非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，属于航空发动机涡轮叶片铸造技术领域。本非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，包括浇口杯的底端连接上圆盘，上圆盘的底端连通补缩冒口的一端，补缩冒口的另一端连接叶片蜡模，籽晶放大器的上端连接二级放大器。有益效果：由于籽晶及引晶辅助浇道的应用，使得叶片缘板及叶身无杂晶，单晶完整性良好，且有效控制了叶片取向的偏离度及分散度，实现单晶导向空心叶片晶体取向偏离在10°以内；浇冒口方案的设计有效解决了缘板冶金缺陷问题，显著提高了成品率，降低了生产成本；型芯自由端的制作，有效避免了空心导向叶片壁厚尺寸的超差。

【技术实现步骤摘要】
非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法
本专利技术属于航空发动机涡轮叶片铸造
，具体涉及非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法。
技术介绍
近年来，在我国大力发展国防军工，并给予航空发动机行业极大关注的大背景下，多种型号导向叶片也逐步要求为铸造单晶叶片，且结构复杂，成型困难，工艺要求极高。导向叶片的缘板长悬臂特征，叶片尺寸大，使得蜡件及铸件在收缩过程中容易出现翘曲、变形等情况，单晶完整性难以保证，缘板杂晶，叶身杂晶，再结晶缺陷难以解决，取向控制更加困难；大小缘板厚大，熔注过程中补缩困难，缘板疏松严重，冶金质量更是难以保证，严重影响到叶片的生产效率；导向空心叶片内腔复杂，对型芯尺寸及高温强度要求较高，型芯高温强度不足易使铸件偏芯漏芯，导致壁厚尺寸不合格，铸件合格率低。由于单晶导向结构尺寸较大，内腔复杂，取向控制难度极大，且制备非择优晶体取向，传统的选晶法工艺只能制备单晶高温合金的[001]择优取向，已无法满足[111]非择优取向单晶导向叶片的制备条件，但是可以通过籽晶法实现单晶高温合金非择优取向[111]的生长,且该型叶片上下缘板厚度为1cm，缘板尺寸大，单晶完整性成型困难，杂晶报废率高。因此，提出一种非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法以解决现有技术中存在的不足。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，由于籽晶及引晶辅助浇道的应用，使得叶片缘板及叶身无杂晶，单晶完整性良好，且有效控制了叶片取向的偏离度及分散度，实现单晶导向空心叶片晶体取向偏离在10°以内；浇冒口方案的设计有效解决了缘板冶金缺陷问题，显著提高了成品率，降低了生产成本；型芯自由端的制作，有效避免了空心导向叶片壁厚尺寸的超差。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置包括浇口杯、上圆盘、支撑浇道、下圆盘、籽晶、籽晶放大器、二级放大器，所述浇口杯的底端连接所述上圆盘，所述上圆盘的底端连通补缩冒口的一端，所述补缩冒口的另一端连接叶片蜡模，所述籽晶放大器的上端连接所述二级放大器，所述籽晶的一端伸入到籽晶放大器内，另一端垂直连接所述下圆盘，所述二级放大器连接所述叶片蜡模的下端，所述叶片蜡模的下端粘接引晶棍从所述叶片蜡模下缘板四周边角处至所述叶片蜡模上缘板四周边角处，所述叶片蜡模的下缘板表面上设有用于制造型芯自由端的型芯凸台。有益效果：由于籽晶及引晶辅助浇道的应用，使得叶片缘板及叶身无杂晶，单晶完整性良好，且有效控制了叶片取向的偏离度及分散度，实现单晶导向空心叶片晶体取向偏离在10°以内；浇冒口方案的设计有效解决了缘板冶金缺陷问题，显著提高了成品率，降低了生产成本；型芯自由端的制作，有效避免了空心导向叶片壁厚尺寸的超差及铸件断芯问题。进一步，所述引晶片远离所述叶片蜡模一端连接有引晶棒。采用上述进一步方案的有益效果是：防止由于蜡片太薄而造成的型壳破裂问题。进一步，所述引晶棒的直径为4-6mm。采用上述进一步方案的有益效果是：结构简单，使晶粒顺利生长至上缘板位置，避免上缘板边角位置形成杂晶，提高铸件单晶完整性。进一步，所述籽晶伸入到所述籽晶放大器的长度大于5mm。采用上述进一步方案的有益效果是：使籽晶融化充分，避免籽晶生长杂晶，籽晶生长的晶粒延放大器长至叶身。进一步，所述籽晶的长度大于15mm。采用上述进一步方案的有益效果是：满足蜡模组合的要求，且籽晶具备一定的承受压力能力。进一步，所述叶片蜡模的蜡料为中温蜡，所述籽晶放大器和所述二级放大器为低温蜡。采用上述进一步方案的有益效果是：便于制造。进一步，所述浇口杯和所述上圆盘之间设有共用的排气管。采用上述进一步方案的有益效果是：在浇注时排出模壳内的气体。一种非择优取向单晶导向空心叶片铸造方法，包括所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，包括：S1，籽晶的制备：采用劳埃法预先在单晶试棒上标定出所需晶体取向，再通过籽晶的轴向与单晶体的取向方向一致进行切割，然后对其宏观腐蚀和单晶完整性检验得到籽晶；S2，压制蜡模：压制上圆盘、下圆盘、浇口杯、补缩冒口以及叶片蜡模；S3，籽晶与蜡件连接：籽晶植入籽晶放大器，然后籽晶放大器连接二级放大器；S4，模组组合：将二级放大器连接叶片蜡模的下端，在下端连接处粘接引晶棍至叶片蜡模下缘板四周边角处再引至叶片蜡模上缘板四周边角处；然后在叶片蜡模上缘板粘接补缩冒口，最后在叶片蜡模的下缘板表面上设有型芯凸台；S5，模组模壳的制备：将硅溶胶、白刚玉粉料按照粉液比4-5:1和矿化剂涂覆在叶片蜡模表面，然后脱蜡，脱蜡完成后进行焙烧得到模组模壳；S6，模壳熔注：对步骤S5中的模组模壳采用真空定向凝固的方式浇注，静置后，采用分段拉晶方式拉晶，然后冷却模壳后脱壳，最后经过切割浇道、脱芯碱煮、热处理、腐蚀检查单晶完整性、打磨抛修、荧光检测、X射线检测工序得到单晶导向叶片铸件。