RU2211746C1 - Method for making castings with oriented and monocrystalline structure and apparatus for performing the same - Google Patents
Method for making castings with oriented and monocrystalline structure and apparatus for performing the sameInfo
- Publication number
- RU2211746C1 RU2211746C1 RU2001135022A RU2001135022A RU2211746C1 RU 2211746 C1 RU2211746 C1 RU 2211746C1 RU 2001135022 A RU2001135022 A RU 2001135022A RU 2001135022 A RU2001135022 A RU 2001135022A RU 2211746 C1 RU2211746 C1 RU 2211746C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- ceramic mold
- cooling
- mold
- riser
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристальной структурой из жаропрочных сплавов, в частности отливок турбинных лопаток газотурбинных двигателей и установок. The invention relates to mechanical engineering and can be used to produce castings with directional and single crystal structure from heat-resistant alloys, in particular castings of turbine blades of gas turbine engines and plants.
Известны способ и устройство для получения отливок из жаропрочных сплавов с однонаправленной и монокристальной структурой, в которых литейная форма с расплавом, установленная на водоохлаждаемом холодильнике, вытягивается из нагревателя через нижний срез последнего. Направленная кристаллизация осуществляется за счет радиационного охлаждения вышедшей из нагревателя части формы (пат. США 3260505). Недостатком этого способа является невозможность получения достаточно высокого уровня аксиального температурного градиента Gz, который составляет для крупных отливок турбинных лопаток всего ≈2oС/мм, поскольку интенсивность радиационного теплоотвода от формы невелика. Расположенные под нагревателем экраны недостаточно эффективны для значительного повышения градиента.A known method and device for producing castings of heat-resistant alloys with a unidirectional and single-crystal structure, in which a casting mold with a melt mounted on a water-cooled refrigerator, is drawn from the heater through the lower cut of the latter. Directional crystallization is carried out due to radiation cooling of the part of the mold emerging from the heater (US Pat. No. 3,260,505). The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining a sufficiently high level of the axial temperature gradient G z , which is only ≈2 o C / mm for large castings of turbine blades, since the intensity of the radiation heat sink from the mold is small. The screens below the heater are not effective enough to significantly increase the gradient.
В результате, на отливках появляются ростовые дефекты в виде полос струйчатой ликвации, которые представляют собой цепочки равноосных зерен, обогащенных выделениями эвтектических фаз. Эти полосы образуются вследствие конвективных потоков, возникающих в жидко-твердой зоне растущей отливки, когда более легкий расплав в нижней части этой зоны как бы всплывает в направлении ее верха. Наличие таких дефектов является браковочным признаком отливок лопаток. Кроме того, конвективные потоки в жидко-твердой зоне вызывают появление в структуре блочности и отдельных посторонних кристаллов. As a result, growth defects appear in the castings in the form of streaks of streaming segregation, which are chains of equiaxed grains enriched in precipitates of eutectic phases. These bands are formed due to convective flows arising in the liquid-solid zone of the growing casting, when a lighter melt in the lower part of this zone appears to float in the direction of its top. The presence of such defects is a defect in the casting of the blades. In addition, convective flows in the liquid-solid zone cause blocking and individual foreign crystals in the structure.
Известны также способ и устройство для получения монокристаллов жаропрочных сплавов, обеспечивающие получение высокого градиента Gz, а значит и устранение полос струйчатой ликвации, за счет увеличения интенсивности теплоотвода от литейной формы. Это достигается охлаждением ее путем погружения в расплав легкоплавкого металла, например олова.There is also a known method and device for producing single crystals of heat-resistant alloys, providing a high gradient of G z, and hence the elimination of streaks of liquid segregation, by increasing the intensity of heat removal from the mold. This is achieved by cooling it by immersion in a melt of fusible metal, such as tin.
Устройство включает камеру подогрева с нагревателем, керамическую форму и систему ее подвески, камеру охлаждения с емкостью, наполненной жидкометаллическим охладителем (патент США 3763926). The device includes a heating chamber with a heater, a ceramic mold and its suspension system, a cooling chamber with a tank filled with a liquid metal cooler (US Pat. No. 3,763,926).
