[實用新型]用于高溫合金定向凝固的旋轉下拉裝置

有效

• 申請號: 201120414986.9
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN202316977U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 任維麗;程文武;樊亞夫;任忠鳴;鐘云波;余建波
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;C30B11/00;C30B28/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本實用新型涉及一種高溫合金定向凝固的下拉裝置，適用于晶體生長方式的控制，屬于金屬材料制備技術領域。

背景技術

與普通鑄造方法獲得的等軸晶鑄件葉片相比，定向凝固高溫合金柱狀晶和單晶葉片的高溫強度、抗蠕變和持久性能、熱疲勞性能得到大幅度提高，成為近年來先進航空和燃氣發動機重要零部件的使用首選和發展趨勢。

但是由于合金成分設計以及工藝參數的控制問題，定向凝固單晶高溫合金鑄件可能出現雀斑、小角度晶界、亞晶粒、枝晶發散、再結晶晶粒和縮松等多種缺陷，降低了其成品率，嚴重影響了其使用性能。?定向凝固過程中彎曲的液固界面能夠加劇這些缺陷的形成。當凝固界面為凸界面時，鑄件吸收側向熱流，定向組織向外發散，枝晶干偏離鑄件幾何中心程度增大，雜晶形成幾率增加；當界面為凹狀時，鑄件將有側向熱流排除，組織向內收縮，不僅導致晶軸發生偏轉，而且引起枝晶間自然對流增強，雀斑形成幾率增大，邊緣的枝晶間縮松性增強。平直固液界面使合金熔體的熱量能夠從單一方向垂直于界面導出，有利于減少了缺陷的形成。????????????????????????????????????????????????????????

單晶高溫合金在定向凝固中溫度梯度和凝固速率處于動態的變化，使得液固界面難以維持平直形狀，而且鑄件形狀復雜尤其是渦輪葉片，在形狀突變的部位，更加劇了凸或凹界面的形成，也成為眾多缺陷產生之處。為生產高質量的產品以滿足現代工業的需求，近年來研究者開發了液態金屬冷卻、電子束區熔等技術來提高定向凝固中溫度梯度和冷卻速率，以消除這些缺陷。現有的控制晶體生長方式的裝置大都結構復雜，不易控制，效果也不夠理想。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足并提供一種用于高溫合金定向凝固的旋轉下拉裝置，在不改變原有縱向溫度梯度和凝固速率的情況下，使定向凝固拉桿在下降的同時，還可以旋轉，消除徑向溫度梯度，使得凝固界面平直化，減少缺陷的形成。

為達到上述發明目的，本發明采用下述技術方案：

一種用于高溫合金定向凝固的旋轉下拉裝置，包括裝置支撐架，裝置支撐架包括至少有四根互相平行且豎直設置的導向桿，導向桿的頂端支撐并固定連接一個上部固定板，導向桿的底端固定連接于一個底部固定板，上部固定板和底部固定板互相平行設置。在導向桿上安裝一個移動塊，移動塊沿導向桿上下移動，下拉金屬凝固鑄坯的定向凝固拉桿也與導向桿平行設置，定向凝固拉桿的下部穿過上部固定板和移動塊，定向凝固拉桿與移動塊通過拉桿轉動機構活動連接，移動塊沿定向凝固拉桿的軸向無相對滑動，即移動塊沿導向桿向下移動即牽引定向凝固拉桿下拉鑄錠，與導向桿平行的一根絲桿也穿過上部固定板和移動塊，絲桿與移動塊通過螺紋副連接，絲桿的底端尾部通過第一支撐軸承與底部固定板轉動連接，絲桿還通過第二支撐軸承與上部固定板轉動連接，絲桿的上端頭部與拉桿牽引電機的傳動主軸固定連接，拉桿牽引電機固定在上部固定板上，移動塊通過固定件與拉桿旋轉電機固定連接，拉桿旋轉電機位于移動塊下方，拉桿旋轉電機的傳動主軸驅動定向凝固拉桿進行轉動。

上述拉桿轉動機構包括一個內嵌于套筒，套筒的上下兩端分別與兩個推力球軸承的外圈緊密接觸，兩個推力球軸承的內圈側面和套筒內壁圍成定向凝固拉桿穿過的空腔。

上述定向凝固拉桿的下部穿過移動塊的向下外伸端頭形成拉桿被傳動端，拉桿旋轉電機通過空間圓錐齒輪傳動機構驅動拉桿被傳動端進而帶動定向凝固拉桿旋轉。

上述圓錐齒輪傳動機構中的大直徑傘齒輪優選與拉桿被傳動端固定連接。

上述裝置支撐架包括四根導向桿。

上述拉桿旋轉電機優選直流伺服電機。

上述推力球軸承、第一支撐軸承和第二支撐軸承均優選采用無間隙軸承。

上述第一支撐軸承和第二支撐軸承均優選采用圓柱滾子軸承。

本實用新型與現有技術相比較，具有如下實質性特點和優點：

1.本實用新型用于高溫合金定向凝固的旋轉下拉裝置的移動塊與絲桿咬合，起到了固定的作用，并讓4根豎直的導向桿通過，保證移動塊和導向桿之間的潤滑性，就能讓其在豎直方向上向下自由地移動。在移動塊上固定一個電機，在其上下移動同時能帶動電機上下的移動，這樣電機上面套著的傘齒輪就能時刻保持和拉桿上套著的傘齒輪嚙合。