[发明专利]非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法

说明书

本发明涉及非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，属于航空发动机涡轮叶片铸造技术领域。本非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，包括浇口杯的底端连接上圆盘，上圆盘的底端连通补缩冒口的一端，补缩冒口的另一端连接叶片蜡模，籽晶放大器的上端连接二级放大器。有益效果：由于籽晶及引晶辅助浇道的应用，使得叶片缘板及叶身无杂晶，单晶完整性良好，且有效控制了叶片取向的偏离度及分散度，实现单晶导向空心叶片晶体取向偏离在10°以内；浇冒口方案的设计有效解决了缘板冶金缺陷问题，显著提高了成品率，降低了生产成本；型芯自由端的制作，有效避免了空心导向叶片壁厚尺寸的超差。

技术领域

本发明属于航空发动机涡轮叶片铸造技术领域，具体涉及非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法。

背景技术

近年来，在我国大力发展国防军工，并给予航空发动机行业极大关注的大背景下，多种型号导向叶片也逐步要求为铸造单晶叶片，且结构复杂，成型困难，工艺要求极高。导向叶片的缘板长悬臂特征，叶片尺寸大，使得蜡件及铸件在收缩过程中容易出现翘曲、变形等情况，单晶完整性难以保证，缘板杂晶，叶身杂晶，再结晶缺陷难以解决，取向控制更加困难；大小缘板厚大，熔注过程中补缩困难，缘板疏松严重，冶金质量更是难以保证，严重影响到叶片的生产效率；导向空心叶片内腔复杂，对型芯尺寸及高温强度要求较高，型芯高温强度不足易使铸件偏芯漏芯，导致壁厚尺寸不合格，铸件合格率低。

由于单晶导向结构尺寸较大，内腔复杂，取向控制难度极大，且制备非择优晶体取向，传统的选晶法工艺只能制备单晶高温合金的[001]择优取向，已无法满足[111]非择优取向单晶导向叶片的制备条件，但是可以通过籽晶法实现单晶高温合金非择优取向[111]的生长,且该型叶片上下缘板厚度为1cm，缘板尺寸大，单晶完整性成型困难，杂晶报废率高。

因此，提出一种非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置及方法以解决现有技术中存在的不足。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置，由于籽晶及引晶辅助浇道的应用，使得叶片缘板及叶身无杂晶，单晶完整性良好，且有效控制了叶片取向的偏离度及分散度，实现单晶导向空心叶片晶体取向偏离在10°以内；浇冒口方案的设计有效解决了缘板冶金缺陷问题，显著提高了成品率，降低了生产成本；型芯自由端的制作，有效避免了空心导向叶片壁厚尺寸的超差。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本非择优取向单晶导向空心叶片铸造装置包括浇口杯、上圆盘、支撑浇道、下圆盘、籽晶、籽晶放大器、二级放大器，所述浇口杯的底端连接所述上圆盘，所述上圆盘的底端连通补缩冒口的一端，所述补缩冒口的另一端连接叶片蜡模，所述籽晶放大器的上端连接所述二级放大器，所述籽晶的一端伸入到籽晶放大器内，另一端垂直连接所述下圆盘，所述二级放大器连接所述叶片蜡模的下端，所述叶片蜡模的下端粘接引晶棍从所述叶片蜡模下缘板四周边角处至所述叶片蜡模上缘板四周边角处，所述叶片蜡模的下缘板表面上设有用于制造型芯自由端的型芯凸台。

有益效果：由于籽晶及引晶辅助浇道的应用，使得叶片缘板及叶身无杂晶，单晶完整性良好，且有效控制了叶片取向的偏离度及分散度，实现单晶导向空心叶片晶体取向偏离在10°以内；浇冒口方案的设计有效解决了缘板冶金缺陷问题，显著提高了成品率，降低了生产成本；型芯自由端的制作，有效避免了空心导向叶片壁厚尺寸的超差及铸件断芯问题。

进一步，所述引晶片远离所述叶片蜡模一端连接有引晶棒。

采用上述进一步方案的有益效果是：防止由于蜡片太薄而造成的型壳破裂问题。

进一步，所述引晶棒的直径为4-6mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：结构简单，使晶粒顺利生长至上缘板位置，避免上缘板边角位置形成杂晶，提高铸件单晶完整性。

进一步，所述籽晶伸入到所述籽晶放大器的长度大于5mm。