Дефекты типа струйчатой ликвации при этом практически полностью отсутствуют, однако применение данного способа требует использования большого количества расплавленного охладителя. При этом усложняется конструкция установки, так как под нагревателем необходимо размещать большую емкость для жидкометаллического охладителя, в которой необходимо поддерживать определенную температуру. Кроме того, для крупногабаритных отливок требуется сложная система подвески литейного блока в нагревателе, которая разгружает керамику от растягивающих напряжений, вызванных весом залитого в форму металла. In this case, defects of the type of liquid segregation are almost completely absent, however, the use of this method requires the use of a large amount of molten cooler. This complicates the design of the installation, since under the heater it is necessary to place a large tank for the liquid metal cooler, in which it is necessary to maintain a certain temperature. In addition, for large castings, a complex suspension system of the casting block in the heater is required, which unloads the ceramics from tensile stresses caused by the weight of the molded metal.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и назначению является способ получения отливок с направленной и монокристальной структурой, включающий нагрев керамической формы до температуры выше температуры ликвидуса сплава в камере подогрева, заливку сплава в керамическую форму через отдельный стояк, соединенный снизу литниковым ходом с нижней частью керамической формы, и последующую направленную кристаллизацию в направлении, противоположном направлению действия силы тяжести (патент США 3752221). Closest to the claimed method according to its technical nature and purpose, it is a method for producing castings with directional and monocrystal structure, including heating the ceramic mold to a temperature above the liquidus temperature of the alloy in the heating chamber, pouring the alloy into the ceramic mold through a separate riser connected from below by the gate with the lower part ceramic molds, and subsequent directed crystallization in a direction opposite to that of gravity (US Pat. No. 3,752,221).
Однако в известном способе направленная кристаллизация осуществляется путем снижения температуры на отдельных секциях многосекционного нагревателя, что резко снижает ростовые температурные градиенты и скорость кристаллизации. Из-за того, что кристаллизация идет сверху вниз, полосы струйчатой ликвации на отливке не образуются, однако структура материала (размер дендритов, эвтектических выделений) резко огрубляется, что негативно сказывается на прочностных свойствах отливок. Кроме того, разность высот расплавленного металла в стояке и в отливке создают путем использования отдельного дополнительного нагревателя, собственно стояка, что значительно удорожает способ за счет усложнения конструкции установки. Также к усложнению конструкции ведет применение узла зарождения монокристальной структуры, представляющего собой несколько водоохлаждаемых холодильников, установленных на верхнем торце каждой формы. However, in the known method, directional crystallization is carried out by lowering the temperature in individual sections of a multi-section heater, which dramatically reduces the growth temperature gradients and crystallization rate. Due to the fact that crystallization proceeds from top to bottom, streaks of streaking segregation are not formed on the casting, however, the structure of the material (the size of dendrites, eutectic precipitates) sharply coarsens, which negatively affects the strength properties of castings. In addition, the height difference of the molten metal in the riser and in the casting is created by using a separate additional heater, the riser itself, which significantly increases the cost of the method due to the complexity of the installation design. Also, the use of a monocrystal nucleation unit, which is a few water-cooled refrigerators installed on the upper end of each form, leads to a complication of the design.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для получения отливок с направленной и монокристальной структурой (патент США 5921310), которое содержит вакуумную камеру с размещенными в ней камерой подогрева с нагревателем, керамической формой, камерой охлаждения, кольцевым экраном, отделяющим камеру подогрева от камеры охлаждения, соплами для подвода и отвода охлаждающего инертного газа и механизм перемещения керамической формы. При этом камера подогрева размещена в верхней части вакуумной камеры, камера охлаждения расположена в ее нижней части, а сопла для подвода и отвода инертного газа - под кольцевым экраном. Closest to the claimed device is a device for producing castings with directional and monocrystal structure (US patent 5921310), which contains a vacuum chamber with a heating chamber with a heater, ceramic mold, cooling chamber, an annular screen separating the heating chamber from the cooling chamber, nozzles for supplying and discharging cooling inert gas and a mechanism for moving the ceramic form. In this case, the heating chamber is located in the upper part of the vacuum chamber, the cooling chamber is located in its lower part, and the nozzles for supplying and removing inert gas are located under the annular screen.
