RU2597491C2 - Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure - Google Patents

Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure Download PDF

Info

Publication number
RU2597491C2
RU2597491C2 RU2015101318/02A RU2015101318A RU2597491C2 RU 2597491 C2 RU2597491 C2 RU 2597491C2 RU 2015101318/02 A RU2015101318/02 A RU 2015101318/02A RU 2015101318 A RU2015101318 A RU 2015101318A RU 2597491 C2 RU2597491 C2 RU 2597491C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ceramic
shells
shell
heat
screen
Prior art date
Application number
RU2015101318/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015101318A (en
Inventor
Пётр Николаевич Зорин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют")
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 Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют")
Priority to RU2015101318/02A priority Critical patent/RU2597491C2/en
Publication of RU2015101318A publication Critical patent/RU2015101318A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2597491C2 publication Critical patent/RU2597491C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and can be used for casting with monocrystalline and directed structure from heat-resistant nickel alloys. Device comprises transfer chamber, vacuum chamber, furnace heating of ceramic shells, located in a vacuum chamber and containing heat-insulating walls 23, top heater, bottom heater 27, bottom screen, separating zones of cooling and heating, top screen 22 and suspension system for movement of ceramic shells. Ceramic shell contains located in one row forms 1 of the cast details with starting and profitable parts, which form a channel with a nozzle for pouring of the melt. At the ends of the channel are located brackets 4 embracing suspensions 10. Under the furnace the refrigerator 29 is placed. Shells is installed on crossbar 9 with suspensions 10. Melt through the funnel 21 and manifold 15 is poured into molds shells and shells are moved into cooling zone through openings of the bottom screen and between zigzags of coil of bottom heater. Increase in quantity of details molded in one process cycle, increase of accuracy of geometry of casts and quality of their surface is provided.
EFFECT: increase in a efficiency of casting alloy is reached.
3 cl, 9 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов, например деталей горячего тракта газотурбинных двигателей (ГТД), в частности рабочих лопаток, створок сопла, а также для получения монокристаллических заготовок из сплава Ni-W для изготовления затравок, образцов для испытания сплавов на прочность.The invention relates to foundry and can be used for casting castings with a single-crystal and directional structure from heat-resistant nickel alloys, for example, parts of a hot tract of gas turbine engines (GTE), in particular rotor blades, nozzle flaps, as well as for producing single-crystal blanks from Ni- alloy W for the manufacture of seeds, samples for testing alloys for strength.

Известно устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее зону нагрева с нагревателем, зону охлаждения с подвижным и неподвижным водоохлаждаемыми холодильниками, теплоизолирующий экран, разделяющий зону нагрева и зону охлаждения, причем неподвижный холодильник и экран выполнены с соосными отверстиями, неподвижный холодильник установлен под экраном, при этом при отливке заготовок керамическую оболочку, состоящую из нескольких форм, устанавливают на подвижный холодильник, и заполненные расплавом формы перемещают из зоны нагрева в зону охлаждения через отверстия в экране и отверстия в неподвижном холодильнике (патент РФ №2258578, Кл. B22D 27/04, опубл. 20.08.2005).A device is known for producing castings with directional and single-crystal structure, comprising a heating zone with a heater, a cooling zone with movable and stationary water-cooled refrigerators, a heat-insulating screen separating the heating zone and the cooling zone, the stationary refrigerator and the screen being made with coaxial holes, the stationary refrigerator is installed under screen, while casting the blanks, a ceramic shell, consisting of several forms, is installed on a movable refrigerator, and filled with the molds are moved from the heating zone to the cooling zone through holes in the screen and holes in a stationary refrigerator (RF patent No. 2258578, CL. B22D 27/04, publ. 08/20/2005).

Недостатком этого устройства является то, что в исходном положении стартовые участки форм располагаются на подвижном холодильнике и окружены холодными поверхностями неподвижного холодильника. При таких условиях нагреть затравки из сплава Ni-W хотя бы до 1300°C с тем, чтобы передать отливкам заданную монокристаллическую структуру, практически невозможно. Кроме того, из-за наличия неподвижного холодильника с отверстиями задействовать в устройстве шлюзовую камеру проблематично. Поэтому работа устройства отличается низкой производительностью и рассчитано только для получения отливок с направленной структурой.The disadvantage of this device is that in the initial position, the starting sections of the molds are located on a movable refrigerator and are surrounded by the cold surfaces of a stationary refrigerator. Under such conditions, it is practically impossible to heat the Ni-W alloy seeds to at least 1300 ° C in order to transfer the given single-crystal structure to the castings. In addition, due to the presence of a stationary refrigerator with holes, it is problematic to use a lock chamber in the device. Therefore, the operation of the device is characterized by low productivity and is designed only for castings with directional structure.

Также известно устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее вертикальную вакуумную камеру, внутри которой размещена плавильная печь, печь подогрева форм (ППФ) прямоугольной формы в горизонтальном сечении с двумя нагревателями верхней и нижней зоны, механизм перемещения керамической формы, раздвижной экран, разделяющий зону нагрева и зону охлаждения, емкость для кристаллизации отливок с жидкометаллическим охладителем, на поверхности которого расположен тепловой экран, причем формы и размеры верхней части емкости соответствует размерам наружной стенки ППФ, а размеры ее нижней части - размерам внутренней стенки ППФ (Патент РФ №2398653, Кл. B22D 27/04, опубл. 10.09.2010).Also known is a device for producing castings with directional and single-crystal structure, containing a vertical vacuum chamber, inside which there is a melting furnace, a shape heating furnace (PPF) of a rectangular shape in horizontal section with two heaters of the upper and lower zones, a ceramic mold moving mechanism, a sliding screen, separating the heating zone and the cooling zone, a container for crystallization of castings with a liquid metal cooler, on the surface of which there is a heat shield, moreover, shapes and sizes measures the top of the container corresponds to the dimensions of the outer wall of the PPF and the dimensions of its lower part - the dimensions of the inner wall PPF (RF Patent №2398653, Cl B22D 27/04, published on 10.09.2010..).

Недостатки данного устройства следующие.The disadvantages of this device are as follows.

В процессе кристаллизации раздвижной экран может экранировать только те формы отливаемых деталей, которые расположены в плоскости симметрии ППФ, поэтому количество деталей, отливаемых за один технологический цикл, ограничено длиной ППФ. Кроме того, раздвижной экран требует обеспечение больших зазоров с нагревателем нижней зоны и тепловым экраном, что увеличивает расстояние между зонами нагрева и охлаждения и ухудшает качество отливок.During the crystallization process, the sliding screen can only shield the shapes of the cast parts that are located in the plane of symmetry of the PPF, so the number of parts cast in one technological cycle is limited by the length of the PPF. In addition, the sliding screen requires providing large gaps with the lower zone heater and the heat shield, which increases the distance between the heating and cooling zones and affects the quality of the castings.

