[发明专利]一种可控壁厚的定向凝固铸型的制备方法

摘要

本发明公开了一种可控壁厚的定向凝固铸型的制备方法，首先在三维软件中设计初始铸型。然后将初始铸型置于铸造软件中完成应力计算，确定最佳铸型壁厚。然后将二次铸型置于定向晶生长的模拟环境中进行辐射传热计算，并分析温度场分布规律及热场变化规律，改变壁厚给出接近定向凝固生长温度梯度规律的壁厚。重复辐射传热计算、应力校核，修改设计，直到确定铸型的最终三维设计。基于快速成型的陶瓷铸型快速制造方法制造出铸型。该方法解决了在高温合金复杂结构定向凝固过程中铸型对定向晶生长的影响问题，从而可以更容易获得定向晶叶片，并且获得质量更高的定向晶产品，并一定程度的避免了热应力及其他应力所造成的开裂、应力变形等问题。

主权项

一种可控壁厚的定向凝固铸型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）针对待制备的铸件的结构，在三维软件中设计壁厚均匀的初始铸型；2）将初始铸型导入铸造软件中进行热传导分析及应力分析；在应力计算的过程中，还对应力集中的区域，改变铸型的型壳外壁的形状以消减应力，直到消除应力集中或降低应力集中；根据各时刻的热应力分布情况，选择符合热强度、受应力最小的壁厚，以该壁厚为消减应力后初始铸型的均匀壁厚，得到二次铸型；3）将二次铸型置于定向晶生长的模拟环境中进行传热计算，并分析温度场分布规律及热场变化规律，得到二次铸型的传热规律及温度梯度分布，并根据其修改二次铸型设计：加厚传热较快的铸型区域壁厚或改变铸型外壁形状，减薄传热较慢的铸型区域或改变铸型外壁形状，直到给出接近定向凝固生长温度梯度规律的壁厚，形成三次铸型；4）然后对三次铸型重复传热计算、应力分析，并进行修改直到铸型内壁符合定向凝固的温度梯度，并能承受定向晶生长过程中受到的应力，得到铸件的定型铸型；5）基于光固化快速成型技术，根据定型铸型设计做出相应的光固化树脂模具，再利用凝胶注模成型方法制造用于铸件定向凝固铸造的陶瓷铸型。