Обдувка инертным газом позволяет значительно увеличить интенсивность теплоотвода от литейной формы и, соответственно, увеличить аксиальный температурный градиент Gz. Однако полностью исключить появление полос струйчатой ликвации с использованием данного технического решения не удается, так как струя газа, попадая на поверхность формы, одновременно попадает и внутрь нагревателя. Поскольку последний нагрет до температуры 1550-1600oС, возникают сильные конвективные потоки, охлаждающие его нижнюю часть и саму форму в зоне ее нагрева. В результате величина Gz падает, что приводит к возникновению на отливе дефектов в виде полос струйчатой ликвации и посторонних кристаллов.Inert gas blowing can significantly increase the heat sink rate from the mold and, accordingly, increase the axial temperature gradient G z . However, it is not possible to completely eliminate the appearance of streaks of streaky segregation using this technical solution, since a gas jet, falling on the surface of the mold, also enters the heater. Since the latter is heated to a temperature of 1550-1600 o C, there are strong convective flows that cool its lower part and the shape itself in the zone of its heating. As a result, the Gz value decreases, which leads to the appearance at the ebb of defects in the form of streaks of stream segregation and foreign crystals.
Технической задачей предлагаемого изобретения является получение качественных отливок из жаропрочных сплавов с направленной и монокристальной структурой, в которых отсутствуют такие дефекты, как полосы струйчатой ликвации и посторонние кристаллы. The technical task of the invention is to obtain high-quality castings from heat-resistant alloys with directional and single-crystal structure, in which there are no defects such as streaks of liquid segregation and foreign crystals.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения отливок с направленной и монокристальной структурой, включающем нагрев керамической формы до температуры выше температуры ликвидуса сплава в камере подогрева, заливку сплава в керамическую форму через отдельный стояк, соединенный снизу литниковым ходом с нижней частью керамической формы, и последующую направленную кристаллизацию в направлении, противоположном направлению действия силы тяжести, направленную кристаллизацию осуществляют в процессе перемещения керамической формы через верх камеры подогрева и кольцевой экран в зону охлаждения, а для создания разности интенсивности теплоотвода от формы и стояка на стояк наносят дополнительный теплоизолирующий слой. В процессе перемещения керамической формы через камеру подогрева и кольцевой экран в зону охлаждения осуществляют обдув керамической формы потоком инертного газа. Кроме того, в верхней части керамической формы размещают монокристальную затравку. The problem is solved in that in the method for producing castings with directional and single-crystal structure, including heating the ceramic mold to a temperature above the liquidus temperature of the alloy in the heating chamber, pouring the alloy into the ceramic mold through a separate riser connected from below by the gate with the lower part of the ceramic mold, and subsequent directed crystallization in the direction opposite to the direction of gravity, directed crystallization is carried out in the process of moving ceramic We through the top of the heating chamber and an annular shield in the cooling zone, and the heat sink to create a difference in shape and intensity of the riser to the riser cause additional heat insulating layer. In the process of moving the ceramic mold through the heating chamber and the annular screen into the cooling zone, the ceramic mold is blown with an inert gas stream. In addition, a single crystal seed is placed at the top of the ceramic mold.
Поставленная задача решается также тем, что устройство для получения отливок с направленной и монокристальной структурой, содержащее вакуумную камеру с размещенными в ней керамической формой, камерой подогрева керамической формы с нагревателем, камерой охлаждения с расположенными в ней соплами для подвода и отвода охлаждающего газа, кольцевой экран, разделяющий камеру подогрева и камеру охлаждения, механизм перемещения керамической формы из камеры подогрева в камеру охлаждения, снабжено стояком, соединенным снизу литниковым ходом с нижней частью керамической формы, при этом верхняя часть формы закрыта, кольцевой экран и камера охлаждения расположены в верхней части вакуумной камеры, а камера подогрева - в нижней части вакуумной камеры. Кроме того, сопла, подводящие охлаждающий инертный газ, расположены в нижней части камеры охлаждения и имеют конфигурацию, охватывающую каждую керамическую форму, а сопла, отводящие охлаждающий инертный газ, расположены непосредственно над подводящими соплами. The problem is also solved by the fact that the device for producing castings with directional and single-crystal structure, containing a vacuum chamber with a ceramic mold placed in it, a ceramic mold heating chamber with a heater, a cooling chamber with nozzles for supplying and discharging cooling gas located in it, an annular screen separating the heating chamber and the cooling chamber, the mechanism for moving the ceramic mold from the heating chamber to the cooling chamber is equipped with a riser connected from below by a gate izhney ceramic mold part, wherein the upper mold part is closed, an annular screen and a cooling chamber located in the upper part of the vacuum chamber and the heating chamber - at the bottom of the vacuum chamber. In addition, the nozzles supplying the cooling inert gas are located in the lower part of the cooling chamber and have a configuration spanning each ceramic mold, and the nozzles releasing the cooling inert gas are located directly above the supply nozzles.
