RU2117550C1 - Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой - Google Patents
Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2117550C1 RU2117550C1 RU97115515A RU97115515A RU2117550C1 RU 2117550 C1 RU2117550 C1 RU 2117550C1 RU 97115515 A RU97115515 A RU 97115515A RU 97115515 A RU97115515 A RU 97115515A RU 2117550 C1 RU2117550 C1 RU 2117550C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- zone
- castings
- directed
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой. Устройство содержит вакуумную камеру, внутри которой размещена индукционная плавильная печь, печь подогрева форм с керамической формой и водоохлаждаемая емкость, которая выполнена в виде усеченного конуса с дном и открытой верхней частью в сторону зоны нагрева. Зона нагрева и зона охлаждения разделены экраном, раздвигающимся в горизонтальной плоскости, который состоит из сегментов или секторов. Применение устройства позволит получать качественные отливки с направленной и монокристаллической структурой, в т.ч. крупногабаритные, как радиационным методом, так и по методу с жидкометаллическим охлаждением, а также успешно применять его в качестве утилизатора, 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой.
Известны устройства для направленной кристаллизации, включающие вакуумную камеру, внутри которой размещена зона нагрева керамических форм, система экранов, водоохлаждаемый, преимущественно медный, кристаллизатор, индукционная печь, система термопар для автоматического контроля и поддержания температуры в зоне нагрева и охлаждения (патенты США 3680625, 4804311, 4412577).
Известны также устройства для направленной кристаллизации, в которых зона охлаждения выполнена в виде емкости с расплавом легкоплавкого материала, который выполняет роль охлаждающей среды (патент США 3763926, 3915761, патент РФ 2010672 и др.).
Известны и устройства, в которых совмещены оба вышеперечисленные типы устройств, но они снабжены двумя приводами вертикального перемещения формы с отливкой, расположенными сверху и снизу вакуумной камеры, что существенно увеличивает их размер, усложняет обслуживание и эксплуатацию установок, снижает надежность их работы (Патент США 51975531, статья Singer R.F. " Directional amd Single Solidification Using LMC").
Наиболее близким является устройство по [1], принятое за прототип.
Согласно прототипу устройство содержит вакуумную камеру с нагревателем, внутри которого размещена керамическая форма, закрепленная на металлической водоохлаждаемой плите, перемещающейся вниз и вверх с помощью штока и привода вертикального перемещения. Зона нагрева и зона охлаждения разделена горизонтальным экраном. Концентрично с водоохлаждаемой плитой в зоне охлаждения установлена дополнительная кольцевая водоохлаждаемая полость с внутренним диаметром, превышающим максимальный размер формы. Внизу имеется сборник-утилизатор для улавливания жаропрочного сплава в случае разрушения керамической формы.
Все известные устройства, в т. ч. и по прототипу, могут работать только при наличии кристаллизатора, невозможно использовать установку для процесса направленной кристаллизации с жидкометаллическим охладителем, трудно решается вопрос утилизации дорогостоящего сплава в случае разрушения формы.
Технической задачей изобретения является получение отливок с направленной и монокристаллической структурой радиационным методом охлаждения без применения кристаллизатора, возможность легкой перестройки устройства для работы как по радиационному методу, так и методу с жидкометаллическим охлаждением, повышение надежности и экономичности работы установки.
Для выполнения технической задачи предлагается устройство, содержащее вакуумную камеру, внутри которой размещена индукционная плавильная печь, печь подогрева форм с керамической формой, механизмом ее перемещения и водоохлаждаемая емкость. Механизм перемещения формы представляет собой шток, на котором закрепляется форма с помощью подвески и регулируемый привод вертикального перемещения, расположенный над вакуумной камерой. Водоохлаждаемая емкость выполнена в виде усеченного конуса, верхняя часть которой открыта в сторону зоны нагрева, а нижняя донная часть имеет меньшее основание. Зона нагрева и зона охлаждения разделены экраном, раздвигающимся в горизонтальной плоскости и плотно прилегающим к форме в процессе кристаллизации и состоящим из сегментов или секторов (не менее 2-х с каждой стороны).
