×
20.03.2019
219.016.e497

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
02237543
Дата охранного документа
10.10.2004
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении монокристаллических лопаток современных турбин ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов. В основании керамической формы выполнены затравочная полость, кристаллоотборник в виде спиралевидного литникового хода и коническая стартовая полость. Стартовая полость соединена с полостью формы, образующей отливку. В затравочной полости размещена монокристаллическая затравка заданной кристаллографической ориентации. Кристаллоотборник выполнен из двух частей разного диаметра. Часть кристаллоотборника большего диаметра содержит керамическую вставку и примыкает к затравке. Часть кристаллоотборника меньшего диаметра соединена с конической стартовой полостью. Угол подъема части кристаллоотборника, соединенной с конической стартовой полостью, на 5-10° меньше угла конусности стартовой полости. При нагреве формы керамическая вставка предохраняет торец затравки от оксидных налетов. После заливки вставка всплывает и не препятствует передаче структуры от затравки к отливке. Обеспечивается повышение выхода годных отливок по структуре. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении монокристаллических лопаток современных турбин ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов.

Известно устройство для получения монокристаллических отливок турбинных лопаток, включающее конструкцию литейной формы для получения монокристаллических отливок от затравок.

В соответствии с изобретением зарождение монокристаллической структуры заданной ориентации происходит от затравки установленной в специальную полость в дне холодильника формы. Форма укреплена на холодильнике специальными болтами. В дне формы выполнена полость, превышающая по размеру затравку, а от этой полости идет прямой литниковый ход, подводящий структуру к полости отливки через промежуточную (стартовую) полость.

Для предотвращения полного растворения затравки при заливке металла в форму вокруг затравки выполняют керамическое кольцо (патент США №4714101).

Недостатком данного устройства является то, что при нагреве формы под заливку на рабочем торце затравки, как правило, образуется керамический налет из-за взаимодействия керамики формы и графитового теплового узла. Указанные налеты затрудняют передачу монокристаллической структуры отливке, в результате, чего в отливке появляются посторонние зерна и блочность.

Известно устройство для получения монокристаллических отливок заданной ориентации, в котором затравка также устанавливается непосредственно на поверхности холодильника формы, при этом затравка ничем не экранируется от объема внутренней части формы, в результате чего налеты субокислов кремния и алюминия свободно попадают на ее рабочий торец (ЕР №0 127552).

Наиболее близким к заявляемому является устройство для получения отливок с монокристаллической структурой, которое содержит керамическую форму, в основании которой последовательно выполнены затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой, кристаллоотборник в виде спиралевидного литникового хода и коническая стартовая полость, соединенная с полостью формы образующей отливку (ЕР №0087379).

Недостатком указанного устройства является неполное экранирование рабочего торца затравки от оксидных налетов при нагреве формы под заливку. Это связано с тем, что диаметр кристаллотборника (геликоида) в месте контакта с затравочной полостью составляет 3-5 мм, в то время как наиболее эффективное экранирование затравки от налетов достигается при выполнении спирального кристаллотборника диаметром 1 мм и менее. Выполнить его таким диаметром не удается, так как при нанесении суспензии на модель в процессе изготовления формы кристаллоотборник будет отламываться вместе с моделью затравочной полости. Все эти недостатки снижают выход годных по макроструктуре монокристаллических отливок.

Технической задачей данного изобретения является создание устройства для получения отливок монокристаллических турбинных лопаток с повышенным по структуре выходом годного за счет уменьшения и исключения образования оксидных налетов на рабочем торце затравки при нагреве формы с затравкой под заливку металла в печи направленной кристаллизации.

Для выполнения поставленной задачи предлагается устройство для получения отливок монокристаллических турбинных лопаток, включающее керамическую форму, в основании которой выполнены последовательно затравочная полость с размещенной в ней монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации, кристаллоотборник в виде спиралевидного литникового хода и коническая стартовая полость, соединенная с полостью формы, образующей отливку, отличающееся тем, что кристаллоотборник выполнен по крайней мере из двух частей разного диаметра, при этом часть кристаллоотборника большего диаметра содержит керамическую вставку и примыкает к затравке, а часть кристаллоотборника меньшего диаметра соединена с конической стартовой полостью.