Предлагаемые способ и устройство позволяют получать отливки с монокристальной и направленной структурой без дефектов типа полос струйчатой ликвации и посторонних кристаллов. The proposed method and device allows to obtain castings with a single crystal and directional structure without defects such as streaks of liquid segregation and foreign crystals.
Существенным отличием предлагаемого способа является то, что направленная кристаллизация осуществляется при перемещении формы из камеры подогрева в расположенную над ней камеру охлаждения, то есть в направлении, противоположном действию силы тяжести. Это позволяет полностью исключить возникновение конвективных потоков в жидко-твердой зоне отливки, а значит полностью исключает образование полос струйчатой ликвации независимо от величины аксиального градиента Gz. Для обеспечения питания кристаллизующейся части отливки на фронте роста создается металлостатическое давление, возникающее из-за разности уровней расплава, который в стояке, соединенном с низом формы, на 20-150 мм выше, чем в самой форме. При разности уровней менее 20 мм в отливке может возникнуть рыхлота из-за ее недостаточного питания при кристаллизации. Разность уровней 20-150 мм обеспечивает получение отливок без рыхлоты. Выше 150 мм разницу в уровнях поднимать нецелесообразно, так как неоправданно возрастает высота стояка, а значит и габариты литейного блока, а питание отливки практически не меняется.A significant difference of the proposed method is that directed crystallization occurs when the mold is moved from the heating chamber to the cooling chamber located above it, that is, in the direction opposite to the action of gravity. This allows you to completely eliminate the occurrence of convective flows in the liquid-solid zone of the casting, and therefore completely eliminates the formation of streaks of streaking segregation, regardless of the magnitude of the axial gradient G z . To provide power to the crystallized part of the casting, a metallostatic pressure is created at the growth front, which arises due to the difference in melt levels, which is 20-150 mm higher in the riser connected to the bottom of the mold than in the mold itself. If the level difference is less than 20 mm, loosening may occur in the casting due to its insufficient nutrition during crystallization. The difference in levels of 20-150 mm provides castings without loosening. Above 150 mm, it is not advisable to raise the difference in levels, since the height of the riser unreasonably increases, and therefore the dimensions of the foundry block, and the casting power remains practically unchanged.
Чтобы поддерживать эту разницу в уровнях в процессе направленной кристаллизации создают разность в интенсивности теплоотвода от стояка и от формы, соответственно от стояка меньше, а от формы больше. Это достигается двумя путями:
первый - на стояк наносят дополнительный слой теплоизоляции в виде пористой керамики толщиной 10-40 мм. Толщина пористой керамики в указанных пределах обеспечивает уменьшение теплоотдачи от стояка по сравнению с формой, что позволяет получить разность уровней расплава в них от 20 до 150 мм.To maintain this difference in levels in the process of directed crystallization, a difference is created in the intensity of heat removal from the riser and from the mold, respectively, from the riser is smaller, and from the mold more. This is achieved in two ways:
first, an additional layer of thermal insulation in the form of porous ceramics with a thickness of 10-40 mm is applied to the riser. The thickness of porous ceramics within the specified limits provides a decrease in heat transfer from the riser compared to the form, which allows to obtain a difference in the melt levels in them from 20 to 150 mm.
второй - увеличивают интенсивность охлаждения формы за счет обдува ее струей инертного газа. При этом каждая форма в блоке (за исключением стояка) обдувается газом через сопло, имеющее конфигурацию с возможностью охвата каждой формы в отдельности. the second - increase the cooling rate of the form by blowing it with a jet of inert gas. Moreover, each form in the block (with the exception of the riser) is blown with gas through a nozzle having a configuration with the possibility of covering each form separately.
Расположение подающих сопел над верхним срезом нагревателя препятствует возникновению конвективных потоков газа внутри последнего, поскольку газ, нагреваясь, поднимается вверх и попадает в отводящие его сопла. The location of the supply nozzles above the upper cut of the heater prevents the occurrence of convective gas flows inside the latter, since the gas, when heated, rises and enters the outlet nozzles.