Большая часть боковой поверхности емкости с жидкометаллическим охладителем окружена нагревательными элементами. Несмотря на то, что нагревательные элементы ускоряют расплавление охладителя, при кристаллизации они экранируют емкость и препятствуют лучистому отводу тепла от нее, что может привести к недопустимому росту температуры охладителя, снижению температурного градиента и ухудшению структуры отливок.Most of the side surface of the tank with liquid metal cooler is surrounded by heating elements. Despite the fact that the heating elements accelerate the melting of the cooler, during crystallization they shield the tank and prevent radiant heat removal from it, which can lead to an unacceptable increase in the temperature of the cooler, a decrease in the temperature gradient and deterioration of the structure of castings.

Наиболее близким к заявляемому (прототип) устройству является устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее размещенную внутри вакуумной камеры печь нагрева керамических оболочек с теплоизолированными стенками, внутри печи нагрева керамических оболочек вдоль ее боковых стенок расположены верхний нагреватель в виде двух параллельных пластин из композиционного материла и нижний нагреватель с передней П-образной перемычкой, при этом сверху печь нагрева керамических оболочек закрыта крышкой с пазом для прохода подвесок и воронки, под печью нагрева керамических оболочек расположена на подъемном водоохлаждаемом столе емкость с жидкометаллическим охладителем, между емкостью и теплоизоляционным экраном расположены теплоизоляторы, для перемещения керамических оболочек из зоны нагрева в зону охлаждения в вакуумной камере установлен механизм вертикального перемещения керамических оболочек, при этом литниковые чаши оболочек располагаются на перекладинах, подвешенных на подвесках, а формы отливаемых деталей в ней находятся в подвешенном состоянии (патент РФ №2267380, Кл. B22D 27/04, опубл. 10.01.2006).Closest to the claimed (prototype) device is a device for producing castings with directional and monocrystalline structure, containing an oven for heating ceramic shells with heat-insulated walls placed inside a vacuum chamber, and an upper heater in the form of two parallel plates made of two parallel plates made of ceramic shells along its side walls composite material and a lower heater with a front U-shaped jumper, while the furnace for heating ceramic shells is closed on top with a groove for the passage of suspensions and funnels, under a heating furnace for ceramic shells, a container with a liquid metal cooler is located on a lifting water-cooled table, heat insulators are located between the tank and the heat-insulating screen, for moving ceramic shells from the heating zone to the cooling zone, a vertical ceramic movement mechanism is installed shells, while the sprue bowls of the shells are located on the crossbars suspended on the pendants, and the shapes of cast parts are found in it Xia in limbo (RF patent No. 2267380, Cl. B22D 27/04, publ. 01/10/2006).

К недостаткам прототипа можно отнести значительное расстояние между нижним нагревателем и поверхностью жидкометаллического охладителя - порядка 70…100 мм, обусловленное расположенной выше охладителя кромкой емкости, наличием между ней и нагревателем изоляторов и экрана. В результате чего значительная часть высоты отливок кристаллизуется еще до касания охладителя. Фактически отвод тепла в этом устройстве осуществляется преимущественно за счет теплоизлучения керамических оболочек. При этом поверхность жидкометаллического охладителя, верхний край емкости, теплоизоляторы и нижний экран, окружающие керамические оболочки и принимающие от них лучистый тепловой поток, могут быть нагреты до 700…1200°C. При таком окружении отвод тепла от керамических оболочек, необходимый для получения качественных отливок, не столь значительный, как это принято считать при использовании жидкометаллического кристаллизатора.The disadvantages of the prototype include a significant distance between the lower heater and the surface of the liquid metal cooler - about 70 ... 100 mm, due to the edge of the tank located above the cooler, the presence of insulators and a screen between it and the heater. As a result, a significant part of the height of the castings crystallizes even before the cooler touches. In fact, heat is removed in this device mainly due to the heat radiation of ceramic shells. In this case, the surface of the liquid metal cooler, the upper edge of the tank, heat insulators and the lower screen, surrounding ceramic shells and receiving a radiant heat flux from them, can be heated to 700 ... 1200 ° C. In such an environment, the heat removal from the ceramic shells necessary to obtain high-quality castings is not as significant as is commonly believed when using a liquid metal crystallizer.

При тепловой усадке кристаллизуемой отливки керамическая оболочка слегка растрескивается. Охладитель при этом может проникать в трещины керамической оболочки и вступать в контакт с отливкой с последующим растворением ее поверхностного слоя и образованием на ней дефектов. Поскольку атомы охладителя для жаропрочных сплавов, как правило, являются вредными примесями, за исключением алюминия, то отливки с указанными дефектами утилизации не подлежат. Кроме того, в случае пробоя оболочки расплав стекает в охладитель, растворяется в нем, и образовавшийся сплав не утилизируется.During heat shrinkage of the crystallized casting, the ceramic shell slightly crackes. In this case, the cooler can penetrate the cracks of the ceramic shell and come into contact with the casting, followed by dissolution of its surface layer and the formation of defects on it. Since the cooler atoms for heat-resistant alloys, as a rule, are harmful impurities, with the exception of aluminum, castings with the indicated defects are not to be disposed of. In addition, in the case of breakdown of the shell, the melt flows into the cooler, dissolves in it, and the resulting alloy is not disposed of.

Использование жидкого алюминия в качестве охладителя проблематично из-за его высокой активности. В частности, при использовании чугунной емкости алюминий слегка растворяет ее стенки, особенно вблизи ее верхнего края. При этом на дне ее образуется слой твердого сплава с уменьшением глубины погружения. Глубина уменьшается также и за счет отложения на дне оксидов алюминия, образующихся на его поверхности. Чистка ее от оксидов, как правило, производится в опасных для здоровья условиях - при открытой плавильной камере и при температуре печи нагрева керамических оболочек и алюминия порядка 700…800°C. После 45…55 плавок стенки чугунной ванны на уровне зеркала алюминия утоняются до 5 мм, а глубина погружения керамических оболочек не превышает нескольких сантиметров. Использование же графитовой емкости, наиболее инертной к алюминию, слишком дорого для серийного производства и, кроме того, графит относительно хрупкий материал. Армирование графитовой емкости оболочкой из жаропрочного сплава ослабляет теплоотвод.The use of liquid aluminum as a cooler is problematic due to its high activity. In particular, when using a cast-iron tank, aluminum slightly dissolves its walls, especially near its upper edge. In this case, a hard alloy layer is formed at its bottom with a decrease in the depth of immersion. The depth also decreases due to the deposition at the bottom of aluminum oxides formed on its surface. Its cleaning from oxides, as a rule, is carried out in conditions hazardous to health - with an open melting chamber and at a furnace temperature of heating ceramic shells and aluminum of the order of 700 ... 800 ° C. After 45 ... 55 heats, the walls of the cast-iron bath at the aluminum mirror level are thinned to 5 mm, and the immersion depth of the ceramic shells does not exceed several centimeters. The use of a graphite container, the most inert to aluminum, is too expensive for mass production and, in addition, graphite is a relatively fragile material. Reinforcing graphite capacity with a heat-resistant alloy shell weakens heat dissipation.

