RU2006536C1 - Устройство для получения профилированных изделий бестигельной направленной кристаллизацией - Google Patents
Устройство для получения профилированных изделий бестигельной направленной кристаллизацией Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006536C1 RU2006536C1 SU4900483A RU2006536C1 RU 2006536 C1 RU2006536 C1 RU 2006536C1 SU 4900483 A SU4900483 A SU 4900483A RU 2006536 C1 RU2006536 C1 RU 2006536C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seed
- shaft
- heater
- crucible
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению деталей турбинных двигателей методом направленной кристаллизации. Устройство содержит нагреватель и затравкодержатель, соединенный со средством вертикального вытягивания, вращения вокруг горизонтальной оси и регулируемого возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости. Для образования расплавленной зоны заготовку исходного материала в виде полосы расплавляют при помощи нагревателя. Затравку приводят в контакт с расплавом и формируют на ней сначала вал, а затем диск, изменяя при этом амплитуду возвратно-поступательных перемещений. Изготовлены турбинные диски диаметром 200 мм заодно с валом диаметром 70 мм и длиной 80 мм. 2 ил.
Description
Изобретение относится к турбостроению, конкретно к получению деталей турбинных двигателей методами направленной кристаллизации. Предложенное устройство можно использовать также в оптической, полупроводниковой технике и химической технологии.
Известно техническое решение, направленное на получение деталей газотурбинных двигателей, включающее в себя форму, устройство для крепления формы на холодильнике в полости нагревателя, приспособление для приготовления расплава и заливки его в форму, средства контроля температурного поля вокруг формы при направленной кристаллизации в ней расплава [1] .
Недостатком этого технического решения является дефектность получаемых деталей в виде "струйчатой полосчатости", возникающей из-за малости температурного градиента вдоль детали. Особенно трудно получить качественно крупную деталь в форме диска.
Известно также устройство для направленной кристаллизации, включающее в себя нагреватель, тигель для расплава, затравку и ее держатель, механизмы перемещения затравки по вертикали и вращения вокруг горизонтальной оси, тигель для расплава [1] .
Недостатком такого устройства является невозможность получить с его помощью крупные детали заданного сложного профиля, т. к. в процессе кристаллизации можно изменять только температуру расплава у границы раздела фаз и скорость вертикального перемещения границы, что позволяет уменьшить или увеличить толщину изделия. Сложнопрофильное изделие, в том числе турбинный диск, заодно с валом получить нельзя. Кроме того, из-за сегрегационных явлений возникает неоднократность изделия по составу. Для тугоплавких материалов трудно изготовить тигель. В случаях, когда такой тигель изготавливают, он обычно разрушается после проведения процесса кристаллизации.
Наиболее близким к заявленному является принятое за прототип устройство бестигельной направленной кристаллизации, состоящее из нагревателя вокруг переплавляемой заготовки, затравки, механизма перемещения затравки по вертикали, механизм вертикальных перемещений заготовки [3] .
Недостатком устройства-прототипа является невозможность получения прочного изделия сложного профиля, т. к. одновременно из жидкой в твердую фазу превращение идет по всему поперечному сечению, и для крупных изделий с поперечником более 10 мм нельзя обеспечить однородность температурного поля, а значит при кристаллизации электрических составов и одинаковость микроструктуры по всему поперечнику.
Целью изобретения является получение турбинных дисков сложного профиля заодно с валом.
Это достигается за счет того, что в устройстве для получения дисков бестигельной направленной кристаллизацией, включающем в себя нагреватель вокруг переплавленной заготовки, приспособление вертикальных перемещений этой заготовки, затравку с держателем и приспособление ее перемещений, согласно изобретению приспособление перемещений затравки выполнено с возможностью возвратно-поступательного перемещения по горизонтали с регулируемым размахом и одновременного вращения вокруг этой оси.
Достижение поставленной цели обусловлено согласованностью перемещения затравки в вертикальном и горизонтальном направлении с вращением.
На фиг. 1 изображена схема устройства в целом; на фиг. 2 - схема приспособления для одновременного вытягивания затравки, вращения ее вокруг горизонтальной оси и возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси.
Устройство состоит из нагревателя 1, заготовки из исходного материала в виде тонкой полосы 2, верхний торец которой превращают в расплавленную зону 3. Затравка 4 укреплена в затравкодержателе 5, соединенным со средством для одновременного ее вертикального вытягивания, вращения вокруг горизонтальной оси и возвратно-поступательного перемещения по горизонтали. Система 7 перемещения затравки согласовывает формирование на затравке изделия 8 с подачей с помощью механизма 9 через направляющие 10 полосы 2.
Средство 6 для перемещений затравки 4 с затравкодержателем 5 включает в себя валы 11, 12, укрепленные в корпусе 13, шестерни 14, 15 привод 16 вращений затравки, привод 17 механизма 18 перемещений затравки по вертикали, привод 19 и механизм 20 возвратно-поступательных перемещений затравки по горизонтали.
Устройство монтируется в герметичной камере, снабженной системами вакуумирования, напуска защитных газов и окнами для отслеживания процесса (не показаны).
Устройство работает следующим образом.
