結束后，即制得僅涂覆面層的陶瓷型殼試板；

4、步驟三：配制陶瓷型殼背層漿料，并對制得的僅涂覆面層的陶瓷型殼試板進行沾漿、控漿、淋砂、干燥四個背層涂覆工序，待背層涂覆工序結束后，即制得涂覆背層的陶瓷型殼試板；若要制備涂覆不同層數背層的陶瓷型殼試板，則需要重復操作沾漿、控漿、淋砂、干燥四個背層涂覆工序，直至制得涂覆所需層數背層的陶瓷型殼試板；

5、步驟四：選取僅涂覆面層的陶瓷型殼試板或者涂覆背層的陶瓷型殼試板，以陶瓷型殼試板的對角線為分界線，保持分界線處于水平狀態(tài)，將陶瓷型殼試板位于分界線以下的部分垂直浸入背層漿料中進行沾漿，待沾漿結束后，垂直取出陶瓷型殼試板并進行控漿；待控漿結束后，將陶瓷型殼試板翻轉180度并懸掛干燥，在干燥過程中，保持分界線處于水平狀態(tài)，背層漿料受重力作用自然向下控漿，待干燥結束后，即制得待測流動性試板；

6、步驟五：使用三維光學檢測儀掃描陶瓷型殼試板和待測流動性試板，以陶瓷型殼試板為參照物，分析待測流動性試板上背層漿料的三維尺寸和最大堆積厚度；

7、步驟六：測量待測流動性試板上位于分界線以下的背層漿料的有效流動面積，并根據背層漿料的流動性指數模型計算背層漿料的流動性指數；

8、步驟七：測量待測流動性試板上位于分界線以下的背層漿料的最大堆積厚度和位于分界線以上的背層漿料的總體積，并根據背層漿料的堆積性指數模型計算背層漿料的堆積性指數。

9、優(yōu)選的是，步驟一中，所述正方形板狀蠟模的邊長為50-200mm、厚度為3-20mm；所述正方形板狀蠟模的壓制參數為，注蠟溫度60-70℃，注蠟壓力5-15bar，保壓時間20-40s。

10、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟一中，所述正方形板狀蠟模的干燥參數為，環(huán)境溫度21±2℃，環(huán)境濕度50±10％，風速不高于1m/s，干燥時間不低于4h。

11、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟二中，所述陶瓷型殼面層漿料包括鋯英粉漿料、白剛玉漿料、莫來石漿料、含細化劑的精密鑄造陶瓷型殼面層漿料中的任一種，所述陶瓷型殼面層漿料的粘度為20-30s。

12、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟二中，?所述淋砂工序選擇80目或100目的剛玉砂；所述干燥工序參數為，環(huán)境溫度21±2℃，環(huán)境濕度50±10％，風速不高于1m/s，干燥時間4-8h。

13、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟三中，所述陶瓷型殼背層漿料包括鋯英粉漿料、白剛玉漿料、莫來石漿料、熔融石英漿料中的任一種，所述陶瓷型殼背層漿料的粘度為10-20s。

14、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟三中，所述淋砂工序選擇80目、60目、46目、30目或24目的剛玉砂；所述干燥工序參數為，環(huán)境溫度21±2℃，環(huán)境濕度40±10％，風速2-6m/s，干燥時間4-8h。

15、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟四中，將陶瓷型殼試板位于分界線以下的部分垂直浸入背層漿料中進行沾漿，沾漿時間為15-45s；待沾漿結束后，垂直取出陶瓷型殼試板并進行控漿，控漿時間為10-15s；將陶瓷型殼試板翻轉180度并懸掛干燥，環(huán)境溫度為21±2℃，環(huán)境濕度為40±10％，風速不高于1m/s，干燥時間為2-4h。

