Устройство для получения отливок с радиально ориентированной структурой Советский патент 1977 года по МПК B22D27/04 

1

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок турбин.

Известно устройство для получениа отливок с радиально ориентированной структурой, преимущественно колес турбин, включающее холодильник-кристаллизатор, литейную форму и размещенные с внешней ее стороны нагревательные секционные элементы 1.

Однако такое устройство ограничивает возможность получения заданной разнородной структуры кристаллов - радиально ориентированной и равноосной по сечению отливки. Наличие слоя теплоизоляции повышает тепловую инерционность нагревательной системы.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования температурного градиента в радиальном направлении иуменьщение инерционности теплового поля для повышения качества отливки.

Это достигается тем, что устройство снабжено экранами из тугоплавкого металла с полированными рабочими поверхностями, установленными на расстоянии от нагревательных секционных элементов и имеюидими на поверхности, обращенной к ним, отражающий слой. При этом экраны выполнены из молибдена.

На чертеже изображено предлагаемое зстройство, разрез.

Устройство включает керамическую форму 1, имеющую открытую полость 2 по цилиндрической периферийной части и верхнее отверстие 3 для заливки расплавлениого .металла через сливную воронку 4. Форма 1 соединена с холодильником-кристаллизатором 5. Нагревательные секционные элементы 6- 8, представляющие собой концентрические спирали, расположены сверху и снизу формы 1.

Теплоизоляция нагревательной системы представляет собой металлические экраны 9 из тугоилавкого металла (например молибдена) с полированной отражающей поверхностью со стороны нагревательных секционных элементов.

Экраны 9 перекрывают все пространство наружной поверхности формы 1 и находятся на равном расстоянии от нагревательных элементов 6, 7 и 8. Экраны и нагревательные элементы крепятся на верхнем 10 и нижнем 11 фланцах устройства. Фланцы 10, 11 соединяются 1между собой шпильками 12.

Устройство работает следующим образом. Керамическая форма 1 нагревается до температ)фы, на 150-100°С превышающей температуру плавления заливаемого металла. В -процессе иагрева на холодильник-кристаллизатор 5 подается охладитель - вода. В плавильном агрегате (на чертеже не показан) расплавляетея металл и доводится до температуры, на 100-150 С превышающей точку плавления, после чего через сливную воронку 4 заливается в форму 1.

Холодильник-кристаллизатор 5 создает радиальный температурный градиент в форме 1, что вызывает зарождение направленных ориентированных кристаллов в полости 2 формы 1. Когда процесс кристаллизации доходит до линии 13, заканчивается процесс отбора радиально направленных ориентированных кристаллов, и в полости 14 происходит кристаллизация только столбчатых кристаллов с радиальной ориентацией (0,100), достигаемой регулированием величины радиального теплового градиента и скорости кристаллизации путем - изменения подводимой энергии сначала на нагревательный элемент 6, затем на нагревательный элемент 7. Когда фронт кристаллизации приблизится к линии 15, от спиралей всех нагревательных элементов 6, 7 и 8 отключается питание с одновременным отключением водоохлаждения, в результате чего происходит естественная кристаллизация дисковой части отливки 16 с образованием равноосной структуры. На это.м процесс кристаллизации заканчивается.

Процесс отливки и кристаллизации происходит в вакууме 1 10 тор.

Применение предлагаемого устройства увеличивает срок службы получаемого изделия примерно в два раза.

Формула изобретения

1.Устройство для получения отливок с радиально ориентированной структурой, преимущественно колес тзфбин, включающее холодильник-кристаллизатор, литейную форму и размещенные с внещней ее стороны нагревательные секционные элементы, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования температурного градиента в радиальном направлении иуменьщения инерционности теплового поля для повыщения качества отливки, оно снабжено экранами из тугоплавкого металла, установленными на расстоянии от нагревательных секционных элементов и имеющими на поверхности, обращенной к ним, отражающий слой.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что экраны выполнены из молибдена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

США № 3598169. кл. 164-60.

1. Патент 1971.

f « 7