Способ получения отливок направленной кристасталлизацией
Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к способам получения отливок направленной кристаллизацией и может быть использовано для изготовления литых лопаток газовых турбин . Цель - повышение механических характеристик металла отливок за счет уменьшения угла разориектировки кристаллов. Способ включает нагрев установленной открытыми полостями на холодильнике-электроде керамической литейной формы в печи подогрева до температуры 900-950°С, заливку в нее жидкого сплава, поддерживание его температуры в форме путем пропускания электрического тока на уровне, превышающем на 200-250°С температуру солидус, втечение210-1100 с, отключением электрического тока и направленную кристаллизацию отливки. При этом используют литейную форму с толщиной стенки, превышающей , по крайней мере, в восемь раз толщину стенки отливки. 1 ил., 2 табл. fe
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sa)s В 22 D 27/04
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИф::.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4454523/02 (22) 05.07,88 (46) 30.11.92,Бюл, M 44 (71) Рыбинский авиационный технологический институт (72) Ю.Н. Калюкин, П.В. Лебедев и Э.С. Судаков (56) Авторское свидетельство СССР
f4 246791, кл. B 22 D 27/04, 1966, Авторское свидетельство СССР
1Ф 1374562, кл. В 22 0 27/04, 1988. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к области л итейного производства, в частности, к способам получения отливок направленной кристаллизацией и может быть использовано для изготовления литых лопаток газовых турИзобретение относится к области литейного производства, а именно, к способам получения отливок нетравленной кристаллизацией и может быть использовано для изготовления литых лопаток газовых турбин.
Цель — повышение механических характеристик металла отливок за счет уменьшения угла разориентировки кристаллов, Способ реализуется с помощью устройства, схема которого приведена на чертеже, Устройство включает водоохлаждаемый медный холодильник-электрод 1, установленную на нем открытыми полостями керамическую литейную форму 2 и нагревательную печь 3 для нагрева литей5U,; 1578925А1 бин. Цель — повышение механических характеристик металла отливок за счет уменьшения угла раэориентировки кристаллов.
Способ включает нагрев установленной открытыми полостями на холодильнике-электроде керамической литейной формы в печи подогрева до температуры 900 — 950 С, заливку в нее жидкого сплава, поддерживание его температуры в форме путем пропускания электрического тока на уровне, превышающем на 200-250 С температуру солидус, в течение 210 — 1100 с, отключением электрического тока и направленную кристаллизацию отливки. При этом используют литейную форму столщиной стенки,,превышающей, по крайней мере, в восемь раз толщину стенки отливки. 1 ил., 2 табл.
Ql ной формы. Для контроля температуры ме- 4 талла в литейной форме установлена термо- 00 пара 4. О
Реализация способа и работа устройства осуществляется следующим образом, . (д, Керамическую литейную форму 2 с толщиной стенки, не менее, чем в восемь раз, превышающей толщину стенки отливки, ус-, танавливают полостями на поддоне-элект-, роде 1 и нагревают в печи 3 до температуры
900-950 С; Затем в литейную форму 2 заливают жидкий сплав, который замыкает электрическую цепь. Путем пропускания электрического тока через жидкий сплав его температуру поддерживают эа счет выделения джоулева тепла на уровне, превышаю1578925 щем на 200 — 250 С температуру ликвидус. в течение 210-1100 с зависимости от длины получаемых отливок, При этом температуру жидкого сплава контролируют по термопаре 4. 5
За время выдержки образующаяся в момент заливки твердая корочка металла на холодильнике расплавляется и уничтожается возникшие центры кристаллизации в объеме металла, а внутренняя поверхность литейной формы прогревается до нужной температуры, ликвидус сплава, с явно выраженным градиентомгемпературы по высоте литейной формы за счет воздействия холодильника. 15
При этом меньшая выдержка (менее 210 с) не обеспечивает полного растворения твердой корочки металла на холодильнике и необходимого прогрева внутренней поверхности формы, а следовательно и получения качественной отливки с заданной структурой. Более длительная выдержка (более
1100 с) не улучшает показатели структуры отливок и приводит лишь к перерасходу электроэнергии и повышенному пригару на отливках.
Затем электрический ток отключают и происходит в сложившихся условиях направленная кристаллизация отливки со сто- 30 роны холодильника-электрода за счет одностороннего интенсивного теплоотвода с образованием регулярной столбчатой структуры непосредственно от поверхности
Формула изоб ретения ю
Способ получения отливок направленной кристаллизацией, преимущественно лопаток газовых турбин, включающий нагрев установленной открытыми полостями на холодильнике-электроде керамической литейной формы в печи до температуры
900-950 C. заливку в нее жидкого сплава, пропускание через сплав электрического тока, направленную кристаллизацию и охлаждение, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью холодильника с разориентировкой кристэл лов не более 5, После полного затвердевания форму с отливкой извлекают из нагревательной печи и отправляют на дальнейшую обработку, э цикл повторяется, Пример. Отливали лопатки газовых турбин длиной соответственно 70, 100, 130 мм из сплава ЖС6У.
Массивные корундовые формы с толщиной стенки 40 мм открытыми снизу полостями устанавливают на двухсекционный медный водоохлаждаемый холодильникэлектрод и нагревают в печи до температуры 950 С. Жидкий сплав при температуре
1600 С заливают в подогретую форму и затем поддерживают его температуру на уровне 1550 — 1600 С (валике. = 1350 С) путем пропускания через него электрического переменного тока, Основные технологические параметры процесса приведены в табл. 1.
8о всех отливках получена регулярная столбчатая структура по всей высоте с разориентировкой кристаллов не превышающей 5 . Такая структура обеспечивает повышение технических свойств металла по сравнению с прототипом (табл, 2) Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение .механических характеристик металла отливок зэ счет уменьшения угла разориентировки кристаллов и поучения качественных отливок с направленной кристаллической структурой. повышения механических характеристик металла отливок за счет уменьшения угла разориентировки кристаллов, после окончания заливки температуру жидкого сплава в литейной форме поддерживают путем пропускания электрического тока на уровне, превышающем на 200 — 250 С температуру ликвидус, в течение 210 — 1100 с, а затем электрический ток отключают, при этом используют литейную форму с толщиной стенки, превышающей. по крайней мере, в восемь раз толщину стенки отливки.
Таблица
Основные технологические параметры реализации способа
Примечание:
1- сила тока, проходящего через лопатку, А;
0 - напряжение на электродах-холодильниках, В;
Р - масса металла в блоке, состоящем из 2-х лопаток, кГ; д0тл - толщина пера лопатки, мм; д р - толщина стенки корундовой формы, мм;
t p - температура жидкого сплава в литейной форме, С;
1 - длина лопатки, мм; т- время выдержки, с.
Таблица 2
Кратковременные испытания
Длительная прочность
1578925
Продолжение таблицы 2
Сопротивление усталостному разрушению на базе 10 циклов
П римечание."
В числителе - значения свойств образцов из сплава ЖС63, полученных по предлагаемому способу, в знаменателе - по известному способу, Составитель А;Свребряков
Техред ММоргеюаФ Корректор О,t ó T .
Редактор T.Êóðêîâà
Заказ 559 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Рауесквя наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат."Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
