一种单晶导向叶片及其熔模精密铸造方法技术

本发明专利技术公开了一种单晶导向叶片及其熔模精密铸造方法，该熔模精密铸造方法，包括压制叶片、选晶器和浇注系统的蜡模，组树时，将中柱垂直安装在凸面底盘中部的第一圆锥台上，并利用中柱将横浇道及浇口杯连接，随后将选晶器的起始端与第一圆锥台的侧面连接，并使选晶器的轴向与第一圆锥台的侧面垂直，将选晶器的螺旋端粘接在叶片蜡模下缘板底端的一个边角处，并使选晶器的轴向与叶片蜡模的叶身轴向保持平行，将横浇道与叶片蜡模上缘板顶端的一个边角连接，利用组成的蜡树制成相应的陶瓷模壳，熔炼浇注时将模壳安放在同样形状的凸面激冷底板上。利用上述方法可以制备出叶片轴向与单晶【001】晶向一致，且缘板表面无疏松缺陷的单晶导向叶片。导向叶片。导向叶片。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶导向叶片及其熔模精密铸造方法


[0001]本专利技术属于单晶叶片制备
，尤其涉及一种单晶导向叶片及其熔模精密铸造方法。

技术介绍

[0002]单晶涡轮叶片包括转子叶片和导向叶片，是航空发动机的核心热端部件，其中导向叶片由于缘板非常宽大，制成单晶铸件的难度更大。为了优化机械性能，单晶叶片一般要求晶体的【001】取向与叶身8轴向一致，这可以通过将叶片垂直组模的方式来实现(图1)，将中柱2垂直安装在平面底盘中部，并利用中柱2将横浇道3及浇口杯4连接，在叶片下端粘接轴向一致的选晶器6，再将选晶器6垂直安装在平面激冷底板17上。金属液浇注进浇口杯4并经横浇道3充入模壳，经选晶器与平面激冷底板17相接触。选晶器起晶段的热流垂直向下进入平面激冷板17，而以【001】晶向为优先方向的晶粒则沿与热流方向相反的方向向上生长。也就是说，选晶器里生长出的单晶具有垂直方向的【001】晶向，并扩展到整个叶片，使得叶片轴向与【001】晶向一致。这种方法一般适用于叶身8狭长而缘板不宽的单晶转子叶片的生产。而对于导向叶片，单晶生长很难扩展到宽大的缘板，单晶成品率不高，而且宽大的下缘板7和上缘板9上端面由于得不到补缩，会产生严重的表面疏松。
[0003]综上，有必要对现有单晶导向叶片制备方法进行改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种单晶导向叶片及其熔模精密铸造方法，旨在制备出叶片轴向与单晶【001】晶向一致，且缘板表面无疏松缺陷的单晶导向叶片。
[0005]为此，本专利技术实施例一方面提供的单晶导向叶片的熔模精密铸造方法，包括：
[0006]S1、压制蜡模
[0007]压制叶片、选晶器和浇注系统的蜡模，浇注系统包括带有第一圆锥台的凸面底盘、中柱、横浇道及浇口杯；
[0008]S2、蜡模组树
[0009]将中柱垂直安装在凸面底盘中部的第一圆锥台上，并利用中柱将横浇道及浇口杯连接，随后将选晶器的起始端与第一圆锥台的侧面连接，并使选晶器的轴向与第一圆锥台的侧面垂直，将选晶器的螺旋端粘接在叶片蜡模的下缘板底端的一个边角处，并使选晶器的轴向与叶片蜡模的叶身轴向保持平行，将横浇道与叶片蜡模的上缘板顶端的一个边角连接，组成蜡树；
[0010]S3、模壳的制备
[0011]对蜡树逐层涂挂耐火涂料，经干燥硬化后进行脱蜡和焙烧，得导向叶片模壳；
[0012]S4、熔炼浇注
[0013]熔炼浇注设备为真空定向凝固炉，真空定向凝固炉的凸面激冷底板与模壳浇注系统的底盘形状及大小一致，浇注的金属液经模壳的浇口杯和横浇道进入模壳内腔，并经选
晶器与凸面激冷底板中部第二圆锥台的侧面接触。
[0014]具体的，在蜡模组树时，在叶片蜡模的上、下缘板的下倾角之间连接有引晶条。
[0015]具体的，在蜡模组树时，在叶片蜡模的上、下缘板的上翘角之间连接有补缩条。
[0016]具体的，第一圆锥台母线的倾斜角度为20
°‑
70
°
。
[0017]具体的，第一圆锥台母线的倾斜角度为45
°
。
[0018]具体的，中柱的轴线与第一圆锥台的轴线重合。
[0019]具体的，所述蜡树包括多个围绕第一圆锥台均匀分布的叶片蜡模，每个叶片蜡模均通过一个选晶器与第一圆锥台的侧面连接。
