RU2492026C1 - Device to produce castings with directed and monocrystalline structure - Google Patents

Device to produce castings with directed and monocrystalline structure Download PDF

Info

Publication number
RU2492026C1
RU2492026C1 RU2012128944/02A RU2012128944A RU2492026C1 RU 2492026 C1 RU2492026 C1 RU 2492026C1 RU 2012128944/02 A RU2012128944/02 A RU 2012128944/02A RU 2012128944 A RU2012128944 A RU 2012128944A RU 2492026 C1 RU2492026 C1 RU 2492026C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
mould
capacity
cooling
molds
Prior art date
Application number
RU2012128944/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Каблов
Виктор Владимирович Герасимов
Михаил Васильевич Шишанов
Вячеслав Петрович Гущин
Владимир Михайлович Рохмистров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2012128944/02A priority Critical patent/RU2492026C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2492026C1 publication Critical patent/RU2492026C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and may be used for making gas turbine blades, jet nozzle flaps and spacers, disc billets, etc. Proposed device comprises vacuum chamber with end covers, induction melting furnace, mould heating furnace, mould cooling container, heat isolation shield arranged between mould heating furnace and mould cooling container and mould suspension system. Mould heating furnace top zone comprises two electric heaters connected in parallel and equipped with separate power supplies. Vacuum chamber front end cover is mounted at monorail to displace perpendicular to the device lengthwise axis. Heat isolation shield is composed of at least two segments with individual drives and guides. Mould suspension system comprises mould support to prevent its deformation and destruction. Bottom zone heater height makes 1/3-1/4 of top zone heater height. Induction melting furnaces comprises crucible with capacity approximating to 60 kg.
EFFECT: higher quality of large-sized castings.
9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении крупногабаритных отливок с направленной и монокристаллической структурой, в частности лопаток ГТД и ГТУ, створок реактивного сопла с управляемым вектором тяги, элементов камер сгорания, дисковых заготовок для последующей изотермической штамповки и других деталей ответственного назначения.The invention relates to foundry and can be used to obtain large-sized castings with directional and single-crystal structure, in particular GTE and GTU blades, jet nozzle flaps with a controlled thrust vector, combustion chamber elements, disk blanks for subsequent isothermal stamping and other critical parts.

Известны устройства для направленной кристаллизации, включающие вакуумную камеру, внутри которой размещена зона нагрева керамических форм, система экранов, водоохлаждаемый, преимущественно медный, кристаллизатор, на который установлена и закреплена керамическая форма с открытой донной частью, индукционная плавильная печь, система термопар для автоматического контроля и поддержания температуры в зоне нагрева и охлаждения (патенты США №№3680625, 4412577; ЕР №0127552 А1, Великобритании №1303038).Known devices for directional crystallization, including a vacuum chamber, inside which there is a heating zone of ceramic molds, a screen system, a water-cooled, mainly copper, mold, on which a ceramic mold with an open bottom part is mounted and fixed, an induction melting furnace, a thermocouple system for automatic control and maintaining the temperature in the heating and cooling zone (US patents Nos. 3680625, 4412577; EP No. 0127552 A1, Great Britain No. 1303038).

Недостатком таких устройств является сложность крепления крупногабаритной формы с открытой донной частью непосредственно на холодильник, низкий выход годного при литье из-за недогрева нижних слоев керамической формы.The disadvantage of such devices is the difficulty of fastening a large-sized mold with an open bottom directly to the refrigerator, low yield during casting due to underheating of the lower layers of the ceramic mold.

Известно устройство для направленной кристаллизации, в котором внутри вакуумной камеры размещена зона нагрева керамических форм, и зона охлаждения, которая выполнена в виде емкости с расплавом легкоплавкого материала. Керамическую форму после заливки расплава погружают в охлаждающую емкость с жидкометаллическим кристаллизатором через теплоизолирующий насыпной экран на поверхности охладителя (патенты США №№3763926, 3915761, патенты РФ №№2010672, 2146184)A device for directional crystallization is known, in which a heating zone of ceramic forms is placed inside a vacuum chamber, and a cooling zone, which is made in the form of a container with a melt of low-melting material. After pouring the melt, the ceramic mold is immersed in a cooling container with a liquid metal crystallizer through a heat-insulating bulk screen on the surface of the cooler (US patents Nos. 3763926, 3915761, RF patents Nos. 2010672, 2146184)

