[发明专利]用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法

说明书

本发明适用于铸造技术领域，提供了一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法，在环状结构的陶瓷模壳的中空区域填充隔热材料形成隔热塞，以减少定向凝固炉内热区向冷区的热量散失，提高铸件中凝固前沿的温度梯度，减少铸造缺陷，改善单晶和定向铸件的质量。

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法。

背景技术

为了提高航空发动机和工业燃气轮机的使用性能，高温合金叶片经常需要利用精密铸造加定向凝固的工艺制成柱晶或单晶组织。在真空炉内，高温合金熔化后浇入下端开口并安放在水冷铜盘上的陶瓷模壳中，金属液受到水冷铜盘的激冷首先凝固，随着热量向下传出和陶瓷模壳下降进入冷却区，陶瓷模壳内的高温合金熔体由下向上定向凝固，晶粒由下向上定向生长，形成垂直走向的柱状晶组织。若设置选晶器只让一个晶粒通过，则可得到性能更好的单晶组织。

为一次浇注尽量多的叶片，通常采用大直径的底盘，做成环状排列的多型腔模壳，如图1所示。在模壳的中心区域围绕着中心柱形成了很大体积的中空区。在模壳从上部加热区穿过环形隔热板降入冷却区时，中空区就成了冷热两区间的贯通区，导致热量大量散失，温度梯度下降，铸造缺陷增加，严重影响到铸件的质量。

发明内容

本发明提供一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法，旨在解决现有陶瓷模壳铸造缺陷的问题。

本发明是这样实现的，提供了一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳，在环状结构的陶瓷模壳的中空区域填充隔热材料形成隔热塞，以减少定向凝固炉内热区向冷区的热量散失，提高铸件中凝固前沿的温度梯度，减少铸造缺陷，改善单晶和定向铸件的质量。

优选的，所述隔热塞材料为碳毡或陶瓷棉材料。

优选的，所述陶瓷模壳中空区域的隔热材料是在该陶瓷模壳制造过程中进行焙烧后填充进去的。

优选的，所述陶瓷模壳在浇注前放置在浇注炉内的铜盘上，升入热区浇注入合金液后向下抽拉进行单晶定向凝固，所述填充入的隔热塞防止热量向下散失，提高了铸件中的温度梯度。

优选的，在铸件凝固后破壳之前可将隔热塞取出，留作下次使用。

优选的，其应用范围适于但不限于高温合金单晶或定向叶片，也可用于其它铸件的制造。

一种用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳的制造方法，包括步骤：

制作环状布置的陶瓷模壳；

在所述陶瓷模壳的中空区填充隔热材料形成隔热塞。

一种铸件的制造方法，包括步骤：

制作环状布置的陶瓷模壳；

在所述陶瓷模壳的中空区填充隔热材料形成隔热塞；

将所述陶瓷模壳进行预热保温；

将熔液浇筑至所陶瓷模壳内并进行定向或单晶凝固；

凝固结束后，取出所述隔热塞；

破除模壳取出铸件。

本发明所达到的有益效果：在制造陶瓷模壳工序的后期，即在模壳脱蜡和焙烧后，再增加一道制造隔热塞的工序，即将隔热材料如碳毡或陶瓷棉填充入模壳的中空区，成为模壳的一部分。在浇注前将带有隔热塞的模壳放置在浇注炉内的铜盘上，升入热区并浇注入合金液后向下抽拉模壳进行单晶定向凝固。填充入的隔热塞有效防止了热量向下散失，改善了模壳中铸件的温度梯度和铸造质量。具体的：

1、明显改善炉内加热区与冷却区之间的隔热，大大减少热区的热量损失，降低能源消耗。

2、通过改善加热区与冷却区之间的隔热，使得热区保持高温，而冷区保持低温，提高了两区间的温度落差，改善了单晶铸件的凝固条件。