RU2400326C1 - Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой - Google Patents
Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400326C1 RU2400326C1 RU2009111568/02A RU2009111568A RU2400326C1 RU 2400326 C1 RU2400326 C1 RU 2400326C1 RU 2009111568/02 A RU2009111568/02 A RU 2009111568/02A RU 2009111568 A RU2009111568 A RU 2009111568A RU 2400326 C1 RU2400326 C1 RU 2400326C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- cast
- casting
- crystal
- mono
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении, например, турбинных лопаток, проставок, створок, деталей сопловых аппаратов и т.д., современных ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов. Устройство для получения отливки, имеющей по крайней мере одну полку и прибыльную часть, содержит керамическую форму. В основании формы выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации, коническая стартовая полость и полость формы, образующая отливку. Стартовая полость присоединена к полке отливки, а литниковые ходы соединяют стартовую полость с кромками одной из полок отливки. Полость формы, образующая отливку, и литниковые ходы выполнены под углом 10-45° к оси прибыльной части и направлению кристаллизации отливки. Обеспечивается повышение выхода годных монокристаллических отливок за счет снижения микропористости в тонких сечениях. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при получении монокристаллических отливок, например турбинных лопаток, проставок, створок, деталей сопловых аппаратов и т.д., современных ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов.
Известны конструкции литейных форм для получения монокристаллических отливок турбинных лопаток, в которых монокристаллическая структура зарождается от затравки, размещенной в специальном керамическом кармане формы или от затравки в комбинации с кристаллоотборником в виде спирального литникового хода (патенты EP №0127552, EP №0087379).
В данных устройствах проявляется недостаток питания в тонких сечениях, не позволяющий сформировать полностью монокристаллическую лопатку, то есть такую, в которой монокристаллическим является не только перо, но и замок с полкой. В результате при формировании структуры собственно лопатки происходит образование посторонних зерен в зоне полок, в частности по краям замковой полки.
Известно устройство для получения отливок с монокристаллической структурой, преимущественно турбинных лопаток, состоящих из пера, замковой полки, замковой и прибыльной частей, которое содержит формируемую послойным нанесением суспензии на модель керамическую оболочку, в основании которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой заданной ориентации, коническая стартовая полость, соединенная с полостью формы, образующей отливку, и прибыльная часть, образующая питающую отливку в процессе направленной кристаллизации, которые расположены на одной оси с направлением температурного градиента (патент США №4714101).
Недостатком указанного устройства является трудность формирования структуры в полках лопатки, так как прорастание монокристалла в радиальном направлении относительно основного температурного градиента часто сопровождается появлением посторонних кристаллов, возникающих по краям полки, преимущественно со стороны входной и выходной кромок пера, что приводит к браку отливок и уменьшению выхода годного литья.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки заданной кристаллографической ориентации, состоящей из пера, замковой полки, замковой и прибыльной частей, содержащее керамическую форму, в основании которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой заданной ориентации, коническая стартовая полость, соединенная с полостью формы, образующей отливку лопатки, причем керамическая форма снабжена дополнительными литниковыми ходами, соединяющими стартовую полость с замковой полкой (патент РФ №2239520).
Устройство позволяет получить полностью монокристаллическую отливку лопатки, однако на полках, имеющих также монокристаллическую структуру, имеется микрорыхлота, которая является браком и тем самым снижает выход годных лопаток. Кроме того, известное устройство не обеспечивает получение годных по структуре других монокристаллических отливок, таких как проставки, створки, детали соплового аппарата и т.д.
Технической задачей данного изобретения является разработка устройства, позволяющего увеличить выход годных монокристаллических отливок за счет снижения микропористости в тонких сечениях.
