一种优化选晶效率的制备单晶叶片的蜡模组模结构的制作方法

1.本实用新型涉及单晶高温合金技术领域，具体而言，涉及一种优化选晶效率的制备单晶叶片的蜡模组模结构。


背景技术：

2.单晶高温合金叶片是航空发动机的核心组成部分之一。长期工作在高温、高压、复杂应力情况、高温燃气冲蚀的环境中。因此，航空发动机叶片对材料有着苛刻要求，而镍基单晶高温合金是目前较为常见的高温合金叶片材料，其制备方法通常采用定向凝固的方式。定向凝固的浇铸方式将模组底部置于水冷盘上(或液态金属中)，与在加热带中的模组上部形成纵向温度梯度，通过牵引的方式将模组拉出加热带热区，达到使模组中铸件晶粒自下而上顺序凝固的目的。
3.而籽晶结合选晶法是目前常用的引晶方式。但是由于在整个浇铸过程中，模组一直处于高温、真空环境下，炉内高温气氛、模壳中微量成分会沉积到籽晶的表面上，在籽晶表面形成沉积层，沉积层的存在阻隔了籽晶与金属液的接触，严重干扰了金属液复制籽晶取向的生长过程，容易产生小角度晶界及杂晶，造成选晶失败或者最终选出不符合技术要求的单晶组织，叶片出现夹杂或杂晶缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种优化选晶效率的制备单晶叶片的蜡模组模结构，其可极大地减少杂晶产生，优化了选晶效率，提高叶片的成材率，极大了提高了生产效率，节约了资源，降低了生产成本。
5.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
6.一种优化选晶效率的制备单晶叶片的蜡模组模结构，包括水冷盘、置于所述水冷盘上的模壳以及设于所述模壳内的籽晶，所述籽晶上表面与所述模壳顶部内壁之间留有一空腔，所述模壳顶部连通有选晶段，所述选晶段与所述空腔连通；所述模壳外侧面设置有导流槽，所述导流槽与所述空腔导通。
7.进一步地，所述籽晶上表面呈水平设置，且所述籽晶顶部不低于所述导流槽开口的低端。
8.进一步地，所述籽晶上表面呈倾斜设置，所述籽晶的倾斜面的低端朝向所述导流槽，且所述导流槽开口的低端位于籽晶倾斜面的低端的下方。
9.进一步地，所述籽晶的倾斜面与水平面之间的倾斜角度为40～50
°
。
10.进一步地，所述模壳的侧面还设置有一内浇口，所述内浇口设置于籽晶的高端一侧，且所述内浇口的位置不低于籽晶倾斜面的高端。
11.进一步地，所述导流槽与内浇口分别设置于所述模壳相对的两侧。
12.进一步地，所述导流槽沿所述模壳侧面周向设置有一圈。
13.进一步地，所述选晶段呈螺旋设置。
14.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
15.本实用新型设计合理、结构简单，通过在模壳一侧设置有一导流槽，这样即可使得将籽晶表面的沉积物一并冲刷至导流槽中，从而极大地减少杂晶产生，优化了选晶效率，提高叶片的成材率，极大了提高了生产效率，节约了资源，降低了生产成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
17.图1为本实用新型实施例1提供的当导流槽设置在模壳一侧时，蜡模组模结构的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例1提供的当导流槽设置成一圈时，蜡模组模结构的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例2提供的当导流槽设置在模壳一侧时，蜡模组模结构的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例2提供的当导流槽设置成一圈时，蜡模组模结构的结构示意图；
