CN110315033A - 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法 - Google Patents

用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110315033A
CN110315033A CN201910600454.5A CN201910600454A CN110315033A CN 110315033 A CN110315033 A CN 110315033A CN 201910600454 A CN201910600454 A CN 201910600454A CN 110315033 A CN110315033 A CN 110315033A
Authority
CN
China
Prior art keywords
casting
ceramic shell
shell mould
heat
single crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910600454.5A
Other languages
English (en)
Inventor
马德新
崔树森
冯杰
徐维台
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Wan Ze Aviation Technology Co Ltd
Co Ltd Of Damp Central-South Research Institute Of Shenzhen Ten Thousand
Original Assignee
Shenzhen Wan Ze Aviation Technology Co Ltd
Co Ltd Of Damp Central-South Research Institute Of Shenzhen Ten Thousand
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Wan Ze Aviation Technology Co Ltd, Co Ltd Of Damp Central-South Research Institute Of Shenzhen Ten Thousand filed Critical Shenzhen Wan Ze Aviation Technology Co Ltd
Priority to CN201910600454.5A priority Critical patent/CN110315033A/zh
Publication of CN110315033A publication Critical patent/CN110315033A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/22—Moulds for peculiarly-shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • 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

本发明适用于铸造技术领域，提供了一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法，在环状结构的陶瓷模壳的中空区域填充隔热材料形成隔热塞，以减少定向凝固炉内热区向冷区的热量散失，提高铸件中凝固前沿的温度梯度，减少铸造缺陷，改善单晶和定向铸件的质量。