На чертеже показан общий вид устройства для получения отливок с направленной и монокристальной структурой, где
1 - вакуумная камера;
2 - камера охлаждения;
3 - стояк для заливки расплава;
4 - слой теплоизоляции(пористой керамики) на стояке;
5 - монокристальная затравка;
6 - керамическая форма;
7 - сопло, отводящее инертный газ;
8 - сопло, подводящее охлаждающий инертный газ;
9 - камера подогрева;
10 - кольцевой экран;
11 - нагреватель;
12 - подставка механизма перемещения формы.The drawing shows a General view of a device for producing castings with directional and single-crystal structure, where
1 - a vacuum chamber;
2 - cooling chamber;
3 - riser for pouring the melt;
4 - a layer of thermal insulation (porous ceramics) on the riser;
5 - single crystal seed;
6 - ceramic form;
7 - nozzle that discharges an inert gas;
8 - nozzle supplying a cooling inert gas;
9 - heating chamber;
10 - ring screen;
11 - heater;
12 - stand mechanism for moving the form.
В нижней части вакуумной камеры 1 расположена камера подогрева 9, а над ней - камера охлаждения 2, разделенные кольцевым экраном 10. В камере подогрева 9 в нагревателе 11 установки направленной кристаллизации на подставке механизма перемещения 12 установлена керамическая литейная форма с расплавом 6. Металл в форму заливается через стояк 3, покрытый теплоизолирующим слоем 4, выполненным из пористой керамики. После заливки металла производится направленная кристаллизация при перемещении (вытягивании) формы 6 вверх в камеру охлаждения 2. Выходящий из нагревателя 11 конец формы дополнительно охлаждается струей инертного газа (аргона), подающегося из кольцевого сопла 8, расположенного над кольцевым экраном 10. Поданный газ после охлаждения поверхности формы 4 попадает в отводящее сопло кольцевой формы 7, соединенной с системой откачки. За счет разности интенсивности теплоотвода от стояка 3 и формы 6 в последних создается разность высоты уровня металла ΔН, обеспечивающая питание кристаллизующейся части отливки в течение всего процесса направленной кристаллизации. In the lower part of the vacuum chamber 1, there is a heating chamber 9, and above it is a cooling chamber 2, separated by an annular screen 10. In the heating chamber 9 in the heater 11 of the directional crystallization unit, a ceramic mold with a melt 6 is installed on the stand of the movement mechanism 12. Metal in the mold poured through the riser 3, covered with a heat-insulating layer 4 made of porous ceramics. After pouring the metal, directional crystallization occurs when the mold 6 is moved up (pulled) up into the cooling chamber 2. The end of the mold emerging from the heater 11 is additionally cooled by a stream of inert gas (argon) supplied from the annular nozzle 8 located above the annular screen 10. The gas supplied after cooling the surface of the mold 4 enters the outlet nozzle of the annular mold 7 connected to the pumping system. Due to the difference in the intensity of heat removal from the riser 3 and form 6 in the latter, a difference in the metal level height ΔН is created, which provides power to the crystallizing part of the casting during the entire process of directional crystallization.
Для получения монокристальных отливок заданной кристаллографической ориентации в верхнем закрытом торце керамической формы 6 размещена затравка 5. To obtain single crystal castings of a given crystallographic orientation, a seed 5 is placed in the upper closed end of the ceramic mold 6.
Проведение процесса направленной кристаллизации по предлагаемому способу позволяет полностью исключить появление на отливках такого дефекта, как полосы струйчатой ликвации, уменьшить вероятность появления посторонних кристаллов и повысить структурное совершенство монокристальных отливок. The process of directed crystallization by the proposed method can completely eliminate the appearance of such a defect as streaks of liquid segregation on castings, reduce the likelihood of foreign crystals and increase the structural perfection of single crystal castings.
Пример. Example.
