Литниковая система для заливки лопаток из жаропрочных сплавов для газотурбинного двигателя в формы, изготовленные автоматизированным способом

Изобретение относится к литейному производству. Литниковая система содержит приемную чашу 1, вертикальный колодец 2 с дросселирующим элементом 3 и зумпфом 4. От вертикального колодца 2 отходят нижние 5 и верхние 7 питатели, соединенные кольцевыми коллекторами 8. Нижние питатели 5 направлены под углом до 15 градусов к горизонтали, что обеспечивает равномерную скорость заполнения и затвердевания отливок, расположенных вертикально. Верхние питатели 7 обеспечивают выход газов при заполнении и подпитку прибылей отливок горячим сплавом. Обеспечиваются равные условия заполнения и затвердевания каждой лопатки в блоке для получения плотных отливок. 4 ил.

 

Литниковая система для заливки лопаток из жаропрочных сплавов для газотурбинного двигателя в формы, изготовленные автоматизированным способом.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля и, может быть использовано при получении крупногабаритных многоместных форм для заливки деталей (лопаток) авиационных, а также других литых деталей летательных аппаратов при заливке в вакууме, работающих под действием высоких нагрузок и температур. Конкретно, для заливки охлаждаемых лопаток из жаропрочных сплавов в керамическую форму с направленной и монокристаллической структурой, имеющих бандажные и замковые полки, внутренние полости, оформляемые стержнями.

Лопатки газотурбинных двигателей отличаются сложной формой и небольшой толщиной стенки (минимально 0,6-0,9 мм), поэтому их, как правило, изготавливают из жаропрочных сплавов типа ЖС6У, ВЖЛ12У (ТУ 1-92-177-91) и т.п. в основном методом стационарного литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям. В мировой практике методом литья по выплавляемым моделям получают формы с габаритами до 300 мм. Изготовление форм больших размеров связано с технологическими трудностями, требующими механизации процессов.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению на способ заливки лопаток авиационных двигателей являются патенты №SU 8540010 В2, №2118230, №2477196.

Патенты №US 8540010 В2 и US 2008/0014459 А1. Эти патенты охватывают способы подвода металла для лопаток с одной замковой полкой. Подпитка второй полки не предусматривается.

Патент RU 2015101318 А «Устройство и керамическая оболочка для получения отливок с монокристаллической и направленной структурой». Этот патент распространяется на заливку отливок дождевым способом.

Патент РФ №2118230 «Способ получения монокристаллических отливок». Этот патент распространяется на заливку одной отливки в плавке.

Патент №2477196 «Лопатка газотурбинного двигателя, выполненная литьем, и способ ее изготовления». Этот патент только условия кристаллизации, способ подвода расплава в нем не раскрывается.

Во всех перечисленных патентах используются основные признаки:

1. Литниковая система для жаропрочных сплавов.

2. Литье по выплавляемым моделям в керамические формы.

3. Заливка лопаток газотурбинного двигателя.

4. Применяется литейная воронка или чаша, далее литник или колодец.

Перечисленные выше патенты не предусматривают изготовление литейной формы механизированным и автоматизированным способом с применением робототехники и возможности заливки одновременно большого количества отливок.

Техническим результатом является разработка способов одновременной подачи металла в большое количество отливок и создания одинаковых условий кристаллизации для каждой отливки в отдельности.

Технический результат, достигаемый от изобретения, заключается в создании условий для одновременной заливки большого количества одинаковых отливок, создании компактного блока для автоматизированного способа изготовления литейной формы по выплавляемым моделям.

Технический результат достигается следующим образом.

Литниковая система для отливки лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных и химически активных сплавов в крупногабаритных многоместных формах, содержащая приемную чашу, вертикальный колодец, верхние питатели, соединенные с кольцевыми коллекторами и с отливками, расположенными вертикально симметрично относительно вертикальной оси, отличающаяся тем, согласно изобретению снабжена нижними питателями, расположенными радиально к вертикальному колодцу под углом 15° к горизонтали и соединенными кольцевыми коллекторами, при этом верхние питатели расположены горизонтально, а в вертикальном колодце выполнены дросселирующий элемент и зумпф.

