CN109371457A - 单晶铸件的定向凝固装置及制造设备 - Google Patents

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    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B22D27/045—Directionally solidified castings

Abstract

本发明涉及精密铸造技术领域，公开了一种单晶铸件的定向凝固装置及制造设备。所述单晶铸件的定向凝固装置，包括至少一个冷却触头和触头控制模块，所述冷却触头用于对单晶铸件模壳进行局部冷却，所述触头控制模块用于控制所述冷却触头在冷室内移动接触单晶铸件模壳的特定部位以进行局部冷却。本发明针对性地对单晶铸件模壳特定部位进行强化冷却，加速了单晶铸件模壳特定部位的局部冷却凝固，形成了单晶铸件理想的凝固顺序，避免了杂晶缺陷，提高了单晶铸件的良品率和质量。

Description

单晶铸件的定向凝固装置及制造设备
技术领域
本发明涉及精密铸造技术领域，尤其涉及一种单晶铸件的定向凝固装置及制造设备。
背景技术
现有单晶铸件比如单晶叶片，通常采用精密铸造加定向凝固的工艺制成单晶组织。在真空熔炉内，高温合金熔化后浇入高温陶瓷模壳中以设定的速度缓慢下降进入冷区，造成陶瓷模壳自下而上的冷却和陶瓷模壳内铸件的定向凝固，最终形成高温合金的单晶组织。但单晶铸件各个部位散热条件和凝固过程不好控制，晶体生长难以得到正确引导，容易产生杂晶缺陷，导致单晶铸件的良品率和质量不高。
现有液态金属浸浴冷却工艺，将陶瓷模壳降入炉子底部液态金属的熔池通过传导和对流散热，但这种冷却方式需耗巨资建新炉且操作繁琐，生产成本很高且效率低下，虽然从总体上能提高铸件冷却速度，但并不能满足铸件各处对凝固条件的不同需求，甚至加剧了各部位冷却速度不均的现象。现有气体冷却法，通过向抽拉出炉膛的模壳喷射惰性气体如氩气进行强制冷却，但由于气体会吹入炉膛而使炉温大大降低，反而降低了叶片质量
发明内容
鉴于此，本发明提供一种单晶铸件的定向凝固装置及制造设备，解决现有单晶铸件的定向凝固时无法针对各个部位进行局部冷却凝固而导致良品率和质量不高的技术问题。
根据本发明的一个实施例，提供一种单晶铸件的定向凝固装置，包括至少一个冷却触头和触头控制模块，所述冷却触头用于对单晶铸件模壳进行局部冷却，所述触头控制模块用于控制所述冷却触头在冷室内移动接触单晶铸件模壳的特定部位以进行局部冷却。
优选的，其特征在于，所述冷却触头包括柔性触头、冷却液和水冷铜管，所述冷却液收容在所述柔性触头的腔体空间内，所述柔性触头设置在所述水冷铜管顶部。
优选的，所述柔性触头为耐高温材质，所述冷却液为合金液体。
优选的，所述冷却触头包括低熔点合金。
优选的，所述的单晶铸件的定向凝固装置包括热室、冷室和升降装置，所述升降装置用于安装和升降单晶铸件模壳。
优选的，所述热室和冷室中间设置有隔热板。
根据本发明的另一个实施例，提供一种单晶铸件的制造设备，所述单晶铸件的制造设备包括上述的单晶铸件的定向凝固装置。
本发明提供的单晶铸件的定向凝固装置及制造设备，包括至少一个冷却触头和触头控制模块，所述冷却触头用于对单晶铸件模壳进行局部冷却，所述触头控制模块用于控制所述冷却触头在冷室内移动接触单晶铸件模壳的特定部位以进行局部冷却。本发明针对性地对单晶铸件模壳特定部位进行强化冷却，加速了单晶铸件模壳特定部位的局部冷却凝固，形成了单晶铸件理想的凝固顺序，避免了杂晶缺陷，提高了单晶铸件的良品率和质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明一个实施例中单晶铸件的定向凝固装置的结构示意图。
图2为本发明另一个实施例中单晶铸件的定向凝固装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为本发明一个实施例中单晶铸件的定向凝固装置的结构示意图。如图所示，所述单晶铸件的定向凝固装置，包括冷室1、升降装置2、冷却触头3和触头控制模块4。所述冷却触头3可在所述冷室1内移动，所述触头控制模块4可设置在所述冷室1外侧。可以理解的是，所述冷却触头3可以设置为多个，可对单晶铸件模壳不同的部位同时进行强化冷却，提升了单晶铸件的加工效率。