16、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟六中，所述背層漿料的流動性指數模型為式中：

17、f——背層漿料的流動性指數，無量綱；

18、s——背層漿料的有效流動面積，mm2；

19、l——正方形板狀蠟模的邊長，mm。

20、在上述任一方案中優(yōu)選的是，步驟七中，所述背層漿料的堆積性指數模型為式中：

21、a——背層漿料的堆積性指數，無量綱；

22、d——背層漿料的最大堆積厚度，mm；

23、l——正方形板狀蠟模的邊長，mm；

24、v——待測流動性試板上位于分界線以上的背層漿料的總體積，mm3。

25、本發(fā)明中，所使用的壓蠟機、三維光學檢測儀等均為傳統(tǒng)設備，對設備的結構、型號沒有特殊要求。步驟一中，正方形板狀蠟模的壓制工藝為傳統(tǒng)工藝，對工藝流程、工藝參數和壓制設備沒有特殊要求，只需要保證注蠟溫度、注蠟壓力、保壓時間等幾個關鍵壓制參數符合本發(fā)明的要求即可；所使用的蠟料也為傳統(tǒng)蠟料，比如f28蠟料。

26、步驟二中，陶瓷型殼面層漿料的組分、配制工藝均為傳統(tǒng)技術，對原材料及其配比、工藝流程及其工藝參數等沒有特殊要求；陶瓷型殼面層漿料的涂掛工序包括沾漿、控漿、淋砂和干燥等，這些工序均采用傳統(tǒng)工藝操作，對工藝流程、工藝參數和使用設備沒有特殊要求，只需要將陶瓷型殼面層漿料的粘度控制在20-30s(zahn?4#流杯)即可。

27、步驟三中，陶瓷型殼背層漿料的組分、配制工藝均為傳統(tǒng)技術，對原材料及其配比、工藝流程及其工藝參數等沒有特殊要求；陶瓷型殼背層漿料的涂掛工序包括沾漿、控漿、淋砂和干燥等，這些工序均采用傳統(tǒng)工藝操作，對工藝流程、工藝參數和使用設備沒有特殊要求，只需要將陶瓷型殼背層漿料的粘度控制在10-20s(zahn?4#流杯)即可。

28、步驟四中，對于同一待測的背層漿料，至少制備五個待測流動性試板，用于后續(xù)對比分析，因為即便是同一背層漿料，對于不同試板，其流動性和堆積性也會有所變化，所以需要對多個試板進行檢測和分析。

29、步驟六中，背層漿料的流動性指數是宏觀的、整體性指數，穩(wěn)定性較好。背層漿料的流動性指數越大，說明背層漿料的有效流動面積越大，背層漿料的流動性越好，流動越均勻。

30、步驟七中，背層漿料的堆積性指數越大，說明背層漿料的最大堆積厚度約大，背層漿料的流動性越差，越容易堆積漿料。

31、本發(fā)明陶瓷型殼背層漿料流動性與堆積性一體化檢測方法，具有如下有益效果：

32、(1)針對陶瓷型殼背層漿料的流動性缺乏定量評價手段而影響陶瓷型殼厚度均勻性控制的問題，本發(fā)明使用三維光學測量儀定量測量待測流動性試板上位于分界線以下的背層漿料的有效流動面積和最大堆積厚度，根據有效流動面積檢測背層漿料的流動性，根據最大堆積厚度檢測背層漿料的堆積性。

33、(2)本發(fā)明的檢測方法具有檢測效果直觀、檢測結果準確且定量化、檢測數據工程意義強的特點，能夠直觀、有效評價陶瓷型殼背層漿料的流動性程度和堆積性程度，為陶瓷型殼厚度均勻性控制提供了過程數據支撐，可有效提高單晶渦輪葉片的單晶完整性符合性。

34、(3)本發(fā)明的檢測方法適用于從第二層開始的每一層背層漿料流動性檢測，陶瓷型殼試板可以是涂制一層或任意層的狀態(tài)。

35、(4)本發(fā)明可以預先制備出多種背層漿料、砂料的陶瓷型殼試板，通過本發(fā)明的檢測方法可以實現對不同背層漿料流動性的橫向對比分析，也可以用于多批次背層漿料流動性的一致性檢驗。