定向凝固炉及其热区结构的制作方法

1.本实用新型属于高温合金制备技术领域，尤其涉及一种定向凝固炉及其热区结构。


背景技术：

2.定向凝固炉是生产航空发动机涡轮叶片和导向叶片的重要设备，定向凝固炉中的热区是设备中的关键结构，对叶片合格率有极大影响。参见图1，目前的定向凝固炉热区结构包括保温桶1和保温盖2，保温桶1由内到外依次包括发热体层101和保温软毡层102，保温盖2边缘设有台阶，与保温软毡层102配合。但是工业生产中，需要定期打开保温盖对保温桶进行检修，保温盖2频繁启闭的过程中，保温盖2会频繁与保温软毡层102的侧部之间发生摩擦，由于保温软毡层102为质地较软、强度较低的层状结构，在摩擦过程中易发生变形、破损并失去结构完整性，丧失保温能力，从而恶化凝固炉温度梯度。


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凝固炉及其热区结构，旨在有效避免保温盖开启过程中，对保温软毡结构产生损伤，提高保温软毡的使用寿命。
4.为此，本实用新型实施例一方面提供的定向凝固炉热区结构，包括保温桶和保温盖，所述保温桶由内到外依次包括发热体层和保温软毡层，所述发热体层的顶端面上设有保温垫圈，所述保温软毡层包覆在所述发热体层和所述保温垫圈外，且顶端与所述保温软毡层的顶端持平，所述保温盖盖合在所述保温桶上，并直接压在所述保温垫圈上。
5.具体的，所述保温垫圈的中心孔为台阶孔，所述保温盖的中部设有与所述台阶孔适配的定位凸台。
6.具体的，所述定位凸台的中部还设有匹配延伸至所述台阶孔的小径段内的凸起。
7.具体的，所述台阶孔具有拔模斜度。
8.具体的，所述保温软毡层采用软质碳毡制作。
9.具体的，所述保温垫圈采用硬质碳毡制作。
10.具体的，所述保温盖至少与所述保温垫圈接触的部分采用硬质碳毡制作。
11.具体的，所述发热体层采用石墨发热层，所述保温桶还包括设置在所述保温软毡层外的感应线圈层。
12.具体的，所述保温桶还包括设置在所述感应线圈与所述保温软毡层之间的绝缘层。
13.本实用新型实施例另一方面提供的定向凝固炉，包括上述定向凝固炉热区结构，所述保温桶的底端敞开设置，并置于所述定向凝固炉的隔热挡板上。
14.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：通过在发热体层的顶部增加一个环形的保温垫圈，并将保温软毡层的顶端设计为与保温垫圈持平，使得保温盖闭合时，是直接压在保温垫圈上，不会压伤保温软毡层，而且在保温盖打开、闭合时，
保温盖不会与保温软毡层的侧部产生摩擦，因此不会对保温软毡层的结构产生损伤，可显著提高保温软毡层的使用寿命。
附图说明
15.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。
16.图1是现有定向凝固炉热区结构示意图；
17.图2是本实用新型实施例提供的定向凝固炉热区结构示意图；
18.其中：1、保温桶；101、发热体层；102、保温软毡层；103、感应线圈层；104、绝缘层；2、保温盖；3、浇注口；4、模壳；5、保温垫圈；6、中心孔；7、定位凸台；8、凸起；9、提拉盲孔；10、隔热挡板；11、通孔。
具体实施方式
19.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。
20.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。
21.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。
22.参见图2，一种定向凝固炉热区结构，包括保温桶1和保温盖2，保温盖2上设有浇注口3，通过浇注口3可以往保温桶1内的模壳4中浇入金属液；其中，保温桶1由内到外依次包括发热体层101和保温软毡层102，发热体层101产生热量以辐射方式向保温桶1的芯部工作区域传递，保温软毡层102则可以起到防止热量向保温桶1传递的目的，以此在保温桶1内建立稳定的温度场。
23.此外，在发热体层101的顶端面上设有保温垫圈5，保温软毡层102包覆在发热体层101和保温垫圈5外，且顶端与保温软毡层102的顶端持平，使得保温盖2盖合在保温桶1上时，直接压在保温垫圈5上。
