消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及單晶鑄件熔鑄工藝，具體說，是一種消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法。
【背景技術】
[0002]為了盡量提高航空發動機和重型燃氣輪機的效率，單晶渦輪葉片得到了越來越多的應用。單晶葉片需要采用熔模鑄造技術，先壓制、組裝蠟樹，然后沾漿淋砂制成陶瓷模殼，脫蠟焙燒后，在真空爐內澆注并定向凝固。高溫合金熔液澆入陶瓷模殼中后，經底部水冷銅盤的激冷結晶并向上長大，由葉尖向葉根I逐漸生長，經狹窄彎曲的選晶器5選擇，最后只有一個晶粒長出進入葉身3部分。葉身3形狀比較簡單，在凝固過程中橫截面無突然變化，凝固條件穩定，利于單晶體的連續生長，一般很少產生雜晶缺陷。但在葉身3與緣板2的連接處橫截面會有突然擴展，出現了呈水平甚至下傾狀的緣板2 (如圖1)。緣板2邊角處由于過快冷卻而過早凝固，在葉身3的單晶長到之前形成雜晶，導致整個葉片單晶性的破壞，特別是對燃氣輪機的大型葉片這個問題更為嚴重。
【發明內容】
[0003]針對以上問題，本發明提供一種消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法。
[0004]本發明的技術方案是:
一種消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，在組裝蠟樹時，在葉片蠟模上粘貼引晶條，利用引晶條將葉片底端與葉片中上部的緣板邊角處連接起來，使得按照常規的單晶葉片熔模鑄造方法，在定向凝固時從選晶器長出的單晶不但直接向上進入葉片的葉身，也從側面通過引晶條進入緣板的邊角處，再與葉身處的本體單晶匯合，使整個鑄件長成單晶組織，避免了緣板的邊角處因孤立過冷導致雜晶的形核長大。
[0005]引晶條的下端從選晶器與葉片之間的平滑過渡段表面上引出，上端連接到每個具有產生雜晶危險的緣板邊角處。
[0006]引晶條下端的引出角約為15°-60°，以利于蠟模組裝和制備模殼，并避免產生雜晶。
[0007]引晶條上端要從允許加工的面與緣板邊角處相連。
[0008]引晶條可從葉片下部引出若干個主引晶條，每個主引晶條到上面可以再分為若干個子引晶條引入緣板邊角處。主引晶條的數量一般為1~5個。
[0009]各引晶條的截面形狀設計為但不限于圓形，若為圓形，則其截面直徑一般為2?8mmο
[0010]各引晶條除了兩端之外，與葉片鑄件本體的距離為2~20mm。
[0011]各引晶條走向要盡量貼近鑄件本體，長度要盡量短。
[0012]本發明所產生的有益效果:
本發明的方法，能夠大大減少單晶葉片緣板邊角處由于橫向擴展造成的雜晶缺陷，從而顯著提高葉片的單晶成品率。本發明特別適合用于尺寸大、緣板突出明顯的燃氣輪機單晶葉片。本發明簡單有效，無需添加任何新設備及對原有設備作任何改動，僅僅在組裝蠟樹時在葉片蠟模上粘接引晶條，并在澆注后進行切割清理，其余的一切工藝過程均不變。
【附圖說明】
[0013]圖1為單晶葉片雜晶產生位置示意圖(箭頭指處)
圖2為引晶條的布置示意圖
圖中標號表不:
1、葉根，2、緣板，3、葉身，4、過渡段，5、選晶器，6、主引晶條，7、子引晶條。
【具體實施方式】
[0014]如圖2所示:本消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，在組裝蠟樹時，在葉片蠟模上粘貼主引晶條6和子引晶條7，利用主引晶條6和子引晶條7將葉片底部的過渡段4與葉片中上部的緣板2邊角處連接起來(即:利用引晶條將葉片底部與葉片中上部與葉根I靠近的緣板2邊角處易產生雜晶缺陷的位置連接起來)，使得按照常規的單晶葉片熔模鑄造方法，在定向凝固時從選晶器5長出的單晶不但直接向上進入葉片的葉身3，也從側面通過引晶條進入緣板2的邊角處，再與葉身3處的本體單晶匯合，使整個鑄件長成單晶組織，避免了緣板的邊角處因孤立過冷導致雜晶的形核長大。
[0015]主引晶條6的下端從選晶器5與葉身3之間的平滑過渡段4表面上引出，上端連接到每個具有產生雜晶危險的緣板2邊角處。
[0016]根據葉片幾何結構找出緣板2處橫向擴展和下垂的邊角，確定為最易產生雜晶缺陷的位置。
[0017]將葉片蠟模的葉身3通過過渡段4與選晶器5組裝在一起，再按確定的位置和數量粘接上主引晶條6和子引晶條7，引晶條6、7的下端從過渡段4面上引出，上端連接到每個具有產生雜晶危險的緣板2邊角處。
[0018]引晶條下端的引出角約為15°-60°，以利于蠟模組裝和制備模殼，并避免產生雜晶。
