【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于定向凝固，尤其涉及一種雙向定向凝固設備。
技術介紹
1、高溫合金單晶葉片鑄件一般都采用向下抽拉式的定向凝固工藝來生產。生產過程中充滿合金液的模殼從加熱區穿過隔熱板降入冷卻室，實現鑄件從底端到頂端的順序凝固。此工藝由于簡單實用，廣泛應用于生產。但凝固過程中由于元素偏析造成密度反轉，使得糊狀區內形成上重下輕的非穩狀態，導致產生液體強烈對流和枝晶折斷，形成垂直鏈狀分布的雀斑晶粒缺陷，導致單晶產品的報廢。而向上提拉式的工藝由于改變了凝固方向，可使糊狀區液體形成上輕下重的穩定狀態，避免了對流與雀斑的形成。但是現有定向凝固設備只能通過向下抽拉模殼實現向上方向的定向凝固，生產出的高溫合金葉片鑄件難以避免雀斑缺陷。因此需要開發一種雙功能的生產型鑄造設備，既能夠進行向上也能夠進行向下的定向凝固，通過比較，確認在相同的制造條件下，能夠通過改變凝固方向來避免高溫合金單晶葉片中的雀斑缺陷，為生產無雀斑高質量的高溫合金單晶葉片提供全新的鑄造工藝與設備。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種雙向定向凝固設備，旨在在同一設備中將含有金屬液的模殼分別進行向下抽拉或向上提拉，使得鑄件分別進行相反方向的定向凝固，通過比較確認只靠改變凝固方向就能消除單晶葉片中的雀斑缺陷。
2、為此，本專利技術提供的雙向定向凝固設備，包括定向凝固爐，所述定向凝固爐的爐膛自上至下分為上部冷卻室、中部加熱室和下部冷卻室，所述上部冷卻室內設有上結晶器和模殼提拉機構，所述模殼提拉機構用于帶動安置在所述上結
3、具體的，所述定向凝固爐的熔煉系統設置在所述中部加熱室上方，所述熔煉系統包括熔煉坩堝、感應線圈和帶動所述感應線圈移動的機械臂，所述熔煉坩堝的底部澆口處設有能夠被合金液熔化的合金堵頭，所述中部加熱室的頂部和底部分別設有可啟閉的上隔熱擋板和下隔熱擋板，所述上隔熱隔板上設有通孔；
4、當需要對上模殼進行熔煉澆注時，下隔熱擋板將中部加熱室的底部敞口封閉，上隔熱擋板保持開啟，將所述上模殼安裝在上結晶器上，將熔煉坩堝固定安裝在上模殼頂部上，模殼提拉機構帶動上模殼下降至中部加熱室內加熱保溫，模殼上部的熔煉坩堝則位于加熱室上面，機械臂帶動感應線圈移動并套在所述熔煉坩堝外，對所述熔煉坩堝內的合金進行加熱熔化，待合金液將合金堵頭熔化后，合金液通過澆口注入上模殼中；
5、當需要對下模殼進行澆注時，上隔熱擋板將中部加熱室的頂部敞口封閉，下隔熱擋板保持開啟，將所述下模殼安裝在下結晶器上，將熔煉坩堝固定安裝在下模殼頂部上，模殼升降機構將下模殼上升至中部加熱室加熱保溫，下模殼頂部的熔煉坩堝穿過上隔熱隔板上的通孔升出加熱室，機械臂帶動感應線圈移動并套在熔煉坩堝外，對所述熔煉坩堝內的合金進行加熱熔化，待合金液將合金堵頭熔化后，合金液通過澆口注入下模殼中。
6、具體的，所述上模殼和所述下模殼的頂部均設有與各自鑄件型腔連通的澆道，所述熔煉坩堝底部的澆口匹配插裝固定在所述澆道中。
7、具體的，所述中部加熱室包括cfc加熱器、包覆在cfc加熱器外的整體石墨硬氈以及測溫元件，所述cfc加熱器分為上下兩個獨立的加熱區。
8、具體的，所述上模殼頂部的模殼底盤與所述上結晶器通過螺栓組件固定連接，所述上結晶器上設有供所述熔煉坩堝的澆口卡入的避讓缺口。
9、具體的，所述螺栓組件包括連接螺栓和螺母，所述上模殼的模殼底盤與所述上結晶器上設有供連接螺母穿過的連接孔，所述連接螺栓從相應的連接孔穿過后與螺母連接。
10、具體的，所述上部冷卻室中位于上隔熱擋板的上方設有能夠上下移動的上冷卻環，所述上冷卻環環繞所述頂部敞口設置，所述上冷卻環中通入有循環冷卻介質，所述上隔熱擋板由左右兩塊第一分板組成，所述上部冷卻室中設有驅動兩塊第一分板分別從上冷卻環的底部兩側抽出或插入的第一驅動組件，所述上部冷卻室與所述上冷卻環的頂部之間設有第一壓緊彈簧，兩塊所述第一分板相對的一側設有第一頂升楔形面，所述上冷卻環兩側底部設有與所述第一頂升楔形面相配合的第一配合楔形面；
11、當第一驅動組件驅動兩塊第一分板分別從所述上冷卻環的兩側抽出時，所述上冷卻環在第一壓緊彈簧提供的彈性力作用下保持與中部加熱室的頂部貼合，所述中部加熱室的頂部敞口打開，當第一驅動組件驅動兩塊第一分板從兩側插入所述上冷卻環底部時，上冷卻環在第一頂升楔形面的頂升作用下向上移動，第一壓緊彈簧被壓縮，所述中部加熱室的頂部敞口關閉。
