一种单晶叶片引晶系统的制作方法

1.本实用新型属于熔模铸造技术领域，尤其涉及一种单晶叶片引晶系统。


背景技术：

2.为解决单晶叶片制备过程中杂晶缺陷的问题，申请号为2015106359597的中国专利公开了一种名称为消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，该专利在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条，利用引晶条将叶片底端与叶片中上部的缘板边角处连接起来，使得在定向凝固时从选晶器长出的单晶不但直接向上进入叶片的叶身，也从侧面通过引晶条进入缘板的边角处，再与叶身处的本体单晶汇合，使整个铸件长成单晶组织，避免了缘板的边角处因孤立过冷导致杂晶的形核长大，该专利能够大大减少单晶叶片缘板边角处由于横向扩展造成的杂晶缺陷，从而显著提高叶片的单晶成品率。但是上述专利没有给出主引晶条的具体安装位置，若主引晶条安装在叶片散热条件差的叶盆侧，则会使得叶片散热条件变得更差，叶片凝固冷却速率减小，产生雀斑缺陷和组织粗大等质量问题。
3.综上，有必要对现有引晶系统进行改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种单晶叶片引晶系统，通过将引晶条分为主引晶条和子引晶条，在保证有效引晶效果的前提下，大大减少引晶条的数量和长度，使得模壳结构简单化和敞亮化，同时最大限度减少了添加引晶条对叶片凝固速率的不利影响，有利于获得无雀斑缺陷和细密铸态组织的优质单晶叶片。
5.为此，本实用新型实施例提供的单晶叶片引晶系统，包括主引晶条和子引晶条，所述主引晶条的下端从选晶器与叶片之间的过渡段表面上引出，上端通过子引晶条连接到缘板每个具有产生杂晶危险的边角处，其特征在于：所述主引晶条设置在叶片的叶背侧。
6.具体的，所述主引晶条的数量为两条，两条所述主引晶条贴着叶片分别沿叶片的排气边和进气边向上伸展。
7.具体的，每条所述主引晶条到上面再通过若干条所述子引晶条就近连到缘板的各个外凸边角的可加工侧面。
8.具体的，所述主引晶条的引出角为15－60度，所述主引晶条和子引晶条的倾斜角度小于等于60
°
。
9.具体的，所述主引晶条的截面直径为3－8mm，所述子引晶条的截面直径为1－3mm。
10.具体的，所述主引晶条到叶片的距离为2－20mm。
11.为此，本实用新型至少一个实施例具体如下有益效果：通过将引晶条分为主引晶条和子引晶条，在简化和优化引晶系统，保证有效引晶效果的前提下，明显减少了引晶条的数量和长度，使得模壳结构简单化和敞亮化，同时最大限度减少了添加引晶条对叶片凝固速率的不利影响，有利于获得无雀斑缺陷和细密铸态组织的优质单晶叶片。
附图说明
12.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。
13.图1是本实用新型实施例提供的单晶叶片引晶系统立体图一；
14.图2是本实用新型实施例提供的单晶叶片引晶系统立体图二；
15.其中：1、主引晶条；2、子引晶条；3、选晶器；4、叶片；5、过渡段；6、缘板；7、边角；8、叶背；9、叶盆；10、进气边；11、排气边。
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和图2，一种单晶叶片引晶系统，包括主引晶条1和子引晶条2，主引晶条1的下端从选晶器3与叶片4之间的过渡段5表面上引出，上端通过子引晶条2连接到缘板6每个具有产生杂晶危险的边角7处，主引晶条1设置在叶片4的叶背8一侧。
