RU2103102C1

RU2103102C1 - Casting mold

Info

Publication number: RU2103102C1
Authority: RU
Original assignee: Федоров Сергей Юрьевич
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: foundry; casting of single-crystal turbine blades. SUBSTANCE: casting mold has bowl connected by means of gates with corresponding working hollows interconnected by channels, and each is connected with bowl bottom. Channels are located over edges of bowl bottom which is made either with inclination to the channels, or, to gate hollows. Width of channel-to-width of bowl bottom relation is B = (0.1-0.5)L, and channel height is selected with respect to channel which as K = (0.1-1)B. A part of channels may be made in bowl bottom, while the other, is made between gates of two neighboring working hollows. Height of column of poured metal is selected from the following relation of parameters H = (0.15-1.0)h, where H is height of column of poured metal, and h is height of gate. EFFECT: higher efficiency. 8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может использовано для отливки монокристаллических турбинных лопаток. The invention relates to the field of foundry and can be used for casting single-crystal turbine blades.

Известная литниковая форма (патент N 37149 77, кл. 164-60, предназначенная для установки на охлаждаемый стол (медный кристаллизатор). Конструкция формы, ее литниковая система расходует много металла для обеспечения качества отливки, что снижает коэффициент использования материала, а это повышает себестоимость продукции. Known gating mold (patent N 37149 77, CL 164-60, designed for installation on a cooled table (copper crystallizer). The mold design, its gating system consumes a lot of metal to ensure the quality of the casting, which reduces the utilization of the material, and this increases the cost products.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является литейная форма (патент США N 3568757, кл. I 64-358), содержащая чашу, соединенную посредством питателей с соответствующими рабочими полостями. Однако, данная форма имеет ряд недостатков, которые снижают возможность использования изобретения. При установке формы литниковой системой на подвеску, из-за неровностей на поверхности формы, деформации подвески, а также других причин, происходит перекос формы, что приводит к увеличению массы металла для заливки всего блока, т. к необходимо, чтобы уровень сплава, заливаемого в чашу был несколько выше входа в полость питателя самой верхней отливки, при этом сплав растекается и по дну чаши, что снижает эффективность получения отливки. The closest in technical essence and the achieved effect is the casting mold (US patent N 3568757, CL I 64-358), containing a bowl connected by means of feeders with the corresponding working cavities. However, this form has several disadvantages that reduce the possibility of using the invention. When the mold is installed on the suspension system, due to irregularities on the surface of the mold, deformation of the suspension, as well as other reasons, the shape is skewed, which leads to an increase in the mass of metal for pouring the entire block, because it is necessary that the level of the alloy poured into the bowl was slightly higher than the entrance to the cavity of the feeder of the uppermost casting, while the alloy spreads along the bottom of the bowl, which reduces the efficiency of casting.

При заливке двух блоков одновременно через переходную заливочную воронку необходимо учитывать перекос двух блоков, а также перекос переходной воронки, который влияет на величину распределения металла в каждый блок. When pouring two blocks at the same time through the transitional pouring funnel, it is necessary to take into account the bias of the two blocks, as well as the bias of the transitional funnel, which affects the amount of metal distribution in each block.

Цель изобретения - повышение эффективности получения отливок, которое связано с уменьшением расхода сплава при заливке многоместных литейных форм и с расширением функциональных возможностей формы. The purpose of the invention is to increase the efficiency of casting, which is associated with a decrease in alloy consumption during casting of multi-seat casting molds and with the expansion of mold functionality.

Цель достигается тем, что в форме, содержащей чашу, соединенную посредством питателей с соответствующими рабочими полостями, питатели соединены между собой каналами. Каналы могут быть выполнены на дне чаши между питателями на всей их высоте, конфигурация каналов разнообразна (прямоугольные, круглые). The goal is achieved in that in a mold containing a bowl connected by means of feeders to the corresponding working cavities, the feeders are connected by channels. The channels can be made at the bottom of the bowl between the feeders at their entire height, the configuration of the channels is diverse (rectangular, round).

То, что каждый из каналов соединен с дном чаши позволяет снизить расход металла, т.к заливаемый металл остается лишь в каналах, исключая заливку дна чаши, что упрощает изготовление литниковой системы за счет выполнения каналов в прессформе. The fact that each of the channels is connected to the bottom of the bowl allows you to reduce the consumption of metal, because the cast metal remains only in the channels, excluding the filling of the bottom of the bowl, which simplifies the manufacture of the gating system by making channels in the mold.