Изобретение проверялось при отливке плоских прямоугольных образцов с однонаправленной и монокристальной структурой размером 15х30х100 мм. Керамические литейные формы изготовливались из керамики на основе электрокорунда методом выплавляемых моделей. В центральной части блока выполнялся стояк диаметром 15 мм. Блоки изготовливались двух типов: - с высотой стояка, превышающей высоту формы в одном случае на 20 мм, а в другом - на 150 мм. При этом на стояки меньшей высоты при изготовлении литейных блоков накладывался слой теплоизоляции из пористой керамики толщиной 10 мм, а стояки большей высоты - 40 мм. В каждом блоке две формы были снабжены затравочными полостями для установки монокристальных затравок. После удаления модельной массы блоки форм обжигались на воздухе при температуре 1000oС.The invention was tested when casting flat rectangular samples with a unidirectional and single crystal structure measuring 15x30x100 mm. Ceramic molds were made of ceramic based on electrocorundum using the lost-wax method. In the central part of the block, a riser 15 mm in diameter was run. Blocks were made of two types: - with a riser height exceeding the mold height by 20 mm in one case and by 150 mm in the other. At the same time, a riser with a thickness of 10 mm thick was applied to the risers of a lower height in the manufacture of foundry blocks, and the risers of a greater height - 40 mm. In each block, two forms were provided with seed cavities for installing single crystal seeds. After removing the model mass, the mold blocks were fired in air at a temperature of 1000 o C.
Экспериментальные плавки проводились на установке направленной кристаллизации ВИАМ 1604. Охлаждающий инертный газ - аргон - подавался на формы через четыре кольцевых сопла, установленных над верхним срезом нагревателя. Над ними были установлены сопла аналогичной конфигурации для отвода инертного газа, которые соединялись с системой вакуумной откачки. The experimental melts were carried out on the VIAM 1604 directional crystallization unit. Cooling inert gas — argon — was supplied to the molds through four annular nozzles mounted above the upper cut of the heater. Above them were installed nozzles of a similar configuration for the removal of inert gas, which were connected to a vacuum pumping system.
Для получения отливок с монокристальной структурой [001] в затравочные полости форм устанавливались затравки из сплава никель - 30% вольфрама той же ориентации. При получении отливок с однонаправленной структурой затравки не использовались. To obtain castings with a single crystal structure [001], seeds of nickel - 30% tungsten alloy of the same orientation were set in the seed cavities of the molds. When receiving castings with a unidirectional structure, seeds were not used.
Плавки проводились по следующему режиму: Тнагре вагеля= 1570+20 oС, Тзаливки мет.= 1550+10 oС скорость вытягивания формы из нагревателя - 5 мм/мин. В качестве сплава для отливок был выбран ЖС36С с добавкой 0.05% углерода, поскольку этот сплав наиболее склонен к образованию полос струйчатой ликвации. Для сравнения на этом же сплаве были получены отливки с монокристалической структурой по способу, принятому за прототип.Smelting was carried out according to the following mode: T Wagel heating = 1570 +20 o C, T pouring met. = 1550 + 10 o With the speed of drawing the mold from the heater is 5 mm / min. ZhS36S with the addition of 0.05% carbon was chosen as an alloy for castings, since this alloy is most prone to the formation of streaks of stream segregation. For comparison, castings with a single crystal structure were obtained on the same alloy according to the method adopted for the prototype.
Полученные отливки контролировались визуально после травления в смеси азотной и плавиковой кислот. Контроль ориентации полученных монокристальных отливок проводился рентгеноструктурным методом на дифрактометре ДРОН-3. The resulting castings were visually controlled after etching in a mixture of nitric and hydrofluoric acids. The orientation control of the obtained single-crystal castings was controlled by the X-ray diffraction method on a DRON-3 diffractometer.
Результат контроля ростовой структуры показал, что на всех полученных отливках по предлагаемому способу полностью отсутствовали дефекты в виде полос струйчатой ликвации. Монокристальные отливки, кроме того, не имели посторонних кристаллов, ориентация их соответствовала [001] с точностью до 5-7o. Выход годного составил 95-100%. В то время как отливки, полученные по известному способу, имели дефекты в виде полос струйчатой ликвации и посторонние кристаллы с ориентацией, не соответствующей [001] более 30%. Выход годного составлял 50%.The result of the control of the growth structure showed that all the obtained castings according to the proposed method were completely free of defects in the form of streaks of streaky segregation. Single crystal castings, in addition, had no foreign crystals, their orientation corresponded to [001] with an accuracy of 5-7 o . The yield was 95-100%. While castings obtained by the known method had defects in the form of streaks of liquid segregation and foreign crystals with an orientation not corresponding to [001] more than 30%. The yield was 50%.
