国家标准计划《熔模精密铸造硅基陶瓷型芯通用技术要求》由 TC54(全国铸造标准化技术委员会)归口,TC54SC5(全国铸造标准化技术委员会熔模精铸分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 西安交通大学 、中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司 、中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 、中国航发动力股份有限公司 、江苏智疆航空科技发展有限公司 、深圳市万泽航空科技有限责任公司 、中科院沈阳金属研究所 、咸阳勃力模具制造有限公司 、安徽中航纳米技术发展有限公司 、中国航发南方工业有限公司 、东莞市力泉机械有限公司 、中国航发湖南动力机械研究所 、东营恒鑫机械有限公司 、江苏海格新材料有限公司 。
| 81 玻璃和陶瓷工业 |
| 81.060 陶瓷 |
| 81.060.99 有关陶瓷的其他标准 |
为夯实工业基础,提升工业发展的质量和效益,推进制造强国建设,《工业强基工程实施指南》明确提出重点发展核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础“四基”工程。
为落实《中国制造2025》的部署和要求,切实发挥标准化和质量工作对装备制造业的引领和支撑作用,推进结构性改革尤其是供给侧结构性改革,促进产品产业迈向中高端,建设制造强国、质量强国,质检总局、国家标准委、工业和信息化部印发的《装备制造业标准化和质量提升规划》中,“三、实施工业基础标准化和质量提升工程”部分明确指出,“加快核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础领域急需标准制定。
……研究解决影响基础零部件(元器件)产品质量一致性、稳定性、可靠性、安全性和耐久性的关键共性技术,系统制修订……铸造、焊接、表面工程等基础工艺标准,提升可靠性和寿命指标。
”强化基础工艺研究已成为夯实工业基础的关键措施,实施工业强基,主要是为了解决基础零部件、基础工艺、基础材料落后问题,其先要条件是标准化。
本标准的立项申请符合实施工业基础标准化和质量提升工程的要求。
氧化硅基陶瓷型芯(简称“硅基陶瓷型芯”)是用以形成熔模铸造铸件的复杂内腔结构的消耗性特种陶瓷产品,主要由二氧化硅、氧化铝、和其它添加剂制成。
它在铸造过程中的作用:1)形成内部空腔: 陶瓷型芯可以被放置在铸模中,形成铸件内部的空腔,例如管道、孔洞、叶片等;2) 提高铸件精度:陶瓷型芯具有较高的尺寸精度和表面光洁度,可以有效地提高铸件的尺寸精度和表面质量;3)减少环境污染: 陶瓷型芯可以替代传统的砂芯,减少铸造过程中的粉尘和有害气体排放,有利于环境保护。
熔模精密铸造硅基陶瓷型芯的主要特点包括尺寸精度高,表面光洁度好;耐高温、耐金属烧蚀、强度高。
其典型应用领域包括航空发动机叶片、涡轮等关键零部件;汽车发动机缸体、缸盖、进气歧管、涡流器等;医疗器械、电子产品等;以及其他需要高精度、高性能铸件的领域。
陶瓷型芯产品中以航空发动机和燃气轮机(简称“两机”)涡轮叶片用陶瓷型芯的技术难度最大。
涡轮叶片采用以镍基和钴基为主的耐高温合金,在定向炉铸造过程中,不仅要求陶瓷型芯在1500℃以上的浇铸温度下耐受不少于3h,更要求在高温条件下陶瓷型芯不与铸造合金发生反应,这对陶瓷型芯这种特种陶瓷的耐高温强度提出很高的要求。
近20年来,伴随我国航空发动机技术的快速发展,许多定向晶叶片、单晶叶片逐渐批量定型,而传统等轴晶叶片用陶瓷型芯无法应用于定向晶及单晶叶片生产,新型高性能陶瓷型芯也在快速发展,关于陶瓷型芯的设计、陶瓷型芯模具设计和制造、陶瓷型芯检具制造、陶瓷型芯无损检测方法等都有了长足发展。
目前关于高性能陶瓷型芯的生产和检验标准不一致,各专业生产厂和产品使用主机厂对陶瓷型芯工艺、性能等认识差距较大。
因此,亟需建立适用于定向晶叶片、单晶叶片生产的高性能陶瓷型芯行业标准,约定行业技术和检验规范,切实保障我国高性能叶片和陶瓷型芯的顺利设计、研发、投产,突破国外技术封,解决我国航空发动机高端装备卡脖子问题,保障我国先进航空发动机研制。
综上,制定《熔模精密铸造硅基陶瓷型芯通用技术规范》标准具有如下意义:1)确保产品质量和生产效率:通过规范熔模精密铸造硅基陶瓷型芯的设计,可以确保产品的质量稳定性,提高生产效率,降低生产成本;2)提高生产一致性和可靠性:标准化的设计规范能够使得型芯的制造过程更加一致,减少产品的变异性,提高产品的可靠性和一致性;3)降低生产风险:通过规范型芯设计的相关参数和要求,可以降低生产过程中出现缺陷和故障的风险,减少因设计不合理而引起的生产损失;4)促进行业竞争力:规范型芯设计有助于提高产品质量和生产效率,增强企业的竞争力,推动行业向更高水平发展。
本文件规定了熔模精密铸造硅基陶瓷型芯(以下简称陶瓷型芯)特征结构设计要求、使用性能设计要求和模具设计要求。 本文件适用于高温合金、不锈钢、钛合金等多种合金材料熔模精密铸造中使用硅基陶瓷型芯的制造。