Для выполнения поставленной задачи предлагается устройство для получения отливки с монокристаллической структурой заданной кристаллографической ориентации, имеющей, по крайней мере, одну полку и прибыльную часть, содержащее керамическую форму, в основании которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации, коническая стартовая полость, соединенная с полостью формы, образующей отливку, и с литниковыми ходами, соединяющими стартовую полость и, по крайней мере, с одной полкой отливки, отличающееся тем, что полость формы, образующая отливку, и литниковые ходы выполнены под углом 10-45° к оси затравочной полости и прибыльной части, расположенным по направлению кристаллизации отливки.
Полки в виде тонких пластин, выполненных перпендикулярно полости отливки, составляют конструкцию отливки. Расположенные под прямым углом к направлению вытягивания формы из нагревателя они склонны к образованию микрорыхлоты, связанной с затрудненным питанием отливки, т.к. в данной области питание жидко-твердой зоны происходит только в радиальном направлении. В тонких сечениях кристаллизация проходит быстро, оси дендритов срастаются неравномерно и плотность отливки неодинакова. Ширина плотно закристаллизовавшейся зоны составляет 4-5 мм от вертикального столба металла, которым является сама отливка или питатель. Для устранения подобного брака при литье нужны большие припуски на механическую обработку, что затруднительно, учитывая сложную конфигурацию отливки. При наклоне отливки на угол 10-45° к расположенным по направлению кристаллизации затравочной полости и прибыльной части увеличивается время на формирование структуры полки, создается дополнительное металлостатическое давление в процессе кристаллизации, улучшается питание тонких сечений, что исключает появление микрорыхлоты. Эмпирическим путем установлено, что угол меньше 10° не дает нужного эффекта, а угол больше 45° технологически нецелесообразен.
На чертеже показан общий вид устройства для получения монокристаллических отливок в виде керамической формы.
1 - Затравочная полость с затравкой
2 - Стартовая полость
3 - Полость отливки
4 - Литниковые ходы
5 - Полки
6 - Прибыльная часть отливки
Монокристаллическая структура, зародившаяся от затравки, расположенной в затравочной полости 1, прорастает в стартовую полость 2, затем в полку 5, далее в полость отливки 3 и в боковые литниковые ходы 4, через которые структура прорастает к кромкам полки 5, препятствуя образованию в этих местах посторонних кристаллов, далее в прибыльную часть отливки 6.
Пример выполнения
Изобретение осуществляли при отливке турбинных, сопловых лопаток и створок с ориентацией [001] на установке высокоградиентной направленной кристаллизации УВНК-8П. Модели стартовых полостей и литниковых ходов изготавливали по отдельным пресс-формам. Сборку модели формы проводили вручную.
Готовые модели собирали блоками: на одной заливочной чаше по две модели, по стандартной технологии. В форму устанавливали затравку из сплава системы Ni-W-C, полученную методом ориентированной вырезки.
Отливка производилась из жаропрочного сплава ЖС36-ВИ по два блока в заливку.
Режим плавок: температура нижнего нагревателя 1600-1610°C,
температура верхнего нагревателя 1550-1570°C,
температура заливки сплава 1550-1560°C,
скорость вытягивания формы - 4-5 мм/мин.
Для экспериментальных плавок:
1. Модели рабочих турбинных лопаток, имеющие одну полку, собирали в блок под углом 25°.
2. Модели детали соплового аппарата, имеющие две полки, собирали в блок под углом 45°.
3. Модели детали проставки, имеющие множество тонких ребер жесткости в виде полок, собирали в блок под углом 10°.
4. Модели турбинных лопаток, имеющие две полки - замковую и бандажную, собирали в блок по прототипу.
После заливки собранных блоков и проведения операции травления по известной технологии все отливки подвергали визуальному контролю - на наличие или отсутствие посторонних кристаллов, рентгеновскому контролю на дифрактометре ДРОН-3 для определения точности передачи заданной кристаллографической ориентации от затравки к отливке и цветной дефектоскопии люминисцентному контролю на установке ЛЮМ-10B - для определения литейных дефектов, в частности микрорыхлоты.
