The invention discloses a central heating and central cooling device for directional solidification furnace, which belongs to the field of high temperature alloy processing and manufacturing technology. The device is the increase in the central heating system and central cooling system in directional solidification furnace, increasing the temperature gradient directional solidification process in high temperature alloy; wherein the central heating system comprises a cylinder shaped heating element, the heating element is arranged in a plurality of mold shell arranged in a ring around the way at the shaft position around the center. After the electric heating of the inner shell; the central cooling system comprises a cylindrical metal tube, a water-cooled chassis through a central location, in a cylindrical metal tube into the cooling water to cool the inside shell; by increasing the central heating system and central cooling system, the cast on both sides of the crystal growth temperature directional solidification process gradient consistent, fast and efficient implementation of directional solidification and single crystal growth. The method is suitable for manufacturing directional solidification and single crystal parts.
【技术实现步骤摘要】
一种定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置
:本专利技术涉及高温合金制造
,具体涉及一种定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置,用于定向凝固及单晶高温合金的定向凝固制备。
技术介绍
:众所周知,铸造高温合金具有高强度、高耐热性的优点,随着精密铸造工艺和陶瓷型芯技术的发展,其已成为现代航空发动机涡轮叶片和导向叶片首选材料。早期用精密铸造工艺制成的高温合金叶片为等轴晶组织,组织基体被杂乱无序的晶界切割。在长期的实践中,研究人员发现这些晶界在高温受力条件下为薄弱部位,使叶片性能被严重减弱;叶片断裂失效时,裂纹扩展经常是沿垂直于受力方向的横向晶界。于是发展了定向凝固技术,制备出了定向柱晶叶片,在消除了与主应力轴垂直的横向晶界后,叶片的性能大大提高。进一步的研究发现定向结晶后,裂纹首先出现在纵向晶界上。于是单晶定向凝固铸造技术被用来消除高温合金叶片中的所有晶界,结果使叶片高温性能实现了进一步提高。目前,单晶叶片不仅早已安装在各种先进航空发动机上,也越来越多地用在了重型燃气轮机中。现在通用的单晶叶片定向凝固炉如图1所示,包括加热区(加热区上区3和加热区下区4)和水冷底盘6,加热区所用加热器均为圆桶形,通过周向向内的径向热辐射来加热以环状方式排列的模壳及其内部的合金熔体,型壳向下抽拉时,经过加热区时型壳内为合金液(叶片未凝固部分1)。加热区和水冷底盘6之间通过隔热挡板5隔开。在定向凝固过程中,当模壳下降到隔热挡板5下的冷区时,型壳通过向外对圆环状的水冷底盘6辐射散热,使合金熔体凝固成型(叶片已凝固部分2)。这种炉体结构造成了每个叶片里外两侧的受热及冷却严重不对称。每个叶片 ...
【技术保护点】
一种定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置,其特征在于:该装置是在定向凝固炉中增加中心加热系统和中央冷却系统,提高高温合金定向凝固过程中的温度梯度;其中:所述中心加热系统包括筒形发热体,该发热体设置于以环状方式排列的多个模壳围绕的中心轴位置处,通电后对型壳内侧进行加热;所述中央冷却系统包括圆柱状金属管,设于水冷底盘的中央位置,通过在圆柱状金属管内通入冷却水对型壳内侧进行冷却;通过增加中心加热系统和中央冷却系统,实现定向凝固过程中铸件内外两侧单晶生长的温度梯度一致。
【技术特征摘要】
1.一种定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置,其特征在于:该装置是在定向凝固炉中增加中心加热系统和中央冷却系统,提高高温合金定向凝固过程中的温度梯度;其中:所述中心加热系统包括筒形发热体,该发热体设置于以环状方式排列的多个模壳围绕的中心轴位置处,通电后对型壳内侧进行加热;所述中央冷却系统包括圆柱状金属管,设于水冷底盘的中央位置,通过在圆柱状金属管内通入冷却水对型壳内侧进行冷却;通过增加中心加热系统和中央冷却系统,实现定向凝固过程中铸件内外两侧单晶生长的温度梯度一致。2.根据权利要求1所述的定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置,其特征在于:所述中心加热系统还包括水冷铜电极和测温热电偶,所述水冷铜电极与与筒形发热体顶端相连接,用于引电;所述测温热电偶置于筒形发热体内部。3.根据权利要求2所述的定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置,其特征在于:所述筒形发热体为等静压石墨或耐高温金属材料,加热功率根据加热区域大小设于5-30kw之间,为单相引电结构,加热电压控制在40V以下,保证真空环境下的稳定工作。4.根据权利要求2所述的定向凝固炉用中心加热和中央冷却装置,其特征在于:所述水冷铜电极为铜管结构,由水冷铜电极作为悬臂支撑在熔炼室内并置于保温桶内部,使筒形发热体呈悬吊方式。5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员:周亦胄,赵乃仁,金涛,孙晓峰,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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