12、具體的，所述上部冷卻室中設有對所述上冷卻環上下移動進行導向的第一導向組件，所述第一導向組件包括第一導柱和第一導套，所述第一導套固定安裝在所述上部冷卻室中，所述第一導柱與所述第一導套滑動裝配，且下端與所述上冷卻環固定連接，所述第一壓縮彈簧連接在所述第一導套與所述第一上冷卻環之間。
13、具體的，所述下部冷卻室中位于下隔熱擋板的下方設有能夠上下移動的下冷卻環，所述下冷卻環環繞所述底部敞口設置，所述下冷卻環中通入有循環冷卻介質，所述下隔熱擋板由左右兩塊第二分板組成，所述下部冷卻室中設有驅動兩塊第二分板分別從下冷卻環的底部兩側抽出或插入的第二驅動組件，所述下部冷卻室與所述下冷卻環的底部之間設有第二壓緊彈簧，兩塊所述第二分板相對的一側設有第二頂升楔形面，所述下冷卻環兩側頂部設有與所述第二頂升楔形面相配合的第二配合楔形面；
14、當第二驅動組件驅動兩塊第二分板分別從所述下冷卻環的兩側抽出時，所述下冷卻環在第二壓緊彈簧提供的彈性力作用下保持與中部加熱室的底部貼合，所述中部加熱室的底部敞口打開，當第二驅動組件驅動兩塊第二分板從兩側插入所述下冷卻環頂部時，下冷卻環在第二頂升楔形面的頂升作用下向下移動，第二壓緊彈簧被壓縮，所述中部加熱室的底部敞口關閉。
15、具體的，所述下部冷卻室中設有對所述下冷卻環上下移動進行導向的第二導向組件，所述導向組件包括第二導柱和第二導套，所述第二導套固定安裝在所述下部冷卻室中，所述第二導柱與所述第二導套滑動裝配，且上端與所述下冷卻環固定連接，所述第二壓縮彈簧連接在所述第二導套與所述下冷卻環之間。
16、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：本專利技術能夠在同一設備中將含有金屬液的模殼進行向下抽拉或向上提拉，使得鑄件分別進行相反方向的定向凝固。本專利技術優點之一，在于兩種工藝共用一個爐體、一個加熱室和一個熔煉坩堝，一臺設備可以當作兩臺用，大大節省制造成本和空間；優點之二，是保證兩種不同方向的定向凝固實驗在完全相同的工藝條件下（包括真空度，加熱器溫度，模殼抽拉速度和爐腔氣氛等）進行，利于結果對比，確認凝固方向對凝固組織如雀斑缺陷的影響。
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1.一種雙向定向凝固設備,包括定向凝固爐，其特征在于：所述定向凝固爐的爐膛自上至下分為上部冷卻室、中部加熱室和下部冷卻室，所述上部冷卻室內設有上結晶器和模殼提拉機構，所述下部冷卻室內設有下結晶器和模殼升降機構，所述模殼提拉機構用于帶動安置在所述上結晶器上的上模殼降至所述中部加熱室中進行加熱或升至所述上部冷卻室進行定向凝固，所述模殼升降機構用于帶動安置在所述下結晶器上的下模殼升至所述中部加熱室中進行加熱或降至所述下部冷卻室進行定向凝固。
2.根據權利要求1所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述定向凝固爐的熔煉系統設置在所述中部加熱室上面，所述熔煉系統包括熔煉坩堝、感應線圈和帶動所述感應線圈移動的機械臂，所述熔煉坩堝的底部澆口處設有能夠被合金液熔化的合金堵頭，所述中部加熱室的頂部和底部分別設有可啟閉的上隔熱擋板和下隔熱擋板，所述上隔熱隔板上設有通孔；
3.根據權利要求2所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述上模殼和所述下模殼的頂部均設有與各自鑄件型腔連通的澆道，所述熔煉坩堝底部的澆口匹配插裝固定在所述澆道中。
4.根據權利要求2所述的雙向定向凝
5.根據權利要求2所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述上模殼頂部的模殼底盤與所述上結晶器通過螺栓組件固定連接，所述上結晶器上設有供所述熔煉坩堝的澆口卡入的避讓缺口。
6.根據權利要求5所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述螺栓組件包括連接螺栓和螺母，所述上模殼的模殼底盤與所述上結晶器上設有供連接螺母穿過的連接孔，所述連接螺栓從相應的連接孔穿過后與螺母連接。
7.根據權利要求2-6任一項所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述上部冷卻室中位于上隔熱擋板的上方設有能夠上下移動的上冷卻環，所述上冷卻環環繞所述頂部敞口設置，所述上冷卻環中通入有循環冷卻介質，所述上隔熱擋板由左右兩塊第一分板組成，所述上部冷卻室中設有驅動兩塊第一分板分別從上冷卻環的底部兩側抽出或插入的第一驅動組件，所述上部冷卻室與所述上冷卻環的頂部之間設有第一壓緊彈簧，兩塊所述第一分板相對的一側設有第一頂升楔形面，所述上冷卻環兩側底部設有與所述第一頂升楔形面相配合的第一配合楔形面；