При этом керамическая вставка выполнена в виде сферы, диаметр которой меньше диаметра части кристалллоотборника, примыкающей к затравке, но больше диаметра части кристалоотборника, соединенной с конической стартовой полостью.

Угол подъема части кристаллоотборника, соединенной с конической стартовой полостью на 5-10° меньше угла конусности стартовой полости.

Предлагаемое устройство позволяет увеличить выход годного по структуре за счет того, что керамическая вставка в виде сферы диаметром 2,5-2,7 мм, устанавливаемая в форму, экранирует поверхность затравки, поскольку располагается (лежит) на затравке при нагреве формы под заливку в печи направленной кристаллизации. После заливки керамика всплывает и металл надежно контактирует с затравкой и передает структуру отливке. Сама керамическая вставка в полость отливки попасть не может, так как диаметр кристаллоотборника в верхней части меньше диаметра вставки.

Надежный рост в кристаллоотборнике обеспечивается тем, что угол подъема его спирали на 5-10° меньше конусности стартовой полости, которая для надежного прорастания структуры должна лежать в пределах 15-50° на сторону.

На чертеже показан общий вид устройства для получения монокристаллических отливок.

1. Керамическая форма

2. Затравка

3. Керамическая вставка

4. Нижняя часть кристаллоотборника большего диаметра

5. Верхняя часть кристаллооборника меньшего диаметра

6. Коническая стартовая полость

7. Полость отливки

В керамической форме 1 расположена затравочная полость с монокристаллической затравкой 2, от которой идет кристаллоотборник, состоящий из двух частей - нижняя 4 большего диаметра и верхняя 5 - меньшего диаметра. В нижнюю часть кристаллоотборника 4 перед установкой в форму затравки 2 помещается сферическая керамическая вставка 3 с диаметром, меньшим, чем диаметр нижней части кристаллоотборника 4, но большим, чем диаметр верхней части кристаллоотборника 5. При нагреве формы под заливку вставка лежит на поверхности затравки 2, предохраняя рабочий торец от оксидных налетов. Угол подъема верхней части кристаллотборника 5 на 5-10° меньше угла конусности стартовой полости. После заливки металла вставка всплывает, не препятствуя передаче структуры от затравки к отливке.

Пример осуществления.

Изобретение проверялось при отливке цилиндрических монокристальных заготовок образцов и турбинных лопаток с ориентацией [001] на установке высокоградиентной направленной кристаллизации УВНК-8П. Модель затравочной полости и спирального кристаллоотборника вместе со стартовым конусом изготовлялась по специальной пресс-форме с фигурным разъемом в зоне формирования модели кристаллоотборника.

Покраска, удаление модельной массы и прокалка проводились по принятой технологии. В кристаллоотборник помещалась керамическая вставка-сфера диаметром 2,7-2,8 мм, а затем устанавливалась затравка по обычной технологии. Диаметр кристаллоотборника, примыкающий к затравке, составлял 3 мм, а диаметр верхней части, примыкающей к конической стартовой полости, - 2,4-2,3 мм. Угол подъема спирального литникового хода составлял 30°, а угол конусности стартовой полости 35-40°.

Отливка монокристальных образцов и лопаток из жаропрочного сплава ЖС36-ВИ производилась блоками по шесть штук.

Режим плавок:

Температура нижнего нагревателя 1600-1610°С

Температура верхнего нагревателя 1550-1570°С

Температура заливки сплава 1550-1560°С

Скорость вытягивания формы 4-5 мм/мин.

Как показал визуальный и рентгеновский контроль полученных отливок, все они имели монокристальную структуру заданной ориентации с точностью 5-7°. Выход годных по структуре отливок составил 93%.

Опробование данного устройства на промышленных установках направленной кристаллизации показало, что оно значительно упрощает технологический процесс монокристаллического литья и обеспечивает повышение выхода годных отливок по структуре до 90-95%.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит получать монокристаллические турбинные лопатки с повышенным выходом годного, обеспечивающие повышенный ресурс и надежность газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.