Следует также отметить, что в процессе нагрева алюминий может непредсказуемо вскипать в виде поднимающейся вверх алюминиевой пены и выводить из строя печь нагрева керамических оболочек.It should also be noted that during heating, aluminum can unpredictably boil in the form of rising aluminum foam and disable the heating of the ceramic shells.

Подвешивание керамических оболочек вынуждает под литниковой чашей предусматривать несущие элементы-литники с тем, чтобы при погружении заполненных оболочек в алюминий графитовые серьги подвесок не врезались в углеродные теплоизоляторы и не вызвали касания их с алюминием с последующим возникновением вскипания. Это обстоятельство вынуждает увеличивать высоту несущих элементов до 70-80 мм с тем, чтобы в конце погружения гарантировать промежуток между серьгой и изоляторами порядка 2-3 см.Suspension of ceramic shells makes it necessary to provide supporting gates under the sprue bowl so that when immersed filled shells in aluminum, the graphite pendant earrings do not cut into carbon heat insulators and do not cause them to touch aluminum with subsequent boiling. This circumstance forces us to increase the height of the supporting elements up to 70-80 mm so that at the end of the dive we guarantee a gap between the earring and insulators of the order of 2-3 cm.

Литниковый «лес» вместе с чашей, имеющий высоту порядка 120…130 мм, экранирует нижерасположенные формы отливаемых деталей, замедляет достижение теплового равновесия при нагреве и создает условия образования неоднородного теплового поля, возникновения термических напряжений, трещин и пробоя керамических оболочек при заливке. Этому также способствует и взаимное экранирование самих форм лопаток. В зоне охлаждения взаимное экранирование ослабляет лучистый отвод тепла, способствует снижению качества макроструктуры. В связи с этим в устройстве используются керамические оболочки, изготовленные не более чем с двумя рядами форм отливаемых деталей с тем, чтобы хотя бы одна сторона формы была обращена к нагревателю. Это ограничивает степень загруженности печного пространства и количество деталей, отливаемых за один технологический цикл.The gating “forest” together with the bowl, having a height of the order of 120 ... 130 mm, shields the lower forms of the molded parts, slows down the achievement of thermal equilibrium during heating and creates the conditions for the formation of an inhomogeneous thermal field, the occurrence of thermal stresses, cracks and breakdown of ceramic shells during pouring. This also contributes to the mutual shielding of the shapes of the blades. In the cooling zone, mutual shielding weakens the radiant heat dissipation, helps to reduce the quality of the macrostructure. In this regard, the device uses ceramic shells made with no more than two rows of molds of molded parts so that at least one side of the mold faces the heater. This limits the degree of congestion in the furnace space and the number of parts cast in one production cycle.

Известна керамическая оболочка, содержащая литниковую чашу и питатели рабочих полостей, при этом на дне чаши выполнена замкнутая канавка в виде плоской рамы, сообщающейся с питателями и имеющей кольцевую, треугольную или прямоугольную форму, а питатели (литники) под литниковой чашей выполнены в виде U-образных каналов, каждая из которых попарно объединяет входы форм отливаемых деталей (Патент РФ №114282, Кл. B22D 27/04, опубл. 20.03.2012).A ceramic shell is known that contains a sprue bowl and feeders for working cavities, while at the bottom of the bowl a closed groove is made in the form of a flat frame that communicates with the feeders and has an annular, triangular or rectangular shape, and the feeders (sprues) under the sprue bowl are made in the form of U- shaped channels, each of which in pairs combines the inputs of the molds of molded parts (RF Patent No. 114282, CL. B22D 27/04, publ. 20.03.2012).

Несмотря на то, что такое выполнение керамической оболочки несколько уменьшает расход сплава, однако наличие в ней чаши и несущих элементов не позволяет существенно уменьшить расход литейного сплава.Despite the fact that this embodiment of the ceramic shell somewhat reduces the consumption of the alloy, however, the presence of a bowl and supporting elements in it does not significantly reduce the consumption of the cast alloy.

Наиболее близкой к заявляемой керамической оболочке (прототипом) является керамическая оболочка для получения малогабаритных турбинных лопаток методом направленной кристаллизации, содержащая формы отливаемых лопаток, расположенные одна над другой соосно в несколько ярусов, причем формы содержат стартовые полости с затравочными карманами, кроме того оболочка содержит литниковую чашу, систему вертикальных и горизонтальных литниковых каналов с соотношением площадей поперечного сечения 1:(1-2), расположенных между стартовой полостью и чашей (Патент РФ 2302923, Кл. B22D 27/04, опубл. 20.07.2007).Closest to the claimed ceramic shell (prototype) is a ceramic shell for producing small-sized turbine blades by the method of directed crystallization, containing molds of molded blades, arranged one above the other coaxially in several tiers, and the molds contain starting cavities with seed pockets, in addition, the shell contains a sprue bowl , a system of vertical and horizontal sprue channels with a ratio of cross-sectional areas 1: (1-2) located between the starting cavity and h Yours (RF Patent 2302923, Cl. B22D 27/04, publ. 20.07.2007).

Недостатком этой керамической оболочки состоит в том, что вершины «конусов» на верхних ярусах располагаются на замковых частях формы лопатки нижнего яруса; поскольку сплав в вершине «конуса» остывает быстрее, чем в ниже расположенной массивной замковой части, передача структуры от замка к «конусу» происходит не стабильно и, как правило, при низких скоростях кристаллизации, не более 6…8 мм/мин. Поэтому при использовании такой керамической оболочки выход годного по макроструктуре относительно низок и получение мелкодисперсной дендритной структуры для повышения усталостной прочности проблематично. Керамическую оболочку изготавливают не более чем в два яруса, поскольку глубина погружения в жидкий алюминий после каждой плавки уменьшается, поэтому увеличение количества деталей, отливаемых за один технологический цикл, не столь значительно. Вертикальные литники между стартовой полостью и чашей выполнены преимущественно для обеспечения жесткости и прочности керамической оболочки. Поэтому диаметры их каналов составляют не менее 10 мм. Соответственно коэффициент использования литейного сплава относительно низок.The disadvantage of this ceramic shell is that the tops of the "cones" on the upper tiers are located on the castle parts of the shape of the scapula of the lower tier; since the alloy at the top of the “cone” cools faster than in the lower located massive castle part, the transfer of the structure from the castle to the “cone” is not stable and, as a rule, at low crystallization rates, no more than 6 ... 8 mm / min. Therefore, when using such a ceramic shell, the yield on the macrostructure is relatively low and obtaining a finely dispersed dendritic structure to increase fatigue strength is problematic. The ceramic shell is made in no more than two tiers, since the immersion depth in liquid aluminum after each smelting decreases, so the increase in the number of parts cast in one technological cycle is not so significant. Vertical gates between the starting cavity and the bowl are made primarily to provide rigidity and strength of the ceramic shell. Therefore, the diameters of their channels are at least 10 mm. Accordingly, the utilization rate of the cast alloy is relatively low.