Description

用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法。
背景技术
为了提高航空发动机和工业燃气轮机的使用性能，高温合金叶片经常需要利用精密铸造加定向凝固的工艺制成柱晶或单晶组织。在真空炉内，高温合金熔化后浇入下端开口并安放在水冷铜盘上的陶瓷模壳中，金属液受到水冷铜盘的激冷首先凝固，随着热量向下传出和陶瓷模壳下降进入冷却区，陶瓷模壳内的高温合金熔体由下向上定向凝固，晶粒由下向上定向生长，形成垂直走向的柱状晶组织。若设置选晶器只让一个晶粒通过，则可得到性能更好的单晶组织。
为一次浇注尽量多的叶片，通常采用大直径的底盘，做成环状排列的多型腔模壳，如图1所示。在模壳的中心区域围绕着中心柱形成了很大体积的中空区。在模壳从上部加热区穿过环形隔热板降入冷却区时，中空区就成了冷热两区间的贯通区，导致热量大量散失，温度梯度下降，铸造缺陷增加，严重影响到铸件的质量。
发明内容
本发明提供一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法，旨在解决现有陶瓷模壳铸造缺陷的问题。
本发明是这样实现的，提供了一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，在环状结构的陶瓷模壳的中空区域填充隔热材料形成隔热塞，以减少定向凝固炉内热区向冷区的热量散失，提高铸件中凝固前沿的温度梯度，减少铸造缺陷，改善单晶和定向铸件的质量。
优选的，所述隔热塞材料为碳毡或陶瓷棉材料。
优选的，所述陶瓷模壳中空区域的隔热材料是在该陶瓷模壳制造过程中进行焙烧后填充进去的。
优选的，所述陶瓷模壳在浇注前放置在浇注炉内的铜盘上，升入热区浇注入合金液后向下抽拉进行单晶定向凝固，所述填充入的隔热塞防止热量向下散失，提高了铸件中的温度梯度。
优选的，在铸件凝固后破壳之前可将隔热塞取出，留作下次使用。
优选的，其应用范围适于但不限于高温合金单晶或定向叶片，也可用于其它铸件的制造。
一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳的制造方法，包括步骤：
制作环状布置的陶瓷模壳；
在所述陶瓷模壳的中空区填充隔热材料形成隔热塞。
一种铸件的制造方法，包括步骤：
制作环状布置的陶瓷模壳；
在所述陶瓷模壳的中空区填充隔热材料形成隔热塞；
将所述陶瓷模壳进行预热保温；
将熔液浇筑至所陶瓷模壳内并进行定向或单晶凝固；
凝固结束后，取出所述隔热塞；
破除模壳取出铸件。
本发明所达到的有益效果：在制造陶瓷模壳工序的后期，即在模壳脱蜡和焙烧后，再增加一道制造隔热塞的工序，即将隔热材料如碳毡或陶瓷棉填充入模壳的中空区，成为模壳的一部分。在浇注前将带有隔热塞的模壳放置在浇注炉内的铜盘上，升入热区并浇注入合金液后向下抽拉模壳进行单晶定向凝固。填充入的隔热塞有效防止了热量向下散失，改善了模壳中铸件的温度梯度和铸造质量。具体的：
1、明显改善炉内加热区与冷却区之间的隔热，大大减少热区的热量损失，降低能源消耗。
2、通过改善加热区与冷却区之间的隔热，使得热区保持高温，而冷区保持低温，提高了两区间的温度落差，改善了单晶铸件的凝固条件。
3、模壳内的铸件在热区能得到有效的加热，在冷区能得到有效的散热，提高了凝固过程中的温度梯度和冷却速率，有助于提高铸件质量。
附图说明
图1是为现用的制造叶片的陶瓷模壳纵剖面示意图；
图2是本发明的带有隔热塞的新模壳示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种陶瓷模壳，其用于航空发动机或燃气轮机高温合金叶片的铸造，如图2所示，浇注时，其放置在水冷铜盘5的上面，该陶瓷模壳1包括多个用于浇注叶片的叶片型腔2，布置在中柱3的外周形成环状结构布置，在环状结构的陶瓷模壳1的中空区域4填有隔热材料形成隔热塞6，以减少定向凝固过炉内热区向冷区的热量散失，提高铸件中凝固前沿的温度梯度，减少铸造缺陷，改善单晶和定向铸件的质量。
本实施例中，隔热材料可以是具有良好的耐高温能力和隔热性能，例如碳毡和陶瓷棉等材料。
基于上述陶瓷模壳，铸件的制造过程如下：
1、按照失蜡铸造的工艺先是压制出叶片蜡模，将多个蜡模组合成环状的蜡模串，用反复粘桨淋砂的方法制成预定厚度的陶瓷模壳，并进行脱蜡和焙烧；
2、将隔热材料如碳毡或陶瓷棉等进行相应处理，填充入模壳的中空区形成隔热塞(图2)；
3、在浇注前将带有隔热塞的模壳放置在浇注炉内的铜盘上，升入加热室内，关炉门、抽真空，开启加热器，加热至预定温度进行保温。将高温合金熔液浇入陶瓷模壳内，将模壳按照预定速度向冷室下降，实现定向或单晶凝固。
4、在凝固过程结束后，将铸模冷室破真空后打开，取出模壳，取出隔热塞留作下次用。破除模壳取出铸件，进行后续的铸件质量检查。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，其特征在于，在环状结构的陶瓷模壳的中空区域填充隔热材料形成隔热塞，以减少定向凝固炉内热区向冷区的热量散失，提高铸件中凝固前沿的温度梯度，减少铸造缺陷，改善单晶和定向铸件的质量。
2.如权利要求1所述用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，其特征在于，所述隔热塞材料为碳毡或陶瓷棉材料。
3.如权利要求1或2所述用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，其特征在于，所述陶瓷模壳中空区域的隔热材料是在该陶瓷模壳制造过程中进行焙烧后填充进去的。
4.如权利要求1或2所述用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，其特征在于，所陶瓷模块在浇注前放置在浇注炉内的铜盘上，升入热区浇注入合金液后向下抽拉进行单晶定向凝固，所述填充入的隔热塞防止热量向下散失，提高了铸件中的温度梯度。
5.如权利要求1或2所述用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，其特征在于，在铸件凝固后破壳之前可将隔热塞取出，留作下次使用。
6.如权利要求1或2所述用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，其特征在于，其应用范围适于但不限于高温合金单晶或定向叶片，也可用于其它铸件的制造。
7.一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳的制造方法，其特征在于，包括步骤：
制作环状布置的陶瓷模壳；
在所述陶瓷模壳的中空区填充隔热材料形成隔热塞。
8.一种铸件的制造方法，其特征在于，包括步骤：
制作环状布置的陶瓷模壳；
在所述陶瓷模壳的中空区填充隔热材料形成隔热塞；
将所述陶瓷模壳进行预热保温；
将合金熔液浇入陶瓷模壳内并进行定向或单晶凝固；
凝固结束后，取出所述隔热塞；
破除模壳取出铸件。
CN201910600454.5A 2019-07-04 2019-07-04 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法 Pending CN110315033A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910600454.5A CN110315033A (zh) 2019-07-04 2019-07-04 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910600454.5A CN110315033A (zh) 2019-07-04 2019-07-04 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110315033A true CN110315033A (zh) 2019-10-11