Схема устройства представлена на чертеже, где 1 - керамическая форма, 2 - подвеска, 3 - шток, 4 - нагреватель печи подогрева форм, 5 - тепловой экран, 6 - водоохлаждаемая емкость, 7 - жаропрочный сплав, 8 - стартовая зона с затравкой
Устройство работает следующим образом.
Устройство работает следующим образом.
Форму 1 располагают в подвеске 2 и закрепляют на перемещающемся штоке 3. С помощью привода форму помещают в нагреватель 4, регулируя местоположение формы относительно нагревателя. Под нагревателем располагают тепловой экран 5, к нижней поверхности которого прилегает торец водоохлаждаемой емкости 6, устанавливаемый соосно с нагревателем. В вакуумной камере создается вакуум 1•10-3 мм рт. ст. Включается печь подогрева форм. При достижении температуры на форме, превышающей на 100 - 150oC температуру ликвидус сплава, включается индукционная печь, в которой расплавляется жаропрочный сплав 7 и при заданной температуре заливается в нагретую керамическую форму. После чего включают привод вертикального перемещения и опускают форму из зоны нагрева в зону охлаждения с требуемой скоростью. Кристаллизация сплава происходит радиационным излучением на холодные стенки водоохлаждаемой емкости, благодаря чему можно получать протяженные слитки с направленной структурой.
После того, как форма с отливкой опустится на всю высоту, нагреватель выключают и при снижении температуры до 300 - 400oC форму с закристаллизовавшейся отливкой извлекают из установки, предварительно развакуумировав ее. Далее процесс повторяется с другой формой.
Для получения лопаток с монокристаллической структурой заданной ориентации в вершину стартовой зоны 8 керамической формы, перед размещением ее в вакуумной камере, устанавливают монокристаллическую затравку нужной ориентации и затем строго фиксируют местоположение формы относительно нагревателя. В этом случае роль холодильника играет затравка и закристаллизовавшаяся часть стартовой зоны, дальнейшая кристаллизация сплава происходит радиационным излучением, как в описанном выше случае. Это дает возможность отказаться от водоохлаждаемой плиты, заменив ее водоохлаждаемой емкостью, эффективность которой не уступает эффективности водоохлаждаемой плиты и водоохлаждаемого кольца прототипа, но не требует сложного устройства привода с вакуумными уплотнениями.
Для повышения осевого температурного градиента на фронте затвердевания отливки используют тепловой экран 5, перемещающийся в горизонтальной плоскости, плотно прилегающий к керамической форме в соответствии с ее геометрией в течение всего процесса направленной кристаллизации. Экран выполнен в виде сегментов или секторов, не менее двух с каждой стороны формы.
В предлагаемом устройства охлаждаемая емкость может эффективно играть роль утилизатора в случае разрушения формы, а пролившийся дорогостоящий сплав может быть легко изъят из конической емкости и вновь переплавлен.
Применение предложенного устройства позволит получать качественные отливки с направленной и монокристаллической структурой, в т. ч. и крупногабаритные, радиационным методом охлаждения без применения кристаллизатора, легко перестраиваться на метод с жидкометаллическим охлаждением, успешно использовать устройство в качестве утилизатора при разрушении формы и повысить надежность и экономичность работы установки.
