一种定向叶片蜡模结构的制作方法

1.本实用新型属于高温合金熔模铸造技术领域,尤其涉及一种定向叶片蜡模结构。


背景技术：

2.在生产涡轮定向叶片时，一般采用在叶片下端与激冷底板加起晶竖板的方式，起晶竖板具有与叶身相等的度宽和相似的形状。浇注时起晶竖板中的金属液通过激冷底板冷却，产生大量柱状晶粒向上生长，进入叶身。但是利用上述方法制备定向叶片，其柱状晶晶粒大小不可控，得到的柱状晶组织一致性和均匀很难有保障。另外，对于某些定向叶片，由于叶身的进、排气边(特别是排气边)呈明显收缩状态，靠近这两边的柱状晶粒在垂直向上生长过程中，其晶界难免会与向里倾斜的进、排气边相交，形成所谓露头晶缺陷，导致不符合技术标准而判废。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提供一种定向叶片蜡模结构，该定向叶片蜡模结构通过控制选晶器蜡模的个数可以精确控制每个叶片中柱状晶的个数，通过控制引晶过渡段的宽度可以控制每个晶粒的宽度，保证了定向柱状晶组织的均匀性和一致性。
4.为此，本实用新型实施例提供的定向叶片蜡模结构，包括叶片蜡模、选晶器蜡模和底盘蜡模，所述叶片蜡模与所述底盘蜡模通过多个并排设置的所述选晶器蜡模相连，各个所述选晶器蜡模选出的单晶晶粒可并排着长入所述叶片蜡模中，从而构成定向叶片的构成柱状晶组织。
5.具体的，所述叶片蜡模包括上缘板、下缘板和叶身，所述叶身的左侧设有排气边，右侧设有进气边，所述排气边和进气边自下至上逐渐向叶身中部倾斜。
6.具体的，每个选晶器蜡模均通过引晶过渡段与所述叶片蜡模的连接，多个所述选晶器蜡模的各个引晶过渡段在所述下缘板上从左到右依次排列，位于最左侧的所述选晶器蜡模的引晶过渡段的宽度k大于a+d，位于最右侧的所述选晶器蜡模的引晶过渡段的宽度k1大于a1+d1；
7.其中，a为排气边到下缘板左边缘的距离，a1为进气边到下缘板右边缘的距离，d为排气边的上、下端弦宽差值，d1为进气边的上、下端弦宽差值。
8.具体的，所述选晶器蜡模采用螺旋选晶器蜡模。
9.具体的，多个所述选晶器蜡模的各个引晶过渡段从左到右依次首尾相接。
10.具体的，所述叶身在下缘板上的正投影位于各个引晶过渡段在所述下缘板上的正投影内，且两者形状相似。
11.具体的，最右侧的所述选晶器蜡模的引晶过渡段延伸至所述下缘板右侧各个外凸边角处，最左侧的所述选晶器蜡模的引晶过渡段延伸至下缘板左侧各个外凸边角处。
12.与现有技术相比，本实用新型至少一个实施例具有如下有益效果：与一般定向凝固过程不同，利用本技术叶片蜡模结构得到的铸件中的定向凝固组织是由多个选晶后的单
晶晶粒组成，由于每个晶粒的一次晶向基本都呈垂直方向，生长速度基本相同，因此晶界基本竖直，而且通过控制选晶器的个数可以精确控制每个叶片中柱状晶的个数，通过控制引晶过渡段的宽度可以控制每个晶粒的宽度，保证了定向柱状晶组织的均匀性和一致性。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本实用新型实施例提供的定向叶片蜡模结构示意图；
15.其中：1、叶片蜡模；101、上缘板；102、下缘板；103、叶身；104、排气边；105、进气边；2、选晶器蜡模；3、底盘蜡模；4、引晶过渡段。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
18.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
19.参见图1，一种定向叶片蜡模结构，包括叶片蜡模1、选晶器蜡模2和底盘蜡模3，叶片蜡模1与底盘蜡模3通过多个并排设置的选晶器蜡模2相连，每个选晶器蜡模2选出的单晶晶粒可并排着长入叶片蜡模1中，从而构成定向叶片的构成柱状晶组织。