Технический результат заявляемого устройства - увеличение количества деталей, отливаемых за один технологический цикл, повышение точности геометрии отливок и качества их поверхности, уменьшение температуры нагрева оболочек и снижение материальных затрат.The technical result of the claimed device is an increase in the number of parts cast in one technological cycle, increasing the accuracy of the geometry of the castings and the quality of their surface, reducing the temperature of heating the shells and reducing material costs.

Технический результат заявленной керамической оболочки - увеличение коэффициента использования литейного сплава.The technical result of the claimed ceramic shell is an increase in the utilization rate of the cast alloy.

Устройство для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов, содержащее шлюзовую камеру, вакуумную камеру, печь нагрева керамических оболочек, расположенную в вакуумной камере и содержащую теплоизолированные стенки, крышку, нижний и верхний нагреватели, нижний экран, разделяющий зону охлаждения и зону нагрева, верхний экран, размещенный на печи нагрева, воронку для заливки расплава в формы керамической оболочки, установленную на верхнем экране, и подвесную систему для перемещения керамических оболочек. Устройство для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов также снабжено водоохлаждаемым холодильником, размещенным под печью нагрева, коллектором, расположенным на керамических оболочках и выполненным с отверстиями по числу керамических оболочек. При этом водоохлаждаемый холодильник и нижний нагреватель выполнены в виде змеевиков, а подвесная система содержит соединенные с подвесками перекладины для установки керамических оболочек и выполнена с возможностью обеспечения перемещения керамических оболочек во время кристаллизации расплава в зону охлаждения через окна, выполненные в нижнем экране и между зигзагами нижнего нагревателя и водоохлаждаемого холодильника.A device for producing castings with a single-crystal and directional structure from heat-resistant nickel alloys, containing a lock chamber, a vacuum chamber, a ceramic shell heating furnace located in a vacuum chamber and containing heat-insulated walls, a lid, lower and upper heaters, a lower screen separating the cooling zone and the zone heating, the upper screen placed on the heating furnace, a funnel for pouring the melt into the form of a ceramic shell mounted on the upper screen, and a suspension system for moving eramicheskih shells. A device for producing castings with a single-crystal and directional structure from heat-resistant nickel alloys is also equipped with a water-cooled refrigerator located under the heating furnace, a collector located on ceramic shells and made with holes in the number of ceramic shells. In this case, the water-cooled refrigerator and the lower heater are made in the form of coils, and the suspension system contains crossbars connected to the suspensions for installing ceramic shells and is configured to allow the movement of ceramic shells during crystallization of the melt in the cooling zone through windows made in the lower screen and between the zigzags of the lower a heater and a water-cooled refrigerator.

Указанные признаки являются существенными.These symptoms are significant.

Замена емкости с жидкометаллическим охладителем водоохлаждаемым холодильником исключает необходимость после 50-и плавок изготавливать чугунную ванну и заполнять ее алюминием, а потом после нескольких плавок еще и чистить его поверхность от оксидов. Размещение холодильника под печью нагрева керамических оболочек допускает расположение нижнего экрана на водоохлаждаемой поверхности холодильника, что дает возможность сблизить зоны нагрева и охлаждения, повысить температурный градиент и улучшить структуру монокристаллической отливки.Replacing the tank with a liquid metal cooler with a water-cooled refrigerator eliminates the need after 50 heats to make an iron bath and fill it with aluminum, and then after several heats also clean its surface from oxides. Placing the refrigerator under the ceramic shell heating furnace allows the lower screen to be located on the water-cooled surface of the refrigerator, which makes it possible to bring the heating and cooling zones closer, increase the temperature gradient and improve the structure of single-crystal casting.

Выполнение нижнего нагревателя в виде змеевика обеспечивает равномерное распределение лучистого теплового потока, исходящего от нижнего нагревателя, по периметрам форм деталей при кристаллизации; позволяет без уменьшения мощности нагрева уменьшить температуру оболочек, повысить ресурс теплоизоляции, сократить простой плавильной установки, связанный с заменой изношенной теплоизоляции, а также снизить поперечные температурные градиенты, термические напряжения в стержнях и их коробление, а также повысить точность геометрии отливок и качество их поверхности.The implementation of the lower heater in the form of a coil ensures uniform distribution of the radiant heat flux emanating from the lower heater along the perimeters of the shapes of the parts during crystallization; without decreasing the heating power, it is possible to reduce the temperature of the shells, increase the thermal insulation resource, reduce the simple melting plant associated with replacing worn thermal insulation, and also reduce the transverse temperature gradients, thermal stresses in the rods and their warpage, and also improve the accuracy of the castings geometry and the quality of their surface.

Стоячее положение керамических оболочек и расположение на них коллектора с отверстиями под каждую оболочку под воронкой позволяет упразднить в оболочках литниковые чаши и несущие литники. Это в свою очередь позволяет уменьшить расход металла и повысить коэффициент использования литейного сплава. Кроме того, такая конструкция подвесной системы обеспечивает ей повышенную податливость. При случайном касании движущейся вниз оболочки какой-либо поверхности, например, нижнего экрана, она может относительно легко и безаварийно сместиться в сторону и продолжать свое перемещение. Отсутствие чаши и литникового «леса» под ней облегчает нагрев оболочек сверху, что в свою очередь уменьшает термические напряжения и снижает риск пробоя оболочек в литниковой системе.The standing position of the ceramic shells and the location of the collector on them with holes for each shell under the funnel allows to eliminate the sprue bowls and supporting sprues in the shells. This in turn allows to reduce metal consumption and increase the utilization rate of the cast alloy. In addition, this design of the suspension system provides it with increased flexibility. If you accidentally touch a moving down shell of any surface, for example, the lower screen, it can relatively easily and accidentally shift to the side and continue its movement. The absence of a bowl and gating “forest” under it facilitates heating of the shells from above, which in turn reduces thermal stresses and reduces the risk of breakdown of the shells in the gating system.

Чем меньше промежутки между изогнутыми поверхностями нижнего нагревателя и холодильника, соответственно, тем круче тепловой фронт и тем уже ряды форм отливаемых деталей в керамических оболочках.The smaller the gaps between the curved surfaces of the lower heater and the refrigerator, respectively, the steeper the heat front and the narrower the rows of shapes of the molded parts in ceramic shells.

Керамическая оболочка для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов содержит формы отливаемых деталей со стартовыми и прибыльными частями. При этом формы отливаемых деталей расположены в оболочке в ряд, причем их прибыльные части образуют канал, на котором размещен патрубок для заливки расплава, а на торцах канала расположены скобы для соединения с подвесной системой.The ceramic shell for producing castings with a single-crystal and directional structure from heat-resistant nickel alloys contains molds of cast parts with starting and profitable parts. In this case, the shapes of the cast parts are arranged in a row in the shell, and their profitable parts form a channel on which a nozzle for pouring the melt is placed, and brackets for connecting to the suspension system are located on the ends of the channel.