Недостатком такого устройства является недолговечность жидкометаллического кристаллизатора с насыпным экраном, его неэкономичность и то, что конструкция устройства не обеспечивает получение крупногабаритных отливок с совершенной направленной и монокристаллической структурой по всей высоте из-за небольших размеров жидкометаллического кристаллизатора.The disadvantage of this device is the fragility of the liquid metal crystallizer with a bulk screen, its inefficiency and the fact that the device design does not provide large castings with perfect directional and single crystal structure over the entire height due to the small size of the liquid metal crystallizer.

Известно устройство для направленной кристаллизации, в котором имеется зона нагрева керамических форм, зона охлаждения, керамическая форма, расположенная на плите с отливкой, снабжена двумя приводами вертикального перемещения, расположенными сверху и снизу вакуумной камеры (статья Singer R.F. "Advanced Materials and Processes for Land-Based Gas Turbines" 1994).A device for directional crystallization is known, in which there is a heating zone for ceramic molds, a cooling zone, a ceramic mold located on a casting plate equipped with two vertical displacement drives located above and below the vacuum chamber (Singer RF "Advanced Materials and Processes for Land- Based Gas Turbines "1994).

Недостатком устройства является наличие двух приводов, что существенно увеличивает размер установки, усложняет обслуживание и эксплуатацию установки, снижает надежность ее работы.The disadvantage of this device is the presence of two drives, which significantly increases the size of the installation, complicates the maintenance and operation of the installation, reduces the reliability of its operation.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому и принятому за прототип является устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее вакуумную камеру с торцевыми откатными крышками, загрузочную шлюзовую камеру, направляющие, смонтированные в вакуумной и шлюзовой камерах, с размещенными на них каретками с подвесками для закрепления литейных форм, имеющими механизмы горизонтального и вертикального перемещения литейных форм, расположенные в вакуумной камере печь подогрева литейных форм, содержащую кожух, поворотную торцевую стенку, нагреватели верхней и нижней зон, теплозащитные стенки, отражающий экран, расположенный между кожухом и теплозащитными стенками, при этом нагреватель нижней зоны снабжен перемычкой П-образной формы, плавильно-заливочную печь для расплавления металла, емкость для жидкометаллического охладителя с подъемным механизмом, теплоизоляционный экран, расположенный на нижней поверхности печи подогрева форм (патент РФ №2267380).The closest in technical essence to the proposed and adopted as a prototype is a device for producing castings with directional and single-crystal structure, containing a vacuum chamber with end sliding covers, loading lock chamber, guides mounted in vacuum and lock chambers, with carriages with suspensions placed on them for fixing casting molds with horizontal and vertical movement mechanisms of casting molds located in a vacuum chamber m, containing a casing, a rotatable end wall, heaters of the upper and lower zones, heat-shielding walls, a reflective screen located between the casing and heat-shielding walls, while the heater of the lower zone is equipped with a U-shaped jumper, a melting and casting furnace for metal melting, a container for liquid metal cooler with a lifting mechanism, a heat-insulating screen located on the lower surface of the mold heating furnace (RF patent No. 2267380).

Недостатками прототипа являются малый размер отливаемых деталей по высоте (до 200 мм) и недостаточный вес, что не позволяет получать крупногабаритные лопатки стационарных газотурбинных установок, створки и проставки реактивного сопла, дисковые заготовки весом до 40 кг.The disadvantages of the prototype are the small size of the molded parts in height (up to 200 mm) and insufficient weight, which does not allow to obtain large-sized blades of stationary gas turbine plants, shutters and spacers of the jet nozzle, disk blanks weighing up to 40 kg.

Технической задачей изобретения является создание устройства для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой из никелевых жаропрочных сплавов, обеспечивающего получение отливок большого размера и веса.An object of the invention is to provide a device for producing castings with directional and single-crystal structure from heat-resistant nickel alloys, which provides castings of large size and weight.