То, что каналы расположены по двум противоположным краям дна чаши позволяет использовать данные каналы в качестве места для установки на подвеску, не меняя расположения блоков в печи, т.е расширяются возможности использования данной формы, т. е. повысить эффективность процесса и снизить расход металла. The fact that the channels are located on two opposite edges of the bottom of the bowl allows you to use these channels as a place for installation on the suspension without changing the location of the blocks in the furnace, i.e. expand the possibilities of using this form, i.e. increase the efficiency of the process and reduce metal consumption .

То, что дно чаши выполнено с наклоном к каналам позволяет весь металл из чаши сливать в питатели и полость отливки, т. е. экономичный расход материала сплава. The fact that the bottom of the bowl is inclined to the channels allows all the metal from the bowl to be drained into the feeders and the casting cavity, i.e., an economical consumption of the alloy material.

То, что дно чаши выполнено с наклоном к полостям каналов или полостям питателей, так что позволяет сливать металл из чаши в питатели и полость отливки, что также повышает эффективность получения отливки за счет сокращения расхода металла. The fact that the bottom of the bowl is made with an inclination to the cavity of the channels or the cavities of the feeders, so that it allows you to drain the metal from the bowl into the feeders and the cavity of the casting, which also increases the efficiency of casting by reducing the consumption of metal.

То, что часть каналов выполнены в дне чаши, а часть выполнена между питателями, а также соотношения размеров в формуле изобретения (см. п. 6, 7) позволяет оптимально выбирать конструкцию прессформы, это приведет к рациональному использованию сплава и даст возможность использовать сплавы с различной склонностью к смачиваемости поверхности формы (п.8), а также позволит снизить расход сплава. The fact that part of the channels are made in the bottom of the bowl, and part is made between the feeders, as well as the aspect ratios in the claims (see clauses 6, 7) allow optimal selection of the mold design, this will lead to the rational use of the alloy and will make it possible to use alloys with different susceptibility to wettability of the mold surface (p. 8), and also will reduce alloy consumption.

То, что высота столба заливаемого сплава выбрана по следующему соотношению параметров H = (0,15^oC1,0)h, позволяет повысить коэффициент использования металла. Все указанные соотношения размеров получены в соответствии с экспериментальными данными.The fact that the height of the column of the cast alloy is selected according to the following ratio of parameters H = (0.15 ^o C1.0) h, allows to increase the utilization of metal. All these size ratios are obtained in accordance with experimental data.

На фиг. 1 показан поперечный разрез ( А-А ) литейной формы, каналы выполнены по всей высоте питателей; на фиг. 2 - вид сверху внутренней поверхности чаши литейной формы; на фиг. 3 продольный разрез Б-Б литейной формы; на фиг. 4 литейная форма с вариантом выполнения каналов как в дне чаши, так и на некоторой высоте между питателями; на фиг. - 5-вид сверху внутренней поверхности чаши литейной формы, один из вариантов выполнения каналов в дне чаши, по краям дна чаши; на фиг. 6 - поперечный разрез (А-А) литейной формы (фиг. 5); на фиг. 7 поперечный разрез литейной формы с дугообразной центральной частью дна чаши сопрягаемого с каналами; на фиг. 8 - поперечный разрез чаши с наклоном дна и переходом его в каналы; на фиг. 9 - вид сверху на чашу литниковой формы с выполнением каналов в центре дна чаши; фиг. 10 - поперечный разрез (А-А) чаши литейной формы, где дно выполнено под наклоном и соединяется каналами. Литейная форма содержит чашу 1 с дном 2, соединенную с рабочим полостями 3 посредством питателя 4, состоящего из основного 5 и вспомогательного питателей 6, которые соединены между собой каналами 7, каждый из которых соединен с дном 2 чаши 1. Ширина каналов 7 В / выбрана по отношению к ширине дна чаши (L (в следующем соотношении B = (0,1^oC0,5)L, а высота канала (К) выбрана по отношению к ширине канала (В) в следующем соотношении К = (0,1^oC1)В.In FIG. 1 shows a cross-section (A-A) of a mold; channels are made along the entire height of the feeders; in FIG. 2 is a top view of the inner surface of the mold bowl; in FIG. 3 longitudinal section BB mold; in FIG. 4 mold with an embodiment of channels both in the bottom of the bowl and at a certain height between the feeders; in FIG. - 5-top view of the inner surface of the bowl of the mold, one of the options for performing channels in the bottom of the bowl, along the edges of the bottom of the bowl; in FIG. 6 is a transverse section (aa) of a mold (FIG. 5); in FIG. 7 is a cross-sectional view of a mold with an arcuate central portion of the bottom of a bowl mating with channels; in FIG. 8 is a transverse section of the bowl with the slope of the bottom and its transition into the channels; in FIG. 9 is a top view of the sprue bowl with channels in the center of the bottom of the bowl; FIG. 10 is a transverse section (A-A) of the mold cup, where the bottom is made at an angle and is connected by channels. The mold contains a bowl 1 with a bottom 2, connected to the working cavities 3 through a feeder 4, consisting of a main 5 and auxiliary feeders 6, which are interconnected by channels 7, each of which is connected to the bottom 2 of the bowl 1. Channel width 7 V / selected in relation to the width of the bottom of the bowl (L (in the following ratio B = (0.1 ^o C0.5) L, and the height of the channel (K) is selected in relation to the width of the channel (B) in the following ratio K = (0.1 ^o C1) B.

