一種利用真空快速熔煉制備渦輪葉片的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及高溫合金精密鑄造定向凝固技術領域，特指一種利用真空快速熔煉制備渦輪葉片的裝置。該裝置包括特制模殼、爐體、超音頻感應線圈、柔性耐火材料底座，所述特制模殼經加熱后，加入定量計算的高溫合金塊，高溫合金塊卡在一體式坩堝澆口杯內壁，再將特制模殼置于爐體爐門上的柔性耐火材料底座上，高溫合金在爐體內處于超音頻感應線圈的磁場內；抽真空后，在超音頻感應加熱下，高溫合金迅速升溫，幾乎瞬間熔化，然后沿一體式坩堝澆口杯內腔迅速下落，進入零件模組，利用液態金屬整體下落時的沖擊，可大大提高充型力，降低澆不足發生的概率，提高成品率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高溫合金精密鑄造定向凝固
，特指一種利用真空快速熔煉制備渦輪葉片的裝置。
技術介紹
精密鑄造定向凝固是在模殼型腔內部建立特定方向上的溫度梯度，使液態金屬按一定的取向順次凝固，以消除凝固方向上的橫向晶界，形成柱狀晶，提高徑向性能。高性能渦輪葉片采用高溫合金定向凝固法制備，于葉身處形成柱狀晶，其應用于內燃機渦輪增壓器，可以大大提高內燃機性能與渦輪增壓器使用壽命。渦輪葉片的形狀極為復雜，且葉緣部位厚度極薄，通常低于0.5mm，故在澆注時充型困難，易形成澆不足等缺陷，成品率較低。高溫合金一般在真空環境下進行中頻感應熔煉與澆注，真空室需要容納熔煉澆注等結構，真空室體積相對過大，抽真空耗時過長;同時，應用中頻感應熔煉，高溫合金熔煉時間較長，導致生產率較低。
技術實現思路
本專利技術能夠解決的技術問題有四個:1、爐體體積過大導致的抽真空時間過長，能耗過高，生產效率低。2、渦輪葉片復雜的形狀導致澆不足問題嚴重，成品率低。3、中頻感應熔煉時間較長導致的生產率較低。4、傳統澆注過程中，坩禍內剩余金屬，澆注飛濺，冒口過高等導致的高溫合金浪費。為解決以上問題，本專利技術提供了一種利用真空快速熔煉制備渦輪葉片的裝置，該裝置包括特制模殼、爐體、超音頻感應線圈、柔性耐火材料底座。所述特制模殼由一體式坩禍澆口杯和零件模組上下連接組成，一體式坩禍澆口杯呈筒狀，其內腔為漏斗形，直徑上大下小，一體式坩禍澆口杯和零件模組之間有臺階過度，一體式坩禍澆口杯的應用，簡化了澆注系統結構，減小了爐體體積，因此降低了抽真空時間，提高生產效率，并使加熱后的特制模殼進入真空室后，能夠快速進入真空狀態，降低模殼熱量損失。所述特制模殼的制備方法為:一體式坩禍澆口杯與模頭的模具配合打蠟，其中一體式坩禍澆口杯的底部鑲嵌在模具型腔內，打蠟結束后，模頭的蠟模與一體式坩禍澆口杯底部連為一體，而后在模頭上組裝渦輪葉片蠟模，隨后重復進行漿料涂掛、淋砂工序直至模殼達到相應厚度;在漿料涂掛過程中，務必使漿料與一體式坩禍澆口杯接觸，再經淋砂工序，使零件模組與一體式坩禍澆口杯連接成整體。所述一體式坩禍澆口杯由常規Al2O3陶瓷經注射成型、燒結制成。所述爐體由上下兩部分組成，上部分為固定的圓柱形爐體，其內壁安裝超音頻感應線圈，圓柱形爐體下端兩側設有真空閥門與真空栗連接，下部分為爐門，爐門安裝在導桿上，位于爐體底部，能夠通過導桿上下移動;柔性耐火材料底座固定在爐門上方，特制模殼放置在柔性耐火材料底座上，導桿帶動爐門上升，與圓柱形爐體下部連接閉合。所述柔性耐火材料底采用石棉制成，上部有一定變形能力，可固定特制模殼。所述爐門與圓柱形爐體下部連接閉合處設有密封圈。