CN102794402B - 一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于熔模铸造领域，具体涉及一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具。本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具，是长方体结构，包括上模和下模，上模和下模组成了螺旋选晶器型腔和与型腔相连的注蜡嘴，螺旋选晶器型腔由引晶段、螺旋段和过渡段组成，引晶段和过渡段所在的模具分型面是平面，螺旋段所在的模具分型面是曲面；上模和下模还包括对称设置在模具四角的四个定位孔，上模和下模的侧面各设有两个手扣槽，在下模分型面的四个顶角处设有四个撬口，上模和下模通过位于设置在四个定位孔上的定位销固定连接。本发明的压型模具将螺旋选晶器的引晶段、螺旋段、过渡段一次成形，简化了螺旋选晶器的制备工艺，降低了操作人员劳动强度，使脱模过程变得简单高效。
Description
技术领域
本发明属于熔模铸造领域，具体涉及一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具。
背景技术
单晶涡轮叶片是制约航空发动机推重比的重要零部件，是我国大飞机自主研制必须突破的瓶颈。想要获得合格的单晶叶片，必然要通过螺旋选晶器来进行选晶。
螺旋选晶器系统非常复杂，包括引晶段、螺旋段和过渡段，与普通的“弹簧”的形状存在很大的差异，另外，其不同部件不同部位的壁厚差异很大，且螺纹的直径在3mm左右，因此，如果压型模具的结构及分型面、分型线设计不合理，则会出现螺旋选晶器蜡模取不出、变形及表面光洁度不好等问题。
公开号为CN102205391A的中国专利公开了一种用于高温合金单晶生长的螺旋选晶器的制备装置及方法，其中具体描述了一种包括金属外模和金属内镶块的模具，其金属外模为水平分型结构，四个金属内镶块设置于金属外模内部四个顶角，之间设有用于浇注选晶器的螺旋段，该螺旋段以螺旋旋转中心为法线方向十字剖开的四个镶块组成的空间螺旋结构，保证了选晶器三部分的一次整体成型。但是这样额外在模具中设置金属内镶块，增加了模具的设计成本和难度，需要额外设置多个连接销，而且在起模时还需要将内镶块按规定角度进行旋转取出，造成了起模时的操作难度大，在机械加工领域，越多的连接销，越多的装配结构，就意味着装配精度的下降，造成模具不易脱落等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具，目的是使脱模过程变得简单高效，同时提高螺旋选晶器的尺寸精度和表面光洁度。
本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具整体是长方体结构，包括上模和下模，上模和下模组成了螺旋选晶器型腔和与型腔相连的注蜡嘴，所述的螺旋选晶器型腔由引晶段、螺旋段和过渡段组成，其中引晶段和过渡段所在的模具分型面是平面，螺旋段所在的模具分型面是曲面；所述的上模和下模还包括对称设置在模具四角的四个定位孔，上模和下模的侧面各设有两个手扣槽，在下模分型面的四个顶角处设有四个撬口，上模和下模通过位于设置在四个定位孔上的定位销固定连接。
所述曲面分型面上的分型线平行于平面分型面上的分型线，且与螺旋段相应位置沿模具高度方向的截面相交，得到两个交点，以这两个交点为切点沿模具高度方向作截面的切线，曲面分型面上的分型线与该切线相垂直。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
与借助于金属外模和金属内镶块的螺旋选晶器模具相比，本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具是上模和下模整体分型结构，并且运用了平面和曲面相结合的复合式分型面，分型面上的分型线水平且与引晶段侧面的法向方向重合，将螺旋选晶器的引晶段、螺旋段、过渡段一次成形，简化了螺旋选晶器的制备工艺，降低了操作人员劳动强度，使脱模过程变得简单高效；
本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具的上模和下模简单地通过四个定位销连接，大大提高了模具的装配精度，提高了螺旋选晶器的尺寸精度及表面光洁度；
本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具的加工方法直接通过三维软件设计模具结构，供机床加工编程使用，缩短了模具的制造周期且解决了螺旋选晶器金属模具型腔结构的加工困难问题。
附图说明
图1是本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具结构的左视图；
图2是本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具结构的主视图；
图3是本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具结构的俯视图；
图4是本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具的上模的结构示意图；
图5是本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具的下模的结构示意图；
其中，1：上模；2：下模；3：手扣槽；4：撬口；5：注蜡嘴；6：定位销；7：过渡段；8：螺旋段；9：引晶段；10：定位孔。
具体实施方式
本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具由45号钢制成，其结构如图1-图5所示，本发明的压型模具整体是长方体结构，包括上模1和下模2，上模1和下模2组成了螺旋选晶器型腔和与型腔相连的注蜡嘴5，所述的螺旋选晶器型腔由过渡段7、螺旋段8和引晶段9组成，其中过渡段7和引晶段9所在的模具分型面是平面，螺旋段8所在的模具分型面是曲面；
上模1和下模2还包括对称设置在模具四角的四个定位孔10，上模1和下模2的侧面各设有两个手扣槽3，在下模分型面的四个顶角处设有四个撬口4，上模1和下模2通过位于设置在四个定位孔10上的定位销6固定连接。
曲面分型面上的分型线平行于平面分型面上的分型线，且与螺旋段8相应位置沿模具高度方向的截面相交，得到两个交点，以这两个交点为切点沿模具高度方向作截面的切线，曲面分型面上的分型线与该切线相垂直。
采用本发明的单晶叶片螺旋选晶器的压型模具注蜡压型的步骤是：
将组合好的螺旋选晶器模具预热到30~35℃后，分离上模1和下模2，此时在上、下模型的螺旋选晶器型腔内分别刷分型剂，然后将组合好的模具放在美国产50吨MPI压蜡机工作台上，模具的注蜡嘴对准设备的注蜡嘴5，将蜡料加热到（65～72）℃，在的压力下进行注蜡，其中压注压力为（0.3～0.7）MPa，合模力为5 MPa，保压（30～50）s后，用工具分别撬动四个撬口4，然后双手握住上模1的手扣槽3将上模1取出，然后用压缩空气轻吹螺旋选晶器型腔，并将螺旋选选晶器蜡件取下放在搪瓷盘的海绵上。
其中所述的分型剂为甲基硅油。
Claims (1)
1.一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具，整体是长方体结构，包括上模和下模，其特征在于上模和下模组成了螺旋选晶器型腔和与型腔相连的注蜡嘴，所述的螺旋选晶器型腔由引晶段、螺旋段和过渡段组成，其中引晶段和过渡段所在的模具分型面是平面，螺旋段所在的模具分型面是曲面；所述曲面分型面上的分型线平行于平面分型面上的分型线，且与螺旋段相应位置沿模具高度方向的截面相交，得到两个交点，以这两个交点为切点沿模具高度方向作截面的切线，曲面分型面上的分型线与该切线相垂直；所述的上模和下模还包括对称设置在模具四角的四个定位孔，上模和下模的侧面各设有两个手扣槽，在下模分型面的四个顶角处设有四个撬口，上模和下模通过位于设置在四个定位孔上的定位销固定连接。
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