8.根據權利要求7所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述上部冷卻室中設有對所述上冷卻環上下移動進行導向的第一導向組件，所述第一導向組件包括第一導柱和第一導套，所述第一導套固定安裝在所述上部冷卻室中，所述第一導柱與所述第一導套滑動裝配，且下端與所述上冷卻環固定連接，所述第一壓縮彈簧連接在所述第一導套與所述第一上冷卻環之間。
9.根據權利要求7所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述下部冷卻室中位于下隔熱擋板的下方設有能夠上下移動的下冷卻環，所述下冷卻環環繞所述底部敞口設置，所述下冷卻環中通入有循環冷卻介質，所述下隔熱擋板由左右兩塊第二分板組成，所述下部冷卻室中設有驅動兩塊第二分板分別從下冷卻環的底部兩側抽出或插入的第二驅動組件，所述下部冷卻室與所述下冷卻環的底部之間設有第二壓緊彈簧，兩塊所述第二分板相對的一側設有第二頂升楔形面，所述下冷卻環兩側頂部設有與所述第二頂升楔形面相配合的第二配合楔形面；
10.根據權利要求9所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述下部冷卻室中設有對所述下冷卻環上下移動進行導向的第二導向組件，所述導向組件包括第二導柱和第二導套，所述第二導套固定安裝在所述下部冷卻室中，所述第二導柱與所述第二導套滑動裝配，且上端與所述下冷卻環固定連接，所述第二壓縮彈簧連接在所述第二導套與所述下冷卻環之間。
...【技術特征摘要】
1.一種雙向定向凝固設備,包括定向凝固爐，其特征在于：所述定向凝固爐的爐膛自上至下分為上部冷卻室、中部加熱室和下部冷卻室，所述上部冷卻室內設有上結晶器和模殼提拉機構，所述下部冷卻室內設有下結晶器和模殼升降機構，所述模殼提拉機構用于帶動安置在所述上結晶器上的上模殼降至所述中部加熱室中進行加熱或升至所述上部冷卻室進行定向凝固，所述模殼升降機構用于帶動安置在所述下結晶器上的下模殼升至所述中部加熱室中進行加熱或降至所述下部冷卻室進行定向凝固。
2.根據權利要求1所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述定向凝固爐的熔煉系統設置在所述中部加熱室上面，所述熔煉系統包括熔煉坩堝、感應線圈和帶動所述感應線圈移動的機械臂，所述熔煉坩堝的底部澆口處設有能夠被合金液熔化的合金堵頭，所述中部加熱室的頂部和底部分別設有可啟閉的上隔熱擋板和下隔熱擋板，所述上隔熱隔板上設有通孔；
3.根據權利要求2所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述上模殼和所述下模殼的頂部均設有與各自鑄件型腔連通的澆道，所述熔煉坩堝底部的澆口匹配插裝固定在所述澆道中。
4.根據權利要求2所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述中部加熱室包括cfc加熱器、包覆在cfc加熱器外的整體石墨硬氈以及測溫元件，所述cfc加熱器分為上下兩個獨立的加熱區。
5.根據權利要求2所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述上模殼頂部的模殼底盤與所述上結晶器通過螺栓組件固定連接，所述上結晶器上設有供所述熔煉坩堝的澆口卡入的避讓缺口。
6.根據權利要求5所述的雙向定向凝固設備,其特征在于：所述螺栓組件包括連接螺栓和螺母，所述上模殼的模殼底盤與所述上結晶器上設有供連接螺母穿過的連接孔，所述連接螺栓從相應的連接孔穿過后與螺母連接。
7.根據權利要求2-6任一項所述的雙向定向凝固設備,其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬德新，徐維臺，趙運興，徐福澤，魏劍輝，鄧陽丕，李侶，程博文，林偉光，
申請(專利權)人：深圳市萬澤航空科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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