[0019]引晶條上端要從允許加工的面與緣板邊角處相連。
[0020]引晶條可從葉片下部引出若干個主引晶條6，數量一般為1-5個，主引晶條6到上面可以再分為若干個子引晶條7引入緣板2邊角處。
[0021]各引晶條的截面形狀設計為但不限于圓形，若為圓形，則其截面直徑一般為2~8mm0
[0022]各引晶條除了兩端之外，與葉片鑄件本體的距離為2~20mm。
[0023]各引晶條走向要盡量貼近鑄件本體，長度要盡量短。
[0024]按照常規的單晶葉片熔模鑄造技術，將一個或多個葉片蠟模組裝上底盤和澆注系統形成蠟樹，進行粘槳、淋砂、脫蠟、焙燒，制得陶瓷模殼；在真空定向凝固爐內熔化合金料并澆入模殼，經定向凝固制得單晶葉片。
[0025]
實施例
[0026]按照上述的發明進行了制備燃機用大型單晶葉片的實驗。葉片本身凈長約360mm，加上選晶器5、過渡段4及澆道總高約500_。根據葉片形狀尺寸特點，共用了兩根主引晶條6，從葉身3下面的過渡段4分別沿葉身的左右兩側引晶到緣板2下面，再各分為3根子引晶條7，引入緣板2上下兩層的兩個邊角及中間點。試驗成功制出了空心的單晶葉片，葉身3和緣板2處都未產生雜晶缺陷，顯示了本方法的可行性和有效性。
【主權項】
1.一種消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于:在組裝蠟樹時，在葉片蠟模上粘貼引晶條，利用引晶條將葉片底端與葉片中上部的緣板邊角處連接起來，使得按照常規的單晶葉片熔模鑄造方法，在定向凝固時從選晶器長出的單晶不但直接向上進入葉片的葉身，也從側面通過引晶條進入緣板的邊角處，再與葉身處的本體單晶匯合，使整個鑄件長成單晶組織，避免了緣板的邊角處因孤立過冷導致雜晶的形核長大。2.按照權利要求1所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于:所述引晶條的下端從選晶器與葉片之間的平滑過渡段表面上引出，上端連接到每個具有產生雜晶危險的緣板邊角處。3.按照權利要求1所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于:所述引晶條下端的引出角為15° -60°，以利于蠟模組裝和制備模殼，并避免產生雜晶。4.按照權利要求1所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的蠟樹結構，其特征在于:所述引晶條上端要從允許加工的面與緣板邊角處相連。5.按照權利要求1所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于:所述引晶條從葉片下部引出若干個主引晶條，每個主引晶條到上面再分為若干個子引晶條引入緣板邊角處。6.按照權利要求5所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于:所述主引晶條的數量為1~5個。7.按照權利要求1?5所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于，所述引晶條的截面形狀為圓形，其截面直徑為2~8mm。8.按照權利要求1?5所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于，所述引晶條除了兩端之外，與葉片鑄件本體的距離為2~20mm。9.按照權利要求1?5所述的消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，其特征在于，所述引晶條走向要盡量貼近鑄件本體，長度要盡量短。
【專利摘要】一種消除單晶葉片中雜晶缺陷的方法，在組裝蠟樹時，在葉片蠟模上粘貼引晶條，利用引晶條將葉片底端與葉片中上部的緣板邊角處連接起來，使得按照常規的單晶葉片熔模鑄造方法，在定向凝固時從選晶器長出的單晶不但直接向上進入葉片的葉身，也從側面通過引晶條進入緣板的邊角處，再與葉身處的本體單晶匯合，使整個鑄件長成單晶組織，避免了緣板的邊角處因孤立過冷導致雜晶的形核長大。本發明的方法，能夠大大減少單晶葉片緣板邊角處由于橫向擴展造成的雜晶缺陷，從而顯著提高葉片的單晶成品率。
【IPC分類】B22C9/04, C30B29/52, C30B11/00
【公開號】CN105108061
【申請號】CN201510635959
【發明人】馬德新, 楊功顯, 張瓊元, 劉艷領, 王海偉, 趙代銀, 李林蓄, 賀群功
【申請人】東方電氣集團東方汽輪機有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月30日