有益效果：采用籽晶法制备出非择优取向单晶导向空心叶片，制造方便，成本低，显著提高了成品率。进一步，步骤S2中，压注压力为0.25MPa～20Mpa，保压时间为20s～180s，蜡料温度为40℃～80℃。采用上述进一步方案的有益效果是：保证凝固过程的连续稳定。进一步，步骤S5中，涂覆的厚度为3mm-10mm；脱蜡的压力为0.3MPa～1Mpa，温度为100℃-200℃；焙烧的温度为800℃～1200℃，时间3h～8h。采用上述进一步方案的有益效果是：成本低，制造方便，干燥后能达到承受高温合金液的强度。进一步，步骤S6中，浇注采用1500～1600℃高温合金液，静置的时间为2min～10min，拉晶速度为3mm/min～8mm/min，冷却时间为5-7h。采用上述进一步方案的有益效果是：尺寸精度高、单晶完整性良好。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术方法制备的单晶导向空心叶片晶体取向图；图3为本专利技术方法制备的单晶导向空心叶片金相组织图之一；图4为本专利技术方法制备的单晶导向空心叶片金相组织图之一；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、浇口杯；2、排气管；3、上圆盘；4、支撑浇道；5、下圆盘；6、籽晶；7、籽晶放大器；8、二级放大器；9、型芯凸台；10、叶片蜡模；11、引晶棍；12、补缩冒口。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1如图1所示，本实施例提供非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，包括：浇口杯1、上圆盘3、支撑浇道4、下圆盘5、籽晶6、籽晶放大器7、二级放大器8，所述浇口杯1的底端连接所述上圆盘3，所述上圆盘3的底端连通补缩冒口12的一端，所述补缩冒口12的另一端连接叶片蜡模10，所述籽晶放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，包括：浇口杯(1)、上圆盘(3)、支撑浇道(4)、下圆盘(5)、籽晶(6)、籽晶放大器(7)、二级放大器(8)，所述浇口杯(1)的底端连接所述上圆盘(3)，所述上圆盘(3)的底端连通补缩冒口(12)的一端，所述补缩冒口(12)的另一端连接叶片蜡模(10)，所述籽晶放大器(7)的上端连接所述二级放大器(8)，所述籽晶(6)的一端伸入到籽晶放大器(7)内，另一端垂直连接所述下圆盘(5)，所述二级放大器(8)连接所述叶片蜡模(10)的下端，所述叶片蜡模(10)的下端粘接引晶棍(11)从所述叶片蜡模(10)下缘板四周边角处至所述叶片蜡模(10)上缘板四周边角处，所述叶片蜡模(10)的下缘板表面上设有用于制造型芯自由端的型芯凸台(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，包括：浇口杯(1)、上圆盘(3)、支撑浇道(4)、下圆盘(5)、籽晶(6)、籽晶放大器(7)、二级放大器(8)，所述浇口杯(1)的底端连接所述上圆盘(3)，所述上圆盘(3)的底端连通补缩冒口(12)的一端，所述补缩冒口(12)的另一端连接叶片蜡模(10)，所述籽晶放大器(7)的上端连接所述二级放大器(8)，所述籽晶(6)的一端伸入到籽晶放大器(7)内，另一端垂直连接所述下圆盘(5)，所述二级放大器(8)连接所述叶片蜡模(10)的下端，所述叶片蜡模(10)的下端粘接引晶棍(11)从所述叶片蜡模(10)下缘板四周边角处至所述叶片蜡模(10)上缘板四周边角处，所述叶片蜡模(10)的下缘板表面上设有用于制造型芯自由端的型芯凸台(9)。


2.根据权利要求1所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，所述引晶棍(11)的直径为4-6mm。


3.根据权利要求1所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，所述籽晶(6)伸入到所述籽晶放大器(7)的长度大于5mm。


4.根据权利要求1所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，所述籽晶(6)的长度大于15mm。


5.根据权利要求1-4任一项所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，所述叶片蜡模(10)的蜡料为中温蜡，所述籽晶放大器(7)和所述二级放大器(8)为低温蜡。


6.根据权利要求1-4任一项所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，所述浇口杯(1)和所述上圆盘(3)之间设有共用的排气管(2)。


7.一种非择优取向单晶导向空心叶片铸造方法，包括权利要求1-6任一项所述的非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，其特征在于，包括：
S1，籽晶的制备：
采用劳埃法预先在单晶试棒上标定出所需晶体取向，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：付秋伟，张家添，王君武，孔小青，贾敬惠，罗梅芳，李俊，姜序珍，张海潮，黄文艺，谭其松，陈璐，蒋肖亮，朱勋垚，李秀珍，
申请(专利权)人：贵阳航发精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52