所述超音頻感應線圈，是指頻率超過20KHZ的感應線圈；超音頻感應熔煉的應用，大大減少了金屬熔化時間，配合較少的抽真空時間，可將生產的單位周期，即模殼加熱一一添加高溫合金一一抽真空一一熔化充型一一凝固一一放氣一一取出的時間減少到10分鐘，因此，利用隧道式焙燒爐連續加熱特制模殼便非常合適。所述隧道式焙燒爐，是指常規的后進前出式的燃氣式焙燒爐。所述特制模殼經加熱后，加入定量計算的高溫合金塊，高溫合金塊卡在一體式i甘禍澆口杯內壁，再將特制模殼置于爐體爐門上的柔性耐火材料底座上，高溫合金在爐體內處于超音頻感應線圈的磁場內；抽真空后，在超音頻感應加熱下，高溫合金迅速升溫，幾乎瞬間熔化，然后沿一體式坩禍澆口杯內腔迅速下落，進入零件模組，利用液態金屬整體下落時的沖擊，可大大提高充型力，降低澆不足發生的概率，提高成品率。所述定量高溫合金的計算方法，采用體積相等原則，即零件模組的體積與定量高溫合金的體積相等。所述一體式坩禍澆口杯內定量高溫合金塊處于超音頻感應線圈的磁場內，即通過零件模組高度與一體式坩禍澆口杯高度的配合，使一體式坩禍澆口杯整體處于超音頻感應線圈的感應磁場范圍內，從而確保定量高溫合金金屬塊處于超音頻感應線圈的磁場內。在充型過程中，液態高溫合金的流動路徑較傳統常短，且定量計算的高溫合金有利于精確控制補縮冒口高度，澆注、充型的精確控制使得高溫合金的利用率極高，獲得非常高的成品收得率。【附圖說明】圖1為本專利技術部分結構示意圖，其中:1、圓柱形爐體，2、超音頻感應加熱線圈，3、定量高溫合金，4、一體式坩禍澆口杯，5、零件模組，6、真空閥門，7、柔性耐火材料底座，8、爐門，9、導桿。上述結構中，圓柱形爐體I固定，爐門8可通過導桿9上下移動，以達到與圓柱形爐體I閉合或打開的目的，圓柱形爐體I上設有真空閥門6與真空栗相連，可以抽、放真空；爐門8上設有柔性耐火材料底座7，用于放置零件模組5與一體式坩禍澆口杯4組成的特制模殼和置入其中的定量高溫合金3，定量高溫合金3在超音頻感應加熱線圈2的感應磁場內。圖2為應用本專利技術裝置制備的渦輪葉片的照片，應用本專利技術所述裝置制備的渦輪葉片的工作溫度、服役壽命皆不低于傳統裝置制備的渦輪葉片。【具體實施方式】應用本專利技術所述裝置制備渦輪葉片，經計算，零件模組5總體積為75cm3，故在直徑為5cm的棒形母合當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用真空快速熔煉制備渦輪葉片的裝置，其特征在于：所述裝置包括特制模殼、爐體、超音頻感應線圈、柔性耐火材料底座；所述爐體由上下兩部分組成，上部分為固定的圓柱形爐體，其內壁安裝超音頻感應線圈，圓柱形爐體下端兩側設有真空閥門與真空泵連接，下部分為爐門，爐門安裝在導桿上，位于爐體底部，能夠通過導桿上下移動；柔性耐火材料底座固定在爐門上方，特制模殼放置在柔性耐火材料底座上，導桿帶動爐門上升，與圓柱形爐體下部連接閉合；所述特制模殼由一體式坩堝澆口杯和零件模組上下連接組成，一體式坩堝澆口杯呈筒狀，其內腔為漏斗形，直徑上大下小，一體式坩堝澆口杯和零件模組之間有臺階過度，一體式坩堝澆口杯的應用，簡化了澆注系統結構，減小了爐體體積，因此降低了抽真空時間，提高生產效率，并使加熱后的特制模殼進入真空室后，能夠快速進入真空狀態，降低模殼熱量損失。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐維臺，孫少純，劉明明，黃應松，馬田厚，趙玉濤，
申請(專利權)人：江蘇大學，浙江亞辰新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32