Способ получения отливок направленной кристаллизацией

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам получения отливок направленной кристаллизацией , и может быть использовано для изготовления отливок крупногабаритных турбинных лопаток. Цель изобретения - повышение плотности отливок и производительности процесса. Способ включает изготовление и размещение в графитовом профильном контейнере, установленном на поддоне-холодильнике , керамической оболочковой формы, заполнение контейнера вокруг формы высокотеплопроводным огнеупорным наполнителем, равномерный нагрев боковой поверхности контейнера в печи подогрева до температуры 1100-1500°С, заливку сверху литейной формы сплавом при температуре , превышающей на 80-120°С; температуру ликвидус, и последовательное извлечение контейнера с литейной формой из печи подогрева в процессе кристаллизации отливки . При этом заполнение контейнера наполнителем ведут послойно с использованием в каждом последующем слое наполнителя более крупной фракции и уменьшением плотности и толщины слоя наполнителя вокруг формы. S (Я

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg q В 22 D 27/О 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3958320/23-02 (22) 24.07.85 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (72) Г. М. Слепнев, В. Н. Мутилов, Г. А. Каплуновский, И. А. Шапранов и Я. Е. Чивиксин (53) 621.746.58 (088.8) (56) Патент США № 3667533, кл. В 22 D 25/06, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 582055, кл. В 22- D 27/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 904875, кл. В 22 D 27/04, 1982.

Кашкан С. Г. и др. Точное литье с направленной кристаллизацией — прогрессивный метод производства лопаток газовых турбин. — Авиационная промышленность, 1982, с. 6. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ (57) Изобретение относится к области литейного производства, в частности к спосоÄÄSUÄÄ 1424964 А1 бам получения отливок направленной кристаллизацией, и может быть использовано для изготовления отливок крупногабаритных турбинных лопаток. Цель изобретения— повышение плотности отливок и производительности процесса. Способ включает изготовление и размещение в графитовом профильном контейнере, установленном на поддоне-холодильнике, керамической оболочковой формы, заполнение контейнера вокруг формы высокотеплопроводным огнеупорным наполнителем, равномерный нагрев боковой поверхности контейнера в печи подогрева до температуры 1100 — 1500 С, заливку сверху литейной формы сплавом при температуре, превышающей на 80 — 120 С температуру ликвидус, и последовательное извлечение контейнера с литейной формой из печи подогрева в процессе кристаллизации отливки. При этом заполнение контейнера наполнителем ведут послойно с использованием в каждом последующем слое наполнителя более крупной фракции и уменьшением плотности и толщины слоя наполнителя вокруг формы.

1424964

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам получения отливок направленной кристаллизацией, и может быть использовано для изготовления отливок крупногабаритных турбинных лопаток.

Цель изобретения — повышение плотности отливок и производительности процесса.

Способ включает изготовление и размещение в графитовом профильном контейнере с полостью переменного сечения, установленном большим основанием на поддоне-холодильнике, керамической оболочковой литейной формы для отливки преимущественно крупногабаритных турбинных лопаток длиной 300 †5 м, заполнение контейнера с литейной формой высокотеплопроводным огнеупорным наполнителем, равномерный нагрев в печи подогрева боковой поверхности контейнера до 1100 †15 С, заливку сверху литейной формы сплавом при температуре, превышающей на 80 — 120 С температуру ликвидус, и последовательное извлечение контейнера с литейной формой из печи подогрева в процессе кристаллизации отливки.

При этом заполнение контейнера наполнителем ведут послойно с использованием в каждом последующем слое наполнителя более крупной фракции и уменьшением плотности и толщины слоя наполнителя вокруг форм ы.

Изменение плотности наполнителя по высоте формы и толщины его слоя вокруг нее позволяют при равномерном нагреве боковой поверхности контейнера создать в полости формы положительный температурный градиент, равный 12 — 2,0 С/мм, который в сочетании с верхней заливкой сплава в форму при относительно низкой температуре и постепенной вытяжкой формы из печи подогрева позволяет создать более благоприятные условия для направленной кристаллизации и получить плотную направленную структуру по всей высоте отливки. При этом скорость вытяжки формы из печи подогрева подбирается экспериментально, исходя из марки сплава, размеров и толщины станки отливки и требуемой структуры.