Предлагаемые способ и устройство позволяют получать отливки с направленной и монокристальной структурой, в частности турбинные лопатки газотурбинных двигателей и установок, без дефекта "полосы струйчатой ликвации". Это особенно важно при получении крупногабаритных отливок лопаток, а также отливок из ренийсодержащих жаропрочных сплавов, поскольку в том и другом случае вероятность появления данного дефекта при обычной направленной кристаллизации резко возрастает. The proposed method and device allows to obtain castings with directional and monocrystal structure, in particular turbine blades of gas turbine engines and plants, without the defect of the "strip of liquid segregation". This is especially important when obtaining large-sized castings of blades, as well as castings from rhenium-containing heat-resistant alloys, since in either case the probability of this defect occurring during ordinary directional crystallization increases sharply.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135022A RU2211746C1 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Method for making castings with oriented and monocrystalline structure and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135022A RU2211746C1 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Method for making castings with oriented and monocrystalline structure and apparatus for performing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2211746C1 true RU2211746C1 (en) | 2003-09-10 |
Family
ID=29777247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001135022A RU2211746C1 (en) | 2001-12-26 | 2001-12-26 | Method for making castings with oriented and monocrystalline structure and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2211746C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444415C1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-03-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Method of gravity casting of shaped casts |
| EP2921244A1 (en) | 2014-03-13 | 2015-09-23 | Seco/Warwick Europe Sp. z o.o. | Method of the directional solidification of the castings of gas turbine blades and a device for producing the castings of gas turbine blades of the directional solidified and monocrystalline structure |
| RU2623941C2 (en) * | 2015-09-17 | 2017-06-29 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method of obtaining large-dimensional castings from heat-resistant alloys by directed crystalization |
-
2001
- 2001-12-26 RU RU2001135022A patent/RU2211746C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2444415C1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-03-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Method of gravity casting of shaped casts |
| EP2921244A1 (en) | 2014-03-13 | 2015-09-23 | Seco/Warwick Europe Sp. z o.o. | Method of the directional solidification of the castings of gas turbine blades and a device for producing the castings of gas turbine blades of the directional solidified and monocrystalline structure |
| RU2623941C2 (en) * | 2015-09-17 | 2017-06-29 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Method of obtaining large-dimensional castings from heat-resistant alloys by directed crystalization |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5921310A (en) | Process for producing a directionally solidified casting and apparatus for carrying out this process | |
| US3608050A (en) | Production of single crystal sapphire by carefully controlled cooling from a melt of alumina | |
| RU2606817C2 (en) | Method of directed crystallization of casts in casting gas turbines blades and device for producing casts with directed and monocrystalline structure in casting gas turbines blades | |
| EP1531020B1 (en) | Method for casting a directionally solidified article | |
| Ma et al. | Innovations in casting techniques for single crystal turbine blades of superalloys | |
| JP2008031019A (en) | Method of manufacturing sapphire single crystal | |
| US3939895A (en) | Method for casting directionally solidified articles | |
| RU2211746C1 (en) | Method for making castings with oriented and monocrystalline structure and apparatus for performing the same | |
| US4213497A (en) | Method for casting directionally solidified articles | |
| US3942581A (en) | Method and apparatus for casting directionally solidified articles | |
| US3625275A (en) | Apparatus and method for single-crystal casting | |
| US4561930A (en) | Process for the production of coarsely crystalline silicon | |
| Dong | Analysis of Grain Selection during Directional Solidification of Gas Turbine Blades. | |
| RU2226449C1 (en) | Method for casting parts with use of oriented crystallization and apparatus for performing the same | |
| RU2123909C1 (en) | Method of producing castings with oriented crystallization and device for its embodiment | |
| US3543284A (en) | Process for casting single crystal shapes | |
| RU2185929C2 (en) | Method for producing ingots with monocrystalline structure and article produced by method | |
| RU2146185C1 (en) | Method for making monocrystalline structure part by directional crystallization and apparatus for performing the same | |
| RU2152844C1 (en) | Apparatus for making castings with directed monocrystalline structure | |
| JP4141467B2 (en) | Method and apparatus for producing spherical silicon single crystal | |
| CN113510235B (en) | Directional solidification device and solidification method for metal | |
| RU2299784C1 (en) | Ceramic mold for casting articles with oriented and monocrystalline structure | |
| JP4014758B2 (en) | Crystalline silicon production equipment | |
| RU1299016C (en) | Device for making monocrystal casting made from high-temperature alloys | |
| RU2093305C1 (en) | Method for production of castings by directional crystallization |