Family

ID=68122660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910600454.5A Pending CN110315033A (zh) 2019-07-04 2019-07-04 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110315033A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113337878A (zh) * 2021-05-27 2021-09-03 上海交通大学 优化单晶叶片定向凝固温度场分布的引晶装置及其应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754592A (en) * 1972-02-15 1973-08-28 Gen Motors Corp Method for producing directionally solidified cast alloy articles
US6896030B2 (en) * 2003-07-30 2005-05-24 Howmet Corporation Directional solidification method and apparatus
CN1853826A (zh) * 2005-04-29 2006-11-01 中国科学院金属研究所 一种定向凝固铸造用隔热挡板
US20090314452A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Garlock Robert M Method of casting metal articles
CN102179506A (zh) * 2011-04-07 2011-09-14 西北工业大学 一种定向凝固用复合隔热挡板
CN202070753U (zh) * 2011-04-07 2011-12-14 西北工业大学 一种定向凝固用复合隔热挡板
CN103192063A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种用于高温合金单晶叶片制造的铸型及其定向凝固装置
CN105290380A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种定向凝固叶片浇注系统用内置挡板的设计方法
CN106825410A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 沈阳工业大学 制备定向镁合金的设备及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754592A (en) * 1972-02-15 1973-08-28 Gen Motors Corp Method for producing directionally solidified cast alloy articles
US6896030B2 (en) * 2003-07-30 2005-05-24 Howmet Corporation Directional solidification method and apparatus
CN1853826A (zh) * 2005-04-29 2006-11-01 中国科学院金属研究所 一种定向凝固铸造用隔热挡板
US20090314452A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Garlock Robert M Method of casting metal articles
CN102179506A (zh) * 2011-04-07 2011-09-14 西北工业大学 一种定向凝固用复合隔热挡板
CN202070753U (zh) * 2011-04-07 2011-12-14 西北工业大学 一种定向凝固用复合隔热挡板
CN103192063A (zh) * 2013-04-01 2013-07-10 东方电气集团东方汽轮机有限公司 一种用于高温合金单晶叶片制造的铸型及其定向凝固装置
CN105290380A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种定向凝固叶片浇注系统用内置挡板的设计方法
CN106825410A (zh) * 2017-01-16 2017-06-13 沈阳工业大学 制备定向镁合金的设备及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113337878A (zh) * 2021-05-27 2021-09-03 上海交通大学 优化单晶叶片定向凝固温度场分布的引晶装置及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103192063B (zh) 一种用于高温合金单晶叶片制造的铸型及其定向凝固装置
JP3919256B2 (ja) 方向性凝固した鋳造物を製作する方法とこの方法を実施するための装置
CN103252448B (zh) 一种用于单晶叶片制造的薄壁高强度模壳制备方法
CN107309405A (zh) 一种超级双相不锈钢5a材质叶轮的铸造方法
CN106890985B (zh) 一种用于制造无缩孔铸件的铸造装置进行铸造的方法
EP1452251B1 (en) Mould for component casting using a directional solidification process
CN106799469B (zh) 一种金属型铸造用复合砂芯的制备方法
CN106563773A (zh) 一种基于激光加热技术防止单晶叶片杂晶缺陷的方法
CN104399894A (zh) 高温合金单晶导向叶片成型用蜡树结构
CN103147120A (zh) 一种高温合金的定向凝固装置
CN109365749A (zh) 熔模精密制造真空热成形生产工艺
CN111922322A (zh) 一种定向凝固装置及铸造方法
US3754592A (en) Method for producing directionally solidified cast alloy articles
CN110315033A (zh) 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法
US3598172A (en) Process of casting with downward-unidirectional solidification
US3861449A (en) Method of casting metallic objects
CN104439077A (zh) 高温合金单晶透平叶片成型用蜡树结构
CN101537485B (zh) 用于制造单晶铸件的薄壳上浮方法及其装置
CN105964991B (zh) 能够消除铸件中雀斑的定向凝固方法
US3981346A (en) Method and apparatus for directional solidification
CN206643335U (zh) 一种用于制造无缩孔铸件的铸造装置
US6557618B1 (en) Apparatus and method for producing castings with directional and single crystal structure and the article according to the method
CN105880533B (zh) 能够减少截面变化铸件中雀斑的定向凝固方法
RU2371278C2 (ru) Способ получения отливок и устройство для его реализации
CN110293216A (zh) 一种用于改善定向或单晶铸件质量的过渡盘、及凝固炉

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191011

RJ01 Rejection of invention patent application after publication