Указанные признаки являются существенными. Расположение форм в керамической оболочке в один ряд, в котором их прибыльные части образуют канал, на торцах которого расположены скобы, обеспечивает каждой оболочке устойчивое вертикальное положение на перекладине подвесной системы и позволяет ей перемещаться сквозь узкие промежутки нагревателя, холодильника и узкие окна нижнего экрана и кристаллизоваться обособленно от других оболочек, а также загружать печное пространство тремя и более рядами форм деталей и, таким образом, больше отливать отливок за один технологический цикл.These symptoms are significant. The arrangement of forms in a ceramic shell in one row, in which their profitable parts form a channel with brackets at the ends, provides each shell with a stable vertical position on the crossbar of the suspension system and allows it to move through the narrow gaps of the heater, refrigerator and narrow windows of the lower screen and crystallize apart from other shells, as well as loading the furnace space with three or more rows of parts shapes and, thus, casting more castings in one production cycle.

Формы отливаемых деталей могут быть расположены в керамической оболочке с наименьшей шириной ряда, что позволяет уменьшать промежутки между изогнутыми поверхностями нижнего нагревателя и холодильника и, тем самым, увеличить температурный градиент теплового фронта.Molds of cast parts can be located in a ceramic shell with the smallest row width, which allows to reduce the gaps between the curved surfaces of the lower heater and the refrigerator and, thereby, increase the temperature gradient of the heat front.

При наличии в отливаемых деталях широких поперечных участков, например, бандажных полок в лопатках ГТД, формы отливаемых деталей в керамической оболочке могут быть расположены в плоскости ряда под углом к вертикали, причем на приподнятых краях поперечных участков имеются полости прибылей, что повышает на этих участках плотность и качество структуры.If there are wide transverse sections in the cast parts, for example, retaining shelves in the GTE blades, the shapes of the cast parts in the ceramic shell can be located in the row plane at an angle to the vertical, and there are profit cavities on the raised edges of the transverse sections, which increases the density in these sections and quality structure.

На фиг. 1 изображена керамическая оболочка лопаток ГТД (продольный разрез);In FIG. 1 shows the ceramic shell of the GTE blades (longitudinal section);

на фиг. 2 - керамическая оболочка лопаток ГТД (вид спереди с разрезами в стартовой части и скобе);in FIG. 2 - ceramic shell of GTE blades (front view with cuts in the starting part and bracket);

на фиг. 3 - керамическая оболочка, в которой формы отливаемых деталей наклонены в плоскости ряда;in FIG. 3 - ceramic shell, in which the shapes of the molded parts are inclined in the plane of the row;

на фиг. 4 - керамический коллектор (продольный разрез);in FIG. 4 - ceramic collector (longitudinal section);

на фиг. 5 - сечение А-А фиг. 4;in FIG. 5 is a section AA of FIG. four;

на фиг. 6 - подвесная система (вид сбоку);in FIG. 6 - suspension system (side view);

на фиг. 7 - печь нагрева керамических оболочек (продольный разрез);in FIG. 7 - a furnace for heating ceramic shells (longitudinal section);

на фиг. 8 - нижний нагреватель в виде змеевика и три ряда проекций поперечных сечений форм отливаемых лопаток;in FIG. 8 - lower heater in the form of a coil and three rows of projections of cross sections of the shapes of the molded blades;

на фиг. 9 - холодильник в виде водоохлаждаемого змеевика.in FIG. 9 - refrigerator in the form of a water-cooled coil.

Керамическая оболочка, используемая в предложенном устройстве (фиг. 1, 2), содержит, например, формы 1 отливаемых лопаток ГТД с бандажными полками, выстроенных в один ряд с наименьшей шириной (фиг. 7). Прибыльные части форм образуют канал 2 в виде трубки, вытянутой по длине и в плоскости ряда. На стенках канала 2 сверху размещен патрубок 3, на торцах - скобы 4 и промывники 5 для удаления модельной массы и извлечения из оболочки арматуры. Внешний диаметр канала 2 и патрубка 3 не превышает толщину ряда форм 1. Стартовая часть форм (фиг. 1 и 2) состоит из полостей «конуса» с «косынками» 6 и полуконического затравочного кармана 7, полость которого сообщается с вершиной полости «конуса» капилляром в виде синусоиды (фиг. 2).The ceramic shell used in the proposed device (Fig. 1, 2) contains, for example, molds 1 of cast GTE blades with retaining shelves arranged in a row with the smallest width (Fig. 7). Profitable parts of the forms form channel 2 in the form of a tube elongated along the length and in the plane of the row. On the walls of the channel 2, a pipe 3 is placed on top, on the ends - brackets 4 and washers 5 to remove the model mass and to extract the reinforcement from the shell. The external diameter of the channel 2 and pipe 3 does not exceed the thickness of a number of forms 1. The starting part of the forms (Figs. 1 and 2) consists of cavities of a “cone” with “scarves” 6 and a semiconical seed pocket 7, the cavity of which communicates with the top of the cavity of the “cone” capillary in the form of a sinusoid (Fig. 2).

Если в отливаемых лопатках ГТД имеются широкие бандажные полки, то формы отливаемых лопаток располагают в плоскости ряда под углом к вертикали (фиг. 3). Причем на приподнятых вследствие наклона краях бандажных полок имеются полости прибылей 8.If the cast GTE blades have wide retaining shelves, then the shapes of the cast blades are placed in the row plane at an angle to the vertical (Fig. 3). Moreover, on the edges of the retaining shelves raised due to the inclination, there are cavities of profits 8.

В подвесной системе предлагаемого устройства (фиг. 6 и 7) каждая керамическая оболочка стоит на своей перекладине 9 в виде молибденового прутка. Сама перекладина 9 подвешена на двух углеродных подвесках 10, обхватываемых скобами 4. Все углеродные подвески 10 висят на двух подвесках, состоящих из молибденовых прутков 11 с привинченными серьгами 12 и осями 13. Для предотвращения взаимодействия скоб 4 с подвесками 10 на последние нанизаны вольфрам-рениевые «пружины» 14.In the suspension system of the proposed device (Fig. 6 and 7), each ceramic shell stands on its crossbar 9 in the form of a molybdenum rod. The crossbar 9 itself is suspended on two carbon pendants 10 encircled by brackets 4. All carbon pendants 10 hang on two pendants consisting of molybdenum rods 11 with screwed earrings 12 and axles 13. To prevent staples 4 from hanging 10 on the last strung tungsten-rhenium "Springs" 14.

Для заливки трех керамических оболочек сверху на их патрубках 3 (фиг. 5 и 6) расположен коллектор 15. Коллектор 15 (фиг. 4 и 5) состоит из канала 16 и патрубка 17. По длине канала имеются три отверстия с шагом τ - два боковых 18 и одно центральное 19.For pouring three ceramic shells, a collector 15 is located on top of their nozzles 3 (Figs. 5 and 6). The collector 15 (Figs. 4 and 5) consists of a channel 16 and a nozzle 17. There are three holes along the length of the channel with a step of τ — two side 18 and one central 19.

