Устройство для получения отливок с направленной кристаллизацией

Полезная модель относится к литейному производству и может найти применение при изготовлении турбинных лопаток для авиационных двигателей, судовых и других транспортных и энергетических установок. Технической задачей полезной модели является уменьшение сопротивления литейной формы в процессе усадки сплава. Техническая задача решается тем, что устройство для получения отливок, преимущественно лопаток, с направленной кристаллизацией, содержит керамическую форму, в которой выполнены последовательно затравочная полость, с размещенной в ней монокристаллической затравкой, коническая стартовая полость, и полости формы, образующие перо лопатки, полку и хвостовик. В стенках керамической формы, вдоль полости, образующей перо лопатки выполнены каналы. Новым в полезной модели является то, что керамическая форма снабжена дополнительными каналами, выполненными вдоль конической стартовой полости. Дополнительные каналы сообщены с каналами, выполненными вдоль полости, образующей перо лопатки. Величина каналов не менее величины термического расширения отливки.

Полезная модель относится к литейному производству и может найти применение при изготовлении турбинных лопаток для авиационных двигателей, судовых и других транспортных и энергетических установок.

Известно устройство для получения отливок, преимущественно лопаток, с направленной кристаллизацией, содержащее керамическую форму, в которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой, коническая стартовая полость, соединенная с полостью формы, образующей отливку лопатки, и прибыльная часть, питающая отливку в процессе направленной кристаллизации (Патент США №4714101).

Недостатком указанного устройства является трудность формирования структуры в полках и пере лопаток, так как прорастание монокристалла в радиальном относительно основного температурного градиента направлении часто сопровождается возникновением посторонних кристаллов по краям полки и в пере, преимущественно со стороны входной и выходной кромок. Это приводит к браку отливок по макроструктуре и уменьшению выхода годного литья.

Также известно устройство для получения отливок с направленной кристаллизацией, содержащее керамическую форму, в которой выполнены последовательно затравочная полость, с размещенной в ней монокристаллической затравкой, коническая стартовая полость, и полости формы, образующие перо лопатки, полку и хвостовик, при этом в стенках керамической формы, вдоль полости, образующей перо лопатки выполнены литниковые каналы. (Патент РФ №2239520 кл. B22D 27/04).

Расположение литниковых каналов вдоль кромок пера лопатки предотвращает образование посторонних кристаллов в этой области из-за уменьшения радиальных составляющих ростового градиента температуры.

Однако недостатком является то, что при получении отливок с монокристаллической и направленной структурой в зоне перехода от пера к полке направленной структурой возникают рекристаллизованные зерна, которые образуются в результате термонапряженного состояния отливки из-за большого сопротивления литейной формы в процессе усадки сплава.

Технической задачей полезной модели является уменьшение сопротивления литейной формы в процессе усадки сплава.

Техническая задача решается тем, что устройство для получения отливок, преимущественно лопаток, с направленной кристаллизацией, содержит керамическую форму, в которой выполнены последовательно затравочная полость, с размещенной в ней монокристаллической затравкой, коническая стартовая полость, и полости формы, образующие перо лопатки, полку и хвостовик. В стенках керамической формы, вдоль полости, образующей перо лопатки выполнены каналы.

Новым в полезной модели является то, что керамическая форма снабжена дополнительными каналами, выполненными вдоль конической стартовой полости. Дополнительные каналы сообщены с каналами, выполненными вдоль полости, образующей перо лопатки. Величина каналов не менее величины термического расширения отливки.

На прилагаемом чертеже изображено устройство для получения отливок с направленной кристаллизацией.

Устройство для получения отливок, преимущественно лопаток, с направленной кристаллизацией, содержит керамическую форму 1, в которой выполнены последовательно затравочная полость 2, с размещенной в ней монокристаллической затравкой 3, коническая стартовая полость 4, и полости 5, 6 и 7 формы 1, соответственно образующие перо лопатки, полку и хвостовик. В стенках керамической формы 1, вдоль полости 5, образующей перо лопатки выполнены каналы 8. Керамическая форма 1 снабжена дополнительными каналами 9, выполненными вдоль конической стартовой полости 4. Каналы 9 сообщены с каналами 8, выполненными вдоль полости 5,

образующей перо лопатки. Величина каналов 8 и 9 не менее величины термического расширения отливки.

Перед заливкой металла, керамическую форму 1 прокаливают и заделывают полости 2 под затравки 3. После заливки металла, начинается процесс кристаллизации отливки. Далее после полной кристаллизации и при дальнейшем охлаждении отливки происходит сокращение ее линейных размеров. Так как коэффициент термического расширения литейной формы 1 значительно ниже термического расширения материала отливки, то литейная форма 1 создает сопротивление усадке сплава и вызывает в ней напряжения растяжения. Созданию высоких напряжений способствуют горизонтальные участки отливки (полки лопатки), которые препятствуют ее свободному сокращению. В силу того, что в оболочковой форме 1 образованы каналы 8 и 9, величина которых равна величине термического сокращения отливки, керамическая форма 1 в данной зоне более податлива. Таким образом, величина напряжений на отливку уменьшатся, что исключает образование дефекта структуры в отливках лопаток по рекристаллизованным зернам.

Устройство для получения отливок, преимущественно лопаток, с направленной кристаллизацией, содержащее керамическую форму, в которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой, коническая стартовая полость и полости формы, образующие перо лопатки, полку и хвостовик, при этом в стенках керамической формы, вдоль полости, образующей перо лопатки, выполнены каналы, отличающееся тем, что керамическая форма снабжена дополнительными каналами, выполненными вдоль конической стартовой полости, при этом они сообщены с каналами, выполненными вдоль полости, образующей перо лопатки, кроме того, величина каналов не менее величины термического расширения отливки.