[發明專利]一種用于螺旋選晶器的模具及其制造方法

有效

• 申請號: 201410308661.0
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104070138A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 趙玉濤;張力;賈志宏;梁向鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明是涉及單晶葉片制造領域，特指一種用于螺旋選晶器的模具及其制造方法。

背景技術

隨著航空發動機及燃氣輪機制造技術的發展，制造高性能、長壽命的單晶葉片成為我國高新技術制造產業發展的關鍵技術之一；而單晶高溫合金的出現，使航空發動機渦輪前溫度大幅度提高，推力增大，油耗降低；單晶葉片可通過籽晶法和螺旋選晶法得到，其中螺旋選晶法具有工藝簡單、可操作性強、生產周期短等特點而被廣泛利用，因此，在短時間內開發出高質量、低成本、高附加值的螺旋選晶器模具已迫在眉睫。

螺旋選晶器從外形可以看出其結構較為復雜，由引晶段、螺旋段及過渡段組成；特別是螺旋段，由于其特殊的外形決定了其開模的復雜性，特別是金屬模具，其螺旋結構加工難度大，需要復雜的活塊和鑲塊或者復雜的曲面才能完成開模，取出蠟模，這必將會對制出的螺旋選晶器的精度及形態造成很大影響，同時，螺旋選晶器的這些缺陷將會嚴重影響單晶的成型。

專利號為CN102205391A和CN102794402A的中國專利分別公開了一種螺旋選晶器模具，它們的共同點都是金屬模具，從而都免不了開模的復雜性；其中專利號為CN102205391A的專利，其具體描述了金屬外模和金屬內鑲塊，金屬內鑲塊固定設置于金屬外模內腔中，金屬內鑲塊共四塊且分別轉動設置于金屬外模內部四個頂角，注蠟后金屬內鑲塊和蠟模一起取出，分別按順序45°方向分離四塊金屬內鑲塊即可得到螺旋選晶器蠟模，因此，雖然其分型面為水平的，但是螺旋選晶器一次成型需要四個鑲塊共同完成，這不僅增加了制造成本，同時四個鑲塊的尺寸誤差累積，影響了蠟模的精度，開模時需要旋即一定角度才能得到蠟模，這大大增加開模的難度；對于專利號為CN102794402A的專利，其具體描述了一種單晶葉片螺旋選晶器的壓型模具，其長方體結構，由上模和下模組成，引晶段和過渡段所在的模具分型面為平面，螺旋段所在的模具分型面為曲面，其曲面分型面上的分型線平行于平面分型面的分型線，且與螺旋段相應位置沿模具高度方向的截面相交的有兩個交點為切點，并沿模具高度方向作截面切線，曲面分型線與該切線垂直，這樣的設計改變了螺旋選晶器規則螺旋的特征，影響了選晶器的精度，同時也對選晶效果有一定影響，另外復雜的曲面的設計增加了加工難度和生產成本。

本發明針對現有模具技術的不足，克服開模困難的問題，采用了高彈性軟質材料制作模仁，并在阻礙開模處留有活動開口，這樣使螺旋選晶器蠟模的脫模高效快捷，尺寸精度大大提高。

發明內容

本發明的螺旋選晶器的新型模具結構較為簡單，外形為長方體，其組件包括上模胚和下模胚，其特征在于：所述上模胚和下模胚內部分別設有上模仁和下模仁，上下模仁組成了螺旋選晶器型腔、澆道及注蠟嘴，其中螺旋選晶器型腔由引晶段、螺旋段和過渡段組成，另外模仁上有若干個定位孔；整個模具分型面為平面，上下模仁阻礙開模處有一個活動的開口。

進一步的，所述上模胚和下模胚的兩側分別開設U型槽，通過螺栓螺母緊固上下模胚。

所述上下模胚材質為金屬材料，尺寸長度在80-100mm，寬度在30-50mm，高度在30-50mm。

進一步的，所述上下模胚材質為為6063鋁合金。

所述的上下模仁尺寸與上、下模胚尺寸對應，上下模仁恰好能夠分別填入上模胚和下模胚；材質具有流動性，經過3h左右能發生固化，同時固化后要具有彈性和抗撕拉性，同時耐180-220℃的高溫而分子結構不發生破壞，經久耐用。

進一步的，所述上下模仁的材質為HC-9030硅膠。

所述活動的開口在閉合時要密封，防止漏蠟，同時打開時阻力不能太大；本發明是采用刀片在上下模仁阻礙開模處劃開一個開口，確保螺旋選晶器的蠟模能夠取出。

一種螺旋選晶器的新型模具的制作方法是：

（1）用硬質材料制成一個與模胚尺寸一致的框架放置在水平物體上。

（2）將厚度為15-25mm的開模泥平鋪在框架內，將涂有脫模劑的帶澆道的螺旋選晶器蠟模厚度的1/2埋入開模泥中，并在開模泥上的任意位置留若干定位孔。

（3）澆注形成下模仁的材料，移入真空下固化，固化后取走開模泥，在阻礙蠟模取出的下模仁上劃開一個活動的開口，使蠟模能自由取出。

（4）將蠟模再次按原位置放入下模仁中，涂脫模劑，再次將形成上模仁的材料倒入硬質框架，移入真空固化，取出下模仁，在阻礙蠟模取出的上模仁上劃開一個開口，將得到的上下模仁嵌入上下模胚中，即可完成模具的制作。