CN110405146A - 一种加固选晶器模壳的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加固选晶器模壳的装置及方法，包括选晶器支撑棒和结晶底盘，选晶器支撑棒包括竖直段和倾斜段，所述竖直段和倾斜段一体化成型，所述竖直段与结晶底盘垂直连接，倾斜段与竖直段有一弯折角α，竖直段与选晶器之间设置有间距；一种加固选晶器模壳的方法，根据叶片大小、选晶器高度和叶片在结晶底盘上的分布设计选晶器支撑棒的长度、直径和形状；采用在选晶器周围布置蜡质选晶器支撑棒，随着制壳层数的增加，制壳料浆和耐火材料会逐渐填埋选晶器与支撑棒之间的间隙，直至两者结合在一起，实现加固选晶器部位模壳的目的；无需增加选晶段直径，不会影响模组的选晶效果，同时能加固模组强度，方便操作，有利于工艺实施。

Description

一种加固选晶器模壳的装置及方法

技术领域

本发明属于熔模精密铸造领域，具体涉及一种加固选晶器模壳的装置及方法。

背景技术

目前，选晶法是单晶铸造最为常用的一种制造方法。所用选晶器是关键的结构部分，一般采用压蜡机压制选晶器蜡模方法成型，使用时将选晶器与叶片蜡模及结晶底盘蜡模组合焊接而成，该方法简单易操作，非常适合工程化单晶铸造工艺。但是该方法存在以下问题：

1)该方法所用选晶器螺旋选晶段比较细小，一般为Φ3～Φ8mm，且为蜡质材料，非常容易断裂。在制壳过程中，要支撑叶片等浇注系统的重量，要连接叶片与结晶底盘，在蜡模模组制壳过程中，模组断裂情况时有发生，断裂处一般为最细处即选晶器的螺旋选晶段，断裂后的蜡模模组只能报废处理。

2)制壳完成后，模壳还需要进行脱蜡、焙烧等工序。搬动过程中，也经常出现模壳从选晶器螺旋选晶段断裂的情况，导致模壳报废。

分析以上原因，均是由于选晶器的螺旋选晶段直径过细小造成。但是为了增加蜡模模组及模壳强度，一味加大选晶段直径，又会使得单晶铸件单晶完整性超差的几率增大。因为实验数据表明：随着选晶段直径增加，铸件单晶完整性合格率会降低。

发明内容

为了解决了现有技术中存在的问题，本发明提供一种加固选晶器模壳的装置及方法，保持选晶器螺旋段的原有直径，不会影响铸件单晶完整性，操作方便，有利于工艺实施。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，

一种加固选晶器模壳的装置，包括选晶器支撑棒和结晶底盘，选晶器支撑棒包括竖直段和倾斜段，所述竖直段和倾斜段一体化成型，所述竖直段与结晶底盘垂直连接，倾斜段与竖直段有一弯折角α，竖直段与选晶器之间设置有间距。

所述弯折角α为120°～160°，所述间距为4～8mm。

所述竖直段高度H＝选晶器总高度±2mm，倾斜段长度为10～30mm。

选晶器支撑棒的直径为Φ2～Φ5mm。

选晶器支撑棒；

步骤2，压制叶片、结晶底盘蜡模及浇注系统；

步骤3，将叶片、浇注系统、结晶底盘及中注管按照叶片组合焊接在一起；

步骤4，将选晶器支撑棒焊接在结晶底盘上，在距选晶器起始端4～8mm处，形成模组；

步骤5，对步骤4所得模组涂料制壳；

步骤6，步骤5完成制壳的模组脱蜡，形成空模壳供浇注使用。

步骤1中，选晶器支撑棒采用压蜡机进行压制。

步骤1中所述选晶器支撑棒的直径大于选晶器螺旋段直径1～3mm，其总高度超过选晶器螺旋段5～10mm。

步骤4中，每个选晶器处组焊一个选晶器支撑棒。

所述浇注系统包括浇口杯、中注管以及连接棒，中注管设置在结晶底盘的顶面，浇口杯设置在中注管的顶端，连接棒连接浇口杯底部与待浇注叶片壳模顶端。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

采用在选晶器周围布置蜡质支撑棒，随着制壳层数的增加，制壳料浆和耐火材料会逐渐填埋选晶器与支撑棒之间的间隙，直至两者结合在一起，实现加固选晶器部位模壳的目的。这种方法无需增加选晶段直径，不会影响模组的选晶效果，同时能加固模组强度，方便操作，有利于工艺实施。

附图说明

图1是模组示意图。

图2是加固支撑棒示意图。

附图中：1是选晶器起始端；2是选晶器螺旋段；3是选晶器支撑棒；4、叶片；5是连接棒；6是结晶底盘；7是中注管；8是浇口杯。

具体实施方式

下面结合具体实施例以及附图对本发明进行详细阐述。

一种加固选晶器模壳的装置，包括选晶器支撑棒3和结晶底盘6，选晶器支撑棒3包括竖直段和倾斜段，所述竖直段与结晶底盘6垂直连接，倾斜段与竖直段有一弯折角α，竖直段与选晶器之间设置有间距；