Изобретение поясняется чертежами, где Фиг. 1 - Фронтальный вид на литниковую систему, где 1 - приемная чаша, 2 - вертикальный колодец, 3 - дросселирующий элемент, 4 - зумпф, 5 - нижний питатель; 7 - верхний питатель 8 - кольцевой коллектор; 9 - вертикальный литниковый ход. На Фиг. 2 - Вид на литниковую систему снизу, где 6 - кольцевой элемент жесткости. На Фиг. 3 - Литниковая система в изометрии, где показано размещение отливок в пространстве по отношению к литниковой системе 10 - отливка, а также обозначено n - количество отливок, S - площадь сечения одной отливки в самом узком месте. Составные части литниковой системы для отливки лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных и химически активных сплавов в крупногабаритных многоместных формах представлены на Фиг. 4:

1. Приемная чаша;

2. Вертикальный колодец;

3. Дросселирующее устройство;

4. Зумпф;

5. Нижние питатели;

6. Элемент жесткости;

7. Верхние питатели;

8. Кольцевой коллектор;

9. Вертикальные литниковые ходы;

Поставленная задача достигнута тем, что предложена симметричная относительно вертикальной оси литниковая система для заливки большого количества отливок, кратного восьми (8, 16, 24 и т.д.), состоящая из приемной чаши, вертикального колодца, дроссельного элемента, зумпфа, отличающаяся тем, что нижние питатели направлены радиально к вертикальному колодцу под углом 15 градусов к горизонтали, верхние питатели направлены горизонтально, питатели соединены между собой кольцевыми коллекторами, а отливки симметрично расположены относительно вертикальной оси и направлены вертикально вверх.

Расплавленный металла подается в приемную чашу, металл из приемной чаши поступает в вертикальный колодец, где происходит торможение потока за счет дроссельного устройства и отделение первой порции в расширяющейся части, далее металл плавно заполняет отливки, расположенные по кольцевым поверхностям вокруг вертикального колодца, ступенчатое расположение отливок обеспечивает последовательное заполнение, выход газов и подачу горячего металла в прибыльные части отливок.

Таким образом, достигается плавное заполнение формы, последовательное направление кристаллизации металла, подпитка элементов отливки горячим расплавом, удаление газов, достижение необходимых характеристик отливок. Конструкция всех элементов предусматривает возможность армирования для создания необходимой прочности модельного блока.

Сущность изобретения заключается в том, что в основу изобретения положен способ стационарной заливки охлаждаемых лопаток из жаропрочных сплавов в керамическую форму в вакууме.

Из тигля расплавленный металл подается в приемную чашу (1) Фиг. 1, переходящую в вертикальный колодец (2), в колодце сечение потока сужается в дросселирующем устройстве (3), создавая эффект напорного столба металла в колодце, первая порция металла, попадая на дно в расширяющейся части (4 зумпф), останавливается и не движется дальше. От вертикального колодца по симметричным радиально расположенным под углом 15 градусов питателям (5) металл двигается, поднимаясь на периферию формы, при этом начинается заполнение отливок (10) (Фиг. 3), расположенных ближе к вертикальному колодцу, уровень металла поднимается и начинает заполнять отливки следующего кольца вокруг колодца, и так далее. Металл во всех отливках поднимается и в том же порядке происходит заполнение прибыльных частей отливок. Образующиеся при заливке газы по вертикальным литниковым (9) и кольцевым коллекторам (8) через верхние горизонтальные питатели (7) выходят в вертикальный (2) колодец. Горячий металл из вертикального колодца компенсирует усадку металла в прибыли отливки. Расположение отливок обеспечивает направленную кристаллизацию металла. Элемент (6) модельного блока является элементом жесткости и не оказывает влияния на характер движения металла.

Для достижения необходимо соблюдать следующие условия:

1. Все элементы формы должны быть симметричны относительно вертикальной оси колодца.

2. Должно выполняться следующее соотношение сечений литниковой системы:

2.1. Соотношение площади отверстия в приемной чаше к площади дросселирующего устройства должно быть (5:1).

2.2. Соотношение суммарной площади сечения отливок в самом узком месте к площади дросселирующего устройства должно быть (5:1).

3. Возможность простановки металлической арматуры внутри элементов выплавляемых моделей для обеспечения необходимой жесткости конструкции.