[0020]具体的，凸面激冷底板采用铜质水冷底板。
[0021]本专利技术实施例另一方面还提供一种利用上述熔模精密铸造方法制得的单晶导向叶片。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少一个实施例具有如下有益效果：
[0023]1、采用带有第一圆锥台的凸面底盘蜡模，组装蜡树时将选晶器粘接在凸面底盘的第一圆锥台上，使得选晶器轴向以及叶片轴向与第一圆锥台侧面垂直，熔炼浇注时将模壳安放在同样形状的凸面激冷底板上，浇注后选晶器内的热流Q会沿凸面激冷底板上第二圆锥台侧面的法向方向进入凸面激冷底板，定向晶粒则沿热流Q的相反方向生长，经过选晶器后得到与叶片轴向平行的单晶生长，长入叶片下缘板的斜下角，再扩展到整个叶片，最后得到了轴向与单晶【001】晶向一致的单晶叶片，满足了对单晶叶片一次晶向的要求。
[0024]2、模壳的底部形成有与凸面激冷底板适配的凹腔，模壳与凸面激冷底板装配时，可以利用脱蜡后凸面底盘上第一圆锥台留下的空位进行定位，模壳可以快速精准的安装至激冷底板上。
[0025]3、叶片采用倾斜组模结构，缘板的凝固过程是斜着向上顺序进行，得到源源不断的液体补缩，避免了两个缘板上端面的严重疏松，得到质量良好的单晶导向叶片铸件。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是现有导向叶片蜡模组树结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例提供的导向叶片蜡模组树结构示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例提供的凸面激冷底板与叶片模壳组装示意图；
[0030]其中：1、凸面底盘；2、中柱；3、横浇道；4、浇口杯；5、第一圆锥台；6、选晶器；7、下缘板；8、叶身；9、上缘板；10、导向叶片模壳；11、凸面激冷底板；12、补缩条；13、引晶条；14、上翘角；15、下倾角；16、第二圆锥台；17、平面激冷底板。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]参见图2和图3，一种单晶导向叶片的熔模精密铸造方法，包括：
[0035]S1、压制蜡模
[0036]压制叶片、选晶器6和浇注系统的蜡模，浇注系统包括凸面底盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶导向叶片的熔模精密铸造方法，其特征在于，包括：S1、压制蜡模压制叶片、选晶器(6)和浇注系统的蜡模，浇注系统包括带有第一圆锥台(5)的凸面底盘(1)、中柱(2)、横浇道(3)及浇口杯(4)；S2、蜡模组树将中柱(2)垂直安装在第一圆锥台(5)上，并利用中柱(2)将横浇道(3)及浇口杯(4)连接，随后将选晶器(6)的起始端与第一圆锥台(5)的侧面连接，并使选晶器(6)的轴向与第一圆锥台(5)的侧面垂直，将选晶器(6)的螺旋端粘接在叶片蜡模的下缘板(7)底端的一个边角处，并使选晶器(6)的轴向与叶片蜡模的叶身(8)轴向保持平行，将横浇道(3)与叶片蜡模的上缘板(9)顶端的一个边角连接，组成蜡树；S3、模壳的制备对蜡树逐层涂挂耐火涂料，经干燥硬化后进行脱蜡和焙烧，得导向叶片模壳(10)；S4、熔炼浇注熔炼浇注设备为真空定向凝固炉，熔炼浇注时将模壳安放在同样形状的凸面激冷底板(11)上，浇注的金属液经模壳的浇口杯(4)和横浇道(3)进入模壳内腔，并经选晶器(6)与凸面激冷底板(11)中部第二圆锥台(16)的侧面接触。2.根据权利要求1所述的熔模精密铸造方法，其特征在于：在蜡模组树时，在叶片蜡模的上、下缘板的下倾角(15)之间连接有引晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：马德新，赵运兴，徐维台，李侣，田仁盛，
申请(专利权)人：深圳市万泽中南研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：