Для решения технической задачи предлагается устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных форм, включающую нагреватели верхней и нижней зон, при этом нагреватель нижней зоны содержит П-образную перемычку, емкость для охлаждения форм и теплоизоляционный экран, расположенный между печью подогрева литейных форм и емкостью для охлаждения форм, систему подвески форм с механизмом ее перемещения, отличающееся тем, что верхняя зона печи подогрева литейных форм содержит два нагревателя, имеющих раздельные источники питания и включенные параллельно, а передняя торцевая крышка вакуумной камеры снабжена монорельсом, обеспечивающим перемещение крышки в направлении перпендикулярном продольной оси установки, теплоизоляционный экран выполнен, по крайней мере, из двух сегментов с индивидуальными приводами перемещения и направляющими, система подвески форм дополнительно содержит приспособление для размещения литейной формы, препятствующее ее деформации и разрушению.To solve the technical problem, a device is proposed for producing castings with directional and single-crystal structure, containing a vacuum chamber with end caps, an induction melting furnace, a mold heating furnace, including heaters of the upper and lower zones, while the heater of the lower zone contains a U-shaped jumper, capacity for cooling molds and a heat-insulating screen located between the furnace for heating casting molds and a container for cooling molds, a suspension system for molds with a mechanism for moving it, excellent In that the upper zone of the mold heating furnace contains two heaters having separate power sources and connected in parallel, and the front end cover of the vacuum chamber is equipped with a monorail that provides movement of the cover in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the installation, the heat-insulating screen is made of at least two segments with individual movement drives and guides, the mold suspension system further comprises a device for placing the mold, which impedes e its deformation and destruction.

Высота нагревателя нижней зоны составляет 1/3-1/4 от высоты нагревателя верхней зоны.The height of the lower zone heater is 1 / 3-1 / 4 of the height of the upper zone heater.

Индукционная плавильная печь снабжена тиглем емкостью до 60 кг.The induction melting furnace is equipped with a crucible with a capacity of up to 60 kg.

Теплоизоляционный экран содержит преимущественно 4 сегмента.The heat-insulating screen contains mainly 4 segments.

Емкость для охлаждения форм выполнена в виде катушки из медной водоохлаждаемой трубки, размещенной на поддоне, емкость которого равна или превышает емкость плавильного тигля.The capacity for cooling the molds is made in the form of a coil of a copper water-cooled tube placed on a pallet, the capacity of which is equal to or greater than the capacity of the melting crucible.

Емкость для охлаждения форм выполнена в виде водоохлаждаемой кольцевой емкости.The tank for cooling molds is made in the form of a water-cooled annular tank.

Поддон выполнен из графита или керамики, не взаимодействующих с расплавленным металлом.The tray is made of graphite or ceramic, not interacting with molten metal.

Емкость для охлаждения форм содержит жидкометаллический кристаллизатор и дополнительно снабжена автономным нагревателем.The container for cooling molds contains a liquid metal crystallizer and is additionally equipped with an autonomous heater.

На системе подвески форм размещен телескопический металлический защитный экран.A telescopic metal shield is placed on the mold suspension system.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами:The essence of the invention is illustrated by the following drawings:

На фиг.1 показана схема устройства для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, в котором емкость для охлаждения форм содержит жидкометаллический кристаллизатор и дополнительно снабжена автономным нагревателем.Figure 1 shows a diagram of a device for producing castings with directional and single-crystal structure, in which the mold cooling tank contains a liquid metal crystallizer and is additionally equipped with an autonomous heater.

На фиг.2 представлен общий вид устройства для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой.Figure 2 presents a General view of a device for producing castings with directional and single-crystal structure.

На фиг.3а показана схема устройства для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, в котором емкость для охлаждения форм выполнена в виде катушки из медной водоохлаждаемой трубки, размещенной на поддоне.On figa shows a diagram of a device for producing castings with directional and single-crystal structure, in which the capacity for cooling the molds is made in the form of a coil of a copper water-cooled tube placed on a pallet.

На фиг.3б показана схема устройства для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, в котором емкость для охлаждения форм выполнена в виде водоохлаждаемой кольцевой емкости.On figb shows a diagram of a device for producing castings with directional and single-crystal structure, in which the tank for cooling the molds is made in the form of a water-cooled annular tank.

На фиг.4 показаны варианты приспособлений для размещения крупногабаритной литейной формы при литье с направленной структурой (а), с монокристаллической структурой (б).Figure 4 shows the options for fixtures for placing a large mold in casting with directional structure (a), with a single-crystal structure (b).

