一种改善单晶叶片凝固条件的铸造设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110170636A(43)申请公布日2019.08.27(21)申请号201910450039.6(22)申请日2019.05.28(71)申请人深圳市万泽中南研究院有限公司地址518000广东省深圳市福田区福保街道保税区红柳道2号顺丰工业城厂房整栋1楼A区申请人深圳市万泽航空科技有限责任公司(72)发明人马德新崔树森冯杰徐维台(74)专利代理机构深圳市华优知识产权代理事务所(普通合伙)44319代理人余薇(51)Int.Cl.B22D27/04(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图4页(54)发明名称一种改善单晶叶片凝固条件的铸造设备(57)摘要本发明公开了一种改善单晶叶片凝固条件的铸造设备，包括真空凝固炉，所述真空凝固炉内设置有加热器和炉下冷却器，所述炉下冷却器设置于所述加热器下方，其特征在于：所述真空凝固炉的加热器和冷却器的横截面为矩形以对应于直列式排列的陶瓷模壳，使每个叶片两侧在加热区中都能以最近的距离直接面对加热器，受到同等的最有效的辐射加热；降到冷却区时则都能以最近的距离直接面对冷却器，受到同等的最有效的散热冷却。本发明能明显改善凝固条件，提高温度梯度，减少铸造缺陷，提高定向和单晶叶片的良品率和质量。CN110170636ACN110170636A权利要求书1/1页1.一种改善单晶叶片凝固条件的设备，包括真空凝固炉，所述真空凝固炉内设置有加热器和炉下冷却器，所述炉下冷却器设置于所述加热器下方，其特征在于：所述真空凝固炉的加热器和冷却器的横截面为矩形以使直列式排列的陶瓷模壳上的每个叶片两侧都得到对称而相同的最佳加热和冷却条件。2.根据权利要求1所述的改善单晶叶片凝固条件的设备，其特征在于：所述加热器和冷却器的宽度略大于所用最大陶瓷模壳宽度,所述加热器高度大于所用最大模壳的高度,所述冷却器的高度为50到200mm。3.根据权利要求1或2所述的改善单晶叶片凝固条件的设备，其特征在于：所述加热器为电阻式加热,用碳纤维材料制成,所述冷却器由铜制成,通水冷却。4.根据权利要求1或2所述的改善单晶叶片凝固条件的设备，其特征在于：所述加热器和所述冷却器为一排或多排形式排列，以使可以浇注一排或同时浇注多排的陶瓷模壳。5.按照权利要求1到4所述的改善单晶叶片凝固条件的设备，其特征在于：此设备不仅适用于高温合金单晶叶片的制造，也适用于其它合金和其它铸件的铸造。2CN110170636A说明书1/2页一种改善单晶叶片凝固条件的铸造设备技术领域[0001]本发明涉及精密铸造技术，更具体的是涉及一种改善单晶叶片凝固条件的设备及铸造设备。背景技术[0002]现在世界上通用的制造单晶叶片的真空凝固炉的加热器和冷却器均为圆环形，与此相应，铸造叶片的陶瓷模壳也是圆环状排列。这种炉体结构和模壳排列方式造成了每个叶片两侧的受热及冷却条件的严重不对称。每个叶片模壳的朝外一侧(简称阳面)在加热区时面对加热器，受到直接的辐射加热；降到冷却区时则面对冷却器，能有效被冷却。这样就造成较高的温度梯度和冷速，并形成较窄的糊状区，为单晶生长创造了有利条件。但在叶片朝内的一侧(简称阴面)则相反，在炉中因背对加热器不能直接辐射受热，使环状排列模壳的中心形成温度较低的筒形阴影区。特别是当模壳下降到接近炉腔底部时，由于阴影区内没有挡热板，热量散失加快且得不到加热器的有效补充，使得本来就低于阳面的阴影区温度变得更低。而降到了冷却区后由于背对冷却器不能很好冷却，原来的阴影区变成了相对封闭的缓冷区，因而冷速和温度梯度明显偏低，结果是形成凹形的凝固界面和很宽的糊状区，凝固条件非常恶劣，以至于铸造缺陷如杂晶和雀斑基本都产生在铸件在阴影区的一侧，这种现象被称之为阴影效应。[0003]为消除现用的定向凝固炉中陶瓷模壳圆环状排列方式带来的阴影效应，我们曾发明一种直排式的模壳排列方式和矩形的隔热板开口形状，能够消除模壳圆环状排列形成的阴影区，使每个叶片两侧具有比较对称的加热和冷却条件(申请号为CN201811316668.1)。但是由于加热器和冷却器仍然都是圆环形，它们到直排式的各个模壳的距离都不同，这就导致各个叶片的凝固条件并不相同，特别是中间模壳距离圆环形加热器和冷却器都很远，凝固条件差了很多。而且每次只能浇注一列模壳，生产效率不高。发明内容[0004]本发明的目的是在我们发明的直排式模壳(申请号为CN201811316668.1)基本解决了现有的圆桶式定向凝固炉中阴影效应问题的基础上，进一步解决直排式模壳与圆形的加热器和冷却器不匹配、各个叶片的凝固条件不相同和生产率不高的问题。[0005]为了实现上述的目的，本发明所提供的改善单晶叶片凝固条件的设备，包括真空凝固炉，所