CN215315521U - 一种单晶叶片蜡模结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单晶叶片蜡模结构，旨在解决叶片缘板杂晶缺陷的同时，显著降低引晶条接入带来的再结晶形成风险。为此，本实用新型提供的单晶叶片蜡模结构，包括叶片蜡模本体以及连接在所述叶片蜡模本体的叶身与缘板之间的引晶条，所述引晶条具有水平段和倾斜段，所述水平段与所述缘板的侧部垂直连接，且平行于所述缘板向外延伸设置，所述倾斜段的一端与所述水平段远离所述缘板的一端连接，另一端朝下向内倾斜延伸直至与所述叶身的底端连接。

Description

一种单晶叶片蜡模结构

技术领域

本实用新型属于单晶高温合金制备技术领域，尤其涉及一种单晶叶片蜡模结构。

背景技术

单晶高温合金叶片的缘板由于比较小且非常薄，在定向凝固过程中极易生成杂晶缺陷。目前，控制单晶高温合金叶片缘板处杂晶生成的方法主要为引晶法，所谓引晶法是指在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条，利用引晶条将叶片底端与叶片上部的缘板边角处连接起来，使得按照常规的单晶叶片熔模铸造方法，在定向凝固时从选晶器长出的单晶不但直接向上进入叶片的叶身，也从侧面通过引晶条进入缘板的边角处，再与叶身处的本体单晶汇合，使整个铸件长成单晶组织，尽管该方法可以有效避免缘板处杂晶的形成，但是引晶条的接入使得缘板处极易出现再结晶的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种单晶叶片蜡模结构，旨在解决叶片缘板杂晶缺陷的同时，显著降低引晶条接入带来的再结晶形成风险。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种单晶叶片蜡模结构，包括叶片蜡模本体以及连接在所述叶片蜡模本体的叶身与缘板之间的引晶条，所述引晶条具有水平段和倾斜段，所述水平段与所述缘板的侧部垂直连接，且平行于所述缘板向外延伸设置，所述倾斜段的一端与所述水平段远离所述缘板的一端连接，另一端朝下向内倾斜延伸直至与所述叶身的底端连接。

具体的，所述水平段的长度控制在2.0～8.0mm。

具体的，所述引晶条的长度/所述水平段的长度≥10。

具体的，所述引晶条的直径控制在1.0～6.0mm。

具体的，所述水平段和倾斜段的连接处设有缩颈。

具体的，所述缩颈的直径控制在0.5～2.0mm。

原理及优势

本实用新型利用引晶条将叶身的底端与叶身上部的缘板连接起来，采用引晶法解决缘板处易出现杂晶缺陷的问题，同时通过将引晶条设计为由水平段和倾斜段组成的折弯式结构，并对引晶条的接入位向角作巧妙设计，使得单晶铸造过程中，引晶条凝固冷却时产生的大部分拉力在引晶条拐角处被模壳所抵消掉，使其不会传入叶片，从而有效避免再结晶的产生。

此外，因引晶条是与缘板的侧壁垂直连接，且平行于缘板向外延伸的，因此引晶条收缩产生的拉力不易引起缘板变形，铸件的形状及尺寸有保证。特别是，当引晶条的长度/水平段的长度≥10时，此时，水平段的长度远远短于倾斜段，使得水平段的铸造线收缩总量也远远小于倾斜段，引晶条对缘板产生的铸造拉力会非常小，可显著降低再结晶形成的风险。

与现有技术相比，本实用新型至少一个实施例具有如下有益效果：通过对引晶条结构及接入位向角作巧妙设计，在解决叶片缘板杂晶缺陷的同时，可以显著降低引晶条接入带来的再结晶形成风险，整个引晶结构具有设计简单，加工处理方便，材料浪费少及抑制再结晶缺陷效果好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的单晶叶片蜡模结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的单晶叶片蜡模结构被模壳包覆后的示意图；

图3是本实用新型实施例涉及引晶条凝固时受力示意图；

其中：1、叶片蜡模本体；101、叶身；102、缘板；2、引晶条；201、水平段；202、倾斜段；203、缩颈；3、模壳；4、选晶器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1和图2，一种单晶叶片蜡模结构，包括叶片蜡模本体1以及连接在叶片蜡模本体1的叶身101与缘板102之间的引晶条2，引晶条2具有水平段201和倾斜段202，水平段201与缘板102的侧部垂直连接，且平行于缘板102向外延伸设置，倾斜段202的一端与水平段201远离缘板102的一端连接，另一端朝下向内倾斜延伸直至与叶身101的底端连接。