Предлагаемое устройство содержит вакуумную камеру 1, печь подогрева форм 2, индукционную плавильную печь 3, снабженную тиглем, емкость для охлаждения форм 4, теплоизоляционный экран 5, нагреватели 6 верхней зоны, нагреватель 7 нижней зоны печи подогрева форм, передняя торцевая крышка 8 вакуумной камеры, монорельс 9 для передней крышки камеры, система подвески форм 10, приспособление 11 системы подвески для размещения литейной формы; механизм 12 для загрузки форм и выгрузки отливок, литейная форма 13, подъемный механизм с гидравлическим приводом 14, заливочная воронка 15, привод вертикального перемещения формы с расплавом из зоны нагрева в зону охлаждения 16, телескопический экран 17, автономный нагреватель для плавления жидкометаллического охладителя 18, индивидуальный привод перемещения 19 теплоизоляционного экрана с направляющими 20, поддон емкости для охлаждения 21.The proposed device contains a vacuum chamber 1, a heating furnace of forms 2, an induction melting furnace 3 provided with a crucible, a container for cooling forms 4, a heat-insulating screen 5, heaters 6 of the upper zone, a heater 7 of the lower zone of the heating furnace, front end cover 8 of the vacuum chamber, monorail 9 for the front cover of the chamber, suspension system of molds 10, adaptation 11 of the suspension system to accommodate the mold; a mechanism 12 for loading molds and unloading castings, a casting mold 13, a lifting mechanism with a hydraulic drive 14, a casting funnel 15, a drive for vertical movement of the mold with the melt from the heating zone to the cooling zone 16, a telescopic screen 17, an autonomous heater for melting the liquid metal cooler 18, individual displacement drive 19 of the heat-insulating screen with guides 20, the pan of the cooling tank 21.

В предлагаемом устройстве внутри вакуумной камеры 1 установлена печь подогрева форм 2 с двумя нагревателями 6 верхней зоны из углерод-углеродного композиционного материала. Каждый из нагревателей выполнен в виде двух параллельных пластин, расположенных друг под другом, имеющих раздельные источники питания и включенные параллельно для управления температурой каждого нагревателя с целью обеспечения равномерности температурного поля по высоте. С целью повышения градиента температур на фронте кристаллизации сплава теплоизоляционный экран 5 из композиционного материала выполнен по крайней мере из двух сегментов, каждый из которых снабжен индивидуальным приводом 19 с дополнительными направляющими 20, позволяющими раздвигаться в горизонтальной плоскости автоматически. Устройство дополнительно снабжено механизмом 12 для загрузки форм и выгрузки отливок, и смонтированным в верхней части вакуумной камеры перпендикулярно вертикальной оси.In the proposed device, inside the vacuum chamber 1, a heating furnace of forms 2 is installed with two heaters 6 of the upper zone of carbon-carbon composite material. Each of the heaters is made in the form of two parallel plates located one below the other, having separate power sources and connected in parallel to control the temperature of each heater in order to ensure uniformity of the temperature field in height. In order to increase the temperature gradient at the crystallization front of the alloy, the heat-insulating screen 5 made of composite material is made of at least two segments, each of which is equipped with an individual drive 19 with additional guides 20 that allow automatic sliding in the horizontal plane. The device is additionally equipped with a mechanism 12 for loading molds and unloading castings, and mounted in the upper part of the vacuum chamber perpendicular to the vertical axis.

Система подвески литейных форм 10 представляет собой систему вертикальных тяг, на которые снизу дополнительно закреплено приспособление 11, выполненное их молибденовых прутков и графитовых перемычек для размещения крупногабаритной литейной формы и воспринимающее механические нагрузки от веса заливаемого расплава и формы, препятствующее ее деформации и разрушению, а так же не влияющее на зарождение и рост монокристаллической структуры отливки.The suspension system of molds 10 is a system of vertical rods, on which a fixture 11 is additionally fixed from below, made of molybdenum rods and graphite jumpers to accommodate a large-sized casting mold and perceiving mechanical loads from the weight of the molten melt and the mold, which prevents its deformation and destruction, and but it does not affect the nucleation and growth of the single-crystal structure of the casting.