1.Устройстводляполученияотливокмонокристаллическихтурбинныхлопаток,включающеекерамическуюформу,воснованиикоторойвыполненыпоследовательнозатравочнаяполостьсразмешеннойвнеймонокристаллическойзатравкойзаданнойкристаллографическойориентации,кристаллоотборникввидеспиралевидноголитниковогоходаиконическаястартоваяполость,соединеннаясполостьюформы,образующейотливку,отличающеесятем,чтокристаллоотборниквыполненпокрайнеймереиздвухчастейразногодиаметра,приэтомчастькристаллоотборникабольшегодиаметрасодержиткерамическуювставкуипримыкаеткзатравке,ачастькристаллоотборникаменьшегодиаметрасоединенасконическойстартовойполостью.12.Устройствопоп.1,отличающеесятем,чтокерамическаявставкавыполненаввидесферы,диаметркоторойменьшедиаметрачастикристалллоотборника,примыкающейкзатравке,нобольшедиаметрачастикристаллоотборника,соединеннойсконическойстартовойполостью.23.Устройствопоп.1,отличающеесятем,чтоуголподъемачастикристаллоотборника,соединеннойсконическойстартовойполостью,на5-10°меньшеуглаконусностистартовойполости.3
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 28.
27.12.2013
№216.012.9015

Способ изготовления бескремнеземной керамической формы для литья по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья из жаропрочных сплавов преимущественно на основе никеля, кобальта и ниобия лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. На модельный блок наносят по крайней мере два слоя огнеупорной суспензии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502578
Дата охранного документа: 27.12.2013
25.08.2017
№217.015.a9e2

Способ ультразвукового контроля изделий из полимерных композиционных материалов

Использование: для оценки качества конструкций замкнутого контура с внутренней полостью, изготовленных из полимерных композиционных материалов, например углепластика или стеклоуглепластика. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют возбуждение и прием импульсов ультразвуковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611709
Дата охранного документа: 28.02.2017
20.03.2019
№219.016.e3f1

Способ ремонта поверхностных дефектов изделий гтд

Изобретение относится к области машиностроения. Способ ремонта поверхностных дефектов изделий ГТД композиционным наплавочным покрытием включает очистку ремонтируемой поверхности изделий, нанесение на нее наполнителя в виде пасты на основе металлического порошка с органическим связующим,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02240214
Дата охранного документа: 20.11.2004
20.03.2019
№219.016.e481

Способ термической обработки полуфабрикатов из высокопрочного алюминиевого сплава и изделия, выполненные из этих полуфабрикатов

Изобретение относится к области металлургии алюминиевых сплавов, а именно к способу термической обработки длинномерных полуфабрикатов из высокопрочных и особо прочных термически упрочняемых сплавов системы Al-Zn-Mg-Cu особенно с добавкой циркония, используемых в качестве конструкционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02235800
Дата охранного документа: 10.09.2004
20.03.2019
№219.016.e485

Способ термической обработки полуфабрикатов и изделие из сплава на основе алюминия

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении катаных, прессованных, кованых полуфабрикатов и изделий в виде обшивки и внутреннего силового набора фюзеляжа самолетов. Предложенный способ включает закалку и трехступенчатое искусственное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02235799
Дата охранного документа: 10.09.2004
20.03.2019
№219.016.e490

Способ изготовления прессованных полуфабрикатов из алюминиевого сплава и изделие, полученное из них

Изобретение относится к области металлургии термически упрочняемых сплавов на основе алюминия, используемых в виде прессованных полуфабрикатов для стрингерного и силового набора фюзеляжей самолетов различного назначения, включая морскую авиацию. Предложенный способ включает отливку слитков,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238998
Дата охранного документа: 27.10.2004
20.03.2019
№219.016.e493

Способ изготовления полуфабрикатов из алюминиевого сплава и изделие, полученное этим способом

Изобретение относится к области металлургии алюминиевых сплавов, в частности к сплавам, содержащим литий и медь, используемым в виде катаных, прессованных и кованых полуфабрикатов для изготовления силовых элементов клепаных и сварных конструкций авиационной и космической техники. Предложенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238997
Дата охранного документа: 27.10.2004
20.03.2019
№219.016.e496