20.本实施例针对尺寸大、外型复杂、缘板外凸角多的燃气轮机单晶叶片4，通过将引晶条分为主引晶条1和子引晶条2，在简化和优化引晶系统，保证有效引晶效果的前提下，明显减少了引晶条的数量和长度，使得模壳结构简单化和敞亮化，同时通过将主引晶条1设置在散热条件好的叶背8一侧，而在形状内凹，散热条件差的叶盆9一侧，则没有安装主引晶条1，因而没有使得叶片4散热条件变得更差，避免了叶片4凝固过程中冷却速率的减小及引起的雀斑缺陷和组织粗大等质量问题。
21.可以理解的是，在实际设计中，主引晶条1的数量为两条，处于叶背8一侧，下端从选晶器3与叶片4之间的平滑过渡段5表面上引出，引出角为15到60度，以利于蜡模组装和制陶瓷壳，并避免产生杂晶。上端贴着叶片4分别沿叶片4的进气边10和排气边11向上伸展。这样的设计，利于制壳材料在排气边11和进气边10等薄弱部分的粘附，制备得到的模壳强度高。
22.具体的，每条主引晶条1上端连接多条子引晶条2，就近连到缘板6的各个外凸边角7的可加工的侧面，各引晶条的截面形状为圆形或其它形状，主引晶条1的截面直径为3－8mm，子引晶条2的截面直径为1－3mm，主引晶条1尽量靠近叶片4主体，以减小模壳轮廓，与叶片4铸件本体的距离一般为2到20mm，各引晶条长度要尽量短，走向要尽量贴近铸件本体，倾斜角要不大于60
°
。
23.参见图1和图2，本实施例中缘板6的数量为1层，边角7的数量为四个，当然，缘板6的层数也可以为2层，甚至更多层。
24.下面将以缘板6层数为2层，外凸边角7为8个的叶片4作为示例，对采用了上述引晶系统的单晶叶片制备过程作详细阐述，其具体制备步骤如下：
25.步骤一、用压蜡机和模具研制出叶片蜡模，包括下部的选晶器3和过渡段5。
26.步骤二、在蜡模叶背8的过渡段5上粘接上两条主引晶条1，为减少引晶系统的用量及对铸件散热和凝固的影响，仅在叶背8一侧使用两条主引晶条1分别沿进气边10和排气边11向上引晶。由于主引晶条1较长，需要用较粗的(直径为3到6mm)蜡棒，以保证足够强度。在每个主引晶条1上端粘上y形的两条子引晶条2，引到缘板6下层的两个边角7处；再利用延长段继续向上引到缘板6上层的两个边角7处。由于距离较短，可使用较细(直径为1到3mm)的子引晶条2，以进一步减少引晶系统的用量及对铸件散热和凝固的影响。这样，用2根主引晶条1和4根子引晶条2及延伸段，将8个缘板6外凸角连接起来。最后将叶片4蜡模装上底盘和浇注系统形成蜡树。
27.步骤三、利用熔模铸造技术，用反复粘桨淋砂的方法制造陶瓷模壳。通过脱蜡、烧残蜡和烧结，形成浇注高温合金单晶叶片用的陶瓷模壳，只在叶背8一侧装了两条主引晶条1，在叶盆9一侧没有装引晶条，保证了模壳的敞亮和散热条件不受影响。
28.步骤四、将陶瓷模壳放置在真空定向凝固炉内的水冷铜盘上，使模壳底盘下表面与铜盘表面紧密接触。
29.步骤五、将陶瓷模壳升入加热室内，关炉门、抽真空，开启加热器，预热至设定温度，将熔化后的高温合金浇入陶瓷模壳内。将模壳向冷室下降，使合金熔体定向凝固，经选晶器3后变为单晶凝固，单晶体向上长入叶片4的叶身，也经主引晶条1和子引晶条2长到缘板6的各个外凸边角7处，再与叶身长来的单晶本体汇合。
30.步骤六、在凝固过程结束后，将铸模冷室放真空后打开，取出并破开模壳，取出单晶叶片4铸件，经宏观腐蚀检测为无杂晶、无雀斑的单晶铸件，切割浇注系统、选晶器3及引晶条，经检测为合格单晶叶片4铸件。
31.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。
32.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)。
33.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。
34.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。