Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано, в частности, при литье лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) из жаропрочных сплавов.
Известен способ литья деталей с направленной и монокристальной структурой, предусматривающий изготовление оболочковой литейной формы, размещение в донной ее части затравки, нагрев формы с затравкой до температуры выше температуры ликвидуса жаропрочного сплава, заполнение формы расплавленным жаропрочным сплавом и направленную кристаллизацию.
Целью изобретения является повышение надежности процесса, повышение свойств отливок при низких и средних температурах, обеспечение возможности автоматизации процесса загрузки-выгрузки форм в плавильно-кристаллизационную установку в вакууме, снижение потерь металла и снижение трудо- и энергозатрат.
Сущность изобретения заключается в том, что перед осуществлением процесса направленной кристаллизации в донной части формы устанавливают металлическую прессованную таблетку (или изделие другой конфигурации, соответствующей донной части отливки) из гранулированного тугоплавкого материала, например, сплава Ni-50% W, закрепляют ее в форме керамической суспензией, нагревают в вакуумной печи до температуры, превышающей температуру ликвидус сплава отливки, но ниже температуры плавления гранул тугоплавкого материала, заливают в форму жидкий сплав и осуществляют направленную кристаллизацию перемещением формы из зоны нагрева в зону охлаждения, обеспечивая рост столбчатых зерен, зародившихся от гранул тугоплавкого материала, выполняющих роль центров кристаллизации, значительно снижающих энергию зарождения зерен при гораздо меньшей степени переохлаждения залитого в форму расплава.
В результате осуществления указанного способа получают отливку с большим количеством столбчатых зерен, соизмеримом с количеством зерен в отливке, отливаемой на водоохлаждаемый кристаллизатор.
Осуществление способа не требует применения плиты-холодильника, надежного крепления формы к холодильнику, позволяет автоматизировать процесс загрузки-выгрузки форм в вакуумной установке, не требует расхода металла на "стартовую" зону, что дает экономию трудовых и материальных затрат.
Получение отливок с большим количеством столбчатых однонаправленных зерен без применения плиты-холодильника является преимуществом по сравнению с аналогами и прототипом.
Снижаются затраты энергии на зарождение зерен при малой степени переохлаждения расплава, увеличивается степень дисперсности столбчатых зерен, что повышает свойства отливок при низких и средних температурах.
П р и м е р 1. Лопатка однополочная без бандажной полки и без торцовой стенки. Со стороны торцовой части литейная форма лопатки имеет продолжение по форме профиля и заужение в виде конуса. Нижняя часть конуса имеет затравочную полость для установки затравки. Размеры затравки не превышают размеров профиля лопатки. В затравочную полость устанавливают прессованную из сплава Ni-W таблетку. Нижнюю часть затравочной полости после установки таблетки замазывают керамической суспензией и подсушивают в течение 2-3 ч.
Прессованные таблетки имеют состав: порошок Ni фракции 20-80 мкм 50%
Смешанные порошки используют как шихту для прессования таблеток необходимой геометрии в зависимости от геометрии отливаемой лопатки.
Заливку литейных форм осуществляют в печах. Температура заливки лопаток из жаропрочных сплавов ЖС-26, ЖС-32 1560оС, температура в печи подогрева и литейной формы при заливке 1500оС.
При заливке формы металлом частицы Ni и W прессованной таблетки служат центрами зарождения столбчатых зерен. При перемещении формы с расплавом из зоны нагрева в жидкометаллический охладитель (расплав алюминия) зародившиеся на прессованной таблетке столбчатые зерна прорастают через всю лопатку от торца к замку. Закристаллизованная лопатка имеет большое количество столбчатых кристаллов, которые имеют ориентированное направление от торца пера к замку, т.е. вдоль лопатки.
Скорость перемещения литейной формы с расплавом из печи подогрева в жидкометаллический охладитель 10.20 мм/мин.
П р и м е р 2. Лопатка однополочная без бандажной полки с торцовой стенкой. Со стороны торцовой стенки литейная форма лопатки имеет затравочную полость по форме профиля пера лопатки для установки затравки. Геометрия и размеры затравки соответствуют поверхности торцовой стенки лопатки. После установки затравки полость замазывают керамической суспензией. Нижнюю часть затравочной полости после установки таблетки замазывают керамической суспензией и подсушивают в течение 2-3 ч.
П р и м е р 3. Лопатка двухполочная с профильной бандажной полкой. Со стороны бандажной полки литейная форма лопатки имеет затравочную полость по форме профиля бандажной полки для установки затравки. Геометрия и размеры затравки соответствуют поверхности бандажной полки лопатки. Нижнюю часть затравочной полости после установки таблетки замазывают керамической суспензией и подсушивают в течение 2-3 ч.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК С НАПРАВЛЕННОЙ СТРУКТУРОЙ | 2008 |
|
RU2411106C2 |
Способ получения отливок с направленной структурой | 2020 |
|
RU2732492C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ЛОПАТОК ТУРБИН | 2014 |
|
RU2587116C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ С МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ | 2002 |
|
RU2225278C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛОПАТКИ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА С МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ | 2009 |
|
RU2392091C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ОТЛИВКИ РАБОЧЕЙ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ЗАДАННЫМИ АКСИАЛЬНОЙ И АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИЕЙ СПЛАВА | 2007 |
|
RU2329120C1 |
Устройство для получения отливок турбинных сопловых лопаток с направленной и монокристаллической структурой | 2021 |
|
RU2756073C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТЬЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК | 2000 |
|
RU2179087C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК С НАПРАВЛЕННОЙ И МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ | 1999 |
|
RU2155651C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК С МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ | 1990 |
|
RU2021877C1 |
Использование: в области литейного производства, в частности при литье лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) из жаропрочных сплавов. Сущность изобретения: способ получения отливок с направленной структурой включает изготовление оболочковой формы, нагрев формы до температуры выше температуры ликвидус жаропрочного сплава, заполнение формы расплавом и направленную кристаллизацию. При этом направленную кристаллизацию обеспечивают с помощью размещенного в донной части литейной формы гранулированного тугоплавкого материала, нагретого до температуры, не превышающей температуру плавления гранул, и имеющего конфигурацию контактирующего с ним торца отливки. В качестве тугоплавкого материала может быть использован порошковый вольфрамо-никелевый сплав. 1 з.п. ф-лы.
Способ литья деталей с направленной и монокристальной структурой | 1979 |
|
SU863171A1 |
Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
Приспособление для изготовления в грунте бетонных свай с употреблением обсадных труб | 1915 |
|
SU1981A1 |
Авторы
Даты
1995-09-20—Публикация
1992-02-24—Подача