Передняя торцевая крышка 8 вакуумной камеры снабжена монорельсом 9 для перемещения ее в перпендикулярном направлении для удобства эксплуатации.The front end cover 8 of the vacuum chamber is equipped with a monorail 9 for moving it in the perpendicular direction for ease of operation.

Нагреватель нижней зоны 7 выполнен из графита с П-образной передней перемычкой. Высота его составляет 1/3-1/4 высоты нагревателя верхней зоны для регулирования температуры литейной формы в нижней зоне.The heater of the lower zone 7 is made of graphite with a U-shaped front jumper. Its height is 1 / 3-1 / 4 of the height of the heater of the upper zone to control the temperature of the mold in the lower zone.

Индукционная плавильная печь 3 для плавки жаропрочного сплава, расположенная внутри вакуумной камеры над печью подогрева форм, содержит тигель емкостью до 60 кг для получения крупногабаритных отливок. Под печью подогрева форм установлена емкость для охлаждения форм 4. Емкость для охлаждения форм может быть выполнена в виде катушки из медной водоохлаждаемой трубки (фиг.3а), либо в виде водоохлаждаемой кольцевой емкости (фиг.3б), размещенной на поддоне 21 из графита или керамики, емкость которого равна или превышает емкость плавильного тигля. Емкость для охлаждения форм 4 может содержать легкоплавкий жидкометаллический охладитель, для расплавления которого она дополнительно снабжена автономным нагревателем 18. Емкость для охлаждения форм 4 может менять свое положение относительно теплоизоляционного экрана 5 с помощью подъемного механизма 14.An induction melting furnace 3 for melting a heat-resistant alloy, located inside the vacuum chamber above the mold heating furnace, contains a crucible with a capacity of up to 60 kg to obtain large castings. A container for cooling the molds is installed under the mold heating furnace. 4. A mold cooling tank can be made in the form of a coil from a copper water-cooled tube (Fig. 3a), or in the form of a water-cooled annular tank (Fig. 3b) placed on a pallet 21 made of graphite or ceramics whose capacity is equal to or greater than the capacity of the melting crucible. The tank for cooling molds 4 may contain a low-melting liquid metal cooler, for melting of which it is additionally equipped with an autonomous heater 18. The tank for cooling molds 4 can change its position relative to the heat-insulating screen 5 using a lifting mechanism 14.