Claims (3)
1. Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой, содержащее вакуумную камеру, внутри которой размещена плавильная индукционная печь, печь подогрева форм с керамической формой, механизм перемещения формы, включающей шток и привод вертикального перемещения, и экран, разделяющий зону нагрева и зону охлаждения, отличающееся тем, что зона охлаждения представляет собой водоохлаждаемую емкость, имеющую донную часть и открытую в сторону зоны нагрева верхнюю часть.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что водоохлаждаемая емкость выполнена в виде усеченного конуса с меньшим нижним основанием.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экран выполнен раздвижным в горизонтальной плоскости и состоит из секторов или сегментов, плотно прилегающих к керамической форме в течение всего процесса кристаллизации.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115515A RU2117550C1 (ru) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой |
EP98946047A EP0968065B1 (en) | 1997-09-12 | 1998-09-14 | Method and apparatus for producing directionally solidified castings |
DE69827932T DE69827932D1 (de) | 1997-09-12 | 1998-09-14 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen gerichtet erstarrter guss-stücke |
PCT/US1998/019021 WO1999012679A1 (en) | 1997-09-12 | 1998-09-14 | Method and apparatus for producing directionally solidified castings |
AT98946047T ATE283746T1 (de) | 1997-09-12 | 1998-09-14 | Verfahren und vorrichtung zum herstellen gerichtet erstarrter guss-stücke |
US09/319,906 US6715534B1 (en) | 1997-09-12 | 1999-06-14 | Method and apparatus for producing directionally solidified castings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115515A RU2117550C1 (ru) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2117550C1 true RU2117550C1 (ru) | 1998-08-20 |
RU97115515A RU97115515A (ru) | 1999-01-10 |
Family
ID=20197238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97115515A RU2117550C1 (ru) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0968065B1 (ru) |
AT (1) | ATE283746T1 (ru) |
DE (1) | DE69827932D1 (ru) |
RU (1) | RU2117550C1 (ru) |
WO (1) | WO1999012679A1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112157245A (zh) * | 2020-09-03 | 2021-01-01 | 中国科学院金属研究所 | 利用lmc定向凝固技术制备大尺寸定向叶片过程中定向柱晶晶粒控制方法 |
RU2754215C1 (ru) * | 2020-11-02 | 2021-08-30 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Устройство для получения крупногабаритных отливок с направленной и монокристаллической структурой |
RU2754333C1 (ru) * | 2021-03-02 | 2021-09-01 | Акционерное общество «ОДК-Авиадвигатель» | Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям лопаток турбин с направленной и монокристаллической структурой |
CN114734024A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-12 | 上海元定科技有限公司 | 一种液体金属冷却真空精密铸造炉及工作方法 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1162016B1 (en) * | 2000-05-13 | 2004-07-21 | ALSTOM Technology Ltd | Apparatus for casting a directionally solidified article |
KR100416303B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2004-01-31 | 이재현 | 일방향응고용 시편제조장치 |
US6896030B2 (en) | 2003-07-30 | 2005-05-24 | Howmet Corporation | Directional solidification method and apparatus |
US8752611B2 (en) | 2011-08-04 | 2014-06-17 | General Electric Company | System and method for directional casting |
CN102278881A (zh) * | 2011-08-12 | 2011-12-14 | 上海理工大学 | 快速凝固的真空感应熔炼炉 |
CN103394674B (zh) * | 2013-07-24 | 2016-01-13 | 西安工程大学 | 薄壁铸件铸造用真空感应炉及铸造薄壁钛合金铸件的方法 |
CN106180589A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 柳州三木科技有限公司 | 一种播种机轮毂的锻造方法 |
CN114505467B (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-01 | 太原科技大学 | 一种利用电磁感应补温的铝合金铸造模具及铸造方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3532155A (en) * | 1967-12-05 | 1970-10-06 | Martin Metals Co | Process for producing directionally solidified castings |
US3680625A (en) * | 1970-11-12 | 1972-08-01 | Trw Inc | Heat reflector |
US3763926A (en) * | 1971-09-15 | 1973-10-09 | United Aircraft Corp | Apparatus for casting of directionally solidified articles |
US3915761A (en) * | 1971-09-15 | 1975-10-28 | United Technologies Corp | Unidirectionally solidified alloy articles |