在本实施例中，所述冷室1为中空腔体，用于收容和冷却浇注后的单晶铸件5及单晶铸件模壳6。所述冷室1上方设置有可收容单晶铸件模壳6的热室7。所述热室7和冷室1可通过隔热板8进行隔热，所述隔热板8还设置有供所述单晶铸件模壳6穿过的通孔。在所述热室7内，可加热所述单晶铸件模壳6，可将熔化合金液体9浇注进所述单晶铸件模壳6的腔体内，以形成单晶铸件5。
所述升降装置2设置在所述冷室1底部中心位置，其包括传动机构和安装件结构，所述单晶铸件模壳的底部可固定安装在所述安装件结构上，所述传动机构可垂直上下抽拉所述单晶铸件模壳6，使所述单晶铸件模壳6及单晶铸件5向下抽拉移动到所述冷室1内部空间。
在本实施例中，所述冷却触头3包括柔性触头、冷却液和水冷铜管。所述冷却液收容在所述柔性触头的毛笔尖状的腔体空间内，所述腔体空间顶部设置有开口，所述柔性触头设置在所述水冷铜管顶端。所述柔性触头可选用耐高温材质比如陶瓷棉或碳纤维，所述冷却液可选用低熔点的易熔合金液体比如液态镓铟锡合金。
当所述柔性触头接触到所述单晶铸件模壳6特定部位比如单晶叶片的叶身叶片转接处时，所述柔性触头内的冷却液快速吸收热量，并通过所述水冷铜管快速散热，加速了所述单晶铸件模壳6特定部位的局部冷却凝固，形成单晶铸件5理想的凝固顺序，避免了杂晶缺陷，提高了单晶铸件的良品率和质量。
在本实施例中，所述触头控制模块4为核心控制部件，可配置计算机设备或单片机预先建立所述冷室1、单晶铸件模壳6的三维立体模型，针对所述单晶铸件模壳6需要特别局部强化冷却的部位，可根据预先建立的三维立体模型控制所述冷却触头3的驱动结构驱动所述冷却触头3移动接触单晶铸件模壳6特定部位以进行局部强化冷却，加速了所述单晶铸件模壳6特定部位的局部冷却凝固，形成单晶铸件5理想的凝固顺序，避免了杂晶缺陷，提高了单晶铸件的良品率和质量。
参见图2，在一些实施例中，所述冷却触头3呈圆棒状，其顶部为半圆结构，其包括固态的低熔点合金，比如锡合金或铝合金，通过所述低熔点合金件熔化吸收大量热量，针对性地对所述单晶铸件模壳6特定部位进行强化冷却，加速了所述单晶铸件模壳6特定部位的局部冷却凝固，形成单晶铸件5理想的凝固顺序，避免了杂晶缺陷，提高了单晶铸件的良品率和质量。
在一些实施例中，还提供一种单晶铸件的制造设备，所述单晶铸件的制造设备包括上述实施例中所述的单晶铸件的定向凝固装置，通过冷却触头3针对性地对单晶铸件模壳6特定部位进行强化冷却，加速了单晶铸件模壳6特定部位的局部冷却凝固，形成单晶铸件5理想的凝固顺序，避免了杂晶缺陷，提高了单晶铸件的良品率和质量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种单晶铸件的定向凝固装置，其特征在于，包括至少一个冷却触头和触头控制模块，所述冷却触头用于对单晶铸件模壳进行局部冷却，所述触头控制模块用于控制所述冷却触头在冷室内移动接触单晶铸件模壳的特定部位以进行局部冷却。
2.根据权利要求1所述的单晶铸件的定向凝固装置，其特征在于，所述冷却触头包括柔性触头、冷却液和水冷铜管，所述冷却液收容在所述柔性触头的腔体空间内，所述柔性触头设置在所述水冷铜管顶部。
3.根据权利要求2所述的单晶铸件的定向凝固装置，其特征在于，所述柔性触头为耐高温材质，所述冷却液为合金液体。
4.根据权利要求1所述的单晶铸件的定向凝固装置，其特征在于，所述冷却触头包括低熔点合金。
5.根据权利要求1所述的单晶铸件的定向凝固装置，其特征在于，包括热室、冷室和升降装置，所述升降装置用于安装和升降单晶铸件模壳。
6.根据权利要求5所述的单晶铸件的定向凝固装置，其特征在于，所述热室和冷室中间设置有隔热板。
7.一种单晶铸件的制造设备，其特征在于，所述单晶铸件的制造设备包括如权利要求1至6任一项所述的单晶铸件的定向凝固装置。
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