本实施例通过对引晶条2的接入位向角进行控制，使其尽可能的降低和消除定向凝固过程中晶条对缘板102的拉应力，从而达到有效降低缘板102部位再结晶的风险。具体而言是，通过将引晶条2设计为由水平段201和倾斜段202组成的折弯式结构，且将水平段201平行于缘板102与缘板102的侧部垂直连接，使得单晶铸造过程中，倾斜段202上的竖斜拉力不仅不会造成水平段201上的水平分拉力，反而在呈锐角的拐角处被模壳3所抵消掉，使其应力不会传入叶片，从而有效避免再结晶得产生。

在一些实施例中，在水平段201和倾斜段202连接处还可以设置缩颈203，所谓缩颈203是指引晶条2的截面尺寸变小，设计缩颈203可以进一步分散引晶条2与缘板102连接处的应力，使其引晶条2上的应力集中在缩颈203部位，减轻晶条其它部位的应力分布。此外，在实际应用中，引晶条2主要设置在缘板102的边角处，当然也可以设置在其他薄弱位置，在此不再赘述。

在实际应用中，水平段201的长度一般控制在2.0～8.0mm，这是因为，当水平段201长度小于上述范围时，水平段201和倾斜段202连接处过于靠近缘板3，由于倾斜段202较长，在凝固后冷却收缩较大，造成较大的竖拉力F_Z，若拐角处的模壳不足以完全抵消掉倾斜段202上的竖斜拉力时，会使得上述竖斜拉力有可能传递至缘板3，造成缘板3变形引起再结晶。此外，也无法确保折弯处缩颈的再结晶缺陷向缘板3扩展。而当大于上述范围时，会增加水平段201的线收缩量，使其水平段201变形程度增加，增大应变累积量，不仅无法起到明显的效果，还会浪费材料，影响后工序制壳。

此外，当引晶条2的长度/水平段201的长度≥10时，也即引晶条2的整体长度是水平段201长度的十倍及以上时，由于水平段201的长度远远短于倾斜段202，使得水平段201的铸造线收缩总量也远远小于倾斜段202，因而对缘板3产生的铸造拉力非常小，可进一步降低再结晶形成的风险。

如图3所示，本实施例中，引晶条2的水平段201很短，只有几毫米长，使得水平段201的铸造线收缩总量非常小，对叶片产生的拉力非常小，不会引起再结晶，倾斜段202上的巨大竖拉力F_Z会在拐角处被模壳3的阻力F'抵消，铸件仅受到很小的水平拉力F_X，不足以引起杂晶。此外，由于引晶条2的截面尺寸非常小，当F_Z过大时，引晶条2会自行断开，使拉力消失，也即缘板102所受拉力不会特别大，可以进一步防止再结晶的发生。

需要解释说明的是，在实际应用中，引晶条2的横截面形状可以设计成圆形，圆形引晶条2的直径可以控制在1.0～6.0mm，缩颈203的直径通常控制在0.5～2.0mm比较合适，而缘板102的厚度可以控制在1-5mm，叶身101的底部则与选晶器4的选晶段连接，单晶叶片可以为转子叶片。

在另一些实施例中，为有效缩短引晶条2的长度，达到节省物料的目的，引晶条2的水平段201和倾斜段202的中心线位于与缘板102的上表面垂直的同一铅锤面内。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

Claims (6)

1.一种单晶叶片蜡模结构，包括叶片蜡模本体(1)以及连接在所述叶片蜡模本体(1)的叶身(101)与缘板(102)之间的引晶条(2)，其特征在于：所述引晶条(2)具有水平段(201)和倾斜段(202)，所述水平段(201)与所述缘板(102)的侧部垂直连接，且平行于所述缘板(102)向外延伸设置，所述倾斜段(202)的一端与所述水平段(201)远离所述缘板(102)的一端连接，另一端朝下向内倾斜延伸直至与所述叶身(101)的底端连接。

2.根据权利要求1所述的单晶叶片蜡模结构，其特征在于：所述水平段(201)的长度控制在2.0～8.0mm。

3.根据权利要求2所述的单晶叶片蜡模结构，其特征在于：所述引晶条(2)的长度/所述水平段(201)的长度≥10。

4.根据权利要求3所述的单晶叶片蜡模结构，其特征在于：所述引晶条(2)的直径控制在1.0～6.0mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的单晶叶片蜡模结构，其特征在于：所述水平段(201)和倾斜段(202)的连接处设有缩颈(203)。

6.根据权利要求5所述的单晶叶片蜡模结构，其特征在于：所述缩颈(203)的直径控制在0.5～2.0mm。

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