Телескопический экран 17 выполнен из металлического тонкого листа и предназначен для предотвращения образования конденсата металлических паров на поверхности вертикального штока механизма перемещения форм 16.The telescopic screen 17 is made of a thin metal sheet and is designed to prevent the formation of condensation of metal vapors on the surface of the vertical rod of the mold movement mechanism 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Перед началом процесса передняя торцевая крышка 8 вакуумной камеры 1 открывается путем смещения ее в боковом направлении по монорельсу 9. Крупногабаритная литейная форма 13 помещается в приспособление для размещения литейной формы 11, соединяется с системой подвески 10. С помощью внешнего грузоподъемного устройства (на схеме не показано) форма с подвеской закрепляется в механизме 12 для загрузки форм и выгрузки отливок и перемещается в печь подогрева форм 2. Выбирается требуемое по технологии местоположение формы относительно нагревателей. Теплоизоляционный экран 5 устанавливается в сомкнутое по осевой линии печи положение с помощью индивидуального привода перемещения 19. В плавильный тигель индукционной печи 3 помещают шихтовую заготовку жаропрочного сплава требуемого веса. Устанавливается заливочная воронка 15 для заполнения формы расплавом. Передняя торцевая крышка 8 вакуумной камеры закрывается и создается вакуум 1·10-3 мм рт. ст. Включаются два нагревателя верхней зоны 6 и нагреватель нижней зоны 7. Если устройство оснащено емкостью для охлаждения форм 4 с легкоплавким жидкометаллическим охладителем, то для его расплавления включается автономный нагреватель 18. Литейная форма 13 постепенно нагревается и при достижении заданной температуры на форме, включается индукционная печь 3, в тигле которой жаропрочный сплав расплавляется и заливается при заданной температуре в нагретую керамическую форму. С помощью привода вертикального перемещения 16 литейная форма 13 с приспособлением для размещения литейной формы 11 системы подвески 10 с заданной скоростью опускается из зоны нагрева в емкость для охлаждения форм 4 через теплоизоляционный экран 5, створки которого расходятся в горизонтальной плоскости автоматически с помощью индивидуального привода перемещения 19 и направляющих 20 в зависимости от поперечного сечения проходящей через него формы. После опускания формы 13 с отливкой на всю высоту, нагреватели 6 и 7 выключаются, и при снижении температуры до 900…1000°C форму 13 с отливкой через полностью раскрывшийся экран 5 поднимается в исходное положение, где она охлаждается до температуры 250…300°C. Устройство разгерметизируется, открывается передняя торцевая крышка 8 вакуумной камеры 1 и форму 13 с отливкой из установки извлекается с помощью механизма для загрузки форм и выгрузки отливок 12 и внешнего грузоподъемного устройства. Далее процесс повторяется с другой формой.Before the start of the process, the front end cover 8 of the vacuum chamber 1 is opened by moving it laterally along the monorail 9. The large mold 13 is placed in the device for placing the mold 11, connected to the suspension system 10. Using an external lifting device (not shown in the diagram ) the mold with the suspension is fixed in the mechanism 12 for loading the molds and unloading the castings and moves to the mold heating furnace 2. The location of the mold required by the technology relative to the heaters is selected. The heat-insulating screen 5 is installed in a position closed along the furnace centerline by means of an individual displacement drive 19. A charge billet of a heat-resistant alloy of the required weight is placed in the melting crucible of the induction furnace 3. A casting funnel 15 is installed to fill the mold with the melt. The front end cover 8 of the vacuum chamber is closed and a vacuum of 1 · 10 -3 mm RT is created. Art. Two heaters of the upper zone 6 and the heater of the lower zone 7 are turned on. If the device is equipped with a tank for cooling molds 4 with a low-melting liquid metal cooler, an autonomous heater 18 is turned on to melt it. The mold 13 is gradually heated and, when the set temperature on the mold is reached, the induction furnace is turned on 3, in the crucible of which the heat-resistant alloy is melted and poured at a given temperature into a heated ceramic mold. Using a vertical displacement drive 16, the mold 13 with a device for placing the mold 11 of the suspension system 10 is lowered from the heating zone to the mold cooling tank 4 with a predetermined speed through the heat-insulating screen 5, whose wings diverge in the horizontal plane automatically using an individual displacement drive 19 and guides 20, depending on the cross section of the shape passing through it. After lowering the mold 13 with casting to the full height, the heaters 6 and 7 turn off, and when the temperature drops to 900 ... 1000 ° C, mold 13 with the cast through the fully opened screen 5 rises to its original position, where it is cooled to a temperature of 250 ... 300 ° C . The device is depressurized, the front end cover 8 of the vacuum chamber 1 is opened, and the mold 13 with the casting from the installation is removed using the mechanism for loading the molds and unloading the castings 12 and an external lifting device. Next, the process is repeated with a different form.

Предложенная конструкция устройства обеспечивает возможность получения крупногабаритных отливок размером до 1 м и весом до 60 кг (лопатки стационарных ГТУ, створки и проставки реактивного сопла, дисковые заготовки) с направленной и монокристаллической структурой.The proposed device design makes it possible to obtain large-sized castings up to 1 m in size and weighing up to 60 kg (stationary GTU blades, jet nozzle flaps and spacers, disk blanks) with directional and single-crystal structure.

Наличие двух нагревателей в верхней зоне печи подогрева форм, теплоизоляционного экрана, состоящего из нескольких сегментов с индивидуальными приводами и специального приспособления для размещения крупногабаритной литейной формы, препятствующего ее деформации и разрушению, позволяет повысить градиент температур на фронте кристаллизации жаропрочных сплавов и получить крупногабаритные отливки высокого металлургического качества.The presence of two heaters in the upper zone of the mold heating furnace, a heat-insulating screen, consisting of several segments with individual drives and a special device for placing a large casting mold that prevents its deformation and destruction, allows to increase the temperature gradient at the crystallization front of heat-resistant alloys and to obtain large-size castings of high metallurgical quality.

Устройство не предусматривает наличия шлюзовой камеры, механизмов горизонтального перемещения форм и отливок, технологического затвора, что существенно упрощает его конструкцию, повышает надежность работы и снижает эксплуатационные расходы.The device does not provide for a lock chamber, mechanisms for horizontal movement of molds and castings, a technological shutter, which greatly simplifies its design, increases reliability and reduces operating costs.