20.与一般定向凝固过程不同，利用本实施例叶片蜡模1结构得到的铸件中的定向凝固组织是由多个选晶后的单晶晶粒组成，由于每个晶粒的一次晶向基本都呈垂直方向，生长速度基本相同，因此晶界基本竖直，而且通过控制选晶器的个数可以精确控制每个叶片中柱状晶的个数，通过控制引晶过渡段的宽度可以控制每个晶粒的宽度，保证了定向柱状晶组织的均匀性和一致性。
21.参见图1，在一些实施例中，叶片蜡模1包括上缘板101、下缘板102和叶身103，从图中方位可以看出，叶身103的左侧设有排气边104，右侧设有进气边104，排气边104和进气边104自下至上逐渐向叶身103中部(也即向内)倾斜。本实施例提供的叶片蜡模1带有进排气
边结构，利用进排气边可以对叶片进行冷却，从而达到延长叶片使用寿命,提高叶片可靠性的目的。
22.在具体设计中，每个选晶器蜡模2均通过引晶过渡段4与叶片蜡模1的下缘板102连接，多个选晶器蜡模2的各个引晶过渡段4在下缘板102上从左到右依次排列，每个选晶器蜡模2选出的单晶晶粒可穿过下缘板102进入叶身103。其中，选晶器蜡模2可以采用螺旋选晶器蜡模，当然也可以采用其他类型的选晶器蜡模2，只要能够获得单晶组织即可。
23.参见图1，在另一些实施例中，位于最左侧的选晶器蜡模2的引晶过渡段4的宽度k＝a+b，而d《b时，还可以解决露头晶的问题，这是因为，若引晶过渡段4宽度k《a+d，即b《d，则晶粒上端的宽度(b-d)＜0，晶粒的晶界会与排气边104相交，产生所谓的露头晶缺陷，其中，a为排气边104到下缘板102左边缘的距离，d为排气边104的上、下端弦宽差值，即d＝c
·
tanθ(c为上下缘板之间距离，即喉道宽度，θ为排气边104内倾角)。同理，进气边104一侧的选晶器及引晶设计可参照排气边104，但由于向内收缩角度较小，引晶过渡段4的宽度可有所减小。
24.本实施例通过在叶片和激冷底板之间用多个选晶器代替了通常用的起晶竖板，并通过对进、排气边位置处的两个选晶器的引晶过渡段4尺寸进行控制，达到控制柱状晶的数量和位置的目的，可以避免在进、排气边的位置出现细窄的晶粒长出叶身侧面，从而得到无露头晶的定向柱状晶组织。
25.具体的，多个选晶器蜡模2的各个引晶过渡段4从左到右依次首尾相接，叶身103在下缘板102上的正投影位于各个引晶过渡段4在下缘板102上的正投影内，且两者形状相似，这样的设计，可以确保晶粒更优的生长路径，避免因形状不同带来的干扰，组织可以得到进一步的优化。
26.参见图1，在另一些实施例中，最右侧的选晶器蜡模2的引晶过渡段4延伸至下缘板102右侧各个外凸边角处，最左侧的选晶器蜡模2的引晶过渡段4延伸至下缘板102左侧各个外凸边角处，这样的设计可以有效避免缘板边角处产生晶向杂乱的杂晶，并长入叶身103。
27.此外，为保证晶粒大小符合技术标准要求，b的值需要小于等于bm，其中bm为技术标准允许的最大晶粒宽度，中间各个柱状晶由于没有成为露头晶的危险，可以将柱状晶宽度减小，即小于技术标准允许的最大晶粒宽度bm，为此各个选晶器之间的距离和引晶过渡段的宽度可适量减小。
28.上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
29.同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
30.另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的
任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
31.上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。