FR2604378B1 (fr) * | 1978-06-30 | 1989-10-27 | Snecma | Appareillage de fonderie pour la fabrication de pieces metalliques moulees a structure orientee |
US4804311A (en) * | 1981-12-14 | 1989-02-14 | United Technologies Corporation | Transverse directional solidification of metal single crystal articles |
US4412577A (en) * | 1982-01-27 | 1983-11-01 | United Technologies Corporation | Control of seed melt-back during directional solidification of metals |
US5197531A (en) * | 1990-06-13 | 1993-03-30 | Leybold Aktiengesellschaft | Method of manufacturing directionally solidified castings |
RU2010672C1 (ru) * | 1991-02-15 | 1994-04-15 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ получения монокристаллических отливок |
EP0631832B1 (de) * | 1993-07-02 | 1998-05-20 | ALD Vacuum Technologies GmbH | Verfahren zum gerichteten Erstarren einer Metallschmelze und Giessvorrichtung zu seiner Durchführung |
DE19539770A1 (de) * | 1995-06-20 | 1997-01-02 | Abb Research Ltd | Verfahren zur Herstellung eines gerichtet erstarrten Gießkörpers und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
DE19602554C1 (de) * | 1996-01-25 | 1997-09-18 | Ald Vacuum Techn Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Gießen und gerichteten Erstarren von mehreren Gußkörpern |
-
1997
- 1997-09-12 RU RU97115515A patent/RU2117550C1/ru active
-
1998
- 1998-09-14 WO PCT/US1998/019021 patent/WO1999012679A1/en active IP Right Grant
- 1998-09-14 DE DE69827932T patent/DE69827932D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-14 AT AT98946047T patent/ATE283746T1/de not_active IP Right Cessation
- 1998-09-14 EP EP98946047A patent/EP0968065B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112157245A (zh) * | 2020-09-03 | 2021-01-01 | 中国科学院金属研究所 | 利用lmc定向凝固技术制备大尺寸定向叶片过程中定向柱晶晶粒控制方法 |
RU2754215C1 (ru) * | 2020-11-02 | 2021-08-30 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Устройство для получения крупногабаритных отливок с направленной и монокристаллической структурой |
RU2754333C1 (ru) * | 2021-03-02 | 2021-09-01 | Акционерное общество «ОДК-Авиадвигатель» | Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям лопаток турбин с направленной и монокристаллической структурой |
CN114734024A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-12 | 上海元定科技有限公司 | 一种液体金属冷却真空精密铸造炉及工作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69827932D1 (de) | 2005-01-05 |
EP0968065A1 (en) | 2000-01-05 |
WO1999012679A1 (en) | 1999-03-18 |
ATE283746T1 (de) | 2004-12-15 |
EP0968065B1 (en) | 2004-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2117550C1 (ru) | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой | |
CN2808362Y (zh) | 一种生产定向凝固铸件用的设备 | |
US4838340A (en) | Continuous casting of fine grain ingots | |
WO1993012272A1 (en) | Method of and apparatus for casting crystalline silicon ingot by electron beam melting | |
AU641596B2 (en) | Static vacuum casting of ingots | |
JPH0814008B2 (ja) | 冷却火床精練 | |
CN104561591B (zh) | 高纯铝定向凝固短流程提纯设备以及提纯方法 | |
US3700023A (en) | Casting of directionally solidified articles | |
RU2492026C1 (ru) | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой | |
RU97115515A (ru) | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой | |
CN100406161C (zh) | 一种定向凝固铸造方法 | |
JP2002534603A5 (ru) | ||
RU2267380C1 (ru) | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой | |
US3921698A (en) | Method for the production of metallic ingots | |
US6715534B1 (en) | Method and apparatus for producing directionally solidified castings | |
JPS58167733A (ja) | アルミニウムの精製法 | |
RU2353470C2 (ru) | Способ и устройство жидкой штамповки для литья химически активных металлов с использованием метода индукционного удержания расплава | |
RU98102459A (ru) | Способ получения отливок направленной кристаллизацией и устройство для его осуществления | |
JPS59170227A (ja) | アルミニウムの精製法 | |
CN209227097U (zh) | 底注式真空定向凝固炉 | |
JP4366705B2 (ja) | インゴットの製造方法と装置 | |
RU2319752C2 (ru) | Способ индукционной плавки литья металлов и устройство для его осуществления | |
RU2010672C1 (ru) | Способ получения монокристаллических отливок | |
RU2152844C1 (ru) | Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой | |
US4349909A (en) | Process for casting fused refractory oxides having high melting points |