Claims (9)

1. Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее вакуумную камеру с торцевыми крышками, печь подогрева литейных форм, включающую нагреватели верхней и нижней зон, при этом нагреватель нижней зоны содержит П-образную перемычку, индукционную плавильную печь, емкость для охлаждения форм и теплоизоляционный экран, расположенный между печью подогрева литейных форм и емкостью для охлаждения форм, систему подвески форм с механизмом ее перемещения, отличающееся тем, что верхняя зона печи подогрева литейных форм содержит два нагревателя, имеющих раздельные источники питания и включенные параллельно, а передняя торцевая крышка вакуумной камеры установлена на монорельсе с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси установки, причем теплоизоляционный экран выполнен, по крайней мере, из двух сегментов с индивидуальными приводами перемещения и направляющими, а система подвески форм дополнительно содержит приспособление для размещения литейной формы, препятствующее ее деформации и разрушению.1. A device for producing castings with directional and single-crystal structure, containing a vacuum chamber with end caps, a mold heating furnace including heaters of the upper and lower zones, while the lower zone heater contains a U-shaped jumper, an induction melting furnace, a mold cooling tank and a heat-insulating screen located between the mold heating furnace and a mold cooling tank, a mold suspension system with a mechanism for moving it, characterized in that the upper zone of the furnace is heated the mold contains two heaters having separate power supplies and connected in parallel, and the front end cover of the vacuum chamber is mounted on the monorail with the ability to move in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the installation, and the heat-insulating screen is made of at least two segments with individual movement drives and guides, and the mold suspension system further comprises a device for accommodating the mold, preventing its deformation and destruction. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что высота нагревателя нижней зоны составляет 1/3-1/4 от высоты нагревателя верхней зоны.2. The device according to claim 1, characterized in that the height of the heater of the lower zone is 1 / 3-1 / 4 of the height of the heater of the upper zone. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индукционная плавильная печь снабжена тиглем емкостью до 60 кг.3. The device according to claim 1, characterized in that the induction melting furnace is equipped with a crucible with a capacity of up to 60 kg. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоизоляционный экран содержит преимущественно 4 сегмента.4. The device according to claim 1, characterized in that the heat-insulating screen contains mainly 4 segments. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для охлаждения форм выполнена в виде катушки из медной водоохлаждаемой трубки, размещенной на поддоне, емкость которого равна или превышает емкость плавильного тигля.5. The device according to claim 1, characterized in that the capacity for cooling the molds is made in the form of a coil of a copper water-cooled tube placed on a pallet, the capacity of which is equal to or greater than the capacity of the melting crucible. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что емкость для охлаждения форм выполнена в виде водоохлаждаемой кольцевой емкости.6. The device according to claim 5, characterized in that the capacity for cooling the molds is made in the form of a water-cooled annular tank. 7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что поддон выполнен из графита или керамики, не взаимодействующих с расплавленным металлом.7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the tray is made of graphite or ceramic, not interacting with molten metal. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для охлаждения форм содержит жидкометаллический кристаллизатор и дополнительно снабжена автономным нагревателем.8. The device according to claim 1, characterized in that the container for cooling molds contains a liquid metal crystallizer and is additionally equipped with an autonomous heater. 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на системе подвески форм размещен телескопический металлический защитный экран. 9. The device according to claim 1, characterized in that a telescopic metal shield is placed on the mold suspension system.
RU2012128944/02A 2012-07-10 2012-07-10 Device to produce castings with directed and monocrystalline structure RU2492026C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012128944/02A RU2492026C1 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012128944/02A RU2492026C1 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2492026C1 true RU2492026C1 (en) 2013-09-10

Family

ID=49164819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012128944/02A RU2492026C1 (en) 2012-07-10 2012-07-10 Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2492026C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103394674A (en) * 2013-07-24 2013-11-20 西安工程大学 Vacuum induction furnace for casting thin-wall castings and method of casting thin-wall titanium alloy castings
RU2545979C1 (en) * 2013-10-16 2015-04-10 Рустам Фаритович Мамлеев Device to produce castings by directed crystallisation
RU2597491C2 (en) * 2015-01-19 2016-09-10 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure
RU2744601C2 (en) * 2016-06-27 2021-03-11 Сафран Cooling furnace for directional solidification and cooling method using such furnace
CN115198357A (en) * 2022-07-19 2022-10-18 河南国玺超纯新材料股份有限公司 Preparation method of single crystal copper
RU2811550C1 (en) * 2023-07-05 2024-01-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Method for producing ingots using vacuum-arc remelting