Исходную заготовку в виде полосы 2, приготовленную из материала данного состава, вводят через вакуумный затвор в камеру устройства, герметизируют камеру, вакуумируют ее и в случае необходимости заполняют газом. С помощью нагревателя 1 готовят расплавленную зону 3 на верхнем конце заготовки в виде полосы 2. Приводят затравку 4 в контакт с расплавом, вращают ее, регулируют температуру нагревателя, приводят в возвратно-поступательное перемещение по горизонтали и вытягивают вверх по вертикали, формируя на затравке сначала вал, а затем, изменяя по заданному закону амплитуду возвратно-поступательных перемещений, диск заданного профиля. При этом с согласованной скоростью перемещается по вертикали вверх переплавленная полоса с помощью механизма подачи.
По завершении процесса разрывают столбик расплава между диском и заготовкой 2, отключают нагреватель 1, охлаждают изделие, разгерметизируют камеру и извлекают из него изделие - диск с валом.
С помощью предложенного устройства изготовлены турбинные диски диаметра 200 мм заодно с валом диаметром 70 мм и длиной 80 мм из эвтектики в системе оксидов Al2O3 - ZrO2 (J2O3)
Макроскопическая однородность и спиральная микроструктура обеспечивают их высокую прочность - свыше 60 кг/мм2. Точность поддеpжания заданной геометрии в процессе бестигельной направленной кристаллизации - ≈±0,6 мм против ±(2-3,5) мм при использовании известных устройств. Кроме этого, важным преимуществом является отсутствие тиглей и форм, которые дороги, не могут использоваться многократно и поэтому сильно удорожают процесс. (56) 1. Патент США N 3568757, кл. 164-353, 1971.
Макроскопическая однородность и спиральная микроструктура обеспечивают их высокую прочность - свыше 60 кг/мм2. Точность поддеpжания заданной геометрии в процессе бестигельной направленной кристаллизации - ≈±0,6 мм против ±(2-3,5) мм при использовании известных устройств. Кроме этого, важным преимуществом является отсутствие тиглей и форм, которые дороги, не могут использоваться многократно и поэтому сильно удорожают процесс. (56) 1. Патент США N 3568757, кл. 164-353, 1971.
2. O'Conner Mc. Zanglin W. A. Growth of silicon and germanium disks. - j. Appl. Phys. , 1958, v. 29, p. 222.
3. Патент ФРГ N 1141978, кл. B 01 J 17/18, 1959.
Claims (1)
- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ БЕСТИГЕЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ, содержащее затравкодержатель, соединенный со средством вертикального перемещения, и нагреватель, отличающееся тем, что, с целью получения турбинных дисков сложного профиля заодно с валом, затравкодержатель снабжен дополнительным средством регулируемого возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости и вращения вокруг горизонтальной оси.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4900483 RU2006536C1 (ru) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Устройство для получения профилированных изделий бестигельной направленной кристаллизацией |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4900483 RU2006536C1 (ru) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Устройство для получения профилированных изделий бестигельной направленной кристаллизацией |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006536C1 true RU2006536C1 (ru) | 1994-01-30 |
Family
ID=21554436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4900483 RU2006536C1 (ru) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Устройство для получения профилированных изделий бестигельной направленной кристаллизацией |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006536C1 (ru) |
-
1991
- 1991-01-09 RU SU4900483 patent/RU2006536C1/ru active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5885345A (en) | Method of fabricating shaped crystals by overhead-pressure liquid injection | |
EA000040B1 (ru) | Способ изготовления литьевой заготовки в вакуумной камере и устройство для осуществления этого способа | |
US4650540A (en) | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements | |
JPH02205232A (ja) | 引上げ連続鋳造法とその装置 | |
US5217565A (en) | Contactless heater floating zone refining and crystal growth | |
KR950003483A (ko) | 입상재에서 제조한 용융물의 결정화에 의한 응고로 팽창되는 반도체재료로드 또는 블록의 제조방법 및 그 방법을 실시하는 장치 | |
JPH039818B2 (ru) | ||
GB1322582A (en) | Pressure- and temperature-controlled crystal growing apparatus | |
US3434827A (en) | Anisotropic monotectic alloys and process for making the same | |
US5067551A (en) | Method for manufacturing alloy rod having giant magnetostriction | |
US3929557A (en) | Periodically and alternately accelerating and decelerating rotation rate of a feed crystal | |
RU2006536C1 (ru) | Устройство для получения профилированных изделий бестигельной направленной кристаллизацией | |
US2962838A (en) | Method for making synthetic unicrystalline bodies | |
US4784715A (en) | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements | |
US2852890A (en) | Synthetic unicrystalline bodies and methods for making same | |
US3360405A (en) | Apparatus and method of producing semiconductor rods by pulling the same from a melt | |
Gille et al. | Horizontal travelling heater method growth of Hg1− xCdxTe with crucible rotation | |
RU2064540C1 (ru) | Способ получения изделий направленной кристаллизацией и устройство для его осуществления | |
EP0466457A1 (en) | Method for pulling semiconductor single crystal | |
US3170205A (en) | Method of continuously casting thermoelectric material | |
JPH01212291A (ja) | 結晶育成方法および育成装置 | |
JP2001520160A (ja) | 溶湯から結晶を引き出すためのダイ | |
GB2213403A (en) | Method and apparatus for growing CdxHg1-xTe | |
SU1701752A1 (ru) | Способ изготовлени тел вращени методом послойной кристаллизации и установка дл его осуществлени | |
RU2039852C1 (ru) | Устройство для выращивания монокристаллов из расплава |