Диаметры полостей коллектора определены из равенства:The diameters of the reservoir cavities are determined from the equality:

(h/d32)=(h/d42+(τ-d2/2)/d12),(h / d March 2) = (h / d April 2 + (τ-d 2/2) / d 1 of 2),

где d1, d2, d3, d4 - диаметры канала 16, патрубка 17, центрального отверстия 19 и бокового отверстия 18 соответственно; h - высота отверстий 18 и 19.where d 1 , d 2 , d 3 , d 4 are the diameters of the channel 16, the pipe 17, the Central hole 19 and the side hole 18, respectively; h is the height of the holes 18 and 19.

Для обеспечения устойчивого положения в коллекторе 15 предусмотрены опоры 20. Для залива расплава в формы используют воронку 21, расположенную на верхнем экране 22. Сливной конец воронки расположен в патрубке 17 коллектора 15.To ensure a stable position, supports 20 are provided in the collector 15. A funnel 21 located on the upper screen 22 is used to fill the melt into the molds. The drain end of the funnel is located in the nozzle 17 of the collector 15.

Печь нагрева керамических оболочек (фиг. 7) содержит теплоизолированные стенки 23, крышку 24, верхний нагреватель 25 с токоподводами 26, нижний нагреватель 27 и нижний экран 28 с окнами, расположенный на водоохлаждаемом холодильнике 29.The furnace for heating ceramic shells (Fig. 7) contains thermally insulated walls 23, a cover 24, an upper heater 25 with current leads 26, a lower heater 27 and a lower screen 28 with windows located on a water-cooled refrigerator 29.

Нижний нагреватель 27 и водоохлаждаемый холодильник 29 (фиг. 8 и 9) выполнены в плане в виде зигзагообразных змеевиков. Промежутки между изогнутыми поверхностями (зигзагами) и окна в нижнем экране 28 обеспечивают возможность перемещения залитых керамических оболочек при кристаллизации. Причем шаг τ указанных промежутков и расположения керамических оболочек, а также отверстий в коллекторе 15 и окон в нижнем экране 28 один и тот же (фиг. 4, 7, 8 и 9). На чертежах обозначены: керамические заглушки - 30, полуконические затравки - 31 (фиг. 6).The lower heater 27 and the water-cooled refrigerator 29 (Figs. 8 and 9) are made in plan in the form of zigzag coils. The gaps between the curved surfaces (zigzags) and the windows in the lower screen 28 provide the ability to move the flooded ceramic shells during crystallization. Moreover, the step τ of the indicated gaps and the location of the ceramic shells, as well as the holes in the collector 15 and the windows in the lower screen 28, is the same (Figs. 4, 7, 8, and 9). In the drawings are indicated: ceramic plugs - 30, semiconical seeds - 31 (Fig. 6).

Работа предлагаемого устройства рассмотрена на примере изготовления отливок с монокристаллической структурой для лопаток ГТД.The work of the proposed device is considered on the example of the manufacture of castings with a single crystal structure for GTE blades.

По существующей технологии изготавливают по выплавляемым моделям три керамические оболочки, каждая из которых состоит из девяти форм 1 лопаток ГТД, выстроенных в один ряд с наименьшей шириной и прибыльной частью в виде канала 2 со скобами 4 на торцах и патрубком 3. Причем формы 1 в оболочках изготавливают со стартовыми частями с косынками 6 и полуконическим затравочным карманом 7. (Высота лопатки - 87 мм, длина - 38 мм, ширина - 16 мм.) На три оболочки изготавливают по выплавляемым моделям один коллектор 15 и одну воронку 21.According to the existing technology, three ceramic casings are made by investment casting, each of which consists of nine forms 1 of GTE blades arranged in a row with the smallest width and a profitable part in the form of channel 2 with brackets 4 at the ends and pipe 3. Moreover, form 1 in shells They are made with starting parts with kerchiefs 6 and a semiconical seed pocket 7. (Blade height - 87 mm, length - 38 mm, width - 16 mm.) One collector 15 and one funnel 21 are made into three shells according to the lost wax models.

Далее подготавливают керамические оболочки к заливке. Вставляют в промывники 5 керамические заглушки 30, а в затравочные карманы 7 - полуконические затравки 31 из сплава Ni-W с аксиальной ориентацией [001] и азимутом [010], параллельно плоскости ряда.Next, prepare ceramic shells for pouring. Ceramic plugs 30 are inserted into the washbasins 5, and half-conic seeds 31 of Ni-W alloy with axial orientation [001] and azimuth [010] are parallel to the row plane into the seed pockets 7.

Подготавливают плавильную установку типа УВНК. Производят монтаж водоохлаждаемого холодильника 29. Устанавливают на него нижний экран 28 из углеродного материала марки ТУМ-1 в виде плиты толщиной 25 мм и с тремя окнами 380×34 мм, расположенными с шагом τ=66 мм. Утепляют в печи нагрева керамических оболочек (далее по тексту - «печь») боковые стенки 23 теплоизоляцией, производят монтаж верхнего нагревателя 25. Устанавливают нижний нагреватель 27 - в виде графитового змеевика высотой 50 мм, толщиной 18 мм с промежутками между зигзагами 48 мм и шагом τ=66 мм - и крышку 24.Prepare a smelter type UVNK. A water-cooled refrigerator 29 is installed. A lower screen 28 of carbon material of the TUM-1 brand is installed on it in the form of a plate with a thickness of 25 mm and with three windows 380 × 34 mm, located with a step of τ = 66 mm. The side walls 23 are insulated in a heating furnace for ceramic shells (hereinafter referred to as “the oven”) by thermal insulation, the upper heater 25 is installed. The lower heater 27 is installed in the form of a graphite coil 50 mm high, 18 mm thick with intervals between zigzags 48 mm and pitch τ = 66 mm - and the cover 24.

Подготавливают подвесную систему: привинчивают к молибденовым пруткам 11 графитовые серьги 12, на оси 13 которых подвешивают с шагом τ=66 три подвески 10 в виде шнуров технических углеродных диаметром 8 мм с наполнением (ТУ 1916-003-18070047-98) с нанизанными «пружинами» 14. К подвескам 10 подвешивают молибденовые перекладины 8 - ⌀ 20 мм, длиной 350 мм. Подготовленные три оболочки ставят на перекладины 9, обхватив подвески 10 скобами 4. Сверху на патрубки 3 керамических оболочек устанавливают коллектор 15 с тремя отверстиями, расположенными с шагом 66 мм. На серьги 12 кладут верхний экран 22 и устанавливают воронку 21, углубляя ее нижний сливной конец в патрубок 17 коллектора 15.The suspension system is prepared: 11 graphite earrings 12 are screwed to molybdenum rods 12, on the axis 13 of which three pendants 10 are suspended in the form of technical carbon cords with a diameter of 8 mm with filling (TU 1916-003-18070047-98) with strung springs "14. Molybdenum crossbars 8 - ⌀ 20 mm, length 350 mm, are suspended from pendants 10. The prepared three shells are placed on the crossbars 9, clasping the pendants 10 with brackets 4. On top of the pipes 3 of the ceramic shells, a collector 15 with three holes located at a pitch of 66 mm is installed. On the earrings 12 put the upper screen 22 and install the funnel 21, deepening its lower drain end into the pipe 17 of the manifold 15.

