Способ получения затравок для литья монокристальных изделий из никелевых жаропрочных сплавов Советский патент 1993 года по МПК B22D27/04 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при получении монокристальных изделий из никелевых жаропрочных сплавов с применением затравок заданной ориентации, например, при литье монокристальных рабочих и сопловых лопаток авиационных газотурбининых двигателей (ГТД) и газотурбинных стационарных установок (ГТУ).

Целью изобретения является повышение выхода годного затравок и точности их ориентации.

Указанная цель достигается тем. что заготовку для затравок отливают с произвольной ориентацией, определяют положение .плоскости с заданной кристаллографической ориентировкой, составляющей максимальный угол с осью заготовки, отмечают след этой плоскости на торце заготовки, после чего проводят резку заготовки под найденным углом с расположением плоскости

резания параллельно указанному положению плоскости с заданной кристаллографической ориентацией. При этом монокристальную заготовку отливают в виде цилиндра.

С целью получения затравок для литья монокристальных изделий с заданной4 азимутальной ориентировкой проводят травление полученной затравки для выявления дендритной структуры, определяют следы плоскостей 001 по направлению дендритных рядов на торцевой поверхности затравки, после чего проводят разметку под заданную ориентацию относительно направления дендритных рядов на ее торце.

Существенный отличительный признак предлагаемого способа от известных состоит в получении затравок из монокристальнойзаготовкипроизвольнойкристаллографической ориентации методом вырезки. Определение кристаллогра00

го ю со

VI

ел

со

фических плоскостей, по которым в дальнейшем проводится разрезка заготовки на затравки, осуществляется на рентгеновском дифрактометре типа ДРОН. В отличие от известных методов определения полной пространственной ориентировки монокристаллов, в данном способе находят только один угол между плоскостью с заданными индексами {h, k, I} и осью заготовки. Из кристаллографии известно, что существует семейство эквивалентных плоскостей с индексами {h, k, I}. В данном изобретении определяется только та плоскость {h, k, I}, которая образует максимальный угол с осью заготовки. Это условие позволяет увеличить количество вырезаемых из одной заготовки затравок, так как плоскость реза в данном случае близка к торцевой плоскости заготовки (максимальное количество затравок, естественно, получают при резке перпендикулярно оси заготовки). Для точной установки заготовки в отрезной станок на ее торце определяют след плоскости с заданными индексами {h, k, I}. Механическая вырезка затравок обеспечивает более высокую точность их ориентации по сравнению с известной литейной технологией.

Существенным достоинством предлагаемого изобретения является простой и экспрессный метод разметки азимутальной ориентировки затравок по дендритной структуре, выявляемой травлением.

Способ поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг.1 показана монокристальная заготовка произвольной ориентировки со стартовым конусом 1, служащим для зарождения одного кристалла. Такой конус выполняется для каждой заготовки или для блока из 3-5 заготовок. На заготовке показана плоскость реза 2 под заданным углом аи след этой плоскости на торце заготовки 3.

На фиг.2 схематически показана дендритная структура 4 на торце затравки 001 и разметка ее под азимутальные ориентации 001 и 011 с помощью рисок 5 и 6, соответственно.

Пример. Изобретение проверено при изготовлении затравок с аксиальной ориентировкой 001 и азимутальной ориентацией 100 из бинарного сплава NJ -30% W. Монокристальные заготовки произвольной ориентировки отливали методом направленной кристаллиазции на печи УВНК-8П. Заготовки диаметром 8 мм и длиной 100 мм собирали в блоки по 18 штук, по два блока в каждой плавке. Каждую заготовку травили в смеси плавиковой и азотной кислот для выявления макроструктуры. Выход монокристальных заготовок составил 90%.

Монокристальные заготовки размечали под вырезку на рентгеновском дифрактометре ДРОН путем вывода в отражающее положение плоскостей с заданной кристаллографической ориентировкой плоскости 400, угол . На торце заготовки отмечали направление следа этой плоскости. Разрезку заготовок на затравки проводили на отрезном станке с поворотным лимбом с

помощью абразивного диска (толщиной 0,8-1,0 мм). Толщина затравок составляла 3,5-4 мм. Затем затравки травили для выявления дендритной структуры на торце. Азимутальную ориентацию затравок в

направлении 100 определяли путем нанесения рисок, параллельных осям второго порядка дендритов. Как показал выборочный рентгеновский контроль, ориентация затравок отклонялась от 001 в пределах 1,5-2°.

Данное изобретение позволяет получать монокристальные затравки любой аксиальной и азимутальной ориентации с точностью 1,5-2° с выходом годных затравок 90%. При этом торцевая плоскость эатравок с индексами {h, k, I} задает аксиальную ориентацию монокристального изделия, а поворот затравки в этой плоскости относительно направления дендритных рядов определяет азимутальную ориентировку. Применение затравок, полученных указанным способом, позволяет значительно повысить выход годных монокристальных изделий, так как в этом случае практически полностью исключается прора

стание посторонних кристаллов от стенок

затравочной полости в полость формы, образующей собственно изделие. Формула изобретения 1. Способ получения затравок для литья

0 монокристальных изделий из никелевых жаропрочных сплавов с заданной кристаллографической ориентацией, включающий отливку монокристаллической заготовки направленной кристаллизацией, резку, трав5 ление на макроструктуру и определение ориентации, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного затравок и точности их ориентации, монокристальную заготовку отливают с

0 произвольной кристаллографической ориентацией, определяют положение плоскости с заданной кристаллографической ориентацией, составляющей максимальный угол с осью заготовки, отмечают след этой

5 плоскости на торце заготовки, после чего проводят резку заготовки под найденным углом с расположением плоскости резания параллельно указанному положению плоскости с заданной кристаллографической ориентацией.

2.Способ по п. 1.отличающийся тем. что монокристальную заготовку отливают в виде цилиндра.

3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что при получении затравок для литья монокристальных изделий с заданной азимутальной ориентацией полученную монокристальную заготовку подвергают травлению для выявления дендритной структуры, определяют следы плоскостей {001} по направлению дендритных рядов на торцевой поверхности заготовки, после чего проводят разметку под заданную ориентацию относительно направления дендритных рядов на ее торце.

Использование: в металлургии, в частности в технологии монокристального литья из жаропрочных сплавов для увеличения выхода годных затравок и повышения точности их ориентации. Сущность: затравки изготавливают из заготовок произвольной ориентации, определяют угол наклона плоскости с заданной кристаллографической ориентацией к оси отливки, а также след этой плоскости на торце заготовки и вырезают затравки под указанным углом. Азимутальная ориентация затравок задается по следам дендритных рядов, выявленных травлением. Использование изобретения позволяет яовысить выход годных затравок до 90 % и точность ориентации до 05-2,0°. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. Ё

рие 1

f/ffffj

fffff

OfffJ