Слоистый композиционный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к получению слоистых гибридных алюмополимерных композиционных материалов, используемых для основных элементов планера самолета, в том числе для обшивок, полов и перегородок грузовых отсеков, также для различных изделий транспортного машиностроения. Заявлен слоистый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238850
Дата охранного документа: 27.10.2004
20.03.2019
№219.016.e49e

Устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки

Изобретение может быть использовано при получении лопаток современных турбин ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов. Устройство содержит керамическую форму, в основании которой выполнена затравочная полость с монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02239520
Дата охранного документа: 10.11.2004
20.03.2019
№219.016.e4a0

Эпоксидная клеевая композиция, препрег на ее основе и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области композиционных материалов клеевых или клеевых препрегов на основе стекло- и угленаполнителей и эпоксидной композиции, которые могут быть использованы для изготовления клееных конструкций, в том числе сотовых панелей и агрегатов одинарной и сложной кривизны, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002230764
Дата охранного документа: 20.06.2004
Показаны записи 1-10 из 58.
20.02.2019
№219.016.c49a

Высокопрочная коррозионностойкая сталь аустенитно-мартенситного класса

Изобретение относится к металлургии, в частности к созданию высокопрочной корозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, предназначенной для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин, таких как шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др.,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164546
Дата охранного документа: 27.03.2001
01.03.2019
№219.016.d11d

Способ изготовления отливок из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение может быть использовано при литье изделий из никелевых жаропрочных сплавов, в частности лопаток ГТД и ГТУ. Способ включает изготовление модели отливки, имеющей рабочую и стартовую зоны. В модель устанавливают монокристаллическую затравку с заданной кристаллографической ориентацией....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164192
Дата охранного документа: 20.03.2001
01.03.2019
№219.016.d176

Сплав на никелевой основе для монокристаллических затравок и способ его выплавки

Для получения монокристаллических тугоплавких затравок предложен сплав, содержащий, мас.%: один элемент из группы, включающeй рений и родий, 25-50; иттрий 0,001-0,100 и никель - остальное. Способ выплавки этого сплава включает загрузку шихты, ее расплавление под вакуумом, многократное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158781
Дата охранного документа: 10.11.2000
01.03.2019
№219.016.d17f

Способ получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой из никелевых сплавов, в частности рабочих и сопловых лопаток ГТД и ГТУ. В полости литейной формы размещают монокристаллическую тугоплавкую затравку из никелевого сплава с температурой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02155651
Дата охранного документа: 10.09.2000
20.03.2019
№219.016.e43b

Магнитный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа. Предложен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по меньшей мере один редкоземельный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02202134
Дата охранного документа: 10.04.2003
20.03.2019
№219.016.e496

Слоистый композиционный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к получению слоистых гибридных алюмополимерных композиционных материалов, используемых для основных элементов планера самолета, в том числе для обшивок, полов и перегородок грузовых отсеков, также для различных изделий транспортного машиностроения. Заявлен слоистый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238850
Дата охранного документа: 27.10.2004
20.03.2019
№219.016.e49e

Устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки

Изобретение может быть использовано при получении лопаток современных турбин ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов. Устройство содержит керамическую форму, в основании которой выполнена затравочная полость с монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02239520
Дата охранного документа: 10.11.2004
20.03.2019
№219.016.e4a0

Эпоксидная клеевая композиция, препрег на ее основе и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области композиционных материалов клеевых или клеевых препрегов на основе стекло- и угленаполнителей и эпоксидной композиции, которые могут быть использованы для изготовления клееных конструкций, в том числе сотовых панелей и агрегатов одинарной и сложной кривизны, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002230764
Дата охранного документа: 20.06.2004
20.03.2019
№219.016.e4a3

Способ термической обработки отливки из жаропрочного монокристаллического никелевого сплава

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке отливок из многокомпонентных жаропрочных сплавов на никелевой основе с монокристаллической структурой, предназначенных преимущественно для производства лопаток ГТД и ГТУ в авиационной и энергетической промышленностях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02230821
Дата охранного документа: 20.06.2004
20.03.2019
№219.016.e4dd

Способ термомеханической обработки титановых сплавов

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиационной технике. Предложен способ, включающий многократный нагрев титановых сплавов до температуры выше и ниже температуры полиморфного превращения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02219280
Дата охранного документа: 20.12.2003
+ добавить свой РИД