Подготовленную подвесную систему вводят в шлюзовую камеру (не показана), вакуумируют ее, открывают вакуумный затвор и дверь печи нагрева керамических оболочек. Перемещают подвесную систему в вакуумную плавильную камеру (не показана) и вводят в печь. Закрывают ее и опускают на уровень, при котором торцы затравочных карманов 7 находятся на 3...5 мм выше нижней плоскости нижнего нагревателя 27. Производят нагрев керамических оболочек при вакууме 5·10-2 мм рт.ст. и при температуре на верхнем и нижнем нагревателях 1530°C. Одновременно с нагревом керамических оболочек расплавляют мерную шихтовую заготовку из сплава типа ЖС массой 4,3 кг. Производят заливку всех оболочек расплавом через воронку 21 и коллектор 15, нагретым до 1550°C, и при температуре между оболочками 1530°C. После заливки - выдерживают 0,5 мин. Залитые оболочки погружают в зону охлаждения с переменной скоростью, при этом каждая оболочка проходит через свой тепловой фронт в начале - со скоростью (3±0,5) мм/мин. После 20…30 мм погружения скорость перемещения постепенно увеличивали до (10+2) мм/мин. Залитые керамические оболочки перемещают вниз на 130 мм, после чего печь обесточивают и при снижении температуры на нагревателях ниже 900°C поднимают их на исходный уровень.The prepared suspension system is introduced into the lock chamber (not shown), vacuum it, open the vacuum shutter and the door of the furnace for heating ceramic shells. The suspension system is moved to a vacuum melting chamber (not shown) and introduced into the furnace. It is closed and lowered to a level at which the ends of the seed pockets 7 are 3 ... 5 mm higher than the lower plane of the lower heater 27. Ceramic shells are heated under vacuum of 5 · 10 -2 mm Hg. and at a temperature on the upper and lower heaters 1530 ° C. Simultaneously with the heating of the ceramic shells, a measured charge billet of an alloy like ZhS with a mass of 4.3 kg is melted. All shells are filled with melt through a funnel 21 and collector 15, heated to 1550 ° C, and at a temperature between shells of 1530 ° C. After pouring - incubated for 0.5 minutes. The filled shells are immersed in the cooling zone at a variable speed, with each shell passing through its heat front at the beginning - at a speed of (3 ± 0.5) mm / min. After 20 ... 30 mm immersion, the speed of movement was gradually increased to (10 + 2) mm / min. The poured ceramic shells are moved down 130 mm, after which the furnace is de-energized and when the temperature on the heaters drops below 900 ° C, they are raised to the initial level.

Далее по существующей технологии отливки перемещают в шлюзовую камеру, выдерживают 5 мин, извлекают из шлюзовой камеры, отбивают керамику, отрезают от ЛПС лопатки, обдувают их электрокорундом. После травления лопатки контролируют на макроструктуру и подвергают рентгенопросвечиванию.Further, according to the existing technology, castings are moved to the lock chamber, kept for 5 minutes, removed from the lock chamber, ceramics are beaten, the blades are cut from the LPS, and they are blown with electrocorundum. After etching, the blades are monitored for macrostructure and X-rayed.

Далее от лопаток отрезают «конусы» с последующим глубоким травлением. Методом рентгеноструктурного анализа протравленных «конусов» определяют отклонения продольных осей от заданной кристаллографической ориентации. После термической обработки лопатки отправляют на капиллярный люминесцентный контроль.Next, “cones” are cut from the blades, followed by deep etching. By the method of X-ray diffraction analysis of the etched “cones”, the deviations of the longitudinal axes from a given crystallographic orientation are determined. After heat treatment, the blades are sent to a capillary luminescent control.

В таблице представлены результаты плавок монокристаллических лопаток в заявленном устройстве и по прототипу. (По капиллярному люминесцентному контролю, рентгенопросвечиванию анализу выход годного как по предлагаемому способу, так и по прототипам (к устройству и оболочке) был практически одинаковым и составлял 96 - 98% от годных по макроструктуре.)The table shows the results of melting single-crystal vanes in the claimed device and the prototype. (According to the capillary luminescent control, X-ray diffraction analysis, the yield both by the proposed method and by prototypes (to the device and the sheath) was almost the same and amounted to 96 - 98% of the fit for the macrostructure.)

По прототипам за один технологический цикл заливались две керамические оболочки, каждая из которых имела двухъярусное расположение форм лопаток и по два ряда на одной оболочке. Брак по макроструктуре по прототипу обусловлен главным образом зарождением «паразитных» кристаллов на «конусах», вершины которых начинались от массивных замков лопаток первого яруса.According to the prototypes, two ceramic shells were poured in one technological cycle, each of which had a two-tiered arrangement of blade shapes and two rows on one shell. The macrostructure of the prototype is mainly due to the nucleation of “parasitic” crystals on the “cones”, the tops of which began from the massive locks of the blades of the first tier.

На лопатках, отлитых на предлагаемом устройстве, отсутствовал серовато-розовый налет, характерный для лопаток, отлитых на прототипе.On the blades cast on the proposed device, there was no grayish-pink coating characteristic of the blades cast on the prototype.

Figure 00000001
Figure 00000001

Из таблицы видно, что предлагаемое устройство с керамической оболочкой позволяет повысить выход годного по макроструктуре на 10,9% и коэффициент использования литейного сплава в два раза.The table shows that the proposed device with a ceramic shell allows you to increase the yield by macrostructure by 10.9% and the utilization rate of the cast alloy is doubled.

Опытным путем замечено, что при снижение температуры нагрева оболочек до 1530°C ресурс теплоизоляции повышается приблизительно до 87-90 плавок.It has been experimentally observed that with a decrease in the temperature of heating the shells to 1530 ° C, the thermal insulation resource increases to approximately 87-90 heats.

В процессе заливки в предлагаемом устройстве отсутствовал пробой керамической оболочки. При заливке же в устройстве по прототипу произошел один пробой.In the process of pouring in the proposed device there was no breakdown of the ceramic shell. When pouring in the device according to the prototype, one breakdown occurred.

Таким образом, применение предлагаемого устройства и керамической оболочки позволит отливать качественные монокристаллические лопатки ГТД с повышенным выходом годного без использования жидкометаллического кристаллизатора, с малым расходом литейного сплава и теплоизоляции, снизить простой оборудования и улучшить условия труда плавильщика и, как следствие, снизить себестоимость изготовления монокристаллических лопаток ГТД.Thus, the use of the proposed device and ceramic shell will allow casting high-quality single-crystal GTE blades with an increased yield without the use of a liquid metal mold, with a low consumption of cast alloy and thermal insulation, reduce equipment downtime and improve the working conditions of the smelter and, as a result, reduce the cost of manufacturing single-crystal blades GTE.