Пример 1. Отливают направляющую лопатку турбины ГТ вЂ” 100. Высота рабочей части лопатки 300 мм. Расход металла на отливку 6 кг, на литниковую систему — 5 кг.

Оболочковую форму устанавливают в графитовом профильном контейнере и заформовывают графитовой крошкой на всю высоту одной фракцией 8 — IO мм. Контейнер нагревают в течение 4 ч при температуре печи

1500 C. Средний температурный градиент в литейной фооме составляет 0,6 С/мм. Форму заливают сплавом ЭИ вЂ” 893Л при 1500 С (на

150 С выше температуры ликвидус) . Скорость вытягивания формы из печи подогрева составляет 4 мм/мин. После кристаллизации

10 !

50 и охлаждения отливку отделяют от керамической оболочки, удаляют стержень и передают на рентгеновский контроль.

Лопатка забракована из-за усадки в месте перехода от пера к замковой части и усадочной рыхлости пера.

Пример 2. При изготовлении лопатки, в отличие от примера 1, оболочковую форму заформовывают в контейнере наполнителем послойно: нижнюю часть формы на высоту

2/3 высоты оболочки обсыпают графитовой крошкой фракции 2 — 3 мм, а верхнюю оставшуюся часть формы — более крупной крош- кой фракции 8 — 10 мм. После нагрева контейнера в течение 3,5 ч средний градиент в форме составляет 1,4 С/мм. Сплав заливают при 1430 (на 80 С выше температуры ликвидус). Форму вытягивают из печи со скоростью 5 мм/мин.

Лопатка плотная и не имеет усадочных дефектов.

Пример 3. Оболочку заформовывают в контейнере послойно: нижний слой на половину высоты из наполнителя фракции 2—

3 мм, а верхний из наполнителя фракции

8 — 10 мм. Форму нагревают в печи 3 ч.

Средний температурный градиент в оболочке 1,6 С/мм. Сплав заливают при 1450 С (на ! 00 C выше температуры ликвидус) . Форму вытягивают со скоростью 8 мм/мин.

Получена плотная отливка без усадочных дефектов с направленной структурой.

Пример 4. Оболочку заформовывают в контейнере послойно: нижний слой на высоту 1/5 высоты оболочки из наполнителя фракции 2 — 3 мм, следующий слой до половины высоты наполнителем фракции 5 — 6 мм, и верхнюю часть наполнителем 8 — 10 мм. Средний температурный градиент в оболочке

1.8 С/мм. Сплав заливают при 470 С (на,120 С выше температуры ликвидус) .

Форму вытягивают из печи подогрева со скоростью 10 мм/мин.

Отливка получена годной без усадочных дефектов с плотной направленной структурой.

Во всех примерах скорость вытягивания замковой и прибыльной частей литейной формы снижают вдвое для улучшения питания прибылью массивной замковой части отливки.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать крупногабаритные турбинные лопатки с плотной направленной структурой и повысить производительность процесса за счет увеличения скорости направленной кристаллизации отливок.

Фо рм ула изобретения.

Способ получения отливок направленной кристаллизацией, преимущественно крупногабаритных турбинных лопаток, включающий размещение оболочковой литейной формы в графитовом контейнере, установлен1424964

Составитель В. Андреев

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 4719/11 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ном на поддоне-холодильнике, заполнение контейнера вокруг литейной формы высокотеплопроводным огнеупорным наполнителем, равномерный нагрев с боковой поверхности контейнера с литейной формой и наполнителем в печи подогрева, заливку сверху жидкого металла в литейную форму и последующую кристаллизацию и охлаждение отливки в процессе вытяжки контейнера с литейной формой из печи подогрева, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности отливок и производительности процесса, заполнение контейнера ведут послойно с использованием в каждом последующем

5 слое наполнителя более крупной фракции и уменьшением плотности и толщины слоя наполнителя вокруг формы, а заливку производят жидким металлом при температуре, превышающей на 80 — 120 С температуру л и кви дус.