21.图标：1-选晶段，2-空腔，3-模壳，4-导流槽，5-水冷盘，6-籽晶，7-内浇口。
具体实施方式
22.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.实施例1
24.一种优化选晶效率的制备单晶叶片的蜡模组模结构，包括水冷盘5、置于所述水冷盘5上的模壳3以及设于所述模壳3内的籽晶6，所述籽晶6上表面与所述模壳3顶部内壁之间留有一空腔2，所述模壳3顶部连通有选晶段1，所述选晶段1与所述空腔2连通；所述模壳3外侧面设置有导流槽4，所述导流槽4与所述空腔2导通。
25.在本实施例中，所述籽晶6上表面呈倾斜设置，且所述籽晶6的倾斜面的低端朝向所述导流槽4，且导流槽4开口的底端位于籽晶6倾斜面低端的下方，从而使得导流槽4有足够的储存空间接收冲刷后的金属液。
26.在本实施例中，所述籽晶6的倾斜面与水平面之间的倾斜角度为40～50
°
；不仅有利于冲刷籽晶6表面，而且可以极大减少沉积层对籽晶6取向复制的影响。
27.在本实施例中，所述模壳3的一侧还设置有内浇口7，内浇口7设置于所述籽晶6的高端一侧，且所述内浇口7的位置不低于所述籽晶6倾斜面的高端；这样可以更有利于全面的冲刷籽晶6表面，更进一步地，在内浇口7低处可设置一限位凸起，将籽晶6斜面顶端安装于内浇口7下部后，可起到定位籽晶6的作用，由此可精确控制叶片缘板处的二次枝晶取向。
28.另外，需要说明的是，导流槽4与内浇口7分别设置于模壳3相对的两侧；除此之外还可以是，导流槽4沿模壳3侧面周向设置有一圈；或者将导流槽4底部与模壳3底部在同一水平面设置，提高导流槽4的容纳空间，只要满足将籽晶6上表面的金属液可以冲刷至导流槽4内均可。
29.在本实施例中，所述选晶段1呈螺旋设置，籽晶6中央位置取向正常复制，进入螺旋段后可更进一步地过滤掉杂晶。
30.工作原理：本实施例中籽晶6上表面呈倾斜设置，通过不同的斜面朝向来精确控制叶片的二次取向。若采用顶注式方法在浇铸金属液时，金属液即可通过冲刷倾斜的籽晶6表面，将表面的沉积层冲刷掉，并通过倾斜面的低端流入一侧的导流槽4内；更优地，为了使得籽晶6表面被冲刷的更全面更彻底，本实施例中在模壳3的一侧设置有内浇口7，内浇口7设置于所述籽晶6的倾斜面的高端一侧，且内浇口7的位置不低于籽晶6的高端，这样当金属液由内浇口7注入籽晶6上方的空腔2后，可将籽晶6表面由高到低进行全面地冲刷，带动籽晶6熔化，熔化后的籽晶6流入籽晶6倾斜面的低端一侧的导流槽4中，同时将籽晶6表面的沉积物一并冲刷至导流槽4中。在随后的凝固过程中，长入籽晶6空腔2中的籽晶6没有沉积层干扰，极大减少杂晶产生，提高叶片的成材率；由沉积层导致杂晶形核长大的杂晶大部分汇聚于一侧的导流槽4底部。从而极大地优化了选晶效率，使得制得的单晶叶片成品率更高，极大了提高了生产效率，节约了资源，降低了生产成本。
31.实施例2
32.本实施例与实施例1的不同之处在于：在本实施例中，籽晶6上表面呈水平设置，且籽晶6顶部不低于导流槽4开口的低端。
33.本实施例中，也可通过侧面设置内浇口7的方式浇铸，较优地采用顶注式浇铸，在浇铸前模组位置与平常位置相比，水冷盘5高度低约10mm，目的在于防止籽晶6熔化；模壳3保温足够时间后，在倒入金属液前，升高水冷盘5至常用位置，保温5min，上部金属液熔化，带动沉积层流入一侧的导流槽4中，在本实施例中，导流槽4可以沿模壳3侧面周向设置有一圈，这样可以更好地使得熔化后的金属液带动沉积层流入导流槽4中，从而排除沉积层影响，极大减少杂晶产生，提高叶片的成材率；由沉积层导致杂晶形核长大的杂晶大部分汇聚于一侧的导流槽4中。
34.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。