Claims (3)

1. Устройство для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов, содержащее шлюзовую камеру, вакуумную камеру, керамические оболочки, печь нагрева керамических оболочек, расположенную в вакуумной камере и содержащую теплоизолированные стенки, крышку, нижний и верхний нагреватели, нижний экран, разделяющий зону охлаждения и зону нагрева, верхний экран, размещенный на печи нагрева, воронку для заливки расплава в формы керамических оболочек, установленную на верхнем экране, и подвесную систему для перемещения керамических оболочек, отличающееся тем, что оно снабжено водоохлаждаемым холодильником, размещенным под печью нагрева, коллектором, расположенным на патрубках керамических оболочек и выполненным с отверстиями по числу керамических оболочек, при этом водоохлаждаемый холодильник и нижний нагреватель выполнены в виде змеевиков, а подвесная система содержит соединенные с подвесками перекладины для установки керамических оболочек и выполнена с возможностью обеспечения перемещения керамических оболочек во время кристаллизации расплава в зону охлаждения через окна, выполненные в нижнем экране и между зигзагами нижнего нагревателя и водоохлаждаемого холодильника.1. A device for producing castings with a single-crystal and directional structure from heat-resistant nickel alloys, containing a lock chamber, a vacuum chamber, ceramic shells, a ceramic shell heating furnace located in a vacuum chamber and containing heat-insulated walls, a cover, a lower and upper heaters, a lower screen, separating the cooling zone and the heating zone, the upper screen placed on the heating furnace, a funnel for pouring the melt into ceramic shells mounted on the upper screen, and a hanging a system for moving ceramic shells, characterized in that it is equipped with a water-cooled refrigerator located under the heating furnace, a collector located on the nozzles of the ceramic shells and made with holes in the number of ceramic shells, while the water-cooled refrigerator and the lower heater are made in the form of coils, and the suspension the system comprises crossbars connected to the suspensions for installing ceramic shells and is configured to allow the movement of ceramic shells during melt crystallization in the cooling zone through a window formed in the lower screen and zigzag between the lower heater and the water-cooled cooler. 2. Керамическая оболочка для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов, содержащая формы отливаемых деталей со стартовыми и прибыльными частями, отличающаяся тем, что формы отливаемых деталей расположены в оболочке в ряд, причем их прибыльные части образуют канал, на котором размещен патрубок для заливки расплава, а на торцах канала расположены скобы для соединения оболочки с подвесной системой.2. A ceramic shell for producing castings with a single-crystal and directional structure made of heat-resistant nickel alloys, containing molds of cast parts with starting and profitable parts, characterized in that the shapes of cast parts are arranged in a row in the shell, and their profitable parts form a channel on which is placed a nozzle for pouring the melt, and at the ends of the channel there are brackets for connecting the shell to the suspension system. 3. Керамическая оболочка по п. 2, отличающаяся тем, что при отливке лопаток газотурбинных двигателей формы в плоскости ряда расположены под углом к вертикали, при этом на бандажных полках отливок лопаток выполнены полости прибылей. 3. The ceramic shell according to claim 2, characterized in that when casting the blades of gas turbine engines, the shapes in the row plane are located at an angle to the vertical, while the profits cavities are made on the retaining shelves of the castings of the blades.
RU2015101318/02A 2015-01-19 2015-01-19 Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure RU2597491C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015101318/02A RU2597491C2 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015101318/02A RU2597491C2 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015101318A RU2015101318A (en) 2016-08-10
RU2597491C2 true RU2597491C2 (en) 2016-09-10

Family

ID=56612649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015101318/02A RU2597491C2 (en) 2015-01-19 2015-01-19 Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2597491C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644868C1 (en) * 2016-11-28 2018-02-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Gate system for casting vanes from heat-resistant alloys for gas-turbine engine in moulds manufactured by automated method
RU2757779C2 (en) * 2016-12-26 2021-10-21 Сафран Model unit and shell mould for producing a manipulation implement independent of the moulded parts, and corresponding method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4108236A (en) * 1977-04-21 1978-08-22 United Technologies Corporation Floating heat insulating baffle for directional solidification apparatus utilizing liquid coolant bath
RU2225278C2 (en) * 2002-02-08 2004-03-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method for making castings of refractory alloys with monocrystalline structure
EP1110645B1 (en) * 1999-12-21 2005-06-01 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
RU114282U1 (en) * 2011-08-31 2012-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") GATE SYSTEM
RU2492026C1 (en) * 2012-07-10 2013-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4108236A (en) * 1977-04-21 1978-08-22 United Technologies Corporation Floating heat insulating baffle for directional solidification apparatus utilizing liquid coolant bath
EP1110645B1 (en) * 1999-12-21 2005-06-01 General Electric Company Liquid metal bath furnace and casting method
RU2225278C2 (en) * 2002-02-08 2004-03-10 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" Method for making castings of refractory alloys with monocrystalline structure
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
RU114282U1 (en) * 2011-08-31 2012-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") GATE SYSTEM
RU2492026C1 (en) * 2012-07-10 2013-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2644868C1 (en) * 2016-11-28 2018-02-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Gate system for casting vanes from heat-resistant alloys for gas-turbine engine in moulds manufactured by automated method
RU2757779C2 (en) * 2016-12-26 2021-10-21 Сафран Model unit and shell mould for producing a manipulation implement independent of the moulded parts, and corresponding method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015101318A (en) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2647422C2 (en) Shell-shaped form having a thermal protection screen
US4469161A (en) Method of and mould for making a cast single crystal
US20030234092A1 (en) Directional solidification method and apparatus
CN102441658B (en) Unidirectional solidification technique and for its equipment
CN104878443B (en) A kind of fusing pouring procedure for manufacturing single crystal casting
US20150086464A1 (en) Method of producing monocrystalline silicon
Ma et al. Innovations in casting techniques for single crystal turbine blades of superalloys
RU2597491C2 (en) Device and the ceramic shell for producing castings with monocrystalline and directed structure
RU2492026C1 (en) Device to produce castings with directed and monocrystalline structure
US3515205A (en) Mold construction forming single crystal pieces
CN109475931B (en) Directional solidification cooling furnace and cooling method using the same
US6557618B1 (en) Apparatus and method for producing castings with directional and single crystal structure and the article according to the method
CN103726024B (en) A kind of production method of gold target material for sputter coating
RU2398653C1 (en) Device to produce casts with directed monocrystalline structure
US6523599B1 (en) Casting furnace with centrally located heating element for producing directionally solidified castings
JP2003311390A (en) Apparatus for manufacturing cast product
Szeliga Eliminating Equiaxed Grain Defects in a Ni‐Based Single‐Crystal Blade Platform by Flattening the Liquidus Isotherm
RU2623941C2 (en) Method of obtaining large-dimensional castings from heat-resistant alloys by directed crystalization
CN207407680U (en) A kind of electromagnetic suspension water jacketed copper crucible
CN102069176B (en) Liquid metal cooling directional solidification process
US3543284A (en) Process for casting single crystal shapes
US20180036797A1 (en) Furnace for the production of components made of superalloy by means of the process of investment casting
KR101683646B1 (en) Crucible for sapphire growing single crystal and single crystal grower using it
RU2152844C1 (en) Apparatus for making castings with directed monocrystalline structure
RU2392091C1 (en) Device for obtainment of heat-proof nickel alloy blade with monocrystalline structure

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190821