所述弯折角α为120°～160°，所述间距为4～8mm。

竖直段的高度H与选晶器高度±2mm，倾斜段长度为10～30mm。

选晶器支撑棒3的直径为Φ2～Φ5mm。

一种加固选晶器模壳的方法，包括以下步骤：

根据叶片大小、选晶器高度和叶片在结晶底盘6上的分布设计选晶器支撑棒3的长度、直径和形状。

选晶器支撑棒3直径大于选晶器螺旋段直径1～3mm，选晶器支撑棒3的高度大于选晶器螺旋段5～10mm，其形状与选晶器起始端、螺旋段和延伸段外轮廓接近，呈弯折状。

加固选晶器模壳的方法：

1)根据选晶器支撑棒3设计图制作蜡模模具，在压蜡机上压制蜡质选晶器支撑棒3；

2)压制叶片、结晶底盘蜡模及浇注系统；

3)将叶片、浇注系统、结晶底盘6及中注管7组焊接在一起；

4)将选晶器支撑棒3焊接在结晶底盘上，在每个选晶器周围距起始端4～8mm处，每个选晶器处组焊一个支撑棒；

5)模组涂料制壳；

6)模组脱蜡，形成空模壳供浇注使用；

按照精铸件工序作业，进行叶片浇注、脱壳、切割打磨、热处理以及检验之后完成叶片生产。

如图2所示，选晶器支撑棒3放大示意图，其中，D是支撑棒直径，本发明优选支撑棒直径为Φ2～Φ5mm；H为选晶器支撑棒3垂直段高度H与选晶器总高度相当；M为支撑棒斜段长度，设计为10～30mm；L为支撑棒与选晶器起始端之间的距离，本发明优选的所述距离为4～8mm；α是支撑棒垂直段与斜段之间的夹角，一般为120°～160°；以上参数的选择是根据不同铸件的尺寸而定。

实施例1，对应某燃机叶片单晶选晶器模壳的加固方法

该燃机叶片尺寸较大，设计加固支撑棒选晶器支撑棒3选用参数如下：

D＝Φ5mm；H＝50mm；M＝30mm；L＝8mm；a＝120°

1)根据选晶器支撑棒3设计图派制蜡模模具，在压蜡机上压制蜡质选晶器支撑棒3；

2)压制叶片、结晶底盘蜡模及浇注系统；

3)将叶片、浇注系统、结晶底盘及中注管按照叶片组合图焊接在一起；

4)将选晶器支撑棒3焊接在结晶底盘6上，在每个选晶器周围距起始端8mm处，每个选晶器处组焊一个选晶器支撑棒3；

5)模组涂料制壳，在涂制5层以后，选晶器支撑棒3与选晶器螺旋段及起始端连接成一体；

6)模组脱蜡，形成空模壳供浇注使用；

7)按照精铸件工序流水，进行叶片浇注、脱壳、切割打磨、热处理、检验等工序。

实施例2，对应某航机叶片单晶选晶器模壳的加固方法

该航机叶片尺寸较小，设计选晶器支撑棒3选用参数如下：

D＝Φ2mm；H＝40mm；M＝10mm；L＝4mm；a＝160°

1)根据选晶器支撑棒3设计图派制蜡模模具，在压蜡机上压制蜡质支撑棒；

2)压制叶片、结晶底盘蜡模及浇注系统；

3)将叶片、浇注系统、结晶底盘及中注管按照叶片组合图焊接在一起；

4)将选晶器支撑棒3焊接在结晶底盘6上，在每个选晶器周围距起始端5mm处，每个选晶器处组焊一个支撑棒；

5)模组涂料制壳，在涂制3层以后，选晶器支撑棒3与选晶器螺旋段及起始端连接成一体；

6)模组脱蜡，形成空模壳供浇注使用；

7)按照精铸件工序流水，进行叶片浇注、脱壳、切割打磨、热处理、检验等工序。

Claims (10)

1.一种加固选晶器模壳的装置，其特征在于，包括选晶器支撑棒(3)和结晶底盘(6)，选晶器支撑棒(3)包括竖直段和倾斜段，所述竖直段和倾斜段一体化成型，所述竖直段与结晶底盘(6)垂直连接，倾斜段与竖直段有一弯折角α，竖直段与选晶器之间设置有间距。

2.根据权利要求1所述的加固选晶器模壳的装置，其特征在于，所述弯折角α为120°～160°，所述间距为4～8mm。

3.根据权利要求1所述的加固选晶器模壳的装置，其特征在于，所述竖直段的高度H＝选晶器总高度±2mm，倾斜段长度为10～30mm。

4.根据权利要求1所述的加固选晶器模壳的装置，其特征在于，选晶器支撑棒(3)的直径为Φ2～Φ5mm。

5.根据权利要求1所述的加固选晶器模壳的装置，其特征在于，选晶器支撑棒(3所用材料蜡模所用材料相同。

6.一种加固选晶器模壳的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制作权利要求1所述选晶器支撑棒(3)；

步骤2，压制叶片、结晶底盘蜡模及浇注系统；

步骤3，将叶片、浇注系统、结晶底盘及中注管按照叶片组合焊接在一起；

步骤4，将选晶器支撑棒(3)焊接在结晶底盘(6)上，在距选晶器起始端4～8mm处，形成模组；

步骤5，对步骤4所得模组涂料制壳；

步骤6，步骤5完成制壳的模组脱蜡，形成空模壳供浇注使用。

7.根据权利要求6所述的加固选晶器模壳的方法，其特征在于，步骤1中，选晶器支撑棒采用压蜡机进行压制。

8.根据权利要求6所述的加固选晶器模壳的方法，其特征在于，步骤1中所述选晶器支撑棒(3)的直径大于选晶器螺旋段直径1～3mm，其总高度超过选晶器螺旋段5～10mm。

9.根据权利要求6所述的加固选晶器模壳的方法，其特征在于，步骤4中，每个选晶器处组焊一个选晶器支撑棒(3)。

10.根据权利要求6-9任一项所述的加固选晶器模壳的方法，其特征在于，所述浇注系统包括浇口杯(8)、中注管(7)以及连接棒(5)，中注管(7)设置在结晶底盘(6)的顶面，浇口杯(8)设置在中注管(7)的顶端，连接棒(5)连接浇口杯底部与待浇注叶片壳模顶端。