Каналы 7 могут быть расположены по краям дна 2 чаши 1, которая в другом случае по отношению к вышеописанному выполнена в виде полусферы (см. фиг. 7). Дно чаши может быть выполнено с наклоном к полости питателей 5,6 (см. фиг. 8). The channels 7 can be located on the edges of the bottom 2 of the bowl 1, which in another case with respect to the above is made in the form of a hemisphere (see Fig. 7). The bottom of the bowl can be made with an inclination to the cavity of the feeders 5.6 (see Fig. 8).

Часть каналов 7 выполнена в дне чаши, как описано выше, а часть каналов 7 может быть выполнена между питателями 2-х соседних рабочих полостей (см. фиг. 4). Part of the channels 7 is made in the bottom of the bowl, as described above, and part of the channels 7 can be made between the feeders of 2 adjacent working cavities (see Fig. 4).

Заливка литейной формы происходит следующим образом:
Нагретый до заданной температуры металл в тигле сливается через переходную воронку в две формы, который попадает в рабочие полости 3, в которых по принципу сообщающихся сосудов уровень сплава над рабочей полостью составляет H = (0,15^oC1,0)h.The mold is poured as follows:
The metal heated to a predetermined temperature in the crucible merges through the transition funnel into two forms, which enters the working cavities 3, in which, according to the principle of communicating vessels, the level of the alloy above the working cavity is H = (0.15 ^o C1.0) h.

Формы нагревались до температуры (1500 - 1550)^oC, температура заливаемого металла (1500-1550)^oC скорость кристаллизации форм (5 - 20) мм/мин.The molds were heated to a temperature of (1500 - 1550) ^o C, the temperature of the poured metal (1500-1550) ^o C the crystallization rate of the molds (5 - 20) mm / min.

Полученные отливки очищались от керамики, проведены исследования плотности отливки, которые показали, что плотность отливки, металла соответствует заданным преобразованиям. The resulting castings were cleaned of ceramics, studies of the density of the castings were carried out, which showed that the density of the casting, the metal corresponds to the given transformations.

По сравнению с прототипом данная литейная форма обеспечивает меньший расход сплава за счет более рационального распределения его по конструкции чаши, питателям и каналам. Литейная форма позволяет использовать сплавы с различными физико-химическими характеристиками. Compared with the prototype, this casting mold provides a lower consumption of the alloy due to a more rational distribution of it over the design of the bowl, feeders and channels. The mold allows the use of alloys with various physicochemical characteristics.

Claims

1. A mold for producing castings by directional crystallization, containing a cup connected by means of a feeder with the corresponding working cavities, characterized in that the feeders are connected by channels.

2. A mold according to claim 1, characterized in that the channel is communicated with the bottom of the bowl.

3. The mold according to claim 1, characterized in that the channels are made along the edges of the bottom of the bowl.

4. The mold according to claim 1, characterized in that the bottom of the bowl is made with an inclination to the said axes of the channels.

5. The mold according to claim 1, characterized in that the bottom of the bowl is made with an inclination to the vertical axis of the feeders.

6. The mold according to claim 1, characterized in that the width of the channels is selected with respect to the width of the bottom of the bowl in the following ratio:
B (0.1 0.5) L,
and the channel height is selected relative to the channel width
K (0.1 1) B.

7. The mold according to claim 1, characterized in that part of the channels is made in the bottom of the bowl, and part is made between the feeders of two adjacent working cavities.

8. The mold according to claim 1, characterized in that the column height of the cast metal is selected according to the following ratio:
H (0.15 1.0) h,
where H is the height of the poured metal;
h feeder height.