Устройство для изготовления дисков бестигельной направленной кристаллизацией

 

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

; (21) 5019976//02 (22) 03.07.91 (46) 23.08.93, Бюл. М 31, (76) M.Ä.Ëþáàëèí

I (56) Патент ФРГ Q 1141979, кл. 12 g 17/18, :, 1953.

j (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИСКОВ БЕСТИГЕЛЬНОЙ НАПРАВЛЕНI НОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ, (57) Использование: изобретение относится к получению деталей газотурбинных двига„,, SU„„1836187 А3 (я)5 В 22 О 27/04. С 30 B 13/08 телей методами направленной кристаллизации, Устройство снабжено дополнительным нагревателем 9, установленным у . затравки 4 с возможностью синхронных с ее движением поступательных перемещений по вертикали и горизонтали. Дополнительный нагреватель 9 связан жестко с приспособлением постУпательных перемещений и выполнен в форме полутела вращения с продольным сечением, повторяющим профиль формируемого изделия. Нагреватель располагают под затравкой 4. 3 ил.

1836187

Изобретение относится к турбостроению, конкретно к получению деталей турбинных двигателей методами направленной кристаллизации. Предлагаемое устройство можно использовать также в оптической, полупроводниковой технике и химической технологии.

Целью изобретения является повышение выхода годных дисков за счет снижения уровня закалочных напряжений в них и устранения газовых включений.

На фиг.1 изображена схема устройства в целом; на фиг.2 — схема приспособления для перемещения затравки с формируемым на ней диском и дополнительного нагревателя вОкруг затравки; на фиг.3 — дополнительный нагреватель.

Устройство состоит из плавильного нагревателя 1 вокруг нижнего конца заготовки

2 с расплавленной зоной 3, формируемой в процессах изготовления диска. Затравка 4 укреплена в держателе 5 в приспособлении

6 для ее поступательных перемещений и вращения вокруг горизонтальной оси, Система? управления перемещениями затравки согласовывает формирование на ней изделия 8 и дополнительного нагревателя 9 вокруг него с подачей с помощью механизма 10.через направляющие 11 заготовки 2.

Приспособление. перемещений затравки 4 с ее держателем 5 включает в себя валы

12, 13, укрепленные в корпусе 14, шестерни

15, 16, привод 17 вращений затравки, привод 18 механизма 19 перемещений затравки по вертикали,. привод 20 механизма 21 возвратно-поступательных перемещений затравки по горизонтали, токоввод 22.

Устройство монтируется в герметичной камере, снабженной системами вакуумирования, выпуска газов и окнами для отслеживания процесса (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Исходную заготовку 2. приготовленную из материала заданного состава, вводят через вакуумный затвор в камеру устройства, герметизируют камеру, вакуумируют ее. С помощью нагревателя 1 готовят расплавленную зону 3 на нижнем конце заготовки, Приводят затравку 4 в контакт с расплавом, вращают ее. регулируют температуру основного нагревателя 1 и дополнительного нагревателя 9, Приводят в возвратно-поступательное перемещение по горизонтали затравку 4 и дополнительный нагреватель 9, одновременно перемещая их по вертикали и формируя на затравке сначала вал, а затем, изменяя llo заданному закону размах возвратно-поступательных перемещений,— диск заданного профиля. При этом с согласован ной скоростью заготовка 2 опускается по вертикали вниз с помощью механизма

10.

По завершении процесса прекращают подачу заготовки, докристаллизовывают расплавленную зону 3, отключают нагреватель 1, снижают по заданной программе температуру дополнительного нагревателя

9, охлаждая вращаемое изделие 8, разгер10 метизируют камеру установки и извлекают из него диск 8 с валом.

Благодаря тому, что в процессе кристаллизации с помощью дополнительноro нагревателя вокруг формируемого

15 изделия создается согласованное с его конфигурацией температурное поле, и благодаря возможности с помощью этого дополнительного нагревателя сгладить перепад температур в изделии также при его охлаждении flo завершении кристаллиза20 ции, уровень закалочных напряжений и вероятность возникновения трещин в изделии уменьшается, выход годных изделий увеличивается. В изделиях не обнаруживаются газовые пузыри.

С помощью предложенного устройства при изготовлении турбинных дисков диаметром 200 мм из эвтектики в системе оксидов AI203-Åí02 (Y203) выход годных в сравнении с прототипом возрастает более чем на 20%. формула изобретения

1, Устройство для изготовления дисков бестигельной направленной кристаллиза35 цией, содержащее нагреватель вокруг переплавляемой заготовки, приспособление для вертикального перемещения этой заготовки, затравку с держателем и приспособление для ее поступательного перемещения

40 по вертикали и горизонтали и одновременно вращения вокруг горизонтальной оси, о т лича ющееся тем,что,сцельюповышения выхода годного изделия за счет снижения уровня закалочных напряжений и

45 устранения газовых включений, устройство снабжено дополнительным нагревателем, установленным у затравки с воэможностью синхронного с ней поступательного перемещения по вертикали и горизонтали.

50 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что дополнительный нагреватель жестко связан с приспособлением поступательного перемещения затравки, 3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а55 ю щ е е с я тем, что дополнительный нагреватель выполнен в форме полого полутела вращения с продольнь м сечением, повторяющим профиль формируемого изделия, и установлен коаксиально с затравкой и кристаллизуемым на ней диском, 4, Устройство по пп.1 — 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительный нагреватель установлен под затравкой, а переплавляе лая заготовка — над затравкой в вертикальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось вращения затравки.