Литниковая система для отливки лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных и химически активных сплавов в крупногабаритных многоместных формах, содержащая приемную чашу, вертикальный колодец, верхние питатели, соединенные с кольцевыми коллекторами и с отливками, расположенными вертикально симметрично относительно вертикальной оси, отличающаяся тем, что она снабжена нижними питателями, расположенными радиально к вертикальному колодцу под углом 15° к горизонтали и соединенными кольцевыми коллекторами, при этом верхние питатели расположены горизонтально, а в вертикальном колодце выполнены дросселирующий элемент и зумпф.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению методом направленной кристаллизации литых постоянных магнитов из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe со столбчатой структурой.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению кремниевых профильных отливок для мишеней магнетронного распыления. Шихту полупроводникового поликристаллического кремния расплавляют в графитовом тигле, который перемещают вертикально в полости нагревателя.
Изобретение относится к области технологии литейного производства и может найти применение для изготовления отливок крупногабаритных рабочих и сопловых турбинных лопаток из жаропрочных и коррозионностойких сплавов.

Изобретение относится к литейному производству. Нагретый до температуры выше температуры ликвидуса жаропрочный сплав через стояк 2 и коллектор 3 литниковой системы заливают в тонкостенную керамическую форму 1 с затравкой, расположенной в верхней части формы.

Изобретение относится к получению литьем постоянных магнитов толщиной не более 40 мм из сплава на основе неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) или празеодим-железо-бор (Pr-Fe-B). Способ включает заливку сплава в литейную форму и его объемную кристаллизацию при скорости охлаждения не менее 200 град/мин.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства монокристаллических рабочих лопаток газовых турбин с повышенными характеристиками по ресурсу и рабочей температуре.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения из жаропрочного сплава отливок лопаток газовых турбин. Устройство содержит размещенную в вакуумном кожухе (2) технологическую камеру (16), которая поделена по горизонтали на зону нагрева и зону охлаждения теплоизоляционным экраном (9), установленным на стопорном кольце (14).

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает заливку расплавленного сплава в полость литейной формы через литейный канал.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье монокристаллических изделий, например рабочих лопаток турбин газотурбинных двигателей с заданной кристаллографической ориентацией.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья отливок с монокристаллической и направленной структурой из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение относится к области литейного производства. Литниковая система содержит центральный стояк с расширяющейся нижней частью, горизонтальные литниковые ходы, вертикальный литниковый ход, литниковые питатели отливки, центральный металлоприемник, горизонтальный кольцевой коллектор.

Изобретение относится к литейному производству. Литниковая система содержит литниковую чашу, вертикальный стояк, зумпф, шлакоуловитель с питателями, дроссель и зумпф-вставку.

Изобретение относится к металлургии, к литейному производству, в частности к очистке металла от неметаллических включений при производстве отливок из черных сплавов.

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области литья и, в частности, к модели (12) для литья по разовой модели, выполненной в форме лопатки газотурбинного двигателя с хвостовиком (15) и пером (14) с обеих сторон полки (20), которая перпендикулярна основной оси лопатки. Перо лопатки (14) имеет внутреннюю поверхность (17), спинку (16), входную кромку (18) и выходную кромку (19). Модель (12) также включает расширительную полосу (21), смежную выходной кромке (19), и огнеупорный стержень (21), заделанный в модель (12), и имеющий как на корыте (17), так и на спинке (16) соответствующую выровненную лакированную поверхность (31) между выходной кромкой (19) и расширительной полосой (21). Перегородка (24) продолжается между полкой (20) и указанной расширительной полосой (21) и имеет свободную кромку (25) между ними. Изобретение также относится к способу изготовления оболочковой формы из модели (12) и способу литья с использованием оболочковой формы. В результате обеспечивается устранение образования зерен на пересечениях выходной кромки или расширительной полосой с полкой лопатки газотурбинного двигателя. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству. Литниковая система содержит приемную чашу 1, вертикальный колодец 2 с дросселирующим элементом 3 и зумпфом 4. От вертикального колодца 2 отходят нижние 5 и верхние 7 питатели, соединенные кольцевыми коллекторами 8. Нижние питатели 5 направлены под углом до 15 градусов к горизонтали, что обеспечивает равномерную скорость заполнения и затвердевания отливок, расположенных вертикально. Верхние питатели 7 обеспечивают выход газов при заполнении и подпитку прибылей отливок горячим сплавом. Обеспечиваются равные условия заполнения и затвердевания каждой лопатки в блоке для получения плотных отливок. 4 ил.

Наверх