[发明专利]一种用于螺旋选晶器的模具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是涉及单晶叶片制造领域，特指一种用于螺旋选晶器的模具及其制造方法。

背景技术

随着航空发动机及燃气轮机制造技术的发展，制造高性能、长寿命的单晶叶片成为我国高新技术制造产业发展的关键技术之一；而单晶高温合金的出现，使航空发动机涡轮前温度大幅度提高，推力增大，油耗降低；单晶叶片可通过籽晶法和螺旋选晶法得到，其中螺旋选晶法具有工艺简单、可操作性强、生产周期短等特点而被广泛利用，因此，在短时间内开发出高质量、低成本、高附加值的螺旋选晶器模具已迫在眉睫。

螺旋选晶器从外形可以看出其结构较为复杂，由引晶段、螺旋段及过渡段组成；特别是螺旋段，由于其特殊的外形决定了其开模的复杂性，特别是金属模具，其螺旋结构加工难度大，需要复杂的活块和镶块或者复杂的曲面才能完成开模，取出蜡模，这必将会对制出的螺旋选晶器的精度及形态造成很大影响，同时，螺旋选晶器的这些缺陷将会严重影响单晶的成型。

专利号为CN102205391A和CN102794402A的中国专利分别公开了一种螺旋选晶器模具，它们的共同点都是金属模具，从而都免不了开模的复杂性；其中专利号为CN102205391A的专利，其具体描述了金属外模和金属内镶块，金属内镶块固定设置于金属外模内腔中，金属内镶块共四块且分别转动设置于金属外模内部四个顶角，注蜡后金属内镶块和蜡模一起取出，分别按顺序45°方向分离四块金属内镶块即可得到螺旋选晶器蜡模，因此，虽然其分型面为水平的，但是螺旋选晶器一次成型需要四个镶块共同完成，这不仅增加了制造成本，同时四个镶块的尺寸误差累积，影响了蜡模的精度，开模时需要旋即一定角度才能得到蜡模，这大大增加开模的难度；对于专利号为CN102794402A的专利，其具体描述了一种单晶叶片螺旋选晶器的压型模具，其长方体结构，由上模和下模组成，引晶段和过渡段所在的模具分型面为平面，螺旋段所在的模具分型面为曲面，其曲面分型面上的分型线平行于平面分型面的分型线，且与螺旋段相应位置沿模具高度方向的截面相交的有两个交点为切点，并沿模具高度方向作截面切线，曲面分型线与该切线垂直，这样的设计改变了螺旋选晶器规则螺旋的特征，影响了选晶器的精度，同时也对选晶效果有一定影响，另外复杂的曲面的设计增加了加工难度和生产成本。

本发明针对现有模具技术的不足，克服开模困难的问题，采用了高弹性软质材料制作模仁，并在阻碍开模处留有活动开口，这样使螺旋选晶器蜡模的脱模高效快捷，尺寸精度大大提高。

发明内容

本发明的螺旋选晶器的新型模具结构较为简单，外形为长方体，其组件包括上模胚和下模胚，其特征在于：所述上模胚和下模胚内部分别设有上模仁和下模仁，上下模仁组成了螺旋选晶器型腔、浇道及注蜡嘴，其中螺旋选晶器型腔由引晶段、螺旋段和过渡段组成，另外模仁上有若干个定位孔；整个模具分型面为平面，上下模仁阻碍开模处有一个活动的开口。

进一步的，所述上模胚和下模胚的两侧分别开设U型槽，通过螺栓螺母紧固上下模胚。

所述上下模胚材质为金属材料，尺寸长度在80-100mm，宽度在30-50mm，高度在30-50mm。

进一步的，所述上下模胚材质为为6063铝合金。

所述的上下模仁尺寸与上、下模胚尺寸对应，上下模仁恰好能够分别填入上模胚和下模胚；材质具有流动性，经过3h左右能发生固化，同时固化后要具有弹性和抗撕拉性，同时耐180-220℃的高温而分子结构不发生破坏，经久耐用。

进一步的，所述上下模仁的材质为HC-9030硅胶。

所述活动的开口在闭合时要密封，防止漏蜡，同时打开时阻力不能太大；本发明是采用刀片在上下模仁阻碍开模处划开一个开口，确保螺旋选晶器的蜡模能够取出。

一种螺旋选晶器的新型模具的制作方法是：

（1）用硬质材料制成一个与模胚尺寸一致的框架放置在水平物体上。

（2）将厚度为15-25mm的开模泥平铺在框架内，将涂有脱模剂的带浇道的螺旋选晶器蜡模厚度的1/2埋入开模泥中，并在开模泥上的任意位置留若干定位孔。

（3）浇注形成下模仁的材料，移入真空下固化，固化后取走开模泥，在阻碍蜡模取出的下模仁上划开一个活动的开口，使蜡模能自由取出。

（4）将蜡模再次按原位置放入下模仁中，涂脱模剂，再次将形成上模仁的材料倒入硬质框架，移入真空固化，取出下模仁，在阻碍蜡模取出的上模仁上划开一个开口，将得到的上下模仁嵌入上下模胚中，即可完成模具的制作。