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1374563A1 (en) * 1986-07-09 1995-07-20 А.С. Шалимов Plant for making castings by oriented crystallization
EP1110645A2 (en) * 1999-12-21 2001-06-27 General Electric Company Liquid metal bath furnace and casting method
US6354360B1 (en) * 1998-09-22 2002-03-12 Ulrich Betz Device for directional solidification of a fused metal which has been poured into a moulding shell and a process for this purpose
RU2267380C1 (en) * 2004-05-24 2006-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure
RU2297583C2 (en) * 2005-05-20 2007-04-20 Открытое акционерное общество "Электромеханика" Vacuum induction plant

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1374563A1 (en) * 1986-07-09 1995-07-20 А.С. Шалимов Plant for making castings by oriented crystallization
US6354360B1 (en) * 1998-09-22 2002-03-12 Ulrich Betz Device for directional solidification of a fused metal which has been poured into a moulding shell and a process for this purpose
EP1110645A2 (en) * 1999-12-21 2001-06-27 General Electric Company Liquid metal bath furnace and casting method
RU2267380C1 (en) * 2004-05-24 2006-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure
RU2297583C2 (en) * 2005-05-20 2007-04-20 Открытое акционерное общество "Электромеханика" Vacuum induction plant

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103394674A (en) * 2013-07-24 2013-11-20 西安工程大学 Vacuum induction furnace for casting thin-wall castings and method of casting thin-wall titanium alloy castings
CN103394674B (en) * 2013-07-24 2016-01-13 西安工程大学 The method of casting thin foundry goods vaccum sensitive stove and casting thin-wall titanium alloy foundry goods
RU2545979C1 (en) * 2013-10-16 2015-04-10 Рустам Фаритович Мамлеев Device to produce castings by directed crystallisation
RU2597491C2 (en) * 2015-01-19 2016-09-10 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure
RU2744601C2 (en) * 2016-06-27 2021-03-11 Сафран Cooling furnace for directional solidification and cooling method using such furnace
CN115198357A (en) * 2022-07-19 2022-10-18 河南国玺超纯新材料股份有限公司 Preparation method of single crystal copper
RU2811550C1 (en) * 2023-07-05 2024-01-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Method for producing ingots using vacuum-arc remelting

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2492026C1 (en) Device to produce castings with directed and monocrystalline structure
JP5344919B2 (en) Apparatus and method for crystal growth
US3620289A (en) Method for casting directionally solified articles
KR102184571B1 (en) Directional solidification system and method
US6308767B1 (en) Liquid metal bath furnace and casting method
EP1375034A2 (en) Method and apparatus for directional solidification of a metal melt
US6896030B2 (en) Directional solidification method and apparatus
JP2003501272A (en) Directional solidification method and apparatus
US20150086464A1 (en) Method of producing monocrystalline silicon
US4819709A (en) Heat shield for a casting furnace
US4202400A (en) Directional solidification furnace
RU2663025C1 (en) Vacuum induction melting and casting unit
RU2267380C1 (en) Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure
JPH0525591B2 (en)
RU2545979C1 (en) Device to produce castings by directed crystallisation
RU2398653C1 (en) Device to produce casts with directed monocrystalline structure
CN115135433A (en) Method and device for the directional crystallization of cast parts having a directional or monocrystalline structure
US6206081B1 (en) Withdrawal elevator mechanism for withdrawal furnace with a center cooling spool to produce DS/SC turbine airfoils
CN113714490B (en) Directional solidification device and method
US6523599B1 (en) Casting furnace with centrally located heating element for producing directionally solidified castings
RU2597491C2 (en) Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure
RU2814835C2 (en) Vacuum installation for casting blade castings with directional and monocrystalline structure
RU2754215C1 (en) Device for producing large-sized castings with directional and single-crystal structure
US3451467A (en) Centrifugal casting apparatus
CN105463565A (en) Quartz glass melting furnace