熔模鑄造為了達(dá)到高溫性能,開發(fā)新型葉片合金需要在合金加工中進(jìn)行并行開發(fā)。在1940年代之前,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片是通過冷鍛制成的鐵基合金。在1940年代和1950年代,熔模鑄造和真空熔煉被引入來制造發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。在1970年代,發(fā)明了定向凝固(DS)工藝,并在葉片的熱性能方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。晶界顯著減小,晶體都在離心應(yīng)力方向上排列。在DS鑄造工藝的基礎(chǔ)上,開發(fā)了單晶(SX)葉片,該葉片不含高角度晶界,因此可顯著提高渦輪機(jī)葉片的熔點(diǎn)。迄今為止,所有現(xiàn)代Trent發(fā)動(dòng)機(jī)系列均采用單晶材料。如今,渦輪機(jī)葉片的設(shè)計(jì)具有復(fù)雜的幾何形狀和復(fù)雜的通道,可在運(yùn)行期間允許較冷的空氣在葉片內(nèi)部和沿葉片流動(dòng)。因此,渦輪機(jī)部件通常通過熔模鑄造生產(chǎn)。
熔模鑄造工藝(也稱為失蠟鑄造)包括以下步驟:
1.通過將熔融蠟注入金屬模具中來制備鑄件組件的圖案。如有必要(例如用于渦輪葉片中的冷卻通道),可以在模具中加入陶瓷芯的前綴,以使鑄件具有復(fù)雜的空洞。蠟?zāi)?梢猿纱亟M裝,以使一次鑄造中可以生產(chǎn)多個(gè)葉片。
2.然后將蠟?zāi)=胗烧澈蟿┖弯喪╖rSiO4),氧化鋁(Al2O3)和二氧化硅(SiO2)的混合物組成的陶瓷漿料中,然后用上述材料的較大顆粒進(jìn)行灰泥處理。該過程需要重復(fù)幾次,直到殼的厚度足夠厚以承受接收熔融金屬的機(jī)械沖擊。
3.殼制成后,在高壓釜或熔爐中除去蠟。
4.然后將陶瓷模具高溫?zé)埔栽鰪?qiáng)其強(qiáng)度,使其準(zhǔn)備好接收熔融的高溫合金。
5.澆鑄完成后,將鑄殼打掉,并使用高壓高壓釜通過化學(xué)方法將陶瓷芯浸出。