24.本实施例中，通过在发热体层101的顶部增加一个环形的保温垫圈5，并将保温软毡层102的顶端设计为与保温垫圈5持平，使得保温盖2闭合时，直接压在保温垫圈5上，不会
压伤保温软毡层102，而且保温盖2启闭过程中，保温盖2不会与保温软毡层102的侧部产生摩擦，因此不会对保温软毡层102的结构产生损伤，可显著提高保温软毡层的使用寿命。
25.参见图2，在一些实施例中，保温垫圈5的中心孔6可以设计为台阶孔，相应的，保温盖2的中部设有与台阶孔适配的定位凸台7。这样的设计，一方面可以利用定位凸台7对保温盖2的盖合进行定位，另一方面，使得保温盖2盖合在保温桶1上时，定位凸台7嵌入台阶孔中，形成迷宫式的密封形式，可以有效防止热量向外传递。此外，为进一步防止热量向外传递，定位凸台7的中部还设有匹配延伸至台阶孔的小径段内的凸起8。
26.可以理解的是，台阶孔还可以设计有拔模斜度，设计拔模斜度利于保温盖2与保温垫圈5的分离，可以有效防止保温盖2打开的过程中，保温垫圈5被保温盖2带出脱离保温桶1。其中，在实际应用中，拔模斜度可以控制在3
°
－10
°
。
27.具体的，保温垫圈5优先选择硬质碳毡制作，保温盖2至少与保温垫圈5接触的部分优先选择硬质碳毡制作，这样的设计，可以利用碳毡具有的密度小、导热系数小、耐高温、耐热冲击性强等优异性能，防止热量向外扩散，同时效避免保温垫圈5与保温盖2在高温条件下发生粘连。当然，保温垫圈5也可以整体都由硬质碳毡制作。此外，保温垫圈5和保温盖2也可以采用其他类型的保温材质制作。
28.在一些实施例中，保温软毡层102优选采用软质碳毡制作，之所以优先选择软质碳毡，是因为碳毡具有密度小、导热系数小、耐高温、耐热冲击性强等优异性能，而且软质碳毡具有一定的柔性，可以直接卷曲包覆在发热体层101外，保温软毡层102安装与更换方便。当然，保温软毡层102也可以采用其他柔性保温材料制作。
29.参见图2，在另一些实施例中，发热体层101为石墨发热层，该保温桶1还包括感应线圈层103和绝缘层104，感应线圈层103设置在保温软毡层102外，绝缘层104设置在感应线圈与保温软毡层102之间，主要起到绝缘，防止电路短路的目的，其中，绝缘层104可以诸如云母纸等绝缘材质制作。
30.本实施例中，通过在石墨发热层的外部放置感应线圈，利用电磁感应原理在石墨发热层内部产生电流，再凭借石墨本身良好的导电性和导热性，使石墨发热层温度迅速升高，进而对内部模壳4进行加热，不仅加热均匀，而且方便实用。当然，也可以通过在发热体层101中设置发热片或发热丝进行加热。
31.参见图2，在另一些实施例中，因发热体层101为易损件，经常需要更换或维修，为便于发热体层101的更加或维修，在发热体层101的内壁上还设有提拉盲孔9，当需要对发热体层101进行更换或维修时，只需要将吊具的吊钩勾住提拉盲孔9，即可利用吊具将发热体层101从保温软毡层102中抽出，发热体层101的安装与更换非常方便。
32.需要说明的是，为方便浇注和减少金属液对模壳的冲击，浇注口3设计为上大下小的锥形口。此外，在实际生产过程中，整个保温桶1的外形和内腔均设计为圆柱形。
33.本实用新型还提供一种采用上述实施例热区结构的定向凝固炉，定向凝固炉通过隔热挡板10分隔为热区和冷区，保温桶1匹配插入热区的空腔中后，落在隔热挡板10上，利用隔热挡板10承载整个保温桶1，保温桶1的底端敞开设置，隔热挡板10上设有通孔11，保温桶1置于隔热挡板10上后，需要保证保温桶1、浇注口3和通孔11三者的轴线重合，以此保证模壳受热的均匀性，模壳4在升降机构的带动下能够从该通孔11中插入或退出保温桶1。由于本技术定向凝固炉采用了上述结构的热区结构，因此只是具备上述热区结构的优点效
果，在此不再赘述。
34.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。
35.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)。
36.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。
37.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。