Как показал визуальный, рентгеновский и ЛЮМа контроль полученных отливок, все отливки, собранные по примерам 1-3, имели монокристаллическую структуру [001] с точностью 5-7° и не имели микропористости на полках; отливки, собранные по прототипу (пример 4), имели монокристаллическую структуру [001] с точностью 5-7°, но на краях полок выявлен брак в виде микропористости. Выход годного по литью отливок, полученных с применением предлагаемого устройства, составил 98%, с применением устройства-прототипа - 50%.
Опробование предлагаемого устройства на промышленных установках направленной кристаллизации показало, что изобретение обеспечивает получение годных по структуре монокристаллических отливок, таких как проставки, створки, детали соплового аппарата и т.д., позволяет получать отливки с полностью монокристаллической структурой и значительно снижает брак по литейным дефектам, в частности по микропористости, что дает повышение выхода годных отливок по литью.
Claims (1)
- Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой заданной кристаллографической ориентации, имеющей не менее одной полки и прибыльную часть, содержащее керамическую форму, в которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации, коническая стартовая полость, полость формы, образующая отливку, прибыльная часть и литниковые ходы, соединяющие стартовую полость, с кромками по крайней мере одной полки отливки, отличающееся тем, что полость формы и литниковые ходы выполнены под углом 10-45° к оси прибыльной части и направлению кристаллизации отливки, при этом коническая стартовая полость соединена с полкой отливки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111568/02A RU2400326C1 (ru) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009111568/02A RU2400326C1 (ru) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2400326C1 true RU2400326C1 (ru) | 2010-09-27 |
Family
ID=42940242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009111568/02A RU2400326C1 (ru) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2400326C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532621C1 (ru) * | 2013-11-06 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | Устройство для получения отливки турбинной лопатки с монокристаллической структурой |
-
2009
- 2009-03-31 RU RU2009111568/02A patent/RU2400326C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2532621C1 (ru) * | 2013-11-06 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ФГУП "ВИАМ") | Устройство для получения отливки турбинной лопатки с монокристаллической структурой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3513889B1 (en) | Alloy and hybrid turbine blade for improved engine performance or architecture | |
US10449605B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing a multi-alloy cast structure | |
EP3479925B1 (en) | Multi-shot casting | |
EP2092996B1 (en) | Method and apparatus for as-cast seal on turbine blades | |
EP2921244A1 (en) | 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 | |
JP2000107852A5 (ru) | ||
CN105108061A (zh) | 消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法 | |
US9616489B2 (en) | Casting pattern | |
RU2018146438A (ru) | Литейная форма для изготовления монокристаллической лопатки путем литья, установка и способ изготовления, использующие литейную форму | |
RU2644868C1 (ru) | Литниковая система для заливки лопаток из жаропрочных сплавов для газотурбинного двигателя в формы, изготовленные автоматизированным способом | |
US9802248B2 (en) | Castings and manufacture methods | |
RU2400326C1 (ru) | Устройство для получения отливки с монокристаллической структурой | |
RU123355U1 (ru) | Устройство для получения отливки лопатки с монокристаллической структурой | |
US20170043391A1 (en) | Mould for monocrystalline casting | |
RU2532621C1 (ru) | Устройство для получения отливки турбинной лопатки с монокристаллической структурой | |
CN109940131B (zh) | 一种降低单晶高温合金叶片榫头内部疏松缺陷形成的方法 | |
CN102672102B (zh) | 平面薄壁铸件的制备方法 | |
EP0059549B1 (en) | Method of casting an article | |
RU2239520C1 (ru) | Устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки | |
RU2325971C1 (ru) | Устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки | |
US20140193291A1 (en) | Method of casting monocrystalline metal parts | |
RU126971U1 (ru) | Устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки | |
RU2392091C1 (ru) | Устройство для получения лопатки из жаропрочного никелевого сплава с монокристаллической структурой | |
RU2302923C1 (ru) | Устройство для получения турбинных лопаток методом направленной кристаллизации | |
RU71338U1 (ru) | Устройство для получения отливок с направленной кристаллизацией |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110401 |