[实用新型]一种浇铸装置

说明书

本实用新型涉及一种浇铸装置，包括石墨模具、冷却器和钢制砂箱，石墨模具入口端设有石墨保温冒口和锥度圆形引流片，锥度圆形引流片连接设置在石墨保温冒口下方；冷却器倾斜设置在石墨保温冒口上方，冷却器呈槽状，其下端对应石墨保温冒口；钢制砂箱设置在石墨模具外侧，与石墨模具间填充有氧化铝砂。本实用新型具有的有益效果是：浇铸装置在石墨模具上端设置了保温冒口和一定锥度圆形引流片，使合金熔液沿模壁浇注，细化合金铸锭晶粒；石墨冒口上端设置倾斜冷却器，加强了合金熔液流动性，并通过冷却水阀门并分阶段控制浇注金属液的浇注温度，细化合金铸锭晶粒；模具底部施加高频振动装置，细化铸锭晶粒，消除铸锭内部疏松，提高铸锭致密度。

技术领域

本实用新型属于浇铸设备领域，尤其是涉及一种浇铸装置。

背景技术

近年来航空航天技术飞速发展使得飞行器热端部件及其部分结构件的服役环境更为复杂和严峻，其工作环境温度已接近1400℃，未来将有可能达到2000℃。而目前航空航天用高温合金难以满足期望使用需求。这种情形下，不但需要进行冷却结构系统全面改进，还需要在高温合金表面制备一层热障涂层，以提高其高温服役性能。热障涂层利用陶瓷隔热、抗氧化和耐腐蚀等特点来保护高温合金基板。通常由粘结层和热障陶瓷组成。热障涂层常用粘结层成分为镍铬铝钇，为了进一步提高粘结层抗氧化性，通常会加入Si、Hf、Re、Ta等元素。粘结层中的Al在氧化反应初期最早与氧气反应形成致密无缺陷的α-Al₂O₃（即TGO），形成良好屏障以阻止热障粘结层进一步氧化。但是，随着热循环的继续进行，α-Al₂O₃与粘结层热膨胀系数会发生不匹配（α-Al₂O₃为8.5×10^-6/℃，粘结层为14.5×10^-6/℃），从而积累非常高的残余应力。且随着氧化时间增加，粘结层中逐渐形成α-Al₂O₃、NiO、NiAl₂O₄等脆性尖晶石类氧化物也会降低粘结层和热障陶瓷层的韧性，使TGO体积膨胀破裂，热障涂层材料发生失效。同样情况，在航空发动机各部件表面镀一层Pt和镍铬铝钇硅薄膜层可降低各部件表面的红外发射率。但在热震环境下若镍铬铝钇硅薄膜与基体结合力差，则容易发生起皮、剥落，不能满足涂层功能需求。

综上可看出，改善热端部件镀覆的热障涂层或功能涂层热物理性能和力学性能是未来的发展热点。而热障涂层材料是通过多弧离子镀、电子束物理气相等工艺沉积在基片上，靶材晶粒度越小，致密度越高，沉积的合金膜越致密、平整，可延缓TGO失效。但是NiCrAlYSi为高温合金，通常采用真空熔炼铸造工艺制备，铸锭中缺陷多（如缩孔、缩松），残余应力大，过程中的冷却不平衡也会导致晶粒粗大和晶粒分布不均匀。用这样的铸锭不仅不利于后续靶材加工，也会导致靶材致密度差，利用率低，镀覆的涂层晶粒大、与基底结合力差等问题，严重影响和制约NiCrAlYSi防护涂层的使用和发展。因此，不仅要再制备工艺上研究如何制得细晶、致密的NiCrAlYSi合金靶材，浇铸装置的改进也是影响合金靶材高致密性的重要因素，现有的浇注装置进行合金溶液浇注时，合金溶液流动性差，合金溶液浇注温度一致，合金铸锭晶粒较大，合金铸锭内部疏松。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种浇铸装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种浇铸装置，包括：

石墨模具，入口端设有石墨保温冒口和锥度圆形引流片，锥度圆形引流片连接设置在石墨保温冒口下方；

冷却器，倾斜设置在石墨保温冒口上方，冷却器呈槽状，其下端对应石墨保温冒口；

钢制砂箱，设置在石墨模具外侧，与石墨模具间填充有氧化铝砂。

优选地，冷却器内设有第一冷却水循环结构，第一冷却水循环结构均匀排列在冷却器的槽道下部，第一入水口设置在冷却器下部，第一出水口设置在冷却器上部。